Water Level Monitor
Water Level Monitor - Arduino / ESP8266 / ESP32
Project Overview
hladinomer-studna-scripty is an open-source project designed to monitor water levels in wells, tanks, or reservoirs and visualize the data via web and MQTT communication.
Originally built around Wi-Fi (ESP8266/ESP32), this version integrates WIZnet’s W5500 Ethernet controller, transforming it into a wired IoT water monitoring node with enhanced stability and reliability.
This approach eliminates the connectivity issues of Wi-Fi—signal interference, range limits, and unstable networks—while maintaining real-time communication through HTTP (JSON) and MQTT protocols.
우물, 탱크, 저수조 등에서 수위를 측정하고 그 데이터를 웹과 MQTT를 통해 시각화·모니터링하는 오픈소스 프로젝트입니다.
ESP8266/ESP32의 Wi-Fi 환경으로도 설계되어있고, 아두이노와 W5500 을 이용해 유선 기반 IoT 수위 모니터링 노드로도 구현되어있습니다.
Core Hardware
| Component | Function |
|---|---|
| Arduino Board (UNO/MEGA, etc.) | Main controller and data processor |
| WIZnet W5500 | Wired Ethernet communication with hardware TCP/IP offload |
| Water Level Sensor (HC-SR04, JSN-SR04T, etc.) | Measures distance from sensor to water surface |
| Power Supply (DC / PoE options) | Reliable power delivery for long-term installations |
| MQTT Broker / Web Server | Centralized data visualization and remote access |
💡 W5500’s hardware TCP/IP engine significantly reduces MCU load, ensuring smooth long-term operation.
| 구성요소 | 역할 |
|---|---|
| Arduino 보드 (UNO/MEGA 등) | 전체 제어 및 데이터 처리 |
| WIZnet W5500 | 유선 이더넷 통신, 하드웨어 TCP/IP 오프로딩 |
| 수위 센서 (HC-SR04, JSN-SR04T 등) | 거리 기반 수면 높이 측정 |
| 전원 공급부 (DC/PoE 옵션) | 현장 환경에 따라 안정적 전력 공급 |
| MQTT 브로커 / 웹서버 | 수집 데이터 시각화 및 원격 관리 |
How It Works / Main Features
This system follows a simple yet powerful workflow:
- Water Level Measurement
The ultrasonic sensor measures the distance to the water surface, calculating the level (in cm) and volume (in liters). - Data Communication
Through W5500, the device performs HTTP GET requests to the webserver (arduino.clanweb.eu) and retrieves JSON-formatted data.
Then, it publishes parsed values to the MQTT broker (mqtt.iotindustries.sk) using topics:hladinomer/vyska→ water height /hladinomer/objem→ volume - MQTT Integration
The MQTT broker allows real-time visualization and remote monitoring via platforms such as Node-RED, Grafana, or AWS IoT Core. - Periodic Operation
The system collects and transmits data every 60 seconds. - Error Recovery & Reconnection
If the MQTT connection drops, the system automatically retries.
DHCP failures trigger an immediate fallback to static IP.
⚙️ Main libraries used:
Ethernet2.h(W5500),ArduinoJson.h(for JSON parsing),PubSubClient.h(for MQTT communication)
- 센서 측정
초음파 센서가 수면까지의 거리를 계산하여 수위(cm)와 용량(리터)을 산출합니다. - 데이터 통신
W5500을 통해 **HTTP 요청(GET)**으로 웹서버(arduino.clanweb.eu)에서 JSON 데이터를 수신하고, MQTT 퍼블리시로hladinomer/vyska(수위),hladinomer/objem(용량) 토픽을 전송합니다. - MQTT 통합
브로커(mqtt.iotindustries.sk)에 데이터를 업로드하여,
다른 시스템(예: Node-RED, Grafana, AWS IoT Core)에서 구독 및 시각화 가능. - 주기적 업데이트
기본 60초 주기로 데이터 수집 → HTTP → MQTT 업로드 루프를 수행합니다. - 에러 복구 및 재접속
MQTT 연결이 끊기면 자동 재시도하며, DHCP 실패 시 정적 IP로 즉시 전환합니다.
Key Technologies
| Technology | Description |
|---|---|
| WIZnet W5500 Ethernet Controller | Hardware TCP/IP stack for reliable, low-overhead network handling |
| MQTT Protocol | Lightweight message transport for IoT data |
| HTTP + JSON | RESTful data exchange with remote servers |
| ArduinoJson Library | Efficient parsing of incoming JSON payloads |
| PubSubClient Library | Manages MQTT publishing and subscription |
| Deep Sleep / OTA (ESP extension) | Optional low-power and remote firmware update features |
🔒 Future expansions with WIZnet ecosystem:
- W6100 for IPv6-ready networks
- TLS-secured MQTT communication
- PoE (Power over Ethernet) for power + data integration
Applications & Benefits
| Sector | Example Use | Benefit |
|---|---|---|
| Agriculture | Groundwater or irrigation well monitoring | Real-time water resource management |
| Smart Buildings | Rainwater or cooling tank tracking | Prevent overflow, automate maintenance |
| Industrial Plants | Cooling or waste-water tank level control | Increased safety and efficiency |
| Disaster Response | Flood / drought monitoring | Early warning systems |
| Smart Cities | Centralized water network monitoring | Improved urban water infrastructure management |
Advantages of WIZnet Ethernet Integration:
- Reliable in noisy or remote environments (no signal loss)
- Immune to RF interference in industrial sites
- Enhanced network security (wired-only connectivity)
- Ideal for 24/7 unattended operation
| 분야 | 적용 예시 | 기대 효과 |
|---|---|---|
| 농업 | 지하수 수위 감시, 관정 자동 급수 | 실시간 수자원 관리 |
| 스마트 빌딩 | 빗물 저장조, 냉각수 탱크 모니터링 | 누수 방지 및 유지보수 자동화 |
| 산업 플랜트 | 냉각수/폐수 탱크 수위 감시 | 안전성 및 자동 제어 향상 |
| 재난 대응 | 홍수·가뭄 대비 수위 모니터링 | 조기 경보 시스템 구축 |
| 스마트시티 인프라 | 중앙 서버 기반 원격 감시 | 도시 규모 물 관리 최적화 |
WIZnet 기반의 장점
- Wi-Fi보다 안정적 (지하·원거리·전파혼잡 구간 대응)
- 산업 환경 내 간섭 최소화
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Water Level Monitor
