Lời giải kỹ thuật cho bài toán vận hành hệ thống cấp nước Quảng Ninh

Trong điều kiện địa hình đồi núi chiếm tới 80% diện tích, mạng lưới trải dài hàng nghìn ki-lô-mét và chịu tác động ngày càng rõ nét của biến đổi khí hậu, công tác vận hành hệ thống cấp nước tại Quảng Ninh không thể chỉ dựa vào kinh nghiệm truyền thống như trước. Áp lực không ổn định, rủi ro sự cố cao, thất thoát nước tiềm ẩn và yêu cầu cấp nước an toàn, ổn định, liên tục 24/7 buộc ngành Nước địa phương phải lựa chọn hướng đi mới - vận hành dựa trên dữ liệu và công nghệ số.

Thực tiễn cho thấy, việc ứng dụng các giải pháp SCADA - GIS - DMA đã trở thành trụ cột kỹ thuật quan trọng, giúp hệ thống cấp nước Quảng Ninh chuyển từ "phản ứng khi có sự cố" sang "chủ động giám sát - kiểm soát - tối ưu".

SCADA – "mắt thần" giám sát mạng lưới theo thời gian thực

Một trong những bước chuyển quan trọng trong công tác quản lý vận hành là việc triển khai hệ thống SCADA trên toàn mạng lưới cấp nước. Thông qua 240 điểm giám sát được lắp đặt trên toàn hệ thống, từ nhà máy, trạm bơm, tuyến ống truyền tải đến mạng lưới phân phối, các thông số quan trọng như lưu lượng, áp lực, chất lượng nước được cập nhật liên tục theo thời gian thực.

Việc kết nối dữ liệu từ các điểm đo về trung tâm điều hành cho phép đơn vị cấp nước theo dõi trạng thái vận hành của toàn hệ thống trong từng thời điểm; phát hiện sớm các dấu hiệu bất thường về áp lực, lưu lượng; kịp thời khoanh vùng sự cố, giảm thời gian gián đoạn cấp nước.

Trong điều kiện địa hình phức tạp như Quảng Ninh, nơi mạng lưới phải vượt qua nhiều khu vực đồi núi, SCADA không chỉ là công cụ giám sát, mà còn là "cánh tay nối dài" giúp giảm phụ thuộc vào kiểm tra thủ công, tiết kiệm nhân lực và nâng cao độ chính xác trong vận hành.

GIS - Bản đồ số hóa toàn bộ hệ thống cấp nước

Nếu SCADA cung cấp dữ liệu vận hành theo thời gian thực, thì GIS đóng vai trò nền tảng trong việc quản lý không gian của toàn bộ hệ thống cấp nước. Thông qua GIS, toàn bộ mạng lưới đường ống, nhà máy, trạm bơm, van điều áp, điểm đấu nối khách hàng… được số hóa và hiển thị trực quan trên bản đồ.

Việc tích hợp dữ liệu vận hành từ SCADA lên GIS cho phép Công ty CP Nước sạch Quảng Ninh (QUAWACO) xây dựng bản đồ nhiệt áp lực và lưu lượng, giúp người vận hành dễ dàng nhận diện các khu vực áp lực cao bất thường, tiềm ẩn nguy cơ vỡ ống; áp lực thấp, ảnh hưởng đến khả năng cấp nước; khu vực biến động lưu lượng bất thường, nghi ngờ rò rỉ hoặc thất thoát.

Không chỉ phục vụ vận hành, GIS còn hỗ trợ hiệu quả cho công tác quy hoạch, cải tạo và mở rộng mạng lưới. Việc tra cứu nhanh thông tin tuyến ống, vật liệu, thời gian lắp đặt và lịch sử sự cố giúp quá trình ra quyết định chính xác hơn, đặc biệt trong điều kiện hạ tầng dùng chung vẫn còn phức tạp.

DMA - Chìa khóa kiểm soát thất thoát nước

Trên nền tảng dữ liệu từ SCADA và GIS, việc triển khai phân vùng DMA được xem là giải pháp then chốt trong kiểm soát thất thoát nước. Thay vì quản lý mạng lưới trên quy mô lớn, hệ thống được chia nhỏ thành các khu vực độc lập, có ranh giới rõ ràng và được giám sát lưu lượng, áp lực riêng biệt.

Tại mỗi khu vực, dữ liệu tiêu thụ nước, áp lực và lịch sử sự cố được phân tích chi tiết, cho phép so sánh lưu lượng cấp vào và lượng nước tiêu thụ, phát hiện nhanh các khu vực có tỷ lệ thất thoát cao, ưu tiên kiểm tra, sửa chữa tại các điểm rủi ro.

Đáng chú ý, việc vận hành DMA tại Quảng Ninh không chỉ dừng ở giám sát, mà còn gắn liền với điều chỉnh áp lực theo thời gian. Ban ngày, khi nhu cầu sử dụng nước cao, hệ thống duy trì áp lực phù hợp; Ban đêm, khi lưu lượng thấp, áp lực được giảm chủ động từ nhà máy và thông qua các van điều áp, giúp hạn chế rò rỉ và giảm tổn thất nước.

Van thông minh - điều áp linh hoạt theo nhu cầu

Song song với phân vùng DMA, Công ty CP Nước sạch Quảng Ninh từng bước lắp đặt và vận hành các van thông minh như van điều áp, van giảm áp và van điều khiển lưu lượng. Các thiết bị này được kết nối với hệ thống điều khiển trung tâm, cho phép đóng - mở và điều chỉnh áp lực từ xa, kiểm soát chất lượng tự động, để tối ưu hóa vận hành. Áp lực tự động điều chỉnh thay đổi theo khung giờ; tuyến tính theo nhu cầu sử dụng, giảm áp vào giờ dùng nước thấp giúp lượng nước thất thoát giảm.

Giải pháp này mang lại nhiều lợi ích rõ rệt như: Ổn định áp lực trên mạng lưới trong điều kiện địa hình chênh lệch; Giảm nguy cơ vỡ ống do áp lực cao đột ngột; Hạn chế thất thoát nước trong các khung giờ sử dụng thấp.

Đặc biệt, việc lưu trữ lịch sử dữ liệu vận hành của các van giúp đơn vị cấp nước phân tích xu hướng, đánh giá hiệu quả và điều chỉnh chiến lược vận hành phù hợp theo từng khu vực.

Từ công nghệ đến thay đổi tư duy quản lý vận hành

Điểm đáng chú ý trong quá trình triển khai SCADA - GIS - DMA tại Quảng Ninh không chỉ nằm ở thiết bị hay phần mềm, mà ở sự thay đổi tư duy quản lý vận hành. Có thể thấy, thay vì xử lý sự cố theo cách bị động, hệ thống đang dần chuyển sang mô hình Giám sát liên tục - Cảnh báo sớm - Can thiệp có mục tiêu.

Để mô hình ấy phát huy hiệu quả, QUAWACO đã ứng dụng tự động hóa trong vận hành hệ thống cấp nước. Bên cạnh việc tự động điều khiển áp lực mạng lưới, điều khiển từ xa các trạm bơm, các van chặn tuyến, là giám sát chủ động qua tin nhắn Zalo. Công tác ghi số đồng hồ cũng được số hóa. Nhân viên ghi số được trang bị điện thoại thông minh, cài đặt phần mềm ghi số ngoài thực địa, hỗ trợ giám sát vị trí, thời gian, chụp ảnh mặt đồng hồ, hỗ trợ tối đa các nghiệp vụ.

Đặc biệt, phần mềm hỗ trợ công tác kiểm soát chất lượng nước đã được đơn vị cấp nước đưa vào sử dụng và đem lại hiệu quả rõ rệt. Các chỉ số được quan trắc online liên tục (chỉ số PH, độ đục, Clo dư…) từ đầu ra nhà máy, khu vực xử lý nước, trên tuyến ống truyền tải đến mạng lưới phân phối.

Việc tự động hóa và số hóa giúp giảm phụ thuộc vào yếu tố con người, đồng thời nâng cao năng suất lao động và tính minh bạch trong quản lý. Dữ liệu trở thành cơ sở cho mọi quyết định, từ điều chỉnh áp lực, lập kế hoạch bảo trì đến đầu tư nâng cấp mạng lưới.

Thực tiễn từ Quảng Ninh cho thấy, trong bối cảnh yêu cầu cấp nước an toàn, liên tục ngày càng cao, việc ứng dụng SCADA - GIS - DMA là lựa chọn thông minh đối với các hệ thống cấp nước quy mô lớn, địa hình phức tạp.

Các giải pháp kỹ thuật này góp phần giảm thất thoát nước, tối ưu chi phí vận hành, và nâng cao khả năng chống chịu của hệ thống trước tác động của biến đổi khí hậu và các rủi ro bất thường. Quan trọng hơn, đây là nền tảng để ngành Nước của Quảng Ninh từng bước tiến tới mô hình cấp nước thông minh, đáp ứng yêu cầu phát triển bền vững.

Vy Anh