Datalogger Giám sát Lưu lượng – Áp lực – Chất lượng Nước (STM32F103RC – MEI GROUP)**

1. Vi điều khiển & kiến trúc phần cứng

1.1 Bộ xử lý trung tâm

• MCU STM32F103RC, ARM Cortex-M3, 72 MHz.

• Bộ nhớ Flash 256KB, RAM 48KB, vận hành ổn định 24/7.

• Hỗ trợ đầy đủ giao tiếp: UART, RS485, I2C, SPI1/SPI2, ADC 12-bit, TIM PWM, Watchdog (IWDG/WWDG).

• Tối ưu cho thiết bị đo đạc công nghiệp yêu cầu độ bền – tiết kiệm năng lượng.

1.2 Hệ thống đo đạc & đầu vào tín hiệu

4–20mA (Analog Input)

• 2–6 kênh 4–20mA cách ly (tùy phiên bản).

• Dùng ADC 12-bit + bộ lọc số (EMA/Kalman).

• Đo: áp lực, pH, độ đục, Clo dư, EC/TDS, ORP, DO, mức nước.

RS485 Modbus RTU

• Giao tiếp cảm biến thông minh, đồng hồ điện tử, đồng hồ lưu lượng siêu âm.

• Hỗ trợ khung lệnh tùy chỉnh, timeout 300–3000ms, retry 1–5 lần.

M-Bus / Pulse

• Đọc đồng hồ nước cơ xung 1–1000Hz.

• Đọc đồng hồ nước điện tử M-Bus (tuỳ chọn board mở rộng).

Cảm biến phụ trợ

• Nhiệt độ – độ ẩm môi trường.

• Điện áp pin – dòng tiêu thụ.

2. Lưu trữ – Ghi dữ liệu – Chống mất dữ liệu

2.1 SD Card (FAT32)

• Lưu log dài hạn: áp lực, lưu lượng, chất lượng nước.

• Tạo file theo ngày, tuần, tháng.

2.2 Flash ngoài Winbond 16MB

• Lưu FIFO theo dạng block 30–50 byte/mẫu.

• Lưu được hàng chục nghìn mẫu khi mất mạng.

2.3 EEPROM AT24C256

• Lưu cấu hình trạm: APN, MQTT, ngưỡng cảnh báo, chu kỳ đo, hệ số hiệu chuẩn.

3. Chế độ hoạt động

3.1 Chế độ liên tục (Continuous Monitoring Mode)

• Chu kỳ đo: 1–5 giây.

• Chu kỳ gửi server: 5–60 giây.

• Phù hợp DMA/DMZ, tuyến ống chính, giám sát rò rỉ – áp lực.

3.2 Chế độ siêu tiết kiệm năng lượng (Ultra-Low-Power)

• Dựa trên Sleep Mode + Stop Mode của STM32F103RC.

• Thiết bị chỉ thức khi đến chu kỳ đo / cảnh báo.

• Dòng tiêu thụ khi ngủ: 0.3–1.2 mA.

• Phù hợp trạm năng lượng mặt trời.

4. Truyền thông

4G LTE (SIM7600/A7677)

• MQTT, MQTTS, HTTP/HTTPS POST, FTP/SFTP.

• Tự động reconnect khi mất sóng.

• Auto-retry theo cấp độ: 5s → 30s → 60s → 120s.

Giao thức

• MQTT Topic chuẩn MEI ECO

• Packet JSON gọn nhẹ < 400 bytes

• Hỗ trợ MQTTS (TLS 1.2) khi cần bảo mật cấp cao.

5. Xử lý dữ liệu & thuật toán

• Lọc tín hiệu số: EMA, trung bình trượt (Moving Average).

• Kiểm tra cảm biến lỗi, giá trị bất thường, mất tín hiệu 4–20mA.

• Cơ chế Deadband tránh gửi tràn dữ liệu.

• Đồng bộ thời gian qua NTP, RTC DS3231 dự phòng.

Chống mất dữ liệu

• Khi mất mạng → lưu Flash FIFO.

• Khi có mạng → đẩy bù theo đúng thứ tự timestamp.

6. Cảnh báo thông minh

• SMS, cuộc gọi, MEI ECO, Email, Telegram/Zalo (tùy tích hợp).

• Cảnh báo:

  • Áp lực cao/thấp.

  • Lưu lượng bất thường (vỡ ống – rò rỉ).

  • Clo dư thấp, pH vượt chuẩn, nước đục bất thường.

  • Mất nguồn – PIN yếu.

  • Mất cảm biến 4–20mA/RS485/M-Bus.

7. Tính năng mở rộng

• OTA Firmware qua 4G.

• Điều khiển bơm/van qua relay theo áp lực/ngưỡng chất lượng nước.

• Hỗ trợ LoRa/RS485 để mở rộng thêm nhiều cảm biến vệ tinh.

• API mở kết nối SCADA – Water Center – Sở ngành.

8. Ứng dụng

• Giám sát DMA/DMZ trong mạng cấp nước.

• Quan trắc áp lực – lưu lượng – chất lượng nước tại nút mạng.

• Giám sát đầu vào/đầu ra nhà máy xử lý.

• Trạm giám sát vùng sâu sử dụng năng lượng mặt trời.

• Khu công nghiệp – hệ thống cấp nước khép kín.