Ứng dụng Logic mờ trong máy lọc nước thông minh

 Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất Tập 60, Kỳ 2 (2019) 59 - 68 59 
Ứng dụng Logic mờ trong máy lọc nước thông minh 
Vũ Thị Quyên 1,*, Đặng Mạnh Chính 1, Bùi Thị Thêm 2, Đặng Thành Trung 3, Phùng 
Thị Mai 3, Lê Minh Bằng 4 
1 Viện Công nghệ Thông tin, Viện Hàn lâm khoa học và Công nghệ Việt Nam, Việt Nam 
2 Khoa cơ điện, Trường Đại học công nghiệp Quảng Ninh, Việt Nam 
3 Khoa Kỹ thuật điện, Trường Đại học điện lực, Việt Nam 
4 Quỹ Hỗ trợ Sáng tạo Kỹ thuật Việt Nam (VIFOTEC), Việt Nam 
THÔNG TIN BÀI BÁO 
TÓM TẮT 
Quá trình: 
Nhận bài 10/01/2019 
Chấp nhận 20/02/2019 
Đăng online 29/04/2019 
 Chúng ta đang sống trong thời đại mà công nghệ phát triển nhanh chóng, 
các thiết bị điện tử gia dụng ngày càng trở nên hiện đại và thông minh hơn. 
Máy lọc nước, một thiết bị gia dụng phổ biến cũng không nằm ngoài xu thế 
đó. Tuy nhiên, do điều kiện nguồn nước đầu vào và lượng nước sử dụng của 
từng gia đình là khác nhau, vấn đề sục rửa, cảnh báo thay lõi nhằm đảm bảo 
chất lượng nước đầu ra chưa được các hãng máy lọc nước tập trung giải 
quyết. Do đó, trong khuổn khổ bài viết này, nhóm tác giả trình bày nghiên 
cứu, thiết kế thiết bị tự động sục rửa lõi lọc, đồng thời ứng dụng Logic mờ để 
tính toán thời điểm sục rửa, thay lõi phù hợp với chất lượng nước đầu vào 
của các vùng khác nhau. Bộ điều khiển đã được tích hợp với hãng máy lọc 
nước GFLife, cho kết quả thử nghiệm tốt tại nhiều địa điểm khác nhau. 
© 2019 Trường Đại học Mỏ - Địa chất. Tất cả các quyền được bảo đảm. 
Từ khóa: 
Máy lọc nước 
Nội suy 
Logic mờ 
Cách mạng 4.0 
1. Mở đầu 
Ngày nay, máy lọc nước đã không còn xa lạ 
với hàng loạt các hãng sản xuất, vô vàn chủng loại 
và mức giá khác nhau, Tuy nhiên, các máy lọc 
nước đều có một điểm chung là cần phải sục rửa 
lõi và thay lõi. Bởi sau thời gian hoạt động, các hợp 
chất bên trong các lõi lọc sẽ bị bào mòn, đồng thời 
một số kim loại hoặc tạp chất bị giữ lại trên thành 
các lõi lọc làm ảnh hưởng đến chất lượng nước. 
Hai câu hỏi được đặt ra ở đây: “Khi nào thì chúng 
ta nên tiến hành sục rửa tái sinh các lõi?” và “Khi 
nào chúng ta nên tiến hành thay lõi”. Đây là những 
câu hỏi tương đối khó trả lời. Thường thì khi mua 
máy, nhà sản xuất sẽ tư vấn 3 tháng nên gọi thợ 
đến sục rửa lõi và 6 tháng nên thay lõi một lần. Đây 
chỉ là khuyến cáo của nhà sản xuất nhằm đảm bảo 
chất lượng nước lọc ra. Trên thực tế, lượng nước 
dùng hàng ngày của từng máy lọc nước là không 
giống nhau, chất lượng nước đầu vào tại từng địa 
điểm cũng không giống nhau. Cộng với việc đến 
thời điểm thay lõi, người sử dụng không để ý sẽ 
vượt quá thời gian thay lõi, trong thời gian sau đó, 
chất lượng nước sẽ không được đảm bảo như ban 
đầu. Ngoài ra, nếu đội ngũ kỹ thuật viên tới sục rửa 
các lõi không làm việc đúng quy trình, nó ảnh 
hưởng tới cả người sử dụng cũng như uy tín của 
_____________________ 
*Tác giả liên hệ 
E - mail: vtquyen@ioit.ac.vn 
60 Vũ Thị Quyên và nnk./Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 60 (2), 59 - 68 
nhà cung cấp. Vô hình chung, bởi sự chủ quan 
trong sử dụng máy cũng như yếu tố khách quan 
mà chúng ta đã sử dụng nước không đạt chất 
lượng như mong muốn. Đây là vấn đề mà các nhà 
sản xuất máy lọc nước phải đối mặt và cần được 
giải quyết triệt để. 
GFLife là sản phẩm máy lọc nước nano của 
phòng Hóa học xanh thuộc viện Hóa học, viện Hàn 
lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam. Bên cạnh 
những ưu điểm về mặt hóa học và vật liệu, nhóm 
nghiên cứu đưa ra giải pháp báo thay lõi dựa trên 
lượng nước tiêu thụ. Dựa vào điều kiện nước đặc 
thù của Việt Nam, cùng những tính chất hóa học 
của các hợp chất trong lõi máy lọc, nhóm nghiên 
cứu đã tính toán ra lượng nước tương ứng với độ 
hao mòn của các lõi. Từ đó tính toán được thời 
điểm cần thay lõi dựa vào lưu lượng để đảm bảo 
chất lượng nước lọc. Phương pháp này có ưu điểm 
do tính toán đảm bảo chất lượng nước lọc dựa 
trên đặc tính hóa học của các chất, vì thế không 
phụ thuộc vào tần suất sử dụng nước của người 
dùng. Do đó, chất lượng nước được đảm bảo hơn 
so với làm theo khuyến cáo như cũ. 
TT 
Thay lõi 
Tên lõi 
Thời điểm thay 
lõi (lít) 
Lõi 1 Than tre hoạt tính 2700 
Lõi 2 
Quặng mangan phủ nano 
oxit mangan 
2700 
Lõi 3 Vật liệu trao đổi cation 
2700 (1350 lít 
thì tái sinh) 
Lõi 4 
Sứ xốp mao quản nano 
phủ bạc nano 
10800 
Lõi 5 Than gáo dừa hoạt tính 5400 
Dựa vào quy trình kỹ thuật hóa học đã được 
tính toán chi tiết, nhóm nghiên cứu phòng ESLab 
viện Công nghệ thông tin đã phát triển bo mạch đo 
lưu lượng, tự động sục rửa các lõi theo quy trình 
chặt chẽ, qua đó tăng tuổi thọ của các lõi đồng thời 
đảm bảo chất lượng nước. Qua đó, giải quyết được 
hai vấn đề đã được đặt ra ở trên. 
Tuy nhiên, thông số ở Bảng 1 là thông số được 
tính toán thống kê trung bình dựa vào thu thập 
chất lượng nước trên địa bàn Hà Nội. Nó sẽ không 
đảm bảo tính chính xác của thời điểm sục rửa, 
cũng như thay lõi bởi chất lượng nguồn nước trên 
cả nước là rất khác biệt. Do đó, trong bước thứ hai 
của quá trình phát triển, nhóm nghiên cứu đã đưa 
ra phương pháp tính toán thời điểm sục rửa cũng 
như thay lõi dựa trên logic mờ với đầu vào hệ 
thống là nồng độ pH và thông số tổng chất rắn hòa 
tan trong nước (TDS). Đây là 2 thông số ảnh 
hưởng trực tiếp tới độ hao mòn và tuổi thọ của lõi 
lọc. Sử dụng logic mờ dựa vào 2 thông số đầu vào 
này sẽ hỗ trợ bộ điều khiển tính toán ra quyết định 
thời điểm sục rửa, thay lõi, giải quyết triệt để bài 
toán của tất cả các máy lọc nước gặp phải ở trên. 
2. Nghiên cứu, thiết kế mạch giám sát điều 
khiển cho máy lọc nước 
Trong phần này, nhóm nghiên cứu sẽ trình 
bày từng bước nghiên cứu, thiết kế thiết bị giám 
sát điều khiển nhằm giải quyết những vấn đề đã 
nêu ở phần trước về thời điểm sục rửa, thời điểm 
thay lõi và quy trình sục rửa để đảm bảo chất 
lượng nước trong suốt quá trình hoạt động lâu dài 
của máy lọc. 
2.1. Quy trình giám sát điều khiển 
Quy trình giám sát, điều khiển máy lọc nước 
được các chuyên gia Hóa học từ phòng Hóa học 
xanh dày công nghiên cứu. Mục đích của nghiên 
cứu là muốn ứng dụng tự động hóa vào thiết bị 
máy lọc nước, thay thế cho việc nhân viên kỹ thuật 
tới sục rửa, tái sinh các lõi định kỳ. Bản chất của 
việc này chính là dùng nước rửa các lõi, đồng thời 
sử dụng muối ngâm lõi trao đổi ion+. Việc này 
hoàn toàn có thể sử dụng máy móc thay thế con 
người. 
Để làm được điều đó, máy lọc nước cần được 
tích hợp hệ thống 9 van điện từ, đặt tại các điểm 
tương ứng trên sơ đồ trên. Kèm theo đó là 2 công 
tắc áp cao nhằm bảo vệ đường ống nước bên 
trong, 1 công tắc áp thấp đảm bảo an toàn nguồn 
nước đầu vào. Dựa vào việc điều khiển đóng mở 
các van trên và bật tắt bơm nước, chúng ta có thể 
điều khiển tự động quy trình sục rửa. 
Chú thích: 
- 1, 2, 3, 4, 5 là các lõi lọc của máy lọc nước (tên 
các lõi lọc đã trình bày ở Bảng 1). 
- V1, V2,V9 là các van điện từ. 
Nguyên lý hoạt động của máy lọc nước: theo 
sơ đồ Hình 1, nước từ vòi sẽ chảy qua 1 van áp 
thấp, sau đó qua bơm vào hệ thống lọc. Nước sau
Bảng 1. Bảng lưu lượng báo thay lõi khi chưa có bo 
mạch điều khiển (Trần Quang Vinh và nnk., 2012). 
 Vũ Thị Quyên và nnk./Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 60 (2), 59 - 68 61 
khi được lọc chảy qua van một chiều, van chỉnh 
lưu lượng, công tắc áp cao vào bình áp. Khi sử 
dụng, nước chảy từ bình áp qua cột làm ngọt nước 
rồi tới vòi ra. 
Quy trình điều khiển máy lọc nước 
Trạng thái 1* Trạng thái hoạt động ổn định: 
mở van từ V6, V2. Đóng các van từ còn lại. 
Trạng thái 2* Khi lượng nước lọc đạt ngưỡng 
sục rửa (ngưỡng sục rửa là số lít mà máy sẽ tiến 
hành sục rửa. Việc tính toán ngưỡng sục rửa sẽ 
được trình bày trong phần tiếp theo của bài báo), 
thực hiện quy trình tái sinh, sục rửa lõi vào 12 giờ 
đêm ngày hôm đó. Hệ thực hiện quá trình qua 2 
giai đoạn: sục rửa và tái sinh, cụ thể: 
+ Sục rửa: mở van từ V1, V2, V9. Đóng các van 
từ còn lại. Thực hiện quá trình sục rửa trong 10 
phút. 
+ Tái sinh: sau khi sục rửa, chuyển sang giai 
đoạn tái sinh, gồm 6 giai đoạn: 
- Rửa ngược: mở van từ V5, V7. Đóng các van 
từ còn lại. Thực hiện trong 10 phút. Sau đó chuyển 
sang giai đoạn 2: trao đổi. 
- Trao đổi: mở van từ V8, V3, V4. Đóng các van 
từ còn lại. Cho bơm hoạt động để lấy nguồn nước 
phục vụ cho trao đổi. Tái sinh trong 20 phút, sau 
đó chuyển sang giai đoạn ngâm vật liệu. 
- Ngâm vật liệu: đóng tất cả các van. Thực hiện 
trong 60 phút. 
- Rửa xuôi chậm 1: mở van từ V6, V4. Đóng các 
van từ còn lại. Rửa xuôi chậm trong 30 phút, sau 
đó chuyển sang giai đoạn rửa xuôi nhanh. 
- Rửa xuôi nhanh: mở van V6, V4, V9. Đóng 
các van còn lại. Thực hiện rửa xuôi nhanh trong 15 
phút, sau đó chuyển sang rửa xuôi chậm 2. 
- Rửa xuôi chậm 2: mở van từ V6, V4. Đóng các 
van từ còn lại. Rửa xuôi chậm 2 trong 30 phút. 
Sau quá trình rửa xuôi chậm 2, đưa hệ về 
trạng thái hoạt động ổn định - trạng thái 1*: mở 
van từ V6, V2. Đóng các van từ còn lại. 
Quá trình tái sinh, sục rửa được thực hiện liên 
tục mỗi khi lưu lượng lọc đạt ngưỡng sục rửa kế 
tiếp lưu lượng đã lọc. 
Tái sinh, sục rửa bằng tay ở thời điểm bất kỳ: 
Thiết kế 02 nút A và B để khi ấn vào bằng tay, hệ 
sẽ thực hiện quá trình sục rửa (nút A) hoặc tái sinh 
(nút B). Sau khi các quá trình được thực hiện xong 
hệ tự động quay về trạng thái hoạt động ổn định - 
trạng thái 1*. 
Bên cạnh đó, còn có một số yêu cầu khác với 
mạch điều khiển: mạch phải lưu được lượng nước 
đã sử dụng, trạng thái của máy trong trường hợp 
mất điện; phải có màn hình LCD hiển thị thông tin 
cho khách hàng. 
Hình 1. Sơ đồ cấu tạo máy lọc nước. 
Cốc muối 
Bình áp 
Bơm 
Nguồn nước 
Xả 
Xả 
Cảm biến 
lưu lượng 
 Xả 
Công tắc 
Công tắc 
62 Vũ Thị Quyên và nnk./Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 60 (2), 59 - 68 
Quy trình cảnh báo thay lõi lọc tự động 
Khi nước được chảy qua cảm biến lưu lượng, 
cảm biến sẽ đo lượng nước rồi chuyển thành một 
giá trị xung để đưa vào bộ vi xử lý. Vi xử lý sau khi 
nhận được giá trị xung được gửi đến thì dựa vào 
đó sẽ tính ra giá trị lít nước đã được sử dụng để 
đưa kết quả ra các led cảnh báo, hiển thị ra LCD và 
gửi kết quả lên server trung tâm qua Wi-fi. 
Máy lọc nước có 5 lõi lọc, và sau một thời gian 
sử dụng thì cần thay lõi. Việc thay lõi của máy phụ 
thuộc vào lượng nước sử dụng của mỗi hộ gia đình 
và chất lượng nước đầu vào tại nơi gia đình đó sử 
dụng. 
Hệ logic mờ trong bộ điều khiển sẽ tính toán 
ra ‘ngưỡng sục rửa’ và từ đó tính ra thời điểm thay 
lõi. 
+ Đèn Báo thay lõi sẽ sáng khi lượng nước sử 
dụng đạt đến mức cần thay lõi, kết hợp với tiếng 
“Bíp” (âm thanh của chuông báo) sẽ cảnh báo cho 
người sử dụng. Đèn chỉ tắt, tiếng “Bíp” không kêu 
nữa khi thợ đến và ấn nút Reset để đưa lưu lượng 
cụm lõi 1, 2, 3, 4, 5 về 0. 
Qua quá trình thử nghiệm và tính toán (của 
các chuyên gia phòng Hóa học xanh thuộc viện 
Hóa học, viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt 
Nam): cứ sau 16 lần tự động sục rửa, mạch sẽ báo 
thay lõi 1 lần. Từ đó ta có chu trình cảnh báo thay 
lõi như sau: 
- Khi thể tích lọc đạt 16 lần ngưỡng sục rửa, 
LCD hiển thị báo thay lõi 1, 2, 3. Sau khi thợ THAY 
LÕI, ấn nút reset để đưa lưu lượng của riêng cụm 
lõi 123 về 0. 
- Khi thể tích lọc đạt 32 lần ngưỡng sục rửa, 
LCD hiển thị báo thay lõi 1, 2, 3, 5. Sau khi thợ thay 
lõi, ấn nút reset để đưa lưu lượng của riêng cụm 
lõi 1, 2, 3, 4, 5 về 0. 
- Khi thể tích lọc đạt 48 lần ngưỡng sục rửa, 
LCD hiển thị báo thay lõi 1, 2, 3. Sau khi thợ thay 
lõi, ấn nút reset để đưa lưu lượng cụm lõi 1, 2, 3, 4, 
5 về 0. 
- Khi thể tích lọc đạt 64 lần ngưỡng sục rửa 
tiếp theo, LCD hiển thị báo thay lõi 1, 2, 3, 4, 5. Sau 
khi thợ thay lõi, ấn nút reset để đưa lưu lượng của 
cụm lõi 12345 về 0. 
Như vậy, sau quá trình đạt 16*4 = 64 lần 
ngưỡng sục rửa, tất cả các lõi trong hệ thống được 
thay mới hoàn toàn. 
2.2. Thiết kế thiết bị nhúng giám sát điều 
khiển 
Dựa vào phần trên, chúng ta có thể nắm được 
sơ bộ quy trình kỹ thuật của máy lọc nước GFLife 
cũng như quy trình cảnh báo thay lõi của bo mạch 
chủ. 
Trong phần này, nhóm tác giả sẽ trình bày chi 
tiết giải pháp thiết kế bo mạch điều khiển, các vấn 
đề kỹ thuật cũng như các module chính của bo 
mạch. 
Nhiệm vụ của bo mạch là thu thập, đo đạc 
lượng nước sử dụng thông qua cảm biến lưu 
lượng, từ đó lưu vào bộ nhớ ROM của vi điều 
khiển. Ở đây chúng tôi phải sử dụng bộ nhớ ROM 
để đảm bảo lưu lượng nước được lưu lại trong 
trường hợp mất điện hoặc nguồn điện dừng đột 
ngột, đảm bảo độ tin cậy và chính xác của phương 
pháp. Sau đó, dựa vào lượng nước sử dụng thu 
thập được, mạch điều khiển bơm và các van điện 
từ hoạt động theo đúng quy trình công nghệ, kèm 
theo hiển thị các thông số cần thiết lên màn hình 
LCD của thiết bị. Để giải quyết bài toán nguồn 
nước đầu vào khác nhau sẽ ảnh hưởng tới 
“ngưỡng sục rửa” và thời điểm thay lõi, nhóm đã 
sử dụng 2 cảm biến đo pH và tổng chất rắn hòa tan 
trong nước (TDS), sau đó sử dụng thuật toán logic 
mờ được trình bày ở phần sau để tính toán ra các 
ngưỡng giá trị này. 
Theo nghiên cứu (Vũ Thị Quyên và nnk., 
2018), nhóm đã sử dụng cảm biến lưu lượng S201, 
cảm biến hoạt động dựa trên cánh quạt nước và 
cảm biến Hall bên trong, khi nước chảy qua làm 
quay cánh quạt, thông qua cảm biến Hall tạo ra 
xung vuông từ NPN: tín hiệu xung vuông sẽ được 
đưa vào ngắt của vi điều khiển để tính toán ra lưu 
lượng chảy qua. Nhóm đã ứng dụng thuật toán nội 
suy để tìm ra phương pháp tính toán chính xác 
lượng nước chảy qua cảm biến thông qua xung 
nhận về. Kết quả của nghiên cứu đó tiếp tục được 
kế thừa ở nghiên cứu này. Ngoài ra, bộ điều khiển 
còn sử dụng cảm biến đo pH, đo độ cứng của nước 
để lấy thông số của chất lượng nước đầu vào, đây 
cũng chính là giá trị đầu vào cho khối xử lý trung 
tâm tính toán mờ. Ngoài ra, bộ điều khiển còn có 
một số nút bấm để chỉnh sửa thời gian, chạy chế 
độ sục rửa, tái sinh bằng tay khi cần thiết. 
Sau khi đo đạc được lưu lượng nước đã sử 
dụng, bộ điều khiển sẽ hiển thị lưu lượng nước 
trên màn hình LCD, đồng thời hiển thị chế độ hoạt 
động, các lõi cần thay. Đồng thời, bộ điều khiển sẽ 
điều khiển hệ thống rơ le theo quy trình đã được 
vạch sẵn. Ngoài ra, mạch cũng được tích hợp khối 
 Vũ Thị Quyên và nnk./Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 60 (2), 59 - 68 63 
thời gian thực RTC kèm theo pin để đảm bảo quy 
trình hoạt động đúng theo thời gian chính xác, bộ 
đếm thời gian hoạt động khi mất điện và đảm bảo 
thời gian tái sinh tự động vào 0 giờ đêm để không 
ảnh hưởng tới khách hàng. 
Đóng vai trò khối xử lý trung tâm của bộ điều 
khiển là vi xử lý STM32F405RGT6 của 
STMicroelectronics. Đây là vi xử lý 32 bit thuộc 
dòng vi xử lý hiệu năng cao của STM, hỗ trợ xung 
nhịp lên tới 168 MHz, bộ nhớ Flash 1 Mbyte vô 
cùng mạnh mẽ, đảm bảo hoạt động ổn định trong 
thời gian dài. Vi xử lý này có tổng cộng 64 chân, 
trong đó hỗ trợ tới 53 chân vào ra, đủ để đáp ứng 
yêu cầu làm việc với số lượng lớn đầu vào ra như 
trong ứng dụng này. Đồng thời, trong nghiên cứu 
Hình 3. Sơ đồ máy lọc nước cùng hệ thống giám sát điều khiển. 
Hình 2. Sơ đồ khối thiết bị giám sát điều khiển hệ thống. 
Cảm biến 
lưu lượng 
Nguồn nước 
Bơm 
Cốc muối 
Xả 
Xả 
Xả 
Bình áp 
64 Vũ Thị Quyên và nnk./Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 60 (2), 59 - 68 
này, vi xử lý cần đảm bảo hiệu năng tính toán đủ 
mạnh để tính toán logic mờ được trình bày ở phần 
tiếp theo. 
2.3. Ứng dụng Logic mờ cho bộ điều khiển 
Logic mờ (Fuzzy logic) được phát triển từ lý 
thuyết tập mờ để thực hiện lập luận một cách xấp 
xỉ thay vì lập luận chính xác. Logic mờ có thể được 
coi là mặt ứng dụng của lý thuyết tập mờ để xử lý 
các giá trị trong thế giới thực cho các bài toán phức 
tạp (Klir et al., 1995). Trong nghiên cứu này, logic 
mờ đóng vai trò như bộ não của hệ thống điều 
khiển, nó thay thế con người ra quyết định khi nào 
cần tái sinh, sục rửa hệ thống dựa vào thông số 
nguồn nước đầu vào. 
Như đã trình bày ở phần trên, đối với các máy 
lọc nước, việc sục rửa, tái sinh và thay lõi là vô 
cùng quan trọng, nó quyết định chất lượng nước 
đầu ra của máy lọc. Bước đầu giải quyết vấn đề này 
là đo đạc lượng nước sử dụng, sục rửa, tái sinh và 
thay lõi dựa trên “ngưỡng sục rửa”, khi đạt lượng 
nước đã quy định trước, máy tự động tiến hành 
sục rửa, tái sinh. Tuy nhiên, chất lượng nước đầu 
vào ở các vùng lắp đặt máy lọc nước là không như 
nhau, vì vậy “ngưỡng sục rửa” cũng không giống 
nhau cho từng vùng. Để giải quyết triệt để vấn đề 
này, nhóm nghiên cứu quyết định ứng dụng tính 
toán logic mờ để thay thế con người ra quyết định 
về lượng nước cần tiến hành sục rửa. Bởi logic mờ 
hoạt động dựa trên kinh nghiệm của con người. Ở 
đây, chúng ta áp dụng một nguyên tắc đơn giản 
theo kinh nghiệm của các chuyên gia hóa học: “Khi 
tổng chất rắn hòa tan trong nước càng lớn thì càng 
nhanh phải thay lõi, khi nồng độ pH trong nước 
càng lớn thì cũng càng nhanh phải thay lõi”. Lý do 
đơn giản bởi khi tổng chất rắn hòa tan trong nước 
(TDS) càng lớn, có nghĩa trong nước càng có nhiều 
kim loại nặng, khi nước qua các lõi lọc thì sẽ có 
càng nhiều kim loại bị giữ lại trên bề mặt, càng làm 
giảm hiệu quả của lõi lọc, và cần sớm được sục rửa. 
Tương tự như vậy, độ pH càng lớn có nghĩa nước 
càng có tính chất axit (Trần Thị Thanh Trúc và 
nnk., 2017), khi nước có tính chất axit thì sẽ càng 
nhanh ăn mòn các lõi lọc, vì vậy các lõi cần phải 
được thay thế sớm. 
a. Thiết kế tập mờ cho tín hiệu đầu vào pH và TDS 
Nguồn nước đầu vào cho các hệ thống máy lọc 
nước đều cần đảm bảo chất lượng nước sinh hoạt, 
nếu chất lượng nước đầu vào quá kém thì cần lắp 
 thêm bộ tiền xử lý để đạt được chất lượng nước 
sinh hoạt trước khi vào các máy lọc nước sinh 
hoạt. Vì vậy, trong nghiên cứu này, dải đầu vào tập 
mờ của tín hiệu pH và TDS sẽ ở trong dải chất 
lượng nước sinh hoạt. 
Dải giá trị đầu vào của pH 6÷9, dải giá trị đầu 
vào của TDS là từ 0 tới 400. Mỗi tín hiệu đầu vào 
sẽ được chuyển đổi thành tập giá trị mờ với 3 giá 
trị hàm liên thuộc “thấp, trung bình, cao” (Phan 
Xuân Minh và Nguyễn Doãn Phước, 1997) và được 
phân chia theo các khoảng giá trị như trong Hình 
6, Hình 7. 
b. Thiết kế tập mờ tín hiệu đầu ra cho ngưỡng sục 
rửa 
Dải tín hiệu đầu ra được xác định theo kinh 
nghiệm của các chuyên gia hóa học phòng Hóa học 
xanh, giá trị mặc định ban đầu của ngưỡng sục rửa 
là 300 lít. Dựa vào việc tính toán giới hạn của các 
hợp chất, dải giá trị của ngưỡng sục rửa là từ 100 
lít tới 400 lít. Đồng thời tập mờ của tín hiệu đầu ra 
được thiết kế theo 3 giá trị của hàm liên thuộc 
“ngắn, trung bình, dài” (Phan Xuân Minh và 
Nguyễn Doãn Phước, 1997) như trong Hình 8. 
c. Thiết kế luật mờ 
Luật mờ được thiết kế dựa trên quy luật: “Khi 
pH càng cao và TDS càng cao, ngưỡng sục rửa càng 
ngắn và ngược lại”. Đồng thời với 3 dải giá trị hàm 
liên thuộc cho mỗi biến đầu vào, tổng cộng chúng 
ta sẽ thiết kế 9 luật điều khiển như trong Hình 9. 
Hình 4. Ý nghĩa chỉ số TDS. 
Hình 5. Sơ đồ hệ thống tính toán mờ. 
Nước uống 
lý tưởng 
Nước ô 
nhiễm tuyệt 
đối không 
sử dụng 
Nước có độ 
cứng cao không 
nên sử dụng 
Nước cứng ở 
mức độ nhẹ 
Nước cứng 
(TSD từ 
170 ppm) 
Nước suối, 
mạch ngầm, 
lọc qua cacbon 
 Vũ Thị Quyên và nnk./Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 60 (2), 59 - 68 65 
Hình 6. Dải giá trị đầu vào pH. 
Hình 7. Dải giá trị đầu vào TDS. 
Hình 8. Tập mờ tín hiệu đầu ra. 
Hình 9. Luật mờ của hệ thống. 
66 Vũ Thị Quyên và nnk./Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 60 (2), 59 - 68 
3. Kết quả 
Trong phần này, nhóm tác giả sẽ trình bày 
những kết quả đã thu được trong quá trình nghiên 
cứu, sau đó thử nghiệm lắp đặt bộ điều khiển tại 
một số khu vực khác nhau ở Việt Nam. Kết quả thu 
được từ tính toán mờ được mô hình hóa trong 
phần mềm Fuzzy Tech nhằm thể hiện trực quan 
hơn (Hình 10, 11, 12). 
Qua quá trình kiểm thử và lắp đặt thực tế, bộ 
điều khiển máy lọc nước hoạt động tốt và ổn định, 
chạy đúng quy trình theo thời gian xác lập, tự động
 tái sinh sục rửa lúc 0 giờ đêm không ảnh hưởng 
tới khách hàng, đảm bảo đo đạc chính xác lưu 
lượng, báo thay lõi đúng theo yêu cầu ban đầu. 
Dưới đây là 3 kết quả thu được trong quá trình lắp 
đặt máy lọc nước tại 3 địa điểm: Hàng Bạc - Hà Nội, 
Mỹ Đình - Hà Nội và Mỹ Lộc - Nam Định như Hình 
13, 14, 15. 
Trong thời gian triển khai lắp đặt thực tế, 
nhóm tác giả thu thập được nhiều kết quả khác 
nhau ở từng vùng. Tuy nhiên, trong khuôn khổ bài 
báo này, chúng tôi đưa ra 3 kết quả tiêu biểu, đại 
diện cho 3 chất lượng nước khác nhau:
Hình 10. Màn hình hiển thị ở chế độ bình thường. 
Hình 11. Bộ điều khiển ở chế độ sục rửa tự động. 
Hình 12. Bộ điều khiển báo thay lõi 123. 
Hình 13. Kết quả tính toán mờ tại Hàng Bạc. 
Hình 14. Kết quả tính toán mờ tại Mỹ Đình. 
 Vũ Thị Quyên và nnk./Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 60 (2), 59 - 68 67 
• Kết quả đầu tiên tại đường Hàng Bạc, Hà Nội, 
với thông số nguồn nước đầu vào pH = 7,73, TDS 
= 275 ngưỡng sục rửa tính toán ra là 193 lít, thấp 
hơn giá trị mặc định, do đó thời gian thay lõi cũng 
sớm hơn. Đây là khu phố cổ, đường ống nước 
tương đối cũ ảnh hưởng tới nguồn nước đầu vào 
với pH khá cao và nước khá cứng. 
• Kết quả thứ hai tại chung cư mới khu Mỹ 
Đình, Hà Nội, thông số nguồn nước đầu vào pH = 
6,9, TDS = 151 ngưỡng sục rửa sẽ là 332 lít. Đây là 
khu vực mới được xây dựng, chất lượng nguồn 
nước tương đối tốt nên thời gian thay lõi sẽ được 
kéo dài hơn. 
• Kết quả thứ ba tại vùng nông thôn mới 
huyện Mỹ Lộc, Nam Định, với pH = 7,5, TDS = 197 
ngưỡng sục rửa là 275 lít. Chất lượng nước máy 
tại đây kém hơn một chút so với khu đô thị mới tại 
Hà Nội, tuy nhiên cũng đảm bảo chất lượng khá 
tốt, nên thời gian thay lõi ở mức trung bình. 
4. Kết luận 
Trong bài báo này, nhóm tác giả tập trung xây 
dựng giải pháp tự động hóa bộ điều khiển cho máy 
lọc nước gia đình GFLife của phòng Hóa học xanh. 
Biến máy lọc nước thông thường thành hệ thống 
có khả năng tự động sục rửa, tái sinh và báo thay 
các lõi lọc theo quy trình xác định sẵn. Đảm bảo 
chất lượng nước lọc đồng thời tăng tuổi thọ của 
các lõi lọc, qua đó giúp tiết kiệm chi phí bảo trì cho 
cả khách hàng cũng như nhà sản xuất. Bước tiếp 
theo, nhóm ứng dụng logic mờ vào bộ điều khiển, 
giúp cho bộ điều khiển trở nên thông minh hơn, 
thay thế con người ra quyết định khi nào cần sục 
rửa tái sinh, khi nào cần thay lõi. Mục đích của việc 
giúp máy lọc nước trở nên thông minh hơn nhằm 
giải quyết vấn đề chất lượng nguồn nước đầu vào 
khác nhau, đảm bảo chất lượng nước đầu ra có 
chất lượng tốt cho mọi khách hàng sử dụng máy 
lọc này. Xây dựng dựa trên kinh nghiệm của 
những chuyên gia hóa học, logic mờ đã giúp chúng 
ta giải quyết tốt vấn đề này. Không dừng lại ở đó, 
việc lắp đặt hệ thống máy lọc nước tích hợp cảm 
biến pH và TDS, cùng với việc xây dựng hệ thống 
Internet vạn vật (IoT), chúng ta sẽ xây dựng được 
bộ cơ sở dữ liệu lớn về chất lượng nước ở những 
vùng có lắp đặt máy lọc GFLife. Từ đó có thể liên 
kết với các công ty cung cấp nước sạch để xây 
dựng hệ thống giám sát chất lượng nước cung cấp 
cho người dân, đảm bảo lợi ích cho xã hội. 
Lời cảm ơn 
Bài báo được hoàn thành với sự tài trợ của đề 
tài: Nghiên cứu thiết kế bộ điều khiển tự động để 
nâng cao tuổi thọ lõi lọc cho máy lọc nước, Viện 
Công nghệ thông tin - Viện Hàn lâm Khoa học và 
Công nghệ Việt Nam. Mã số: CS19.02.
Hình 15. Kết quả tính toán mờ tại Mỹ Lộc - Nam Định. 
68 Vũ Thị Quyên và nnk./Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 60 (2), 59 - 68 
Tài liệu tham khảo 
Klir, George J and Bo Yuan, 1995. Fuzzy sets and 
fuzzy logic. Theory and Aplications. ISBN 01310 
11715. 
Phan Xuân Minh và Nguyễn Doãn Phước, 1997. Lý 
thuyết điều khiển mờ. Nhà xuất bản Khoa học 
Kỹ thuật. Hà Nội. 
Vũ Thị Quyên, 2018. Cải thiện độ chính xác phép 
đo lượng nước sử dụng cho thiết bị báo thay lõi 
của máy lọc nước. Hội thảo quốc gia lần thứ 
XXI. Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội. 
32 - 37. 
Trần Thị Thanh Trúc, 2017. Khảo sát ảnh hưởng 
của pH đến khả năng xử ý TDS và độ mặn của 
nước biển giả định bằng màng lọc UF và RO. 
Tạp chí Khoa học Thủ Dầu Một. Nhà xuất bản 
Trường Đại học Thủ Dầu Một. 3-7. 
Trần Quang Vinh, 2012. Đề tài khoa học cấp Nhà 
nước. Nghiên cứu sản xuất vật liệu và công nghệ 
xử lý nước cấp an toàn sinh học có sử dụng nano 
bạc. Viện Hóa học - Viện Hàn lâm Khoa học và 
Công nghệ Việt Nam.
ABSTRACT 
Application of fuzzy logic in water purifi 
Quyen Thi Vu 1, Chinh Manh Dang 1, Them Thi Bui 2, Trung Thanh Dang 3, Mai Thanh Thi 
Phung 3 and Bang Minh Le 4 
1 Institute of Information Technology, Vietnam Academy of Science and Technology, Vietnam 
2 Falcuty of Electro-Mechanics, Quang Ninh University of Industry, Vietnam 
3 Falcuty of Electrical Engineering, Electric Power University, Vietnam 
4 Vietnam fund for supporting technological creations (VIFOTEC), Vietnam 
We are living in an era where technology is growing rapidly, electronic household appliances are 
becoming more modern and smarter. Water purifiers, a popular one are not out of that trend. However, 
due to the difference in water supply conditions and the amount of water used by each family, the 
problem of cleaning and replacing the core to ensure output water's quality has not been concentrated. 
Therefore, in this article, the authors presented the research, designing the device to automatically clean 
the filter cores, and applied Fuzzy Logic to calculate the time of washing, replacing cores according to the 
input water's quality in different regions. The controller has been integrated in the GFLife water purifier, 
providing good test results in many different locations.”