Chương 1: Giới thiệu Chương 2: Tổng quan giải pháp Chương 3: Phương pháp giải quyết Chương 4: Quy trình thiết kế Chương 5: Thi công Chương 6: Đánh giá kết quả, kết luận 4 GIỚI THIỆU 1.1 Giới thiệu chương Chương này nêu lên thực tại ngành công nghiệp điện tử xây dựng hiện tại đang phát triển một cách rất nhanh và vượt bậc. Qua đó cần có sự hỗ trợ từ nhiều lĩnh vực khác nhau để đáp ứng được nhu cầu hiện đại hóa của ngành công nghiệp này. Sự ra đời của hệ thống giám sát điện năng tiêu thụ sẽ mang đến nhiều tiện ích cho người sử dụng từ đó sẽ giúp cho cuộc sống tinh thần của người sử dụng được nâng cao hơn. Chương này sẽ mô tả sơ lược hoạt động của hệ thống giám sát điện năng tiêu thụ.
Từ đó đưa ra hướng ứng dụng của đề tài này.2 Ý nghĩa khoa học của đề tài và nhiệm vụ Ngày nay cùng với sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật, các thiết bị điện tử ra đời ngày càng nhiều về chủng loại cũng như tính năng sử dụng. Bên cạnh đó nhu cầu sử dụng các thiết bị một cách tự động ngày càng cao, con người ngày càng muốn có nhiều thiết bị giải trí cũng như các thiết bị sinh hoạt với kỹ thuật và công nghệ ngày càng cao. Có thể ở Việt nam chưa phát triển mạnh mẽ trong lĩnh vực này nhưng hiện nay ở trên thế giới, nhất là các quốc gia thuộc Châu Âu hay Mỹ thì mô hình ngôi nhà tự động được điều khiển từ xa đã phát triển rất mạnh mẽ. Từ những nhu cầu thực tế đó, nhóm muốn đưa một phần những kỹ thuật hiện đại của thế giới áp dụng vào điều kiện thực tế trong nước để có thể tạo ra một hệ thống điều khiển thiết bị trong nhà từ xa nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của con người.
Đề tài lấy cơ sở là dùng sóng Bluetooth và mạng di động để điều khiển thiết bị. Việc sử dụng sóng Bluetooth và mạng di động để điều khiển thiết bị có thuận lợi về tiết kiệm chi phí và dễ dàng sử dụng, Ngoài ra, sản phẩm của đề tài này có tính mở, có thể áp dụng cho nhiều đối tượng khác nhau trong dân dụng cũng như trong công nghiệp.3 Ý tưởng từ khi bắt đầu dự án và phạm vi thực hiện đề tài Cùng với sự phát triển của nền kinh tế đất nước, nhu cầu về tiêu thụ điện năng ngày càng cao trong khi khả năng cung cấp điện còn rất nhiều khó khăn, từ đó vấn đề sử dụng điện tiết kiệm, hiệu quả trở thành vấn đề cấp bách. Việc ý thức tiết kiệm điện của người dân chưa được nâng cao, các biện pháp đề ra để tiết kiệm điện còn khá ít và việc áp dụng nó vào thực tiễn còn nhiều bất cập. Để tiết kiệm điện phụ thuộc ở 2 yếu tố: thiết bị điện và thói quen sử dụng của con người.
Người dùng thường bận rộn với công việc nên ít có thời gian giám sát được việc sử dụng các thiết bị trong gia đình hay cơ quan, dẫn đến nhiều thiết bị hoạt động không cần thiết, gây lãng phí năng lượng điện và tăng chi phí điện cho gia đình, cơ quan. Để giải quyết vấn đề quản lý và giảm sát được việc sử dụng điện năng, nhóm đã nảy sinh ra ý tưởng thiết kế một hệ thống có thể giúp người dùng tiết kiệm điện năng qua việc giám sát lượng điện và có thể định ngưỡng tiêu thụ điện trong mỗi ngày hoặc mỗi tháng. Khi lượng điện vượt mức giới hạn thì thông báo cho người dùng biết mà đưa ra việc điều khiển thiết bị điện phù hợp, hoặc tắt các thiết bị khi không cần thiết, phạm vi thực hiên và nghiên cứu bước đầu đạt ở quy mô như nhà ở , công ty cửa hàng kho bãi nhỏ. 6 TỔNG QUAN GIẢI PHÁP 2.1 Hệ thống giám sát điện năng tiêu thụ là gì? Hệ thống giám sát điện năng tiêu thụ là hệ thống cho phép người quản lý giám sát được lượng điện năng sử dụng, theo dõi điện năng tiêu thụ cho từng thiết bị, từng hộ, từng tòa nhà.
Các thông số được thể hiện rõ ràng, có chức năng cảnh báo khi tiêu thụ phát sinh tăng đột biến.2 Mục đích nghiên cứu đề tài từ những tham khảo dữ liệu sản phẩm hiện tại Đồ án được nghiên cứu, khảo sát và thực hiện với mục đích áp dụng những kiến thức đã được học trong nhà trường để thiết kế, tạo ra một đồ án “Hệ thống giám sát điện năng tiêu thụ”. Hệ thống tích hợp module sim 800L, Màn hình LCD hiển thị trạng thái thiết bị, Module Bluetooth HC-05, Module thời gian thực DS1307 vv. Qua xử lý, dữ liệu sẽ được hiển thị trực tiếp lên màn hình LCD, hoặc Smartphone của người dùng (trạng thái thiết bị). • Dùng để điều khiển các thiết bị trong nhà với phạm vi rộng.
• Các thông số dòng điện công suất của hệ thống được hiển thị trực tiếp lên màn hình LCD. • Việc kết hợp thêm Bluetooth, có thể điều khiển thiết bị bằng phần mềm trên Smartphone. • Thay thế các công tắt gia đình thông thường bằng loại công tắc cảm ứng hiện đại có thể thay đổi được trạng thái mặc định .3 Hệ thống giám sát điện năng tiêu thụ hiệu quả gồm những bộ phận chính Hệ thống giám sát điện năng được cấu thành từ 3 bộ phận quan trọng: • Cảm biến dòng điện 7 Đây là thiết bị dùng để đo dòng điện sử dụng của các thiết bị. Đồng thời truyền những thông số này về bộ điều khiển trung tâm để tiến hành phân tích ghi chép.
• Bộ điều khiển trung tâm Bộ điều khiển trung tâm được ví như trái tim của hệ thống giám sát điện năng. Có chức năng thu nhận toàn bộ dữ liệu từ các bộ phận cảm biến và sau đó tiến hành phân tích, xử lý các dữ liệu. • Phần mềm điều khiển thiết bị điện Phần mềm điều khiển này có thể giúp chúng ta xem được các thiết bị đang hoạt động. qua đó có thể điều chỉnh các thiết bị đóng mở phù hợp với lượng điện năng tiêu thụ và đáp được nhu cầu cá nhân.4 Tổng hợp giải pháp của đề tài ứng dụng ở các khía cạnh kỹ thuật kinh tế xã hội môi trường Sẽ không còn là khái niệm mới mẻ với mọi người nữa.
Tất cả mọi thứ đều sẽ được điều khiển và vận hành một cách dễ dàng, tập trung. Đó chính là những tính năng vượt trội mà giải pháp cung cấp. Mang tới cho người dùng một giải pháp hoàn hảo với các tính năng giám sát, điều khiển tập trung các hệ thống cơ điện phức tạp trong tòa như: • Hệ thống cung cấp điện tòa nhà • Hệ thống điện chiếu sáng • Hệ thống điều hòa không khí chiller, hệ thống thông gió tòa nhà • Hệ thống cấp thoát nước • Hệ thống phòng cháy chữa cháy • Hệ thống thang máy • Hệ thống an ninh ra vào • Hệ thống camera • Hệ thống cơ điện khác 8 Hệ thống quản lý và giám sát điện năng hiệu quả, tiết kiệm, hiện đại, hoạt động đem lại sự thân thiện cho môi trường sẽ giúp công trình, hệ thống của bắt kịp xu hướng phát triển trong cuộc cách mạng công nghệ 4.5 Nhiệm vụ nghiên cứu Đề tài sẽ thực hiện những nghiên cứu, những nhiệm vụ cụ thể sau: • Thiết kế sơ đồ nguyên lý, tìm hiểu những linh kiện tối ưu cho mạch. • Viết chương trình cho vi xử lý trung tâm.
• Viết phần mềm điều khiển cho mạch qua Smartphone. 9 PHƯƠNG PHÁP GIẢI QUYẾT 3.1 Vấn đề và khó khăn khi thực hiện đề tài Hiện tại hệ thống đang dừng lại ở mức độ mô hình mẫu, số lượng và chức năng vẫn còn hạn chế do nhiều yếu tố khách quan lẫn chủ quan. Nên nhóm đang xem xét áp dụng vào các khu vực vừa và nhỏ, dễ dàng quản lý như nhà cấp 4, các kho xưởng quy mô nhỏ, các phòng trọ sinh viên và các căn hộ mini.2 Kết quả của việc phát triển nghiên cứu từ các vấn đề và đề xuất giải pháp Sau khi thực hiện hoàn thành đề tài, sản phẩm cuối cùng cũng đáp ứng được những yêu cầu đề ra như: • Việc giám sát, thống kê và quản lý tốt các thông số điện năng đồng nghĩa với việc giảm chi phí vận hành, nâng cao hiệu quả sử dụng các loại máy móc và thiết bị. Vậy nên, Hệ thống giám sát điện năng tiêu thụ cần được áp dụng rộng rãi bởi nhiều tính năng vượt trội, cụ thể như sau: • Kiểm soát dữ liệu điện năng liên tục 24/24 • Đo đếm điện năng sử dụng và hiển thị tất cả các thông số theo thời gian thực của thiết bị điện: I, P được biểu diễn dưới dạng số liệu, • Giảm thời gian, chi phí nhân công để ghi lại dữ liệu từ các đồng hồ cơ, tự động xuất dữ liệu thống kê theo giờ, ngày, tháng • Người dùng có thể đặt mức giới hạn lượng điện tiêu thụ theo từng ngày hoặc từng tháng để tối ưu hóa khả năng sử dụng và tiết kiệm điện.
Khi lượng điện tiêu thụ vượt mức ngưỡng cho phép của người dùng thì xuất ra các thông báo cảnh báo. • Duy trì mức tải cho thiết bị hợp lý, tránh trường hợp quá tải. • Hiển thị tình trạng hoạt động và cảnh báo 10 • Dễ dàng kiểm tra hóa đơn điện thông qua báo cáo về năng lượng sử dụng 3.3 Những ưu, nhược điểm trong quá trình thử nghiệm và phương án thiết kế Hệ thống hoạt động ổn định, hiển thị các thông số cơ bản về dòng điện, công suất tiêu thụ, cho phép cảnh báo qua SMS, điều khiển các thiết bị từ xa với nhiều phương thức. Hiện tại hệ thống vẫn còn ở quy mô nhỏ cấp độ mô hình hóa, tính năng còn đôi phần hạn chế.
Khi kết hợp các module lại với nhau có xảy ra xung đột nhẹ trong quá trình xử lý dữ liệu. Tự đánh giá về những mặt còn tồn tại chưa giải quyết được của sản phẩm để khắc phục. Việc kết hợp các module chức năng với nhau còn bị ảnh hưởng, xung đột, dẫn đến tình trạng sai số trong quá trình đo. Chất lượng mạch, linh kiện làm mạch chưa đảm bảo nên sai số trong quá trình đo công suất của thiết bị đôi khi có xảy ra nhưng không quá đáng kể.
Từ các vấn đề trên phương án thiết kế sản phẩm được đặt ra với phương châm đạt hiệu quả hoạt động ổn định cao nhất đem lại sự chất lượng cho sản phẩm.