Thiết kế đồng hồ nước điện tử giám sát tiêu thụ qua Internet và Lora

LỜI CAM ĐOAN

LỜI CẢM ƠN

1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1. ĐẶT VẤN ĐỀ

1.2. MỤC TIÊU

1.3. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

1.4. GIỚI HẠN

1.5. BỐ CỤC

2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.1. TẦM QUAN TRỌNG CỦA VIỆC QUẢN LÝ LƯỢNG NƯỚC TIÊU THỤ

2.2. TÌM HIỂU VỀ CÔNG NGHỆ LORA

2.2.1. Công nghệ LoRa

2.2.2. Phạm vi hoạt động và mức tiêu thụ năng lượng của LoRa

2.2.3. Nguyên lý hoạt động của LoRa

2.2.4. Chế độ hoạt động của Module Lora

2.2.5. Phần mềm cấu hình Module LoRa E32-TTL-100 của nhà sản xuất

2.3. CÁC CHUẨN TRUYỀN DỮ LIỆU

2.3.1. Chuẩn truyền thông UART

2.3.2. Chuẩn truyền thông SPI

2.4. GIỚI THIỆU VỀ MYSQL

2.5. TỔNG QUAN VỀ PHP

2.5.1. Giới thiệu về php

2.5.2. Các đặc điểm của php

2.5.3. Các chức năng của php

2.6. GIỚI THIỆU VỀ HTML

2.6.1. Cấu trúc cây HTML cơ bản

2.7. GIỚI THIỆU VỀ CSS

2.7.1. Tác dụng của CSS

3. CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ

3.1. TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG

3.1.1. Thiết kế sơ đồ khối hệ thống

3.1.2. Tính toán và thiết kế mạch

3.1.2.1. Khối xử lý tín hiệu ở đồng hồ nước

3.1.2.2. Khối xử lý thu thập dữ liệu và gửi dữ liệu lên database

3.1.2.3. Khối cảm biến

3.1.2.4. Khối hiển thị

3.1.2.5. Khối thu phát tín hiệu RF LoRa

3.1.2.6. Khối nguồn và Pin dự phòng

3.1.2.7. Sơ đồ nguyên lý hoạt động toàn mạch

4. CHƯƠNG 4: THI CÔNG HỆ THỐNG

4.1. THI CÔNG HỆ THỐNG

4.1.1. Thi công bo mạch

4.1.2. Lắp ráp và kiểm tra

4.2. ĐÓNG GÓI VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH

4.2.1. Đóng gói bộ điều khiển

4.2.2. Thi công mô hình

4.3. LẬP TRÌNH HỆ THỐNG

4.3.1. Phần mềm lập trình cho vi điều khiển

4.3.2. Phần mềm lập trình web

4.4. VIẾT TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG, THAO TÁC

5. CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ, NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ

5.1. KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC

5.2. KẾT QUẢ CHẠY HỆ THỐNG

5.3. NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ

6. CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN

6.1. HƯỚNG PHÁT TRIỂN

TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Thiết kế đồng hồ nước thông minh

Đề tài tập trung vào thiết kế đồng hồ nước thông minh, tích hợp công nghệ Internet of Things (IoT) và công nghệ Lora để giám sát tiêu thụ nước từ xa. Hệ thống bao gồm đồng hồ đo lưu lượng nước, module LoRa, module WiFi (NodeMCU ESP8266), vi điều khiển Arduino UNO R3, và một giao diện web. Cảm biến lưu lượng nước (FS400A – G1) đo lưu lượng nước, dữ liệu được xử lý bởi Arduino và truyền qua cổng kết nối Lora đến trạm thu thập dữ liệu. Trạm này kết nối internet, gửi dữ liệu lên máy chủ. Người dùng truy cập giao diện web để theo dõi tiêu thụ nước online. Hệ thống hướng đến giải pháp quản lý nước thông minh, giúp tiết kiệm nước và giảm chi phí quản lý. Thiết bị giám sát nước thông minh này cải thiện phương pháp giám sát truyền thống, giúp người dùng và nhà cung cấp nước có cái nhìn tổng quan hơn về việc tiêu thụ.

1.1 Giám sát tiêu thụ nước online

Một trong những mục tiêu chính là giám sát tiêu thụ nước online. Dữ liệu từ cảm biến đo lưu lượng nước được truyền qua mạng LoRa đến một trạm thu thập dữ liệu, sau đó được chuyển lên một cơ sở dữ liệu trên máy chủ. Người dùng có thể truy cập vào một ứng dụng giám sát nước hoặc một trang web để xem dữ liệu tiêu thụ nước theo thời gian thực hoặc trong một khoảng thời gian cụ thể. Phần mềm giám sát tiêu thụ nước được thiết kế thân thiện, dễ sử dụng và cung cấp các báo cáo chi tiết về tiêu thụ nước. Hệ thống còn cho phép phân tích dữ liệu tiêu thụ nước, giúp người dùng hiểu rõ hơn về thói quen sử dụng nước của mình. Nền tảng giám sát nước này cung cấp một cách hiệu quả để quản lý và theo dõi lượng nước tiêu thụ, góp phần vào việc tiết kiệm tài nguyên nước.

1.2 Hệ thống giám sát nước từ xa

Hệ thống sử dụng công nghệ LoRa cho phép giám sát nước từ xa, đặc biệt hữu ích ở những khu vực không có kết nối internet trực tiếp. Các đồng hồ nước, hoạt động như các thiết bị giám sát nước, gửi dữ liệu qua mạng LoRa đến trạm thu thập trung tâm, sau đó trạm này sẽ truyền dữ liệu lên internet. Hệ thống giám sát nước từ xa này mở rộng phạm vi giám sát và tăng tính linh hoạt. Việc sử dụng công nghệ Lora trong đo nước giúp giảm chi phí cơ sở hạ tầng và tăng độ tin cậy của hệ thống. Cổng kết nối Lora đảm bảo truyền dữ liệu ổn định, ngay cả ở những khu vực có tín hiệu yếu. Thu thập dữ liệu đo nước được tự động hóa, giúp giảm thiểu lỗi do con người gây ra. Triển khai hệ thống giám sát nước này đơn giản và dễ dàng bảo trì.

1.3 Đo lượng nước điện tử

Việc sử dụng đo lượng nước điện tử thay thế cho các đồng hồ cơ truyền thống mang lại nhiều lợi ích. Đồng hồ nước điện tử cho độ chính xác cao hơn, ít bị lỗi hơn và dễ dàng tích hợp với hệ thống giám sát từ xa. Thiết kế mạch điện tử đồng hồ nước được tối ưu hóa để tiết kiệm năng lượng. Thiết kế đồng hồ nước không dây giúp việc lắp đặt và bảo trì trở nên thuận tiện hơn. Cấu trúc mạch điện tử đồng hồ nước đơn giản và dễ hiểu. Mạch điện tử đồng hồ nước sử dụng các thành phần chất lượng cao, đảm bảo độ bền và độ ổn định của hệ thống. Mô hình dữ liệu đồng hồ nước thông minh cho phép lưu trữ và xử lý dữ liệu một cách hiệu quả.

II. Công nghệ Lora trong đo nước

Việc ứng dụng công nghệ Lora trong đo nước là một điểm nhấn của đề tài. LoRa là một công nghệ không dây tầm xa, tiêu thụ năng lượng thấp, lý tưởng cho các ứng dụng IoT. Cổng kết nối Lora được sử dụng để truyền dữ liệu từ các đồng hồ nước đến trạm thu thập dữ liệu. Chế độ hoạt động của Module Lora được cấu hình phù hợp để đảm bảo độ tin cậy và hiệu quả của hệ thống. Phần mềm cấu hình Module LoRa E32-TTL-100 được sử dụng để thiết lập các thông số truyền nhận. Kết nối LoRa giúp tăng phạm vi hoạt động của hệ thống, đặc biệt ở những vùng khó tiếp cận. An ninh mạng trong hệ thống giám sát nước cần được xem xét kỹ lưỡng để đảm bảo dữ liệu an toàn.

2.1 Cấu hình và kết nối Lora

Đề tài trình bày chi tiết về cấu hình và kết nối Lora. Kết nối LoRa được thiết lập giữa các đồng hồ nước và trạm thu thập dữ liệu. Cổng kết nối Lora được cấu hình để hoạt động ở chế độ phù hợp. Thu thập dữ liệu đo nước qua LoRa được thực hiện hiệu quả. Phần mềm cấu hình Module LoRa E32-TTL-100 được sử dụng để quản lý các thông số truyền nhận. Việc đảm bảo an toàn thông tin đồng hồ nước thông minh là rất quan trọng. Chi phí lắp đặt đồng hồ nước thông minh cũng cần được xem xét.

III. Internet of Things IoT trong quản lý nước

Đề tài minh họa rõ ràng Internet of Things (IoT) trong quản lý nước. Hệ thống sử dụng Internet of Things (IoT) để giám sát và quản lý tiêu thụ nước từ xa. Giám sát nước thời gian thực được thực hiện thông qua giao diện web. Báo cáo tiêu thụ nước được tự động tạo ra. Tích hợp hệ thống giám sát nước vào hệ thống quản lý hiện có dễ dàng. Lợi ích của đồng hồ nước thông minh là rõ ràng: tiết kiệm nước, giảm chi phí, tăng hiệu quả quản lý. Xu hướng công nghệ giám sát nước đang chuyển dịch mạnh mẽ về hướng sử dụng IoT và các công nghệ không dây.

3.1 Ứng dụng giám sát nước

Đề tài nêu bật ứng dụng giám sát nước của hệ thống. Ứng dụng giám sát nước cho phép người dùng theo dõi tiêu thụ nước của mình một cách dễ dàng. Dữ liệu tiêu thụ nước được hiển thị trực quan và dễ hiểu. Báo cáo tiêu thụ nước cung cấp thông tin chi tiết về việc sử dụng nước. Ứng dụng giám sát nước giúp người dùng phát hiện và khắc phục sự cố rò rỉ nước kịp thời. An toàn thông tin đồng hồ nước thông minh được đảm bảo. Vận hành hệ thống giám sát nước đơn giản và dễ dàng.

Đồ án HCMUTE: Thiết kế và thi công đồng hồ nước điện tử giám sát lượng nước tiêu thụ