Ứng dụng các công nghệ giám sát online để vận hành hiệu quả nhà máy và hồ chứa thủy điện (ICOLD Bulletin CL 2026)- Bài 9 (Bài cuối)

CHƯƠNG VIII: KẾT LUẬN

Trong nghiên cứu này, các công nghệ giám sát trực tuyến chính của việc vận hành tích hợp các nhà máy thủy điện và hồ chứa trên toàn thế giới, cùng với vai trò của chúng trong vận hành tích hợp, đã được tóm tắt một cách hệ thống như sau:

1. Công nghệ giám sát trực tuyến có thể phát hiện kịp thời các bất thường và đảm bảo vận hành an toàn tích hợp của các nhà máy thủy điện và hồ chứa.

Trong những năm gần đây, với sự phổ biến và tiến bộ của công nghệ thông tin, công nghệ giám sát trực tuyến đã phát triển nhanh chóng, có khả năng phát hiện kịp thời các bất thường, xử lý sự cố và đảm bảo vận hành an toàn tích hợp của các nhà máy thủy điện và hồ chứa. Công nghệ giám sát trực tuyến đã tạo ra nhiều khả năng cho việc vận hành tích hợp của các nhà máy thủy điện và hồ chứa, giảm đáng kể khối lượng công việc và áp lực của các phương pháp giám sát thủ công, cải thiện hiệu quả vận hành và quản lý an toàn, và đóng vai trò quan trọng trong việc vận hành chung của các nhà máy thủy điện và hồ chứa trên toàn thế giới.

Đến nay, nhiều quốc gia đã chứng kiến việc thiết lập đáng kể hệ thống giám sát an toàn đập phù hợp với môi trường làm việc khắc nghiệt, nghiên cứu và ứng dụng công nghệ giám sát phát triển mạnh mẽ và cải thiện các phương pháp giám sát. Một số quốc gia thậm chí đã phát triển mạng lưới đo lường kỹ thuật số chuyên biệt cho động đất và thiết lập hệ thống quan sát theo lưu vực cho động đất bằng cách sử dụng các thiết bị đo lường kỹ thuật số tinh vi, tạo ra "đo lường kỹ thuật số động đất tích hợp". Công nghệ giám sát chất lượng nước đã được áp dụng rộng rãi trong vận hành tích hợp của các hồ chứa ở một số quốc gia, và đã trở thành phương tiện chính để các đơn vị vận hành và quản lý hồ chứa và các cơ quan liên quan giám sát điều kiện chất lượng nước theo thời gian thực. Một số quốc gia đã hình thành mạng lưới thông tin nước toàn diện, kết nối tín hiệu giám sát trực tuyến theo thời gian thực của cửa van và cần cẩu cổng của các dự án thủy điện trực tiếp với hệ thống điều khiển trung tâm của các nhà máy thủy điện và cho phép một số phản ứng khẩn cấp thông qua Hệ thống Điều khiển Giám sát Dựa trên Máy tính từ xa.

Công nghệ giám sát trực tuyến và giám sát thủ công nên phối hợp đầy đủ; công nghệ giám sát trực tuyến có thể cải thiện đáng kể hiệu quả và chất lượng thu thập dữ liệu vận hành ở giai đoạn này, ngoài ra, có thể thu thập hiệu quả dữ liệu vận hành mà giám sát thủ công không thể đo lường, và kéo dài tần suất giám sát thủ công, nhưng không thể hoàn toàn thay thế giám sát thủ công định kỳ. Trong tương lai, với việc phổ biến công nghệ rộng rãi hơn và trao đổi kinh nghiệm trên toàn thế giới, công nghệ giám sát trực tuyến sẽ được áp dụng rộng rãi và sâu sắc hơn trên toàn thế giới, và công nghệ giám sát trực tuyến sẽ trở nên ngày càng trưởng thành, điều này sẽ thay thế các phương pháp giám sát thủ công ở mức độ lớn hơn.

2. Các công nghệ mới như trí tuệ nhân tạo thúc đẩy đổi mới công nghệ giám sát trực tuyến và tăng cường triển vọng ứng dụng của nó.

Khi trí tuệ nhân tạo (AI), công nghệ thông tin và các công nghệ mới trong lĩnh vực truyền thông và các lĩnh vực khác xuất hiện và được phổ biến nhanh chóng, công nghệ giám sát trực tuyến sẽ tiếp tục được đổi mới và cải thiện trong nhiều lĩnh vực trong tương lai.

- Cảm biến sẽ trở nên chính xác hơn, kỹ thuật số hóa và thông minh hơn. Các thiết bị có độ ổn định cao, độ tin cậy cao và kỹ thuật số hóa cao sẽ tiếp tục được phát triển để cải thiện hơn nữa độ phân giải, dải động, băng tần, dung lượng lưu trữ và các chỉ số kỹ thuật khác của thiết bị; cảm biến sẽ được thiết kế với nhiều chức năng đa dạng hơn, bao gồm cảm biến thông minh với đầu ra kỹ thuật số, tương tác người-máy, truyền tải không dây và các chức năng khác; công nghệ cảm biến mới cũng sẽ được sử dụng trong nhiều lĩnh vực giám sát hơn, chẳng hạn như việc sử dụng cảm biến dịch chuyển dọc sợi quang và các công nghệ khác để giám sát trực tuyến dịch chuyển dọc bên ngoài và bên trong của đập.

- Phát triển công nghệ mới cũng sẽ thúc đẩy đổi mới và cải thiện các phương pháp giám sát. Sự kết hợp giữa giám sát video độ phân giải cao với công nghệ truyền thông 5G mở ra khả năng quan sát trực tiếp mực nước ở vị trí cao xa bề mặt nước, đồng thời cho phép giám sát video môi trường xung quanh, thúc đẩy đổi mới công nghệ giám sát điều kiện thủy văn trực tuyến về phương thức thực hiện. Công nghệ viễn thám vệ tinh sẽ được áp dụng ngày càng rộng rãi và sâu sắc hơn trong nghiên cứu giám sát chất lượng nước. Các loại công nghệ lấy mẫu trầm tích mới tiếp tục tiến bộ, chẳng hạn như máy đo dòng chảy Doppler, máy đo cát tự động và hệ thống phát hiện viễn thám. Nhiều phương pháp đo lường và phân tích cũng liên tục xuất hiện, chẳng hạn như phương pháp tia, phương pháp siêu âm, phương pháp hồng ngoại, phương pháp laser và phương pháp kết hợp dữ liệu của mạng nơ-ron nhân tạo, làm cho phương pháp giám sát trầm tích hồ chứa trực tuyến có thể thay thế phương pháp truyền thống để chiếm ưu thế trong giám sát trầm tích.

- Chức năng của hệ thống giám sát trực tuyến cũng sẽ được đào sâu dần. Khi công nghệ truyền thông, công nghệ máy tính và công nghệ cảm biến giám sát tiến bộ, hệ thống giám sát trực tuyến sẽ phát triển thành một hệ thống tự động, thông minh, không người lái và hoạt động 24/7, cung cấp cơ sở khoa học chính xác và kịp thời hơn cho các đơn vị vận hành hồ chứa có thẩm quyền và các cơ quan quản lý môi trường nước để nắm bắt thông tin liên quan và đưa ra quyết định. Một nền tảng thông minh mạng hóa của một nhà máy thủy điện dựa trên tự động hóa và bảo trì dựa trên dữ liệu có thể hỗ trợ tốt hơn trong các quyết định bảo trì và rút ngắn thời gian sửa chữa thiết bị.

3. Công nghệ giám sát trực tuyến sẽ tiến tới sự thống nhất và tập trung trong ứng dụng cho các lĩnh vực chuyên môn, và tiến tới ứng dụng tích hợp đa lĩnh vực.

Hệ thống giám sát trực tuyến sẽ có đặc điểm quản lý dữ liệu từ điểm đến bề mặt, từ phân tán đến tập trung trong các lĩnh vực chuyên môn trong tương lai khi công nghệ trở nên trưởng thành, điều này sẽ cho phép quản lý tập trung và thống nhất một phạm vi dữ liệu rộng hơn và thúc đẩy thêm lợi ích ứng dụng. Việc tích hợp và ứng dụng chung của dữ liệu trong các lĩnh vực khác nhau cũng sẽ là xu hướng chắc chắn trong tương lai. Một nền tảng phân tích dữ liệu khoa học và hiệu quả hơn nên được thiết lập để tập hợp và chia sẻ các loại dữ liệu giám sát trực tuyến khác nhau và kết hợp các hệ thống dữ liệu và thông tin cô lập hiện có. Phối hợp đa chiều, đa góc độ nên được thực hiện để phân tích toàn diện nhằm thúc đẩy tích hợp các hệ thống chức năng, cải thiện chất lượng dữ liệu, tăng cường giá trị ứng dụng thông tin, tối ưu hóa việc điều phối chung và cải thiện khả năng hỗ trợ ra quyết định, thực hiện truy cập cảnh báo sớm và cải thiện khả năng phòng ngừa rủi ro, nhằm tạo ra lợi ích lớn hơn cho các đập hồ chứa trong kiểm soát lũ, phát điện và sinh thái. Một số quốc gia đã phát triển các kế hoạch quốc gia trong giám sát chất lượng nước, và thậm chí đã thiết lập hệ thống giám sát môi trường trực tuyến theo thời gian thực bao phủ toàn quốc để phối hợp giữa các lưu vực và khu vực, giữa nước và đất và giữa sinh vật và môi trường sống, với mục tiêu chuyển dần từ giám sát chất lượng nước sang giám sát sinh thái nước.

 [Nguyễn Quốc Dũng dịch]

REFERENCES

 

[ 1] FU Y J. Summary of automatic hydrological forecasting system[J]. Heilongjiang Science and Technology ofWater Conservancy , 2014(3):335.

[2]CHENG L.Overview of Hydrological Development in China,2011,31（1）

[3] Zhang J P, Li-Bing L I, Zheng-Chao L U. Review and prospect of dam safety monitoring[J]. Journal of China Institute of Water Resources and Hydropower Research, 2008.

[4] Simutin A N, Deineko A V, Zertsalov M G. Experience of Using the  Home-Made  Monitron Automated   Hydrostatic-Leveling   System   for   Monitoring   of   Hydraulic   Structures[J].   Power Technology and Engineering, 2021, 55(4): 482-486.

[5] Zhang J, Wu X, Zhao G. Study on Safety On-Line Monitoring and Warning Systems of Tailings Reservoir[J].Lecture Notes in Electrical Engineering, 2012, 138:589-598.

[6] Hamil C A . The investigation of Okhissa Dam using a real-time monitoring system.[D]. The University ofMississippi.    2015.

[7]  ZHAO  Z  R,  Principle  and  application  of  dam  safety  monitoring[M].  Tianjin  Science  and TechnologyPress, 1992.

[8] Taylor H F, O'Sullivan C, Sim W . Challenges in analyzing micro-CT images of dam filter materials. 2015.

[9] Li B, Yang J, Hu D. Dam monitoring data analysis methods: A literature review[J]. Structural Control andHealth Monitoring, 2020, 27(3): e2501.

[ 10] GU S C, LI B, XU B S, et al. Safety monitoring model of roller-compacted concrete dam seepage. [J]. JOURNAL OF HOHAI UNIVERSITY(NATURAL SCIENCES), 2008, 36(5):579-584.）

[ 11] Idhate S, Bilapatre A, Rathod A, et al. Dam monitoring system using wireless sensor networks[J]. Int. Res. J.Eng. Technol, 2017, 4(4): 1767-1769.

[ 12] Fuhr P L, Huston D R, Ambrose T P, et al. Embedded sensors results from the Winooski One HydroelectricDam[J]. Proceedings of SPIE - The International Society for Optical Engineering, 1994:446-456.

[ 13] Nazarathy M, Newton S A. Real-time long range complementary correlation optical time domainreflectometer[J]. Journal of Lightwave Technology, 1989, 7( 1):24-38.

[ 14] Qin Q, Bai X, Sun J, et al. Overview and prospect of dam deformation monitoring technology[C]//AOPC 2021: Optical Sensing and Imaging Technology. SPIE, 2021, 12065: 704-709.