Đang tải... (xem toàn văn)
Khái niệm về quản lý và quản lý hệ thống tƣới Quản lý là sự tác động liên tục có tổ chức, có định hƣớng của người Trang 4 www.tlu.edu.vn CHƢƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG Hệ thống là tập hợp
TRƢỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI Bộ môn Kỹ Thuật Tài Nguyên Nƣớc QUẢN LÝ TƢỚI HIỆN ĐAI Giảng viên: TS Nguyễn Quang Phi Email: quangphi_nguyen@tlu.edu.vn ĐT: 0913050625 NỘI DUNG BÀI GIẢNG www.wru.edu.vn Chƣơng 1: Giới thiệu chung (2 tiết ) NỘI DUNG MÔN HỌC Chƣơng 2: Quản lý vận hành hệ thống tƣới tiết kiệm nƣớc(12 tiết lý thuyết + tiết thực hành + tiết kiểm tra) Chƣơng 3: Quản lý tƣới có tham gia cộng đồng (5 tiết lý thuyết) Chƣơng 4: Tự động hóa đo đạc, điều tiết nƣớc (6 tiết lý thuyết + tiết thực hành + tiết kiểm tra) Designer: VKTTNN CHƢƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG www.tlu.edu.vn 1.1 Khái niệm quản lý quản lý hệ thống tƣới 1.1.1 Khái niệm quản lý Quản lý tác động liên tục có tổ chức, có định hƣớng người quản lý, tổ chức quản lý lên đối tượng quản lý mặt trị, văn hóa, xã hội, kinh tế, kỹ thuật… hệ thống luật lệ sách, nguyên tắc, phương pháp biện pháp cụ thể nhằm tạo môi trường điều kiện cho phát triển đối tượng Đối tượng quản lý quy mơ tồn cầu, khu vực, quốc gia, ngành, đơn vị vật cụ thể Ngƣời quản lý, Tác động tổ chức quản lý Đối tƣợng ngƣời quản lý, quản lý tổ chức quản lý Quản lý Hệ thống Mục tiêu cơng cụ quản lý quy trình cần thiết thực CHƢƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG www.tlu.edu.vn 1.1.2 Tiếp cận hệ thống quản lý Hệ thống tập hợp phận vận hành tương tác với để thực mục đích chung Quan điểm hệ thống quản lý quan điểm nêu lên cách tiếp cận bốn trào lưu chủ đạo lý luận quản lý, giải vấn đề cách xem xét vấn đề khuôn khổ thành tố là: Quan điểm hệ thống Đầu vào hệ thống Quá trình biến đổi, Đầu hệ thống Các liên hệ theo chiều ngƣợc lại CHƢƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG www.tlu.edu.vn 1.1.3 Quản lý hệ thống cơng trình thủy lợi Quản lý hệ thống cơng trình thủy lợi cơng tác quan trọng bậc vấn đề quản lý thủy lợi, khâu cuối nhằm sử dụng nước có lợi nhất, có tác dụng trực tiếp định việc nâng cao hiệu dùng nước Nhiệm vụ công tác quản lý hệ thống cơng trình thủy lợi: 1) Cơng tác quản lý nƣớc bao gồm: Xác định đặc trưng dịng chảy sơng hệ thống; Quản lý chất lượng nước; điều chỉnh hay thay đổi kế hoạch điều phối nước; nắm thời gian cung cấp nước, lưu lượng khối lượng nước; lập thực kế hoạch dùng nước… 2) Quản lý cơng trình bao gồm: Lập quy trình vận hành hợp lý, đảm bảo an tồn cho cơng trình; có biện pháp bảo dưỡng sửa chữa cơng trình hệ thống thích hợp 3) Quản lý kinh doanh: Thực chế độ hạch toán kinh tế, lập tiêu định mức kinh tế kỹ thuật để xác định hiệu cơng trình thủy lợi cách tồn diện, xác mặt khác mang nét đặc thù CHƢƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG www.tlu.edu.vn 1.1.4 Phạm vi môn học “Quản lý tưới đại” Quản lý cơng trình thủy lợi mơn học nghiên cứu biện pháp quản lý, khai thác công trình thủy lợi phương thức tổ chức thực kế hoạch dùng nước nhằm khai thác cách bền vững tài nguyên nước hệ thống thủy lợi phục vụ hiệu cho ngành kinh tế quốc dân Tuy nhiên phạm vị môn học chúng tơi trình bày sâu vấn đề quản lý hệ thống tưới đại Những vấn đề liên quan khác, xem xét mặt nguyên lý mà khơng tình bày biện pháp, cơng nghệ cụ thể 1.2 Tình hình xây dựng phát triển hệ thống thủy lợi Việt Nam Giai đoạn trƣớc năm 1954: Đây thời kỳ thuộc Pháp kháng chiến chống Pháp, nước xây dựng 13 hệ thống thủy lợi tưới cho 400.000 ha, tiêu nước cho 77.020 Một số hệ thống lớn, kênh trục thường kết hợp giao thơng thủy nên có cơng trình âu thuyền tương đối tốt hệ thống Liễn Sơn, Thác Huống, Sông Chu…để vận chuyển lâm, khống sản từ vùng ngược vùng xi CHƢƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG www.tlu.edu.vn 1.2 Tình hình xây dựng phát triển hệ thống thủy lợi Việt Nam Giai đoạn từ năm 1954 đến năm 1975: Giai đoạn Đất nước tạm thời bị chia cắt làm hai miền Hệ thống đại thủy lợi xây dựng sau hịa bình lập lại hệ thống Bắc – Hưng – Hải Các hệ thống thủy lợi loại vừa với đầu mối hồ chứa hồ Đại Lải, Suối Hai, Đồng Mô, Cấm Sơn, Kẻ Gỗ, Vĩnh Tuy…Các hệ thống tưới tiêu động lực Đan Hoài, Hồng Vân, Như Quỳnh hệ thống tưới tiêu kết hợp vùng Nam Định, Hà Nam trạm bơm cỡ lớn Giai đoạn từ năm 1976 đến năm 1985: Nhà nước đầu tư mạnh mẽ vào khai thác vùng đồng sông Cửu Long Hệ thống sơng ngịi, kênh rạch đào, nạo vét nối thông với nguồn nước sông Tiền, sông Hậu biển Đã có 6.700km sơng, rạch, kênh trục làm nhiệm vụ tưới tiêu Xây dựng tuyến đê để ngăn mặn với tổng chiều dài 100km Thời kỳ xây dựng được104 trạm bơm với diện tích tưới 70.000ha Máy bơm di động có khoảng 500 phổ biến loại 450 m3/h Máy bơm nhỏ có cơng suất 70÷80 ngàn CHƢƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG www.tlu.edu.vn 1.2 Tình hình xây dựng phát triển hệ thống thủy lợi Việt Nam Giai đoạn từ 1986 tới nay: Hệ thống kênh trục kênh cấp I đan dày, kênh cũ nạo vét Cải tạo, nâng cấp 33 kênh trục đồng sơng Cửu Long Khơi phục hồn chỉnh hệ thống hệ thống tưới Đồng Cam (Phú Yên), hệ thống Nha Trinh – Lâm Cấn (Ninh Thuận)… Xây dựng loạt hệ thống hệ thống tưới như: hồ Thạch Nham, hệ thống Nam Thạch Hãn, hệ thống sông Quao, Yazun hạ… đảm bảo tưới nước cho hàng chục vạn đất canh tác 1.3 Chất lƣợng xây dựng tình hình quản lý khai thác hệ thống Thủy lợi 1.3.1 Quản lý hệ thống cơng trình thủy lợi Mƣời ba hệ thống thủy lợi xây dựng vào năm 30 kỷ XX đến thời hạn sử dụng, tuổi thọ cơng trình hết tiếp tục sử dụng khai thác Hiện tượng lún, nứt, xói xảy nhiều cơng trình Một số cơng trình đƣợc xây dựng sau chất lượng xây dựng khơng tốt có tượng tương tự CHƢƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG www.tlu.edu.vn 1.3.1 Quản lý hệ thống cơng trình thủy lợi Các thiết bị đóng mở cơng trình chủ yếu vận hành thủ cơng, cửa van bị rị rỉ nước nghiêm trọng; Hệ thống kênh dẫn hệ thống tưới chủ yếu đất khả dẫn nước giảm; Thiết bị trạm bơm lắp đặt xây dựng sử dụng lâu, cũ, lạc hậu, thiếu đồng nên hiệu suất hoạt động thấp Hầu hết hệ thống tưới tiêu, hệ thống kênh dẫn không xây dựng đồng bộ, hiệu suất sử dụng khai thác giảm thấp Các thiết bị phục vụ cho quản lý khai thác khơng trang bị gây khó khăn cho quản lý sử dụng 1.3.2 Chất lượng quản lý khai thác Nhìn chung, chất lượng quản lý khai thác hệ thống thủy lợi chưa sâu vào mặt khoa học mà nặng thủ tục hành vụ, biểu cụ thể là: Chưa lập thực kế hoạch dùng nước phân phối nước cách khoa học; Chưa theo dõi đánh giá hiệu tưới thường xuyên qua năm khai thác; CHƢƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG www.tlu.edu.vn 1.3.2 Chất lượng quản lý khai thác Các cơng trình điều tiết hệ thống kênh khơng trang bị hoàn chỉnh thiết bị điều khiển tiên tiến, khơng lập thực quy trình đóng mở để phân phối nước theo kế hoạch; Không đo đạc thông số cần thiết để đánh giá trạng thái hoạt động cơng trình; Những hư hỏng khơng sửa chữa kịp thời thiếu phát tích lũy thành hư hỏng lớn gây tác hại nghiêm trọng; Hiệu suất thiết bị bơm thấp sử dụng lâu năm không thay dẫn đến tiêu hao lượng điện lớn Kế hoạch điều phối nước vụ tưới không tốt, kỹ thuật tưới lạc hậu gây lãng phí nước nhiều 1.4 Các biện pháp nâng cao hiệu quản lý khai thác hệ thống thủy lợi Tập trung hoàn chỉnh đồng hệ thống cơng trình; Lập thực kế hoạch dùng nước, phân phối nước, hiệu chỉnh kế hoạch dùng nước hệ thống; Xây dựng hệ thống quan trắc yếu tố khí tượng thủy văn; 4.3 Hệ thống điều khiển có giám sát thu thập số liệu (SCADA) 4.3.4 Cấu trúc hệ thống SCADA Cấu trúc Hệ thống SCADA chia thành thành phần sau: (iii) Các thiết bị điều khiển chương trình hố: (iv) Các cảm biến, cấu chấp hành, thiết bị quan sát theo dõi: 4.3 Hệ thống điều khiển có giám sát thu thập số liệu (SCADA) 4.3.5 Các bƣớc ứng dụng SCADA yêu cầu vận hành bảo dƣỡng hệ thống SCADA Nguyên tắc bƣớc quy hoạch, bố trí hệ thống SCADA Nguyên tắc chung: Quy hoạch bố trí hệ thống SCADA phải: + Bắt đầu từ trung tâm điều khiển + Bố trí tập trung, theo tuyến + Đảm bảo truyền thông dễ dàng, liên tục + Triệt để lợi dụng cơng trình, trang thiết bị sẵn có (văn phịng, nhà máy, mạng máy tính, hệ thống điện thoại, ) 4.3 Hệ thống điều khiển có giám sát thu thập số liệu (SCADA) 4.3.5 Các bƣớc ứng dụng SCADA yêu cầu vận hành bảo dƣỡng hệ thống SCADA Nguyên tắc bƣớc quy hoạch, bố trí hệ thống SCADA Nguyên tắc quy hoạch bố trí hệ thống SCADA: (i) Trung tâm điều khiển nên bố trí khu vực văn phịng Cơng ty QLKT CTTL, nơi cao gần cụm cơng trình đầu mối hệ thống; (ii) Nếu hệ thống cơng trình thuỷ lợi phân bố trải dài (theo địa hình) bố trí trung tâm điều khiển trạm quản lý cơng trình gần với trung tâm hệ thống ; (iii) Hệ thống truyền thông nên sử dụng mạng vô tuyến trải phổ rộng, hệ thống thuỷ lợi có địa hình phức tạp, không phẳng 4.3 Hệ thống điều khiển có giám sát thu thập số liệu (SCADA) 4.3.5 Các bƣớc ứng dụng SCADA yêu cầu vận hành bảo dƣỡng hệ thống SCADA Nguyên tắc bƣớc quy hoạch, bố trí hệ thống SCADA Nguyên tắc quy hoạch bố trí hệ thống SCADA: (iv) Nếu hệ thống cơng trình thuỷ lợi miền núi, có địa hình cao nên quy hoạch bố trí hệ thống cáp quang phục vụ cơng tác truyền thơng tin; (v) Với hệ thống có mạng dịch vụ điện thoại tốt lắp đặt mạng Ethernet LAN/WAN kết hợp; (vi) Những trạm giám sát điều khiển thực địa cần bố trí phạm vi văn phịng gần văn phịng làm việc xí nghiệp, trạm, cụm quản lý cơng trình thuỷ lợi; (vii) Mỗi trạm giám sát điều khiển thực địa cần đảm nhận số nhiều cơng trình gần nhau; 4.3 Hệ thống điều khiển có giám sát thu thập số liệu (SCADA) 4.3.5 Các bƣớc ứng dụng SCADA yêu cầu vận hành bảo dƣỡng hệ thống SCADA Nguyên tắc bƣớc quy hoạch, bố trí hệ thống SCADA Nguyên tắc quy hoạch bố trí hệ thống SCADA: (viii)Với hệ thống cơng trình thuỷ lợi có tuyến kênh kéo dài 25 – 30 km nên bố trí trạm giám sát điều khiển có khả khống chế cho phần kênh từ 25 - 30 km trở đi, (ix) Các cảm biến thiết bị đo, nên bố trí nơi có điều kiện mơi trường tốt, an tồn dễ quản lý, dễ tu bảo dưỡng, (x) Vị trí bố trí trạm giám sát điều khiển thiết bị đầu cuối (cảm biến, thiết bị đo,…) phải tiện lợi cho việc giao thông lại, vận chuyển trang thiết bị thi công, lắp đặt… 4.3 Hệ thống điều khiển có giám sát thu thập số liệu (SCADA) 4.3.5 Các bƣớc ứng dụng SCADA yêu cầu vận hành bảo dƣỡng hệ thống SCADA Nguyên tắc thiết kế hệ thống SCADA Thiết kế thống SCADA nên/phải: + + + + + Bắt đầu từ trạm cảm biến, đo đạc, sau đến trạm giám sát - điều khiển Tính tốn xác định biến giám sát điều khiển (Tags) trước thiết lập cấu hình thiết bị mạng truyền thông Cấu trúc phần mềm sở liệu phải nghiên cứu thiết kế từ đầu… Thiết kế, xây dựng phần mềm ứng dụng thiết kế, xây dựng phần mềm hệ thống phần mềm SCADA Thiết kế thiết lập cấu hình cho hệ thống truyền thơng cần phải tiến hành đồng thời với thiết kế phần mềm SCADA… 4.3 Hệ thống điều khiển có giám sát thu thập số liệu (SCADA) 4.3.5 Các bƣớc ứng dụng SCADA yêu cầu vận hành bảo dƣỡng hệ thống SCADA Nguyên tắc lựa chọn thiết bị SCADA Lựa chọn thiết bị cảm biến: - - Loại thiết bị hãng/công ty cung cấp: Tuỳ theo yêu cầu độ xác độ nhạy cần thiết chọn thiết bị cảm biến có độ xác cao Allen Bradley, National Instrument,… Loại cảm biến siêu âm thường dùng hệ thống SCADA cho ngành thuỷ lợi Phạm vi giải đo: Cần theo khoảng dao động yếu tố cần đo (mực nước, lưu lượng, độ mở,…) 4.3 Hệ thống điều khiển có giám sát thu thập số liệu (SCADA) 4.3.5 Các bƣớc ứng dụng SCADA yêu cầu vận hành bảo dƣỡng hệ thống SCADA Nguyên tắc lựa chọn thiết bị SCADA Lựa chọn thiết kế phần mềm cho thiết bị điều khiển: - - Loại thiết bị hãng/công ty cung cấp: Căn theo yêu cầu giám sát điều khiển, truyền thông tin để chọn thiết bị điều khiển logic khả trình PLC, RTU hãng Allen Bradley, National Instrument, Siemens, Omron,… Loại thiết bị điều khiển dùng hệ thống SCADA cho ngành thuỷ lợi PLC Hãng Omron – Nhật Bản MOSCAD RTU Hãng Motorola, Tính tốn xác định số lượng đầu vào đầu cần thiết sở số Tags giám sát điều khiển 4.3 Hệ thống điều khiển có giám sát thu thập số liệu (SCADA) 4.3.5 Các bƣớc ứng dụng SCADA yêu cầu vận hành bảo dƣỡng hệ thống SCADA Nguyên tắc lựa chọn thiết bị SCADA Thiết kế phần mềm SCADA – Giao diện người – máy (HMI): - Có thể lập trình Bộ cơng cụ lập trình Visual Studio.NET; Có thể cân nhắc mua phần mềm chuyên nghiệp SCADA hãng: Wonderware, National Instrument… 4.3 Hệ thống điều khiển có giám sát thu thập số liệu (SCADA) 4.3.5 Các bƣớc ứng dụng SCADA yêu cầu vận hành bảo dƣỡng hệ thống SCADA Các yêu cầu vận hành bảo dƣỡng hệ thống SCADA - - Vận hành hệ thống SCADA phải thực theo quy trình vận hành bảo trì nhà thầu cung cấp trang thiết bị SCADA lập Bảo dưỡng thường xuyên định kỳ máy chủ, máy sở liệu, máy in,… trung tâm điều khiển Làm vệ sinh tra dầu mỡ trang thiết bị cơng trình trạm SCADA (các thiết bị điều khiển, cấu chấp hành, sensor đo mực nước độ ẩm sensor đo độ mở cửa van, cơng trình/ thước đo nước, ) 4.3 Hệ thống điều khiển có giám sát thu thập số liệu (SCADA) 4.3.5 Các bƣớc ứng dụng SCADA yêu cầu vận hành bảo dƣỡng hệ thống SCADA Các yêu cầu vận hành bảo dƣỡng hệ thống SCADA - - Duy tu bảo dưỡng thường xuyên trang thiết bị truyền thơng tin Hầu hết trường hợp bảo trì thuộc loại bảo dưõng định kỳ thời gian vận hành bình thường nhân viên Trạm Quản lý thực Đối với hư hỏng trang thiết bị đặc biệt cần gọi đến chuyên gia nhà cung cấp dịch vụ nhà thầu SCADA,… Cơng ty xây dựng trì trạm sửa chữa nhỏ trang thiết bị SCADA Mua sẵn trang thiết bị SCADA dự phòng… 4.3 Hệ thống điều khiển có giám sát thu thập số liệu (SCADA) 4.3.5 Các bƣớc ứng dụng SCADA yêu cầu vận hành bảo dƣỡng hệ thống SCADA Nâng cao lực vận hành hệ thống SCADA - Thực tế cho thấy có nhiều hệ thống SCADA xây dựng, lắp đặt hiệu sử dụng chưa cao, chí số hệ thống SCADA không đưa vào khai thác, sử dụng Vì vậy, để nâng cao lực quản lý vận hành hệ thống SCADA trước hết cần phải tuân theo nguyên tắc SCADA nêu, đồng thời cần ý đến công tác sau đây: Tổ chức bồi dưỡng kiến thức kỹ chuyên sâu cho đội ngũ cán bộ, nhân viên vận hành, quản lý hệ thống SCADA 4.3 Hệ thống điều khiển có giám sát thu thập số liệu (SCADA) 4.3.5 Các bƣớc ứng dụng SCADA yêu cầu vận hành bảo dƣỡng hệ thống SCADA Nâng cao lực vận hành hệ thống SCADA - - - Tuyệt đối tuân thủ quy trình quản lý, vận hành tu bảo dưỡng hệ thống SCADA Cần phải ghi chép nhật ký vận hành bảo dưỡng hệ thống SCADA Thường xuyên mở lớp tập huấn để cập nhật nâng cao kiến thức SCADA hướng theo tiếp cận Cuộc cách mạng công nghiệp 4.0 Tổ chức cho đội ngũ cán bộ, nhân viên vận hành, quản lý hệ thống SCADA đến tham quan, học tập thực địa hệ thống SCADA điển hình, có hiệu cao… 4.3 Hệ thống điều khiển có giám sát thu thập số liệu (SCADA) 4.3.5 Các bƣớc ứng dụng SCADA yêu cầu vận hành bảo dƣỡng hệ thống SCADA Nâng cao lực vận hành hệ thống SCADA - - Cần phân công cán lãnh đạo công ty QLKTCTTL chuyên trách đạo, kiểm tra việc thực quy trình thao tác vận hành hệ thống SCADA Theo dõi, đánh giá hiệu hệ thống SCADA theo cách tiếp cận đại hóa chu trình đánh giá hiệu BenchMarking nhằm sử dụng bền vững phát triển hệ thống SCADA 4.3 Hệ thống điều khiển có giám sát thu thập số liệu (SCADA) 4.3.5 Các bƣớc ứng dụng SCADA yêu cầu vận hành bảo dƣỡng hệ thống SCADA Nâng cao lực vận hành hệ thống SCADA - + + Cần có cán kỹ thuật nắm kiến thức tự động hóa xu hướng phát triển Cuộc cách mạng công nghiệp 4.0 IoT Đặc biệt trọng đến việc ứng dụng công nghệ thông tin truyền thông (ICT) nằm mở rộng, nâng cấp hệ thống SCADA có: Cơng nghệ điện tốn đám mây máy chủ ảo (VPS) Cơng nghệ Websockets, module Ethernet/ WIFI/ GSM/GPRS/… Arduino boards, cảm biến WIFI,…