Chương 1: Tổng quan về hệ thống chiếu sáng, thực trạng hệ thống chiếu sáng tại đền Giếng để từ đó đưa ra mục tiêu cho hệ thống chiếu sáng. - Chương 2: Nghiên cứu xây dựng mô hình hệ thống dựa theo mục tiêu thiết kế và các khảo sát thực tế tại đền. Tiến hành phân tích thiết kế phần cứng các thiết bị có trong hệ thống. - Chương 3: Trình bày lưu đồ thuật toán điều khiển đối với các thiết bị cũng như thiết kế phần mềm giám sát và điều khiển tập trung.
- Chương 4: Trình bày kết quả, kịch bản thử nghiệm hệ thống và một số hình ảnh lắp đặt thực tế tại Đền Giếng. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG 1. Tìm hiểu tổng quan về hệ thống chiếu sáng tại các không gian tín ngưỡng, tôn giáo Với sự phát triển vượt bậc của thiết bị chiếu sáng đã giúp cho chiếu sáng kiến trúc phát triển nhanh chóng. Các phương pháp chiếu sáng không còn bị giới hạn chỉ đơn giản bật tắt như trước kia mà giờ có thể thay đổi để tạo ra các khu cảnh không gian phù hợp.
Hiện nay hệ thống chiếu sáng thông minh không chỉ áp dụng trong các toàn nhà văn phòng hay các công trình chiếu sáng công cộng nhằm giúp tiết kiệm điện năng mà còn được nghiên cứu triển khai tại các bảo tàng, nhà thờ, những công trình kiến trúc nổi bật mang tính biểu tượng. Chính những sự thay đổi trên đã mang lại kết quả tốt, làm tôn nên vẻ đẹp, giá trị tâm linh… giúp thu hút khách tham quan du lịch. Ví dụ hệ thống quản lý chiếu sáng cho nhà thờ Temple de Lutry, Thụy sỹ đã được hãng Tridonic triển khai lắp đặt mới đây Error! Reference source not found. Hình 1-1: Hệ thống chiếu sáng tự động tại nhà thờ Temple de Lutry [1].
Các yêu cầu nghiêm ngặt đặt ra là vừa phải kết nối các điểm sáng LED với hệ thống điều khiển ánh sáng, vừa hạn chế việc đặt dây nguồn hoặc dây cáp theo quan điểm giữ nguyên cấu trúc 1000 năm của nhà thờ. Do vậy hệ thống sử dụng công nghệ không dây Bluetooth để tạo ra một mạng lưới 127 điểm chiếu sáng được quản lý thông qua ứng dụng phần mềm trên điện thoại tên là Tridonic 4remote BT. Qua ứng dụng cho phép bật/ tắt từng bộ đèn riêng lẻ hoặc toàn bộ nhóm đèn được xác định, các module LED cho có thể điều chỉnh nhiệt độ màu để tùy chỉnh bốn khung cảnh ánh sáng khác nhau. Ngoài hệ thống còn có kịch bản chiếu sáng tự động cho các tua du lịch khi tham quan nhà thờ.
2 Một ví dụ khác là nhà nguyện Sistine ở Rome (Error! Reference source not found.) cũng đã lắp đặt một hệ thống chiếu sáng LED được thiết kế để chiếu sáng các tác phẩm nổi tiếng thế giới của Michelangelo. Hệ thống lắp đặt mới cung cấp độ chiếu sáng cao hơn, tiêu thụ ít năng lượng hơn 60% so với hệ thống cũ. Nhờ hệ thống chiếu sáng mới với khoảng 7000 bóng LED Osram được sử dụng, các bức họa trên mái vòm và các bức tường miêu tả thiên thần và các tiên tri, được miêu tả bằng nhiều màu sắc khác nhau giờ đây xuất hiện trước mặt du khách đến Nhà nguyện Sistine trong tất cả vẻ đẹp của nó. Hình 1-2: Khung cảnh bên trong nhà nguyện Sixtine [2].
Tại khu vực Châu Á, nơi là cái nôi của nhiều nền tôn giáo lớn, chúng ta sẽ thấy vẻ đẹp những ngôi chùa tháp ở Nhật như Miyajima, Kuyomizu-Dera, Asakura,… hay như chùa Swedagon, Golden Rock ở Myanmar được gia tăng bội phần khi chiếu sáng về đêm. Nếu chùa Swedagon rực rỡ với ánh sáng vàng, thì Golden Rock huyền ảo, thiêng liêng với nhiều kiểu chiếu sáng với nhiều màu sắc thay đổi. Hình 1-3: Vẻ đẹp ngôi chùa lớn Swedagon ở Myanmar [3]. 3 Ở nước ta cũng đã có nhiều hệ thống đèn chiếu sáng hiện đại cho các kiến trúc cổ nổi bật, mới được lắp đặt những năm gần đây như ở Ngọ Môn, Đại Nội Huế, Hoàng Thành Thăng Long hay Hồ Hoàn Kiếm, Hà Nội.
Các hệ thống chiếu sáng hiện đại này đã làm cho Lầu Ngũ Phụng, Ngọ Môn, Tháp Rùa có nét đẹp mới chưa từng có về đêm, lại vừa tôn cao giá trị của kiến trúc cổ kính này. Hình 1-4: Cửa Ngọ Môn của Cung thành Huế [4]. Tuy vậy, chiếu sáng cho các công trình kiến trúc mang tính tôn giáo tín ngưỡng như đền chùa vẫn chưa được thực sự quan tâm do vậy không đạt được giá trị thẩm mỹ vốn có. Phổ biến hơn cả vẫn là kiểu giăng đèn bóng tròn đốt tim, có thể chỉ một màu vàng, có thể nhiều màu (xanh, đỏ, vàng…), giăng theo hình dáng bảo tháp hay mái chùa.Việc bố trí chiếu sáng mang tính tự phát và gặp nhiều khó khăn trong quản lý, dù cho đó là ngôi chùa lớn.
Nếu được áp dụng những công nghệ mới vào chiếu sáng, chúng ta có thể làm tôn thêm vẻ đẹp của kiến trúc. Thực trạng hệ thống chiếu sáng chung tại di tích Đền Hùng ❖ Giới thiệu tổng quan Đền Hùng Đền Hùng là di tích lịch sử văn hoá đặc biệt quan trọng của quốc gia (Bộ Văn hóa thông tin xếp hạng năm 1962), được xây dựng trên núi Hùng - thuộc đất Phong Châu - vốn là đất kế đô của Nhà nước Văn Lang 4.000 năm trước đây. Toàn bộ Khu di tích có 4 đền, 1 chùa và 1 lăng hài hoà (từ năm 2001 đến nay có xây dựng thêm 2 đền) trong cảnh thiên nhiên, có địa thế cao rất ngoạn mục, hùng vĩ, đất đầy khí thiêng của sơn thuỷ hội tụ. Năm 2012, UNESCO công nhận Tín ngưỡng thờ cúng Hùng Vương ở Phú Thọ là di sản văn hóa phi vật thể của nhân loại với những yếu tố thuộc đời sống tâm linh của người Việt Nam đã tồn tại từ hàng nghìn năm nay, thể hiện nền tảng tinh thần đại đoàn kết dân tộc và gắn kết cộng đồng.
Tính độc đáo của tín ngưỡng này 4 thể hiện rất rõ ở yếu tố thờ Hùng Vương chính là thờ Quốc tổ. Đây là bản sắc văn hóa không phải dân tộc nào cũng có. Trong đó, khu vực I (vùng lõi) có diện tích 32,2 ha bao gồm các di tích Đền Thượng, Đền Trung, Đền Hạ, Đền Giếng, Lăng Vua Hùng, Chùa Thiên Quang, Bảo tháp, Nhà thờ Tổ, gác Chuông thuộc diện bảo tồn nguyên trạng. Bản đồ toàn thể của Khu di tích Đền Hùng được thể hiện như trên Hình 1-5: Bản đồ các đền chùa thuộc khu di tích Đền Hùng.
❖ Khảo sát các đền thuộc khu di tích Đền Hùng Qua khảo sát hiện trạng sơ bộ về tình hình chiếu sáng tại các Đền Hạ, Đền Trung, Đền Thượng và Đền Giếng thì thấy vẫn 100% sử dụng các loại nguồn sáng không thích hợp như đèn sợi đốt, đèn huỳnh quang (chiếu sáng nội thất), đèn Natri cao áp, đèn Metal Halide (loại đèn CSC phù hợp chiếu sáng đường phố)… Đây là các loại đèn truyền thống, có ưu điểm là dễ lắp, đơn giản nhưng cũng có nhiều hạn chế như ánh sáng đơn điệu, tuổi thọ không cao, hiệu quả sử dụng năng lượng thấp, tiêu tốn nhiều điện năng, tạo nhiều nhiệt và các tia hồng ngoại làm hư hỏng, giảm tuổi thọ của các vật dụng thời cúng giá trị cao. Nhiều vị trí còn có hiện tương ô nhiễm môi trường ánh sáng (thừa ánh sáng quá mức). Error! Reference source not found. mô tả đèn sợi đốt và sử dụng trong nội thất các khu đền thuộc Đền Hùng.
5 Hình 1-6: Sử dụng các bóng sợi đốt chiếu sáng không gian bên trong. Error! Reference source not found. mô tả sơ bộ cấu tạo bên ngoài của bộ đèn huỳnh quang T8 sử dụng và bố trí lắp đặt của đèn trong các gian thờ của từng đền. Chúng ta có thể thấy các bộ đèn huỳnh quang được bố trí gắn với các xà ngang bên trong và các khu vực mái hiên của mỗi gian đền theo hướng chiếu ngang hoặc hướng xuống sàn.
Hình 1-7: Sử dụng bóng đèn cho chiếu sáng cửa vào. Hệ thống chiếu sáng tại các đền đều thiết kế theo cách truyền thống, sử dụng các công tắc điều khiển để bật tắt ngay tại đền. Việc quản lý chiếu sáng mang tính tự phát và không có tính đồng bộ. Ngoài ra còn xuất hiện một số bóng trên mái nhà và ngoài hiên bị hỏng nhưng chưa được thay thế.
Từ những khảo sát thực tế, với mong muốn áp dụng một số công nghệ cao trong việc xây dựng hệ thống thông tin tập trung nâng tầm giá trị khu di tích lịch sử Đền Hùng, từ năm 2017, Trung tâm Công nghệ Vi điện tử và Tin học phối hợp với Khu di tích lịch sử Đền Hùng thực hiện đề tài nghiên cứu:" Nghiên cứu, ứng dụng công nghệ cao nhằm nâng cao hiệu quả quản lý và phát triển bền vững Khu di tích lịch 6 sử Quốc gia đặc biệt Đền Hùng" trong đó, có nội dung liên quan đến Xây dựng hệ thống chiếu sáng nội thất và ngoại thất các đền chùa thuộc Khu di tích nhằm tạo cảnh quan văn hóa tâm linh, mang bản sắc dân tộc và đặc thù phù hợp với công trình Đền Hùng (thí điểm tại Đền Giếng). Nội dung nghiên cứu bao gồm: - Thiết kế chế tạo các đèn có kiểu dáng và tính năng đặc biệt phù hợp với khu di tích. Trong đó, đã nghiên cứu chế tạo các đèn kiểu dáng và tính năng đặc biệt phù hợp với khu di tích: + LED đài sen có các tính năng đặc biệt như (i) khả năng thay đổi góc mở, (ii) thay đổi cường độ sáng tùy biến như trên Hình 1-8. + Bộ đèn bánh trưng (Đèn Mặt Đất) gồm hai bộ đèn, tượng trưng cho mặt đất sẽ có hình vuông.
Những bộ đèn này sẽ được treo đối xứng ở hai gian bên, cạnh gian Giếng Ngọc. Hình 1-8: Mô hình đèn đài sen. Hình 1-9: Mô hình Đèn Mặt Đất (bánh chưng) và Đèn Bầu Trời (bánh dày) cho chiếu sáng nội thất tại Đền Giếng. 7 + Bộ đèn bánh dày (Đèn Bầu trời) tượng trưng cho bầu trời sẽ có hình lục giác, kích thước sẽ được tính toán thiết kế cân đối với không gian treo đèn như trong Hình 1-9.
Đèn Bầu trời sẽ được treo ở gian giữa, phía trên của Giếng Ngọc. Nguồn điện cung cấp cho các LED của đèn có tính năng điều khiển được (dimmable), sử dụng tín hiệu từ 0-10V; được đặt tại tủ điều khiển trung tâm.