Cùng với cuộc cách mạng 4.0, tỉnh Bắc Giang đã và đang đẩy mạnh triển khai phát triển các hệ thống nền tảng số, các ứng dụng, CSDL, phần mềm chuyên ngành phục vụ công các chỉ đạo điều hành các cấp trong công cuộc chuyển đổi số của tỉnh. Trong lĩnh vực tài nguyên môi trường, các phần mềm, cổng thông tin, các cơ sở dữ liệu chuyên ngành của tỉnh đã được đầu tư xây dựng mới trong những năm gần đây, trong đó một số phần mềm, cơ sở dữ liệu thuộc lĩnh vực tài nguyên môi trường được đầu tư xây dựng gồm: Cơ sở dữ liệu đất đai, cơ sở dữ liệu nền địa lý, cơ sở dữ liệu tài nguyên nước và hệ thống quan trắc môi trường tự động. Các phần mềm và cơ sở dữ liệu nêu trên đã hoạt động và ứng dụng vào công tác chuyên môn. Tuy nhiên, công tác giám sát khai thác, sử dụng tài nguyên nước tại tỉnh Bắc Giang đa phần thực hiện thủ công hoặc bán thủ công, một số trạm quan trắc, công trình quan khai thác được thực hiện giám sát tự động nhưng chưa nhiều, mặc dù về trang thiết bị đã được đầu tư xây dựng tương đối bài bản và hiện đại, tuy nhiên vẫn chưa có một hệ thống quản lý giám sát khai thác, sử dụng tài nguyên nước đồng bộ, thống nhất sử dụng chung trong toàn tỉnh từ đó có thể kết nối và chia sẻ thông tin về tài nguyên nước với các đơn vị có nhu cầu. Dự án “Xây dựng Hệ thống giám sát khai thác và sử dụng tài nguyên nước trên địa bàn tỉnh Bắc Giang” được thực hiện nhằm mục đích Xây dựng được hệ thống cơ sở dữ liệu và phần mềm quản lý phục vụ việc kết nối khai thác dữ liệu giám sát tài nguyên nước.

Từ khóa: Công nghệ thông tin, Cách mạng 4.0, CSDL, Phần mềm, Tài nguyên nước, Tỉnh Bắc Giang

1. Giới thiệu

Để đẩy mạnh việc ứng dụng công nghệ thông tin, tự động hóa trong hoạt động quản lý, giám sát, báo cáo trong lĩnh vực quản lý nhà nước nói chung và quản lý tài nguyên nước nói riêng. Đồng thời thay đổi tư duy quản lý bằng phương pháp thủ công, truyền thống trên giấy bằng hệ thống phần mềm hiện đại. Giúp việc cập nhật, bổ sung thông tin một cách tự động, nhanh chóng và kịp thời. Khi cần khai thác, tổng hợp, số liệu đều được thực hiện trên phần mềm và đưa ra kết quả một cách nhanh chóng, chính xác và hiệu quả, Sở Tài nguyên Môi trường tỉnh Bắc Giang cho triển khai dự án “Xây dựng Hệ thống giám sát khai thác và sử dụng tài nguyên nước trên địa bàn tỉnh Bắc Giang”. Trong đó, mục tiêu chính là Xây dựng được hệ thống cơ sở dữ liệu và phần mềm quản lý phục vụ việc kết nối khai thác dữ liệu giám sát tài nguyên nước. Phần mềm này thực hiện việc giám sát khai thác và sử dụng tài nguyên nước trên địa bàn tỉnh bằng cách kết nối các công trình quan trắc, giám sát khai thác và sử dụng tài nguyên nước tự động và định kỳ vào hệ thống máy chủ vào cơ sở dữ liệu; Xây dựng các modul cảnh báo, dự báo hoạt động khai thác và sử dụng tài nguyên nước và gửi thông tin cảnh báo tới người sử dụng; Công bố dữ liệu giám sát khai thác và sử dụng tài nguyên nước; Kết nối, chia sẻ thông tin lên giám sát khai thác và sử dụng tài nguyên nước lên trục kết nối chia sẻ dữ liệu (LGSP) của tỉnh. Phần mềm sẽ tích hợp các tính năng giám sát, quản lý và cảnh báo trong công tác khai thác và sử dụng tài nguyên nước trên địa bàn tỉnh nhằm mục đích bảo vệ an ninh nguồn nước, giảm thiểu ô nhiễm cũng như cạn kiện nguồn nước (Hình 1).

Hình 1. Hệ thống giám sát tài nguyên nước trên địa bàn tỉnh Bắc Giang

2. Hiện trạng ứng dụng công nghệ thông tin trên địa bàn tỉnh Bắc Giang

2.1. Hiện trạng ứng dụng công nghệ thông tin

Hiện nay trang thiết bị hạ tầng công nghệ thông tin của tỉnh Bắc Giang đang được đầu tư khá bài bản và hiện đại, hiện đang được quản lý và vận hành bởi Trung tâm tích hợp dữ liệu – Sở Thông tin và Truyền thông tỉnh Bắc Giang. Tổng quan được thể hiện bằng sơ đồ sau:

Hình 2. Phân vùng mạng của Trung tâm tích hợp dữ liệu

Với yêu cầu hạ tầng đáp ứng cài đặt, vận hành của Hệ thống thông tin báo cáo tỉnh Bắc Giang, hiện trạng hạ tầng tại trung tâm dữ liệu (TTDL) được thiết kế bao gồm: Vùng mạng biên; Vùng DMZ; Vùng máy chủ Proxy; Vùng Application; Vùng mạng QLVB; Vùng Email; Vùng mạng Hosting; Vùng Một cửa; Vùng máy chủ STNMT; Vùng mạng quản trị chủ hệ thống; Về đường truyền: Hiện nay đường truyền số liệu chuyên dùng (thuê của VNPT) kết nối từ Trung tâm tích hợp dữ liệu tỉnh đến 10 huyện, thành phố, 209 xã, phường thị trấn và 10 Văn phòng quản lý đất đai các huyện, thành phố; đường truyền mạng WAN kết nối các sở, ngành thuộc UBND tỉnh đảm bảo vận hành các ứng dụng dùng chung hiện có của tỉnh Bắc Giang và các ứng dụng chuyên ngành đang cài đặt tại Trung tâm THDL tỉnh. Như vậy hiện trạng công nghệ thông tin tại Trung tâm Dữ liệu của tỉnh đáp ứng được việc cài đặt, triển khai, vận hành cho việc thực hiện “xây dựng hệ thống giám sát tài nguyên nước tỉnh Bắc Giang”. Do vậy, dự án không đầu tư hạ tầng, mà sử dụng hạ tầng hiện có tại TTDL tỉnh.

2.2. Phương pháp tổng hợp dữ liệu nền

Dự án được tiến hành dựa trên các phương án tổng hợp dữ liệu nền như sau:

- Phương pháp thu thập, thống kê, phân tích tài liệu: Thu thập các tài liệu địa hình, khí tượng, thủy văn, tài nguyên nước làm cơ sở cho việc lập kế hoạch.

- Phương pháp kế thừa: Tiếp cận đối tượng nghiên cứu, tiếp cận hệ thống và tiếp cận công nghệ khoa học kỹ thuật tiên tiến. Kế thừa các kết quả nghiên cứu có liên quan đến nội dung nghiên cứu trong kế hoạch.

- Phương pháp nghiên cứu hiện trường, giám sát ngoài thực địa: Khảo sát thực địa khu vực nghiên cứu, khảo sát thực địa hiện trạng nguồn nước, khai thác, sử dụng tài nguyên nước.

3. Kết quả đạt được

Dự án được Trung tâm Công nghệ và Dữ liệu tài nguyên nước trực thuộc Trung tâm Quy hoạch và Điều tra tài nguyên nước quốc gia - Bộ Tài nguyên và Môi trường hoàn thành trong năm 2023. Phần mềm giám sát khai thác và quản lý tài nguyên nước trên địa bàn tỉnh Bắc Giang có các tính năng như sau:

3.1. Xây dựng hệ thống cơ sở dữ liệu nền

Phần mềm Giám sát khai thác và quản lý tài nguyên nước trên địa bàn tỉnh Bắc Giang đã tổng hợp các lớp dữ liệu cần quản lý và khai thác như sau:

Thông tin thủy hệ bao gồm hệ thống sông suối, Hồ tự nhiên/hồ chứa, Điểm khai thác/ Trạm bơm; Tài nguyên nước mặt bao gồm Giấy phép khai thác, sử dụng tài nguyên nước mặt, Thông tin chung công trình khai thác và quản lý cấp quyền khai thác; Tài nguyên nước dưới đất bao gồm giấy phép khai thác, sử dụng tài nguyên nước dưới đất, thông tin chung công trình khai thác, tiền cấp quyền khai thác và giấy phép hành nghề khoan nước dưới đất; Các thông tin về giếng khoan, trạm bơm, các công trình quan trắc; Các thông tin về khí tượng thủy văn; Bản đồ tài nguyên nước bao gồm Bản đồ danh mục nguồn gốc sông nội tỉnh (nguồn nước mặt) trên địa bàn tỉnh Bắc Giang và Bản đồ tài nguyên nước dưới đất tỉnh Bắc Giang.

Nhìn chung, dữ liệu nền về tài nguyên nước của tỉnh Bắc Giang là rất nhiều, chủ yếu được lưu trữ dưới dạng giấy và lưu trữ trong thời gian dài nên rất thuận lợi để thu thập dữ liệu nền. Một số dữ liệu phi không gian được thu thập dưới dạng số nhưng những dữ liệu này phân tán và chưa có tính tổng quát hóa cho toàn tỉnh Bắc Giang.

3.2. Xây dựng phần mềm

3.2.1. Lựa chọn vị trí đặt máy chủ

Trung tâm Công nghệ và Dữ liệu tài nguyên nước đã hoàn thành việc xây dựng phần mềm theo đúng mô hình kiến trúc Chính phủ điện tử tỉnh Bắc Giang được quy định theo và Quyết định số 2291/QĐ-UBND ngày 17/11/2020 của UBND tỉnh Bắc Giang việc ban hành Kiến trúc Chính quyền điện tử tỉnh Bắc Giang, phiên bản 2.0 như sau:

Hình 3. Mô hình kiến trúc Chính quyền điện tử cấp tỉnh

Trong những năm vừa qua, tỉnh Bắc Giang đã xây dựng và hoàn thiện mạng tin học diện rộng, dùng riêng của UBND tỉnh Bắc Giang (mạng BGNet), bao gồm Trung tâm Tích hợp dữ liệu tỉnh Bắc Giang (TTTHDLT) liên kết các cơ sở hạ tầng thông tin tại các cơ quan quản lý hành chính nhà nước thuộc tỉnh, huyện, xã trong tỉnh thành môi trường mạng thống nhất. TTTHDLT cho phép các ứng dụng CSDL kết nối, tích hợp, chia sẻ dữ liệu với các HTTT và CSDL dùng chung của tỉnh cũng như các CSDL quốc gia theo nền tảng LGSP/NDXP. Đây cũng là điều kiện thuận lợi để hệ thống Giám sát khai thác và sử dụng tài nguyên nước có thể vận hành, sử dụng đáp ứng yêu cầu về kết nối, chia sẻ dữ liệu với các CSDL dùng chung cấp tỉnh và CSDLQG về dân cư. Qua khảo sát tại Trung tâm Tích hợp dữ liệu tỉnh Bắc Giang, hiện tại tài nguyên máy chủ, hệ thống lưu trữ phục vụ cho các ứng dụng của các cơ quan nhà nước cấp tỉnh thuộc phạm vi quản lý của Trung tâm vẫn còn khả năng mở rộng đáp ứng yêu cầu của hệ thống khác, bên cạnh đó, hiện nay có một số máy chủ của Sở Tài nguyên và Môi trường đang được đặt tại đây, dung lượng cũng như tài nguyên còn lại của các máy chủ này là khá lớn, nên việc đặt thêm hệ thống giám sát khai thác, sử dụng tài nguyên nước sẽ tận dụng được nguồn tài nguyên này. Mặt khác còn tiết kiệm được chi phí đầu tư trang thiết bị hạ tầng so với việc đặt máy chủ tại Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Bắc Giang.

3.2.2. Lựa chọn giải pháp phần mềm

Hệ thống phần mềm quản lý giám sát khai thác và sử dụng tài nguyên nước trên địa bàn tỉnh Bắc Giang được xây dựng và triển khai tại Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Bắc Giang. Vì vậy hệ thống sẽ được xây dựng theo kiến trúc đã được sử dụng để xây dựng các hệ thống ứng dụng đã có là kiến trúc ứng dụng 3 lớp (Webbased). Kiến trúc ứng dụng 3 lớp Webbased được sử dụng chủ yếu cho các ứng dụng dựa trên môi trường Internet. Mô hình kiến trúc ứng dụng 3 lớp, bao gồm lớp người dùng (Client), lớp xử lý nghiệp vụ (WebServer) và lớp CSDL (DataBase), cơ chế hoạt động của mô hình này được mô tả như sau:

+ Client (Presentation): gửi yêu cầu, nhận và hiển thị các kết quả từ lớp WebServer

+ WebServer (Business Logic): nhận các yêu cầu từ phía Client, phân tích và xử lý các yêu cầu của phía Client, sau đó gửi các yêu cầu đến lớp Database để truy xuất số liệu hay cập nhật số liệu (thông qua các câu lệnh truy xuất SQL), nhận lại các kết quả từ Data Access và gửi các kết quả đó cho phía Client.

+ Database (Data Access): tiếp nhận các yêu cầu từ lớp WebServer và trả lại kết quả cho lớp WebServer.

- Kiến trúc 3 lớp:

o Web Tier: Web Servers.

o Application Tier: Application Servers.

o Data Tier: RBDMS

Tại mỗi lớp đều thiết kế cấu hình Cluster để đảm bảo tính sẵn sàng cao

Việc lựa chọn Phần mềm hệ thống và Cơ sở dữ liệu cần đảm bảo phù hợp với các giải pháp kỹ thuật triển khai các ứng dụng khác liên quan trong thời gian tới.

Lựa chọn hệ điều hành: Qua khảo sát hiện trạng hạ tầng kỹ thuật tại Sở Thông tin và Truyền thông tỉnh Bắc Giang và Trung tâm Lưu trữ và Phát triển quỹ đất thì chủ yếu được vận hành trên môi trường Windows, ngoài ra người dùng cũng quen dùng và sử dụng thành thạo các phần mềm ứng dụng trên môi trường Windows hơn. Qua đánh giá sơ bộ về hệ điều hành, cũng như khả năng đầu tư và định hướng áp dụng công nghệ thông tin, chúng tôi sử dụng hệ điều hành dành cho máy chủ CSDL, máy chủ ứng dụng là hệ điều hành Microsoft Windows Server phiên bản 2019 trở lên.

Hệ quản trị CSDL: Qua đánh giá sơ bộ về hệ quản trị CSDL, cũng như khả năng đầu tư và định hướng áp dụng công nghệ thông tin, chúng tôi sử dụng hệ quản trị CSDL Postgree SQL.

Công nghệ phát triển ứng dụng: Trên cơ sở phân tích trên, đề nghị lựa chọn công nghệ phát triển ứng dụng dựa trên nền tảng Microsoft .NET.

3.2.3. Giao diện phần mềm

Phần mềm giám sát khai thác và quản lý tài nguyên nước trên địa bàn tỉnh Bắc Giang sau khi được hoàn thành có giao diện như sau:

Giao diện trang khai thác thông tin

Giao diện trang đăng nhập hệ thống

Giao diện quản lý

3.3. Đào tạo chuyển giao công nghệ

Việc đào tạo chuyển giao công nghệ đã được thực hiện trực tiếp và online thông qua tài liệu hướng dẫn cài đặt và sử dụng phần mềm.

Phần mềm trước khi bàn giao cho đơn vị sử dụng đã được kiểm thử với tỷ lệ như sau: Tỉ lệ đạt trên tổng tình huống kiểm thử: 333/333 (100%). Tỉ lệ lỗi trên tổng tình huống kiểm thử: 0. Kết quả cho thấy các yêu cầu về chức năng đáp ứng yêu cầu theo Hợp đồng và tài liệu thiết kế.

3.4. Bảo trì phần mềm

Trong quá trình sử dụng phần mềm, đơn vị xây dựng phần mềm đã nhận được 17 yêu cầu bảo trì, trong đó chủ yếu là các yêu cầu liên quan đến lỗi trích xuất tài liệu. Đơn vị xây dựng phần mềm đã tiến hành xử lý 17/17 yêu cầu bảo trì, đảm bảo phần mềm chạy ổn định.

4. Lời cảm ơn

Cám ơn Dự án “Xây dựng Hệ thống giám sát khai thác, sử dụng tài nguyên nước trên địa bàn tỉnh Bắc Giang” đã cung cấp số liệu và tài liệu để viết bài báo này.

5. Kết luận và kiến nghị

Như vậy, từ kết quả thực hiện cho thấy việc xây dựng phần mềm Hệ thống giám sát khai thác, sử dụng tài nguyên nước trên địa bàn tỉnh Bắc Giang cho thấy tỉnh Bắc Giang đã và đang triển khai mạnh mẽ công cuộc chuyển đổi số trong công tác quản lý nói chung và lĩnh vực tài nguyên nước nói riêng.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Trung tâm Công nghệ và Dữ liệu tài nguyên nước (2023), Báo cáo kết quả dự án “Xây dựng Hệ thống giám sát khai thác, sử dụng tài nguyên nước trên địa bàn tỉnh Bắc Giang”.

DESIGNING SOFTWARE FOR MONITORING SYSTEM OF EXPLOITATION AND USING OF WATER RESOURCES IN BAC GIANG PROVINCE

Abstract

Along with the 4.0 revolution, Bac Giang province has been promoting the development of digital platform systems, applications, databases, and specialized software to serve public administration at all levels in the transformation process. Change the province's number. In the field of environmental resources, software, information portals, and specialized databases of the province have been invested in new construction in recent years, of which some software and databases belong to the province. The field of environmental resources invested in construction includes: Land database, geographical database, water resources database and automatic environmental monitoring system. The above software and databases have been operational and applied to professional work. However, the work of monitoring the exploitation and use of water resources in Bac Giang province is mostly carried out manually or semi-manually. Some monitoring stations and exploitation works are monitored automatically but not enough. Although the equipment has been invested in and built relatively methodically and modernly, there is still no synchronous and unified management system for exploitation and use of water resources. throughout the province, from which we can connect and share information about water resources with units in need. The project "Designing software for mornitoring system of water resources in Bac Giang province" is implemented with the aim of building a database system and management software to serve the connection of exploitation and use of water resources in Bac Giang province. Exploiting water resources monitoring data.

Keywords: Information technology, Revolution 4.0, Database, Software, Water resources, Bac Giang province.

Thân Văn Đón, Phạm Thị Thu, Chu Thị Thu, Phạm Thị Hồng Ngọc, Nguyễn Thị Lan Anh - Trung tâm Công nghệ và Dữ liệu tài nguyên nước