Hệ thống IoT cho hệ solar 1.2MW

Dự án thiết kế và triển khai hệ thống IoT giám sát hệ thống điện mặt trời có công suất 1.2 MW cho một nhà máy công nghiệp tại Việt Nam.

• Thu thập dữ liệu từ nhiều nguồn: Hệ thống cần thu thập dữ liệu từ đồng hồ năng lượng, cảm biến và các thiết bị điện liên quan đến hệ thống điện mặt trời.
• Giao tiếp Modbus: Các thiết bị giao tiếp qua Modbus RTU và Modbus TCP, nên dữ liệu cần được đọc và xử lý chính xác.
• Xử lý và mapping dữ liệu: Dữ liệu thô cần được parse, chuẩn hóa, mapping và lưu trữ trong một cấu trúc sạch trước khi hiển thị.
• Khả năng sử dụng dữ liệu dài hạn: Hệ thống cần hỗ trợ cả giám sát thời gian thực và phân tích lịch sử, xử lý sự cố, so sánh và báo cáo.
• Dashboard dễ sử dụng: Đội vận hành cần di chuyển dễ dàng từ màn hình tổng quan hệ thống đến thông tin chi tiết từng đồng hồ mà không bị rối.

Đồng hồ / Cảm biến (Modbus RTU/TCP)

• Đồng hồ điện và cảm biến thu thập các giá trị thời gian thực từ hệ thống điện mặt trời, bao gồm công suất tác dụng, công suất phản kháng, công suất biểu kiến, điện năng, điện áp, dòng điện, tần số và hệ số công suất.
• Dữ liệu được thu thập qua Modbus RTU hoặc Modbus TCP tùy theo thiết bị và giao diện truyền thông.

Node-RED

• Node-RED chạy trên Raspberry Pi 5 và đóng vai trò là tầng xử lý dữ liệu.
• Node-RED kết nối đến các đồng hồ qua Modbus RTU/TCP, đọc dữ liệu thô, xử lý giá trị, mapping về cấu trúc thống nhất và gửi dữ liệu đã chuẩn hóa vào database.

InfluxDB

• InfluxDB được dùng làm cơ sở dữ liệu time-series.
• Dữ liệu được lưu cùng timestamp chính xác, phù hợp cho giám sát thời gian thực, xem xu hướng lịch sử và lập báo cáo.
• Cấu trúc database được thiết kế rõ ràng, có khả năng mở rộng khi cần thêm thiết bị hoặc thông số đo mới.

Grafana (Giao diện người dùng)

• Grafana được dùng để xây dựng giao diện người dùng.
• Dashboard cho phép theo dõi hệ thống điện mặt trời từ tổng quan đến chi tiết, bao gồm sản lượng điện mặt trời, công suất lưới, tải tiêu thụ, giá trị từng pha, điện áp, dòng điện, tần số và hệ số công suất.
• Người dùng cũng có thể xuất dữ liệu từ Grafana để phục vụ báo cáo và phân tích chuyên sâu.

Đồng hồ / Cảm biến → Node-RED → InfluxDB → Grafana

• Được chạy trên Raspberry Pi 5 và đóng vai trò là tầng xử lý trung tâm của hệ thống giám sát.
• Kết nối đến các đồng hồ điện qua Modbus RTU và Modbus TCP. Sau khi đọc dữ liệu, Node-RED xử lý giá trị thô, áp dụng mapping cần thiết, chuẩn hóa cấu trúc payload và gửi dữ liệu cuối cùng vào database để lưu trữ.

InfluxDB được sử dụng làm database vì nền tảng này được thiết kế cho dữ liệu time-series.

Mỗi bản ghi được lưu cùng timestamp, giúp việc truy xuất dữ liệu chính xác và rõ ràng khi xây dựng biểu đồ lịch sử, báo cáo và các màn hình phân tích hiệu suất.

Cấu trúc database được thiết kế với mapping rõ ràng giữa thiết bị, measurement và các thông số điện. Điều này giúp hệ thống dễ bảo trì và mở rộng khi cần thêm đồng hồ, cảm biến hoặc yêu cầu dashboard mới trong tương lai.

Grafana được sử dụng làm tầng trực quan hóa và giao diện người dùng.

Các dashboard được thiết kế để giúp người dùng theo dõi vận hành và hiệu suất của hệ thống điện mặt trời từ tổng quan đến chi tiết. Dashboard chính cung cấp tóm tắt nhanh về sản lượng điện mặt trời, nguồn điện lưới và tải tiêu thụ, trong khi các dashboard chi tiết hiển thị giá trị điện ở cấp đồng hồ như công suất từng pha, điện áp, dòng điện, tần số và hệ số công suất.

Grafana cũng cho phép người dùng xuất dữ liệu hệ thống để lập báo cáo. Điều này giúp việc phân tích chính xác hơn, nhanh hơn và thuận tiện hơn cho công tác vận hành và bảo trì.

Dự án này được hoàn thành cùng với Mr. Hao Ho Huy.