Nền tảng giám sát & điều khiển từ xa hệ thống điện mặt trời công nghiệp Solarmon
Kỹ sư chịu trách nhiệm bảo trì, nâng cấp & tối ưu hóa hiệu năng toàn diện hệ thống (từ giữa năm 2024).
Mô tả dự án
Vấn đề
Các hệ thống điện năng lượng mặt trời công suất lớn (0.2 - 5 MWp/trạm) thường phân tán rộng về mặt địa lý, khiến việc giám sát trạng thái thiết bị và phát hiện sự cố thủ công gặp nhiều khó khăn. Thêm vào đó, việc thiếu cơ chế điều khiển công suất phát từ xa theo yêu cầu của lưới điện dễ dẫn đến rủi ro mất an toàn hệ thống và tối ưu hóa sản lượng không hiệu quả.
Giải pháp
Hệ thống Solarmon cung cấp giải pháp IoT toàn diện, cho phép giám sát thời gian thực các thiết bị cốt lõi (biến tần, cảm biến, công tơ) thông qua giao thức Modbus, đồng thời hỗ trợ điều khiển on/off và điều chỉnh công suất phát từ xa. Nền tảng đảm bảo tính toàn vẹn dữ liệu ngay cả khi mất kết nối mạng và cung cấp công cụ phân tích biểu đồ, báo cáo trực quan trên cả phiên bản web và ứng dụng di động.
Tính năng chính
- Giám sát thời gian thực & vẽ biểu đồ thông số kỹ thuật của biến tần, cảm biến bức xạ, công tơ đo đếm.
- Điều khiển on/off & cấu hình công suất phát của biến tần từ xa qua mạng bảo mật.
- Thu thập dữ liệu tại hiện trường qua Gateway Service, hỗ trợ lưu trữ cục bộ (SQLite) và tự động đồng bộ bù dữ liệu khi có internet.
- Hệ thống cảnh báo đa kênh (email, ứng dụng di động, in-app) dựa trên mã lỗi phân tích từ thanh ghi thiết bị.
- Engine báo cáo sản lượng, doanh thu và dashboard thống kê hiệu suất vận hành theo chu kỳ ngày/tháng/năm.
- Mô-đun giả lập dữ liệu (simulation) phục vụ công tác triển khai thử nghiệm và demo chào hàng khách hàng mới.
Vai trò & trách nhiệm của tôi
Chủ trì công tác bảo trì, nâng cấp & tối ưu hóa toàn diện hệ thống (giai đoạn vận hành từ giữa 2024)
- Tiếp quản toàn bộ hệ thống bao gồm frontend (web/mobile), backend, cơ sở dữ liệu và hạ tầng máy chủ, bảo đảm chỉ số uptime tối đa cho các trạm đang vận hành thực tế.
- Trực tiếp tái cấu trúc và tối ưu hóa các câu lệnh SQL phức tạp, giải quyết triệt để tình trạng khóa bảng (block) gây nghẽn tài nguyên phần cứng máy chủ.
- Tối ưu hóa các API truy vấn báo cáo và dashboard nặng, cải thiện đáng kể tốc độ phản hồi hệ thống.
- Xây dựng mô-đun cấu hình và giả lập dữ liệu (mock data), trực tiếp triển khai các phiên bản demo phục vụ chiến lược chào hàng của doanh nghiệp.
Nghiên cứu phần cứng & phát triển dịch vụ thu thập dữ liệu biên (Gateway Service)
- Trực tiếp đọc tài liệu kỹ thuật của các hãng biến tần và thiết bị đo lường lớn để định nghĩa chính xác các thanh ghi dữ liệu và mã cảnh báo lỗi.
- Tham gia phát triển chương trình Python chạy trên thiết bị Edge Gateway (Linux/Windows) để thu thập dữ liệu qua giao thức Modbus TCP/RTU, tích hợp DB SQLite cục bộ để đảm bảo lưu trữ offline an toàn.
Phát triển dịch vụ tiếp nhận dữ liệu (Ingestion Service) & ứng dụng di động
- Tham gia xây dựng dịch vụ nhận dữ liệu tập trung bằng Node.js/TypeScript, xử lý luồng dữ liệu lớn đổ về đồng thời từ nhiều trạm phân tán.
- Chịu trách nhiệm chính trong việc lên ý tưởng và phát triển toàn bộ ứng dụng di động giám sát bằng Flutter, đảm bảo hiển thị dữ liệu thời gian thực mượt mà và nhận thông báo cảnh báo tức thì.
Thiết lập hạ tầng mạng an toàn (DevOps & Networking)
- Cấu hình và thiết lập mạng VPN bảo mật hai chiều giữa Cloud Server và hệ thống các Gateway phân tán tại hiện trường, cho phép kỹ sư truy cập cấu hình thiết bị từ xa an toàn.
Công nghệ sử dụng
Ngôn ngữ lập trình & framework
Python cho Gateway/DataLogger Service, TypeScript/Node.js cho Ingestion Service, Flutter cho ứng dụng di động
Giao thức truyền thông & IoT
Modbus TCP/RTU để kết nối thiết bị, REST API cho giao tiếp client-server, MQTT cho real-time messaging
Cơ sở dữ liệu
SQLite cho lưu trữ cục bộ trên Gateway/DataLogger, MySQL làm cơ sở dữ liệu chính cho các dịch vụ backend
DevOps & hạ tầng
Docker để đóng gói các dịch vụ, GitLab CI/CD cho tự động build & triển khai, VPN để kết nối an toàn từ Cloud Server đến các Gateway phân tán
Thách thức & giải pháp
Tích hợp thiết bị đa dạng & đồng bộ dữ liệu phân tán
Hệ thống phải thu thập dữ liệu từ rất nhiều chủng loại biến tần, công tơ của các nhà sản xuất khác nhau với cấu trúc thanh ghi Modbus hoàn toàn khác biệt, đồng thời phải đảm bảo không mất mát dữ liệu khi trạm bị mất kết nối internet.
Giải pháp
Tôi đã nghiên cứu sâu tài liệu phần cứng, chuẩn hóa việc map thanh ghi thiết bị và phát triển dịch vụ biên bằng Python đóng gói trong Docker. Triển khai cơ chế lưu đệm cục bộ qua SQLite tại hiện trường, hệ thống sẽ tự động thực hiện luồng đồng bộ bù dữ liệu ngay khi kết nối internet được khôi phục, đảm bảo tính toàn vẹn dữ liệu tối đa.
Triển khai & vận hành hạ tầng mạng phân tán
Đảm bảo khả năng kết nối an toàn, liên tục đến các trạm Gateway nằm ở các vùng địa lý khác nhau, đồng thời phải hỗ trợ kỹ sư cấu hình, xử lý sự cố thiết bị từ xa mà không cần đến tận hiện trường.
Giải pháp
Tham gia thiết lập mạng đường truyền VPN chuyên dụng kết nối bảo mật từ Cloud Server đến từng thiết bị Gateway. Đồng thời, đóng gói toàn bộ dịch vụ bằng Docker Compose giúp đồng bộ hóa môi trường chạy trên cả thiết bị Windows Server lẫn Linux, đơn giản hóa quy trình nâng cấp phần mềm từ xa.
Tối ưu hóa hiệu năng hệ thống legacy & giải phóng tài nguyên máy chủ
Khi hệ thống đi vào vận hành thực tế từ năm 2022 với lượng dữ liệu tích lũy lớn, các truy vấn báo cáo sản lượng và dashboard nặng thường xuyên làm khóa cơ sở dữ liệu (SQL blocking), đẩy tải CPU máy chủ lên mức báo động (thường xuyên ở mức >90%), gây chậm trễ nghiêm trọng cho người dùng và ảnh hưởng đến hiệu suất tổng thể của hệ thống.
Giải pháp
Khi tiếp quản vai trò bảo trì chính từ giữa năm 2024, tôi đã tiến hành phân tích log truy vấn, thực hiện tối ưu hóa cấu trúc câu lệnh SQL và đánh chỉ mục (indexing) lại cơ sở dữ liệu MySQL một cách hợp lý để triệt tiêu tình trạng block. Song song đó, tôi tái cấu trúc luồng xử lý của các API báo cáo, giúp giảm tải CPU máy chủ xuống dưới 30% trong điều kiện vận hành thông thường và rút ngắn thời gian phản hồi từ ~60 giây xuống chỉ còn từ ~1-5 giây.
Kết quả & thành tựu
- Đảm bảo vận hành ổn định sản phẩm chủ lực của doanh nghiệp, duy trì chỉ số uptime tối đa cho các dịch vụ nền tảng (frontend, backend, database, edge services) đang phục vụ các dự án điện mặt trời thực tế.
- Tối ưu hóa thành công hiệu năng hệ thống lõi, nâng tốc độ xử lý các API báo cáo và dashboard nặng lên gấp nhiều lần (giảm thời gian phản hồi từ ~60 giây xuống còn ~1-5 giây).
- Giải phóng tài nguyên máy chủ trung tâm nhờ tối ưu hóa các câu lệnh SQL và xử lý triệt để tình trạng nghẽn dữ liệu, giúp hạ mức sử dụng CPU từ >90% xuống dưới 30%.
- Đóng góp trực tiếp vào công tác phát triển thị trường bằng việc xây dựng thành công hệ thống giả lập dữ liệu, phục vụ hiệu quả cho các đợt triển khai demo và chào hàng khách hàng mới của công ty.
- Phát triển trọn vẹn năng lực kỹ sư toàn diện thông qua việc làm chủ từ phần cứng thiết bị, giao thức công nghiệp (Modbus, LoRa) cho đến phát triển phần mềm đa nền tảng (Flutter, Python, Node.js) và tối ưu hóa hệ thống đang vận hành thực tế.
Các dự án khác
Hệ thống giám sát cảm biến sử dụng công nghệ LoRaWAN
Đạt điểm cao nhất trong hội đồng bảo vệ luận văn tốt nghiệp với điểm số 9/10 từ các giảng viên và chuyên gia khách mời.
Hệ thống hóa đơn điện hỗn hợp EVN & Solar
Chịu trách nhiệm chính trong toàn bộ vòng đời dự án, từ thiết kế, phát triển đến triển khai hệ thống.
Giải ba - Cuộc thi AIoT Developer InnoWorks 2022
Tổ chức bởi Advantech Việt Nam & Trường Đại học Bách khoa - ĐHQG TP.HCM