SmartWater Plus – To Nguyen Thinh Phat

Study Plan under GSF-based APE Technical Guidance

Name: Tô Nguyễn Thịnh Phát
Email: 42101418@student.tdtu.edu.vn
Project Title: SMART WATER
Technical Advisor: Kim Do Kyong (GSF-based APE, International Cooperation Coordinator at CWCA)

---

Project Overview

Objective
To develop a smart water management system for household and industrial water purifiers, capable of collecting and managing water quality data and predicting filter replacement cycles. The system will be designed with potential scalability for agricultural water management applications, such as smart farming irrigation systems.

Key Features

• AI-based prediction of filter replacement

• Real-time water quality monitoring via IoT and sensor integration

• Integration of water level sensors and flow sensors for precise control

• Automated valve control and scheduling/automation using Home Assistant

• Potential integration with the GSF platform for data sharing and global collaboration

---

System Design

1. Hardware Components

• ESP32: Collects sensor data and transmits via Wi-Fi

• Water Quality Sensors: For TDS, pH, temperature, etc.

• Water Level Sensors: Monitors tank/reservoir levels

• Flow Sensors: Measures water flow through the purifier

• Electronic Valves: Automatically shuts off water flow when necessary

• OLED Display (optional): For on-site real-time data display

2. Software & Server Environment

• Raspberry Pi-based server

  • Low-power microserver running Node-RED, InfluxDB, MQTT, and Home Assistant

• Node-RED: For managing data flows and visual dashboards

• InfluxDB: Time-series database for storing water quality data

• MQTT (Mosquitto): Communication protocol between ESP32 and server

• Home Assistant: For scheduling and automation

  • Examples:

    • Timed valve control

    • Pump activation based on water level

    • Notifications for filter replacement

3. AI and Data Analysis

• Basic predictive algorithms based on collected data

  • Analyze patterns of water quality degradation over time

  • Estimate optimal filter replacement period

• Data visualization and summary reports for end-users

---

Integration with GSF & APE Technical Guidance

• Scalability into smart environmental applications

  • Potential linkage with GSF platform’s smart farming and climate adaptation projects

  • Applicable to automated irrigation or recycled water management systems

• International collaboration opportunities

  • Basis for joint Vietnam-Korea research initiatives

  • Technical exchange and mentorship within the APE expert community

---

Study Timeline (Starting April 2025 – 5 Phases)

---

Expected Outcomes

• Optimized maintenance and cost reduction for water purifier users

• Improved efficiency in water usage (both domestic and agricultural)

• Opportunity to expand the system into broader smart water management and education

• Foundation for ASEAN-Korea technical collaboration and joint projects under GSF

 

Thịnh Phát

 

Kế hoạch học tập dưới sự hướng dẫn kỹ thuật của chuyên gia APE thuộc GSF

Họ và tên: Tô Nguyễn Thịnh Phát
Email: 42101418@student.tdtu.edu.vn
Tên đề tài: SMART WATER
Cố vấn kỹ thuật: Kim Do Kyong (Chuyên gia APE thuộc GSF, Điều phối viên Hợp tác Quốc tế – CWCA)

---

Tổng quan dự án

Mục tiêu
Phát triển hệ thống quản lý nước thông minh dành cho máy lọc nước gia đình và công nghiệp, có khả năng thu thập và quản lý dữ liệu chất lượng nước, đồng thời dự đoán chu kỳ thay lõi lọc. Hệ thống được thiết kế có thể mở rộng áp dụng vào quản lý nước trong nông nghiệp, đặc biệt là các mô hình nông trại thông minh (smart farm).

Đặc điểm chính

• Dự đoán thời điểm thay lõi lọc nước dựa trên AI

• Giám sát chất lượng nước thời gian thực qua hệ thống IoT và cảm biến

• Ứng dụng cảm biến mực nước và lưu lượng để điều khiển chính xác

• Tự động điều khiển van và tích hợp hệ thống Home Assistant cho lập lịch và tự động hóa

• Có khả năng liên kết với nền tảng GSF để chia sẻ dữ liệu và hợp tác quốc tế

---

Thiết kế hệ thống

1. Thành phần phần cứng

• ESP32: Thu thập dữ liệu từ cảm biến và truyền qua Wi-Fi

• Cảm biến chất lượng nước: TDS, pH, nhiệt độ, v.v.

• Cảm biến mực nước: Giám sát mực nước trong bể chứa

• Cảm biến lưu lượng: Đo lưu lượng nước đi qua máy lọc

• Van điện tử: Tự động đóng/ngắt nước khi cần thiết

• Màn hình OLED (tùy chọn): Hiển thị dữ liệu tại chỗ

2. Môi trường phần mềm và máy chủ

• Máy chủ sử dụng Raspberry Pi

  • Máy chủ mini tiêu thụ điện năng thấp, chạy Node-RED, InfluxDB, MQTT và Home Assistant

• Node-RED: Xử lý luồng dữ liệu và hiển thị biểu đồ trực quan

• InfluxDB: Cơ sở dữ liệu thời gian thực lưu trữ dữ liệu chất lượng nước

• MQTT (Mosquitto): Giao thức truyền dữ liệu giữa ESP32 và máy chủ

• Home Assistant: Thiết lập lịch trình và tự động hóa

  • Ví dụ:

    • Tự động mở/đóng van theo thời gian

    • Bật bơm khi mực nước thấp

    • Gửi cảnh báo khi cần thay lõi lọc

3. AI và phân tích dữ liệu

• Ứng dụng thuật toán dự đoán đơn giản dựa trên dữ liệu thu thập

  • Phân tích xu hướng suy giảm chất lượng nước qua từng chu kỳ

  • Dự đoán thời điểm thay lõi lọc và thông báo đến người dùng

• Hiển thị biểu đồ và báo cáo phân tích dễ hiểu cho người sử dụng

---

Tích hợp cùng GSF và hướng dẫn kỹ thuật từ APE

• Khả năng mở rộng ứng dụng trong môi trường thông minh

  • Có thể liên kết với các dự án nông nghiệp thông minh, ứng phó biến đổi khí hậu trên nền tảng GSF

  • Áp dụng trong hệ thống tưới tiêu tự động hoặc tái sử dụng nước tại nông trại

• Cơ hội hợp tác quốc tế

  • Là cơ sở cho các sáng kiến nghiên cứu chung giữa Việt Nam và Hàn Quốc

  • Tham gia mạng lưới chuyên gia APE và chia sẻ kỹ thuật chuyên sâu

---

Lộ trình học tập (Bắt đầu từ tháng 4/2025 – gồm 5 giai đoạn)

---

Kết quả kỳ vọng

• Tối ưu hóa chi phí bảo trì máy lọc nước cho người dùng

• Nâng cao hiệu quả sử dụng tài nguyên nước (cho gia đình và nông nghiệp)

• Phát triển công nghệ quản lý nước thông minh và mô hình giáo dục ứng dụng

• Làm nền tảng cho các dự án hợp tác kỹ thuật Việt Nam – Hàn Quốc dưới khuôn khổ GSF

 

GSF 기반 APE 기술지도 스터디 계획서

이름: Tô Nguyễn Thịnh Phát
이메일: 42101418@student.tdtu.edu.vn
프로젝트명: SMART WATER
기술자문: 김도경 (GSF 기반 APE, CWCA 국제협력코디네이터)

---

프로젝트 개요

목표
가정용 및 산업용 정수기 시스템의 수질 데이터 수집 및 관리, 필터 교체 주기 예측 기능을 갖춘 스마트 수자원 관리 시스템을 개발한다. 장기적으로는 농업용 물관리(예: 스마트팜 자동 급수 시스템)에도 적용 가능한 기술로 확장하는 것을 목표로 한다.

특징

• AI 기반 필터 수명 예측 기능

• IoT 및 센서 기반 실시간 수질 모니터링

• 수위 센서 및 유량 센서를 이용한 정밀 제어

• 밸브 자동 제어 기능과 Home Assistant 기반 스케쥴링 및 자동화

• GSF 플랫폼의 데이터 연계 및 기술 교류 가능성 확보

---

시스템 설계

1. 하드웨어 구성

• ESP32: 센서 데이터 수집 및 Wi-Fi 전송

• 수질 센서: TDS, pH, 온도 측정 등

• 수위 센서: 저장 탱크나 저수조의 수위 감지

• 유량 센서: 정수기의 사용량 및 흐름 측정

• 전자밸브: 필터 교체 시기나 비상 상황에서 자동 차단

• OLED 디스플레이 (선택): 현장 데이터 실시간 표시

2. 소프트웨어 및 서버 환경 구성

• Raspberry Pi 기반 서버 환경

  • 저전력 소형 서버로 Node-RED, InfluxDB, MQTT, Home Assistant 통합 운영

• Node-RED: 센서 데이터 흐름 제어 및 시각화 대시보드 구성

• InfluxDB: 수질 및 센서 데이터 저장

• MQTT (Mosquitto): ESP32와 서버 간 통신

• Home Assistant: 자동화 및 사용자 설정 스케쥴링

  • 예: 정해진 시간에 밸브 자동 개폐

  • 수위에 따라 펌프 작동 또는 알람

  • 필터 수명 도달 시 알림 전송

3. AI 및 데이터 분석 기능

• 수질 및 사용량 데이터를 기반으로 한 간단한 예측 알고리즘 적용

  • 주기적 측정 데이터를 통해 필터 성능 저하 패턴 분석

  • 필터 교체 시점을 예측하여 사용자에게 알림 제공

• 데이터 시각화 및 분석 리포트 제공

---

GSF 및 APE 기술지도의 반영

• 스마트 환경 기술 확장성 확보

  • GSF 플랫폼의 스마트팜, 기후변화 대응 프로젝트와의 연계 가능성

  • 스마트 정수 관리 기술을 농업용 급수 시스템에 확대 적용 가능

• 국제협력 및 커뮤니티 연계

  • 베트남-한국 공동 연구 추진 기반 마련

  • APE 전문가 그룹과 기술 공유 및 멘토링 연계

---

스터디 일정 (2025년 4월 시작, 총 5단계)

---

기대 효과

• 정수기 필터 유지보수 최적화로 비용 절감

• 수자원 이용 효율성 향상 (가정용 및 농업용 포함)

• 스마트 수자원 관리 기술의 교육 및 확산 가능

• ASEAN-한국 기술 교류 및 국제 공동 프로젝트 연계 가능