Thế nào là quan trắc khí tượng thủy văn
Quan trắc khí tượng thủy văn (KTTV) là quá trình quan sát, đo đạc trực tiếp hoặc gián tiếp một cách có hệ thống các thông số trạng thái, hiện tượng, quá trình diễn biến của khí quyển, nước sông, suối, kênh, rạch, hồ và nước biển.
Yêu cầu đối với quan trắc thủy văn
Điều 13 Luật Khí tượng thủy văn 2015 quy định quan trắc khí tượng thủy văn như sau:
- Yêu cầu đối với quan trắc khí tượng thủy văn:
+ Quan trắc phải chính xác, liên tục, thống nhất theo quy chuẩn kỹ thuật, quy trình chuyên môn;
+ Kết quả quan trắc phải bảo đảm tính đại diện, phản ánh khách quan điều kiện tự nhiên, hiện trạng các hiện tượng khí tượng thủy văn của khu vực đặt trạm;
+ Thông tin, dữ liệu quan trắc phải được kiểm tra, đánh giá chất lượng.
- Nội dung quan trắc khí tượng thủy văn:
+ Nội dung quan trắc được xác định cụ thể cho từng loại trạm khí tượng thủy văn;
+ Bộ Tài nguyên và Môi trường xác định chi tiết nội dung quan trắc đối với trạm thuộc mạng lưới trạm khí tượng thủy văn quốc gia;
+ Bộ, ngành, địa phương, tổ chức, cá nhân xác định nội dung quan trắc đối với trạm khí tượng thủy văn chuyên dùng thuộc quyền quản lý;
+ Trạm khí tượng có phát báo quốc tế, trạm khí tượng thủy văn có trao đổi thông tin, dữ liệu với nước ngoài, tổ chức quốc tế hoặc có thỏa thuận hợp tác song phương, đa phương thực hiện các quan trắc khác theo điều ước quốc tế mà Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam là thành viên.
- Quan trắc khí tượng thủy văn của các chủ công trình:
Các công trình khi xây dựng, khai thác chịu tác động hoặc gây tác động đến điều kiện khí tượng thủy văn mà có khả năng ảnh hưởng đến an toàn, tính mạng, tài sản của cộng đồng thì chủ công trình phải tổ chức quan trắc và cung cấp thông tin, dữ liệu theo quy định tại khoản 5 Điều này.
- Quan trắc khí tượng thủy văn trên tàu bay, tàu biển:
Khuyến khích chủ tàu bay, tàu biển hoạt động trên lãnh thổ nước Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam thực hiện quan trắc khí tượng thủy văn và phát báo kết quả quan trắc cho hệ thống dự báo, cảnh báo khí tượng thủy văn quốc gia theo mã luật của Tổ chức Khí tượng Thế giới (WMO) và Tổ chức Hàng không dân dụng quốc tế (ICAO).
- Thông tin, dữ liệu quan trắc khí tượng thủy văn phải được cung cấp về hệ thống dự báo, cảnh báo khí tượng thủy văn quốc gia và cơ sở dữ liệu khí tượng thủy văn quốc gia.
Công trình phải quan trắc khí tượng thủy văn
Được quy định tại khoản 3 Điều 13 của Luật khí tượng thủy văn gồm:
1- Sân bay dân dụng.
2- Đập, hồ chứa nước thuộc loại quan trọng đặc biệt, loại lớn, loại vừa theo quy định của Chính phủ về quản lý an toàn đập, hồ chứa nước và hồ chứa thuộc phạm vi điều chỉnh của quy trình vận hành liên hồ chứa trên các lưu vực sông (sau đây gọi tắt là đập, hồ chứa).
3- Bến cảng thuộc cảng biển loại I và loại II theo danh mục cảng biển, bến cảng thuộc cảng biển Việt Nam do Bộ Giao thông vận tải công bố.
Bến cảng thuộc cảng quân sự thực hiện quan trắc, cung cấp thông tin, dữ liệu khí tượng thủy văn theo quy định của Bộ Quốc phòng.
5- Cầu có khẩu độ thông thuyền từ 500 mét trở lên.
6- Tháp thu phát sóng phát thanh, truyền hình có kết hợp khai thác tham quan, kinh doanh phục vụ khách trên tháp.
7- Cáp treo phục vụ hoạt động tham quan, du lịch.
8- Vườn quốc gia.
9- Tuyến đường cao tốc tại khu vực thường xuyên có thời tiết nguy hiểm được xác định theo phân vùng rủi ro thiên tai do Tổng cục Khí tượng Thủy văn thuộc Bộ Tài nguyên và Môi trường công bố và được cập nhật định kỳ 3 năm một lần.
10- Cảng thủy nội địa tổng hợp loại I trở lên.
11- Công trình mang tính chất đặc thù gồm các đảo thuộc quần đảo Trường Sa, nhà giàn thuộc các cụm Dịch vụ Kinh tế - Kỹ thuật (DK1), sân bay quân sự phục vụ mục đích quốc phòng, an ninh.
Hệ thống quan trắc khí tượng thủy văn tự động
Các thiết bị đo khí tượng
Các thiết bị đo khí tượng bao gồm:
- Cảm biến đo gió: Dùng để đo vận tốc gió và hướng gió.
Hình 1: Cảm biến đo tốc độ gió và cảm biến đo tốc độ, hướng gió
- Cảm biến đo nhiệt độ, áp suất, độ ẩm và bức xạ
Hình 2: Cảm biến đo nhiều giá trị: nhiệt độ, độ ẩm, áp suất, tốc độ gió và hướng gió
- Cảm biến đo mưa:
Hình 3: Cảm biến đo mưa
Các thiết bị đo thủy văn
Gồm các thiết bị đo mực nước, đo vận tốc dòng chảy, …
Hình 4: Cảm biến mực nước loại áp suất thủy tĩnh và loại siêu âm
Thiết bị thu và xử lý dữ liệu
Bộ Datalogger có chức năng thu thập, lưu trữ, hiển thị và truyền số liệu về máy chủ trung tâm
Hình 5: Data logger FAS-2.2DA và FAS-4.2DA
- Data logger sẽ đọc tín hiệu truyền về từ các cảm biến. Data logger sẽ xử lý dữ liệu, lưu trữ và đồng thời truyền dữ liệu về Tổng cục KTTV.
- Có thể cài đặt chu kỳ truyền dữ liệu, tần số lưu trữ dữ liệu cho các đầu đo cảm biến.
Phần mềm của data logger
- Kết nối được tới 32 giá trị đo khác nhau.
- Có giao thức mạng cảm biến Modbus RTU, Modbus TCP.
- Có giao thức truyền dữ liệu FTP về sở TNMT đáp ứng cấu trúc dữ liệu của TT10/2021 bộ TNMT, TT17/2021 bộ TNMT
- Dữ liệu truyền đi được định dạng theo tệp *txt.
- Cho phép điều khiển máy lấy mẫu từ xa hoặc tự động lấy mẫu khi chỉ tiêu vượt ngưỡng cài đặt.
- Có giao thức gửi email SMTP.
- Có giao diện Web HTTP, hiền thị giá trị đo, trạng thái cảm biến, các cảnh báo.
- Lưu trữ dữ liệu, xuất file excel báo cáo, hiển thị biểu đồ theo thời gian.
- Có kết nối dữ liệu qua 4G, nhắn tin SMS.
- Có chức năng lập trình công thức tính toán hàm bậc 1 bậc 2, tuyến tính hóa.
- Có chức năng phân tích dữ liệu min, max, trung bình và lệch chuẩn.
- Dữ liệu đo được gửi về Sở Tài Nguyên Môi Trường với tần suất có thể cài đặt được từ 1-99 phút.
- Dữ liệu được lưu trữ trên bộ nhớ thiết bị có thể đến 3 năm.
- Kết nối được với màn hình tivi hoặc LCD để hiển thị các giá trị đo.
Hình 6: Giao diện chính của data logger 2.2DA
Truyền file về Tổng cục KTTV
Được quy định tại khoản 1 Điều 1 Nghị định số 48/2020/NĐ-CP
File dữ liệu truyền về Tổng cục KTTV có định dạng “.xls” hoặc “.txt”
Thiết bị của Fasfartech chọn phương án truyền dữ liệu là các file định dạng text “.txt”
Số liệu truyền dữ liệu về hệ thống FTP Server
Tên tệp dữ liệu: MaTinh_TenCongtrinh_obsdata_YYYYmmddhhMMss.txt
· _ (dấu phân cách): Là một ký tự gạch dưới ( _ ).
· MaTinh: Tên viết tắt của tỉnh nơi trạm quan trắc được lắp đặt (quy định tại mục 3 Phụ lục I).
· TenCongTrinh: Tên viết tắt của công trình, viết liền không dấu, không quá 16 ký tự (chủ công trình tự quy ước nhưng không được thay đổi trong quá trình truyền số liệu).
· YYYYmmddhhMMss: thời gian gửi tệp số liệu, theo chuẩn quốc tế múi giờ Việt Nam (GMT+7). Thời gian gửi tập số liệu chậm nhất sau 30 phút kể từ khi quan trắc.
Ví dụ:
Hình 8: Tên file truyền lên cục
Cấu trúc file dữ liệu định dạng text:
Gồm nhiều dòng, mỗi dòng cách nhau bởi 1 ký tự TAB (\t)Tên file
| Trạm | Kinhdo | Vido | Thoigian | Yeuto | Giaitri | Donvi |
| Tram01 |
|
|
|
|
|
|
| Tram02 |
|
|
|
|
|
|
| …. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Trong đó:
- Tram: ký hiệu trạm do chủ công trình tự quyết định nhưng không thay đổi theo thời gian truyền số liệu.
- Kinhdo: kinh độ của trạm quan trắc.
- Vido: vĩ độ của trạm quan trắc.
- Yeuto: là ký hiệu của yếu tố quan trắc được quy định tại Phụ lục I ban hành kèm theo Thông tư số 40/2017/TT-BTNMT.
- Giatri: giá trị tương ứng với yếu tố quan trắc.
- Đonvi: là đơn vị của yếu tố quan trắc được quy định theo Thông tư số 40/2017/TT-BTNMT.
- Thoigian: là thời gian thực hiện quan trắc theo khuôn dạng: YYYYmmddhhMMss
Ví dụ:
Hình 7: Cấu trúc file dữ liệu obsdata
Đối với số liệu tính toán
Tên tệp: MaTinh_Tendonvi_predata_hhmmddMMyyyy.txt
· _ (dấu phân cách): Là một ký tự gạch dưới (_).
· MaTinh: Tên viết tắt của tỉnh nơi trạm quan trắc được lắp đặt (quy định tại mục 3 Phụ lục I).
· TenCongTrinh: Tên viết tắt của công trình, viết liền không dấu, không quá 16 ký tự (chủ công trình tự quy ước nhưng không được thay đổi trong quá trình truyền số liệu).
· predata: là ký tự cố định.
· YYYYmmddhhMMss: thời gian gửi tệp số liệu tính toán
Cấu trúc file
Gồm nhiều dòng, mỗi dòng cách nhau bởi 1 ký tự TAB(\t)
| Luuluongdenho | Thoigian | Giatri | m3/s |
| Luuluongxa |
|
| m3/s |
| Dubaoluuluongdenho |
|
| m3/s |
| Khananggiatangmucnuoc |
|
| m |
Ví dụ:
Hình 8: Cấu trúc file dữ liệu predata
Phương pháp tính toán số liệu của data logger Fasfartech
Sử dụng file excel tổng hợp số liệu đo đạc để tính toán ra công thức cho các thông số đo.
Ví dụ:Từ file excel số liệu lưu lượng về hồ của hệ thống quan trắc thủy điện như sau:
Sẽ có công thức tính lưu lượng về hồ để cài đặt trên data logger:
if(CaL.ReV[0]>1050 and CaL.ReV[15]>0):@$CaL.ReV[17]=CaL.ReV[16]@elif(CaL.ReV[15]>0):@$CaL.ReV[17]=round(CaL.ReV[8]+CaL.ReV[2]+CaL.ReV[5]-(CaL.ReV[14]-CaL.ReV[15])/900,2)@Rea.statussensor[17]=0@Rea.status[17]=1@Rea.kttv[17]=1
