Phát triển và thử nghiệm công nghệ tự động hóa quan trắc gió

 PHÁT TRIỂN VÀ THỬ NGHIỆM CÔNG NGHỆ TỰ ĐỘNG HÓA 
 QUAN TRẮC GIÓ 
 Nguyễn Viết Hân, Nguyễn Văn Hà, Nguyễn Minh Tuấn
 Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn và Biến đổi khí hậu
 Ngày nhận bài: 5/10/2018; ngày chuyển phản biện: 6/10/2018; ngày chấp nhận đăng: 20/11/2018
 Tóm tắt: Nhu cầu tự động hóa trong quan trắc khí tượng thủy văn (KTTV) nói chung và quan trắc 
gió nói riêng, để phục vụ dự báo, cảnh báo lũ lụt, thiên tai và các hiện tượng thời tiết cực đoan ngày 
càng cấp bách trong bối cảnh diễn biến phức tạp của biến đổi khí hậu. Việc đáp ứng số liệu theo thời 
gian thực từ các trạm quan trắc gió cho mô hình dự báo là nhu cầu cấp bách hiện nay. Bài báo này 
trình bày thực trạng trang thiết bị quan trắc gió hiện nay của ngành KTTV, xây dựng mô hình và thử 
nghiệm việc chủ động công nghệ tự động hóa quan trắc gió phục vụ phòng chống thiên tai và phát 
triển công tác nghiệp vụ.
 Từ khóa: Tự động hóa quan trắc gió, công nghệ đo đạc KTTV, công nghệ truyền tin.
1. Mở đầu dữ liệu khí tượng thủy văn đáp ứng các yêu cầu 
 Chiến lược phát triển ngành khí tượng thủy phục vụ công cộng, phòng tránh thiên tai, bảo 
văn đến năm 2020 được Thủ tướng Chính phủ vệ cuộc sống, tài sản cho toàn xã hội; đồng thời, 
phê duyệt tại Quyết định số 929/QĐ-TTg ngày khuyến khích xã hội hóa, thương mại hóa các 
22/6/2010 với nội dung chủ yếu: (1) Ngành khí hoạt động khí tượng thủy văn và tăng cường 
tượng thủy văn có vị trí quan trọng trong sự sử dụng thông tin khí tượng thủy văn trong sản 
nghiệp phát triển kinh tế - xã hội, củng cố quốc xuất, kinh doanh, dịch vụ nhằm mang lại hiệu 
phòng, an ninh, đặc biệt là trong công tác phòng, quả kinh tế - xã hội thiết thực. Với mục tiêu tổng 
tránh và giảm nhẹ thiên tai. Đầu tư cho ngành thể: Đến năm 2020, ngành khí tượng thủy văn 
khí tượng thủy văn cần đi trước một bước để Việt Nam đạt trình độ khoa học công nghệ tiên 
cung cấp kịp thời, chính xác thông tin và luận cứ tiến của khu vực châu Á, có đủ năng lực điều 
khoa học về khí tượng thủy văn cho sự phát triển tra cơ bản, dự báo khí tượng thủy văn, phục vụ 
bền vững của đất nước trong bối cảnh thiên tai yêu cầu phòng tránh và giảm nhẹ thiệt hại do 
ngày càng khắc nghiệt và gia tăng do biến đổi thiên tai, phát triển kinh tế - xã hội, bảo đảm 
khí hậu; (2) Phát triển ngành khí tượng thủy văn quốc phòng, an ninh, khai thác, sử dụng hợp lý 
đồng bộ theo hướng hiện đại hóa; lấy việc đầu tài nguyên thiên nhiên, bảo vệ môi trường trong 
tư cho khoa học, công nghệ và đào tạo nguồn thời kỳ đẩy mạnh công nghiệp hóa, hiện đại hóa 
nhân lực làm giải pháp chủ yếu để phát triển đất nước.
trên cơ sở kế thừa và phát huy tối đa nguồn lực Gió là sự chuyển động của không khí trong 
hiện có; khai thác triệt để thành tựu khoa học, khí quyển. Vận tốc gió vốn là đại lượng vector 
công nghệ trong nước, đồng thời ứng dụng chọn ba chiều, nhưng trong ngành khí tượng, gió bề 
lọc những thành tựu khoa học công nghệ tiên mặt được xem xét như một đại lượng vector 
tiến trên thế giới; (3) Đổi mới phương thức phục hai chiều, số liệu gió được biểu thị bằng hai chỉ 
vụ của ngành khí tượng thủy văn theo hướng số hướng và tốc độ. Tốc độ gió là quãng đường 
Nhà nước chịu trách nhiệm cung cấp thông tin, mà các phần tử không khí di chuyển được trong 
 một đơn vị thời gian và thường được tính bằng 
Liên hệ tác giả: Nguyễn Viết Hân mét trong một giây (m/s). Hướng gió là hướng 
Email: hankttv@gmail.com (phương) mà từ đó gió thổi tới, thường được 
 Tạp chí khoa học biến đổi khí hậu 23
 Số 8 - Tháng 12/2018 
thể hiện qua la bàn 16 hướng hoặc góc phương lưu lượng nước) đạt 31,33% trên tổng số các 
vị, tính bằng độ trong thang từ 0 đến 360 độ. trạm từng loại [2].
Gió là một trong những biểu hiện quan trọng Do mật độ trạm quan trắc còn khá thấp, 
của hoạt động khí quyển và từ lâu được con nên dù đã có ứng dụng nhiều mô hình hiện đại 
người quan tâm. Máy đo gió Anemometer bắt trên thế giới, nhưng kết quả dự báo vẫn còn 
nguồn từ tiếng Hy Lạp là anemos có nghĩa - gió, hạn chế. Việc dự báo các hiện tượng thời tiết 
là một thiết bị dùng để đo tốc độ và hướng của cần kết hợp thêm các phương pháp khác để hỗ 
gió, là một trong những thiết bị có thể thấy từ trợ như phân tích ảnh vệ tinh, ra đa thời tiết,... 
xa xưa tại các trạm khí tượng. Sự thiếu đồng bộ giữa các thiết bị quan trắc 
 Tùy theo nguyên lý hoạt động, kết cấu máy tự động, bán tự động và thủ công cũng ảnh 
đo gió được chia làm nhiều loại khác nhau: hưởng tới quá trình truyền số liệu, thu thập số 
Máy đo gió theo nguyên lý chong chóng, áp liệu phục vụ dự báo, cảnh báo. Có thể nói, khả 
suất, siêu âm, vô tuyến hay dạng cơ khí thủ năng ứng dụng các công nghệ hiện đại trong 
công, dạng cơ điện hay dạng điện tử hoàn quan trắc gió và các yếu tố KTTV khác ở nước 
toàn. Các thiết bị đo gió đang đảm nhận hai ta còn nhiều bất cập. Cơ sở hạ tầng, trang thiết 
chức năng chính là đo đạc điều tra cơ bản bị, con người đều chưa đáp ứng hợp lý trước 
và phục vụ cho nghiệp vụ dự báo thời tiết, những yêu cầu đặt ra về khả năng thu thập, 
nghiên cứu khoa học. Do tầm quan trọng của truyền nhận, lưu trữ và phân tích số liệu.
việc giám sát thông tin về gió, nên tại các trạm 
 2. Khảo sát đặc tính của các bộ cảm biến gió
khí tượng và một số trạm khác quan trắc gió 
là nhiệm vụ bắt buộc. Hiện nay trên mạng lưới KTTV nước ta, 
 Hiện nay, mạng lưới quan trắc phục vụ dự việc quan trắc yếu tố gió hầu như dựa trên các 
báo trên cả nước có 187 trạm khí tượng bề thiết bị nhập ngoại. Về tính năng kỹ thuật có 
mặt, 250 trạm thủy văn, 29 trạm khí tượng thể phân nhóm như sau: Máy đo gió thủ công 
nông nghiệp, 23 trạm khí tượng hải văn, 24 Vild, máy gió cơ điện EL (Trung Quốc), máy đo 
trạm khí tượng cao không, gần 1.300 điểm/ gió Young (Hoa Kỳ), một số ít các thiết bị của 
trạm đo mưa,[1]. Trong số các trang thiết hãng Diola (Pháp), NovaLynx, NRG System, và 
bị quan trắc trong ngành KTTV, quan trắc thủ khá nhiều trạm khí tượng tự động có đo yếu tố 
công còn chiếm tỷ trọng khá lớn. Bên cạnh đó, gió của dự án ODA Italia. Về số lượng, máy gió 
tại một trạm quan trắc KTTV không phải yếu tố thủ công dạng cơ khí Vild, máy gió cơ điện EL 
nào cũng được tự động hóa hoàn toàn từ khâu đang được dùng nhiều nhất, sau đó là máy đo 
quan trắc đến truyền số liệu. Trạm khí tượng tự gió Young (Hình 1),... Còn các trạm khí tượng 
động mới chỉ đạt 18,04%, đo mưa tự động đạt tự động trong ngành KTTV có đo yếu tố gió 
49,27%, khí tượng cao không đạt 66,67%, thủy do nhiều hãng sản xuất với nhiều thế hệ, tính 
văn (đo mực nước) đạt 42,09%, thủy văn (đo năng, chức năng và công nghệ khác nhau. 
 Hình 1. Máy đo gió Vild, EL và Young
 24 Tạp chí khoa học biến đổi khí hậu
 Số 8 - Tháng 12/2018
 Máy gió Vild hoạt động ổn định, nhưng sai số KTTV của nước ta cần phải tăng lên rất nhiều, 
khá cao và không đo được gió lớn, trên 40m/s. hàng chục, thậm chí hàng trăm lần so với hiện 
Ngoài ra, do việc quan trắc hoàn toàn thủ công nay. Nhưng sau nhiều năm sử dụng, thực tế 
nên rất khó khăn cho quan trắc viên, đặc biệt khi cho thấy, về cơ bản các trạm tự động nhập 
cần thêm chu kỳ đo hay trong lúc thời tiết xấu. ngoại đã và đang thể hiện tốt ưu thế và phát 
Bên cạnh đó, việc tự động hóa dựa trên thiết huy vai trò tích cực trong nghiệp vụ chuyên 
bị này hầu như không thể thực hiện được. Tại môn của ngành. Bên cạnh đó vẫn còn các tồn 
các nước phát triển, thiết bị dạng này không còn tại khó khắc phục: Với sản phẩm nhập ngoại 
được sử dụng. công nghệ cao, nhập khẩu từ nhiều hãng sản 
 Máy gió cơ điện EL, đã được sử dụng khá lâu xuất, có nhiều mức công nghệ, mà các cán 
trong ngành KTTV nước ta, có nhiều ưu điểm bộ của ta chưa có điều kiện làm chủ, nên khi 
như: Độ ổn định khá cao, dễ dàng khắc phục khi có sự cố, việc khôi phục sẽ khó khăn, chi phí 
có sự cố, giá thành hợp lý,... Bên cạnh đó loại máy nhiều và sẽ làm gián đoạn khá dài việc quan 
này còn có một số nhược điểm: Dải đo còn chưa trắc; chúng ta sẽ gặp rất nhiều khó khăn khi 
rộng, chỉ đo được gió dưới 40m/s, do thông số cần nâng cấp các sản phẩm nhập ngoại, như: 
đầu đo quyết định, việc quan trắc thủ công khó Tăng thêm các yếu tố đo, mở rộng cấu hình, 
có thể đáp ứng nhu cầu phát triển của ngành, tăng cường khả năng truyền số liệu; giá thành 
chưa được số hóa,... Việc tự động hóa thiết bị thiết bị còn khá cao.
đo gió EL có thể thực hiện được bằng công nghệ 2.1. Khảo sát tín hiệu ra của tốc độ gió
hiện nay của nước ta, qua đó khắc phục được Các bộ cảm biến đo tốc độ gió chủ yếu theo 
nhược điểm chưa số hóa của thiết bị này. nguyên lý cơ điện, khi có áp lực không khí lên 
 Sau nhiều năm sử dụng tại Việt Nam, theo cánh gió của cảm biến, gây ra chuyển động quay 
đánh giá của nhiều chuyên gia trong và ngoài của trục có gắn nam châm, tạo ra xung điện. 
nước, thiết bị đo gió Young do Hoa Kỳ sản xuất Thực hiện khảo sát tín hiệu đặc thù của cảm biến 
có đầu đo với độ chính xác cao, sai số với tốc đo tốc độ gió nguyên lý cơ điện, mà đại diện là 
độ gió ±0,3m/s, với hướng gió ±3deg, dải đo Young 05106MA. Tín hiệu tốc độ gió, theo tài 
rất rộng, từ 0-100m/s, kết cấu cơ khí bền vững, liệu của hãng Young, có giá trị điện áp và tần số 
trọng lượng nhỏ (1kg), giá thành hợp lý và chịu thay đổi phụ thuộc vào vận tốc gió. Biên độ tín 
được thời tiết khắc nghiệt của nước ta. Đặc biệt hiệu trong khoảng từ 0-12,5v tương ứng với vận 
bộ cảm biến gió Young 05106MA được hãng tốc 0-100m/s. Với biên độ lớn và thay đổi trong 
thiết kế riêng cho môi trường biển và cho các một khoảng rộng, do vậy, việc số hóa sẽ gặp khá 
vùng khí hậu khắc nghiệt nhất, rất phù hợp với nhiều khó khăn. Trong khi đó, giá trị tần số (chu 
khí hậu Việt Nam. kỳ tín hiệu, thể hiện trên trục hoành) hầu như 
 Như vậy, để có thể đáp ứng nhu cầu phát không biến đổi ứng với tốc độ cụ thể. Vì vậy để 
triển kinh tế - xã hội và đảm bảo không quá thuận lợi hơn cho quá trình xử lý số hóa, dự kiến 
tụt hậu so với các nước phát triển, trong thời sẽ sử dụng đặc tính tần số biến thiên theo tốc 
gian tới dự kiến số trạm đo tự động các yếu tố độ gió. 
 Hình 2. Tín hiệu tốc độ gió khi mô phỏng tại: 0,3m/s, 0,5m/s và 5m/s
 Tạp chí khoa học biến đổi khí hậu 25
 Số 8 - Tháng 12/2018 
 Quá trình khảo sát được tiến hành với tốc độ gió, chúng ta có thể xác định được tốc độ gió. 
gió mô phỏng thay đổi liên tục trong khoảng từ Việc đo được tốc độ gió nhỏ hơn 1m/s và đo 
0,1m/s đến 75m/s, phân tích kết quả khảo sát đi được tốc độ gió lớn từ 60 đến 100m/s, với sai 
tới một số nhận xét cơ bản như sau: số khá nhỏ ±0,3m/s là bước cải thiện quan trọng 
 Với tốc độ gió lớn hơn 1m/s (từ 1-75m/s) cho nhu cầu cung cấp số liệu gió, đặc biệt cho 
biên độ xung biến thiên và không ổn định, trong vùng biển của nước ta.
khi đó tần số của tín hiệu khá ổn định khi tốc 2.2. Khảo sát tín hiệu ra của hướng gió
độ gió không thay đổi. Nhận định trên đây hoàn 
 Hầu hết cảm biến hướng gió thường ở dạng 
toàn phù hợp với khuyến cáo của nhà sản xuất. 
 mã hóa nhị phân 8, 16 bits (mã Gray) hoặc dạng 
Và đây là cơ sở để xác định thông số cần thiết sẽ 
 số chỉ thị 16 hướng, ví dụ như bộ cảm biến 
sử dụng trong quá trình số hóa tốc độ gió.
 EL. Với bộ cảm biến gió Young 05106MA, việc 
 Với tốc độ gió nhỏ hơn 1m/s, biên độ tín hiệu 
 xác định hướng gió nhờ biến trở dạng vòng vô 
và tần số cũng không được ổn định và đặc thù 
 hướng có giá trị 10 kilo-ôm được đặt trong thiết 
này là một khó khăn cần phải giải quyết. Việc 
 bị. Việc xác định hướng gió thực chất là xác định 
khảo sát với vận tốc gió trong khoảng 0,1-1,0m/s 
 giá trị của biến trở này. 
với bước thay đổi 0,1m/s, được tiến hành một 
cách cẩn trọng nhằm có phương án kỹ thuật khắc 2.3. Yêu cầu kỹ thuật cho khối giao diện
phục tính không ổn định của tần số xung điện. Kết quả phân tích tại các phần khảo sát trên 
 Như vậy, sau khi khảo sát tín hiệu tốc độ gió cho thấy, khối giao diện có vai trò rất quan trọng 
nếu thiết kế thêm bộ ghép nối hợp lý, sử dụng trong việc bảo vệ, đảm bảo độ chính xác, mở 
đặc tính tần số gần như tỷ lệ thuận với tốc độ rộng giới hạn đo. 
 Hình 3. Sơ đồ khối giao diện đo yếu tố gió
 Hoạt động của khối giao diện như sau: Tín ở dạng chuẩn, xung vuông với biên độ 5v, chu kỳ 
hiệu gió được đưa vào khối bảo vệ, sau khi được (tần số) xung phụ thuộc vào tốc độ gió, sẵn sàng 
đảm bảo ở mức an toàn, cấp sang cho khối lọc cung cấp cho bộ vi xử lý.
nhiễu và khuếch đại, tín hiệu sau khi đã “làm 3. Mô hình chủ động công nghệ cho quan trắc 
sạch” chuyển tới bộ phận tách xung, qua phần gió
ổn định và cấp sang bộ phận đếm - xử lý. Khối Xây dựng Bộ hiển thị, xử lý và lưu trữ số liệu 
bảo vệ tín hiệu được thiết kế nhằm đảm bảo an (Datalogger) đảm bảo chức năng nhận thông 
toàn cho thiết bị, bao gồm chống sét lan truyền, tin từ cảm biến gió, xử lý, tính toán và hiển thị, 
chống nhiễu sơ cấp, cắt xung điện áp cao hơn 5v lưu trữ các dạng số liệu cần thiết. Ngoài ra, 
khi tốc độ quá lớn. Nhờ khối này, các bộ phận Datalogger còn phải đảm bảo khả năng giao tiếp 
sau sẽ hoạt động với tín hiệu đầu vào có đặc tính với máy tính cá nhân, đồng thời sẵn sàng đáp ứng 
ổn định hơn. từ xa số liệu cho trung tâm và các nhà chuyên môn 
 Khối lọc nhiễu và khuếch đại đảm bảo sự ổn thông qua các loại modem, internet,
định mức tín hiệu cho đầu vào khối sau, nếu tín Công việc thử nghiệm, hiệu chỉnh các trạm 
hiệu yếu sẽ được lọc nhiễu và khuếch đại. Tín đo, quan trắc gió dự kiến được triển khai trong 
hiệu tại đầu ra của khối này có dạng hình sin khoảng 18 tháng tại các trạm khí tượng có các 
đồng đều có chu kỳ tỷ lệ nghịch với tốc độ gió. điều kiện hạ tầng, địa lý, tiểu khí hậu khác nhau.
Khối tách xung đảm bảo đầu ra của tín hiệu luôn Việc lựa chọn vị trí lắp đặt thử nghiệm trạm đo 
 26 Tạp chí khoa học biến đổi khí hậu
 Số 8 - Tháng 12/2018
theo nguyên lý cụ thể có tính đến tính năng của sản xuất để xuất khẩu được sản phẩm mang 
đầu đo phù hợp. Thời gian thử nghiệm dự kiến thương hiệu Việt Nam.
cần thiết phải đủ dài để có thể hiệu chỉnh, thử Việc tự động giám sát từ xa quan trắc gió sử 
nghiệm, chỉnh lý nhằm hoàn thiện tính năng hệ dụng công nghệ không dây là một bước tiến về 
thống thiết bị trong môi trường của các mùa mặt công nghệ trong nước. Sử dụng công nghệ 
khác nhau. không dây trong hệ thống này sẽ làm giảm đáng 
 Việc chủ động công nghệ trong nước sẽ khắc kể các ảnh hưởng của thời tiết cũng như điều 
phục được các hạn chế của sản phẩm nhập kiện ngoại cảnh (sét, đứt dây cáp,). Ngoài ra, 
ngoại đã nêu ở trên, ngoài ra có nhiều lợi thế việc hiển thị thông tin tại trạm sẽ giảm bớt khó 
trong quá trình khai thác các trang thiết bị: Các khăn cho các quan trắc viên khi làm nhiệm vụ 
cán bộ tại trạm được chỉ dẫn để trực tiếp điều trong thời tiết nguy hiểm. Hệ thống này được 
khiển, sử dụng thiết bị, thuận lợi hơn cho công điều khiển, giám sát bằng máy tính trung tâm, 
việc quan trắc nghiệp vụ; phù hợp hơn với các trong khi đó thiết bị di động cầm tay cũng có thể 
điều kiện hạ tầng và địa lý các trạm nước ta; khi làm được điều này.
triển khai giá thành thiết bị dự kiến thấp hơn so 3.1. Chủ động công nghệ phần cứng
với thiết bị nhập ngoại cùng tính năng (ước tính Do đặc thù chuyên ngành KTTV, các thiết bị 
chỉ khoảng 70-80% so với nhập ngoại); chủ động đo đạc thường gọn nhẹ, tiêu thụ ít năng lượng, 
công nghệ tích hợp thêm các yếu tố đo, công hoạt động tại các vùng khí hậu khắc nghiệt, nên 
nghệ truyền tin, cảnh báo; chủ động và giảm việc thiết kế Datalogger dựa trên các linh kiện 
được khá nhiều chi phí trong quá trình duy trì đơn giản - dân dụng hầu như không thể. Để đáp 
các trang thiết bị, dự kiến chỉ còn 40-50% chi phí ứng được tính năng trên Datalogger cần phải 
duy trì của sản phẩm nhập ngoại. Khi chủ động dựa trên bộ vi xử lý khá mạnh. Các khối chức 
công nghệ trong nước chúng ta có thể tổ chức năng chủ yếu được thể hiện tại Hình 4.
 Hình 4. Sơ đồ khối Datalogger gió
 Tạp chí khoa học biến đổi khí hậu 27
 Số 8 - Tháng 12/2018 
 Tín hiệu gió của sensor gió sau khi xử lý tại liệu qua RF, Wifi, SMS, GSM, 2G, 3G, 4G, tùy 
khối giao diện, được đưa vào hệ vi xử lý công thuộc vào điều kiện thực tế của điểm quan trắc.
năng cao, tại đây tín hiệu được số hóa và sẽ hiển 3.2. Chủ động công nghệ phần mềm
thị trên màn tinh thể lỏng 80 ký tự (4x20), đồng 
 Các phần mềm thu nhận, lưu trữ và phân tích 
thời khi tới chu kỳ số liệu sẽ được lưu trữ tại bộ 
 số liệu gió ở nước ta ngày càng phát triển. Do 
nhớ chống mất điện EEPROM. Đồng hồ thời gian 
 chủ động trong nước, giao diện phần mềm được 
Real Time Clock (RTC) đảm bảo việc đồng bộ cho 
 thiết kế khá thân thiện và dễ dàng sử dụng. Các 
mọi hoạt động của Datalogger theo giờ chuẩn và 
 tính năng hiển thị, chiết xuất số liệu cũng được 
khi thiết bị không hoạt động, đồng hồ dùng pin 
 thiết kế trực quan phù hợp với người sử dụng 
riêng để đảm bảo cấp thời gian đúng khi thiết bị 
 và quản lý. Các số liệu được chiết xuất theo mẫu 
hoạt động trở lại. Giao tiếp theo chuẩn RS232C 
 bảng biểu quy định của ngành. Tại Hình 5 là giao 
với máy tính cá nhân dùng cho việc cài đặt thông 
 diện của chương trình thử nghiệm thu nhận số 
số cho thiết bị, đồng thời dùng để thu nhận dữ 
 liệu đo gió, đo mực nước tại trung tâm điều hành 
liệu (có khi của hàng trăm ngày) từ thiết bị. Cổng 
 do các cán bộ nghiên cứu của Viện Khoa học Khí 
ra Modem dùng để giao tiếp và cung cấp số liệu 
 tượng Thủy văn và Biến đổi khí hậu thiết kế:
với trung tâm từ xa. Nguồn nuôi Datalogger có 
 Các tính năng hiển thị, chiết xuất số liệu của 
thể được sử dụng điện lưới, pin mặt trời, acquy 
 chương trình được tạo nên dựa trên ý kiến góp 
12V. Bình thường nguồn điện lưới hoặc pin mặt 
 ý của các chuyên gia đầu ngành trong việc thu 
trời sẽ nạp đầy acquy và khi cả hai nguồn này 
 thập số liệu KTTV. Qua đó góp phần cải thiện 
bị mất, thiết bị vẫn hoạt động nhiều ngày nhờ 
 đáng kể việc quản lý, chiết xuất hệ thống số liệu 
năng lượng dự trữ từ acquy.
 khá lớn, tạo cơ sở xây dựng công cụ phân tích và 
 Trong mạng lưới quan trắc gió của nước ta 
 hỗ trợ phòng chống thiên tai và phát triển kinh 
hiện nay, phần lớn các trang thiết bị đều được 
 tế xã hội. Việc ứng dụng các công nghệ phần 
nhập ngoại và đang thể hiện tốt các ưu thế, phát 
 mềm trong việc thu nhận, hiện thị và chiết xuất 
huy vai trò tích cực trong nghiệp vụ chuyên môn 
 số liệu gió và yếu tố KTTV khác, là thế mạnh của 
của ngành. Tuy nhiên, bên cạnh các vai trò tích 
 các chuyên gia trong nước.
cực, các trang thiết bị này còn một số tồn tại khó 
khắc phục: (1) Với sản phẩm nhập ngoại công 3.3. Chủ động các thiết bị thu nhận và truyền 
nghệ cao, nhập khẩu từ nhiều hãng sản xuất, tin
có nhiều mức công nghệ, mà các cán bộ của Để có thể làm chủ một hệ thống truyền nhận 
ta chưa có điều kiện làm chủ, nên khi có sự cố, số liệu quan trắc KTTV hoàn chỉnh, cần hiểu rõ 
việc khôi phục sẽ khó khăn, chi phí lớn và sẽ làm sơ đồ khối chức năng hoạt động toàn hệ thống. 
gián đoạn khá dài việc quan trắc; (2) Đối với khả Sơ đồ khối hoạt động của hệ thống truyền tin 
năng hiện đại hóa các sản phẩm nhập ngoại như không dây điển hình phục vụ quá trình truyền 
tăng thêm các yếu tố đo, mở rộng cấu hình, tăng tin thường được sử dụng trong ngành KTTV,
cường khả năng truyền số liệu, chúng ta sẽ gặp có kết hợp các dạng không dây cự ly dài và cự 
rất nhiều khó khăn khi chưa nắm bắt được công ly ngắn: Các thiết bị được triển khai tại các địa 
nghệ; (3) Giá thành thiết bị còn khá cao. điểm khác nhau và kết nối với nhau bằng công 
 Hiện nay, ở nước ta đã xuất hiện khá nhiều nghệ vô tuyến và Mobile. Thiết bị đo - sensor tại 
các sản phẩm trang thiết bị tích hợp với các đầu điểm quan trắc, truyền tín hiệu tới Datalogger I, 
đo của nước ngoài với tính năng tương đối ổn ở đây giá trị quan trắc được hiển thị và lưu trữ, 
định, phù hợp với điều kiện của nước ta. Các đồng thời truyền số liệu đo được qua tín hiệu 
sản phẩm do các chuyên gia của Việt Nam tích Radio RF tới Datalogger II đặt trong nhà trạm. 
hợp, nên chủ động công nghệ, việc sửa chữa, Tại đây, Datalogger II sẽ thu nhận, hiển thị và lưu 
bảo dưỡng trang thiết bị cũng trở nên dễ dàng trữ giá trị quan trắc, đồng thời truyền tin qua 
và thuận lợi hơn. Ngoài việc chế tạo ra các mạng điện thoại di động GSM/2G/3G/,... Wifi, 
Datalogger thu nhận dữ liệu, các nhà nghiên hoặc Internet về trung tâm điều khiển thông qua 
cứu đã đưa ra các phương án truyền nhận dữ Modem GSM/2G/3G, Wifi,... Công nghệ truyền 
 28 Tạp chí khoa học biến đổi khí hậu
 Số 8 - Tháng 12/2018
 Hình 5. Giao diện của chương trình tại trung tâm điều hành
dữ liệu vô tuyến ngày càng phát triển, việc kết nối qua trung tâm điều hành, qua mạng, hay điện 
không dây làm thuận lợi hơn cho việc triển khai thoại cầm tay. Số liệu gió chuyên ngành KTTV 
thực tế, dễ kiểm soát thiết bị, tránh được hiện (tức thì, trung bình 2 phút, trung bình 10 phút, 
tượng đứt cáp thông tin khi phải thi công tại các gió giật, cự trị,...) được số hóa chi tiết, hỗ trợ 
khu vực không thuận lợi [3, 4]. hiệu quả cho việc lưu trữ, nghiên cứu và công 
4. Kết luận tác điều tra cơ bản.
 Sau thời gian dài thử nghiệm thành công và Nhờ chủ động công nghệ, quá trình bảo 
chuyển giao cho nhiều tỉnh ứng dụng, hệ thống dưỡng hệ thống được thực hiện nhanh chóng, 
đo gió theo mô hình này đã hỗ trợ đắc lực cho giảm tối đa các chi phí trong quá trình vận hành, 
công tác phòng chống thiên tai. Khi hệ thống bao gồm cả phần cứng và phần mềm. Ngoài ra, 
hoạt động, mọi diễn biến bất thường của yếu tố việc chủ động công nghệ sẽ là cơ sở thuận lợi khi 
gió sẽ được cảnh báo cho người quản lý thông có nhu cầu nâng cấp và mở rộng hệ thống.
 Tài liệu tham khảo
1. Nguyễn Kiên Dũng (2015), Đề tài: Nghiên cứu xây dựng giải pháp quản lý các trạm khí tượng thủy 
 văn và hải văn tự động, Bộ Tài nguyên và Môi trường.
2. Dương Văn Khánh (2018), Đề tài: Nghiên cứu, xây dựng giải pháp tự động hóa quản lý hoạt động 
 nghiệp vụ trạm khí tượng thủy văn và truyền tin theo thời gian thực từ các trạm thủy văn truyền 
 thống, Bộ Tài nguyên và Môi trường.
3. Trần Thị Hương Trà (2011), Luận văn thạc sĩ: Nghiên cứu phương pháp tối ưu hóa trong mạng di 
 động GSM, Trường Đại học Công nghệ.
4. Nguyễn Hồng Sơn (2012), Kỹ thuật truyền số liệu, NXB Lao động - Xã hội.
 Tạp chí khoa học biến đổi khí hậu 29
 Số 8 - Tháng 12/2018 
 DEVELOPMENT AND EXPERIMENT OF THE WIND 
 AUTOMATIC MEASURING SYSTEM 
 Nguyen Viet Han, Nguyen Van Ha, Nguyen Minh Tuan
 Viet Nam Institute of Meteorology, Hydrology and Climate change
 Received: 5/10/2018; Accepted: 20/11/2018
 Abstract: The needs for hydrometeorological monitoring automation in general and wind 
monitoring in particular for forecasting floods and warning natural disastersand other hazardous weather 
phenomena are getting more and more urgent in the rapidly changed context of climate change. Meeting the 
demand of the real time data of wind observation station provided to the forecast model is an urgent task. 
This article aims to present the current situation of wind monitoring devices/appliances/equipment used in 
hydrometeological services. It also offers active modeling, and piloting an wind monitoring automation 
technology for natural disaster prevention.
 Keywords: Automation wind monitoring, hydrometeorological technology observation, information 
technology.
 30 Tạp chí khoa học biến đổi khí hậu
 Số 8 - Tháng 12/2018