Tuyển tập Hội nghị khoa học toàn quốc lần thứ nhất về Động lực học và Điều khiển
Đà Nẵng, ngày 19-20/7/2019, tr. 25-29, DOI 10.15625/vap.2019000251

Xây dựng bản đồ gió tự động cho thành phố Đà Nẵng dựa trên
hệ số địa hình thực tế
Bùi Hồng Trung1, Võ Duy Hùng2, Lê Văn Trung3 và Dỗn Đạt Phước4
1,3, 4
2

Sở Giao thơng Vận tải Thành Phố Đà Nẵng

Bộ môn Cầu - Hầm, Khoa Xây dựng Cầu - Đường, Trường Đại học Bách khoa - Đại học Đà Nẵng
E-mail:

Tóm tắt
Việc kiểm sốt được vận tốc gió tại các vị trí của thành phố là
rất quan trọng trong việc cảnh báo và điều khiển giao thông
đường thủy, đường bộ, đặc biệt là trong thời tiết gió mạnh. Bài
báo tập trung nghiên cứu xây dựng Bản đồ gió tự động cho
thành phố Đà Nẵng. Bản đồ gió được xây dựng theo hệ số địa
hình thực tế tại nhiều địa điểm dựa trên nền tảng IoT. Bản đồ
cung cấp thơng tin về tốc độ gió, hướng gió, khuyến cáo tốc độ
xe chạy an toàn tại các địa điểm theo từng phút, xây dựng một
hệ thống cơ sở dữ liệu về gió nhằm phục vụ trong lĩnh vực giao
thơng, xây dựng, du lịch.
Từ khóa: bản đồ gió tự động, hệ số địa hình, hệ thống đo đạc,
vận tốc gió, tương quan vận tốc.

1. Mở đầu
Hiện nay, gió và tác động của gió gây lật xe, lật tàu
cũng như ảnh hưởng đến giao thông đi lại đang là một đề

tài bức thiết được bàn luận nhiều ở nhiều nơi và trong các
hội thảo. Các vụ tai nạn lật xe cũng như lật tàu với
nguyên nhân chủ yếu là sự tác động của gió gây ra. Ở
một đất nước đang phát triển như Việt Nam, phương tiện
giao thơng nói chung và xe máy nói riêng là phương tiện
được người dân ưa chuộng sử dụng khi tham gia giao
thông nhưng vẫn chưa có nghiên cứu nào tính tốn và
hiểu rõ hơn các nguyên nhân và lý do gây lật xe để từ đó
tìm ra hướng giải quyết vấn đề cấp thiết này. Trên thế giới
hiện nay mới ghi nhận các nghiên cứu cũng tương tự
nhưng chỉ xem xét đối với xe ô tô, một phương tiện lưu
thông được sử dụng phần nhiều đối với các nước phát
triển như Mỹ, Anh, Pháp, Nhật [1-5]. Riêng ở TP. Đà
Nẵng, các vụ gây tai nạn xảy ra khi người tham gia giao
thông di chuyển qua các cây cầu, các đoạn đường trống
hay các đường ven biển bị gió quật ngã được đăng tải rất
nhiều trên các mặt báo khi lực tương tác của hệ gió-xe
gây ra. Hiện trạng này vẫn xảy ra thường xuyên và chưa
có biện pháp nào khắc phục nhằm khuyến cáo cho người
tham gia giao thông làm thế nào để biết được vị trí mình
đang di chuyển cũng như những vị trí sắp di chuyển có
vận tốc gió bao nhiêu và hướng gió như thế nào nhằm
đảm bảo an tồn khi lưu thơng. Nhận thấy đây là đề tài
nóng và cấp thiết cần được nghiên cứu, tác giả đã đưa ra
hướng nghiên cứu, ý tưởng nhằm góp phần vào sự phát
triển chung của nước nhà như: tính tốn hệ số địa hình
thực tế và đo vận tốc gió tại các vị trí cần được cảnh báo

từ đó lấy kết quả về xử lý và thành lập được bản đồ gió tự
động cũng như đưa ra khuyến cáo về vận tốc giới hạn cho

phượng tiện tham gia giao thông. Sản phẩm với các tính
năng:
+ Cảnh báo cho các phương tiện đi lại và tàu thuyền
khi ra khơi.
+ Đảm bảo an toàn cho người dân khi tham gia giao
thông qua cầu cũng như di chuyển vào vùng có gió bão.
+ Phục vụ cho việc xây dựng các cơng trình cầu
đường và cơng trình dân dụng trong tương lai.

2. Nội dung nghiên cứu
2.1. Cơ sở tính tốn
Trong việc tính tốn vận tốc gió ở đơ thị thì đưa ra
mối liên hệ vận tốc gió tại các địa điểm khác nhau là rất
quan trọng. Công thức đơn giản được đề xuất bởi
Davenport (1960) thể hiện được mối liên hệ của vận tốc
gió giữa các điểm trong khu vực tại các độ cao khác nhau
[6].
Công thức về mối liên hệ vận tốc gió giữa các điểm
trong cùng khu vực:
(1)

(2)
Trong đó:
+ Z: Cao độ tại vị trí bất kì dùng để đo.
+ Z10: Cao độ được tham chiếu 10m.
+
+

: Vận tốc gió trung bình tại cao độ Z.
: Vận tốc gió trung bình tại độ cao được tham


chiếu và thường lấy là 10m.
+ α: Hệ số không thứ ngun xác định tính nhám của
bề mặt địa hình.
2.2. Thiết bị đo gió cầm tay (Handy anenometer)
Việc xác định chính xác hệ số địa hình là cơ sở để
tính tốn nội suy vận tốc gió tại các điểm trong cùng khu
vực. Đề tài sử dụng các thiết bị đo gió cầm tay để xác
định các hệ số này. Thiết bị có xuất xứ ở Nhật Bản có thể
đo vận tốc gió từ 0-20m/s. độ chính xác đã được kiểm


Bùi Hồng Trung, Võ Duy Hùng, Lê Văn Trung và Dỗn Đạt Phước

định qua thí nghiệm hầm gió tại Trường Đại học Quốc
gia Yokohama, Nhật Bản.

Bảng 1. Số liệu tính tốn hệ số α tại Cảng Vụ

Hình 1: Thiết bị đo gió cầm tay

2.3. Nghiên cứu lựa chọn các vị trí để thiết lập trạm
đo và xác định hệ số địa hình tại các vị trí đã chọn
Qua việc nghiên cứu lưu lượng xe lưu thơng qua các
cơng trình cầu, các vị trí thường xuyên tập trung nhiều
phương tiện và con người tham gia giao thông như các
ngã ba, ngã tư, các bãi biển, các bến du thuyền thì đã đưa
ra được các vị trí quan trọng cần để thiết lập tram đo như
sau:
+ Cầu Nam Ô.

+ Bãi biển Liên Chiểu.
+ Ngã ba giao giữa đường Nguyễn Sinh Sắc và đường
Nguyễn Tất Thành.
+ Bãi biển Thanh Khê.
+ Cầu Thuận Phước.
+ Cảng vụ (Trạm chủ).
+ Cầu Rồng.
+ Cầu Trần Thị Lý.

Bảng 2. Số liệu tính tốn hệ số α tại Cầu Thuận Phước

Hình 2: Bản đồ thể hiện các vị trí được chọn

Để có được hệ số địa hình α thì tại mỗi vị trí ta tiến
hành đo 20 lần. Sau khi có được cao độ và vận tốc, ta dựa
vào cơng thức (2) để có thể tính tốn ra hệ số α. Tiếp đến
ta tính trung bình cho 20 giá trị để có được kết quả chính
xác nhất của hệ số α tại vị trí đó.

2.4. Xác định mối quan hệ giữa các địa điểm và trạm
đo chính
Sau khi đã tính tốn được tất cả các hệ số địa hình α
tại các vị trí đã chọn, ta tiến hành thiết lập mối quan hệ
tương quan giữa các vị trí so với trạm chính (Trạm Cảng
Vụ) bằng cách dùng 1 thiết bị đo gió cầm tay anenometer
đặt ở trạm Cảng Vụ và 01 thiết bị đặt ở các địa điểm còn
lại để đo vận tốc, tại mỗi vị trí ta tiến hành 10 lần sau đó
dùng cơng thức (1) để quy đổi vận tốc của 2 vị trí về cùng
1 độ cao chuẩn là 10m. Cuối cùng ta tính trung bình cho
10 giá trị để có được kết quả tương quan giữa 2 điểm.

Tiến hành tương tự các điểm còn lại so với Trạm Cảng
Vụ để tính ra tất cả các giá trị thể hiện mối quan hệ giữa
các vị trí.


Xây dựng bản đồ gió tự động cho thành phố Đà Nẵng dựa trên hệ số địa hình thực tế

Bảng 3. Bảng số liệu thể hiện mối quan hệ vận tốc giữa Cảng vụ
và cầu Rồng

hiện công tác lấy mẫu tốc độ gió, hướng gió theo thời
gian thực và truyền về cổng thơng tin lưu trữ dữ liệu sức
gió qua Internet. Dựa trên dữ liệu sức gió thu thập được,
hệ thống tính tốn sức gió (tốc độ gió, hướng gió) tại các
vị trí điểm mốc trên bề mặt Sơng Hàn cũng như dự báo
tốc độ gió trên tồn bộ các địa điểm đã định vị trước.
Ngoài ra, tùy thuộc vào giá trị tốc độ gió được dự báo, hệ
thống đưa ra các thơng tin cảnh báo với cấp độ gió tương
ứng theo thời gian thực để phục vụ cho công tác quản lý
hoạt động của tàu thuyền du lịch trên Sông Hàn.

Bảng 4. Bảng số liệu thể hiện mối quan hệ vận tốc giữa Cảng vụ
và cầu Trần Thị Lý

Hình 3: Sơ đồ nguyên lý tổng thể hệ thống dự báo tốc độ gió

2.6.2. Thiết bị đo tốc độ gió

2.5. Đưa ra cảnh báo tốc độ
Từ đề tài nghiên cứu xây dựng hệ thống điều tiết giao

thông cho xe máy trong điều kiện gió mạnh của tác giả
Võ Duy Hùng và cộng sự [7], ta tiến hành thiết lập mối
quan hệ giữa vận tốc gió và vận tốc xe chạy. Từ đó đưa ra
cảnh báo cho các phương tiện khi lưu thơng trong điều
kiện gặp gió mạnh hay thời tiết trong mùa mưa bão.
Bảng 5. Mối quan hệ giữa vận tốc gió và tốc độ xe cho phép

2.6. Mơ tả hệ thống
2.6.1. Tổng quan về hệ thống đo gió
Hình 3 trình bày mơ hình tổng qt của hệ thống dự
báo tốc độ gió. Hệ thống được xây dựng bao gồm thiết bị
đo tốc độ gió, thiết bị thơng tin cảnh báo, hệ thống lưu trữ
dữ liệu tốc độ gió và dữ liệu dự báo tốc độ gió và phần
mềm mơ phỏng, dự báo tốc độ gió.
Mơ tả ngun lý hoạt động: Thiết bị đo tốc độ gió
được lắp đặt cố định tại vị trí Cảng vụ thủy nội địa, thực

Hình 4: Hình ảnh thực tế của thiết bị đo gió được xây dựng và
lắp đặt

Thiết bị đo tốc tộ gió, hướng gió bao gồm cảm biến đo
tốc độ gió, cảm biến hướng gió và bộ thu thập dữ liệu tích
hợp được phát triển trên nền Atmel ARM Cortex-M3 CPU
tiết kiệm năng lượng. Thiết bị có thể thu thập được dữ liệu
tốc độ gió với dải đo rộng (từ 0-50m/s, độ chính xác


Bùi Hồng Trung, Võ Duy Hùng, Lê Văn Trung và Dỗn Đạt Phước

0,1m/s), hướng gió từ 0-360o, sai số 1o, hoạt động tốc trong

vùng nhiệt độ môi trường từ 0-70oC, độ ẩm lên đến
95%RH. Thiết bị được lập trình có thể thu thập dữ liệu tốc
độ gió với tần suất lấy mẫu là 1Hz, chu kỳ lấy mẫu là 1s-10
phút, chu kỳ cập nhật dữ liệu 1s-3 tiếng. Thiết bị có thể
được cấu hình để sử dụng hồn tồn bằng năng lượng mặt
trời (loại panel 50Wp, ắc quy 48Ah).
2.6.3. Phần mềm mơ phỏng, dự báo tốc độ gió
Phần mềm dự báo, mơ phỏng tốc độ gió bao gồm hai
mơđun chính:
Cổng thơng tin tốc độ gió theo thời gian thực: Cổng
thơng tin cập nhật giá trị đo tốc độ gió, hướng gió tại các
vị trí đặt thiết bị đo tốc độ gió theo thời gian thực, kèm
theo biểu đồ biểu diễn dữ liệu tốc độ gió theo thời gian.

Hình 7: Thực hiện mơ phỏng hoạt động của gió trong khu vực
và dự báo tốc độ gió tại một số điểm tham chiếu.

3. Kết quả nghiên cứu
Từ các số liệu thu thập được cũng như qua q trình
tính tốn. Ta tiến hành đưa các số liệu vào dữ liệu web để
tạo nên bản đồ gió tự động cập nhật liên tục 01 phút 01
lần và đưa ra cảnh báo cho các phương tiện tham gia giao
thơng.

Hình 5: Giao diện cổng thơng tin tốc độ gió

Bản đồ số mơ phỏng dự báo tốc độ gió: Bản đồ số
được xây dựng dựa trên nền bản đồ Google Map Api với
dữ liệu tốc độ gió, hướng gió được cập nhật theo dữ liệu
thực từ cảm biến đo được tại vị tí Cảng vụ. Phần mềm

tiến hành mơ phỏng hoạt động vùng hoạt động của gió
trên các địa điểm thành phố Đà Nẵng với giá trị tính tốn
dự báo tham chiếu cho các điểm mốc cố định được xác
định trước (thể hiện trong bảng dữ liệu nằm trên bản đồ).

Hình 8: Giao diện của bản đồ

Hình 6: Giao diện bản đồ số dự báo tốc độ gió
Hình 9: Thơng số gió tại cầu Thuận Phước

Qua bản đồ người tham gia giao thơng, tàu thuyền có
thể cập nhật các thơng số về tốc độ gió theo giời thực ở
các địa điểm của thành phố. Đồng thời, có thể xem được
các thông số về tốc độ xe máy cho phép qua cầu. Ngồi
ra, vận tốc gió theo độ cao cũng được nội suy trong bản


Xây dựng bản đồ gió tự động cho thành phố Đà Nẵng dựa trên hệ số địa hình thực tế
đồ, do đó các nhà xây dựng cũng có căn cứ để lấy các
thơng số liên quan đến gió theo độ cao. Địa chỉ truy cập
trang web: />
[8]

and Adaptive Control Design. John Wiley & Sons, Inc.,
New York 1995.
[9]

1999.

Bài báo đã xây dựng được mối tương quan giữa các

vị trí so với trạm chủ từ đó thành lập được bản đồ gió tự
động cập nhật liên tục một phút một lần để người dân
trong thành phố tiện theo dõi cũng như đưa ra khuyến cáo
tốc độ xe chạy qua các vị trí đó.
Nghiên cứu này có thể áp dụng cho thực tế các thành
phố khác của Việt Nam, đặc biệt trong điều kiện mưa bão
hiện nay. Đồng thời hướng đến xây dựng bản đồ gió thiết
kế cho thành phố Đà Nẵng và các vùng lân cận phục thiết
kế cầu và cơng trình cao tầng.
Ngoài ra, kết quả nghiên cứu là cơ sở để phục vụ cho
việc du lịch bến thuyền trên Sông Hàn cũng như một số trị
chơi mạo hiểm ở ngồi biển. Tránh các sự cố đáng tiếc do
thiên tai gây ra.

Lời cảm ơn
Đề tài được hoàn thành với sự hổ trợ tài chính từ kinh
phí sự nghiệp khoa học hàng năm của Sở Khoa học và
Công nghệ, Thành phố Đà Nẵng.

Tài liệu tham khảo
Tiêu chuẩn 2737:1995 - Tải trọng và tác động. Viện Khoa
học Kỹ thuật Xây dựng - Bộ Xây dựng 1995.
[2]

Vo D.H., Do A.V,“Nghiên cứu xây dựng hệ thống điều tiết
giao thông cho xe máy trong điều kiện gió mạnh. Kỉ yếu
hội nghị nghiên cứu khoa học Trường Đại học Bách khoa
Đà Nẵng 2018.

[3]


Hồng Nam, Gió và tác động của gió lên cơng trình. Nhà

[4]

C.J.Baker (2003), Some complex applications of the “wind

xuất bản Đại học Quốc gia, Tp Hồ Chí Minh 2016.
loading chain. Journal of Wind Engineering and Industrial
Aerodynamics, 91, pp.1791-1811.
[5]

N.

Shiraishi,

Quang. Ng.Ph.; Dittrich, J.-A.: Praxis der feldorientierten
Drehstromantriebs-regelungen. 2. Aufl., Expert-Verlag,

4. Kết luận

[1]

Krstíc, M.; Kanellakopoulos I.; Kokotovíc, P.: Nonlinear

M. Matsumoto, H.

Shirato(1982),

Fundamental study on unsteady aerodynamic force

on bluff body. Proceedings of Japan Society for
Civil Engineers, No.328, pp.19-30.
[6]

Givoni, Baruch, Climate Considerations in Building and

[7]

Do A.V., Ngo V.T., Vo D.H*, Nguyen H.N.T , Developing

Urban Design, New york, Van Nostrand Reinhold, 1998.
the overturning warning systems for motorcycles travelling
in strong wind condition, Procedding of the 17th
International Symposium on Advanced Technology,
Danang 2017, (ISSN 2434-4273).