Transformation of an Offline to an IoT-based Real-time River Water Quality Monitoring System

Abstract

This paper presents the design for upgrading an offline river water quality monitoring system to an IoT-based real-time system. The design is to be applied to offline river water quality monitoring units that are currently being installed for monitoring the quality of the river. These units can perform water quality measurement and record the results in the internal data storage. In order to collect this data, manual data transfer at the monitoring location is mandatory, leading to inefficiency due to the time and cost required. Furthermore, with manual data collection, real-time monitoring and response can hardly be achieved. Specifically, our design first obtains analog measurement results from the current monitoring unit and converts them into digital signals using Modbus remote IO M160 module. These signals are then fed to a Raspberry Pi. These results are then stored in both the Raspberry Pi internal storage and the cloud server for further uses. The database and visualization on Raspberry Pi is developed using real-time MongoDB and Node-Red while InfluxDB and Grafana are being used as the database and visualizer on the cloud server, respectively. Our design also includes notification through LINE application for urgent alerts. With our design, the real-time online water quality tracking is possible without system replacement.

บทความนี้นำเสนอการออกแบบเพื่อปรับปรุงระบบตรวจวัดคุณภาพน้ำ ที่ปัจจุบันมีใช้งานอยู่บางส่วนเป็นแบบ ออฟไลน์ไม่สามารถรวจสอบข้อมูลได้แบบเวลาจริง การเก็บข้อมูลต้องทำการโหลดข้อมูลจากระบบตรวจวัดคุณภาพน้ำแบบ ออฟลน์ ณ ตำแหน่งจุดวัดคุณน้ำภาพแล้วจึงนำผลที่ไต้ไปทำกรวิเคราะห์เพื่อใช้งนต่อไป เพื่อลดเวลาและเพิ่มประสิทธิภาพ ในการเก็บและวิเคราะห์ข้อมูลคุณภาพน้ำ ในระบบที่นำเสนอ เบื้องตันทำการแปลงสัญญาณจากระบบออฟไลน์เดิมที่ผลการวัดคุณภาพน้ำที่ได้จากเซนเซอร์ ออกมาเป็นสัญญาณแอนะล็อกให้เป็นสัญญาณดิจิทัลผ่านมอดูล Modbus romote IO module รุ่น M160 ร่วมกับบอร์ด ประมวลผล Raspberry P! ข้อมูลคุณภาพน้ำจะถูกบันทึกไว้บนบอร์ดประมวลผลที่ใช้ระบบฐานข้อมูลแบบเวลาจริง MongoDB และสามารถแสดงผลข้อมูลคุณภาพน้ำด้วยโปรแกรม Node-Red นอกจากการบันทึกข้อมูลไว้ที่บอร์ดประมวลผล แล้ว ยังทำการส่งข้อมูลดังกล่าวไปที่เครื่องแม่ชายบนคลาวด์ ที่ใช้ฐานข้อมูลแบบเวลาจริง In(uxDB และสามารถนำเสนอผล ข้อมูลย้อนหลังได้ด้วยโปรแกรม Grafana กรณีพบความผิตปกติของคุณภาพน้ำเครื่องแม่ข่ายจะทำการแจ้งเตือนผ่านโปรแกรม ประยุกต์ LINE