Xem mẫu

  1. NGHIÊN CỨU KHOA HỌC nNgày nhận bài: 08/11/2021 nNgày sửa bài: 19/12/2021 nNgày chấp nhận đăng: 27/01/2022 Ứng dụng công nghệ thông tin trong quản lý hệ thống cấp nước đô thị thông minh tại Việt Nam Application of information technology in management Intelligent urban water supply system in Vietnam >> PGS.TS PGS.TS NGUYỄN NGUYỄN THỊ THỊ NGỌC NGỌC DUNG DUNG11;; 1. 1. ĐẶT ĐẶT VẤN VẤN ĐỀ ĐỀ TS TS NGUYỄN NGUYỄN VĂN VĂN HIỂN HIỂN ;;22 Quản Quản lý lý hệhệ thống thống cấp cấp nước nước đô đô thị thị thông thông minh minh bao bao gồm, gồm, việcviệc THS THS NGUYỄN NGUYỄN THÀNH THÀNH CÔNG CÔNG22;; THS THS PHẠM PHẠM HUYHUY BẰNG BẰNG33 quản quản lý lý tổng tổng hợp hợp giữa giữa khaikhai thác thác sử sử dụng dụng đầy đầy đủ đủ cáccác loạiloại nguồn nguồn nước nước và và nâng nâng cao cao hiệu hiệu quả quả của của quá quá trình trình sảnsản xuất xuất kinh kinh doanh doanh nước nước 11 Trường Trường Đại Đại học học Kiến Kiến Trúc Trúc Hà Hà Nội Nội sạch sạch đápđáp ứng ứng các các nhu nhu cầu cầu củacủa đô đô thị. thị. Việc Việc quản quản lý lý nguồn nguồn nước nước rất rất 22 Khoa Khoa KTHT&MT KTHT&MT Đô Đô thị, thị, Trường Trường Đại Đại học học Kiến Kiến Trúc Trúc Hà Hà Nội; Nội; phức phức tạp tạp dodo sự sự biến biến động động của của thờithời tiết, tiết, tác tác động động của của biếnbiến đổiđổi khí khí Email: Email: congnt@hau.edu.vn congnt@hau.edu.vn hậu hậu và và các các nhu nhu cầu cầu sử sử dụng dụng nước nước sạchsạch của của người người dân dân ngày ngày càngcàng 33 Khoa Khoa Cơ Cơ khí khí động động lực, lực, Trường Trường ĐạiĐại học học Sư Sư phạm phạm KỹKỹ thuật thuật tăng tăng caocao do do quáquá trình trình đô đô thị thị hóa hóa nhanh nhanh chóng. chóng. Công Công nghệ nghệ viễn viễn Vinh Vinh thám thám kết kết hợp hợp với với GIS GIS và và nền nền tảng tảng Web Web đangđang được được sử sử dụng dụng để để giám giám sát sát tình tình hình hình sử sử dụng dụng nước,nước, lập lập bảnbản đồđồ vùng vùng dân dân cư cư với với nhunhu cầucầu sử sử TÓM TÓM TẮT: TẮT: dụng dụng nước nước sạch, sạch, theotheo dõi dõi và và dựdự báobáo về về trữ trữ lượng lượng và và chấtchất lượng lượng nguồn nguồn nước.nước. Vì Vì vậy, vậy, ứng ứng dụng dụng công công nghệ nghệ thông thông tin tin trong trong quản quản lý lý Cấp Cấp nước nước thông thông minh minh làlà nhu nhu cầu cầu thiết thiết yếu yếu của của các các đô đô thị thị trên trên thế thế cấp cấp nước nước đô đô thị thị làlà xuxu hướng hướng tất tất yếu yếu củacủa cuộc cuộc cách cách mạng mạng 4.0 4.0 trong trong giới giới và và Việt Việt Nam. Nam. ĐểĐể xây xây dựng, dựng, vận vận hành hành và và quản quản lýlý hệhệ thống thống cấpcấp quản quản lý lý ngành ngành cấp cấp thoátthoát nướcnước nói nói riêng riêng và và hạ hạ tầng tầng kỹ kỹ thuật thuật nói nói chung. chung. nước nước thông thông minh, minh, bắt bắt buộc buộc phải phải sửsử dụng dụng giải giải pháp pháp công công nghệ nghệ thông thông Trong Trong lĩnh lĩnh vựcvực cấp cấp nước nước thông thông minh,minh, các các dựdự ánán kýký kếtkết vàvà triển triển tin tin (CNTT). (CNTT). Ứng Ứng dụng dụng CNTT CNTT để để tự tự động động hóa hóa công công tác tác vậnvận hành hành trong trong khai khai đều đều phải phải sử sử dụng dụng CNTT CNTT hỗ hỗ trợtrợ trong trong tất tất cả cả các các công công đoạn đoạn của của sản sản xuất xuất nước; nước; sửsử dụng dụng hệ hệ thống thống thông thông tin tin địa địa lýlý (GIS) (GIS) để để quản quản lýlý hoạt hoạt động động cấp cấp nước nước bao bao gồm:gồm: lấy lấy nước nước thô thô (từ (từ nguồn nguồn nước nước mặt mặt hoặc hoặc giếng giếng khoan), khoan), xử xử lýlý tại tại các các nhànhà máy máy nước,nước, truyền truyền dẫn dẫn và và phân phân mạng mạng lưới lưới cấp cấp nước nước vàvà kỹ kỹ thuật thuật sốsố hóa hóa đảm đảm bảo bảo phương phương thứcthức phối phối nước nước sạch sạch đến đến nơi nơi người người tiêu tiêu thụ, thụ, cũng cũng như như trong trong quản quản lý lý thanh thanh toán toán tiền tiền nước nước không không dùngdùng tiền tiền mặt... mặt... VìVì vậy, vậy, CNTT CNTT cócó vai vai trò trò nguồn nguồn lực, lực, liên liên kếtkết và và cung cung cấp cấp dịch dịch vụ.vụ. Với Với sựsự phát phát triển triển của của CNTT, CNTT, ứng ứng dụng dụng trongtrong lĩnh lĩnh vực vực cấpcấp nướcnước thông thông minh minh rất rất đa đa dạng dạng bao bao rất rất quan quan trọng trọng trong trong lĩnh lĩnh vực vực quản quản lýlý hệhệ thống thống cấp cấp nước nước đô đô thị thị gồm gồm từ từ các các ứngứng dụngdụng nghiệpnghiệp vụ vụ như như quảnquản lý lý doanh doanh nghiệp, nghiệp, cổng cổng thông thông minh minh tại tại Việt Việt Nam. Nam. thông thông tin tin điện điện tử, tử, văn văn phòng phòng điện điện tử tử đến đến các các ứng ứng dụng dụng trong trong quản quản Từ Từ khóa: khóa: Cấp Cấp nước nước thông thông minh; minh; quản quản lýlý hệ hệ thống thống cấp cấp nước; nước; đô đô thị thị lý lý vận vận hành hành hệ hệ thống thống cấp cấp nước nước thông thông minh.minh. CNTT CNTT có có vai vai trò trò rấtrất quan quan trọng trọng và và ngày ngày càngcàng trởtrở thành thành công công cụ cụ thông thông minh minh hỗ hỗ trợ trợ đắc đắc lựclực cho cho mọi mọi hoạt hoạt độngđộng của của cáccác doanh doanh nghiệp nghiệp cấp cấp nước nước đô đô thị. thị. Đối Đối vớivới yêu yêu cầu cầu của của doanh doanh nghiệpnghiệp là là nâng nâng cao cao hiệuhiệu quảquả kinh kinh doanh doanh thông thông qua qua sử sử dụng dụng và và phân phân bổ bổ tốt tốt nguồn nguồn lực, lực, giảm giảm chichi ABSTRACT ABSTRACT phí phí vàvà đầu đầu tư tư hợp hợp lý, lý, đồng đồng thời thời đảmđảm bảo bảo cấp cấp nước nước an an toàn, toàn, sẵn sẵn Smart Smart water water supply supply isis an an essential essential need need ofof cities cities around around thethe world world sàng sàng ứngứng phóphó với với các các rủi rủi ro ro có có thể thể xảyxảy ra, ra, giảm giảm tỷ tỷ lệ lệ thất thất thoát thoát thấtthất and and Vietnam. Vietnam. To To build, build, operate operate andand manage manage aa smart smart water water supply supply thu thu vàvà cải cải thiện thiện dịchdịch vụ vụ khách khách hàng… hàng… 2. 2. MỘT MỘT SỐ SỐ GIẢI GIẢI PHÁPPHÁP VÀ VÀ CÁCCÁC PHẦNPHẦN MỀM MỀM SỬ SỬ DỤNG DỤNG TRONG TRONG system, system, itit isis imperative imperative to to use use information information technology technology (IT) (IT) QUẢN QUẢNLÝ LÝ CẤP CẤP NƯỚCNƯỚC THÔNG THÔNG MINH MINH solutions. solutions. Apply Apply ITIT to to automate automate operations operations inin water water production; production; 2.1. 2.1.CácCácnhómnhómgiải giảipháppháp Hiện Hiện nay nay có có rất rất nhiều nhiều giải giải pháp pháp CNTTCNTT ứng ứng dụng dụng trongtrong quảnquản lý lý using using geographic geographic information information system system (GIS) (GIS) to to manage manage the the water water vận vận hành hành hệ hệ thống thống cấp cấp nước nước thôngthông minh.minh. Về Về mặt mặt tổng tổng thể, thể, ứng ứng supply supply network network and and digitize digitize itit to to ensure ensure aa non-cash non-cash payment payment dụng dụng CNTTCNTT trong trong lĩnh lĩnh vựcvực cấpcấp nước nước đượcđược tích tích hợp hợp và và kếkế thừa thừa từ từ sự sự method... method... Therefore, Therefore, ITIT plays plays aa very very important important rolerole inin this this field field phát phát triển triển củacủa cáccác giảigiải pháp pháp công công nghệnghệ chínhchính gồm:gồm: Mô Mô hình hình thuỷ thuỷ lực, lực, mô mô hìnhhình chất chất lượnglượng nước nước và và dựdự báo; báo; Thiết Thiết bịbị ĐoĐo lường lường từ từ xa; xa; management management ofof smart smart urban urban water water supply supply systems systems inin Vietnam. Vietnam. Đồng Đồng hồ hồ thông thông minh minh và và hệhệ thống thống SCADA; SCADA; Thiết Thiết bị bị dòdò tìmtìm đường đường Key Key words: words: SmartSmart water water supply; supply; water water supply supply system system ống ống và và valve; valve; Thiết Thiết bị bị mobile; mobile; Công Công nghệ nghệ truyền truyền dẫn dẫn thông thông tin tin và và internet; internet; Cơ Cơ sởsở dữdữ liệu liệu (CSDL); (CSDL); Hệ Hệ thống thống thôngthông tin tin địa địa lý lý (GIS); (GIS); Công Công management; management; smartsmart city city nghệ nghệ viễnviễn thám thám (Remote (Remote sensing) sensing) và và định định vị vị vệ vệ tinh tinh (GPS); (GPS); Các Các giải giải 114 02.2022 ISSN 2734-9888
  2. pháp liên quan như quản lý tài sản, quản lý khách hàng, quản lý rủi nước. Citywork ứng dụng công nghệ bản đồ số (công nghệ GIS), ro và hệ thống hỗ trợ ra quyết định… công nghệ di động và công nghệ điện toán đám mây để thu thập Để dễ dàng nhận biết và lựa chọn ứng dụng các giải pháp lập bản đồ mạng lưới cấp nước, hiện đại hóa công tác quản lý, bảo công nghệ thông tin trong quản lý vận hành hệ thống cấp nước trì tài sản mạng lưới cấp nước; công tác quản lý và chăm sóc khách thông minh, người ta phân nhóm các giải pháp theo các cách khác hàng sử dụng nước, công tác ghi chỉ số và kiểm tra đồng hồ nước; nhau. Theo Cục Hạ tầng - Bộ Xây dựng có thể được phân thành 05 công tác quản lý đồng hồ nước và quản lý chất lượng nước,… nhóm như sau [1]: a. Giải pháp và phần mềm tính toán thủy lực được sử dụng để thiết kế phân vùng khu vực cấp nước (DMA), mở mới mạng lưới cấp nước, mô hình hóa chất lượng nước trên nền sơ đồ (trắc dọc) và tương tác với mô hình dữ liệu không gian trên nền hệ thống thông tin địa lý (GIS), giúp tối ưu hóa hệ thống cấp nước, phân phối nước sạch sát với nhu cầu dùng nước của thành phố thông minh; b. Giải pháp và phần mềm quản lý tài sản và đường ống, thiết bị trên mạng cấp nước được sử dụng, nhằm quản lý thống kê tài sản, quản lý kho, quản lý duy tu bảo dưỡng, dự báo và phòng ngừa rủi ro. Các giải pháp hiện đại được phát triển trên nền cơ sở dữ liệu (CSDL), GIS cho phép tích hợp khai thác và duy tu bảo dưỡng tài sản, thiết bị và tối ưu hóa giúp giảm thất thoát, thất thu nước sạch; c. Giải pháp và phần mềm bản đồ GIS được sử dụng làm nền tảng tham chiếu địa lý cho các ứng dụng khác như quản lý cơ sở dữ liệu mạng lưới cấp nước (tích hợp dữ liệu không gian bản đồ và dữ liệu thuộc tính các đối tượng đường ống và các thiết bị trên Hình 2.1. Tích hợp quản lý hoạt động nhà máy, mạng lưới, quản lý tài sản - phần mạng cấp nước) với các giao thức dữ liệu chuẩn và các chức năng mềm CityWork xử lý, phân tích dữ liệu không gian; CityWork góp phần làm giảm tỷ lệ thất thoát nước từ việc phát d. Giải pháp và phần mềm quản lý hệ thống giám sát điều hiện nhanh, xử lý kịp thời các sự cố trên mạng lưới cũng như phát khiển và thu thập dữ liệu (SCADA) được sử dụng để quản lý các hiện, xử lý nhanh các đồng hồ hỏng, không chính xác; Giảm chi phí thiết bị giám sát mạng lưới (thiết bị đo lường từ xa) như các thiết bị sửa chữa, bảo trì tài sản mạng cấp nước từ việc quản lý chặt chẽ lý Datalogger GSM/GPRS giám sát từ xa cũng như thu nhận dữ liệu từ lịch, lịch sử kiểm tra, lịch sử sửa chữa bảo trì thiết bị trên bản đồ hệ thống đồng hồ thông minh hoặc điều khiển máy bơm biến mạng lưới; Giảm chi phí nhờ nâng cao hiệu suất sử dụng tài sản, tần… Hệ thống SCADA gồm phần mềm trên nền Web kết nối với tuổi thọ tài sản từ việc quản lý chặt chẽ quá trình vận hành và bảo máy chủ (Server) và hiển thị tức thời số liệu giám sát được các trì tài sản mạng cấp nước; Góp phần nâng cao năng suất lao động Datalogger truyền về thông qua công nghệ truyền dẫn thông tin. từ việc quản lý chặt chẽ, cung cấp nhanh, kịp thời thông tin phục e. Các giải pháp và phần mềm quản lý khác như quản lý đồng vụ kiểm tra, sửa chữa, bảo trì tài sản mạng cấp nước; Rút ngắn thời hồ, khách hàng, quản lý chất lượng nước, quản lý rò rỉ, thất thoát gian kiểm kê tài sản mạng cấp nước, lập kế hoạch bảo trì, sửa chữa nước… định kỳ, hàng năm; Giảm thất thu từ việc phòng ngừa gian lận trong quá trình ghi chỉ số đồng hồ nước; Phòng ngừa sai sót trong 2.2. Một số phần mềm quản lý quá trình tính toán và in hóa đơn tiền nước; Giảm tổng thời gian Cho đến nay, một số phần mềm quản lý vận hành mạng lưới ghi chỉ số, tính toán, in hóa đơn tiền nước; Nâng cao chất lượng cấp nước thông minh đang được áp dụng tại Việt Nam như: dịch vụ khách hàng từ việc xử lý kịp thời các sự cố, khiếu nại từ a. Phần mềm tính toán thủy lực của Mỹ và Hà Lan (WaterGems; khách hàng. MIKE Urban; Epanet…). b. Phần mềm quản lý tài sản của Việt Nam (WAMS…). c. Phần mềm bản đồ / GIS của Mỹ (AutoCAD; MapInfo; MicroStation; ArcGIS…) d. Phần mềm quản lý SCADA do các hãng tự phát triển và đã áp dụng ở một số công ty cấp nước. e. Phần mềm chuyên dụng khác đang được nghiên cứu và áp dụng thử nghiệm… Một số phần mềm nêu trên đang, sẽ được triển khai và hoàn thiện tại một số công ty cấp nước tại Việt Nam như: Tổng Công ty Cấp nước Sài Gòn TNHH MTV (SAWACO); Công ty Cổ phần Cấp nước Thừa Thiên Huế (HUEWACO); Công ty TNHH MTV Cấp thoát nước Khánh Hòa (KHAWASSCO); Công ty Cấp thoát nước - Môi trường Bình Dương (BIWASE); Công ty Cổ phần Cấp nước Bà Rịa - Vũng Tàu (BWACO); …. 2.3. Phần mềm Citywork trong quản lý mạng lưới cấp nước Theo thông tin giới thiệu phần mềm CityWork của Công ty TNHH MTV phần mềm CityWork Việt Nam, CityWork là giải pháp ứng dụng CNTT tổng thể, toàn diện cho các doanh nghiệp cấp Hình 2.2. Mô hình quản lý, chăm sóc khách hàng, phần mềm CityWork ISSN 2734-9888 02.2022 115
  3. 3. MỘT SỐ ỨNG DỤNG CNTT TRONG LĨNH VỰC CẤP NƯỚC sự cố… Đây là cơ sở để hướng tới tự động hóa trong vận hành hệ ĐÔ THỊ THÔNG MINH Ở VIỆT NAM thống cấp nước, nhằm giúp tăng năng suất lao động, giảm chi phí, 3.1. Xây dựng cơ sở dữ liệu cấp nước an toàn đô thị tiết kiệm năng lượng và giảm thất thoát thất thu nước sạch. Được sự hỗ trợ từ Tổ chức Y tế thế giới (WHO), trong năm 2015, c. Quản lý vận hành mạng lưới cấp nước Bộ Xây dựng triển khai xây dựng cơ sở dữ liệu (CSDL) cấp nước an Việc ứng dụng tích hợp hệ thống SCADA và phần mềm thủy toàn (CNAT) đô thị. Mục tiêu chính là thiết lập một công cụ hữu ích lực (như WaterGems) trên nền GIS là một giải pháp tổng thể cho giúp cơ quan quản lý Nhà nước nắm bắt, đánh giá tình hình thực quản lý vận hành mạng lưới cấp nước như đã được áp dụng thành hiện Kế hoạch cấp nước an toàn (KHCNAT) tại các đơn vị cấp nước. công tại nhiều doanh nghiệp cấp nước trên thế giới cũng như tại Ngoài ra, CSDL về CNAT sẽ giúp Bộ Xây dựng theo dõi, đánh giá và KHAWASSCO quản lý hiệu quả hơn việc thực thi Thông tư 08/2012/TT-BXD Hướng dẫn thực hiện bảo đảm cấp nước an toàn và nhằm tiến tới chương trình quốc gia về CNAT [3]. Hình 3.3: Các chức năng cơ bản của hệ thống SCADA (Nguồn Trần Minh Triết 2015 ) [4] d. Quản lý tài sản ngành nước Hình 3.1. Trang Web cơ sở dữ liệu cấp nước an toàn đô thị Việt Nam [1] Giải pháp WAMS có các chức năng quản lý thống kê tài sản, 3.2. CNTT trong quản lý vận hành hệ thống cấp nước quản lý kho, lập kế hoạch và hỗ trợ vận hành bảo dưỡng, thống kê a. Xây dựng và quản lý cơ sở dữ liệu GIS tích hợp báo cáo và được tích hợp trên nền BIWASE-GIS. Các doanh nghiệp cấp nước đô thị đã và đang sử dụng các e. Quản lý khách hàng phần mềm bản đồ như AutoCAD, MicroStation, MapInfo hoặc Với cơ sở dữ liệu GIS được xây dựng hoàn thiện bao gồm bản ArcGIS để lập và quản lý bản đồ hiện trạng, quy hoạch hệ thống đồ vị trí của các đấu nối liên kết với thông tin khách hàng, thì việc cấp nước. Các hệ thống GIS hoàn chỉnh hơn cả là hệ thống GIS quản lý khách hàng sẽ được nâng lên một tầm mới. Điều này sẽ được áp dụng tại Công ty TNHH MTV Cấp thoát nước Khánh Hòa giúp cho việc mở mới mạng và triển khai các đấu nối mới trên thực (KHAWASSCO). Năm 2013, được sự hỗ trợ của Chính phủ Pháp, địa cũng như xử lý các sự cố liên quan đến phản hồi của khách KHAWASSCO đã triển khai ứng dụng tích hợp công nghệ GIS - hàng sẽ nhanh chóng. SCADA - WaterGEMS nhằm phòng chống thất thoát, thất thu nước và tối ưu hóa công tác quản lý mạng lưới cấp nước. Hệ thống bao 4. KẾT LUẬN gồm 3 mô đun: CNTT đã và đang mang lại những hiệu quả thiết thực trong lĩnh vực quản lý cấp nước đô thị thông minh. Các doanh nghiệp cấp nước đô thị ứng dụng CNTT để đáp ứng các yêu cầu cụ thể trong quản lý vận hành hệ thống cấp nước và mang lại hiệu quả kinh doanh với những lợi ích rõ ràng. Ví dụ như giám sát điều khiển thiết bị thông minh giúp điều chỉnh áp lực, lưu lượng và chất lượng nước, sử dụng thiết bị tìm vị trí rò rỉ hoặc quản lý tốt khối tài sản giúp duy tu bảo dưỡng và thay thế dễ dàng hơn… Cấp nước thông minh là nhu cầu thiết yếu của các đô thị. Để xây dựng, vận hành và quản lý hệ thống cấp nước thông minh, bắt buộc phải sử dụng giải pháp CNTT. Như vậy, trong các dự án cấp nước trong tương lai, CNTT là công cụ hỗ trợ gắn liền với cấp nước thông minh trong tất cả các đô thị trên thế giới và Việt Nam. Hình 3.2. Tích hợp công nghệ GIS - SCADA - WaterGEMS nhằm phòng chống thất TÀI LIỆU THAM KHẢO thoát, thất thu nước (Nguồn Nguyễn Hoài Thi và Nguyễn Văn Lộc, 2014) [4] 1. Báo cáo của Cục Hạ Tầng - Bộ Xây dựng, tháng 11/2015 - Tổng quan tình hình ứng b. Giám sát và điều khiển thiết bị trên mạng cấp nước dụng công nghệ thông tin trong lĩnh vực cấp nước tại Việt Nam Công nghệ SCADA đã được đưa vào áp dụng trong quản lý vận 2. Giới thiệu phần mềm CityWork của Công ty TNHH MTV phần mềm CityWork Việt hành hệ thống cấp nước do khả năng giám sát và điều khiển từ xa Nam https://citywork.vn/quan-ly-tong-the-mang-cap-nuoc/ thiết bị lắp đặt trên mạng cấp nước với mục đích thu nhận thông 3. Thông tư số 08/2012/TT-BXD ngày 21/11/2012 của Bộ Xây dựng - Hướng dẫn thực tin lưu lượng, chất lượng nước thời gian thực, điều chỉnh áp lực hiện bảo đảm cấp nước an toàn nước kịp thời giúp vận hành tối ưu mạng cấp nước và giảm thiểu 4. www.xaydung.gov.vn. 116 02.2022 ISSN 2734-9888
nguon tai.lieu . vn