Hệ thống giám sát điện năng gia đình có điều khiển và cảnh báo quá dòng

• Tác giả: Lê Gia Huy
• Người hướng dẫn: PGS. Nguyễn Hùng
• Trường học: Trường Đại Học Công Nghệ Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Kỹ Thuật Điện – Điện Tử
• Đề tài: Hệ Thống Giám Sát Điện Năng Gia Đình, Có Điều Khiển Và Cảnh Báo Quá Dòng
• Loại tài liệu: Đồ Án Tốt Nghiệp
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: TP. Hồ Chí Minh

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• TÓM TẮT
• ABSTRACT
• MỤC LỤC
• DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
• DANH SÁCH HÌNH ẢNH
• DANH SÁCH BẢNG
• LỜI MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI
• 1.1. ĐẶT VẤN ĐỀ
• 1.2. NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU
• 1.3. MỤC TIÊU
• 1.4. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU
• 1.5. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 1.6. KẾT QUẢ DỰ KIẾN
• 1.7. BỐ CỤC
• 2. CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ
• 2.1. TẦM QUAN TRỌNG CỦA QUẢN LÝ VÀ GIÁM SÁT NĂNG LƯỢNG
• 2.2. GIỚI THIỆU MỘT SỐ HỆ THỐNG GIÁM SÁT VÀ QUẢN LÝ NĂNG LƯỢNG TỪ XA TRONG THỰC TẾ
• 2.3. CÔNG NGHỆ IOT
• 2.3.1. Giao thức kết nối
• 2.3.2. Giao thức truyền tải dữ liệu
• 2.4. CÁC CHUẨN TRUYỀN DỮ LIỆU
• 2.4.1. Đặc điểm giao tiếp I2C
• 2.4.2. Chế độ hoạt động (tốc độ truyền)
• 2.4.3. Giao tiếp UART
• 2.5. GIỚI THIỆU PHẦN CỨNG
• 2.5.1. Module NodeMCU ESP8266 wifi
• 2.5.1.1. Giới thiệu một số loại ESP8266
• 2.5.1.2. Giới thiệu về ESP8266-12E
• 2.5.1.3. Thông số cấu hình của NodeMCU ESP8266
• 2.5.1.4. Sơ đồ mạch nguyên lý của NodeMCU ESP8266
• 2.5.2. Màn hình và phím bấm
• 2.5.2.1. Giao diện màn hình hiển thị
• 2.5.2.2. Thông số kỹ thuật PZEM004T
• 2.5.3. Màn hình LCD 20x4
• 2.5.4. Module chuyển đổi giao tiếp I2C
• 2.5.4.1. Nhược điểm
• 2.5.5. Module 4 Relay Với Opto Cách Ly (5VDC)
• 2.5.6. Module nguồn chuyển đổi AC - DC
• 2.5.7. Nút nhấn tự giữ PBS – 11
• 2.5.8. Ổ cắm nguồn số 8 gắn hộp
• 2.5.9. Dây nguồn AC đuôi số 8 (phích cắm tiêu chuẩn Châu Âu)
• 2.5.10. Ổ cắm gắn hộp (10A / 220VAC)
• 3. CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ
• 3.1. Sơ đồ kết nối toàn mạch
• 3.2. Thiết kế sơ đồ khối hệ thống
• 3.2.1. Khối đo điện năng
• 3.2.2. Khối xử lý trung tâm
• 3.2.3. Khối hiển thị
• 3.3. Sơ đồ thiết kế mô hình thiết bị
• 4. CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ PHẦN CỨNG VÀ PHẦN MỀM
• 4.1. THI CÔNG PHẦN CỨNG HỆ THỐNG
• 4.1.1. Thi công mạch
• 4.1.1.1. Danh sách các linh kiện
• 4.1.1.2. Sơ đồ bố trí các linh kiện
• 4.1.2. Lắp ráp và kiểm tra
• 4.1.2.1. Lắp ráp module nguồn
• 4.2. ĐÓNG GÓI VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH
• 4.2.1. Đóng gói bộ điều khiển
• 4.2.2. Thi công mô hình
• 4.3. LẬP TRÌNH PHẦN MỀM HỆ THỐNG
• 4.3.1. Phần mềm lập trình cho vi điều khiển
• 4.3.1.1. Giới thiệu phần mềm lập trình
• 4.3.1.2. Cài đặt Arduino IDE
• 4.3.1.3. Tìm hiểu về phần mềm Blynk
• 4.3.1.3.1. Giới thiệu về phần mềm Blynk
• 4.3.1.3.2. Đặc tính kĩ thuật
• 4.3.1.3.3. Ưu nhược điểm của app Blynk New
• 4.3.1.4. Cách hoạt động của Blynk
• 4.3.1.5. Thiết lập Blynk trên máy điện thoại
• 4.3.1.6. Hoàn thành thiết kế chương trình mô phỏng
• 4.3.2. Thiết kế giao diện trên Cayenne cloud
• 4.3.2.1. Giới thiệu về Cayenne
• 4.3.2.2. Thiết kế giao diện giám sát trên Cayenne
• 4.3.2.3. Viết tài liệu hướng dẫn sử dụng thao tác
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ
• 5.1. Kết quả của phần cứng thiết bị
• 5.2. Kết quả xây dựng hệ thống giám sát trên blynk
• 5.3. Kết quả của phần mềm Cayenne
• 6. CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
• 6.1. Kết luận
• 6.2. HƯỚNG PHÁT TRIỂN
• Tài liệu tham khảo
• PHỤ LỤC PHẦN MỀM

I. Tổng quan về hệ thống giám sát điện năng gia đình thông minh

Hệ thống giám sát điện năng gia đình thông minh đang trở thành một phần không thể thiếu trong cuộc sống hiện đại. Với sự phát triển của công nghệ IoT, việc giám sát và quản lý điện năng trở nên dễ dàng hơn bao giờ hết. Hệ thống này không chỉ giúp tiết kiệm điện năng mà còn đảm bảo an toàn cho các thiết bị điện trong gia đình. Việc giám sát từ xa giúp người dùng có thể theo dõi tình trạng điện năng mọi lúc mọi nơi.

1.1. Khái niệm về hệ thống giám sát điện năng

Hệ thống giám sát điện năng là một giải pháp công nghệ giúp theo dõi và quản lý tiêu thụ điện năng trong gia đình. Nó sử dụng các cảm biến và thiết bị IoT để thu thập dữ liệu và gửi thông tin đến người dùng qua ứng dụng di động hoặc web.

1.2. Lợi ích của hệ thống giám sát điện năng thông minh

Hệ thống này mang lại nhiều lợi ích như tiết kiệm điện năng, phát hiện sự cố kịp thời và nâng cao an toàn cho các thiết bị điện. Người dùng có thể dễ dàng theo dõi và điều chỉnh mức tiêu thụ điện năng của mình.

II. Vấn đề và thách thức trong giám sát điện năng

Mặc dù hệ thống giám sát điện năng mang lại nhiều lợi ích, nhưng vẫn tồn tại một số thách thức cần giải quyết. Các vấn đề như độ chính xác của cảm biến, khả năng kết nối mạng và chi phí đầu tư ban đầu là những yếu tố quan trọng cần xem xét.

2.1. Độ chính xác của cảm biến trong giám sát điện năng

Độ chính xác của cảm biến là yếu tố quyết định đến hiệu quả của hệ thống giám sát. Cảm biến cần phải được hiệu chuẩn định kỳ để đảm bảo dữ liệu thu thập được là chính xác.

2.2. Chi phí đầu tư cho hệ thống giám sát

Chi phí đầu tư ban đầu cho hệ thống giám sát điện năng có thể cao, đặc biệt là đối với các thiết bị IoT và phần mềm quản lý. Tuy nhiên, lợi ích lâu dài từ việc tiết kiệm điện năng có thể bù đắp cho chi phí này.

III. Phương pháp giám sát điện năng hiệu quả

Để giám sát điện năng hiệu quả, cần áp dụng các phương pháp và công nghệ tiên tiến. Việc sử dụng công nghệ IoT và các ứng dụng di động giúp người dùng dễ dàng theo dõi và quản lý tiêu thụ điện năng.

3.1. Sử dụng công nghệ IoT trong giám sát điện năng

Công nghệ IoT cho phép kết nối các thiết bị điện trong gia đình với internet, giúp người dùng theo dõi và điều khiển từ xa. Điều này không chỉ tiết kiệm thời gian mà còn nâng cao hiệu quả quản lý.

3.2. Ứng dụng di động trong giám sát điện năng

Các ứng dụng di động như Blynk và Cayenne giúp người dùng dễ dàng theo dõi tình trạng điện năng và nhận thông báo khi có sự cố xảy ra. Điều này giúp người dùng chủ động hơn trong việc quản lý tiêu thụ điện năng.

IV. Ứng dụng thực tiễn của hệ thống giám sát điện năng

Hệ thống giám sát điện năng không chỉ được áp dụng trong gia đình mà còn trong các doanh nghiệp và nhà máy. Việc giám sát từ xa giúp tiết kiệm chi phí và nâng cao hiệu quả sản xuất.

4.1. Giám sát điện năng trong gia đình

Trong gia đình, hệ thống giám sát điện năng giúp người dùng theo dõi mức tiêu thụ điện năng và phát hiện các thiết bị tiêu tốn điện không cần thiết, từ đó có biện pháp điều chỉnh hợp lý.

4.2. Ứng dụng trong doanh nghiệp

Doanh nghiệp có thể áp dụng hệ thống giám sát điện năng để tối ưu hóa quy trình sản xuất, giảm thiểu chi phí và nâng cao hiệu quả hoạt động. Việc theo dõi liên tục giúp phát hiện sớm các vấn đề và khắc phục kịp thời.

V. Kết luận và tương lai của hệ thống giám sát điện năng

Hệ thống giám sát điện năng gia đình thông minh với cảnh báo quá dòng đang trở thành xu hướng tất yếu trong thời đại công nghệ 4.0. Tương lai của hệ thống này hứa hẹn sẽ mang lại nhiều cải tiến và tiện ích cho người dùng.

5.1. Xu hướng phát triển của công nghệ giám sát điện năng

Công nghệ giám sát điện năng sẽ tiếp tục phát triển với sự xuất hiện của các cảm biến thông minh và ứng dụng di động tiên tiến. Điều này sẽ giúp người dùng dễ dàng hơn trong việc quản lý và tiết kiệm điện năng.

5.2. Tầm quan trọng của an toàn điện trong gia đình

An toàn điện là một yếu tố quan trọng trong việc sử dụng điện năng. Hệ thống giám sát không chỉ giúp tiết kiệm điện mà còn bảo vệ an toàn cho các thiết bị và người sử dụng.