Giới thiệu dự án

Trong bối cảnh công nghiệp 4.0 và chuyển đổi số năng lượng, việc giám sát điện năng theo thời gian thực (Real-time Power Monitoring) đóng vai trò sống còn trong việc tối ưu hóa chi phí vận hành tại các tòa nhà, xưởng sản xuất và cơ sở giáo dục. Theo thống kê của EVN và các tổ chức năng lượng quốc tế, lượng điện năng thất thoát và lãng phí do không kiểm soát kịp thời tại các cơ sở hạ tầng công cộng và phòng thực hành kỹ thuật chiếm từ 15% đến 25% tổng năng lượng tiêu thụ.

Các giải pháp đo lường truyền thống bộc lộ rõ các điểm nghẽn (pain points):

  • Thu thập dữ liệu thủ công: Phụ thuộc vào nhân sự ghi chỉ số định kỳ, dẫn đến độ trễ thông tin cao và sai số do con người.
  • Chi phí triển khai đắt đỏ: Các hệ thống Scada công nghiệp sử dụng PLC (Programmable Logic Controller) chuyên dụng có chi phí lên tới hàng chục triệu đồng cho một điểm đo, không khả thi để nhân rộng trên quy mô phòng ban/phòng học.
  • Thiếu cảnh báo tức thời: Không thể phát hiện kịp thời các sự cố quá tải, rò rỉ điện hoặc sự bất thường của tải động lực, gây nguy cơ chập cháy thiết bị.

Đồ án tốt nghiệp "Nghiên cứu, thi công hệ thống thu thập dữ liệu và giám sát điện năng" (Khoa Điện – Điện Tử, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM) được thực hiện nhằm giải quyết triệt để các vấn đề trên.

                    +-------------------------------------+
                    |           MÔ HÌNH HỆ THỐNG          |
                    +-------------------------------------+
                                       |
    [Tải AC 220V] ---> [Cảm biến CT + Module PZEM-004T v3.0]
                                       | (UART TTL 9600bps)
                                       v
                             [NodeMCU ESP8266-12E]
                               /               \
            (I2C Protocol)    /                 \ (WiFi 802.11 b/g/n - HTTP POST)
                             v                   v
                    [Màn hình LCD 20x4]    [AWS Cloud Server (EC2)]
                                            - Apache 2.4 / PHP 7.4
                                            - MySQL 5.7 Database
                                            - Giao diện Web Responsive
                                            - Hệ thống Mail Cảnh báo

Mục tiêu dự án

  1. Thiết kế phần cứng: Xây dựng module phần cứng tích hợp vi điều khiển ESP8266 và module đo đa năng PZEM-004T, đo lường chính xác các thông số AC (Điện áp $U$, Dòng điện $I$, Công suất thực $P$, Năng lượng tiêu thụ $E$, Tần số $f$, Hệ số công suất $PF$).
  2. Xây dựng hạ tầng Cloud Server: Triển khai máy chủ đám mây AWS EC2 chạy hệ điều hành Ubuntu Linux, tích hợp Web Server Apache, cơ sở dữ liệu MySQL và backend xử lý PHP.
  3. Phát triển giao diện giám sát: Lập trình Web Application theo dõi trực quan các thông số theo thời gian thực và biểu đồ lịch sử tải.
  4. Cơ chế cảnh báo tự động: Tự động kích hoạt thông báo qua Email khi dòng điện hoặc công suất vượt ngưỡng cài đặt an toàn.

Phạm vi và giới hạn đề tài

  • Phạm vi giám sát: Dòng điện định mức tối đa 20A (mở rộng tối đa 100A thông qua biến dòng CT chuyên dụng), điện áp làm việc 80 – 260VAC, tần số lưới 50/60Hz.
  • Mô hình thực nghiệm: Thi công hoàn chỉnh 02 tủ điện giám sát đại diện cho 02 phòng thực tập kỹ thuật.
  • Giới hạn chức năng: Hệ thống tập trung vào thu thập, giám sát dữ liệu và cảnh báo (Data Acquisition & Monitoring); không tích hợp tính năng đóng/cắt tải từ xa nhằm đảm bảo an toàn tuyệt đối cho lưới điện phòng thí nghiệm.

Phân tích và thiết kế giải pháp

Phân tích hiện trạng

Tiêu chí Giải pháp PLC S7-400 + WinCC Đồng hồ ACUVIM + RS485 Giải pháp IoT ESP8266 + PZEM-004T (Đồ án)
Chi phí phần cứng Rất cao (> 20.000.000 VNĐ/điểm) Cao (5.000.000 - 8.000.000 VNĐ) Rất thấp (< 600.000 VNĐ/điểm)
Giao thức truyền dẫn Profibus / Industrial Ethernet Modbus RTU qua RS485 WiFi 802.11 b/g/n / HTTP REST
Hạ tầng lưu trữ Máy chủ Scada vật lý tại chỗ Server nội bộ cục bộ AWS Cloud (EC2 Cloud Elastic)
Khả năng tiếp cận Máy trạm chuyên dụng Mạng LAN nội bộ Mọi thiết bị qua Web Browser (PC/Mobile)
Tính linh hoạt & mở rộng Phức tạp, cần kỹ sư tự động hóa Cần kéo cáp vật lý phức tạp Linh hoạt, chỉ cần có vùng phủ sóng WiFi

Ma trận ưu tiên yêu cầu người dùng (MoSCoW)

  • Must have: Thu thập dữ liệu điện áp ($V$), dòng điện ($A$), công suất ($W$), năng lượng ($kWh$) với sai số $< 1.0%$; lưu trữ cơ sở dữ liệu trên Cloud; gửi mail cảnh báo quá tải.
  • Should have: Giao diện Web tương thích trên cả thiết bị di động và máy tính (Responsive Design); màn hình LCD hiển thị tại chỗ.
  • Could have: Biểu đồ xu hướng phụ tải theo giờ/ngày trực quan bằng JavaScript Chart library.
  • Won't have: Đóng ngắt rơ-le công suất lớn từ xa qua Web (tránh rủi ro an toàn điện).

Thiết kế hệ thống

Danh mục công nghệ và phiên bản phần mềm

  • Vi điều khiển: ESP8266-12E (NodeMCU v1.0, 32-bit Xtensa L106 @ 80/160MHz, 4MB Flash).
  • Module đo lường: PZEM-004T v3.0 (Tích hợp vi mạch đo chuyên dụng, cách ly quang học Optocoupler 1kV).
  • Màn hình hiển thị tại chỗ: LCD 20x4 kết hợp mạch giải mã giao tiếp I2C PCF8574.
  • Nền tảng Cloud: Amazon Web Services (AWS) EC2 Instance (Ubuntu Server 20.04 LTS, Tier t2.micro).
  • Web Stack: Apache v2.4.41, PHP v7.4, MySQL Community Server v5.7, XAMPP v7.4 (môi trường mô phỏng cục bộ).
  • EDA Tool: Altium Designer 17.0 để thiết kế mạch in PCB 2 lớp.
                    +------------------------------------+
                    |        DATABASE SCHEMA: MySQL      |
                    +------------------------------------+
                    |  TABLE: `energy_data`              |
                    +------------------------------------+
                    | * id          : INT(11) PK AUTO_INC|
                    |   node_id     : VARCHAR(10)        |
                    |   voltage     : FLOAT(5,2)         |
                    |   current     : FLOAT(5,2)         |
                    |   power       : FLOAT(7,2)         |
                    |   energy      : FLOAT(8,3)         |
                    |   frequency   : FLOAT(4,1)         |
                    |   pf          : FLOAT(3,2)         |
                    |   timestamp   : DATETIME DEFAULT   |
                    +------------------------------------+

Thiết kế kết nối và an toàn hệ thống

  • Giao tiếp NodeMCU & PZEM-004T: Kết nối thông qua cổng UART mềm (SoftwareSerial) trên chân GPIO12 (D6 - RX) và GPIO13 (D7 - TX), Baudrate 9600 bps, 8 bit dữ liệu, 1 stop bit, non-parity.
  • Giao tiếp LCD 20x4 I2C: Kết nối qua GPIO0 (D3 - SCL) và GPIO2 (D4 - SDA) với địa chỉ mặc định 0x27.
  • An toàn điện: Mạch đo dòng sử dụng biến dòng CT (Current Transformer) cách ly không tiếp xúc trực tiếp với dây dẫn mang điện áp 220VAC. Nguồn cấp cho khối vi điều khiển hạ áp từ nguồn xung chống nhiễu 220VAC sang 5VDC/1A độc lập, có bảo vệ ngắn mạch bằng cầu chì ống và aptomat tép MCB 30A.
                  +-----------------------------------------+
                  |           LƯU ĐỒ THU THẬP DỮ LIỆU       |
                  +-----------------------------------------+
                                       |
                                     [Start]
                                       |
                         [Khởi tạo UART, I2C, WiFi]
                                       |
                                       v
                     [Gửi Frame lệnh HEX sang PZEM-004T]
                                       |
                                       v
                      [Nhận phản hồi 4-byte từ PZEM]
                                       |
                        +--------------+--------------+
                        |                             |
                 (Đọc thành công)               (Timeout / Lỗi)
                        |                             |
                        v                             v
            [Trích xuất U, I, P, E, f, PF]     [Gán giá trị NaN]
                        |                             |
                        +--------------+--------------+
                                       |
                                       v
                          [Hiển thị LCD 20x4 tại chỗ]
                                       |
                        [So sánh ngưỡng cảnh báo (I, P)]
                                       |
                     +-----------------+-----------------+
                     |                                   |
                (Vượt ngưỡng)                      (Bình thường)
                     |                                   |
                     v                                   |
        [Kích hoạt cờ gửi Email Alert]                   |
                     |                                   |
                     +-----------------+-----------------+
                                       |
                                       v
                   [Tạo HTTP POST Request payload JSON]
                                       |
                                       v
                    [Gửi dữ liệu lên API Server AWS EC2]
                                       |
                                       v
                         [Ghi nhận vào MySQL Database]
                                       |
                                       v
                                [Delay 5s - 10s]
                                       |
                                       +---> (Quay lại vòng lặp)

Phương pháp nghiên cứu và quản lý dự án (Methodology)

Dự án áp dụng mô hình phát triển linh hoạt Agile kết hợp kiểm thử vòng kín (Closed-loop Testing) kéo dài trong 18 tuần:

  • Tuần 1 – 5: Phân tích tài liệu kỹ thuật, nghiên cứu tập lệnh giao tiếp của PZEM-004T v3.0, khảo sát phần cứng ESP8266 và hạ tầng AWS Free Tier.
  • Tuần 6 – 8: Thiết kế sơ đồ nguyên lý trên Altium Designer, thi công board mạch PCB, lập trình firmware thu thập dữ liệu qua UART.
  • Tuần 9 – 13: Cấu hình Cloud Server EC2, cài đặt Web Server LAMP (Linux, Apache, MySQL, PHP), viết API RESTful và thiết kế giao diện Web Responsive.
  • Tuần 14 – 18: Lắp ráp mô hình hoàn chỉnh vào tủ điện công nghiệp (kích thước $20 \times 30 \times 16\text{ cm}$), hiệu chuẩn với tải thực tế, đánh giá sai số và hoàn thiện báo cáo tốt nghiệp.

Implementation và kết quả

Quy trình phát triển và thuật toán lõi

Khối vi điều khiển ESP8266 đóng vai trò Master, gửi khung truyền truy vấn thanh ghi đo lường tới Module PZEM-004T và đóng gói dữ liệu đẩy lên Web Server AWS.

Mã nguồn đọc cảm biến và truyền thông trên ESP8266 (C++ / Arduino Core)

#include <ESP8266WiFi.h>
#include <ESP8266HTTPClient.h>
#include <PZEM004Tv30.h>
#include <LiquidCrystal_I2C.h>

#define PZEM_RX_PIN 12 // D6 kết nối TX của PZEM
#define PZEM_TX_PIN 13 // D7 kết nối RX của PZEM

PZEM004Tv30 pzem(PZEM_RX_PIN, PZEM_TX_PIN);
LiquidCrystal_I2C lcd(0x27, 20, 4);

const char* ssid = "LAB_EE_WIFI";
const char* password = "Password@2020";
const char* serverUrl = "http://monitoring-iot.tk/api/insert_data.php";

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  lcd.init();
  lcd.backlight();
  WiFi.begin(ssid, password);
  while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
    delay(500);
    Serial.print(".");
  }
}

void loop() {
  float voltage = pzem.voltage();
  float current = pzem.current();
  float power = pzem.power();
  float energy = pzem.energy();
  float frequency = pzem.frequency();
  float pf = pzem.pf();

  if (isnan(voltage)) {
    Serial.println("Error reading PZEM-004T sensor!");
  } else {
    // Hiển thị LCD 20x4
    lcd.setCursor(0, 0);
    lcd.printf("V:%.1fV I:%.2fA", voltage, current);
    lcd.setCursor(0, 1);
    lcd.printf("P:%.1fW E:%.2fkWh", power, energy);

    // Đẩy dữ liệu lên Cloud AWS qua HTTP POST
    if (WiFi.status() == WL_CONNECTED) {
      WiFiClient client;
      HTTPClient http;
      http.begin(client, serverUrl);
      http.addHeader("Content-Type", "application/x-www-form-urlencoded");

      String postData = "node_id=NODE_01&voltage=" + String(voltage) +
                        "&current=" + String(current) +
                        "&power=" + String(power) +
                        "&energy=" + String(energy) +
                        "&frequency=" + String(frequency) +
                        "&pf=" + String(pf);

      int httpResponseCode = http.POST(postData);
      Serial.printf("HTTP Response code: %d\n", httpResponseCode);
      http.end();
    }
  }
  delay(5000); // Chu kỳ cập nhật 5 giây
}

Mã nguồn Backend tiếp nhận dữ liệu và kích hoạt cảnh báo (insert_data.php)

<?php
$servername = "localhost";
$username   = "db_user";
$password   = "SecurePassword123!";
$dbname     = "power_monitoring";

$conn = new mysqli($servername, $username, $password, $dbname);
if ($conn->connect_error) {
    die("Connection failed: " . $conn->connect_error);
}

if ($_SERVER["REQUEST_METHOD"] == "POST") {
    $node_id   = $_POST['node_id'];
    $voltage   = floatval($_POST['voltage']);
    $current   = floatval($_POST['current']);
    $power     = floatval($_POST['power']);
    $energy    = floatval($_POST['energy']);
    $frequency = floatval($_POST['frequency']);
    $pf        = floatval($_POST['pf']);

    $stmt = $conn->prepare("INSERT INTO energy_data (node_id, voltage, current, power, energy, frequency, pf) VALUES (?, ?, ?, ?, ?, ?, ?)");
    $stmt->bind_param("sdddddd", $node_id, $voltage, $current, $power, $energy, $frequency, $pf);
    $stmt->execute();
    $stmt->close();

    // Logic kiểm tra ngưỡng cảnh báo (Overcurrent > 15A hoặc Overpower > 3000W)
    if ($current > 15.0 || $power > 3000.0) {
        $to = "admin_lab@hcmute.edu.vn";
        $subject = "[ALERT] Cảnh báo quá tải điện năng tại $node_id";
        $message = "Hệ thống phát hiện tải tiêu thụ vượt ngưỡng an toàn:\n"
                 . "Dòng điện: $current A\nCông suất: $power W\nĐiện áp: $voltage V\nThời gian: " . date("Y-m-d H:i:s");
        $headers = "From: system@monitoring-iot.tk";
        mail($to, $subject, $message, $headers);
    }
}
$conn->close();
?>

Kiểm thử và đánh giá độ chính xác đo lường

Hệ thống được hiệu chuẩn đối chứng với đồng hồ vạn năng kỹ thuật số chuyên dụng Fluke 17B+ và đồng hồ đo công suất tiêu chuẩn tại phòng thí nghiệm.

Mẫu thử Thông số đo Giá trị tham chiếu (Fluke) Giá trị hệ thống (PZEM + ESP) Sai số tuyệt đối Sai số tương đối (%)
Tải 1 (Đèn sợi đốt 100W) Điện áp ($V$) 221.4 V 221.1 V 0.3 V 0.13%
Dòng điện ($I$) 0.452 A 0.450 A 0.002 A 0.44%
Công suất ($P$) 99.8 W 99.5 W 0.3 W 0.30%
Tải 2 (Quạt điện động cơ) Điện áp ($V$) 220.8 V 220.5 V 0.3 V 0.14%
Dòng điện ($I$) 0.285 A 0.283 A 0.002 A 0.70%
Công suất ($P$) 52.4 W 52.1 W 0.3 W 0.57%
Tải 3 (Tải phức hợp >2kW) Điện áp ($V$) 218.5 V 218.0 V 0.5 V 0.23%
Dòng điện ($I$) 10.42 A 10.38 A 0.04 A 0.38%
Công suất ($P$) 2262.5 W 2251.2 W 11.3 W 0.50%

Kết quả đạt được

  • Độ tin cậy truyền nhận dữ liệu: Tỷ lệ truyền thành công gói tin qua WiFi đạt 99.4% trong điều kiện phòng học tiêu chuẩn; độ trễ truyền dữ liệu từ cảm biến lên Dashboard Cloud đạt mức trung bình $\approx 1.2\text{ giây}$.
  • Tính ổn định phần cứng: Mạch PCB hoạt động liên tục trong 72 giờ không xảy ra hiện tượng treo vi điều khiển (nhờ bộ nguồn cách ly và cơ chế Watchdog Timer tích hợp trong ESP8266).
  • Hệ thống cảnh báo: Kích hoạt gửi email cảnh báo thành công trong vòng $3 - 5\text{ giây}$ sau khi dòng tải vượt ngưỡng thiết lập.

Đổi mới và đóng góp

  1. Tối ưu hóa kiến trúc chi phí (Cost-Effective Architecture): Giảm giá thành triển khai xuống hơn 85% so với các giải pháp đo lường công nghiệp dùng PLC/Scada truyền thống mà vẫn đảm bảo độ chính xác đo lường điện năng công nghiệp (sai số $< 0.8%$).
  2. Ứng dụng hạ tầng đám mây phân tán: Thay vì phụ thuộc vào máy chủ nội bộ (Local Host), đồ án sử dụng trực tiếp Amazon Web Services (AWS EC2), cho phép truy cập dữ liệu mọi lúc mọi nơi mà không cần cấu hình NAT Port phức tạp tại modem mạng nội bộ.
  3. Thiết kế phần cứng công nghiệp module hóa: Tích hợp màn hình giám sát LCD 20x4 giao tiếp qua bus I2C giúp tiết kiệm chân GPIO cho ESP8266, bố trí gọn gàng trong tủ điện $20 \times 30 \times 16\text{ cm}$ với đầy đủ chuẩn an toàn bảo vệ điện thế gia dụng.

Ứng dụng thực tế và triển khai

+-------------------------------------------------------------------------------+
|                       LỘ TRÌNH TRIỂN KHAI THỰC TẾ                            |
+-------------------------------------------------------------------------------+
| Giai đoạn 1: Khảo sát & Chuẩn bị        | Khảo sát sơ đồ phân phối điện       |
| (Tuần 1 - 2)                            | Lập danh mục điểm đo công suất cao  |
+-----------------------------------------+-------------------------------------+
| Giai đoạn 2: Lắp đặt phần cứng          | Đấu nối biến dòng CT vào tủ phân phối|
| (Tuần 3 - 4)                            | Cố định tủ điều khiển, cấp nguồn 5V |
+-----------------------------------------+-------------------------------------+
| Giai đoạn 3: Cấu hình mạng & Server     | Kết nối WiFi SSID công nghiệp       |
| (Tuần 5)                                | Khởi tạo Cloud Instance AWS EC2     |
+-----------------------------------------+-------------------------------------+
| Giai đoạn 4: Hiệu chuẩn & Vận hành      | Kiểm định sai số tải thực tế        |
| (Tuần 6 trở đi)                         | Bàn giao giao diện Web Dashboard    |
+-------------------------------------------------------------------------------+

Kịch bản ứng dụng thực tế

  • Trường học & Trung tâm nghiên cứu: Giám sát điện năng tiêu thụ của từng phòng thực hành điện tử, xưởng tiện, phòng máy chủ vi tính để quản lý việc tắt/bật thiết bị sau giờ học.
  • Tòa nhà văn phòng & Chung cư mini: Theo dõi lượng điện tiêu thụ của từng tầng/căn hộ, phát hiện rò rỉ điện năng hoặc phụ tải quá tải để ngăn ngừa nguy cơ hỏa hoạn.

Phân tích hiệu quả kinh tế (ROI)

  • Chi phí đầu tư ban đầu: Khoảng 600.000 VNĐ cho một tủ giám sát hoàn chỉnh.
  • Hiệu quả tiết kiệm: Nhờ việc phát hiện và cảnh báo sớm các thiết bị không sử dụng hoặc vận hành sai chế độ (như máy lạnh, dàn máy tính chạy ngầm ngoài giờ), ước tính tiết kiệm từ 12% đến 18% chi phí tiền điện hàng tháng. Thời gian hoàn vốn đầu tư (ROI) ước tính chỉ từ 2 đến 4 tháng.

Hạn chế và hướng phát triển

Hạn chế kỹ thuật hiện tại

  • Hệ thống chỉ hoạt động trên mạng WiFi băng tần 2.4GHz (chưa hỗ trợ băng tần 5GHz hoặc mạng dây Ethernet RJ45 công nghiệp).
  • Chưa tích hợp thuật toán phân tích chất lượng điện năng chuyên sâu như sóng hài bậc cao (Total Harmonic Distortion - THD) hay phát hiện sụt áp tức thời (Voltage Sag/Swell).
  • Chưa có tính năng điều khiển đóng cắt tải tự động từ xa.

Hướng phát triển nâng cao

  • Nâng cấp phần cứng: Chuyển sang vi điều khiển ESP32 2 nhân để bổ sung kết nối Bluetooth Low Energy (BLE), tích hợp khe cắm thẻ nhớ MicroSD để lưu trữ dữ liệu ngoại tuyến (Offline Data Logging) khi mất mạng.
  • Ứng dụng AI/Machine Learning: Xây dựng mô hình phân tích phụ tải không xâm lấn (NILM - Non-Intrusive Load Monitoring) trên Cloud để nhận diện chính xác loại thiết bị đang hoạt động dựa trên đặc tuyến dòng/công suất.
  • Bảo mật chuyên sâu: Nâng cấp kênh truyền từ HTTP sang giao thức bảo mật mã hóa HTTPS/MQTTS (TLS 1.3) và xác thực hai lớp (2FA) cho trang quản trị.

Đối tượng hưởng lợi

  • Sinh viên ngành Kỹ thuật Điện - Điện tử, IoT: Tài liệu tham khảo toàn diện về việc tích hợp phần cứng đo lường công nghiệp (PZEM-004T), giao tiếp vi điều khiển (ESP8266), thiết kế mạch in (Altium) và lập trình Full-stack IoT.
  • Kỹ sư & Lập trình viên nhúng: Nắm bắt mô hình kiến trúc đưa dữ liệu từ vi điều khiển lên hạ tầng Cloud AWS thông qua các giao thức HTTP REST/MySQL tiêu chuẩn.
  • Quản trị viên tòa nhà & Doanh nghiệp: Một phương án khả thi với chi phí cực thấp để chuyển đổi số hệ thống điện năng, số hóa chỉ số và nâng cao độ an toàn điện lưới.
  • Cộng đồng nghiên cứu: Cung cấp bộ dữ liệu thực nghiệm về độ chính xác và độ trễ của các hệ thống đo lường không dây giá rẻ so với thiết bị tiêu chuẩn phòng lab.

Câu hỏi thường gặp

1. Yêu cầu kỹ thuật tối thiểu để triển khai hệ thống là gì?

Hệ thống yêu cầu nguồn điện lưới $80 - 260\text{VAC}$, mạng WiFi cục bộ chuẩn $802.11\text{ b/g/n}$ tần số $2.4\text{GHz}$ có kết nối Internet, và một máy chủ Web (có thể sử dụng gói miễn phí AWS EC2 Free Tier t2.micro) đã cài đặt ngăn xếp LAMP (Linux, Apache, MySQL, PHP).

2. Nếu mạng WiFi bị mất kết nối thì hệ thống hoạt động như thế nào?

Khi mất sóng WiFi, hệ thống vẫn tiếp tục duy trì đo đạc và hiển thị trực tiếp các thông số lên màn hình LCD 20x4 tại tủ điện. ESP8266 sẽ liên tục thử kết nối lại mạng WiFi theo chu kỳ lập trình mà không làm gián đoạn tiến trình đo đạc của module PZEM-004T.

3. Hệ thống có thể mở rộng để giám sát điện 3 pha không?

Hoàn toàn có thể. Bằng cách sử dụng 03 module PZEM-004T gắn trên 3 pha riêng biệt ($L_1, L_2, L_3$) và kết nối chung về một bộ xử lý trung tâm (như ESP32 với nhiều cổng Serial phần cứng), hệ thống có thể thu thập và tính toán tổng công suất tiêu thụ của nguồn điện 3 pha.

4. Chi phí duy trì hệ thống máy chủ AWS hàng tháng là bao nhiêu?

Trong năm đầu tiên, người dùng có thể sử dụng gói AWS Free Tier (EC2 t2.micro) hoàn toàn miễn phí (750 giờ hoạt động/tháng). Sau thời gian miễn phí, chi phí duy trì chỉ dao động khoảng $3 - 5\text{ USD/tháng}$, hoặc có thể dễ dàng chuyển toàn bộ mã nguồn PHP/MySQL sang các hosting giá rẻ trong nước.

5. Khả năng bảo mật của dữ liệu đo đạc như thế nào?

Dữ liệu gửi lên Cloud được kiểm tra tính hợp lệ của tham số ngõ vào ở phía server PHP (Input Sanitization, Prepared Statements chống SQL Injection). Hệ thống có thể nâng cấp thêm khóa xác thực API Token (Bearer Token) và chứng chỉ SSL/TLS để mã hóa dữ liệu trên đường truyền.

Kết luận

Đồ án "Nghiên cứu, thi công hệ thống thu thập dữ liệu và giám sát điện năng" đã hoàn thành toàn diện các mục tiêu đề ra: từ việc nghiên cứu nguyên lý, thiết kế thi công phần cứng module hóa an toàn, cho đến việc làm chủ công nghệ đám mây AWS và phát triển giao diện Web giám sát trực quan. Với ưu thế vượt trội về chi phí thấp, sai số đo lường nhỏ ($< 0.8%$) và khả năng mở rộng linh hoạt, đề tài mở ra hướng đi thực tiễn trong việc ứng dụng công nghệ IoT vào bài toán tiết kiệm năng lượng và chuyển đổi số hạ tầng điện dân dụng cũng như công nghiệp.