Thiết kế hệ thống giám sát điều khiển thiết bị điện sử dụng Zigbee 802.15.4 và Ethernet

TRÍCH YẾU LUẬN VĂN CAO HỌC

LỜI MỞ ĐẦU

CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

1. CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ TRUYỀN THÔNG QUẢN LÝ GIÁM SÁT THIẾT BỊ ĐIỆN

1.1. Các công nghệ truyền thông giám sát quản lý thiết bị điện

1.2. Mạng số liệu theo chuẩn Ethernet và tổng quan về TCP/IP

1.3. Tổng quan về chuẩn Zigbee IEEE

1.4. Kết luận chương

2. CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG GIÁM SÁT ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ ĐIỆN

2.1. Hệ thống giám sát nhiệt độ và báo cháy

2.2. Hệ thống giám sát đo rò rỉ khí ga

2.3. Hệ thống điều khiển thiết bị điện từ xa

2.4. Kết luận chương

3. CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT THIẾT BỊ ĐIỆN QUA WEB SERVER

3.1. Mô hình hệ thống giám sát điều khiển thiết bị điện

3.2. Giới thiệu về Arduino và trình biên dịch

3.3. Giới thiệu về linh kiện và chức năng trong mô hình

3.3.1. Giới thiệu về IC ATMEGA 2560

3.3.2. Giới thiệu về IC DS18B20

3.3.3. Giới thiệu về IC ATMEGA 16

3.3.4. Giới thiệu IC PCF 8885

3.3.5. Giới thiệu về cảm biến PIR

3.3.6. Giới thiệu cảm biến khí ga MQ-2

3.3.7. Giới thiệu cảm biến cường độ sáng

3.3.8. Giới thiệu về IC W5100

3.3.9. Giới thiệu về GLCD 128x64

3.3.10. Giới thiệu module zigbee DRF1605H

3.3.11. Giới thiệu IC cảm biến dòng ACS712-20

3.4. Kết luận chương

4. CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT THIẾT BỊ ĐIỆN QUA WEB SERVER AVR

4.1. Sơ đồ nguyên lý hệ thống

4.2. Giới thiệu về chức năng trong mô hình

4.2.1. Bộ phận xử lý trung tâm (ATmega2560)

4.2.2. Bộ phận xử lý Ethernet (W5100)

4.2.3. Bộ phận giao tiếp người dùng (GLCD, phím cảm ứng)

4.2.4. Bộ phận truyền nhận Zigbee

4.2.5. Khối xử lý ngoại vi (ATmega16)

4.2.6. Khối các cảm biến và chấp hành

4.3. Giải thuật phần mềm

4.3.1. Giải thuật bộ xử lý trung tâm

4.3.2. Giải thuật bộ xử lý ngoại vi

4.3.3. Giải thuật truy cập web server

4.3.4. Giải thuật đo dòng điện xoay chiều

4.3.5. Giải thuật báo trộm

4.3.6. Giải thuật báo cháy

4.4. Kết luận chương và kết quả đạt được

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

LỜI CAM ĐOAN

TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Thiết kế hệ thống

Thiết kế hệ thống giám sát và điều khiển thiết bị điện sử dụng Zigbee 802.15.4 và Ethernet là trọng tâm của luận văn. Hệ thống này được phát triển để quản lý các thiết bị điện từ xa thông qua giao diện web server nhúng vào vi điều khiển AVR. Mục tiêu chính là tạo ra một giải pháp tích hợp, kết hợp công nghệ không dây Zigbee và mạng có dây Ethernet, nhằm đảm bảo tính linh hoạt và hiệu quả trong việc giám sát và điều khiển.

1.1. Công nghệ Zigbee 802.15.4

Công nghệ Zigbee 802.15.4 được lựa chọn do khả năng tiêu thụ năng lượng thấp và phạm vi hoạt động rộng. Zigbee hỗ trợ mạng lưới (mesh network), cho phép các thiết bị kết nối với nhau một cách linh hoạt. Điều này giúp hệ thống có thể mở rộng dễ dàng và đảm bảo tính ổn định trong môi trường có nhiều thiết bị.

1.2. Công nghệ Ethernet

Công nghệ Ethernet được sử dụng để kết nối hệ thống với mạng cục bộ (LAN) hoặc internet. Ethernet cung cấp tốc độ truyền dữ liệu cao và độ ổn định, giúp hệ thống có thể hoạt động liên tục và đáng tin cậy. Sự kết hợp giữa Zigbee và Ethernet tạo ra một hệ thống đa năng, có thể ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau.

II. Giám sát điều khiển thiết bị điện

Hệ thống được thiết kế để giám sát điều khiển các thiết bị điện như đèn, quạt, máy bơm, và các thiết bị an ninh như hệ thống báo cháy, báo trộm. Thông qua giao diện web server, người dùng có thể theo dõi và điều khiển các thiết bị từ xa một cách dễ dàng.

2.1. Hệ thống báo cháy và báo trộm

Hệ thống tích hợp các cảm biến để phát hiện cháy và đột nhập. Khi có sự cố, hệ thống sẽ gửi cảnh báo đến người dùng thông qua giao diện web. Điều này giúp người dùng có thể phản ứng kịp thời, giảm thiểu thiệt hại.

2.2. Điều khiển từ xa

Hệ thống cho phép người dùng điều khiển từ xa các thiết bị điện thông qua giao diện web. Người dùng có thể bật/tắt thiết bị, điều chỉnh các thông số như nhiệt độ, ánh sáng từ bất kỳ đâu có kết nối internet.

III. Ứng dụng thực tế

Luận văn không chỉ dừng lại ở việc thiết kế hệ thống mà còn đề xuất các giải pháp để ứng dụng vào thực tế. Hệ thống có thể được triển khai trong các tòa nhà thông minh, nhà máy, hoặc các khu dân cư để nâng cao hiệu quả quản lý và tiết kiệm năng lượng.

3.1. Tòa nhà thông minh

Hệ thống có thể được tích hợp vào các tòa nhà thông minh để quản lý hệ thống chiếu sáng, điều hòa không khí, và an ninh. Điều này giúp tối ưu hóa việc sử dụng năng lượng và nâng cao chất lượng cuộc sống.

3.2. Nhà máy công nghiệp

Trong các nhà máy, hệ thống có thể giám sát và điều khiển các thiết bị sản xuất, giúp tăng năng suất và giảm thiểu rủi ro. Hệ thống cũng có thể tích hợp với các hệ thống quản lý năng lượng để tiết kiệm chi phí vận hành.

Thiết Kế Hệ Thống Giám Sát Và Điều Khiển Thiết Bị Điện Ứng Dụng Công Nghệ Zigbee 802.15.4 Và Ethernet