I. Tổng quan
Đề tài 'Giám sát năng lượng điện tiêu thụ hộ gia đình tại HCMUTE' được thực hiện nhằm giải quyết vấn đề tiết kiệm điện năng trong bối cảnh nhu cầu tiêu thụ điện ngày càng tăng. Việc giám sát năng lượng không chỉ giúp người tiêu dùng nhận thức rõ hơn về mức tiêu thụ điện của gia đình mà còn hỗ trợ các công ty điện lực trong việc quản lý và cung cấp dịch vụ hiệu quả hơn. Hệ thống được thiết kế để đo lường các thông số như dòng điện, điện áp, công suất và điện năng tiêu thụ, từ đó tính toán chi phí sử dụng điện hàng tháng. Điều này không chỉ giúp người tiêu dùng tiết kiệm chi phí mà còn nâng cao ý thức sử dụng điện tiết kiệm và hiệu quả.
1.1 Đặt vấn đề
Với sự phát triển của nền kinh tế, nhu cầu tiêu thụ điện năng ngày càng cao. Tuy nhiên, việc sử dụng điện hiệu quả vẫn là một thách thức lớn. Hệ thống giám sát năng lượng được phát triển nhằm cung cấp thông tin chi tiết về mức tiêu thụ điện trong hộ gia đình, giúp người dùng có thể điều chỉnh thói quen sử dụng điện của mình. Hệ thống này không chỉ giúp tiết kiệm chi phí mà còn góp phần bảo vệ môi trường thông qua việc giảm thiểu lãng phí năng lượng.
1.2 Mục tiêu
Mục tiêu chính của đề tài là xây dựng một hệ thống giám sát năng lượng điện từ xa, cho phép người dùng theo dõi và quản lý mức tiêu thụ điện của hộ gia đình. Hệ thống sẽ sử dụng cảm biến PZEM004 để thu thập dữ liệu và truyền tải thông tin qua mạng Internet, giúp người dùng có thể truy cập và theo dõi thông tin từ bất kỳ đâu. Điều này không chỉ nâng cao tính tiện lợi mà còn giúp người dùng có thể đưa ra các quyết định thông minh hơn trong việc sử dụng điện.
II. Cơ sở lý thuyết
Chương này trình bày các khái niệm cơ bản về hệ thống IoT và các công nghệ liên quan đến giám sát năng lượng. Nền tảng của hệ thống IoT cho phép các thiết bị kết nối và giao tiếp với nhau, từ đó thu thập và phân tích dữ liệu một cách hiệu quả. Việc sử dụng các cảm biến như PZEM004T và chip ESP8266 giúp hệ thống có thể đo lường và truyền tải thông tin một cách chính xác và nhanh chóng. Hệ thống cũng cần có một cơ sở dữ liệu để lưu trữ và quản lý thông tin, từ đó cung cấp cho người dùng các báo cáo và thống kê về mức tiêu thụ điện.
2.1 Nền tảng về IoT
Internet of Things (IoT) là một khái niệm mô tả mạng lưới các thiết bị được kết nối với nhau, cho phép thu thập và trao đổi dữ liệu. Hệ thống IoT trong đề tài này sẽ sử dụng các cảm biến và thiết bị thông minh để giám sát mức tiêu thụ điện năng trong hộ gia đình. Việc kết nối các thiết bị này không chỉ giúp người dùng theo dõi mức tiêu thụ mà còn tạo ra một hệ thống thông minh hơn, giúp tối ưu hóa việc sử dụng điện.
2.2 Các thiết bị IoT
Các thiết bị IoT như cảm biến PZEM004T và chip ESP8266 đóng vai trò quan trọng trong việc thu thập và truyền tải dữ liệu. Cảm biến PZEM004T có khả năng đo lường các thông số điện như dòng điện, điện áp và công suất, trong khi chip ESP8266 cho phép kết nối Internet, giúp người dùng có thể theo dõi thông tin từ xa. Sự kết hợp giữa các thiết bị này tạo ra một hệ thống giám sát năng lượng hiệu quả và tiện lợi.
III. Thiết kế hệ thống
Chương này trình bày chi tiết về thiết kế hệ thống giám sát năng lượng điện. Hệ thống được chia thành các module chức năng, bao gồm module cảm biến, module xử lý và module giao tiếp. Mỗi module sẽ thực hiện một nhiệm vụ cụ thể, từ việc thu thập dữ liệu đến việc truyền tải thông tin đến người dùng. Thiết kế mạch và sơ đồ nguyên lý cũng được trình bày để đảm bảo tính khả thi và hiệu quả của hệ thống.
3.1 Thiết kế sơ đồ khối
Sơ đồ khối của hệ thống giám sát năng lượng bao gồm các thành phần chính như cảm biến PZEM004T, vi điều khiển, module WiFi ESP8266 và cơ sở dữ liệu. Mỗi thành phần sẽ kết nối với nhau để tạo thành một hệ thống hoàn chỉnh, cho phép thu thập và truyền tải dữ liệu một cách hiệu quả. Sơ đồ này giúp người đọc hình dung rõ hơn về cách thức hoạt động của hệ thống.
3.2 Thiết kế mạch
Thiết kế mạch cho hệ thống giám sát năng lượng là một bước quan trọng để đảm bảo tính chính xác và ổn định của hệ thống. Mạch sẽ được thiết kế để kết nối các cảm biến và module xử lý, đồng thời đảm bảo rằng các thông số điện được đo lường chính xác. Việc thiết kế mạch cũng cần phải tính đến các yếu tố như nguồn điện, độ bền và khả năng mở rộng của hệ thống trong tương lai.
