đặt vấn đề dẫn nhập lý do chọn đề tài, mục tiêu, nội dung ̣nghiên cứu, các giới hạn thông số và bố cục đồ án. Chương 2: Tổng quan giải pháp công nghệ Chương này trình bày các lý thuyết có liên quan đến các vấn đề mà đề tài sẽ dùng để thực hiện thiết kế, thi công cho đề tài. Chương 3: Tính toán và thiết kế Chương này giới thiệu tổng quan về các yêu cầu của đề tài về thiết kế và các tính toán liên quan đến đề tài. Chương 4: Thiết kế phần cứng và phần mềm Chương này có thể gồm kết quả thi công phần cứng và những kết quả hình ảnh trên màn hình hay mô phỏng tín hiệu, kết quả thống kê.
Chương 5: Kết luận và hướng phát triển Chương này trình bày ngắn gọn những kết quả đã thu được dựa vào những phương pháp, thuật toán đã kiến nghị ban đầu. 6 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ 2.1 TẦM QUAN TRỌNG CỦA QUẢN LÝ VÀ GIÁM SÁT NĂNG LƯỢNG Quản lý và giám sát năng lượng là chìa khóa để tiết kiệm năng lượng trong các tổ chức thương mai, công nghiệp và chính phủ trong những năm gần đây đang phải chịu những áp lực to lớn về kinh tế và môi trường. Giám sát và quản lý năng lượng giúp giảm sự phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch đang ngày càng trở nên can kiệt. Khi tiêu thụ nhiều năng lượng, doanh nghiệp cũng như các hộ gia đình sẽ phải đối mặt với tình trạng thiếu nguồn cung cấp nghiêm trọng kèm theo nguy cơ tăng giá năng lượng dẫn đến ảnh hưởng tới lợi nhuận của tổ chức, bằng viêc quản lý năng lương doanh nghiệp và các hô ̣gia đình có thể giảm nguy cơ này bằng cách kiểm soát nhu cầu năng lượng, tiết kiêm điện trên dây chuyền sản xuất từng bước tăng hiệu quả việc đầu tư vào giá thành cho sản phẩm.
Lợi ích đem lại khi sử dụng hê ̣thống giám sát và quản lý năng lượng:̣ Giảm thời gian chi phí nhân công để ghi lại dữ liệu từ các đồng hồ đo, nhâp vào file excell báo cáo mỗi tháng. Giảm được sai sót trong quá trình thu thập dữ liệu bằng tay. Kiểm soát dữ liệu điện năng liên tục 24 giờ tại bất kì trạm làm việc nào. Giảm thời gian xử lý sự cố do dữ liệu được thu thập đầy đủ, có ghi lại dạng sóng của nguồn điện khi sự cố xảy ra.
Đây là một trong những đề tài đang đươc tìm hiểu và nghiên cứu rất nhiều để đưa ra giải pháp giúp ngành điện Việt Nam giải quyết được những khó khăn nêu trên.2 GIỚI THIỆU MỘT SỐ HỆ THỐNG GIÁM SÁT VÀ QUẢN LÝ NĂNG LƯỢNG TỪ XA TRONG THỰC TẾ 2.1 Hệ thống giám sát và quản lý năng lượng từ xa qua sóng vô tuyến RF Hệ thống đọc chỉ số công tơ từ xa bằng sóng vô tuyến RF bao gồm các khối chức năng sau: Công tơ điện tử có tích hợp tính năng thu phát tín hiệu vô tuyến RF lắp tại các hộ khách hàng sử dụng điện, có chức năng đo đếm, lưu trữ năng lượng vào bộ nhớ không dây và truyền về bộ thu thập tín hiệu di động khi nhận được lệnh. Bộ thu thập tín hiệu di động (Handheld Unit) bao gồm: máy tính cầm tay (Handheld Unit) được tích hợp module thu phát tín hiệu vô tuyến RF bên trong, với chương trình thu thập số liệu do Công ty tự phát triển. Trên máy tính cầm tay sẽ giúp người ghi ra lệnh đọc chỉ số công tơ trong phạm vi phủ sóng dựa vào danh sách và số liệu khách hàng sử dụng điện được tao rạ từ cơ sở dữ liệu kinh doanh điện năng. Toàn bộ dữ liệu ghi được sẽ được ghép nối vào cơ sở dữ liệu kinh doanh điện năng một cách tự động mà không cần phải tốn nhiều thao tác thủ công như trước đây.
Giải pháp này có các ưu điểm: Không phụ thuộc vào khoảng cách, không phụ thuộc vào vị trí điểm đầu, điểm cuối khi có sự thay đổi về vị trí lắp đặt công tơ, hay vị trí trung tâm thì không bị thay đổi về thiết bị. Thiết bị modem gọn nhẹ, thông dụng, dễ dàng lắp kèm với công tơ. Cước phí tính theo lưu lượng (KB) thấp, rất phù hợp với hệ thống không yêu cầu truyền theo thời gian thực. Nhược điểm: 8 Do sử dụng đường truyền không dây, truyền qua mạng di động, nên tín hiệu có thể bị ảnh hưởng khi thời tiết xấu, do đó cần cân nhắc chọn dịch vụ của nhà cung cấp mạng có mật độ phủ sóng rộng, chất lượng tín hiệu tốt.2 Hệ thống giám sát và quản lý năng lượng từ xa qua bộ truyền tải tín hiệu thông qua đường dây điện.
Hệ thống đo đếm công tơ từ xa truyền qua đường dây điện CollectricTM là hệ thống đo lượng điện năng tiêu thu ̣ theo thời gian thực. Với hệ thống này, không cần cử nhân viên đi ghi chỉ số công tơ tại các hộ gia đình. Hệ thống Collectric gồm 5 thiết bị cơ bản sau: RTU: là thiết bị đầu cuối một chiều được lắp đặt bên trong hoặc bên ngoài các công tơ ở vị trí thuận tiện. RTU sẽ đếm vòng quay của đĩa, biến thành tín hiệu điện, điều chế tín hiệu, truyền số liệu đã thu được và các thông tin khác về thiết bị tâp trung ̣.
TRPU: là thiết bị đầu cuối hai chiều, nó vừa có tính năng của một RTU vừa có chức năng thông tin hai chiều bao gồm lệnh quản lý bảng thời gian sử dụng để tính các mức giá khác nhau tại thiết bị tâp trung ̣ , TRPU còn có thể truyền thông tin sắp xếp theo bảng chữ cái hay chữ số nhận được từ thiết bị tâp trung ̣ tới khách hàng, nó còn có thể lặp tín hiệu như một bộ lặp, nếu có lắp đặt thêm bộ điều khiển tải nó có thể tự động đóng cắt tải theo lệnh từ trung tâm. CONCENTRATOR: là thiết bị tập trung lắp đặt trên lưới điện hạ thế ứng với một trạm. Thiết bị này có thể thu thập và xử lý dữ liệu cho 1250 công tơ. Dữ liệu từ các thiết bị đầu cuối được tập trung tại bộ trung tâm và được truyền về máy tính trung tâm qua các cách khác nhau.
Thiết bị tập trung cũng có thể truyền lệnh quản lý và các chỉ thị khác tới các thiết bị đầu cuối hai chiều. 9 MICROTERMINAL: là thiết bị thu thập dữ liệu cầm tay là cầu nối giữa thiết bị tập trung với máy tính trung tâm, nó nhận dữ liệu từ bộ trung tâm và truyền về máy tính trung tâm. Nó còn được dùng để lập trình cho các thiết bị tâp trung ̣ , RTU, TRPU, và đọc các số liệu từ các thiết bị này để đưa vào máy tính. MAIN COMPUTER: chứa các phần mềm cần thiết cho quá trình vận hành hệ thống Colletric.
Nó thu nhận dữ liệu từ các bộ trung tâm để sử dụng cho các mục đích của ngành điện. Kĩ thuật truyền thông: sử dụng công nghệ PLC truyền thông tin thông qua lưới điện hạ thế (từ trạm biến áp đến các hộ gia đình). Tại các trạm biến áp (vốn có nhiệm vụ chuyển các dòng điện cao thế thành hạ thế và đưa đến hộ tiêu dùng), một modem tốc độ cao HE (HeadEnd) sẽ nối giữa đường hạ thế và hệ thống cáp quang truyền thông backbone. Nhiệm vụ của modem HE là điều chế các tín hiệu truyền thông của cáp quang thành tín hiệu thông tin có tần số 1,6 - 80 Mhz ( Tùy vào từng hãng mà sử dụng những dãy tần số khác nhau) để truyền vào lưới điện hạ thế và ngược lại.
Các tín hiệu thông tin sau khi điều chế sẽ được truyền đi song song với tín hiệu điện trên lưới điện hạ thế đến các toà nhà. Tại đây, một modem PLC (CPE lắp đặt tại gia đình) sẽ nhận các tín hiệu thông tin, giải điều chế, tái tạo lại tín hiệu thông tin ban đầu để có thể sử dụng Internet hoặc dùng điện thoại, fax. Moderm PLC cũng có thể đảo ngược quá trình này để gửi các tín hiệu thông tin đã điều chế đến modem HE. Ưu điểm : Mạng lưới điện có mặt ở hầu khắp mọi nơi.
Mạng điện hạ thế có thể được dùng để thiết lập một cơ sở hạ tầng mạng sẵn có cho hàng triệu khách hàng, doanh nghiệp riêng biệt trên toàn thế giới, có đường dẫn tới tận các ổ cắm điện phục vụ cho cả thiết bị gia đình và thiết bị điện công nghiệp. 10 PLC có thể cung cấp khả năng truy cập tốc độ cao, tốc độ truyền thông đã đạt tới hành trăm Mb/s. Mạng lưới đường dây điện đã được xây dựng nên có lợi thế về chi phí đầu tư cơ bản, cơ sở hạ tầng đường dây điện đã có sẵn, nên nó có thể cho phép cạnh tranh với giá rẻ hơn các kỹ thuật truy cập viễn thông nội vùng khác (thường yêu cầu vốn đầu tư cơ bản lớn). Nhược điểm: Đường dây truyền tải điện không phải được thiết kế để dành cho truyền dữ liệu, do đó có rất nhiều vấn đề cần được khắc phục.
Công suất nhiễu trên đường dây điện lực là tập hợp tất cả các nguồn nhiễu khác nhau thâm nhập vào đường dây và vào máy thu. Các tải được kết nối vào mạng như ti vi, máy tính, máy hút bụi. phát nhiễu và lan truyền qua đường dây điện; các hệ thống truyền thông khác cũng có thể đưa thêm nhiễu vào máy thu. Đường dây điện được ra đời phục vụ cho việc truyền năng lượng điện chứ không nhằm mục đích truyền thông tin.
Khi đưa thông tin truyền trên đó, ta sẽ gặp phải rất nhiều yếu tố gây nhiễu cho tín hiệu. Tuy nhiên, chúng ta đang sống trong thời đại của kỹ thuật số, sự phổ biến của internet và các thiết bị di động thông minh đã tạo nên khái niệm mới là IoT (Internet of Things – Internet vạn vật), do đó vấn đề ứng dụng các thành tựu này vào việc giám sát và điều khiển moi tḥ ứ môt c ̣ ách dễ dàng đa ̃ đươc ̣ áp dung ṿ ào thưc ṭ ế trong cuộc sống.3 CÔNG NGHỆ IOT Là mạng lưới vạn vật kết nối Internet viết tắt là IoT là nền tảng công nghê ̣mới của thế giới, khi mà mỗi đồ vật, con người được cung cấp một định danh của riêng mình, và tất cả có khả năng truyền tải, trao đổi thông tin, dữ liệu qua một mạng duy nhất mà không cần đến sự tương tác trực tiếp giữa người với người, hay người với máy tính. IoT đã phát triển từ sự hội tụ của công nghệ không dây, công nghệ vi cơ 11 điện tử và Internet.