Xây dựng hệ thống giám sát trực tuyến thông số môi trường nước thải, khí thải

Bộ thu thập, cảnh báo tự động dữ liệu quan trắc chất lượng nước thải, khí thải, phần mềm giám sát dữ liệu môi trường do nhóm nghiên cứu của PGS.TS Trịnh Trọng Chưởng (Đại học Công nghiệp Hà Nội) phát triển được kỳ vọng sẽ là công cụ hỗ trợ hiệu quả công tác quản lý chất lượng nước thải, khí thải trong các khu công nghiệp hiện nay.

PGS.TS Trịnh Trọng Chưởng - Viện Công nghệ HaUI

Tìm giải pháp kiểm soát ô nhiễm

Theo PGS.TS Trịnh Trọng Chưởng, năm 2016, sự kiện thảm họa ô nhiễm môi trường biển do nước thải của Công ty Formosa Hà Tĩnh phản ánh vấn đề: sự thiếu sót trong công tác quản lý nước thải, khí thải. “Đây là lúc các địa phương thực sự quan tâm nhiều hơn đến việc giám sát online các trạm quan trắc tự động, liên tục”.

Khi lắp đặt các trạm quan trắc, các số liệu quan trắc đều được trích xuất từ server máy tính của trạm. Điều này tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình theo dõi, xử lý sự cố môi trường tại chỗ và báo cáo định kỳ của doanh nghiệp. Những tưởng việc lắp đặt các trạm quan trắc như vậy chính là lời giải giúp chấm dứt tình trạng ô nhiễm do nước thải, khí thải; nhưng tiếp tục một vấn đề khác lại nảy sinh: tính trung thực của dữ liệu. Số liệu quan trắc có thể sẽ bị sai lệch, can thiệp trước khi Sở Tài nguyên và Môi trường (TN&MT) đến kiểm tra, giám sát.

Làm thế nào để các số liệu này tự động truyền trung thực không qua các thiết bị trung gian về cơ quan quản lý môi trường? Đó là câu hỏi mà PGS.TS Trịnh Trọng Chưởng – một nhà khoa học chuyên về điện, điện tử, nhưng trước hết cũng là một người quan tâm đến các vấn đề môi trường – vẫn luôn trăn trở. Bằng kiến thức chuyên môn của mình, ông và các cộng sự đã đề ra một phương án khả thi: cần phải chủ động thiết lập hệ thu thập dữ liệu trực tiếp từ cảm biến được hoàn toàn sản xuất ở trong nước, đáp ứng hoàn toàn theo yêu cầu của thông tư 24/2017-TT-BTNMT ngày 1/9/2017 của Bộ Tài nguyên và Môi trường. Việc ứng dụng các công nghệ thu thập và truyền dữ liệu đóng vai trò then chốt trong các hoạt động quan trắc môi trường của các trạm. Hoạt động này nhằm cung cấp nguồn dữ liệu liên tục, có tính bảo mật cao và an toàn dữ liệu cho đơn vị quản lý, người dùng. Quá trình sử dụng các công nghệ thu thập và truyền dữ liệu sẽ giảm được các sự cố về dữ liệu do con người gây ra, cho phép truy vấn, tự động lấy lại những dữ liệu đã mất.

Từ ý tưởng này, ông và các cộng sự tại trường Đại học Công nghiệp Hà Nội, phối hợp với Sở TN&MT tỉnh Hải Dương từng xây dựng một hệ thống giám sát tự động thông số môi trường nước thải, khí thải ở một số khu công nghiệp tại tỉnh Hải Dương bằng công nghệ GSM/GPRS. Tuy nhiên, với yêu cầu ngày càng cao của các cơ quan quản lý nhà nước về môi trường, sự phát triển của công nghệ, yêu cầu đa dạng của doanh nghiệp, “sản phẩm này vẫn còn một số vấn đề kỹ thuật cần hoàn thiện hơn nữa” – PGS.TS Trịnh Trọng Chưởng nhớ lại.

Chính vì vậy, năm 2018, sau khi Bộ KH&CN phê duyệt dự án “Hoàn thiện thiết kế, công nghệ chế tạo, tích hợp hệ thống thu thập dữ liệu và giám sát thời gian thực chất lượng nước thải, khí thải ứng dụng cho khu công nghiệp và đô thị”, Công ty Cổ phần Công nghệ và phân tích chất lượng cao Hải Dương đã phối hợp với Đại học Công nghiệp Hà Nội – mà PGS.TS Trịnh Trọng Chưởng là chủ nhiệm dự án – tiếp tục triển khai nghiên cứu vẫn còn dang dở này.

Công nghệ áp dụng đúng lúc, đúng chỗ

Giao diện màn hình giám sát trực tuyến các thông số môi trường

Theo PGS.TS Trịnh Trọng Chưởng, hiện nay, tất cả các trạm quan trắc tự động, bao gồm cả các hạng mục thu thập dữ liệu, truyền dữ liệu, phần mềm,… ở nước ta đều do các hãng công nghệ của nước ngoài cung cấp, điều này gây nhiều bất lợi như mỗi hãng có phần mềm đi kèm khác nhau, không đồng nhất, gây khó khăn trong công tác quản lý của các Sở TN&MT, Bộ TN&MT. Bên cạnh đó, các sản phẩm này có những vấn đề về bảo mật dữ liệu, về an ninh môi trường; chi phí vận hành, bảo dưỡng và thay thế cũng rất cao.

Chính vì vậy, cần “chủ động về công nghệ và thiết kế được một hệ thống tổng thể, bao gồm cả phần thu thập dữ liệu và phần mềm giám sát trực tuyến” – PGS. TS Chưởng nhận định. “Dự án của chúng tôi tập trung thiết kế một hệ thống tổng thể, nhằm xây dựng một sản phẩm mang thương hiệu trong nước, khắc phục các nhược điểm đã nêu ở trên”.

Cụ thể, về phần thu thập dữ liệu, thiết bị thu thập dữ liệu tại hiện trường sẽ thực hiện thu thập dữ liệu từ đầu ra các bộ thu thập dữ liệu của hệ thống giám sát chất lượng nước thải. Các dữ liệu trên đều được mã hóa. Tốc độ lấy mẫu hoàn toàn có thể cài đặt tùy ý từ vài phút đến hàng chục phút. Hệ thống thu thập dữ liệu được thiết kế chạy hoàn toàn độc lập với hệ thống gốc, điều này đảm bảo tính trung thực, an toàn cho hệ thống gốc và độ chính xác của dữ liệu thu được.

Hệ thống có khả năng nhận tín hiệu điều khiển máy lấy mẫu để lấy và lưu mẫu từ xa, truyền dữ liệu từ trạm quan trắc về Sở TN&MT một cách chính xác và an toàn. Sở TN&MT địa phương sẽ là nơi tiếp nhận dữ liệu truyền về từ hệ thống quan trắc khí thải và nước thải tự động, liên tục. Dữ liệu từ các hệ thống quan trắc khí thải và nước thải tự động, liên tục truyền về với tần suất tối thiểu 5 phút/lần, có cảnh báo vượt ngưỡng, điều khiển máy lấy mẫu từ xa, truy vấn dữ liệu, gửi tin nhắn đến nhà quản lý khi có thông số bất kỳ vượt ngưỡng. Tất cả các dữ liệu đều được hiển thị dưới dạng bảng, file, đồ thị, bản đồ và được lưu trữ tại máy tính chủ.

Sau hai năm thực hiện đề tài, nhóm nghiên cứu chế tạo thành công bộ thu thập, cảnh báo tự động dữ liệu quan trắc chất lượng nước thải, khí thải (phần cứng), phần mềm giám sát dữ liệu môi trường. Bộ thu thập dữ liệu và phần mềm giám sát này đã được lắp đặt và vận hành tại 23 địa điểm - ở các nhà máy xử lý nước thải, các KCN trên địa bàn tỉnh Hải Dương và tỉnh Hà Nam. Đáng chú ý, “hệ thống đã nhận biết được các diễn biến bất thường của trạm quan trắc, trong đó phát hiện lỗi thiết kế trong công tác xây dựng kênh đo lưu lượng ở ba nhà máy xử lý nước thải” – PGS.TS Chưởng cho biết.

Dù đây không phải là một sản phẩm mới, tuy nhiên ưu điểm lớn nhất của nó chính là đáp ứng được yêu cầu của các cơ quan quản lý nhà nước, của doanh nghiệp. Nhóm nghiên cứu đã xây dựng sản phẩm theo đúng quy trình hướng dẫn do Bộ TN&MT ban hành. Nhờ đó, Công ty Cổ phần Công nghệ và phân tích chất lượng cao Hải Dương đã thương mại hóa thành công sản phẩm, có rất nhiều đơn vị đã liên hệ để ký hợp đồng. Và điều quan trọng nhất là: kết quả dự án đã giúp công ty Cổ phần Công nghệ và phân tích chất lượng cao Hải Dương trở thành một doanh nghiệp khoa học và công nghệ.

Dù đã đạt được những thành công nhất định, nhưng theo PGS.TS Trịnh Trọng Chưởng, trong thời gian tới, nhóm nghiên cứu vẫn sẽ tiếp tục nâng cấp, cập nhật nhằm nâng cao tính năng, hiệu quả, tính ổn định, độ chính xác của hệ thống, đồng thời tối ưu hóa quy trình sản xuất, thiết kế và chế tạo để giảm giá thành sản phẩm, góp phần nâng cao tính cạnh tranh trên thị trường. “Đặc biệt, chúng tôi sẽ tập trung giải quyết triệt để hơn nữa ảnh hưởng của nhiễu điện từ, tăng tính bảo mật, mở rộng số lượng kênh đo, thực hiện bài toán tự hiệu chuẩn thiết bị tại hiện trường”, ông cho biết. Ngoài ra, vấn đề tích hợp bàn phím trên datalogger cũng sẽ được giải quyết, nhằm thu gọn hơn nữa kích thước sản phẩm.

- Nhiệm vụ: “Hoàn thiện thiết kế, công nghệ chế tạo, tích hợp hệ thống thu thập dữ liệu và giám sát thời gian thực chất lượng nước thải, khí thải ứng dụng cho khu công nghiệp và đô thị”

- Thuộc Chương trình: Hỗ trợ phát triển doanh nghiệp KH&CN và tổ chức KH&CN công lập thực hiện cơ chế tự chủ, tự chịu trách nhiệm

- Mã số nhiệm vụ: DA.CT-592.22.2018

- Đơn vị quản lý kinh phí: Văn phòng các Chương trình khoa học và công nghệ quốc gia