Xây Dựng Hệ Thống Giám Sát Nước Nhiễm Mặn Dựa Trên Công Nghệ IoT

• Tác giả: Mai Thanh Tháo
• Người hướng dẫn: PGS. TS Trần Công Hùng
• Trường học: Học Viện Công Nghệ Bưu Chính Viễn Thông
• Chuyên ngành: Hệ Thống Thông Tin
• Đề tài: Xây Dựng Hệ Thống Giám Sát Nước Nhiễm Mặn Dựa Trên Công Nghệ IoT
• Loại tài liệu: Đề Án Tốt Nghiệp
• Năm xuất bản: 2024
• Địa điểm: Thành Phố Hồ Chí Minh

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• MỤC LỤC
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VÀ CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NHIỄM MẶN ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ IOT
• 1.1. Một số công nghệ xử lý nước nhiễm mặn
• 1.2. Giới thiệu về công nghệ chưng cất
• 1.3. Giới thiệu về công nghệ thẩm thấu ngược RO
• 1.4. Hiện tượng thẩm thấu và quá trình thẩm thấu ngược
• 1.5. Giới thiệu về công nghệ màng Nano (NF)
• 1.6. Giới thiệu về công nghệ điện thẩm tách – ED (Electro-Deionization)
• 1.7. Quá trình điện thẩm tách
• 1.8. Ứng dụng IoT trong quản lý vận hành các hệ thống nước đô thị và trong các quy trình công nghệ khử mặn (nước mặn, nước lợ)
• 1.9. Kết luận chương
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ CÁC CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU LIÊN QUAN
• 2.1. Công nghệ IoT (Internet of Things)
• 2.2. Các giao thức truyền dữ liệu phổ biến trong lĩnh vực IoT
• 2.2.1. Constrained Application Protocol (CoAP)
• 2.2.2. Message Queuing Telemetry Transport (MQTT)
• 2.2.3. Advanced Message Queuing Protocol (AMQP)
• 2.2.4. Data Distribution Service (DDS)
• 2.2.5. Simple Text Oriented Messaging Protocol (STOMP)
• 2.3. Mạng cảm biến không dây (Wireless Sensor Network - WSN)
• 2.3.1. Tổng quan mạng cảm biến không dây
• 2.3.2. Một vài đặc điểm của mạng cảm biến không dây
• 2.3.3. Kỹ thuật xây dựng mạng cảm biến không dây
• 2.3.4. Các chuẩn truyền thông không dây giữa Node IoT và Gateway
• 2.4. Một số công trình nghiên cứu liên quan
• 2.4.1. Các công trình nghiên cứu tại Việt Nam
• 2.4.2. Một số công trình nghiên cứu trên thế giới
• 2.5. Kết luận chương
• 3. CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG MẠNG CẢM BIẾN IOT
• 3.1. Mô hình và các thông số cần giám sát trong xử lý nước nhiễm mặn
• 3.2. Các cảm biến sử dụng trong hệ thống xử lý nước nhiễm mặn
• 3.3. Các thông số cơ bản cho thiết kế IoT node
• 3.4. Các cảm biến sử dụng cho hệ thống xử lý nước nhiễm mặn
• 3.5. Thiết kế mạng cảm biến IoT cho hệ thống xử lý nước nhiễm mặn
• 3.6. Tích hợp bộ điều khiển trung tâm PLC với IoT gateway để đưa dữ liệu giám sát và điều khiển lên server để quản lý từ xa
• 3.7. Các bước thiết lập giao tiếp Modbus giữa PLC và IoT gateway
• 3.8. Kết luận chương
• 4. CHƯƠNG 4: XÂY DỰNG ỨNG DỤNG GIÁM SÁT CÁC THÔNG SỐ XỬ LÝ NƯỚC NHIỄM MẶN
• 4.1. Tổng quan hệ thống IoT phục vụ việc giám sát, điều khiển và lưu trữ dữ liệu trong hệ thống xử lý nước nhiễm mặn
• 4.2. Thiết kế nút IoT
• 4.3. Thiết kế GATEWAY
• 4.4. Sự đã dữ liệu từ các Node đến Gateway
• 4.5. Xây dựng bộ lãnh giao tiếp trong hệ thống các nút mạng IoT với gateway và giữa gateway với webserver
• 4.6. Phát triển module quản lý chính điều khiển hệ thống xử lý nước nhiễm mặn
• 4.7. Module cảnh báo Clo dư
• 4.8. Module thu thập số liệu cảm biến EC và pH
• 4.9. Module giám sát lưu lượng
• 4.10. Tổ chức cơ sở dữ liệu cho hệ thống giám sát
• 4.11. Vận hành thử nghiệm hệ thống
• 4.12. Kết luận chương
• DANH MỤC CÁC TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng Quan Về Hệ Thống Giám Sát Nước Nhiễm Mặn IoT

Hệ thống giám sát nước nhiễm mặn dựa trên công nghệ IoT đang trở thành một giải pháp hiệu quả cho vấn đề xâm nhập mặn tại nhiều vùng miền. Nước nhiễm mặn không chỉ ảnh hưởng đến nguồn nước sinh hoạt mà còn tác động đến sản xuất nông nghiệp. Việc áp dụng công nghệ IoT giúp thu thập và phân tích dữ liệu một cách tự động, từ đó đưa ra các quyết định kịp thời nhằm cải thiện chất lượng nước.

1.1. Công Nghệ IoT Trong Giám Sát Nước

Công nghệ IoT cho phép kết nối và giám sát các cảm biến nước từ xa. Các cảm biến này có thể đo độ mặn, pH, và nhiệt độ của nước, giúp người quản lý nắm bắt tình hình một cách nhanh chóng và chính xác.

1.2. Lợi Ích Của Hệ Thống Giám Sát

Hệ thống giám sát nước nhiễm mặn mang lại nhiều lợi ích như giảm thiểu chi phí vận hành, nâng cao hiệu quả quản lý tài nguyên nước và đảm bảo chất lượng nước cho sinh hoạt và sản xuất.

II. Vấn Đề Nước Nhiễm Mặn Tại Việt Nam

Nước nhiễm mặn là một trong những thách thức lớn đối với Việt Nam, đặc biệt là ở các tỉnh miền Tây Nam Bộ. Xâm nhập mặn không chỉ làm giảm chất lượng nước mà còn ảnh hưởng đến sản xuất nông nghiệp, gây thiệt hại cho hàng triệu hộ dân. Việc giám sát và quản lý nước nhiễm mặn là rất cần thiết để bảo vệ nguồn tài nguyên quý giá này.

2.1. Tình Hình Xâm Nhập Mặn

Theo báo cáo của Tổng cục Thủy lợi, tình hình xâm nhập mặn tại các tỉnh miền Tây đang ngày càng nghiêm trọng, ảnh hưởng đến hàng trăm ngàn hộ dân và hàng triệu hecta đất canh tác.

2.2. Thách Thức Trong Quản Lý Nước

Việc quản lý nước nhiễm mặn gặp nhiều khó khăn do sự biến đổi khí hậu và các yếu tố tự nhiên khác. Cần có các giải pháp công nghệ hiện đại để theo dõi và xử lý tình trạng này.

III. Phương Pháp Giải Quyết Nước Nhiễm Mặn Bằng IoT

Công nghệ IoT cung cấp các giải pháp hiệu quả cho việc giám sát và xử lý nước nhiễm mặn. Các cảm biến thông minh có thể thu thập dữ liệu liên tục và gửi về trung tâm điều khiển để phân tích. Điều này giúp đưa ra các quyết định kịp thời nhằm cải thiện chất lượng nước.

3.1. Cảm Biến Nước Thông Minh

Cảm biến nước thông minh có khả năng đo lường độ mặn, pH và các thông số khác của nước. Dữ liệu thu thập được sẽ được truyền về hệ thống quản lý để phân tích và đưa ra cảnh báo.

3.2. Hệ Thống Tự Động Hóa

Hệ thống tự động hóa giúp điều chỉnh các thông số vận hành của nhà máy xử lý nước, từ đó nâng cao hiệu quả xử lý và giảm thiểu chi phí.

IV. Ứng Dụng Thực Tiễn Của Hệ Thống IoT Trong Giám Sát Nước

Hệ thống giám sát nước nhiễm mặn dựa trên công nghệ IoT đã được triển khai tại nhiều địa phương, mang lại hiệu quả rõ rệt trong việc quản lý tài nguyên nước. Các ứng dụng này không chỉ giúp theo dõi chất lượng nước mà còn hỗ trợ trong việc ra quyết định kịp thời.

4.1. Kết Quả Nghiên Cứu Tại Bến Tre

Tại Bến Tre, hệ thống giám sát nước nhiễm mặn đã giúp cải thiện chất lượng nước sinh hoạt cho hàng ngàn hộ dân, đồng thời giảm thiểu thiệt hại cho sản xuất nông nghiệp.

4.2. Mô Hình Ứng Dụng IoT

Mô hình ứng dụng IoT trong giám sát nước nhiễm mặn đã được chứng minh là hiệu quả, với khả năng thu thập và phân tích dữ liệu nhanh chóng, giúp người quản lý đưa ra quyết định chính xác.

V. Kết Luận Về Tương Lai Của Hệ Thống Giám Sát Nước Nhiễm Mặn

Hệ thống giám sát nước nhiễm mặn dựa trên công nghệ IoT hứa hẹn sẽ trở thành một phần quan trọng trong việc quản lý tài nguyên nước tại Việt Nam. Với sự phát triển không ngừng của công nghệ, các giải pháp giám sát sẽ ngày càng hoàn thiện và hiệu quả hơn.

5.1. Triển Vọng Phát Triển

Triển vọng phát triển của hệ thống giám sát nước nhiễm mặn rất khả quan, với khả năng tích hợp nhiều công nghệ mới như trí tuệ nhân tạo và phân tích dữ liệu lớn.

5.2. Đề Xuất Giải Pháp Tương Lai

Cần tiếp tục nghiên cứu và phát triển các giải pháp công nghệ mới nhằm nâng cao hiệu quả giám sát và xử lý nước nhiễm mặn, đảm bảo nguồn nước sạch cho cộng đồng.