Quản lý hoạt động dự báo, cảnh báo khí tượng thủy văn trong bối cảnh chuyển đổi số và công nghệ 4.0: Thực trạng và giải pháp

Bài viết trên cơ sở đề xuất sửa đổi, bổ sung các quy trình, quy định pháp lý nhằm nâng cao hiệu quả quản lý, giám sát hoạt động dự báo, cảnh báo khí tượng thủy văn trên phạm vi cả nước trong bối cảnh chuyển đổi số và công nghệ 4.0.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Quản lý hoạt động dự báo, cảnh báo khí tượng thủy văn trong bối cảnh chuyển đổi số và công nghệ 4.0: Thực trạng và giải pháp TẠP CHÍ KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN Bài báo khoa học Quản lý hoạt động dự báo, cảnh báo khí tượng thủy văn trong bối cảnh chuyển đổi số và công nghệ 4.0: Thực trạng và giải pháp Vũ Đức Long1*, Nguyễn Thị Thu Loan1, Trần Quang Năng1, Phạm Hoàng Hùng1 1 Vụ Quản lý dự báo khí tượng thủy văn, Tổng cục Khí tượng Thủy văn; longkttv@gmail.com; loanthunguyen268@gmail.com; trannang030984@gmail.com; phhung@gmail.com *Tác giả liên hệ: longkttv@gmail.com; Tel: +84–914081981 Ban Biên tập nhận bài: 8/4/2023; Ngày phản biện xong: 12/6/2023; Ngày đăng bài: 25/6/2023 Tóm tắt: Trong bối cảnh chuyển đổi số và công nghệ 4.0 đang diễn ra mạnh mẽ ở tất cả các ngành, nghề, lĩnh vực tại các nước trên thế giới, trong đó có Việt Nam, việc thực hiện chuyển đổi số trong hoạt động dự báo, cảnh báo khí tượng thủy văn (KTTV) là một xu hướng tất yếu. Điều này đòi hỏi công tác quản lý về hoạt động dự báo, cảnh báo KTTV cũng cần phải có những điều chỉnh, thay đổi căn bản để có thể làm tốt vai trò của mình. Đó là điều chỉnh, thay đổi từ tư duy quản lý đến phương thức điều hành, tổ chức thực hiện hoạt động dự báo, cảnh báo KTTV một cách thống nhất, đồng bộ, hiệu quả. Khi đó, công tác quản lý hoạt động dự báo, cảnh báo KTTV sẽ trở lên dễ dàng hơn, hiệu quả và tiết kiệm chi phí hơn. Phương pháp phân tích, tổng hợp, thống kê được sử dụng trong bài báo này để đánh giá và đề xuất được các giải pháp cụ thể trong quản lý hoạt động dự báo, cảnh báo KTTV khi thực hiện ứng dụng công nghệ thông tin và chuyển đổi số. Những kết quả nghiên cứu này là một trong những cơ sở để đề xuất sửa đổi, bổ sung các quy trình, quy định pháp lý nhằm nâng cao hiệu quả quản lý, giám sát hoạt động dự báo, cảnh báo KTTV trên phạm vi cả nước trong bối cảnh chuyển đổi số và công nghệ 4.0. Từ khóa: Quản lý dự báo, cảnh báo KTTV; Chuyển đổi số; Công nghệ 4.0. 1. Mở đầu Chuyển đổi số là quá trình thay đổi tổng thể và toàn diện của các cá nhân, tổ chức về cách sống, cách làm việc và phương thức sản xuất dựa trên các công nghệ số [1]. Chuyển đổi số là xu thế tất yếu và đang trở lên phổ biến, lan tỏa mọi ngành nghề, lĩnh vực trên toàn cầu. Không nằm ngoài xu hướng đó, chuyển đổi số trong lĩnh vực KTTV cũng đang diễn ra mạnh mẽ tại các nước trên thế giới, trong đó có Việt Nam trên cả ba trụ cột chính: quan trắc; lưu trữ và xử lý thông tin; dự báo, cảnh báo KTTV. Công nghệ số và thông tin kỹ thuật số đã cung cấp khả năng thu thập dữ liệu chính xác, liên tục từ các cảm biến tự động và hệ thống giám sát từ xa. Các trạm quan trắc KTTV truyền thống cũng đã được nâng cấp để thu nhận và truyền dữ liệu theo thời gian thực đến người dùng. Mô hình thời tiết số (NWP) phát triển cho phép phân tích dữ liệu và dự báo thời tiết với độ chính xác cao hơn. Trên thế giới, sự tích lũy các tiến bộ trong khoa học máy tính, thiết kế phần cứng, truyền thông và công nghệ pin trong hai thập kỷ qua đã hình thành một hệ sinh thái không giới hạn thiết bị công nghệ thông tin được kết nối với nhau, có khả năng tự động trao đổi thông tin qua hạ tầng mạng Internet (Internet vạn vật-IoT), đó là một hệ sinh thái công nghệ mới của các thiết bị kết nối với nhau và nó sẽ cho phép kích hoạt hàng tỷ thiết bị thông Tạp chí Khí tượng Thủy văn 2023, 750(1), 16-28; doi:10.36335/VNJHM.2023(750(1)).16-28 http://tapchikttv.vn/ Tạp chí Khí tượng Thủy văn 2023, 750(1), 16-28; doi:10.36335/VNJHM.2023(750(1)).16-28 17 minh ở tất cả các tầng của mạng máy tính. Ngoài ra, với sự phát triển vượt bậc của công nghệ điện toán đám mây (Cloud Computing), đã và đang làm thay đổi cách tổ chức thông tin, dữ liệu hiện nay. Với mô hình tích hợp điện toán đám mây điển hình của, một bên là Data Producer (người tạo ra dữ liệu và cung cấp cho điện toán đám mây), ở giữa là Hệ thống điện toán đám mây (hệ thống tính toán mạnh mẽ và thông minh), và ở phía bên kia là Data Consumer (tương tác với một hệ thống đám mây để sử dụng dữ liệu) [2]. Trong bài toán quan trắc KTTV, có hai kịch bản khả thi cho hệ thống trạm KTTV tự động (AWS) trong tương lai: (i) Edged IoT AWS (trạm tự động sử dụng công nghệ internet vạn vật lớp biên) và (ii) AWS (trạm quan trắc tự động) ảo dựa trên đám mây. Trong kịch bản đầu tiên, công nghệ IoT cùng với các thiết bị thông minh sẽ thay đổi các đặc tính của các hệ thống quan trắc bề mặt truyền thống, các công nghệ mới sẽ biến AWS thành một thành phần quan trọng trong hệ thống quan trắc KTTV. Các thiết bị Edged IoT AWS sẽ đóng vai trò quan trọng trong việc thu thập, xử lý, lưu trữ và cung cấp dữ liệu cho người dùng cuối hoặc phục vụ các bài toán tính toán cao hơn và hoạt động như các Hệ thống xử lý biên (Edge Processing Systems) [3–4]. Cũng theo báo cáo của WMO, trong tương lai gần, các công nghệ đột phá trong viễn thông và tính toán có thể loại bỏ nhu cầu sử dụng các hệ thống AWS hiện nay [4]. Trong trường hợp này, nếu triển khai mạng lưới quan trắc trên các khu vực rộng lớn với hàng trăm, hàng ngàn nút và sử dụng thiết bị đo ứng dụng công nghệ mạng không dây (LPWAN) mới như các công nghệ truyền thông không dây (LoRa hoặc Narrow Band-IoT), sẽ có khả năng tạo ra các trạm KTTV ảo dựa trên nhu cầu cụ thể hoặc sở thích nghiên cứu của mỗi đơn vị, cá nhân. Với kịch bản này, bản đồ số hóa các vị trí của thiết bị đầu cuối cũng sẽ hiển thị tất cả các thông tin về trạng thái của thiết bị đầu cuối, số lượng và loại cảm biến được kết nối với các nút và tần suất đo của mỗi cảm biến. Đối với hệ thống thu thập và xử lý số liệu KTTV: Theo xu hướng phát triển, thông tin, dữ liệu KTTV đang dần trở thành yếu tố quan trọng nhất đối với hoạt động của mọi ngành nghề, lĩnh vực. Mọi quyết định đều cần dựa trên kết quả phân tích dữ liệu. Do đó, việc xây dựng một hệ thống công nghệ thông tin (bao gồm phần cứng, phần mềm) có khả năng thu thập, xử lý dữ liệu ngày càng đa dạng, dung lượng và tần suất trao đổ ...