..

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
-------------------------------

NGUYỄN XUÂN TUẤN

NGHIÊN CỨU, XÂY DỰNG VÀ TÍCH HỢP GIẢI PHÁP
TRUYỀN SỐ LIỆU BẰNG THIẾT BỊ VƠ TUYẾN SĨNG NGẮN
CHO CÁC TRẠM THỜI TIẾT TỰ ĐỘNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ KĨ THUẬT
Chuyên ngành: Kĩ thuật truyền thông

NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC:
PGS.TS. NGUYỄN QUỐC TRUNG

Hà Nội – Năm 2015


MỤC LỤC
MỤC LỤC ..................................................................................................................... 2
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ........................................................................ 5
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ ................................................................................... 8
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU ............................................................................ 10
MỞ ĐẦU ..................................................................................................................... 11
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TRẠM QUAN TRẮC ..................................... 16
THỜI TIẾT TỰ ĐỘNG ............................................................................................ 16
1.1. Các trạm khí tƣợng thủy văn tự động trong nƣớc .................................................... 17
1.1.1. Thiết bị có xuất 4xứ từ nƣớc ngồi ..................................................................... 17

1.1.2. Thiết bị có xuất xứ trong nƣớc ............................................................................ 19
1.2. Về các trạm khí tƣợng tự động ở ngồi nƣớc ............................................................. 20
1.3. Về cơng nghệ và phƣơng thức truyền tin .............................................................. 21
1.4. Một số nhận xét ............................................................................................................... 32
1.4.1. Nhận xét về thiết bị nhập ngoại .......................................................................... 33
1.4.2. Nhận xét về thiết bị có xuất xứ trong nƣớc ........................................................ 34
1.5. Cơ sở thực hiện các nhiệm vụ của luận văn................................................................ 34
1.6. Mục tiêu và yêu cầu kết quả của luận văn .................................................................. 35
1.6.1. Mục tiêu................................................................................................................. 35
1.6.2. Các yêu cầu kết quả của luận văn là .................................................................. 36

CHƢƠNG 2. LỰA CHỌN THIẾT BỊ CÔNG NGHỆ VÀ GIẢI PHÁP
TRUYỀN DẪN SỐ LIỆU ......................................................................................... 37
2.1. Lựa chọn thiết bị trạm quan trắc thời tiết tự động ................................................... 37
2.1.1. Lựa chọn thiết bị điều khiển đo đạc tổng hợp số liệu (Datalogger) .................... 37
2.1.2.Lựa chọn các yếu tố đo ......................................................................................... 53

Page 2


2.2. Lựa chọn cảm biến đo yếu tố mƣa ............................................................................... 57
2.3. Lựa chọn cảm yếu tố nhiệt độ và độ ẩm khơng khí .................................................. 59
2.4. Lựa chọn cảm biến đo áp suất khí quyển.................................................................... 60
2.5. Lựa chọn cảm biến đo mực nƣớc ................................................................................. 62
2.6. Lựa chọn hệ thống cung cấp nguồn ............................................................................. 63
2.7. Lựa chọn thiết bị truyền tin vô tuyến sóng ngắn dải tần UHF ................................ 64
2.8. Phần mềm trung tâm thu thập số liệu ........................................................................ 67
2.9. Kết luận chƣơng............................................................................................................. 69

CHƢƠNG 3. TÍCH HỢP HỆ THỐNG .................................................................. 70

3.1 Sơ đồ hệ thống tích hợp .................................................................................................. 70
3.1.1. Mơ tả cấu trúc sơ đồ hệ thống ............................................................................. 71
3.1.2. Nguyên lý làm việc của hệ thống ..................................................................... 71
3.2. Tích hợp thiết bị và cấu hình hệ thống ........................................................................ 72
3.2.1. Tích hợp các cảm biến vàị Datalogger 9210 ......................................................... 72
3.2.2. Tích hợp và cấu hình Modem UHF Satelline 3AS Epic với 9210 ......................... 77
3.3. Cấu hình phần mềm trạm trung tâm ......................................................................... 83
3.3.1. Khởi tạo hệ thống ................................................................................................. 83
3.1.2. Thiết lập trạm ....................................................................................................... 84
3.1.3. Thiết lập trạm. ...................................................................................................... 84
3.1.4. Thiết lập cảm biến ................................................................................................ 86
3.1.5. Xác định cổng giao tiếp ........................................................................................ 89
3.1.7. Cấu hình lƣu trữ số liệu ....................................................................................... 91
3.4. Vận hành thủ nghiệm và kết quả ................................................................................. 92
3.4.1. Thử nghiệm độ trễ đường truyền ........................................................................... 92
3.4.2. Kết quả thử nghiệm: ............................................................................................... 92

Page 3


3.4.3. Thử nghiệm giám sát trạm khí tượng sử dụng thiết bị Satel 3AS Epic.................. 93

CHƢƠNG 4. KẾT LUẬN......................................................................................... 96
4.1. Những kết quả đạt đƣợc: ............................................................................................... 96
4.2. Hƣớng phát triển: ........................................................................................................... 96

Tài liệu tham khảo ..................................................................................................... 98
PHỤ LỤC .................................................................................................................... 99

Page 4



DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
TT

NỘI DUNG VIẾT

NGHĨA ĐẦY ĐỦ

TẮT

1

3G

Third-generation technology

2

ADSL

Asymmetric Digital Subscriber Line

3

Analog

Tín hiệu tương tự

4


Battery

Ắc qui

5

CF

CompactFlash

6

CPU

Central Processing Unit

7

Database Field

Trường cơ sỏ dữ liệu

8

Datalogger

Thiết bị tự động đo đạc và tổng hợp dữ liệu

9


DHCP

Dynamic Host Configuration Protocol

10

Digital

Tín hiệu số

11

DNS

Domain Name System

12

Doppler

Hiệu ứng Doppler

13

FTP

File Transfer Protocol

14


GPRS

General Packet Radio Service

15

GSM

Global System for Mobile Communications

16

HTTP

Hypertext Transfer Protocol

17

IP

Internet Protocol

18

KH KTTV&MT

Khoa học Công nghệ và Mơi trường

19


KHCN

Khoa học Cơng nghệ

20

KTTV

Khí tượng Thủy văn

21

LCD

Liquid-crystal display

22

Master

Trạm trung tâm

23

Modem

Modulator and demodulator

24


ODA

Official Development Assistance

Page 5


25

PC

Personal Computer

26

Protocol

Giao thức kết nối

27

PSTN

Public switched telephone network

28

Radio


Sóng Radio

29

RAM

Random Access Memory

30

RS-232

Giao tiếp chuẩn RS-232

31

RTC

Real-time clock

32

RTU

Remote terminal unit

33

Satellite


Vệ tinh

34

SCADA

Supervisory control and data acquisition

35

SD

Secure Digital

36

SDI

Serial Digital Interface

37

Sensor

Bộ cảm biến

38

SMS


Short Message Services

39

TCP

Transmission Control Protocol

40

UDP

User Datagram Protocol

41

UHF

Ultra high frequency

42

Untrasonic

Siêu âm

43

VAC


Volts Alternating Current

44

VDC

Volts direct current

45

VHF

Very high frequency

46

WB

World Bank

Page 6


LỜI CAM ĐOAN
Trước hết, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới tập thể các thầy cô trong Viện
Điện tử viễn thông, trường Đại học Bách Khoa Hà Nội đã tạo ra một môi trường
thuận lợi về cơ sở vật chất cũng như về chun mơn trong q trình tôi thực hiện
luận văn. Tôi cũng xin cảm ơn các thầy cô trong Viện Đào tạo sau đại học đã
quan tâm đến khóa học này, tạo điều kiện cho các học viên có điều kiện thuận lợi
để học tập và nghiên cứu. Đặc biệt là cho tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy

giáo PGS.TS.Nguyễn Quốc Trung đã tận tình chỉ bảo, định hướng khoa học và
hướng dẫn, sửa chữa cho nội dung của luận văn này.
Tôi xin cam đoan rằng nội dung của luận văn này là hồn tồn do tơi tìm
hiểu, nghiên cứu và viết ra. Tất cả đều được tôi thực hiện cẩn thận và có sự định
hướng và sửa chữa của giáo viên hướng dẫn.
Tôi xin chịu trách nhiệm với những nội dung trong luận văn này.
Tác giả

Nguyễn Xuân Tuấn

Page 7


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 1.1. Mơ hình hệ thống ............................................................................................ 14
Hình1.2. Sơ đồ khối trạm KTTV tự động điển hình ....................................................... 16
Hình1.3. Mơ tả giải pháp truyền số liệu bằng Modem thoại Dial Up ............................. 23
Hình 1.4. Phân bố các trạm tự động quan trắc tại lưu vực Nậm La-Nậm Pàn............... 24
Hình 1.5. Sơ đồ kết nối truyền số liệu của hệ thống ....................................................... 25
Hình 1.6. Sơ đồ cấu trúc trạm đo thủy văn tự động của hệ thống................................... 25
Hình 1.7. Mơ hình trao đổi số liệu hệ thống trạm quan trắc tự động .............................. 26
đo mưa, đo gió qua mạng GSM ...................................................................................... 26
Hình 1.8. Mơ hình hệ thống truyền số liệu KTTV thời gian thực ................................. 28
Hình 1.9. Sơ đồ thu thập dữ liệu hệ thống thuộc dự án ODA Ý .................................... 29
Hình 1.10. Sơ đồ kết nối trao đổi số liệu hệ thống ODA-Ý ............................................ 30
Hình 1.11. Sơ đồ hệ thống WB4 .................................................................................... 31
Hình 1.12. Sơ đồ hệ thống đo mưa, đo mặn ................................................................... 32
Hình 2.1. Datalogger QML201 hãng Vaisala Phần Lan ................................................... 38
Hình 2.2. Các khe cắm bên trong Datalogger QML201.................................................... 40
Hình 2.3. Các kênh kết nối của Datalogger QML201 ....................................................... 42

Hình 2.4. Sơ đồ chân dây cáp kết nối với COM0 của Datalogger ..................................... 43
Hình 2.5. Datalogger SPM 20 của Hãng CAE ................................................................. 45
Hình 2.6. Sơ đồ cấu trúc mơ-đun datalogger SPM 20 .................................................... 46
Hình 2.7. Datalogger 9210 Hãng Sutron-Mỹ ................................................................... 48
Hình 2.8. Sơ đồ khối thiết bị Datalogger 9210 ................................................................ 50
Hình 2.9.Máy gió Vild .................................................................................................... 53
Hình 2.11.Cảm biến gió Young (Hoa Kỳ) ...................................................................... 54
Hình 2.10.Máy gió EL .................................................................................................... 54
Hình 2.12. Sơ đồ cấu tạo của cảm biến gió Young 05106MA ....................................... 56
Hình 2.13. Thiết bị đo mưa xi phông SJ1 và vũ lượng ký SL1 của Trung Quốc ........... 57
Hình 2.14. Các cảm biến đo mưa điển hình dùng cho các trạm đo KTTV tự động ....... 58
Hình 2.15. Cảm biến SL3-1 và các thơng số đặc trưng .................................................. 58
Hình 2.16. Các cảm biến đo nhiệt độ, độ ẩm tiêu biểu ................................................... 59
Hình 2.17. Cảm biến nhiệt ẩm HMP45C và các thông số đặc trưng .............................. 60

Page 8


Hình 2.18. Các cảm biếnkhí áp tiêu biểu ........................................................................ 61
Hình 2.19. Cảm biếnkhí áp PTB-110B và các thơng số kỹ thuật ................................... 61
Hình 2.20. Cảm biến đo mực nước bằng áp lực ............................................................. 62
Hình 2.21. Cảm biến đo mực nước bằng siêu âm và Radar............................................ 63
Hình 2.22. Satelline-3AS-Epic........................................................................................ 66
Hình 3.1.Sơ đồ khối của hệ thống ................................................................................... 70
Hình 3.2. Giao diện phần mềm cảm biến đo nhiệt độ, độ ẩm PTB45AC ....................... 74
Hình 3.3. Giao diện phần mềm cảm biến đo mực nước DCU-7070 ............................... 75
Hình 3.4. Giao diện phần mềm cảm biến đo khí áp ........................................................ 76
Hình 3.5. Giá trị các cảm biến sau khi cấu hình được hiển thị trong chương trình ........ 77
Hình 3.6. Giao diện phần mềm cấu hình Modem Satel 3AS Epic .................................. 78
Hình 3.7. Đặt tên mạng ................................................................................................... 78

Hình 3.8. Hộp thơng báo phát hiện Modem .................................................................... 78
Hình 3.10. bảng thơng báo sau khi kết nối thành cơng ................................................... 79
Hình 3.11. Giao diện sau khi cấu hình cổng giao tiếp thành cơng.................................. 80
Hình 3.12. Lựa chọn Protocol cho Modem ..................................................................... 80
Hình 3.13. Giao diện cấu hình cho trạm trung tâm ......................................................... 81
Hình 3. 14. Giao diện thiết lập địa chỉ cho Modem ........................................................ 82
Hình 3.15. Hộp thơng báo hồn thành việc thiết lập địa chỉ cho Modem....................... 82
Hình 3.16. : Cửa sổ thiết lập hệ thống ............................................................................ 83
Hình 3.17. Giao diện thiết lập trạm kiểu thủ cơng .......................................................... 84
Hình 3.18. Giao diện thiết lập trạm theo kiểu tự động.................................................... 86
Hình 3.19. Cấu hình cho các bộ cảm biến kiểu thủ cơng ................................................ 87
Hình 3.20. Cấu hình cho các bộ cảm biến kiểu tự động ................................................. 88
Hình 3.22. Giao diện thiết lập cấu hình cho cổng COM ................................................. 89
Hình 3.23. Giao diện khởi tạo nhóm, thời gian thu thập dữ liệu .................................... 90
Hình 3.24. Giao diện khởi tạo nhóm, thời gian thu thập dữ liệu .................................... 91
Hình 3.25. Kết quả số liệu nhận được dới dạng biểu đồ theo thời gian thực .................. 95
Hình 3.26. Kết quả số liệu nhận được lưu trữ trong cơ sở dữ liệu dạng biểu đồ ........... 95

Page 9


DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Bảng 2.1. Thông số kỹ thuật cơ bản của Datalogger QML201 ......................................... 38
Bảng 2.2. Mô tả các kênh đo Analog của Datalogger QML201 ...................................... 41
Bảng 2.3. Mô tả kênh điện áp .......................................................................................... 42
Bảng 2.4. Các cổng giao tiếp COM của Datalogger QML201 ........................................ 43
Bảng 2.5. Một số lệnh thiết lập cơ bản của Datalogger QML201 .................................... 44
Bảng 2.6. Thông số kỹ thuật cơ bản của Datalogger SPM 20.......................................... 46
Bảng 2.7. Thông số kỹ thuật Datalogger 9210 ................................................................. 48
Bảng 2.8. Các kênh Analog đầu vào ................................................................................ 51

Bảng 2.9. Các kênh tín hiệu số đầu vào ........................................................................... 51
Bảng 2.10. thông số kỹ thuật UHF Modem Satelline 3AS Epic ...................................... 67
Bảng 2.11. Danh sách các thiết bị sử dungh tích hợp hệ thống ..................................... 69
Bảng 3.1. Sơ đồ kết nối các chân của các cảm biến với Datalogger 9210 ..................... 73

Page
10


MỞ ĐẦU
Mạng lưới trạm khí tượng thủy văn (KTTV) của nước ta đã có lịch sử trên
100 năm xây dựng và phát triển, gắn liền với sự nghiệp xây dựng và bảo vệ Tổ
quốc. Năm 1867, trạm khí tượng đầu tiên được xây dựng tại Việt Nam là trạm
Nhà Thương Sài Gịn. Đến năm 1902, khi Tồn quyền Đơng Dương ban hành
Nghị định thành lập Đài Quan sát Từ trường và Khí tượng Trung ương Đơng
Dương - Cơ quan quản lý mạng lưới trạm khí tượng đầu tiên tại Việt Nam, nước
ta chỉ có 51 trạm (38 trạm khí tượng, 13 trạm thủy văn). Đến nay, mạng lưới trạm
khí tượng thủy văn nước ta có 1269 trạm, bao gồm khí tượng bề mặt, bức xạ, đo
mưa, khí tượng nơng nghiệp, khí tượng cao khơng, thủy văn và khí tượng thủy
văn biển (sau đây gọi chung là trạm khí tượng thủy văn). Các trạm này được phân
bố rộng khắp trên lãnh thổ Việt Nam từ Bắc vào Nam, từ miền núi cao đến đồng
bằng ven biển, các hải đảo xa xôi và quan trắc ngày càng đầy đủ các yếu tố về khí
tượng thủy văn.
Để có được mạng lưới trạm như hiện nay, Nhà nước đã đầu tư cho nghiên
cứu quy hoạch và đầu tư xây dựng mạng lưới một cách khá cơ bản và toàn diện
qua các thời kỳ: Mạng lưới trạm khí tượng (1960); Mạng lưới trạm thủy văn cơ
bản miền Bắc Việt Nam (1961); Mạng lưới trạm thủy văn cơ bản tối thiểu từ Nam
Bình Trị Thiên trở vào (1976); Mạng lưới trạm khí tượng thủy văn cơ bản (1987);
Mạng lưới trạm đo mưa cơ bản (1991); Hệ thống kiểm sốt mơi trường khơng khí
và nước (1992) và Mạng lưới trạm rađa thời tiết (1998).

Từ khi hình thành đến nay, Nha Khí tượng, Bộ Thuỷ lợi, Tổng cục Khí
tượng Thuỷ văn (trước đây) đã tổ chức nghiên cứu ban hành quy hoạch mạng lưới
trạm khí tượng thuỷ văn và xây dựng các trạm này theo những tiêu chí chung của
Tổ chức Khí tượng thế giới. Đến nay, mạng lưới trạm khí tượng thủy văn nước ta
đã có 177 trạm khí tượng, 14 trạm quan trắc bức xạ mặt trời, 248 trạm thủy văn,
17 trạm hải văn và 860 điểm đo mưa độc lập, phân bố rộng khắp trên lãnh thổ
Việt Nam ngồi mạng lưới trạm khí tượng thuỷ văn cơ bản, hoạt động liên tục,
thu thập và cung cấp một khối lượng số liệu điều tra cơ bản KTTV to lớn phục vụ
cho công tác điều tra cơ bản, nghiên cứu khoa học, xây dựng phát triển kinh tế xã hội, bảo đảm quốc phòng, an ninh, phòng tránh và giảm nhẹ thiệt hại do thiên
tai (sau đây gọi tắt là phòng tránh và giảm nhẹ thiên tai), tham gia hợp tác quốc tế,
góp phần nâng cao vị thế của Việt Nam trên trường quốc tế.

Page
11


Nước ta hiện có 185 trạm khí tượng, phân bố khơng đều giữa các vùng với
mật độ trung bình khoảng 1.870 km2/trạm so với các nước trung bình 400
km2/trạm là cịn rất thưa. Vùng phía Bắc (tính từ Đèo Hải Vân trở ra) mật độ
khoảng 1.440km2/trạm, phía Nam khoảng 2.500 km2/trạm, khu vực đồng bằng
(chủ yếu là đồng bằng Bắc Bộ và đồng bằng Nam Bộ) có những trạm chỉ cách
nhau khoảng 20 km, trong khi miền núi, nhất là vùng núi cao như Tây Nguyên
mật độ khoảng 3.116km2/trạm. Tây Bắc khoảng 1634km2/trạm. Dọc theo ven
biển dài 3.260km chỉ có 30 trạm khí tượng bề mặt, có nơi khoảng 100 km mới có
một trạm. Tổng tồn quốc: hạng I có 59 trạm; hạng II: 76 trạm; hạng III: 50 trạm;
tổng cộng: 185, trong đó có 8 trạm quan trắc khí tượng. Mạng lưới trạm quan trắc
bức xạ mặt trời hiện có 14 trạm khơng phân theo hạng. Mạng lưới trạm quan trắc
khí tượng nơng nghiệp hiện có 27 trạm trong đó có 15 trạm cơ bản và 12 trạm
quan trắc phổ thơng. Trạm khí tượng thủ cơng truyền thống : 180 trạm + 13 trạm
tự động =185

Trạm khí tượng tự động có : 35 trạm trong đó có 13 trạm nằm ngồi trạm
thủ cơng (Cù Lao Chàm, Dung Quất, Phù Mỹ, Sông Cầu, Tà Lài, Bến Tre, Thủ
Dầu Một, Vị Thanh, DK1-14, V nh Long, Mai Sơn, Cát Bà, Ba Lạt) và 35 trạm
nằm cùng với trạm đo thủ công ; Mạng lưới trạm đo tự động được đầu tư theo các
dự án sau : Dự án ODA Ý giai đoạn I là 17 trạm tại Đài KTTV khu vực Trung
Trung Bộ ; Dự án ODA Ý Giai đoạn II trang bị 13 trạm tại Đài KTTV khu vực
Nam Trung Bộ ; Dự án WB 4 trang bị 12 trạm tại Đài KTTV khu vực Nam Bộ ;
Dự án thử nghiệm máy đo tự động trang bị 3 trạm tại Đài KTTV khu vực Đồng
Bằng Bắc Bộ.
Mạng lưới điểm đo mưa hiện có 860 điểm đo theo quy hoạch đến năm 2020
sẽ có 1000 điểm đo, từ khi quy hoạch ban hành đến nay đã phát triển thêm 453
điểm đo. Thiết bị đo mưa hiện có 414 điểm đo là các thiết bị đo thủ công truyền
thống, 463 điểm đo mưa tự động. Hệ thống điểm đo mưa gồm 1269 vị trí, trong
đó có 409 điểm nằm ngay trong các trạm khí tượng thủy văn và 860 điểm nằm
ngồi các trạm khí tượng thủy văn (danh sách các điểm đo trong bảng 3 kèm
theo). Mật độ trung bình của các điểm đo mưa vào khoảng 260 km2/điểm, phân
bố không đều giữa các vùng trong cả nước. ở đồng bằng Bắc Bộ khoảng
120km2/điểm, miền núi cao phía bắc và Tây Nguyên khoảng 300 km2/điểm.
Cho đến nay tổng số có 1323 điểm đo mưa trong đó :
+ 414 điểm đo mưa thủ công (đo mưa nhân dân)

Page
12


+ 193 điểm đo mưa tại các trạm khí tượng
+ 232 điểm đo mưa tại các trạm thủy văn thủ công
+ Dự án ODA Ý giai đoạn I trang bị 15 điểm đo mưa tự động và 42 điểm đo
mưa cùng mực nước tự động cho Đài KTTV khu vực Trung Trung Bộ.
+ Dự án ODA Ý giai đoạn II trang bị 83 điểm đo mưa tự động và 17 điểm

đo mưa cùng mực nước tự động.
- Dự án WB4 trang bị 89 trạm đo mưa cùng mực nước tự động cho Đài
KTTV khu vực Nam Bộ.
- Dự án đo mưa đo mặn trang bị 338 điểm đo mưa tự động cho các Đài
KTTV khu vực.
Ngành KTTV đã và đang tiếp tục đầu tư các dự án cho hệ thống các trạm
quan trắc khí tượng tự động (Automatic Weather Stations – AWS) nhằm hiện đại
hóa cơng nghệ dự báo và mạng lưới quan trắc, nâng cao chất lượng dự báo, phục
vụ một cách tích cực hơn các yêu cầu phát triển kinh tế - xã hội, đảm bảo an ninh
quốc phịng của đất nước, góp phần giảm nhẹ thiệt hại do thiên tai gây ra và ứng
phó với biến đổi khí hậu.
Các giải pháp kết nối truyền số liệu từ các trạm quan trắc KTTV tự động về
trạm Trung tâm thu thập và xử lý số liệu tại các khu vực, trung tâm tại Hà Nội hiện
nay đang sử dụng, khai thác bằng nhiều phương thức như: Thoại công cộng PSTN,
mạng thơng tin di động GSM với các gói dịch vụ SMS, GPRS, 3G; IP...về cơ bản
các phương thức trên đã đáp ứng nhu cầu thu thập số liệu phục vụ cho công tác
chuyên môn, tuy nhiên ở một số vùng, khu vực trong điều kiện thời tiết nguy hiểm
như Bão, Lũ, Lũ quét, sạt lở đất... Các phương thức truyền tin nói trên hoạt động
khơng ổn định, thậm trí không hoạt động do mất đường truyền ảnh hưởng nhiều
cho công tác thu thập số liệu phục vụ công tác chun mơn về KTTV.
Vì vậy, tơi muốn xây dựng giải pháp nhằm phục một phần tình trạng gián
đoạn hoặc mất số liệu cho các trạm quan trắc KTTV tự động dựa trên phương pháp
nghiên cứu tổng hợp lựa chọn các thiết bị phù hợp để từ đó tích hợp thiết bị trạm
quan trắc KTTV tự động với giải pháp truyền số liệu bằng vơ tuyến sóng ngắn làm

Page
13


việc ở dải tần UHF, có thể tạo ra kênh thông tin riêng, không phụ thuộc vào các

nhà cung cấp dịch vị mạng truyền dẫn, hoạt động ổn định sẽ nâng cao khả năng thu
thập và truyền thông tin cho các trạm quan trắc KTTV tự động trong điều kiện bình
thường đặc biệt là trong điều kiện thời tiết nguy hiểm, giảm thiểu chi phí, đảm bảo
thu thập thơng tin số liệu theo thời gian thực phục vụ cho công tác chuyên môn về
dự báo KTTV rất phù hợp với chủ trương và định hướng phát triển của ngành
KTTV, góp phần vào cơng nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước thì việc “Nghiên
cứu, xây dựng tích hợp giải pháp truyền số liệu bằng thiết bị vơ tuyến sóng ngắn
cho các trạm thời tiết tự động” hoạt động ở dải tần UHF đòi hỏi đáp ứng các yêu
cầu sau:
+ Đảm bảo dữ liệu quan trắc của các trạm quan trắc KTTV tự động được
truyền, quản lý và lưu trữ tập trung bằng phương thức truyền vô tuyến UHF;
+ Số liệu thu thập được kiểm soát theo thời gian thực về chất luợng, kiểm
sốt q trình thu thập số liệu tại trạm trung tâm;
+ Đảm bảo hệ thống có tính tương tác mở cho việc tích hợp các cảm biến
trạm quan trắc KTTV tự động mới trong tương lai, tiết kiệm chi phí truyền dẫn và
có khả năng mở rộng.
Mơ hình hệ thống được minh họa như hình dưới đây:
UHF ANTENNA

UH

F

TRẠM KTTV
TỰ ĐỘNG
UHF ANTENNA

UHF ANTENNA

UHF


UH

F

UHF ANTENNA

TRẠM KTTV
TỰ ĐỘNG
TRUNG TÂM
THU THẬP SỐ LIỆU

TRẠM KTTV
TỰ ĐỘNG

Hình 1.1. Mơ hình hệ thống

Page
14


Trong mơ hình hệ thống trên bao gồm: Nhóm các trạm quan trắc KTTV tự
động và trạm trung tâm thu điều khiển thu thập số liệu bao liệu bao gồm máy tính
kết hợp với phần mềm điều khiển thu thập và xử lý số liệu kết nối với thiết bị thu
phát vơ tuyến sóng ngắn làm nhiệm vụ điều khiển kết nối thu thập số liệu của
trạm quan trắc KTTV tự động thông qua Modem vô tuyến hoạt động ở dải tần
UHF.
Luận văn được chia làm 4 chương:
 Chương I: Tổng quan về trạm quan trắc thời tiết tự động.
 Chương II: Lựa chọn thiết bị, công nghệ và giải pháp truyền dẫn số liệu.

 Chương III: Tích hợp hệ thống.
 Chương IV: Kết luận.

Page
15


CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TRẠM QUAN TRẮC
THỜI TIẾT TỰ ĐỘNG
Việc quan trắc, đo đạc các yếu tố Khí tượng Thủy văn như: gió, mưa, nhiệt
độ, độ ẩm, áp suất khơng khí, mực nước ... để đảm bảo cung cấp số liệu phục vụ
công tác điều tra cơ bản, công tác dự báo KTTV đóng vai trị rất quan trọng trong
nghiệp vụ quan trắc của ngành KTTV và được tiến hành tại hầu hết các trạm
KTTV theo một quy phạm chặt chẽ và thống nhất. Các số liệu này là cơ sở quan
trọng đối với công tác dự báo KTTV, nghiên cứu khoa học, quy hoạch và nhu cầu
sử dụng các số liệu KTTV ngày càng cao cả về chất lượng và số lượng. Nhưng
hiện nay, công việc điều tra cơ bản chủ yếu vẫn dựa trên các thiết bị đo đạc thủ
cơng, do đó việc cung cấp số liệu số hóa cho các mơ hình dự báo cịn gặp nhiều
khó khăn. Để khắc phục các nhược điểm trên, các thiết bị đo đạc tự động, đặc biệt
là các trạm khí tượng tự động đã và đang được sử dụng rộng rãi ở nước ta và
nhiều nước khác.

Khối hiển thị LCD

Cổng giao tiếp

Cảm biến các yếu tố
KTTV
Analog/Digital


Khối đồng hồ thời
gian RTC

Antenna

Thiết bị đƣờng
truyền

Bộ nhớ EPROM

Bộ vi xử lý

Khối giao tiếp
RS-232; USB;
Ethernet

Các phím điều
khiển
Bộ điều khiển đo đạc và tổng hợp dữ liệu
Datalogger

Khối cung cấp
nguồn

Pin mặt trời/ Ắc qui
AC-220V/12CVD

Hình1.2. Sơ đồ khối trạm KTTV tự động điển hình
Các thiết bị đo các yếu tố KTTV của ngành rất đa dạng về chủng loại, tính
năng và xuất xứ. Về khả năng tự động hóa có thể phân làm 03 nhóm như sau:

Thiết bị đo thủ cơng truyền thống: Có khá nhiều chủng loại, như máy gió
Vild, máy đo gió cầm tay, các loại nhiệt kế, áp kế thủy ngân, các thiết bị đo mưa
xi phông, thùng đo mưa, các nhiệt, ẩm, vũ lượng ký,...Việc tự động hóa trên cơ sở

Page
16


các thiết bị này rất khó khăn và có rất ít hy vọng đạt được hiệu quả mong muốn.
Thiết bị đo cơ điện tử: Máy gió EL, Tavid, Deolia-91, Wind Tracker
Young, Vũ lượng ký SL1, Áp kế số PA-11, PTB220B. Việc sử dụng các thiết bị
này cho mục đích tự động hóa tuy có khó khăn, nhưng hồn tồn có thể.
Trạm khí tượng tự động: Được sự quan tâm của Nhà nước, các thiết bị
dạng này đã được sử dụng thử nghiệm từ thập niên 90 của thế kỷ trước, đến nay
số lượng được sử dụng trong ngành đã tăng lên đáng kể và dự kiến loại thiết bị
này sẽ được tăng cường trang bị thêm đến hàng trăm với nhiều chủng loại.
Theo quy ước, trạm quan trắc khí tượng thủy văn tự động là thiết bị khí
tượng được tự động hóa cho mục tiêu đo đạc từ hai yếu tố khí tượng trở lên. Vì
vậy, trong phần này luận văn chỉ tập trung tổng quan, phân tích về các thiết bị có
liên quan đến trạm quan trắc KTTV tự động trong và ngồi nước.
1.1. Các trạm khí tƣợng thủy văn tự động trong nƣớc
Nhờ các ưu thế của mình so với các thiết bị đo đạc thủ công truyền thống,
các thiết bị đo tự động nói chung và trạm quan trắc KTTV tự động nói riêng đã
được sử dụng tại nước ta từ vài chục năm về trước, hầu hết là thiết bị có xuất xứ
ngoại nhập. Các thiết bị này đã thể hiện được sự tiện lợi và hiệu quả của mình.
1.1.1. Thiết bị có xuất xứ từ nƣớc ngoài
Số lượng các trạm quan trắc KTTV tự động phục vụ công việc chuyên môn
của ngành KTTV đã được tăng lên nhanh chóng theo thời gian. Có thể liệt kê một
số trạm tiêu biểu như sau:
-


Các trạm do Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn và Mơi trường (Viện KH
KTTV&MT) quản lý, gồm 7 trạm: 02 Trạm khí tượng nông nghiệp nhiều yếu
tố đo Vaisala MILOS 500 – Phần Lan đặt tại Hồi Đức, Trà Nóc trong năm
1992, 02 Trạm khí tượng tự động của MetOne lắp đặt tại Thác Bà và Hịa Bình
và 01 Trạm tháp 5 tầng gió nhiệt ẩm Milos 500 tại Láng, 01 Trạm Aanderaa
2700 dùng cho việc khảo sát, 01 trạm Monitror - Úc dùng cho đo đạc khảo sát
khí tượng nơng nghiệp;

-

Hệ thống cảnh báo lũ quét cho thành phố Sơn La gồm 12 trạm đo mưa và đo
mực nước tự động được triển khai lắp đặt tại các vị trí thuộc lưu vực của sông
Nậm La-Nậm Pàn sử dụng thiết bị của hang Vaisala Phần Lan;

-

Dự án ODA gồm 11 trạm khí tượng tự động, lắp đặt tại Phủ Liễn, Hòn Dấu, Cô
Tô, Bạch Long Vỹ, Hải Dương, Hà Giang, Phú Hộ, Thanh Hóa, Vinh, Kỳ Anh,
Phú Quý. Trong đó, 09 trạm do hãng Degreane - Pháp cung cấp, 01 trạm Handar

Page
17


- Hoa Kỳ, 01 trạm Vaisala Milos 500 đo các yếu tố: gió, mưa, nhiệt độ, độ ẩm,
áp suất khơng khí;
-

Hệ thống 09 trạm tự động quan trắc mơi trường khơng khí Kimoto - Nhật Bản

rất hiện đại, đo các yếu tố khí tượng và nhiều thơng số về chất lượng khơng khí,
lắp đặt tại Láng, Phủ Liễn, Cúc Phương, Đà Nẵng, Nhà Bè, Plây Cu, Cần Thơ,
Vinh, Sơn La;

-

Hệ thống 07 trạm Meteor-Burst - Hoa Kỳ tăng cường cho nghiệp vụ dự báo,
bao gồm: Trung tâm tại Chí Linh và 7 trạm được lắp đặt tại Bạch Long V ,
Móng Cái, Cửa Ơng, Hịn Dấu,Văn Lý, T nh Gia, Hịn Ngư, đo các yếu tố gió,
mưa, nhiệt độ, độ ẩm, áp suất khơng khí. Hệ thống này sử dụng thu phát vô
tuyến theo phương thức phản xạ Meteor-Burst bằng Modem chuyên dùng;

-

Hai dự án lớn đã và đang triển khai trong các năm 2008-2010
*Dự án ODA của Italy “Tăng cường hệ thống dự báo cảnh báo lũ lụt ở Việt
Nam - Giai đoạn 1”, đầu tư hệ thống các thiết bị đồng bộ cho các tỉnh Quảng
Bình, Quảng Trị, Thừ thiên Huế, Quảng Nam, Quảng Ngãi, bao gồm: 16 trạm
quan trắc KTTV tự động đo các yếu tố gió, mưa, nhiệt độ, độ ẩm, áp suất khơng
khí; 43 trạm thủy văn quan trắc mực nước và mưa; 15 trạm đo mưa;
*Dự án tài trợ của ngân hàng thế giới WB “Tăng cường năng lực cảnh báo giám
sát lũ lụt đồng bằng sông Cửu Long”, gồm: 12 trạm quan trắc KTTV tự động
đo 8 yếu tố, 89 trạm thủy văn đo mực nước và đo mưa;
*Các trung tâm thu số liệu tại Khu vực và Trung ương của hai dự án này có
phương thức truyền nhận số liệu hiện đại, kết hợp các dạng truyền Radio UHF,
GSM và vệ tinh;

-

Dự kiến, trong thời gian sắp tới “Tăng cường hệ thống dự báo cảnh báo lũ lụt ở

Việt Nam - Giai đoạn 2”, đầu tư hệ thống các thiết bị đồng bộ cho các tỉnh Bắc
Trung Bộ, bao gồm: 40 trạm quan trắc KTTV tự động đo các yếu tố gió, mưa,
nhiệt độ, độ ẩm, áp suất khơng khí; 53 trạm thủy văn quan trắc mực nước và
mưa; 152 trạm đo mưa;

-

Ngoài ra trong ngành đã được trang bị khá nhiều thiết bị đo gió tự động Young
và các thiết bị tự động đo các yếu tố đơn lẻ khác;

-

Khá nhiều trạm quan trắc KTTV tự động của Hoa Kỳ, Na Uy, Phần Lan, Itatly,
Đài Loan,…được sử dụng cho nhiều l nh vực khác, ngồi ngành KTTV, như:
hàng khơng, phịng chống cháy rừng, khai thác mỏ.
Trong thời gian tới, thực hiện các dự án tăng cường trang thiết bị cho ngành

Page
18


KTTV, dự kiến: số trạm tự động quan trắc môi trường khơng khí Kimoto - Nhật
Bản sẽ lên tới 22 trạm, số trạm đo gió Young sẽ lên tới hàng trăm, ngoài ra dự
kiến 18 trạm hải văn ven biển rất hiện đại của Hoa Kỳ, nhiều thiết bị tự động mới
cho Tàu nghiên cứu Biển.
1.1.2. Thiết bị có xuất xứ trong nƣớc
Đối với các thiết bị đo đạc chuyên ngành KTTV, việc đầu tư nghiên cứu sản
xuất các thiết bị tự động trong nước còn hạn chế, chưa đạt được những kết quả
khả quan.
Từ năm 1993, Trung tâm Khoa học Tự nhiên đã nghiên cứu lắp ráp thử

nghiệm trạm KT tự động ở mức đơn giản, đo các yếu tố cơ bản: mưa, gió, nhiệt
độ và áp suất khí quyển. Do sử dụng các cảm biếncó độ chính xác chưa cao và
cơng nghệ cịn hạn chế, nên các tham số đo đạc của thiết bị không ổn định và có
độ chính xác chưa đạt như mong muốn. Trạm đã đo thử nghiệm tại Phú Thụy,
huyện Gia Lâm, nhưng không cho kết quả khả quan và việc hồn thiện cũng
khơng được tiếp tục.
Từ những năm 2000, Viện Điện tử – Trung tâm Khoa học Kỹ thuật Quân sự
cũng đã thiết kế và xây dựng trạm đo đạc yếu tố gió phục vụ binh chủng Pháo
binh và Hải quân. Độ chính xác của trạm chưa cao, chỉ đáp ứng được yêu cầu của
họ và việc hồn thiện thiết bị cũng khơng tiếp tục.
Trong năm 2006, một số Công ty trong nước có giới thiệu thiết bị báo động
mưa lớn tại chỗ bằng âm thanh, không hiển thị số liệu, nhưng hiện nay cịn đang
hồn thiện, thử nghiệm độ chính xác và tính ổn định. Năm 2007 trên thị trường có
cung cấp Máy đo nhiệt đất hiện số MLS-02 dùng đo nhiệt độ mặt đất và các độ
sâu, nhằm thay thế cho việc quan trắc thủ công bằng các nhiệt kế thủy ngân
truyền thống.
Trong các năm 2006 - 2009, Viện KH KTTV&MT đã thực hiện thành công
nhiều luận văn và các công trình nghiên cứu thực nghiệm liên quan đến tự động
hóa đo đạc, đáng chú ý nhất là các cơng trình sau:
-

Hệ thống đo mưa gồm 07 trạm của luận văn cấp Bộ “Nghiên cứu xây dựng hệ
thống đo và truyền số liệu đo mưa thời gian thực tại lưu vực Ngàn Phố – Ngàn
Sâu” thử nghiệm thành công và chuyển giao cho Đài Khu vực Bắc Trung Bộ
quản lý sử dụng;

-

Hệ thống đo mưa và cảnh báo mưa lớn VH-022R, lắp đặt 02 trạm tại tỉnh Yên
Bái, sau đó theo yêu cầu của các cơ sở đã triển khai lắp đặt thêm 12 trạm tại

Lào Cai, Hà T nh, Kon Tum, Ninh Thuận, Bình Thuận, Tp. Hồ Chí Minh;

Page
19


-

Hệ thống đo gió và đo mưa đã triển khai tại tỉnh Quảng Ninh, gồm 03 trạm đo
gió VH-026W và 15 trạm đo mưa VH-022R.

-

Các hệ thống trạm VH-xxx của Viện có khả năng cung cấp nhanh số liệu qua
mạng điện thoại di động với số lượng trạm trong hệ thống có thể đạt tới hàng vài
trăm và đồng thời có thể kiểm sốt các trạm qua điện thoại di động cầm tay.
Ngoài ra một số cơ sở Khoa học Công nghệ, như: Đại học Bách Khoa Hà
Nội, Đại học khoa học Tự nhiên, Viện KHCN Việt Nam,… đã đầu tư cho việc
nghiên cứu chế tạo, thử nghiệm các thiết bị đo tự động các yếu tố đơn lẻ: nhiệt độ
đất, mực nước. Tuy đã có một số thành cơng ban đầu, nhưng do nhiều nguyên
nhân, việc hoàn thiện để thiết bị có thể sử dụng ổn định trên mạng lưới KTTV đã
không được tiếp tục. Thực tế đến nay hầu như các thiết bị trên đều đã khơng cịn
được sử dụng trên mạng lưới của ngành.
1.2. Về các trạm khí tƣợng tự động ở ngồi nƣớc
Tại các nước có nền khoa học và kinh tế phát triển, các thiết bị đo đạc tự
động đã được sử dụng từ rất sớm. Tại Liên Xô từ thập niên 30 của thế kỷ trước
các thiết bị tự động đo gió, nhiệt độ, độ ẩm đã được sử dụng. Hiện nay, ngành
KTTV của các nước phát triển được trang bị một số lượng khá lớn thiết bị quan
trắc tự động và thiết bị truyền số liệu với công nghệ hiện đại. Mạng lưới quan trắc
của các nước này được tự động hoá ở mức độ cao, số liệu đo đạc thời gian thực

được đảm bảo kịp thời cho nhu cầu của người sử dụng. Mạng lưới quan trắc tự
động đã đóng góp quyết định để nâng cao chất lượng công tác dự báo KTTV nói
chung và dự báo các hiện tượng thời tiết nguy hiểm nói riêng, đặc biệt là cơng tác
cảnh báo bão, lũ lụt, lũ quét.
Trên thế giới, các thiết bị đo đạc tự động cho ngành KTTV nói chung hay
trạm quan trắc KTTV tự động nói riêng có rất nhiều chủng loại về tính năng sử
dụng, cấp độ cơng nghệ và do nhiều cơ sở cung cấp. Có thể liệt kê một số hãng
chính như Vaisala - Phần Lan; Otto- Đức; Kipp&Zonen - Hà lan; Aanderaa - Na
Uy; Diolia, Degreane - Pháp; Cae - Ý; Auria, Monitor - Úc; Sutron; Handar,
MetOne, NovaLynx, Cambell, Young - Mỹ; Kimoto- Nhật Bản;thiết bị đo, số liệu
thời gian thực được cung cấp cho người sử dụng thông qua mạng hữu tuyến như
đường điện thoại, mạng LAN, WAN; mạng vô tuyến như Radio Modem, GSM
Modem, máy thu phát vệ tinh; mạng kết hợp giữa hai dạng trên.
Tại Nhật Bản, Pháp, Đức và nhiều nước phát triển khác hệ thống quan trắc
tự động được bố trí rộng khắp lãnh thổ với số lượng khá lớn, thông qua mạng kết
hợp giữa vô tuyến và hữu tuyến để bảo đảm việc cung cấp số liệu cho việc dự báo

Page
20


KTTV và cảnh báo các hiện tượng thời tiết nguy hiểm. Theo tài liệu của hãng
CAE, ngành KTTV của Italy, mà diện tích đất liền và biển tương tự nước ta, có
hơn 3500 trạm đo đạc tự động với khoảng 16000 cảm biến, 220 trung tâm điều
khiển và thu nhận số liệu.
Tại Hồng Kơng, vùng lãnh thổ có diện tích tương tự một thành phố nhỏ ven
biển nước ta, hiện có mạng lưới các trạm quan trắc KTTV tự động gồm khoảng
hơn 30 trạm đo. Số liệu KTTV từ các trạm đo đạc ở các điểm khác nhau của lãnh
thổ được cập nhật liên tục qua mạng về máy chủ của Trung tâm dự báo, sau đo
các số liệu này được chia sẽ cho các nhà chuyên môn để phục vụ cho việc dự báo

KTTV và cảnh báo thời tiết nguy hiểm.
Trong những năm gần đây các cơ sở sản xuất thiết bị KTTV của Trung
Quốc đã đưa ra rất nhiều thiết bị tự động cho các yếu tố đơn lẻ và kể cả các trạm
quan trắc KTTV tự động nhiều yếu tố. Những năm trước đây họ thường sử dụng
các bộ cảm biến (Sensor) nhập ngoại, nhưng thời gian gần đây Trung Quốc đã sản
xuất được rất nhiều loại cảm biến và chủ động cung cấp các trạm quan trắc KTTV
tự động cho Cục KTTV của mình. Rất nhiều cơ sở đảm nhận các sản phẩm khác
nhau, đáng quan tâm hơn cả là Huatron Sounding, Weitianxin Electronic,
Shanghai Meteorological Instrument Factory với các thiết bị SL1, SL3-1, EL,
EC21, trạm quan trắc KTTV tự động CAWS600B, CAWS600R, CAWS800R.
Như vậy để có thể đáp ứng nhu cầu phát triển kinh tế - xã hội và đảm bảo
không quá tụt hậu so với các nước phát triển, trong tương laidự kiến số lượng
trạm khí tượng, thủy văn, hải văn, đo mưa tự động của ta phải tăng lên tới hàng
chục, thậm chí hàng trăm lần so với hiện nay. Việc quản lý, thu thập số liệu của
các trạm quan trắc KTTV tự động theo thời gian thực, khai thác, cung cấp số liệu
phục vụ công tác chuyên môn dự báo KTTV là rất cần thiết.
1.3. Về công nghệ và phƣơng thức truyền tin
Tự động đo đạc và quan trắc số liệu các yếu tố KTTV, tự động truyền số
liệu sau khi đo đạc, quan trắc được về trung tâm là thành phần rất quan trọng và
không thể thiếu trong mạng thông tin chuyên ngành KTTV. Hiện tại, phần lớn các
thiết bị đo đạc tự động trong ngành KTTV đều do nước ngoài sản xuất, có nhiều
trạm chủ yếu làm nhiệm vụ tự động quan trắc và lưu trữ số liệu tại chỗ, cần phải
được nâng cấp đồng bộnhằm tăng cường khả năng để đảm bảo cung cấp tự động
số liệu thời gian thực. Về cơ bản tất cả các giải pháp truyền tin được đưa vào ứng
dụng trong ngành KTTV những năm vùa qua, đáp ứng một phần không nhỏ cho
công tác đo đạc, quan trắc và thu thập tổng hợp số liệu các yếu tối KTTV phục vụ

Page
21



tốt cho cơng tác dự báo. Tuy nhiên tính đa dạng về số liệu của nhiều yếu tố
KTTV, các giải pháp truyền dẫn, thiết bị có nhiều xuất xứ khác nhau, phạm vi
triển khai rộng lớn…dẫn đến việc thu thập, đồng bộ hóa các nhóm số liệu đơi lúc
cịn gặp khó khăn.
Các thiết bị, cơng nghệ và giải pháp truyền tin giữa các Đài KTTV khu vực
và Trung ương, bao gồm mạng LAN, WAN, Internet, mạng thông tin dự báo, đã
đảm bảo được nhu cầu của ngành, nhưng trong tương lai gần cần tăng cường áp
dụng công nghệ truyền tin tối ưu cho từng vùng, miền trên phạm vi cả nước đối
với các trạm quan trắc KTTV tự động để có thể đáp ứng thu thập và đồng bộ một
lượng thông tin số liệu KTTV khá lớn phục vụ các mơ hình số trị.
Việc đảm bảo truyền tin giữa các trạm quan trắc KTTV tự động về Đài KTTV
khu vực hoặc Trung ương cịn gặp nhiều khó khăn. Có thể nhận thấy hai nguyên
nhân cơ bản, một là thiết bị đo đạc tại các trạm từ các vùng sâu xa cịn chưa được
tự động hóa, hai là khả năng đáp ứng cơng nghệ truyền tin có thể tự động cung
cấp số liệu thời gian thực từ xa còn hạn chế. Mặc dù một số trạm khí tượng tự
động với cơng nghệ hiện đại đã được trang bị, nhưng công nghệ truyền tin chưa
được đầu tư hợp lý và đồng bộ.
Công nghệ sử dụng các Modem hữu tuyến như Dial-Up, Adsl,..cho việc
truyền số liệu từ các trạm đo còn khá nhiều bất cập, như: chất lượng tín hiệu
đường truyền khó ổn định, khả năng đáp ứng thông suốt trong các điều kiện thời
tiết cịn hạn chế, chi phí duy trì thơng tin cũng khá cao, rất khó khăn khi triển
khai ở các vùng sâu, vùng xa,…
Được sự quan tâm của Nhà nước, ngành KTTV đã đưa vào sử dụng một số
mạng quan trắc nhập ngoại và có khả năng truyền số liệu thời gian thực, phục vụ
cho việc cảnh báo các hiện tượng thời tiết nguy hiểm, như dự án tăng cường
nghiệp vụ dự báo cho vùng Bắc Bộ; cảnh báo lũ quét vùng Tây Bắc; cảnh báo lũ
cho lưu vực các sông Hương, Trà Khúc, sông Vệ; giám sát lũ lụt đồng bằng sông
Cửu Long;…
a) Hệ thống các trạm đo và truyền số liệu mưa lưu vực Ngàn Phố - Ngàn Sâu

Trong năm 2007, Viện KH KTTV&MT đã hoàn hành Luận văn cấp Bộ
“Nghiên cứu và xây dựng mạng đo và truyền số liệu mưa thời gian thực tại lưu
vực sông Ngàn Phố - Ngàn Sâu”. Cho đến thời điểm hiện nay, hệ thống này đã
được lắp đặt thử nghiệm tại lưu vực trên và việc đo - truyền số liệu mưa thời gian
thực qua mạng điện thoại hữu tuyến đã cho kết quả khả quan.

Page
22


Hình1.3. Mơ tả giải pháp truyền số liệu bằng Modem thoại Dial Up
Mặc dù vậy, do đặc thù kỹ thuật của mạng hữu tuyến còn phụ thuộc nhiều
tới chất lýợng tín hiệu ðýờng truyền, nên khả nãng ðáp ứng thơng suốt số liệu
trong mọi ðiều kiện thời tiết vẫn còn hạn chế và đồng thời chi phí duy trì thơng tin
cịn khá cao.
Hạn chế lớn cho phương pháp này đó là việc sử dụng các đầu số thuê
baođiện thoại cố định, các trạm muốn truyền số liệu phải lần lượt quay số tới
trạmtrung tâm. Trong trường hợp các trạm chung nhau một đường truyền, khi đó
mỗi lần 1 trạm quay số tới trung tâm, nó sẽ chiếm dụng dường truyền và khi đó
cáctrạm khác nếu có nhu cầu gửi số liệu sẽ phải đợi đến khi trạm trước nó
truyềnxong. Để giải quyết xung đột xảy ra, người ta thường sử dụng giải pháp khá
tốnkém đó là cung cấp mỗi line cho một trạm hoặc đặt lịch để các trạm kết nối và
gửi số liệu đến trung tâm lưu trữ. Tuy vậy, trong trường hợp đột xuất khi có báo
động hoặc cảnh báo, cách làm này khơng cho thấy được tính đáp ứng của hệ
thống;
b) Hệ thống cảnh báo lũ quét lưu vực Nậm La-Nậm Pàn Đài KTTV khu vực
Tây Bắc
Từ năm 2001 Tổng cục Khí tượng Thuỷ văn đã lắp đặt xong và đưa vào hoạt
động khai thác hệ thống trạm tự động đo và truyền số liệu KTTV phục vụ công
tác cảnh báo lũ, lũ quét đặt tại Đài KTTV khu vực Tây bắc, sử dụng giải pháp

truyền tin bằng thiết bị vơ tuyến sóng ngắn làm việc ở dải tần UHF 400Mhz470Mhz.

Page
23


Hình 1.4. Phân bố các trạm tự động quan trắc tại lưu vực Nậm La-Nậm Pàn
Cho đến thời điểm hiện nay, hệ thống này đã được lắp đặt khai thác 13 năm
phục vụ tốt cho công tác chuyên môn về cảnh báo lũ tại lưu vực Nậm La-Nậm
Pàn của Đài KTTV khu vực Tây Bắc, việc đo - truyền số liệu mưa, mực nước qua
thiết bị vơ tuyến sóng ngắn (UHF-Modem) về trạm trung tâm tại văn phòng Đài
KTTV khu vực Tây Bắc đã cho kết quả tốt, hệ thống hoạt động ổn định trong điều
kiện thời tiết bình thường và đặc biệt là trong điều kiện thời tiết nguy hiểm như:
Mưa lớn, Bão, Lũ...
Mặc dù vậy, do đặc thù kỹ thuật công nghệ của mạng vô tuyến đối với hệ
thống còn hạn chế do phụ thuộc nhiều tới dải tần số hoạt động và số lượng các
cặp tần số, số lượng các trạm lặp (Repeater) trong hệ thống sử dụng nhiều do địa
hình miền núi trong khi tài nguyên tần số là có hạn, khó khăn trong việc mở rộng
hệ thống với số lượng trạm lớn.

Page
24


Hình 1.5. Sơ đồ kết nối truyền số liệu của hệ thống

Hình 1.6. Sơ đồ cấu trúc trạm đo thủy văn tự động của hệ thống

Page
25