Giám sát khai thác nước dưới đất: lưu lượng, mực nước giếng trực tuyến

Gateway lập trình được tại công trình đọc lưu lượng, mực nước giếng và gửi thẳng lên hệ thống giám sát tài nguyên nước quốc gia qua REST/HTTPS theo TT 64/2025; nhánh song song về Proto IoT Cloud.

Thiết bị chínhGateway lập trình được (USR-EG628-ETH), router 4G (USR-G806p)
Giao thứcModbus RTU · REST/HTTPS · MQTT · 4G
Dữ liệu vềHệ thống giám sát tài nguyên nước quốc gia (gửi thẳng), Proto IoT Cloud (nhánh song song)
Văn bản pháp lýNĐ 53/2024, TT 64/2025

Bài toán

Nhà máy nước, khu công nghiệp, cơ sở sản xuất khai thác nước dưới đất bằng giếng khoan phải giám sát lưu lượng, mực nước theo giấy phép. Một bãi giếng thường có nhiều giếng cách nhau vài trăm mét, mỗi giếng một tủ bơm, có nơi thêm giếng quan trắc riêng. Nhiều công trình vẫn ghi sổ tay, hoặc đã truyền dữ liệu nhưng theo cách làm của quy định cũ.

Thông tư 64/2025/TT-BNNMT có hiệu lực từ 26/12/2025, thay Thông tư 17/2021/TT-BTNMT, đổi cách kết nối: công trình kết nối mới gửi thẳng theo dịch vụ web. Chủ công trình cần thiết bị vừa gửi đúng định dạng lên hệ thống quốc gia, vừa cho chính họ theo dõi giếng.

  • Xác định công trình thuộc mức nào theo m³/ngày đêm: phải đo gì, trực tuyến hay định kỳ.
  • Đồng hồ lưu lượng, cảm biến mực nước đã lắp nhưng không có cổng truyền thông, hoặc chưa kiểm định, hiệu chuẩn.
  • Mực nước giếng khai thác dao động mạnh khi bơm chạy, dừng; cảm biến đặt không đủ sâu sẽ hở khi mực nước động hạ thấp.
  • Định dạng bản tin, endpoint, tài khoản phải xin từ cơ quan tiếp nhận; gửi qua nền tảng trung gian không còn dùng được cho công trình kết nối mới.
  • Mất 4G, mất điện ở giếng xa: phải truyền bù, quá 72 giờ phải báo cáo.

Kiến trúc giải pháp

Mỗi công trình có một gateway lập trình được làm điểm gửi: đọc đồng hồ lưu lượng, cảm biến mực nước của các giếng, đóng gói theo schema chính thức và gọi API của hệ thống quốc gia. Cùng lúc, gateway gửi một nhánh MQTT riêng về Proto IoT Cloud cho chủ công trình.

01Hiện trườngĐồng hồ lưu lượng điện từ RS485 Modbus RTU; cảm biến mực nước giếng khai thác, giếng quan trắc (RS485 hoặc 4–20 mA); trạng thái bơm.
02Thu thập, truyềnUSR-EG628-ETH đọc dữ liệu, đóng gói schema, gửi REST/HTTPS, giữ hàng đợi gửi bù; USR-G806p cấp 4G hai SIM. Giếng phụ nối về qua RS485, LoRa hoặc cáp quang.
03Nền tảngNhánh 1: hệ thống giám sát tài nguyên nước quốc gia, gửi thẳng. Nhánh 2: Proto IoT Cloud cho chủ công trình.
04Người vận hànhCơ quan quản lý xem trên hệ thống quốc gia; chủ công trình xem mực nước, lưu lượng, trạng thái gửi và cảnh báo trên web, điện thoại.

Chu kỳ. Gateway đọc đồng hồ, cảm biến không quá 15 phút/lần theo yêu cầu đo, rồi gửi theo chu kỳ truyền của mức công trình (trực tuyến: không quá 1 giờ/lần). Công trình giám sát định kỳ: gateway vẫn tự ghi số liệu; nếu hệ thống quốc gia hỗ trợ nhận số liệu định kỳ qua API thì có thể tự động hóa bước gửi, việc này cần kiểm tra với cơ quan quản lý. Trước mắt, dữ liệu trên Proto IoT Cloud dùng để lập báo cáo và cập nhật theo hướng dẫn của cơ quan tiếp nhận. Thời điểm đo lấy theo đồng hồ gateway, đồng bộ NTP.

Gửi thẳng và gửi bù. Phần mềm trên USR-EG628-ETH (Node-RED hoặc container Docker) gọi RESTful API qua HTTPS của hệ thống tiếp nhận. Bản tin được ghi vào hàng đợi trên eMMC hoặc thẻ SD trước khi gửi, chỉ xóa khi có phản hồi thành công, nên mất mạng thì được gửi bù theo thứ tự thời gian. Đây là logic phần mềm PROTO hoặc SI lập trình, phải kiểm thử mất mạng, mất điện trước khi đăng ký kết nối.

Nhánh Proto IoT Cloud. Nhánh song song, không chuyển tiếp lên cơ quan quản lý. Gateway đẩy thêm trạng thái gửi (lần thành công gần nhất, số bản tin chờ) để chủ công trình biết sớm mình đang gián đoạn, trước mốc 72 giờ.

Bãi nhiều giếng. Giếng gần tủ trung tâm nối RS485 trực tiếp. Giếng trong bán kính dưới 500 m dùng Proto-C610L đưa RS485 qua LoRa, relay đa chặng nếu cần. Giếng xa hơn có tuyến cáp thì dùng bộ chuyển đổi quang PW-SDOF. Cách gom nhiều giếng vào một mã công trình cần thống nhất với cơ quan tiếp nhận.

Thiết bị đề xuất

Vai trò Thiết bị Ghi chú
Gateway gửi thẳng USR-EG628-ETH 2 RS485, 1 RS232, 2 Ethernet; Ubuntu 20.04, Node-RED, Docker; eMMC 32 GB, thẻ SD tới 128 GB; 9–36 VDC; -20~70 °C.
Đường 4G USR-G806p 2 khe Nano-SIM dự phòng nhà mạng, watchdog kép, VPN, vỏ kim loại, -40~75 °C.
I/O tại tủ USR-IO IO0440, IO8000 Đọc cảm biến 4–20 mA, trạng thái bơm qua RS485 Modbus RTU.
Giếng dưới 500 m Proto-C610L RS485 sang LoRa 433 MHz, relay đa chặng, mã hóa khóa 16 byte.
Giếng xa có cáp Bộ chuyển đổi quang PW-SDOF RS485 + Ethernet sang quang single-mode, 20 km.
Công trình nhỏ, định kỳ USR-M100 (bản 4G) HTTP(S), mẫu JSON, 2 AI, 2 DI, RS485. Ghi số liệu về Proto IoT Cloud để lập báo cáo; gửi thẳng chỉ khi hệ thống quốc gia nhận qua API và đã thử được với schema, cách xác thực chính thức.
Lưu lượng Đồng hồ lưu lượng điện từ có RS485 Modbus RTU Sai số yêu cầu ≤ 5%; kiểm định, hiệu chuẩn.
Mực nước Cảm biến mực nước kiểu áp suất thả giếng, RS485 hoặc 4–20 mA Sai số yêu cầu ≤ 1 cm; chọn dải đo vừa đủ, đặt dưới mực nước động thấp nhất.
Chất lượng (nếu thuộc diện) Máy phân tích pH, TDS, amoni, nitrat của hãng analyzer Cấp nước sinh hoạt từ 5.000 m³/ngày đêm.

Với yêu cầu ≤ 1 cm, nên chọn cảm biến mực nước bản RS485 để không cộng thêm sai số chuyển đổi 4–20 mA, và chọn dải đo theo biên độ mực nước thực tế: dải càng lớn càng khó đạt 1 cm.

Dữ liệu, điều khiển và cảnh báo

Giám sát

  • Lưu lượng tức thời, tổng tích lũy, tổng m³/ngày đêm so với lưu lượng cấp phép.
  • Mực nước giếng khai thác (tĩnh khi bơm dừng, động khi bơm chạy); mực nước giếng quan trắc.
  • Trạng thái bơm; chất lượng nước nếu thuộc diện; trạng thái gửi lên hệ thống quốc gia.

Điều khiển

  • Đáp ứng quy định không cần điều khiển bơm. Muốn chạy/dừng bơm giếng từ xa thì làm như giải pháp trạm bơm cấp nước; bảo vệ cạn giếng giữ trong tủ.

Cảnh báo, báo cáo

  • Lưu lượng ngày gần hoặc vượt mức cấp phép; mực nước động thấp hơn giới hạn trong giấy phép (nếu có).
  • Cảm biến lỗi: giá trị ngoài dải, mất kết nối Modbus.
  • Mất kết nối hệ thống quốc gia, hàng đợi gửi bù tăng.

Đáp ứng quy định

Theo Nghị định 53/2024/NĐ-CP, sửa đổi bởi Nghị định 23/2026/NĐ-CP (Điều 92, khai thác nước dưới đất):

Quy mô Phải giám sát Chế độ
Từ 3.000 m³/ngày đêm Lưu lượng, mực nước giếng khai thác, mực nước giếng quan trắc Trực tuyến, truyền không quá 1 giờ/lần
1.000 đến dưới 3.000 m³/ngày đêm Lưu lượng, mực nước giếng khai thác Trực tuyến, truyền không quá 1 giờ/lần
10 đến dưới 1.000 m³/ngày đêm Lưu lượng, mực nước giếng khai thác, chất lượng nước (nếu có) Định kỳ: lưu lượng, mực nước không quá 24 giờ/lần, cập nhật trước 10 giờ sáng hôm sau; chất lượng trong 5 ngày làm việc kể từ khi có kết quả phân tích

Chất lượng nước giám sát định kỳ; không yêu cầu camera. Công trình cấp nước sinh hoạt từ nước dưới đất từ 5.000 m³/ngày đêm phải quan trắc trực tuyến thêm pH, TDS, amoni, nitrat (Điều 88), tối thiểu một vị trí cho mỗi tầng chứa nước khai thác.

Thiết bị đo (Điều 87). Đo mực nước, lưu lượng không quá 15 phút/lần. Sai số mực nước ≤ 1 cm, lưu lượng ≤ 5% là yêu cầu với cảm biến, đồng hồ, không phải với gateway; thiết bị đo phải kiểm định, hiệu chuẩn. Gián đoạn do bảo trì, kiểm định thì chuyển sang chế độ định kỳ, khắc phục trong 60 ngày. Gián đoạn đường truyền phải truyền bù; quá 72 giờ liên tục phải thông báo bằng văn bản.

Cách truyền (Thông tư 64/2025/TT-BNNMT). Dịch vụ web theo RESTful API trên HTTPS (Điều 12 khoản 7). Công trình bắt đầu truyền từ 26/12/2025 phải truyền theo Web Service, không được truyền qua hệ thống trung gian (Điều 16 khoản 1 điểm b); công trình đã truyền trước đó được tiếp tục và được khuyến khích nâng cấp (điểm a). Vì vậy gateway gửi thẳng, Proto IoT Cloud chỉ là nhánh song song cho chủ công trình.

Phân vai. Gateway: đọc, đóng gói, gửi HTTPS, gửi bù. Cảm biến, đồng hồ: độ chính xác, kiểm định. Cơ quan tiếp nhận (Bộ hoặc Sở Nông nghiệp và Môi trường theo phân cấp): schema, endpoint, tài khoản, xác nhận kết nối.

Lưu ý: PROTO chưa có schema, endpoint và cách xác thực chính thức theo phụ lục của Thông tư 64/2025/TT-BNNMT. Chủ công trình cần xin hướng dẫn kỹ thuật từ cơ quan tiếp nhận trước khi lập trình; trạm chỉ được coi là đã kết nối khi cơ quan tiếp nhận xác nhận.

Thông tin quy định cập nhật tháng 10/2026. Trước khi triển khai, đối chiếu hướng dẫn kỹ thuật mới nhất của cơ quan tiếp nhận dữ liệu.

Triển khai

  1. Xác định mức nghĩa vụ: giấy phép, lưu lượng cấp phép, số giếng, giếng quan trắc, mục đích sử dụng; gửi văn bản xin hướng dẫn kỹ thuật kết nối.
  2. Khảo sát từng giếng: đồng hồ hiện có (cổng truyền thông, hạn kiểm định), ống đặt cảm biến, mực nước động thấp nhất, khoảng cách về tủ trung tâm, sóng 4G, nguồn.
  3. Chọn, lắp cảm biến đáp ứng sai số; cấu hình gateway: bảng điểm, chu kỳ đo, ánh xạ schema, hàng đợi, NTP, nhánh MQTT.
  4. Chạy thử: so số đọc với đo tay mực nước, chỉ số đồng hồ; rút SIM, cắt nguồn để kiểm tra gửi bù đúng thứ tự.
  5. Đăng ký kết nối theo hướng dẫn của cơ quan tiếp nhận; theo dõi trạng thái gửi trên Proto IoT Cloud.
  6. Bàn giao: hồ sơ kiểm định cảm biến, đồng hồ; cấu hình; quy trình khi bảo trì và khi gián đoạn quá 72 giờ.

Câu hỏi thường gặp

Đang truyền theo Thông tư 17/2021 qua một nền tảng, có phải làm lại ngay?

Theo Điều 16 khoản 1 điểm a Thông tư 64/2025/TT-BNNMT, công trình đã truyền trước ngày hiệu lực được tiếp tục và được khuyến khích nâng cấp sang Web Service. Công trình kết nối mới từ 26/12/2025 phải gửi thẳng theo Web Service (điểm b). Khi nâng cấp công trình đang truyền, nên thiết kế gửi thẳng theo điểm b và hỏi cơ quan tiếp nhận để chốt.

Gateway có bảo đảm sai số 1 cm không?

Không. Sai số là của cảm biến và đồng hồ, chứng minh bằng kiểm định, hiệu chuẩn. Gateway truyền đúng giá trị cảm biến trả về.

Gửi qua Proto IoT Cloud cho tiện quản lý nhiều công trình được không?

Không với công trình kết nối mới. Mỗi công trình gửi thẳng từ gateway tại chỗ; Proto IoT Cloud chỉ gom số liệu nhiều công trình cho chủ sở hữu.

Mất điện ở tủ giếng thì sao?

Nên có nguồn dự phòng cho gateway và router. Hàng đợi nằm trên eMMC, nhưng hành vi khi mất điện đột ngột vẫn phải kiểm thử.

Chưa thấy bài toán của bạn?

Gửi mô tả hiện trường, thiết bị đang có và nơi cần xem dữ liệu. Kỹ sư PROTO trao đổi phương án kiến trúc và thiết bị phù hợp.

zalo-icon
facebook-icon
tiktok-icon
phone-icon