Ứng dụng công nghệ thông tin xây dựng mô hình quản lý, vận hành hệ thống tưới nước tự động trên một phần diện tích tưới của kênh nvc2 thuộc hệ thống kênh chính nam thạch nham tại xã nghĩa lâm, huyện tư nghĩa, tỉnh quảng ngãi.

Các hệ thống kênh tưới trên địa bàn xã Nghĩa Lâm, huyện Tư Nghĩa, tỉnh Quảng Ngãi mặc dù đã được kiên cố hóa, các cống lấy nước được lắp đặt thiết bị đóng mở nhưng chỉ là van thép phẳng, đóng mở thủ công bằng trục vít, một số cửa lấy nước đầu kênh nội đồng của nhánh NVC2-7 chưa có cửa van, tổ thủy nông địa phương còn phải dùng gỗ, bao tải để che, bịt tạm thời; và tình trạng hạn hán, thiếu nước cục bộ phục vụ sản xuất vẫn thường xuyên xảy ra tại một số xứ đồng. Trước thực tế đó, việc xây dựng một mô hình ứng dụng công nghệ tiên tiến, hiện đại cho một hệ thống thủy lợi thông minh, ở quy mô nhỏ để thực chứng, đánh giá được cụ thể tính ưu việt khi áp dụng công nghệ hiện đại vào quản lý, vận hành công trình thủy lợi cũng như cho thấy được những tồn tại, hạn chế để có giải pháp phòng tránh, khắc phục; từ đó làm tiền đề, cơ sở khoa học tham mưu đề xuất đầu tư nhân rộng ứng dụng công nghệ hiện đại cho các hệ thống thủy lợi của tỉnh là cần thiết. Qua nghiên cứu kết quả các đề tài, dự án khoa học cấp Nhà nước và cấp Bộ do Trung tâm Công nghệ phần mềm thủy lợi  - Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam thực hiện và thông qua khảo sát, theo dõi, đánh giá sơ bộ tình hình thực tế các khu tưới và hệ thống thủy nông hiện nay trên địa bàn tỉnh, Chi cục Thủy lợi đã thực hiện dự án khoa học công nghệ “Ứng dụng công nghệ thông tin thí điểm xây dựng mô hình quản lý, vận hành hệ thống tưới nước tự động trên một phần diện tích tưới của kênh NVC2 thuộc hệ thống kênh chính Nam Thạch Nham tại xã Nghĩa Lâm, huyện Tư Nghĩa, tỉnh Quảng Ngãi”.
Mô hình quản lý, vận hành hệ thống tưới tự động được triển khai trên diện tích 20ha tại địa điểm Đồng Sạ, Đồng Thổ Tùy, Đồng Tân Khi và Đồng Quang, thôn 3, xã Nghĩa Lâm, huyện Tư Nghĩa, trong đó khu tưới thí điểm là 10ha; khu tưới đối chứng có diện tích là 10ha nằm ở thôn 4 đang được tưới bằng kênh Bê tông xi măng – tuyến 2.
Dựa trên công nghệ WebGIS, dự án đã xây dựng các module phần mềm quản lý, giám sát điều khiển và hỗ trợ điều hành hệ thống tưới theo thời gian thực, gồm: Module quản lý thông tin chung và thông số kỹ thuật của công trình kênh; Module khai báo và chỉnh sửa công trình Kênh trực quan trên bản đồ WebGIS; Module tìm kiếm công trình Kênh theo nhiều tiêu chí khác nhau; Module quản lý thông tin chung và thông số kỹ thuật của công trình cống; Module khai báo và chỉnh sửa công trình cống trực quan trên bản đồ WebGIS; Module tìm kiếm công trình cống theo nhiều tiêu chí khác nhau; Module kết nối với hệ thống SCADA để hiển thị số liệu giám sát; Module hỗ trợ lập kế hoạch điều hành các hệ thống tưới để phù hợp với khu tưới thí điểm, gồm: Module tính toán dự báo nhu cầu dùng nước của các hệ thống tưới theo thời gian thực; Module lập kế hoạch và khuyến cáo điều chỉnh cơ cấu cây trồng và lịch gieo trồng.

Sử dụng thiết bị di động để điều khiển cửa Van.

Ông Hạ Duy Tài, Trung tâm công nghệ phần mềm thủy lợi, Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam cho biết: Hệ thống giám sát điều khiển và hỗ trợ điều hành hệ thống tưới theo thời gian thực giúp người quản lý hệ thống kênh tiết kiệm thời gian thu thập số liệu và chủ động hơn trong công tác giám sát, vận hành hệ thống kênh tưới. Từ các số liệu giám sát tự động này, người dùng có thể sử dụng máy tính xách tay, máy tính để bàn, máy tính bảng hoặc điện thoại di động smart phone có kết nối internet tại trung tâm điều hành hoặc bất cứ nơi đâu  để giám sát toàn bộ tình trạng cấp nước cho các kênh tưới, bao gồm: mực nước thượng, hạ lưu của các cửa lấy nước, độ mở cửa van; mực nước mặt ruộng; lưu lượng đang chảy qua cửa van; tổng lượng nước đã cấp trong một thời đoạn. Từ các số liệu giám sát tự động này, người dùng có thể ra lệnh điều khiển đóng, mở cửa van để hệ thống cấp nước theo đúng yêu cầu về lưu lượng, lượng nước cần cung cấp. Đồng thời, phần mềm này giúp người dùng có thể quản lý toàn bộ các ô thửa ruộng, hệ thống kênh tưới trên nền bản đồ GIS; quản lý các số liệu về cây trồng, tính chất cơ lý của đất, số liệu về khí tượng nông nghiệp (lượng mưa, độ ẩm, nhiệt độ, bức xạ mặt trời)…;  tính toán nhu cầu tưới của các ô thửa theo thời gian sinh trưởng của các loại cây trồng, lập kế hoạch tưới, hỗ trợ điều hành hệ thống tưới theo thời gian thực, ra lệnh điều khiển vận hành hệ thống theo yêu cầu cấp nước. 
Các thiết bị công nghệ phân phối nước được xây dựng, lắp đặt tại khu tưới, gồm: Lắp đặt cụm cửa van điều tiết; lắp đặt thiết bị, trạm giám sát mực nước trước, sau các cống và giám sát mực nước mặt ruộng đối với cống COT2, COT3, COT4, COT5, COT6; lắp đặt hệ thống tiếp địa; cấu hình, kiểm tra, hiệu chỉnh đầu đo và kết nối hệ thống.
Tại khu tưới thí điểm: Hệ thống cửa van và thiết bị điều khiển được lắp đặt tại 07 điểm (07 cụm cống tưới). Ở khu này, người sử dụng có thể dùng các thiết bị như máy tính, điện thoại thông minh có kết nối internet để thực hiện điều khiển cửa van nhằm điều tiết lưu lượng chảy qua các cống theo phương án đã được tính toán nhu cầu sử dụng nước, theo kế hoạch cấp nước.
Tại khu tưới đối chứng: Hệ thống cửa van và thiết bị điều khiển được lắp đặt tại đầu kênh lấy nước cho khu tưới đối chứng, giám sát lượng nước phân phối từ xa. Người sử dụng cũng có thể dùng các thiết bị như máy tính, điện thoại thông minh có kết nối internet để giám sát lượng nước phân phối cho khu đối chứng, nhưng không vận hành tưới theo kế hoạch, theo phương án đã được tính toán mà theo nhu cầu tưới truyền thống của người dân.
Qua so sánh nhu cầu tưới của khu vực dự án, tổng lượng nước đã cung cấp từ ngày 10/01 - 27/03/2020 tại khu tưới thí điểm là 221.565 m3, tổng lượng nước giám sát ở khu đối chứng trong cùng thời gian này là 300.588 m3. Như vậy lượng nước tiếp kiệm được khi thực hiện cấp đúng, cấp đủ trong thời gian trên là 79.023 m3, tương ứng khoảng 35,7%. Qua đó, góp phần tiết kiệm và sử dụng hiệu quả nguồn tài nguyên nước; năng suất cây trồng được đảm bảo giúp cho đời sống nhân dân được nâng cao, góp phần ổn định an ninh trật tự xã hội.
Ông Bùi Đức Thái, Chi cục phó Chi cục Thủy lợi tỉnh Quảng Ngãi, chủ nhiệm dự án cho biết: Hệ thống giám sát điều khiển và hỗ trợ điều hành hệ thống tưới theo thời gian thực giúp các đơn vị quản lý có thể cấp đúng, cấp đủ nước cho các giai đoạn phát triển của cây trồng, tiết kiệm nguồn tài nguyên nước, từng bước thích ứng với điều kiện biến đổi khí hậu, góp phần đảm bảo an ninh lương thực, hướng đến phục vụ sản xuất nông nghiệp hàng hóa, nông nghiệp công nghệ cao,... nhằm tăng cường khả năng cạnh tranh, góp phần phát triển kinh tế xã hội bền vững, phù hợp với các chính sách phát triển của Đảng và Nhà nước đối với lĩnh vực thủy lợi. 
Có thể nói, việc xây dựng thành công mô hình thí điểm tưới tự động, thông minh là đã hiện đại hóa được một công trình thủy lợi, góp phần vào công cuộc công nghiệp hóa, hiện đại hóa chung của tỉnh, từng bước tiếp cận cuộc cách mạng công nghiệp 4.0.

Anh Khuê

Theo Bản tin KH&CN số 02/2020.