ІоТ система обліку водопостачання

Abstract

У роботі проведено аналіз сучасних систем дистанційного обліку водопостачання, технологій бездротової передачі даних та засобів побудови енергоефективних IoT мереж. Розглянуто архітектуру існуючих рішень, принципи збору та передачі даних, а також особливості використання механічних водомірів із дистанційним зчитуванням показників. У процесі проєктування розроблено структуру вузла обліку на базі мікроконтролера ESP32-C6, сенсора Холла та автономного джерела живлення. Запропоновано використання Thread mesh-мережі для передачі даних між вузлами обліку та центральним шлюзом із подальшою передачею інформації на сервер. Розроблено алгоритми роботи вузла обліку, серверної частини та клієнтського програмного забезпечення. Виконано оцінку енергоспоживання системи та обґрунтовано можливість забезпечення багаторічної автономної роботи вузлів обліку. Запропоноване рішення характеризується низькою вартістю впровадження, масштабованістю та можливістю інтеграції у сучасні системи моніторингу комунальних ресурсів. Використання Thread mesh-мережі дозволяє мінімізувати потребу у додатковій мережевій інфраструктурі.

In this work, an analysis of modern remote water metering systems, wireless data transmission technologies, and methods for building energy-efficient IoT networks is carried out. The architecture of existing solutions, principles of data collection and transmission, as well as the features of using mechanical water meters with remote reading capabilities are examined. Based on the conducted analysis, technical requirements were formulated and an IoT-based water supply metering system for multi-apartment residential buildings was designed. During the design process, a metering node structure based on the ESP32-C6 microcontroller, a Hall-effect sensor, and an autonomous power supply was developed. The use of a Thread mesh network is proposed for data transmission between metering nodes and a central gateway, followed by forwarding the collected information to a server. Algorithms for the operation of the metering node, server-side application, and client software were developed. The system’s power consumption was evaluated, and the feasibility of providing long-term autonomous operation of the metering nodes was justified. The proposed solution is characterized by low deployment cost, scalability, and the possibility of integration into modern utility resource monitoring systems. The use of a Thread mesh network minimizes the need for additional network infrastructure and ensures reliable data collection in multi-apartment residential buildings.