NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN HỆ THỐNG ĐO LƯỜNG NƯỚC THÔNG MINH SỬ DỤNG GIAO THỨC TRUYỀN THÔNG LORA

Abstract

Để giải quyết các thách thức về chi phí, hiệu quả vận hành và khả năng mở rộng trong việc giám sát nước, nghiên cứu này phát triển và kiểm nghiệm một hệ thống đo lường thông minh đầu-cuối. Giải pháp này kết hợp hai công nghệ trụ cột: mạng diện rộng công suất thấp (LoRaWAN) cho việc thu thập dữ liệu từ xa và Trí tuệ nhân tạo (AI) để phân tích và cảnh báo sớm. Kiến trúc của hệ thống bao gồm ba thành phần cốt lõi: (1) thiết bị endnode được thiết kế để có thể trang bị thêm (retrofit) trên các đồng hồ cơ hiện hữu mà không cần thay đổi kết cấu; (2) hạ tầng truyền thông LoRaWAN tiết kiệm năng lượng cho việc thu thập dữ liệu diện rộng; và (3) nền tảng phân tích dữ liệu ứng dụng AI để giám sát và đưa ra cảnh báo sớm về các hiện tượng bất thường, điển hình là rò rỉ. Quá trình thử nghiệm trong điều kiện đô thị thực tế cho thấy hệ thống có độ tin cậy cao, với sai số đo lường chỉ dưới 1% và khả năng duy trì kết nối LoRaWAN ổn định ở khoảng cách 1,2 km trong môi trường có vật cản. Mô hình AI dựa trên thuật toán Isolation Forest đã xác định thành công trên 90% các tình huống rò rỉ mô phỏng, đồng thời giữ tỷ lệ dương tính giả ở mức tối thiểu. Các kết quả này khẳng định tính khả thi và hiệu quả của giải pháp IoT được đề xuất, mở ra tiềm năng cho việc hiện đại hóa quy trình quản lý, tối ưu hóa hiệu suất vận hành và giảm thiểu thất thoát nước sạch trong thực tiễn.