Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh phát triển kinh tế nhanh chóng và biến đổi khí hậu phức tạp tại Thành phố Hồ Chí Minh, việc đảm bảo chất lượng nước sạch từ nhà máy xử lý đến người dân là một thách thức lớn đối với các doanh nghiệp cấp nước. Với dân số khoảng 14 triệu người, nhu cầu sử dụng nước sạch ngày càng tăng, đồng thời các nguồn nước mặt như sông Đồng Nai và sông Sài Gòn đang chịu áp lực khai thác và ô nhiễm. Tổng Công ty Cấp nước Sài Gòn TNHH MTV (SAWACO) là đơn vị cấp nước lớn nhất tại Việt Nam, chịu trách nhiệm cung cấp nước sạch cho toàn thành phố với quy trình xử lý nghiêm ngặt theo quy chuẩn QCVN 01:2009/BYT của Bộ Y tế.

Mục tiêu nghiên cứu tập trung vào việc kiểm soát chất lượng nước sạch ổn định, nâng cao độ tin cậy của hệ thống cấp nước, hướng tới cung cấp nước uống trực tiếp tại vòi cho người dân. Nghiên cứu áp dụng công nghệ Blockchain, đặc biệt là phương pháp Multi-Signature, để quản lý, kiểm tra, giám sát và truy xuất nguồn gốc chất lượng nước trên mạng lưới phân phối. Phạm vi nghiên cứu bao gồm hệ thống quản lý chất lượng nước của SAWACO, các quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước sinh hoạt, và sản phẩm nước sạch đầu ra từ nhà máy đến các vùng cấp nước DMA.

Ý nghĩa của nghiên cứu không chỉ giúp nâng cao chất lượng nước sạch, giảm thiểu sai sót trong kiểm định, mà còn tăng cường sự minh bạch, tin cậy cho người dân và các bên liên quan. Việc ứng dụng Blockchain góp phần đưa ngành cấp nước Việt Nam tiến gần hơn đến trình độ quản lý và vận hành tiên tiến của các nước phát triển trên thế giới.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình sau:

  • Công nghệ Blockchain: Là hệ thống lưu trữ dữ liệu phân tán, minh bạch và bất biến, giúp ghi nhận các giao dịch và sự kiện một cách an toàn. Ethereum Blockchain với ngôn ngữ lập trình Solidity được sử dụng để xây dựng các smart contract, cho phép tự động hóa các quy trình kiểm tra, ký xác nhận và truy xuất dữ liệu.

  • Mô hình Multi-Signature (đa chữ ký): Đây là cơ chế bảo mật cao, yêu cầu nhiều bên cùng ký xác nhận một giao dịch hoặc tài liệu mới được công nhận hợp lệ. Trong nghiên cứu, Multi-Signature được áp dụng để kết nối các trung tâm kiểm định chất lượng nước, đảm bảo tính đồng thuận và trách nhiệm trong quá trình kiểm tra.

  • Hệ thống truy xuất nguồn gốc: Mô hình này cho phép theo dõi toàn bộ quá trình từ nguồn nước thô, xử lý tại nhà máy đến phân phối đến người dùng cuối. Việc lưu trữ dữ liệu trên Blockchain giúp đảm bảo tính minh bạch và tin cậy của thông tin.

  • Thu thập dữ liệu từ cảm biến: Các cảm biến đo các chỉ tiêu như pH, Clo dư, độ đục, nhiệt độ, áp lực nước được tích hợp để thu thập dữ liệu liên tục, hỗ trợ giám sát chất lượng nước theo thời gian thực.

Phương pháp nghiên cứu

  • Nguồn dữ liệu: Thu thập số liệu từ hệ thống quản lý chất lượng nước của SAWACO, các trung tâm kiểm định đạt chuẩn ISO 17025, tài liệu quy chuẩn QCVN 01:2009/BYT và Thông tư 50/2015/TT-BYT của Bộ Y tế. Dữ liệu thực tế từ các điểm lấy mẫu nước trên mạng lưới cấp nước DMA cũng được sử dụng.

  • Phương pháp phân tích: Nghiên cứu áp dụng mô hình Multi-Signature trên nền tảng Ethereum Blockchain để xây dựng hệ thống quản lý kiểm tra, giám sát và truy xuất nguồn gốc chất lượng nước. Các smart contract được lập trình bằng Solidity để tự động hóa quy trình ký xác nhận và lưu trữ dữ liệu. Phân tích so sánh tần suất kiểm tra, chỉ tiêu chất lượng nước trước và sau khi áp dụng mô hình.

  • Timeline nghiên cứu: Nghiên cứu được thực hiện trong khoảng thời gian từ tháng 8/2018 đến tháng 6/2019, bao gồm giai đoạn khảo sát hiện trạng, thiết kế mô hình, triển khai thử nghiệm và đánh giá kết quả.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Hiện trạng chất lượng nước và tần suất kiểm tra: SAWACO thực hiện giám sát chất lượng nước với tần suất hàng tuần cho 15 chỉ tiêu chính, 6 tháng/lần cho 16 chỉ tiêu bổ sung và 2 năm/lần cho 78 chỉ tiêu khác. Hàng ngày, mẫu nước được lấy ngẫu nhiên trên mạng lưới để kiểm tra tại phòng thí nghiệm đạt chuẩn ISO 17025. Kết quả cho thấy hơn 95% mẫu đạt tiêu chuẩn QCVN 01:2009/BYT.

  2. Ứng dụng Multi-Signature trên Blockchain: Mô hình Multi-Signature kết nối các trung tâm kiểm định chất lượng nước, yêu cầu ít nhất 2 trong 3 bên ký xác nhận mẫu nước đạt chuẩn mới được công nhận. Điều này giúp giảm thiểu sai sót do lỗi con người hoặc thiết bị, tăng tính minh bạch và trách nhiệm trong quá trình kiểm tra.

  3. Truy xuất nguồn gốc và minh bạch thông tin: Hệ thống Blockchain cho phép người dân và các bên liên quan truy cập thông tin về chất lượng nước qua mã QR Code, xem lịch sử kiểm định, vị trí địa lý và thời gian lấy mẫu. Tỷ lệ người dùng truy xuất thông tin tăng khoảng 30% sau khi triển khai hệ thống.

  4. Chi phí và tính khả thi: Ước tính chi phí triển khai hệ thống trên Ethereum Mainnet trong 1 năm khoảng vài chục triệu đồng, phù hợp với ngân sách của SAWACO. Hệ thống có thể mở rộng và tích hợp với các công nghệ cảm biến hiện có.

Thảo luận kết quả

Việc áp dụng công nghệ Blockchain, đặc biệt là mô hình Multi-Signature, đã giải quyết được nhiều hạn chế trong quản lý chất lượng nước truyền thống như sai sót do con người, thiếu minh bạch và khó truy xuất nguồn gốc. So với các nghiên cứu trong ngành cấp nước tại các nước phát triển, mô hình này tương đương hoặc vượt trội về tính bảo mật và khả năng mở rộng.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ tần suất kiểm tra và tỷ lệ mẫu đạt chuẩn trước và sau khi áp dụng Blockchain, cũng như bảng so sánh chi phí vận hành hệ thống truyền thống và hệ thống mới. Việc minh bạch thông tin giúp tăng lòng tin của người dân, giảm thiểu các tranh chấp về chất lượng nước.

Tuy nhiên, việc triển khai còn gặp một số thách thức như đào tạo nhân sự, tích hợp công nghệ mới với hệ thống hiện có và đảm bảo an toàn dữ liệu. Các giải pháp kỹ thuật và chính sách hỗ trợ cần được xây dựng đồng bộ để phát huy hiệu quả tối đa.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Triển khai mở rộng hệ thống Blockchain trên toàn mạng lưới cấp nước: Đẩy mạnh áp dụng mô hình Multi-Signature tại tất cả các trung tâm kiểm định và các DMA trong vòng 2 năm tới nhằm nâng cao độ tin cậy và minh bạch trong quản lý chất lượng nước.

  2. Tăng cường đào tạo và nâng cao nhận thức cho cán bộ quản lý và nhân viên kỹ thuật: Tổ chức các khóa đào tạo về công nghệ Blockchain, smart contract và quản lý dữ liệu trong 6 tháng đầu năm để đảm bảo vận hành hiệu quả hệ thống mới.

  3. Phát triển ứng dụng truy xuất nguồn gốc thân thiện với người dùng cuối: Cải tiến giao diện ứng dụng di động và web, tích hợp mã QR Code để người dân dễ dàng truy cập thông tin chất lượng nước, dự kiến hoàn thành trong 1 năm.

  4. Xây dựng chính sách hỗ trợ và khung pháp lý cho việc áp dụng công nghệ mới: Phối hợp với các cơ quan chức năng để ban hành các quy định về quản lý dữ liệu trên Blockchain, bảo vệ quyền riêng tư và đảm bảo an toàn thông tin trong vòng 18 tháng.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Các doanh nghiệp cấp nước đô thị: Có thể áp dụng mô hình Blockchain để nâng cao chất lượng dịch vụ, giảm thiểu rủi ro và tăng cường sự tin tưởng của khách hàng.

  2. Cơ quan quản lý nhà nước về tài nguyên nước và môi trường: Sử dụng kết quả nghiên cứu để xây dựng chính sách, quy chuẩn kỹ thuật và giám sát chất lượng nước hiệu quả hơn.

  3. Các trung tâm kiểm định chất lượng nước: Áp dụng công nghệ Multi-Signature để tăng cường tính minh bạch, trách nhiệm và phối hợp trong quá trình kiểm tra.

  4. Nhà nghiên cứu và sinh viên ngành hệ thống thông tin quản lý, công nghệ thông tin: Tham khảo mô hình ứng dụng Blockchain trong lĩnh vực quản lý tài nguyên và dịch vụ công, mở rộng nghiên cứu về các ứng dụng công nghệ mới.

Câu hỏi thường gặp

  1. Blockchain giúp cải thiện quản lý chất lượng nước như thế nào?
    Blockchain cung cấp hệ thống lưu trữ dữ liệu phân tán, minh bạch và bất biến, giúp ghi nhận các kết quả kiểm tra chất lượng nước một cách chính xác và không thể chỉnh sửa, từ đó tăng cường sự tin cậy và minh bạch trong quản lý.

  2. Multi-Signature là gì và tại sao quan trọng trong nghiên cứu này?
    Multi-Signature là cơ chế yêu cầu nhiều bên cùng ký xác nhận một giao dịch mới được công nhận. Trong quản lý chất lượng nước, nó giúp đảm bảo các kết quả kiểm định được đồng thuận bởi nhiều trung tâm, giảm thiểu sai sót và gian lận.

  3. Làm thế nào người dân có thể truy xuất thông tin chất lượng nước?
    Người dân có thể sử dụng ứng dụng di động hoặc quét mã QR Code được cung cấp trên các điểm cấp nước để truy cập thông tin chi tiết về nguồn gốc, thời gian và kết quả kiểm định chất lượng nước.

  4. Chi phí triển khai hệ thống Blockchain có cao không?
    Ước tính chi phí triển khai trên nền tảng Ethereum Mainnet trong 1 năm là hợp lý và phù hợp với ngân sách của các doanh nghiệp cấp nước lớn như SAWACO, đồng thời có thể mở rộng và tối ưu trong tương lai.

  5. Hệ thống có thể áp dụng cho các thành phố khác không?
    Mô hình và công nghệ được thiết kế linh hoạt, có thể điều chỉnh để phù hợp với quy mô và đặc thù của các thành phố khác, đặc biệt là những nơi có hệ thống cấp nước phức tạp và nhu cầu minh bạch cao.

Kết luận

  • Nghiên cứu đã thành công trong việc áp dụng công nghệ Blockchain và mô hình Multi-Signature để quản lý, kiểm tra và truy xuất nguồn gốc chất lượng nước tại SAWACO.
  • Hệ thống giúp giảm thiểu sai sót, tăng tính minh bạch và trách nhiệm trong quá trình kiểm định chất lượng nước.
  • Người dân và các bên liên quan có thể dễ dàng truy cập thông tin chất lượng nước, nâng cao lòng tin vào dịch vụ cấp nước.
  • Chi phí triển khai hợp lý, có khả năng mở rộng và tích hợp với các công nghệ hiện đại khác.
  • Đề xuất các bước tiếp theo bao gồm mở rộng triển khai, đào tạo nhân sự, phát triển ứng dụng người dùng và xây dựng khung pháp lý hỗ trợ.

Luận văn khuyến khích các doanh nghiệp cấp nước và cơ quan quản lý nghiên cứu, áp dụng mô hình để nâng cao chất lượng dịch vụ và bảo vệ sức khỏe cộng đồng trong thời đại công nghiệp 4.0.