Hiện nay, việc tích hợp Gis scada đã trở thành một vấn đề quan trọng trong lĩnh vực quản lý cấp nước trên toàn thế giới. Trong khi GIS làm các nhiệm vụ xử lý và phân tích dữ liệu địa lý. Hệ thống scada đảm bảo giám sát và cung cấp dữ liệu hiện trường được yêu cầu trong thời gian thực.

Mặc dù có rất nhiều lợi ích khi thực hiện việc tích hợp này nhưng nó cũng phải đối mặt với nhiều thách thức cả về phía hệ thống GIS hoặc SCADA. Như thiết kế mô hình dữ liệu thích hợp cho cả hai hệ thống, cũng như khía cạnh bảo mật của hệ thống SCADA. Những thách thức này đại diện cho một trở ngại trong cách các nhà thiết kế để tích hợp một cách tối ưu và luôn cần đề xuất nhiều giải pháp hơn. Nhằm đạt được mục tiêu mong muốn của việc xây dựng một hệ thống tích hợp thống nhất.

Bài báo này trình bày một đánh giá chung khả năng tích hợp với nhau để giải quyết các vấn đề trong việc quản lý cấp nước mà khó giải quyết chỉ bằng một trong hai hệ thống riêng lẻ.

GIS Technology

Hệ thống thông tin không gian địa lý (GIS) là những hệ thống máy tính giúp sử dụng và phát triển dữ liệu không gian. Có nhiều lý do dẫn đến việc sử dụng rộng rãi các hệ thống này trong các lĩnh vực khác nhau, ví dụ như tiềm năng cao để lưu trữ, phân tích dữ liệu không gian bên cạnh khả năng tích hợp của nó với nhiều hệ thống khác, tăng hiệu quả và phạm vi sử dụng. Do nhu cầu xử lý số lượng dữ liệu không gian để phân tích, phần cứng được sử dụng bởi GIS thường phải có khả năng lưu trữ lớn, cũng như tốc độ cao để thao tác dữ liệu.

GIS scada trong ngành nước

GIS bắt đầu sử dụng trong cấp nước một cách rõ ràng là vào đầu những năm 90. Bắt đầu được sử dụng trong việc lập bản đồ và lập mô hình máy tính, cũng như trong quản lý hệ thống nước trong các kế hoạch vận hành và bảo trì.

Việc sử dụng ngày càng nhiều hơn trong lĩnh vực này, bao gồm xác minh chất lượng nước. Theo dõi những thay đổi trong hệ thống nước và xác định hiệu quả của một số phương pháp xử lý nước. Cũng như nghiên cứu và đánh giá tính khả thi với việc mở rộng hệ thống và xây dựng các kế hoạch bảo vệ giếng và nguồn nước nói chung.

Việc trao đổi dữ liệu giữa GIS và các hệ thống khác như CAD, SCADA. Cũng như các hệ thống mô hình thủy văn và thủy lực (H&H) trở nên dễ dàng hơn bao giờ hết vì khả năng tích hợp các hệ thống này với nhau.

Một trong số những lợi ích quan trọng nhất của việc sử dụng GIS là giúp tăng năng suất thông qua việc tăng hiệu quả và tiết kiệm thời gian, giảm chi phí. Ngoài ra, GIS góp phần cải thiện chất lượng cuộc sống bằng cách làm cho các công việc hàng ngày trở nên dễ dàng hơn.

Trong lĩnh vực quản lý các công trình cấp nước, GIS có thể sắp xếp thông tin về khách hàng, tài sản của các công trình cấp nước và lưu giữ hồ sơ bảo trì và các khiếu nại của khách hàng một cách hiệu quả và dễ dàng hơn, cho phép thao tác thông tin này ngay khi cần thiết, nó cũng cho phép các nhà tư vấn phân tích các vấn đề và đề xuất các giải pháp kịp thời.

Bên cạnh các ưu điểm, việc sử dụng GIS cũng có 1 số hạn chế điển hình như: chi phí đầu tư phần cứng, phần mềm và bảo trì khá cao, thiếu kỹ thuật viên có trình độ đáp ứng việc quản lý, khai thác, và khi xây dựng ứng dụng phải có tầm nhìn bao quát để mở rộng hệ thống.

SCADA Technology

Supervisory Control And Data Acquisition (SCADA) là một hệ thống tự động hóa được sử dụng rộng rãi để điều khiển từ xa và thu thập dữ liệu cho trạng thái của tài sản hiện trường của bất kỳ hệ thống nào. Thông qua các cảm biến đặt ở vị trí từ xa và truyền dữ liệu đến vị trí trung tâm để điều khiển hoặc giám sát.

Dựa trên dữ liệu được thu thập, các lệnh giám sát được đưa ra cho các bộ điều khiển, cơ cấu chấp hành tại hiện trường. Hệ thốngSCADA thường bao gồm các thành phần sau:

• Các cảm biến hiện trường
• PLC, PAC, RTU,..
• Thiết bị Thông tin liên lạc
• Máy tính chủ như là điểm trung tâm của con người giám sát và kiểm soát các quá trình, lưu trữ cơ sở dữ liệu và hiển thị các biểu đồ kiểm soát thống kê và báo cáo.
• Giao tiếp tầm xa giữa các bộ xử lý cục bộ và máy tính chủ sử dụng kết nối mạng có dây hoặc không dây.

SCADA trong ngành nước

SCADA được sử dụng trong ngành nước trong việc kiểm soát mạng lưới phân phối và các tiện ích khác trong hệ thống từ vị trí trung tâm bằng cách thu thập dữ liệu về trạng thái của tất cả các thành phần của hệ thống trong thời gian thực, dữ liệu có thể được chuyển từ các thiết bị hiện trường đến vị trí trung tâm, như cũng như theo hướng ngược lại.

Hệ thống SCADA cũng có thể được sử dụng để kiểm soát việc cung cấp nước thô và cung cấp thông tin về mực nước trong hồ chứa, cũng có thể được sử dụng để dự đoán nhu cầu nước cũng như cung cấp thông tin về ngày bảo trì dự phòng cho các tiện ích nước dựa trên thời gian hoạt động.

Hệ thống SCADA cũng được sử dụng trong các nhà máy xử lý nước.

Mục đích cụ thể của hệ thống SCADA:

• Giám sát và kiểm soát các quá trình hoạt động để đảm bảo giám sát hệ thống một cách liên tục.
• Chạy hệ thống từ một vị trí trung tâm và giảm mức độ phụ thuộc vào nhân lực cần thiết thông qua tự động hóa.
• Cung cấp dữ liệu về hoạt động và hiệu suất của hệ thống theo thời gian thực
• Cung cấp một hệ thống cảnh báo cho phép chẩn đoán lỗi từ xa từ vị trí trung tâm và do đó có thể cử đội chuyên gia tiến hành các hoạt động bảo trì kịp thời.

Gis Scada Integration

Với sự hội tụ của hệ thống GIS và SCADA, nhiều phương pháp luận khác nhau đã được đề xuất để tích hợp các hệ thống này, góp phần mở ra những chân trời mới trong việc quản lý các công trình cấp nước. Mỗi phương pháp luận này nhằm cung cấp một chiến thuật toàn diện để đạt được một lợi ích của mạng lưới hoạt động từ những ưu điểm của cả hai hệ thống.

Trong khi một số chuyên gia đề xuất GIS để phục vụ như một hệ thống cơ sở cho sự tích hợp này. Thì những người khác lại thích lấy SCADA làm hệ thống cơ sở. Tuy nhiên, đối với mỗi phương pháp này đều có những lợi ích và hạn chế.

GIS có khả năng xử lý khối lượng lớn dữ liệu không gian và phi không gian. Bên cạnh khả năng phân tích dữ liệu và hiển thị kết quả một cách rõ ràng và chính xác, nhưng đồng thời GIS không được thiết kế để xử lý các công cụ hoạt động trong thời gian thực như là Hệ thống SCADA.

Lợi ích chung của việc tích hợp Gis Scada

Tích hợp Gis scada nói chung góp phần cung cấp một hệ thống tích hợp được đặc trưng bởi tất cả các ưu điểm của cả hai hệ thống. Và cố gắng giải quyết những thiếu sót của cả hai hệ thống thông qua các khả năng của hệ thống kia, sự tích hợp này mang lại nhiều lợi ích cho các tiện ích cấp nước.

Hệ thống tích hợp giữa GIS và SCADA này có thể cung cấp khả năng hiển thị dữ liệu không gian trên bản đồ các tuyến nước. Mạng lưới phân phối bên cạnh thông tin vận hành theo thời gian thực, cung cấp dữ liệu cần thiết cho phần mềm mô hình thủy lực để thực hiện phân tích thủy lực cần thiết để xác định tình trạng của tất cả các thành phần trong mạng phân phối. Từ đó cho phép đưa ra quyết định thích hợp về bất kỳ trường hợp khẩn cấp nào có thể phát sinh trong quá trình vận hành của mạng.

Cũng có thể sử dụng hệ thống tích hợp này như một hệ thống kiểm soát bảo trì toàn diện và định kỳ, và phân bổ để giảm chi phí ở một mức độ lớn, cũng như để cải thiện mức độ giao tiếp giữa các bộ phận trong hệ thống, giữa hệ thống và khách hàng.

Các Thách thức và khuyến nghị sử dụng Gis Scada

Mặc dù có những ưu điểm nêu trên của sự tích hợp này giữa hệ thống GIS và SCADA, nhưng có một số vấn đề cần được xem xét trong quá trình thực hiện tích hợp giữa hai hệ thống này.

Mặc dù giải quyết một số điểm không tương thích giữa hai hệ thống này, quá trình này không phải lúc nào cũng diễn ra suôn sẻ, có những vấn đề cần được giải quyết.

Đầu tiên, phải chú ý đến vấn đề mô hình hóa dữ liệu của SCADA và GIS khác nhau giữa tổ chức này với tổ chức khác. Do vậy cần 1 bộ công cụ có khả năng thống nhất dữ liệu từ nhiều nhà cung cấp khác nhau.

Do một số vấn đề pháp lý và kỹ thuật, vấn đề tích hợp với hệ thống SCADA có thể gây ra một số phức tạp do những thách thức mà SCADA phải đối mặt liên quan đến vấn đề bảo mật thông tin. Phụ thuộc nhiều vào mạng truyền thông được sử dụng trong hệ thống. Điều này khiến rất nhiều người dùng của việc tích hợp này cần phát triển một quy trình sao chép tất cả dữ liệu vào cơ sở dữ liệu nội bộ.

Trong trường hợp này việc tích hợp này sẽ không ảnh hưởng đến hoạt động của SCADA. Nhưng mặt khác, nó sẽ gây ra thời gian trễ giữa giai đoạn lấy dữ liệu trong thời gian thực sử dụng SCADA và dữ liệu hiển thị trong GIS. Điều này có thể được khắc phục nếu sử dụng SCADA như là hệ thống cơ sở.

Một thách thức khi thực hiện việc tích hợp là đào tạo nhân viên vận hành đáp ứng khả năng khai thác cả 2 hệ thống một cách hiệu quả.

Kết luận

Vấn đề tích hợp Gis Scada trong quản lý hệ thống cấp nước là một vấn đề phức tạp. Bài viết này trình bày ngắn gọn một số tính năng được đặc trưng bởi cả hai hệ thống này nói chung.

Bên cạnh những hạn chế của chúng, cũng như ý tưởng ngắn gọn về các thành phần của hệ thống SCADA và những gì nó có thể cung cấp các tính năng để đủ điều kiện trở thành một hệ thống lý tưởng nếu tích hợp với GIS trong việc xây dựng một hệ thống tích hợp để giải quyết một số vấn đề mà hệ thống cấp nước đang gặp phải.

AVEVA System Platform với năng lực cung cấp một hệ thống SCADA hoàn thiện, tiêu chuẩn hóa có khả năng tích hợp mặc định với GIS từ nhiều nhà cung cấp khác nhau.

Bên cạnh đó, AVEVA System Platform còn có thể tích hợp các giải pháp Bảo trì tiên đoán, bảo trì dựa trên rủi ro tiên tiến nhất đã và sẽ tiếp tục mang lại giá trị tốt nhất cho khách hàng trong ngành nước trên thế giới nói chung và ở Việt Nam nói riêng.