BỘ IoT GATEWAY NHÀ MÁY – LAN + LoRa UART + M-Bus + I/O**

Bộ IoT Gateway sử dụng ESP32 được MEI GROUP thiết kế như điểm tập trung dữ liệu của toàn nhà máy, tích hợp kết nối LAN Ethernet và mạng LoRa UART để thu thập dữ liệu từ các thiết bị phân tán. Thiết bị thay thế dây RS485 xa trong nhà xưởng bằng hệ thống LoRa công nghiệp có độ ổn định cao, đồng thời hỗ trợ M-Bus/RS485, 4–20mA, và Digital I/O.

1. Kiến trúc phần cứng

1.1 Bộ xử lý

• ESP32-WROOM / ESP32-S3

• Dual-core 240MHz, RAM 520KB – 2MB

• Flash 4–16MB, hỗ trợ WiFi + chế độ Light-Sleep/Deep-Sleep

• Hoạt động 24/7 trong môi trường công nghiệp

2. Giao tiếp công nghiệp

2.1 Ethernet LAN

• RJ45 10/100 Mbps

• Hỗ trợ:

  • MQTT/MQTTS

  • HTTP/HTTPS

  • Websocket

  • Modbus TCP (tùy chọn)

→ Kết nối thẳng vào SCADA, MES, DCS, Server nội bộ của nhà máy.

2.2 LoRa UART (E22/E32/RYLR – tầm xa công nghiệp)

LoRa dùng UART, không dùng SPI.

• Tốc độ UART: 9600–115200 bps

• Tần số: 433/470/868 MHz

• Công suất TX: 22–30 dBm

• Tầm phủ:

  • Trong nhà xưởng: 500m – 2km

  • Ngoài trời: 3–10 km

• Giao thức truyền:

  • Polling theo ID

  • Node gửi theo chu kỳ

  • ACK/Retry chống mất gói

  • CRC kiểm tra toàn vẹn dữ liệu

Ứng dụng:

• Thu dữ liệu từ các node LoRa đo áp suất – lưu lượng – mực nước

• Giám sát tủ điện, mô tơ, bồn chứa

• Kết nối cảm biến đặt xa mà không cần dây RS485

2.3 M-Bus / RS485 Modbus RTU

• Dùng đọc thiết bị công nghiệp:

  • Đồng hồ nước siêu âm/điện tử

  • Cảm biến áp suất, lưu lượng

  • Tổng năng lượng điện, đồng hồ 3 pha

• Tốc độ: 9600–19200 bps

• Có cơ chế retry + timeout + kiểm tra gói CRC

2.4 Ngõ vào I/O công nghiệp

Analog Input 4–20mA / 0–10V

• 2–6 kênh

• ADC 16 bit (ADS1115/ADS1220)

• Cách ly chống nhiễu

• Dùng đo: áp suất, mức nước, pH, DO, EC/TDS…

Digital Input

• 4–8 kênh

• Hỗ trợ Dry-Contact hoặc 12–24VDC

• Dùng giám sát trạng thái bơm, quạt, motor, van

Digital Output

• 2–4 kênh relay

• Dùng kích hoạt cảnh báo, đóng/mở van/bơm

3. Tính năng xử lý dữ liệu

3.1 Lọc tín hiệu nâng cao

• EMA/Kalman cho analog

• Chống spike, nhiễu công nghiệp

• Phát hiện mất tín hiệu LoRa/RS485

3.2 Bộ nhớ

• Flash 4–16MB

• SD Card 8–32GB (tùy chọn)

• Cơ chế Data Logging + ReSync khi mất LAN

4. Tích hợp hệ thống giám sát nhà máy

4.1 Kết nối LAN

• Gửi dữ liệu về:

  • MEI ECO On-Premise / Cloud

  • SCADA

  • MES / DCS

• Dữ liệu dạng: JSON, MQTT, Modbus TCP (tùy chọn)

4.2 Mạng LoRa UART nội bộ

Gateway quản lý:

• 20–200 node LoRa

• Danh sách node: ID, RSSI, pin, trạng thái

• Anti-collision

• Đồng bộ thời gian toàn mạng

5. Cảnh báo công nghiệp

• Mất kết nối node LoRa

• M-Bus không phản hồi

• Áp suất thấp/cao

• Mực nước vượt ngưỡng

• Trạng thái bơm/van bất thường

• Nhiệt độ/độ ẩm thiết bị cao

• Cảnh báo qua:

  • Dashboard MEI ECO

  • Email, Telegram/Zalo (API)

  • WebApp cảnh báo real-time

6. Ứng dụng thực tế

• Giám sát hệ thống nước – khí – hơi – bơm – van trong nhà máy

• Thu thập dữ liệu phân tán bằng LoRa-UART

• Hệ thống cấp nước, nước thải, xử lý môi trường

• Giám sát năng lượng – đồng hồ điện – lưu lượng

• Kết nối tủ điện, trạm bơm, silo, bồn chứa

• Tích hợp SCADA nhưng không cần đi dây RS485 dài