Phát triển và thử nghiệm công nghệ tự động hóa quan trắc gió

Tạp chí khoa học biến đổi khí hậu
Số 8 - Tháng 12/2018 
23
PHÁT TRIỂN VÀ THỬ NGHIỆM CÔNG NGHỆ TỰ ĐỘNG HÓA 
QUAN TRẮC GIÓ 
Nguyễn Viết Hân, Nguyễn Văn Hà, Nguyễn Minh Tuấn
Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn và Biến đổi khí hậu
Ngày nhận bài: 5/10/2018; ngày chuyển phản biện: 6/10/2018; ngày chấp nhận đăng: 20/11/2018
Tóm tắt: Nhu cầu tự động hóa trong quan trắc khí tượng thủy văn (KTTV) nói chung và quan trắc 
gió nói riêng, để phục vụ dự báo, cảnh báo lũ lụt, thiên tai và các hiện tượng thời tiết cực đoan ngày 
càng cấp bách trong bối cảnh diễn biến phức tạp của biến đổi khí hậu. Việc đáp ứng số liệu theo thời 
gian thực từ các trạm quan trắc gió cho mô hình dự báo là nhu cầu cấp bách hiện nay. Bài báo này 
trình bày thực trạng trang thiết bị quan trắc gió hiện nay của ngành KTTV, xây dựng mô hình và thử 
nghiệm việc chủ động công nghệ tự động hóa quan trắc gió phục vụ phòng chống thiên tai và phát 
triển công tác nghiệp vụ.
Từ khóa: Tự động hóa quan trắc gió, công nghệ đo đạc KTTV, công nghệ truyền tin.
1. Mở đầu
Chiến lược phát triển ngành khí tượng thủy 
văn đến năm 2020 được Thủ tướng Chính phủ 
phê duyệt tại Quyết định số 929/QĐ-TTg ngày 
22/6/2010 với nội dung chủ yếu: (1) Ngành khí 
tượng thủy văn có vị trí quan trọng trong sự 
nghiệp phát triển kinh tế - xã hội, củng cố quốc 
phòng, an ninh, đặc biệt là trong công tác phòng, 
tránh và giảm nhẹ thiên tai. Đầu tư cho ngành 
khí tượng thủy văn cần đi trước một bước để 
cung cấp kịp thời, chính xác thông tin và luận cứ 
khoa học về khí tượng thủy văn cho sự phát triển 
bền vững của đất nước trong bối cảnh thiên tai 
ngày càng khắc nghiệt và gia tăng do biến đổi 
khí hậu; (2) Phát triển ngành khí tượng thủy văn 
đồng bộ theo hướng hiện đại hóa; lấy việc đầu 
tư cho khoa học, công nghệ và đào tạo nguồn 
nhân lực làm giải pháp chủ yếu để phát triển 
trên cơ sở kế thừa và phát huy tối đa nguồn lực 
hiện có; khai thác triệt để thành tựu khoa học, 
công nghệ trong nước, đồng thời ứng dụng chọn 
lọc những thành tựu khoa học công nghệ tiên 
tiến trên thế giới; (3) Đổi mới phương thức phục 
vụ của ngành khí tượng thủy văn theo hướng 
Nhà nước chịu trách nhiệm cung cấp thông tin, 
Liên hệ tác giả: Nguyễn Viết Hân
Email: hankttv@gmail.com
dữ liệu khí tượng thủy văn đáp ứng các yêu cầu 
phục vụ công cộng, phòng tránh thiên tai, bảo 
vệ cuộc sống, tài sản cho toàn xã hội; đồng thời, 
khuyến khích xã hội hóa, thương mại hóa các 
hoạt động khí tượng thủy văn và tăng cường 
sử dụng thông tin khí tượng thủy văn trong sản 
xuất, kinh doanh, dịch vụ nhằm mang lại hiệu 
quả kinh tế - xã hội thiết thực. Với mục tiêu tổng 
thể: Đến năm 2020, ngành khí tượng thủy văn 
Việt Nam đạt trình độ khoa học công nghệ tiên 
tiến của khu vực châu Á, có đủ năng lực điều 
tra cơ bản, dự báo khí tượng thủy văn, phục vụ 
yêu cầu phòng tránh và giảm nhẹ thiệt hại do 
thiên tai, phát triển kinh tế - xã hội, bảo đảm 
quốc phòng, an ninh, khai thác, sử dụng hợp lý 
tài nguyên thiên nhiên, bảo vệ môi trường trong 
thời kỳ đẩy mạnh công nghiệp hóa, hiện đại hóa 
đất nước.
Gió là sự chuyển động của không khí trong 
khí quyển. Vận tốc gió vốn là đại lượng vector 
ba chiều, nhưng trong ngành khí tượng, gió bề 
mặt được xem xét như một đại lượng vector 
hai chiều, số liệu gió được biểu thị bằng hai chỉ 
số hướng và tốc độ. Tốc độ gió là quãng đường 
mà các phần tử không khí di chuyển được trong 
một đơn vị thời gian và thường được tính bằng 
mét trong một giây (m/s). Hướng gió là hướng 
(phương) mà từ đó gió thổi tới, thường được 
24 Tạp chí khoa học biến đổi khí hậu
Số 8 - Tháng 12/2018
thể hiện qua la bàn 16 hướng hoặc góc phương 
vị, tính bằng độ trong thang từ 0 đến 360 độ. 
Gió là một trong những biểu hiện quan trọng 
của hoạt động khí quyển và từ lâu được con 
người quan tâm. Máy đo gió Anemometer bắt 
nguồn từ tiếng Hy Lạp là anemos có nghĩa - gió, 
là một thiết bị dùng để đo tốc độ và hướng của 
gió, là một trong những thiết bị có thể thấy từ 
xa xưa tại các trạm khí tượng.
Tùy theo nguyên lý hoạt động, kết cấu máy 
đo gió được chia làm nhiều loại khác nhau: 
Máy đo gió theo nguyên lý chong chóng, áp 
suất, siêu âm, vô tuyến hay dạng cơ khí thủ 
công, dạng cơ điện hay dạng điện tử hoàn 
toàn. Các thiết bị đo gió đang đảm nhận hai 
chức năng chính là đo đạc điều tra cơ bản 
và phục vụ cho nghiệp vụ dự báo thời tiết, 
nghiên cứu khoa học. Do tầm quan trọng của 
việc giám sát thông tin về gió, nên tại các trạm 
khí tượng và một số trạm khác quan trắc gió 
là nhiệm vụ bắt buộc. 
Hiện nay, mạng lưới quan trắc phục vụ dự 
báo trên cả nước có 187 trạm khí tượng bề 
mặt, 250 trạm thủy văn, 29 trạm khí tượng 
nông nghiệp, 23 trạm khí tượng hải văn, 24 
trạm khí tượng cao không, gần 1.300 điểm/
trạm đo mưa,[1]. Trong số các trang thiết 
bị quan trắc trong ngành KTTV, quan trắc thủ 
công còn chiếm tỷ trọng khá lớn. Bên cạnh đó, 
tại một trạm quan trắc KTTV không phải yếu tố 
nào cũng được tự động hóa hoàn toàn từ khâu 
quan trắc đến truyền số liệu. Trạm khí tượng tự 
động mới chỉ đạt 18,04%, đo mưa tự động đạt 
49,27%, khí tượng cao không đạt 66,67%, thủy 
văn (đo mực nước) đạt 42,09%, thủy văn (đo 
lưu lượng nước) đạt 31,33% trên tổng số các 
trạm từng loại [2].
Do mật độ trạm quan trắc còn khá thấp, 
nên dù đã có ứng dụng nhiều mô hình hiện đại 
trên thế giới, nhưng kết quả dự báo vẫn còn 
hạn chế. Việc dự báo các hiện tượng thời tiết 
cần kết hợp thêm các phương pháp khác để hỗ 
trợ như phân tích ảnh vệ tinh, ra đa thời tiết,... 
Sự thiếu đồng bộ giữa các thiết bị quan trắc 
tự động, bán tự động và thủ công cũng ảnh 
hưởng tới quá trình truyền số liệu, thu thập số 
liệu phục vụ dự báo, cảnh báo. Có thể nói, khả 
năng ứng dụng các công nghệ hiện đại trong 
quan trắc gió và các yếu tố KTTV khác ở nước 
ta còn nhiều bất cập. Cơ sở hạ tầng, trang thiết 
bị, con người đều chưa đáp ứng hợp lý trước 
những yêu cầu đặt ra về khả năng thu thập, 
truyền nhận, lưu trữ và phân tích số liệu.
2. Khảo sát đặc tính của các bộ cảm biến gió
Hiện nay trên mạng lưới KTTV nước ta, 
việc quan trắc yếu tố gió hầu như dựa trên các 
thiết bị nhập ngoại. Về tính năng kỹ thuật có 
thể phân nhóm như sau: Máy đo gió thủ công 
Vild, máy gió cơ điện EL (Trung Quốc), máy đo 
gió Young (Hoa Kỳ), một số ít các thiết bị của 
hãng Diola (Pháp), NovaLynx, NRG System, và 
khá nhiều trạm khí tượng tự động có đo yếu tố 
gió của dự án ODA Italia. Về số lượng, máy gió 
thủ công dạng cơ khí Vild, máy gió cơ điện EL 
đang được dùng nhiều nhất, sau đó là máy đo 
gió Young (Hình 1),... Còn các trạm khí tượng 
tự động trong ngành KTTV có đo yếu tố gió 
do nhiều hãng sản xuất với nhiều thế hệ, tính 
năng, chức năng và công nghệ khác nhau. 
Hình 1. Máy đo gió Vild, EL và Young
Tạp chí khoa học biến đổi khí hậu
Số 8 - Tháng 12/2018 
25
Máy gió Vild hoạt động ổn định, nhưng sai số 
khá cao và không đo được gió lớn, trên 40m/s. 
Ngoài ra, do việc quan trắc hoàn toàn thủ công 
nên rất khó khăn cho quan trắc viên, đặc biệt khi 
cần thêm chu kỳ đo hay trong lúc thời tiết xấu. 
Bên cạnh đó, việc tự động hóa dựa trên thiết 
bị này hầu như không thể thực hiện được. Tại 
các nước phát triển, thiết bị dạng này không còn 
được sử dụng. 
Máy gió cơ điện EL, đã được sử dụng khá lâu 
trong ngành KTTV nước ta, có nhiều ưu điểm 
như: Độ ổn định khá cao, dễ dàng khắc phục khi 
có sự cố, giá thành hợp lý,... Bên cạnh đó loại máy 
này còn có một số nhược điểm: Dải đo còn chưa 
rộng, chỉ đo được gió dưới 40m/s, do thông số 
đầu đo quyết định, việc quan trắc thủ công khó 
có thể đáp ứng nhu cầu phát triển của ngành, 
chưa được số hóa,... Việc tự động hóa thiết bị 
đo gió EL có thể thực hiện được bằng công nghệ 
hiện nay của nước ta, qua đó khắc phục được 
nhược điểm chưa số hóa của thiết bị này. 
Sau nhiều năm sử dụng tại Việt Nam, theo 
đánh giá của nhiều chuyên gia trong và ngoài 
nước, thiết bị đo gió Young do Hoa Kỳ sản xuất 
có đầu đo với độ chính xác cao, sai số với tốc 
độ gió ±0,3m/s, với hướng gió ±3deg, dải đo 
rất rộng, từ 0-100m/s, kết cấu cơ khí bền vững, 
trọng lượng nhỏ (1kg), giá thành hợp lý và chịu 
được thời tiết khắc nghiệt của nước ta. Đặc biệt 
bộ cảm biến gió Young 05106MA được hãng 
thiết kế riêng cho môi trường biển và cho các 
vùng khí hậu khắc nghiệt nhất, rất phù hợp với 
khí hậu Việt Nam. 
Như vậy, để có thể đáp ứng nhu cầu phát 
triển kinh tế - xã hội và đảm bảo không quá 
tụt hậu so với các nước phát triển, trong thời 
gian tới dự kiến số trạm đo tự động các yếu tố 
KTTV của nước ta cần phải tăng lên rất nhiều, 
hàng chục, thậm chí hàng trăm lần so với hiện 
nay. Nhưng sau nhiều năm sử dụng, thực tế 
cho thấy, về cơ bản các trạm tự động nhập 
ngoại đã và đang thể hiện tốt ưu thế và phát 
huy vai trò tích cực trong nghiệp vụ chuyên 
môn của ngành. Bên cạnh đó vẫn còn các tồn 
tại khó khắc phục: Với sản phẩm nhập ngoại 
công nghệ cao, nhập khẩu từ nhiều hãng sản 
xuất, có nhiều mức công nghệ, mà các cán 
bộ của ta chưa có điều kiện làm chủ, nên khi 
có sự cố, việc khôi phục sẽ khó khăn, chi phí 
nhiều và sẽ làm gián đoạn khá dài việc quan 
trắc; chúng ta sẽ gặp rất nhiều khó khăn khi 
cần nâng cấp các sản phẩm nhập ngoại, như: 
Tăng thêm các yếu tố đo, mở rộng cấu hình, 
tăng cường khả năng truyền số liệu; giá thành 
thiết bị còn khá cao.
2.1. Khảo sát tín hiệu ra của tốc độ gió
Các bộ cảm biến đo tốc độ gió chủ yếu theo 
nguyên lý cơ điện, khi có áp lực không khí lên 
cánh gió của cảm biến, gây ra chuyển động quay 
của trục có gắn nam châm, tạo ra xung điện. 
Thực hiện khảo sát tín hiệu đặc thù của cảm biến 
đo tốc độ gió nguyên lý cơ điện, mà đại diện là 
Young 05106MA. Tín hiệu tốc độ gió, theo tài 
liệu của hãng Young, có giá trị điện áp và tần số 
thay đổi phụ thuộc vào vận tốc gió. Biên độ tín 
hiệu trong khoảng từ 0-12,5v tương ứng với vận 
tốc 0-100m/s. Với biên độ lớn và thay đổi trong 
một khoảng rộng, do vậy, việc số hóa sẽ gặp khá 
nhiều khó khăn. Trong khi đó, giá trị tần số (chu 
kỳ tín hiệu, thể hiện trên trục hoành) hầu như 
không biến đổi ứng với tốc độ cụ thể. Vì vậy để 
thuận lợi hơn cho quá trình xử lý số hóa, dự kiến 
sẽ sử dụng đặc tính tần số biến thiên theo tốc 
độ gió. 
Hình 2. Tín hiệu tốc độ gió khi mô phỏng tại: 0,3m/s, 0,5m/s và 5m/s
26 Tạp chí khoa học biến đổi khí hậu
Số 8 - Tháng 12/2018
Quá trình khảo sát được tiến hành với tốc độ 
gió mô phỏng thay đổi liên tục trong khoảng từ 
0,1m/s đến 75m/s, phân tích kết quả khảo sát đi 
tới một số nhận xét cơ bản như sau:
Với tốc độ gió lớn hơn 1m/s (từ 1-75m/s) 
biên độ xung biến thiên và không ổn định, trong 
khi đó tần số của tín hiệu khá ổn định khi tốc 
độ gió không thay đổi. Nhận định trên đây hoàn 
toàn phù hợp với khuyến cáo của nhà sản xuất. 
Và đây là cơ sở để xác định thông số cần thiết sẽ 
sử dụng trong quá trình số hóa tốc độ gió.
Với tốc độ gió nhỏ hơn 1m/s, biên độ tín hiệu 
và tần số cũng không được ổn định và đặc thù 
này là một khó khăn cần phải giải quyết. Việc 
khảo sát với vận tốc gió trong khoảng 0,1-1,0m/s 
với bước thay đổi 0,1m/s, được tiến hành một 
cách cẩn trọng nhằm có phương án kỹ thuật khắc 
phục tính không ổn định của tần số xung điện.
Như vậy, sau khi khảo sát tín hiệu tốc độ gió 
nếu thiết kế thêm bộ ghép nối hợp lý, sử dụng 
đặc tính tần số gần như tỷ lệ thuận với tốc độ 
gió, chúng ta có thể xác định được tốc độ gió. 
Việc đo được tốc độ gió nhỏ hơn 1m/s và đo 
được tốc độ gió lớn từ 60 đến 100m/s, với sai 
số khá nhỏ ±0,3m/s là bước cải thiện quan trọng 
cho nhu cầu cung cấp số liệu gió, đặc biệt cho 
vùng biển của nước ta.
2.2. Khảo sát tín hiệu ra của hướng gió
Hầu hết cảm biến hướng gió thường ở dạng 
mã hóa nhị phân 8, 16 bits (mã Gray) hoặc dạng 
số chỉ thị 16 hướng, ví dụ như bộ cảm biến 
EL. Với bộ cảm biến gió Young 05106MA, việc 
xác định hướng gió nhờ biến trở dạng vòng vô 
hướng có giá trị 10 kilo-ôm được đặt trong thiết 
bị. Việc xác định hướng gió thực chất là xác định 
giá trị của biến trở này. 
2.3. Yêu cầu kỹ thuật cho khối giao diện
Kết quả phân tích tại các phần khảo sát trên 
cho thấy, khối giao diện có vai trò rất quan trọng 
trong việc bảo vệ, đảm bảo độ chính xác, mở 
rộng giới hạn đo. 
Hình 3. Sơ đồ khối giao diện đo yếu tố gió
Hoạt động của khối giao diện như sau: Tín 
hiệu gió được đưa vào khối bảo vệ, sau khi được 
đảm bảo ở mức an toàn, cấp sang cho khối lọc 
nhiễu và khuếch đại, tín hiệu sau khi đã “làm 
sạch” chuyển tới bộ phận tách xung, qua phần 
ổn định và cấp sang bộ phận đếm - xử lý. Khối 
bảo vệ tín hiệu được thiết kế nhằm đảm bảo an 
toàn cho thiết bị, bao gồm chống sét lan truyền, 
chống nhiễu sơ cấp, cắt xung điện áp cao hơn 5v 
khi tốc độ quá lớn. Nhờ khối này, các bộ phận 
sau sẽ hoạt động với tín hiệu đầu vào có đặc tính 
ổn định hơn.
Khối lọc nhiễu và khuếch đại đảm bảo sự ổn 
định mức tín hiệu cho đầu vào khối sau, nếu tín 
hiệu yếu sẽ được lọc nhiễu và khuếch đại. Tín 
hiệu tại đầu ra của khối này có dạng hình sin 
đồng đều có chu kỳ tỷ lệ nghịch với tốc độ gió. 
Khối tách xung đảm bảo đầu ra của tín hiệu luôn 
ở dạng chuẩn, xung vuông với biên độ 5v, chu kỳ 
(tần số) xung phụ thuộc vào tốc độ gió, sẵn sàng 
cung cấp cho bộ vi xử lý.
3. Mô hình chủ động công nghệ cho quan trắc 
gió
Xây dựng Bộ hiển thị, xử lý và lưu trữ số liệu 
(Datalogger) đảm bảo chức năng nhận thông 
tin từ cảm biến gió, xử lý, tính toán và hiển thị, 
lưu trữ các dạng số liệu cần thiết. Ngoài ra, 
Datalogger còn phải đảm bảo khả năng giao tiếp 
với máy tính cá nhân, đồng thời sẵn sàng đáp ứng 
từ xa số liệu cho trung tâm và các nhà chuyên môn 
thông qua các loại modem, internet,
 Công việc thử nghiệm, hiệu chỉnh các trạm 
đo, quan trắc gió dự kiến được triển khai trong 
khoảng 18 tháng tại các trạm khí tượng có các 
điều kiện hạ tầng, địa lý, tiểu khí hậu khác nhau.
Việc lựa chọn vị trí lắp đặt thử nghiệm trạm đo 
Tạp chí khoa học biến đổi khí hậu
Số 8 - Tháng 12/2018 
27
theo nguyên lý cụ thể có tính đến tính năng của 
đầu đo phù hợp. Thời gian thử nghiệm dự kiến 
cần thiết phải đủ dài để có thể hiệu chỉnh, thử 
nghiệm, chỉnh lý nhằm hoàn thiện tính năng hệ 
thống thiết bị trong môi trường của các mùa 
khác nhau.
Việc chủ động công nghệ trong nước sẽ khắc 
phục được các hạn chế của sản phẩm nhập 
ngoại đã nêu ở trên, ngoài ra có nhiều lợi thế 
trong quá trình khai thác các trang thiết bị: Các 
cán bộ tại trạm được chỉ dẫn để trực tiếp điều 
khiển, sử dụng thiết bị, thuận lợi hơn cho công 
việc quan trắc nghiệp vụ; phù hợp hơn với các 
điều kiện hạ tầng và địa lý các trạm nước ta; khi 
triển khai giá thành thiết bị dự kiến thấp hơn so 
với thiết bị nhập ngoại cùng tính năng (ước tính 
chỉ khoảng 70-80% so với nhập ngoại); chủ động 
công nghệ tích hợp thêm các yếu tố đo, công 
nghệ truyền tin, cảnh báo; chủ động và giảm 
được khá nhiều chi phí trong quá trình duy trì 
các trang thiết bị, dự kiến chỉ còn 40-50% chi phí 
duy trì của sản phẩm nhập ngoại. Khi chủ động 
công nghệ trong nước chúng ta có thể tổ chức 
sản xuất để xuất khẩu được sản phẩm mang 
thương hiệu Việt Nam.
 Việc tự động giám sát từ xa quan trắc gió sử 
dụng công nghệ không dây là một bước tiến về 
mặt công nghệ trong nước. Sử dụng công nghệ 
không dây trong hệ thống này sẽ làm giảm đáng 
kể các ảnh hưởng của thời tiết cũng như điều 
kiện ngoại cảnh (sét, đứt dây cáp,). Ngoài ra, 
việc hiển thị thông tin tại trạm sẽ giảm bớt khó 
khăn cho các quan trắc viên khi làm nhiệm vụ 
trong thời tiết nguy hiểm. Hệ thống này được 
điều khiển, giám sát bằng máy tính trung tâm, 
trong khi đó thiết bị di động cầm tay cũng có thể 
làm được điều này.
3.1. Chủ động công nghệ phần cứng
Do đặc thù chuyên ngành KTTV, các thiết bị 
đo đạc thường gọn nhẹ, tiêu thụ ít năng lượng, 
hoạt động tại các vùng khí hậu khắc nghiệt, nên 
việc thiết kế Datalogger dựa trên các linh kiện 
đơn giản - dân dụng hầu như không thể. Để đáp 
ứng được tính năng trên Datalogger cần phải 
dựa trên bộ vi xử lý khá mạnh. Các khối chức 
năng chủ yếu được thể hiện tại Hình 4.
Hình 4. Sơ đồ khối Datalogger gió
28 Tạp chí khoa học biến đổi khí hậu
Số 8 - Tháng 12/2018
Tín hiệu gió của sensor gió sau khi xử lý tại 
khối giao diện, được đưa vào hệ vi xử lý công 
năng cao, tại đây tín hiệu được số hóa và sẽ hiển 
thị trên màn tinh thể lỏng 80 ký tự (4x20), đồng 
thời khi tới chu kỳ số liệu sẽ được lưu trữ tại bộ 
nhớ chống mất điện EEPROM. Đồng hồ thời gian 
Real Time Clock (RTC) đảm bảo việc đồng bộ cho 
mọi hoạt động của Datalogger theo giờ chuẩn và 
khi thiết bị không hoạt động, đồng hồ dùng pin 
riêng để đảm bảo cấp thời gian đúng khi thiết bị 
hoạt động trở lại. Giao tiếp theo chuẩn RS232C 
với máy tính cá nhân dùng cho việc cài đặt thông 
số cho thiết bị, đồng thời dùng để thu nhận dữ 
liệu (có khi của hàng trăm ngày) từ thiết bị. Cổng 
ra Modem dùng để giao tiếp và cung cấp số liệu 
với trung tâm từ xa. Nguồn nuôi Datalogger có 
thể được sử dụng điện lưới, pin mặt trời, acquy 
12V. Bình thường nguồn điện lưới hoặc pin mặt 
trời sẽ nạp đầy acquy và khi cả hai nguồn này 
bị mất, thiết bị vẫn hoạt động nhiều ngày nhờ 
năng lượng dự trữ từ acquy.
Trong mạng lưới quan trắc gió của nước ta 
hiện nay, phần lớn các trang thiết bị đều được 
nhập ngoại và đang thể hiện tốt các ưu thế, phát 
huy vai trò tích cực trong nghiệp vụ chuyên môn 
của ngành. Tuy nhiên, bên cạnh các vai trò tích 
cực, các trang thiết bị này còn một số tồn tại khó 
khắc phục: (1) Với sản phẩm nhập ngoại công 
nghệ cao, nhập khẩu từ nhiều hãng sản xuất, 
có nhiều mức công nghệ, mà các cán bộ của 
ta chưa có điều kiện làm chủ, nên khi có sự cố, 
việc khôi phục sẽ khó khăn, chi phí lớn và sẽ làm 
gián đoạn khá dài việc quan trắc; (2) Đối với khả 
năng hiện đại hóa các sản phẩm nhập ngoại như 
tăng thêm các yếu tố đo, mở rộng cấu hình, tăng 
cường khả năng truyền số liệu, chúng ta sẽ gặp 
rất nhiều khó khăn khi chưa nắm bắt được công 
nghệ; (3) Giá thành thiết bị còn khá cao.
Hiện nay, ở nước ta đã xuất hiện khá nhiều 
các sản phẩm trang thiết bị tích hợp với các đầu 
đo của nước ngoài với tính năng tương đối ổn 
định, phù hợp với điều kiện của nước ta. Các 
sản phẩm do các chuyên gia của Việt Nam tích 
hợp, nên chủ động công nghệ, việc sửa chữa, 
bảo dưỡng trang thiết bị cũng trở nên dễ dàng 
và thuận lợi hơn. Ngoài việc chế tạo ra các 
Datalogger thu nhận dữ liệu, các nhà nghiên 
cứu đã đưa ra các phương án truyền nhận dữ 
liệu qua RF, Wifi, SMS, GSM, 2G, 3G, 4G, tùy 
thuộc vào điều kiện thực tế của điểm quan trắc.
3.2. Chủ động công nghệ phần mềm
Các phần mềm thu nhận, lưu trữ và phân tích 
số liệu gió ở nước ta ngày càng phát triển. Do 
chủ động trong nước, giao diện phần mềm được 
thiết kế khá thân thiện và dễ dàng sử dụng. Các 
tính năng hiển thị, chiết xuất số liệu cũng được 
thiết kế trực quan phù hợp với người sử dụng 
và quản lý. Các số liệu được chiết xuất theo mẫu 
bảng biểu quy định của ngành. Tại Hình 5 là giao 
diện của chương trình thử nghiệm thu nhận số 
liệu đo gió, đo mực nước tại trung tâm điều hành 
do các cán bộ nghiên cứu của Viện Khoa học Khí 
tượng Thủy văn và Biến đổi khí hậu thiết kế:
Các tính năng hiển thị, chiết xuất số liệu của 
chương trình được tạo nên dựa trên ý kiến góp 
ý của các chuyên gia đầu ngành trong việc thu 
thập số liệu KTTV. Qua đó góp phần cải thiện 
đáng kể việc quản lý, chiết xuất hệ thống số liệu 
khá lớn, tạo cơ sở xây dựng công cụ phân tích và 
hỗ trợ phòng chống thiên tai và phát triển kinh 
tế xã hội. Việc ứng dụng các công nghệ phần 
mềm trong việc thu nhận, hiện thị và chiết xuất 
số liệu gió và yếu tố KTTV khác, là thế mạnh của 
các chuyên gia trong nước.
3.3. Chủ động các thiết bị thu nhận và truyền 
tin
Để có thể làm chủ một hệ thống truyền nhận 
số liệu quan trắc KTTV hoàn chỉnh, cần hiểu rõ 
sơ đồ khối chức năng hoạt động toàn hệ thống. 
Sơ đồ khối hoạt động của hệ thống truyền tin 
không dây điển hình phục vụ quá trình truyền 
tin thường được sử dụng trong ngành KTTV, 
có kết hợp các dạng không dây cự ly dài và cự 
ly ngắn: Các thiết bị được triển khai tại các địa 
điểm khác nhau và kết nối với nhau bằng công 
nghệ vô tuyến và Mobile. Thiết bị đo - sensor tại 
điểm quan trắc, truyền tín hiệu tới Datalogger I, 
ở đây giá trị quan trắc được hiển thị và lưu trữ, 
đồng thời truyền số liệu đo được qua tín hiệu 
Radio RF tới Datalogger II đặt trong nhà trạm. 
Tại đây, Datalogger II sẽ thu nhận, hiển thị và lưu 
trữ giá trị quan trắc, đồng thời truyền tin qua 
mạng điện thoại di động GSM/2G/3G/,... Wifi, 
hoặc Internet về trung tâm điều khiển thông qua 
Modem GSM/2G/3G, Wifi,... Công nghệ truyền 
Tạp chí khoa học biến đổi khí hậu
Số 8 - Tháng 12/2018 
29
dữ liệu vô tuyến ngày càng phát triển, việc kết nối 
không dây làm thuận lợi hơn cho việc triển khai 
thực tế, dễ kiểm soát thiết bị, tránh được hiện 
tượng đứt cáp thông tin khi phải thi công tại các 
khu vực không thuận lợi [3, 4].
4. Kết luận
Sau thời gian dài thử nghiệm thành công và 
chuyển giao cho nhiều tỉnh ứng dụng, hệ thống 
đo gió theo mô hình này đã hỗ trợ đắc lực cho 
công tác phòng chống thiên tai. Khi hệ thống 
hoạt động, mọi diễn biến bất thường của yếu tố 
gió sẽ được cảnh báo cho người quản lý thông 
Hình 5. Giao diện của chương trình tại trung tâm điều hành
qua trung tâm điều hành, qua mạng, hay điện 
thoại cầm tay. Số liệu gió chuyên ngành KTTV 
(tức thì, trung bình 2 phút, trung bình 10 phút, 
gió giật, cự trị,...) được số hóa chi tiết, hỗ trợ 
hiệu quả cho việc lưu trữ, nghiên cứu và công 
tác điều tra cơ bản.
Nhờ chủ động công nghệ, quá trình bảo 
dưỡng hệ thống được thực hiện nhanh chóng, 
giảm tối đa các chi phí trong quá trình vận hành, 
bao gồm cả phần cứng và phần mềm. Ngoài ra, 
việc chủ động công nghệ sẽ là cơ sở thuận lợi khi 
có nhu cầu nâng cấp và mở rộng hệ thống.
Tài liệu tham khảo
1. Nguyễn Kiên Dũng (2015), Đề tài: Nghiên cứu xây dựng giải pháp quản lý các trạm khí tượng thủy 
văn và hải văn tự động, Bộ Tài nguyên và Môi trường.
2. Dương Văn Khánh (2018), Đề tài: Nghiên cứu, xây dựng giải pháp tự động hóa quản lý hoạt động 
nghiệp vụ trạm khí tượng thủy văn và truyền tin theo thời gian thực từ các trạm thủy văn truyền 
thống, Bộ Tài nguyên và Môi trường.
3. Trần Thị Hương Trà (2011), Luận văn thạc sĩ: Nghiên cứu phương pháp tối ưu hóa trong mạng di 
động GSM, Trường Đại học Công nghệ.
4. Nguyễn Hồng Sơn (2012), Kỹ thuật truyền số liệu, NXB Lao động - Xã hội.
30 Tạp chí khoa học biến đổi khí hậu
Số 8 - Tháng 12/2018
DEVELOPMENT AND EXPERIMENT OF THE WIND 
AUTOMATIC MEASURING SYSTEM 
Nguyen Viet Han, Nguyen Van Ha, Nguyen Minh Tuan
Viet Nam Institute of Meteorology, Hydrology and Climate change
Received: 5/10/2018; Accepted: 20/11/2018
Abstract: The needs for hydrometeorological monitoring automation in general and wind 
monitoring in particular for forecasting floods and warning natural disastersand other hazardous weather 
phenomena are getting more and more urgent in the rapidly changed context of climate change. Meeting the 
demand of the real time data of wind observation station provided to the forecast model is an urgent task. 
This article aims to present the current situation of wind monitoring devices/appliances/equipment used in 
hydrometeological services. It also offers active modeling, and piloting an wind monitoring automation 
technology for natural disaster prevention.
Keywords: Automation wind monitoring, hydrometeorological technology observation, information 
technology.