Hệ thống quan trắc độ mặn sử dụng cảm biến nano và đóng mở tự động các cống ngăn mặn
Hệ thống quan trắc độ mặn và đóng mở tự động các cống ngăn mặn theo công nghệ IoT cho các công trình cống ngăn mặn đặt tại các nhánh sông thuộc tỉnh Bến Tre và các vùng phụ cận. Hệ thống quan trắc độ mặn 24/24 và điều khiển tự động đóng mở cống khi độ mặn chạm ngưỡng cho phép (có thể cài đặt/ thay đổi trị số ngưỡng độ mặn tùy theo nhu cầu sử dụng).
1. Tính chất/ tính năng
Trạm quan trắc độ mặn có thể hoạt động liên tục 24/7 và gửi dữ liệu lên Web server thông qua module SIM và giao thức MQTT (Message Queuing Telemetry Transport) để lưu trữ. Ngoài ra, nhóm còn xây dựng ứng dụng (app) trên nền tảng điện thoại (mobile) để người dùng tiện theo dõi và điều khiển hệ thống.
Có tính năng kết nối với bộ điều khiển công suất để đóng mở cống ngăn mặn. Tự động đóng cống khi độ mặn vượt ngưỡng và mở cống khi độ mặn dưới ngưỡng. Ngưỡng này có thể cài đặt tùy chọn bằng app mobile hoặc thông qua giao diện điều khiển trên hệ thống. Có thể điều khiển đóng mở cống từ xa bằng app mobile hoặc thông qua giao diện HMI (Human Machine Interface). Ngoài ra, hệ thống còn có khả năng phát hiện sự cố, tự động dừng khi động cơ hoạt động quá dòng, quá nhiệt và gửi tin nhắn SMS cảnh báo sự cố đến người sử dụng.
Có tính năng hiệu chuẩn để đảm bảo cảm biến hoạt động ổn định theo thời gian. Tính năng tự động phát hiện lỗi đầu dò đo độ mặn. Tính năng liên kết, tham khảo số liệu cùng nhau giữa 5 hệ thống trong mạng lưới để nâng cao độ chính xác.
Tích hợp hệ thống đo cao trình mực nước để đánh giá chênh lệch mực nước giữa hai bên cống.
2. Thông số kỹ thuật
Thông số kỹ thuật của đầu dò độ mặn:
Có thể kết nối và đọc tín hiệu từ 2 đầu dò đo độ mặn đồng thời;
Dải đo: 0 – 30 ‰;
Độ phân giải: 0,1 ‰;
Sai số: 10%;
Có thể hoạt động liên tục 24/7 và gửi dữ liệu lên Web Server để lưu trữ;
Tính năng hiệu chuẩn: 1 điểm hoặc 2 điểm (cho từng đầu đò);
Tự động bù độ mặn khi nhiệt độ thay đổi;
Tuổi thọ của đầu dò: từ 3-5 năm, hiệu chuẩn định kỳ hằng năm;
Đầu dò có thể ngâm vào trong nước với độ sâu lên đến 10 mét.
Thông số kỹ thuật của bộ phận điều khiển công suất đóng mở cống ngăn mặn:
Tương thích với loại động cơ 1 pha hoặc 3 pha;
Công suất điều khiển tối đa 5 kW;
Bảo vệ động cơ bị quá dòng, quá nhiệt;
Giao tiếp kết nối với trạm quan trắc độ mặn bằng một trong hai phương thức sau: có dây: RS485, không dây: Lora với độ trễ < 1 giây, tự động phát hiện lỗi trong quá trình giao tiếp;
Tuổi thọ mạch điện tử: 5-7 năm. Tiêu chuẩn chống nước, chống bụi: IP44.
3. Công nghệ bao gồm trong sản phẩm
Công nghệ chế tạo mạch điện tử, mạch in PCB (Printed Circuit Board);
Công nghệ chế tạo cảm biến;
Công nghệ truyền dữ liệu không dây và có dây;
Công nghệ điều khiển tự động hóa;
Công nghệ IoT (Internet of things), truyền dữ liệu thông qua mạng 3G/4G.
4. Giá trị của sản phẩm
Các hệ thống quan trắc độ mặn và đóng mở tự động các cống ngăn mặn sử dụng cảm biến nano sẽ giúp nâng cao năng lực cho hoạt động quan trắc độ mặn nước của tỉnh, phục vụ cho sản xuất nông nghiệp, nuôi trồng thủy hải sản. Hệ thống giúp cảnh báo sớm khi độ mặn của nước tăng, cung cấp thông tin về độ mặn của nước sông một cách tức thời và liên tục 24/24h thông qua điện thoại và mạng Internet.
5. Khả năng chuyển giao công nghệ và hợp tác
Khả năng về thị trường: Sản phẩm của đề tài có thể ứng dụng tại các cống ngăn mặn tại các tỉnh ĐBSCL và cả các tỉnh thành khác trong nước. Các cơ quan quản lý Nhà nước như Sở Khoa học và Công nghệ, Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, Chi cục thủy lợi, Đài Khí tượng Thủy văn, Trung tâm Quan trắc Tài nguyên và Môi trường của các tỉnh cũng có thể sử dụng sản phẩm của đề tài này.
Khả năng về ứng dụng các kết quả nghiên cứu vào sản xuất kinh doanh: Nhóm nghiên cứu chế tạo hệ thống quan trắc độ mặn và đóng mở tự động các cống ngăn mặn sử dụng cảm biến nano có giá thành thấp hơn các sản phẩm ngoại nhập. Trạm quan trắc độ mặn dễ thao tác sử dụng, dễ bảo trì và thay thế các linh kiện, bộ phận phù hợp với nhu cầu của thị trường. Khi chế tạo, sản xuất hàng loạt sẽ làm giảm giá thành hơn nữa và có thể cung cấp nhiều sản phẩm đến nhiều vùng thông qua các kênh phân phối sản phẩm.
Khả năng liên doanh liên kết với các doanh nghiệp trong quá trình nghiên cứu và triển khai ứng dụng sản phẩm: Nhóm nghiên cứu có hợp tác lâu năm với Công ty cổ phần Viettronics Thủ Đức, Công ty Viettronics Tân Bình, Công ty PETECH, công ty 40-30 (Pháp). Do đó trong quá trình thực hiện đề tài, nhóm nghiên cứu có thể liên kết với các doanh nghiệp này để phát triển sản phẩm hơn nữa.
Phương thức chuyển giao: Sản phẩm nghiên cứu của đề tài sau khi hoàn thiện sẽ được lắp đặt và chuyển giao công nghệ cho Sở Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn. Có đào tạo tập huấn sử dụng cho Sở Khoa học và Công nghệ, Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, Chi cục thủy lợi, Công ty TNHH MTV Khai thác Công trình Thủy lợi, Đài Khí tượng Thủy văn của tỉnh Bến Tre
6. Hình ảnh của sản phẩm tiêu biểu
Hình ảnh trạm quan trắc độ mặn và đóng mở tự động các cống ngăn mặn sử dụng cảm biến nano nhìn từ bên ngoài (a); hình ảnh bên trong của trạm (b); hình ảnh mạch điều khiển của trạm (c); hình ảnh giao diện điều khiển (d)
7. Liên hệ nhóm tác giả, tác giả
Đoàn Đức Chánh Tín
Viện Công nghệ Nano – ĐHQG TP. HCM
Email: ddctin@vnuhcm.edu.vn
Điện thoại: 0909547912
Hội nghị thường niên 2022