Thailand Air Quality ETL & Streaming Pipeline
โปรเจคนี้ออกแบบมาเพื่อทำ ETL (Extract, Transform, Load) และ Streaming Pipeline สำหรับข้อมูลคุณภาพอากาศในประเทศไทย
โดยสามารถนำข้อมูลที่ได้ไปใช้งานด้าน Data Visualization หรือ AI Model Training ในอนาคตได้
📋 ฟีเจอร์หลัก
- Extract: ดึงข้อมูลคุณภาพอากาศจากแหล่งข้อมูล (API)
- Save: เก็บข้อมูลดิบ (Raw Data) ลง MinIO (S3-compatible storage)
- Stream: ส่งข้อมูลเข้า Apache Kafka ผ่าน Kafka REST Proxy
- Transform: แปลงข้อมูลให้อยู่ในรูปแบบที่เหมาะสม
- Load: บันทึกข้อมูลลงฐานข้อมูล ClickHouse เพื่อการวิเคราะห์ต่อไป
⚙️ เทคโนโลยีที่ใช้
- Python (ETL Core)
- ClickHouse (Data Warehouse)
- Kafka (Message Streaming)
- MinIO (S3-compatible Object Storage)
- Pydantic (Data Validation)
- requests (API Communication)
🛠️ โครงสร้างระบบ (Data Flow)
[Air Quality API]
↓
[fetch_air_quality()]
↓
[save_to_minio()]
↓
[send_to_kafka()]
↓
[consume_kafka_and_process()]
↓
[transform_json()]
↓
[insert_to_clickhouse()]
📈 โอกาสในการต่อยอด
โปรเจคนี้สามารถนำไปใช้ในการพัฒนาและขยายระบบได้ตามแนวทางต่าง ๆ ที่กล่าวถึงด้านล่าง:
1. เชื่อมต่อข้อมูลไปยังเครื่องมือ BI
- สามารถใช้ BI เพื่อสร้างแดชบอร์ดสำหรับการวิเคราะห์ข้อมูลคุณภาพอากาศแบบ Real-Time หรือ Historical Data จาก ClickHouse.
- การเชื่อมต่อสามารถทำได้ง่าย ๆ โดยการตั้งค่า Data Source สำหรับ ClickHouse ในเครื่องมือ BI ที่เลือก โดยการตั้งค่าให้ตรงกับรายละเอียดการเชื่อมต่อในไฟล์
.envที่ได้กำหนดไว้ในโปรเจค - BI สามารถช่วยให้คุณสร้างการวิเคราะห์ในรูปแบบกราฟ แผนภูมิ และรายงานต่าง ๆ เพื่อแสดงผลคุณภาพอากาศในพื้นที่ต่าง ๆ
2. พัฒนาระบบ Real-Time Air Quality Monitoring Dashboard
- ใช้ข้อมูลจาก Kafka ที่กำลังไหลเข้ามาในระบบเพื่อนำมาวิเคราะห์และแสดงผล Real-Time บน Dashboard.
- สามารถสร้าง Web Dashboard ที่แสดงผลแบบ Live Updates โดยการใช้งาน Grafana หรือ Custom Web App ที่ดึงข้อมูลจาก Kafka หรือ ClickHouse.
- Real-Time Monitoring สามารถใช้เพื่อเฝ้าระวังคุณภาพอากาศในแต่ละพื้นที่ได้ทันที พร้อมทั้งแสดงค่าดัชนีคุณภาพอากาศ (AQI) และสารมลพิษต่าง ๆ ที่มีผลกระทบต่อสุขภาพ
3. สร้างโมเดล AI เพื่อทำนายคุณภาพอากาศในอนาคต
- ข้อมูลจาก ClickHouse สามารถนำไปฝึกโมเดล AI/ML สำหรับการทำนาย Air Quality Index (AQI) ในอนาคต โดยใช้ข้อมูลจากประวัติย้อนหลัง (Historical Data).
- โมเดลที่ได้สามารถช่วยในการคาดการณ์ระดับ PM2.5, PM10, และสารมลพิษอื่น ๆ เพื่อให้สามารถแจ้งเตือนล่วงหน้าหรือวางแผนเพื่อรับมือกับภาวะมลพิษ
- ตัวอย่างเทคนิคที่สามารถนำมาใช้ เช่น Time Series Forecasting ด้วยเครื่องมืออย่าง ARIMA, Prophet, หรือ LSTM (Long Short-Term Memory)
4. สร้างระบบแจ้งเตือนอัตโนมัติเมื่อ AQI เกินเกณฑ์
- พัฒนาระบบ Alert System เพื่อแจ้งเตือนเมื่อค่า AQI หรือ ระดับมลพิษ เกินเกณฑ์ที่กำหนด
- ระบบสามารถใช้ Kafka Consumer ที่รับข้อมูล Real-Time เพื่อเช็คว่า AQI เกินเกณฑ์ที่ตั้งไว้หรือไม่ และแจ้งเตือนผ่าน Email, SMS, หรือ Push Notification (ผ่านช่องทางต่าง ๆ เช่น Twilio, Firebase Cloud Messaging, หรือ Telegram Bot)
- การแจ้งเตือนนี้สามารถช่วยในการรับมือกับปัญหามลพิษและเตือนประชาชนให้หลีกเลี่ยงพื้นที่ที่มีมลพิษสูง
📈 ตัวอย่าง Dashboard
ตัวอย่างการสร้าง Dashboard ที่แสดงข้อมูลคุณภาพอากาศและการทำนาย AQI ในอนาคตโดยใช้ข้อมูลจาก ClickHouse และ AI สนับสนุน Data-driven decision: https://analytics.softwarecraft.tech/public/dashboard/0107425a-50aa-4fd6-8d78-d29f4c9d76ae
🚀 ตัวอย่างการต่อยอดเป็น Data-Driven Decision Platform (DDDP)
แพลตฟอร์มการตัดสินใจที่ขับเคลื่อนด้วยข้อมูล (DDDP) ถูกออกแบบมาเพื่อบูรณาการ MLOps, Data Management, และ Business Intelligence (BI) เข้าด้วยกัน เพื่อสร้างระบบข้อมูลสำหรับการตัดสินใจเชิงกลยุทธ์ที่รวดเร็วและน่าเชื่อถือ
โครงสร้างหลักและขีดความสามารถ (Core Architecture)
DDDP รวมสถาปัตยกรรมหลักเข้าไว้ด้วยกันเพื่อการจัดการข้อมูลแบบครบวงจร:
1. Lakehouse Architecture ขับเคลื่อนด้วย AI/ML
ระบบใช้แนวคิด Lakehouse (รวม Data Lake และ Data Warehouse) เพื่อให้ได้ขีดความสามารถด้าน ความเร็ว (Velocity), ความหลากหลาย (Variety) และรองรับการประมวลผลสำหรับงาน AI/ML ระดับสูง
2. Data & Prediction Pipeline (MLOps)
เป็นระบบอัตโนมัติที่จัดการวงจรชีวิตโมเดล AI ตั้งแต่ต้นจนจบ:
- Async Pipeline: รองรับการทำงานแบบไม่ประสานเวลา (Async) สำหรับการนำเข้าข้อมูล (Ingestion) และการประมวลผลเพื่อทำนาย (Prediction)
- MindsDB Integration: ใช้ MindsDB สำหรับการวิเคราะห์และทำนายแนวโน้มเชิงสถิติ
3. Model Registry & Serving (Unified API)
ให้บริการ API ที่ได้มาตรฐานสำหรับการจัดการและการเรียกใช้โมเดลทำนาย:
- การลงทะเบียน (Register): Metadata ของโมเดล (MindsDB & Custom Models) จะถูกลงทะเบียนใน CKAN Registry
- การให้บริการ (Unified Predict): มี Endpoint เดียว (
/v1/model/predict) สำหรับให้บริการทำนายผล โดยระบบจะ Dispatch การเรียกใช้งานไปยังโมเดลที่เหมาะสมโดยอัตโนมัติ - Governance (RBAC): มีการควบคุมสิทธิ์การเข้าถึง (Role-Based Access Control) และตรวจสอบสถานะของโมเดลใน Production
4. BI & Analytics
แพลตฟอร์มพร้อมสำหรับการวิเคราะห์ข้อมูลในหลากหลายมิติ:
- BI Tool Integration: รองรับการเชื่อมต่อกับเครื่องมือ BI Tools (เช่น Metabase) เพื่อการวิเคราะห์สถานการณ์ในอดีตและปัจจุบัน
- Analytics Support: รองรับทั้ง Descriptive Analytics (ข้อมูลในอดีต) และ Predictive Analytics (ข้อมูลทำนาย)
5. การเชื่อมต่อกับ AI Agents (Model Context Protocol - MCP)
ระบบรองรับมาตรฐาน Model Context Protocol (MCP) เพื่อให้ LLM Agents สามารถใช้ API ของเราเป็น "เครื่องมือ" ในการปฏิบัติงานได้:
- LLM Service: ให้บริการ "เครื่องมือ" (Tools) และ "การค้นหาข้อมูล" (Discovery) แก่ Large Language Models (LLM)
- Security: ใช้การรักษาความปลอดภัยด้วย API Key เฉพาะ (
X-API-Key) สำหรับ MCP Endpoints เท่านั้น เพื่อแยกการควบคุมสิทธิ์ออกจาก JWT สำหรับผู้ใช้งานทั่วไป
🔗 ตัวอย่างการนำไปใช้งาน
| Component | URL (ตัวอย่าง) | รายละเอียด |
|---|---|---|
| Backend API (Swagger) | https://data-decision-ops.softwarecraft.tech/docs |
เอกสาร API หลัก รวมถึง Tools สำหรับ MCP |
| Frontend Console | https://ddo-console.softwarecraft.tech/login |
ตัวอย่าง Dashboard สำหรับการควบคุมและแสดงผล |
หมายเหตุ
1 ระบบตัวอย่างนี้จะทำการปรับปรุงข้อมูลในตัวอย่าง Dashboard ด้านบนอีกทีนึง
2 ตัวอย่าง User Account
- viewer1@dddp.com
- viewer123-#
3 สำหรับการทดสอบการเชื่อมต่อ LLM (เช่น การใช้ cURL หรือ ChatGPT Plugins/Tools):
- Protocol=Model Context Protocol (MCP)
- Header Key=X-API-Key
- Example Value=[LLM_AGENT_SECRET_API_KEY]
📜 License
โปรเจคนี้แจกจ่ายภายใต้ MIT License