Thiết kế và chế tạo thiết bị giám sát và quản lý năng lượng

Đồ án thiết bị giám sát và quản lý năng lượng ứng dụng tại SE Solar - ĐH SPKT TPHCM

• Tác giả: Phạm Văn Dưỡng
• Người hướng dẫn: ThS. Lê Bá Tân
• Trường học: Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Cơ khí động lực
• Đề tài: Thiết kế và chế tạo thiết bị giám sát và quản lý năng lượng
• Loại tài liệu: Đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Tổng quan thiết bị giám sát và quản lý năng lượng tại SE Solar

Nhu cầu theo dõi điện năng tiêu thụ đang trở thành ưu tiên hàng đầu trong các doanh nghiệp hiện đại. Dự án thiết bị giám sát và quản lý năng lượng tại SE Solar do nhóm nghiên cứu Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM thực hiện nhằm giải quyết bài toán này. Hệ thống ứng dụng công nghệ mạng vạn vật kết nối Internet để thu thập dữ liệu vận hành từ các phụ tải điện. Thiết bị mang tên LUTED sở hữu kích thước nhỏ gọn. Bo mạch được thiết kế tối ưu cho môi trường công nghiệp và dân dụng. Dữ liệu đo đạc bao gồm điện áp, dòng điện, hệ số công suất và tổng điện năng tiêu thụ. Mọi thông số kỹ thuật được cập nhật liên tục theo chu kỳ thực tế. Kết quả đo đạc hỗ trợ người quản lý nhận diện nhanh chóng các hành vi lãng phí điện năng. Hệ thống cung cấp cơ sở dữ liệu số hóa tin cậy phục vụ công tác kiểm toán năng lượng. Giải pháp này giúp cắt giảm chi phí vận hành cho doanh nghiệp. Độ bền của thiết bị được kiểm chứng qua các thử nghiệm tải liên tục. Nền tảng phần cứng đáp ứng tiêu chuẩn an toàn kỹ thuật điện hiện hành.

1.1. Bối cảnh nghiên cứu đề tài tại Đại học SPKT TPHCM

Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM luôn chú trọng các đề tài gắn liền thực tiễn sản xuất. Đề tài tốt nghiệp của sinh viên Khoa Cơ khí Động lực hướng đến mục tiêu tự chủ công nghệ giám sát điện. Trước đây, nhiều đơn vị phải nhập khẩu thiết bị đo đếm ngoại nhập với chi phí đầu tư rất lớn. Các thiết bị nhập khẩu thường gặp khó khăn trong việc tích hợp hạ tầng sẵn có. Đề tài đã nghiên cứu giải pháp chế tạo thiết bị đo lường nội địa có giá thành cạnh tranh. Nghiên cứu tập trung vào tính tương thích phần mềm, khả năng kết nối mạng linh hoạt và sự ổn định khi chạy dài ngày. Mô hình thử nghiệm hoàn thành toàn bộ yêu cầu học thuật và sẵn sàng triển khai thực địa.

1.2. Mục tiêu triển khai thử nghiệm thực tế tại SE Solar

Công ty TNHH SE Solar cung cấp địa bàn thử nghiệm thực tế cho sản phẩm nghiên cứu. Mục tiêu chính là đánh giá khả năng vận hành của thiết bị trong hệ thống điện mặt trời mái nhà. Doanh nghiệp cần đo đếm chính xác sản lượng điện phát ra từ biến tần và lượng điện tiêu thụ nội bộ. Việc giám sát độc lập giúp kiểm soát hiệu suất chuyển đổi năng lượng mặt trời. Thiết bị LUTED được lắp đặt song song với các đồng hồ đo đếm sẵn có để đối chiếu chỉ số kỹ thuật. Môi trường công nghiệp tại SE Solar tạo cơ hội kiểm tra sức chịu tải và độ bền nhiệt của linh kiện. Thử nghiệm thực địa mang lại dữ liệu quý giá giúp hoàn thiện sản phẩm trước khi đưa vào sản xuất hàng loạt.

II. Thực trạng thiết bị giám sát và quản lý năng lượng tại SE Solar

Quản lý năng lượng tại các trạm điện mặt trời đối mặt với nhiều rào cản kỹ thuật. Phương pháp ghi chỉ số thủ công bộc lộ nhiều điểm yếu cố hữu. Nhân viên kỹ thuật tốn nhiều thời gian ghi chép số liệu từ công tơ cơ khí. Sai số do yếu tố con người diễn ra khá phổ biến trong quá trình tổng hợp. Dữ liệu ghi nhận mang tính thời điểm rời rạc. Người vận hành không thể phát hiện các sự cố bất thường xảy ra vào ban đêm hoặc giờ cao điểm. Độ trễ thông tin làm giảm hiệu quả điều hành lưới điện nội bộ. Bên cạnh đó, các giải pháp giám sát thương mại hiện nay có chi phí bản quyền rất cao. Nhiều thiết bị ngoại nhập bị đóng kín hệ sinh thái phần mềm. Doanh nghiệp gặp khó khăn khi muốn trích xuất dữ liệu thô phục vụ phân tích chuyên sâu. Tình trạng mất kết nối mạng cục bộ cũng làm gián đoạn chuỗi dữ liệu lịch sử. Việc thiếu hụt dữ liệu liên tục gây cản trở công tác đánh giá suy hao của tấm pin quang điện.

2.1. Hạn chế của phương pháp đo lường công tơ truyền thống

Công tơ cơ truyền thống chỉ ghi nhận chỉ số điện tích lũy sau từng chu kỳ tháng. Cách làm này không hiển thị biểu đồ phụ tải theo thời gian thực. Cán bộ vận hành không nắm được thời điểm công suất đỉnh xuất hiện trong ngày. Sự mất cân bằng pha hoặc hiện tượng sụt áp thoáng qua hoàn toàn bị bỏ sót. Nếu đường dây xảy ra sự cố rò rỉ điện, hóa đơn tiền điện tăng cao mới phát hiện ra nguyên nhân. Việc đối chiếu số liệu phát sinh nhiều tranh chấp do thiếu căn cứ thời gian chi tiết. Thao tác ghi chép thủ công còn tiềm ẩn nguy cơ mất an toàn lao động trong trạm điện. Doanh nghiệp cần công cụ tự động hóa để ghi nhận biến động điện năng liên tục từng giây.

2.2. Yêu cầu cấp thiết về quản trị điện năng mặt trời mái nhà

Hệ thống điện mặt trời phụ thuộc lớn vào điều kiện bức xạ ánh sáng mặt trời. Thời tiết nhiều mây hoặc bụi bẩn bám trên bề mặt tấm pin làm giảm công suất phát. Nếu không có hệ thống đo đạc chi tiết, người vận hành không thể phát hiện tình trạng suy giảm hiệu suất. Doanh nghiệp cần theo dõi sản lượng điện tạo ra để tối ưu hóa quy trình bảo dưỡng pin. Bên cạnh đó, việc phối hợp giữa nguồn điện lưới và điện mặt trời đòi hỏi sự cân bằng chính xác. Phụ tải tiêu thụ cần được điều phối linh hoạt nhằm tránh tiêu thụ quá mức vào khung giờ giá cao. Một thiết bị đo kiểm thông minh giúp cung cấp dữ liệu tức thời để người vận hành đưa ra quyết định đóng cắt tải hợp lý.

III. Chế tạo thiết bị giám sát và quản lý năng lượng tại SE Solar

Nhóm kỹ sư SPKT phát triển thiết bị LUTED dựa trên nền tảng phần cứng mở. Trung tâm xử lý sử dụng bo mạch vi điều khiển NodeMCU ESP8266 LUA CP2102. Khối đo lường điện năng tích hợp module cảm biến chuyên dụng PZEM-004T cổng cuộn biến dòng PZCT-02 100A. Thiết kế này cho phép đo gián tiếp dòng điện xoay chiều mà không cần cắt dây dẫn. Tín hiệu đo đạc truyền về vi điều khiển thông qua giao tiếp UART chuẩn cách ly quang. Màn hình LCD hiển thị thông số điện áp, dòng điện và công suất trực tiếp tại tủ điện. Toàn bộ chương trình điều khiển viết bằng ngôn ngữ C/C++ trên môi trường Arduino IDE. Dữ liệu sau khi xử lý được đóng gói và gửi lên máy chủ Blynk Cloud qua sóng Wi-Fi băng tần 2.4GHz. Ứng dụng di động Blynk hiển thị biểu đồ trực quan theo thời gian thực. Người dùng giám sát từ xa mọi thông số qua điện thoại thông minh. Thiết bị tích hợp tính năng cập nhật chương trình từ xa qua giao diện web OTA tiện lợi.

3.1. Kiến trúc phần cứng NodeMCU ESP8266 và PZEM 004T

Phần cứng thiết bị xây dựng quanh vi điều khiển NodeMCU ESP8266. Chip tích hợp sẵn kết nối Wi-Fi hỗ trợ kết nối mạng Internet nhanh chóng. Module PZEM-004T đảm nhận nhiệm vụ thu thập thông số điện AC với dải đo điện áp từ 80 đến 260V. Cuộn biến dòng dạng hở PZCT-02 hỗ trợ dòng tải định mức tối đa 100A. Thiết kế này bảo đảm an toàn tuyệt đối khi lắp ráp vào tủ phân phối điện. Bộ nguồn chuyển đổi hạ áp cách ly cung cấp điện áp 5V ổn định cho toàn hệ thống. Mạch phần cứng có gắn cầu chì bảo vệ quá áp và chống sét lan truyền. Các linh kiện được hàn gắn chắc chắn trên bảng mạch in chuyên nghiệp. Nhờ cấu tạo nhỏ gọn, thiết bị dễ dàng gắn vào thanh ray tủ điện chuẩn công nghiệp.

3.2. Thuật toán xử lý phần mềm và tích hợp nền tảng Blynk

Phần mềm thiết bị lập trình trên nền tảng Arduino IDE sử dụng ngôn ngữ C/C++. Mã nguồn tận dụng các thư viện chuẩn để giao tiếp UART với module cảm biến. Chu kỳ đọc dữ liệu được cấu hình định kỳ mỗi giây một lần. Bộ lọc phần mềm giúp loại bỏ các giá trị nhiễu đột biến trong mạng lưới điện. Dữ liệu sau khi làm sạch sẽ gửi đến máy chủ Blynk qua giao thức kết nối bảo mật. Ứng dụng Blynk hiển thị thông số điện áp, dòng điện, công suất và năng lượng tích lũy dạng biểu đồ. Người quản lý có thể xuất báo cáo định kỳ dưới định dạng CSV để lưu trữ. Khi xảy ra hiện tượng quá tải hoặc sụt áp, hệ thống lập tức kích hoạt cảnh báo thông báo đẩy về máy người trực.

IV. Ứng dụng thiết bị giám sát và quản lý năng lượng tại SE Solar

Thử nghiệm thực tế tại SE Solar chứng minh hiệu quả vận hành vượt trội của thiết bị LUTED. Kết quả đo kiểm so sánh trực tiếp với công tơ điện tử thương mại và đồng hồ EVN. Sai số đo lường công suất và sản lượng điện luôn duy trì ở mức dưới 2%. Thiết bị hoạt động ổn định liên tục trong nhiều tuần dưới nhiệt độ môi trường khắc nghiệt. Toàn bộ tiến trình truyền nhận tín hiệu qua sóng Wi-Fi không gặp hiện tượng nghẽn gói tin. Dữ liệu giám sát trực tuyến giúp ban quản lý SE Solar theo dõi sát sao biểu đồ phát điện mặt trời. Nhờ đó, doanh nghiệp chủ động xây dựng kế hoạch bảo dưỡng tấm pin định kỳ. Việc ứng dụng thiết bị mở ra hướng tiếp cận mới trong quản trị năng lượng cho các nhà máy vừa và nhỏ. Giải pháp nội địa này tiết kiệm hơn 60% chi phí lắp đặt so với thiết bị ngoại nhập. Đề tài khẳng định năng lực ứng dụng công nghệ IoT của sinh viên Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM vào đời sống thực tiễn.

4.1. Đánh giá độ chính xác qua đối chiếu đồng hồ EVN

Quá trình đánh giá độ chính xác diễn ra từ ngày 22 đến ngày 25 tháng 01 năm 2022. Thiết bị LUTED được đối chiếu trực tiếp với đồng hồ công tơ của điện lực EVN và thiết bị Vconnex. Số liệu ghi nhận mỗi giờ cho thấy mức độ đồng nhất rất cao. Tổng sản lượng điện tiêu thụ sai lệch không quá 1.5% so với đồng hồ đối chứng chuẩn. Dải đo dòng điện và điện áp thể hiện độ nhạy cao khi phụ tải thay đổi đột ngột. Kết quả thử nghiệm khẳng định thuật toán đo lường trên bo mạch ESP8266 đạt tiêu chuẩn kỹ thuật dân dụng. Thiết bị đáp ứng đầy đủ yêu cầu giám sát điện năng nội bộ mà không cần hiệu chuẩn phức tạp.

4.2. Khả năng mở rộng và định hướng phát triển thương mại

Sản phẩm sở hữu tiềm năng thương mại hóa rất lớn tại thị trường Việt Nam. Nhóm tác giả định hướng nâng cấp phần cứng để đo đạc hệ thống điện ba pha công nghiệp trong tương lai. Thiết bị sẽ tích hợp thêm module truyền thông RS485 Modbus RTU và mạng di động 4G/5G. Cải tiến này giúp thiết bị hoạt động độc lập tại các trạm năng lượng vùng sâu vùng xa không có sẵn Wi-Fi. Phần mềm sẽ bổ sung thuật toán trí tuệ nhân tạo để phân tích biểu đồ phụ tải và dự đoán nguy cơ chập cháy. Giao diện điều khiển có thể chuyển đổi linh hoạt sang máy chủ nội bộ giúp bảo mật dữ liệu doanh nghiệp. Mô hình mở ra giải pháp số hóa năng lượng chi phí thấp cho cộng đồng.

Nội dung chính

Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Khóa luận tốt nghiệp của sinh viên Phạm Văn Dưỡng và Nguyễn Phan Thiên Lãm, dưới sự hướng dẫn của ThS. Lê Bá Tân tại Khoa Cơ khí Động lực, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh (hoàn thành ngày 25 tháng 8 năm 2022), tập trung vào đề tài "Thiết kế và chế tạo thiết bị giám sát và quản lý năng lượng".

Bối cảnh thực tiễn được nhóm tác giả xác định dựa trên báo cáo của Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEA). Theo IEA, quá trình phục hồi kinh tế sau đại dịch COVID-19 cùng với diễn biến thời tiết bất thường đã đẩy nhu cầu tiêu thụ điện năng toàn cầu tăng hơn 6% – mức tăng trưởng cao nhất ghi nhận kể từ năm 2010. Xu hướng này khiến thị trường năng lượng đối mặt với áp lực tăng giá kéo dài. Trong bối cảnh đó, giải pháp lắp đặt hệ thống điện mặt trời áp mái tại các hộ gia đình trở nên phổ biến nhằm giảm thiểu chi phí hóa đơn tiền điện hàng tháng. Tuy nhiên, việc vận hành hệ thống này đặt ra yêu cầu cấp thiết về một thiết bị có khả năng giám sát đồng thời sản lượng điện do hệ thống năng lượng mặt trời sinh ra và công suất tiêu thụ của các phụ tải trong gia đình, nhằm tránh thất thoát và lãng phí điện năng.

Khảo sát thực tiễn thị trường của tác giả chỉ ra các khoảng trống công nghệ và rào cản chi phí cụ thể:

1. Các giải pháp tích hợp sẵn từ các hãng sản xuất biến tần (inverter) quốc tế như SMA (Sunny Home Manager 2.0 có giá khoảng 26 triệu đồng), Huawei (SmartLogger3000A03EU có giá khoảng 38 triệu đồng), hoặc GoodWe (Smart Meter GM1000) có chi phí đầu tư rất lớn, vượt quá khả năng tài chính của phần lớn hộ gia đình.
2. Các giải pháp thương mại trong nước như IoTeam.vn có chi phí dao động từ 15 đến 20 triệu đồng; thiết bị Vconnex có mức giá khoảng 1,6 triệu đồng nhưng chưa tích hợp tính năng đồng thời giám sát cả nguồn phát điện mặt trời và phụ tải gia đình trên cùng một giao diện.
3. Đa số các dòng biến tần phổ biến tại thị trường Việt Nam (Growatt, Kstar, LuxPower, Thinkpower, Sungrow) chưa được trang bị giải pháp đo đạc, giám sát và quản lý tích hợp sẵn. Các công tơ điện tử đơn lẻ (như P06S-100A hoặc LS-Electric 1P 80A) chỉ phục vụ việc đọc chỉ số tại chỗ mà không hỗ trợ quản trị tập trung hai chiều.

Từ thực tế đó, mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài được xác định cụ thể:

1. Thiết kế và chế tạo thiết bị phần cứng mang tên LUTED có khả năng đo đạc, giám sát và quản lý tích hợp nguồn điện năng lượng mặt trời và phụ tải tiêu thụ trên cùng một giao diện hiển thị.
2. Tối ưu hóa chi phí sản xuất phần cứng trong ngưỡng 400.000 đến 600.000 đồng để đảm bảo tính khả thi về kinh tế cho hộ gia đình và mở ra khả năng tích hợp cho các dòng biến tần chưa có bộ đo chuyên dụng.
3. Xây dựng chức năng cảnh báo người dùng qua ứng dụng di động hoặc email khi công suất tiêu thụ vượt ngưỡng cài đặt.
4. Triển khai tính năng xuất dữ liệu báo cáo tiêu thụ điện năng ra định dạng tệp bảng tính (Excel) và hỗ trợ cập nhật phần mềm (firmware) từ xa không dây (OTA).

Đối tượng nghiên cứu là thiết bị phần cứng giám sát năng lượng tích hợp và hệ thống phần mềm quản lý tương ứng. Phạm vi nghiên cứu về không gian là thử nghiệm thực tế tại phụ tải và hệ thống điện mặt trời của Công ty TNHH SE Solar; phạm vi thời gian thực nghiệm đối chứng số liệu đo đếm diễn ra liên tục từ ngày 22/01/2022 đến ngày 25/01/2022. Giới hạn đề tài dừng lại ở quy mô giám sát lưới điện xoay chiều một pha, quản lý tích hợp hiển thị, cảnh báo quá tải và cập nhật từ xa.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Cơ sở lý thuyết của đồ án được xây dựng dựa trên nền tảng ứng dụng Internet of Things (IoT) trong ngành năng lượng và kỹ thuật lập trình hệ thống nhúng:

• Internet of Things (IoT) và năng lượng phân tán: Nghiên cứu tiếp cận IoT như một giải pháp chuyển đổi mô hình năng lượng từ tập trung sang phân tán, hỗ trợ cân bằng giữa nguồn phát năng lượng tái tạo biến đổi (điện mặt trời, điện gió) và nhu cầu tiêu thụ thực tế. Khung lý thuyết phân tích cấu trúc 5 thành phần của hệ thống IoT: thiết bị cảm biến (thu thập dữ liệu điện áp, dòng điện theo thời gian thực), bộ truyền động, giao thức truyền thông (phân tích so sánh Wi-Fi, Bluetooth, ZigBee, Z-Wave và mạng di động LTE-4G/5G), lưu trữ dữ liệu và tính toán phân tích (điện toán đám mây và xử lý biên).
• Điện toán đám mây (Cloud Computing): Đóng vai trò máy chủ lưu trữ và xử lý luồng dữ liệu lớn phát sinh liên tục từ cảm biến đo đạc, giảm tải gánh nặng tính toán phần cứng tại chỗ và cung cấp giao diện trực quan hóa dữ liệu thời gian thực.
• Ngôn ngữ lập trình C và C++ trong hệ thống nhúng: Phân tích cấu trúc lập trình C tiêu chuẩn (bao gồm các tệp tiêu đề thư viện như stddef.h, stdio.h, stdlib.h, string.h, math.h; khai báo biến; hàm chức năng và hàm trả về) phục vụ tối ưu hóa bộ nhớ và điều khiển giao tiếp phần cứng vi điều khiển; ứng dụng các đặc tính hướng đối tượng, đóng gói và tính mô-đun của C++ để xây dựng firmware trên nền tảng Arduino IDE.

Phương pháp nghiên cứu thực tế được triển khai bao gồm:

• Phương pháp phân tích - tổng hợp tài liệu: Rà soát các thông số kỹ thuật, tính năng và giá thành của các hệ thống quản lý năng lượng thương mại quốc tế và nội địa nhằm xác định thông số thiết kế tối ưu.
• Phương pháp thiết kế và chế tạo kỹ thuật: Thiết kế phần cứng tích hợp module đo lường điện năng chuyên dụng với vi điều khiển xử lý truyền thông Wi-Fi; thiết kế mạch cấp nguồn và module hiển thị cục bộ.
• Phương pháp thực nghiệm kiểm chứng: Lắp đặt thiết bị chế tạo tại công trình thực tế của Công ty TNHH SE Solar, thực hiện thu thập dữ liệu đo đếm liên tục song song với các thiết bị đo đối chứng gồm đồng hồ của Điện lực (EVN), hệ thống đo đếm của biến tần mặt trời và thiết bị thương mại Vconnex để đánh giá độ chính xác của số liệu.

Thiết kế và triển khai

Hệ thống thiết bị LUTED được thiết kế hoàn chỉnh gồm hai phân hệ: kiến trúc phần cứng và nền tảng phần mềm điều khiển.

Thành phần phần cứng	Model / Thông số kỹ thuật chính	Chức năng trong hệ thống
Module đo điện AC	Peacefair PZEM-004T (cổng PZCT-02 100A); Dải đo điện áp: 80 ~ 260VAC (độ phân giải 0.1V); Dải đo dòng điện: 0 ~ 100A (độ phân giải 0.001A); Dải đo công suất: 0 ~ 23kW (độ phân giải 0.1W); Độ chính xác phép đo: 0.5%; Giao tiếp UART; Kích thước mạch: 78 x 38 x 20 mm; Kích thước biến dòng (CT): 31 x 29 x 47 mm.	Đo đạc các thông số điện áp, dòng điện, công suất và năng lượng tiêu thụ thông qua cảm biến dòng cách ly an toàn.
Kit vi điều khiển Wi-Fi	NodeMCU ESP8266 Lua CP2102; Chuẩn Wi-Fi 802.11 b/g/n, hỗ trợ Wi-Fi Direct (P2P), soft-AP; CPU 32-bit RISC; Tích hợp chip nạp USB-UART CP2102; Cổng giao tiếp: 10 GPIO, 1 Analog, 1 SPI, 2 UART, 1 I2C/I2S, PWM.	Xử lý dữ liệu nhận từ module PZEM-004T qua UART, điều khiển màn hình hiển thị và truyền dữ liệu lên máy chủ đám mây qua kết nối Wi-Fi 2.4GHz.
Bộ chuyển đổi nguồn	Adapter 5V - 1A; Điện áp đầu vào: 100-240VAC 50/60Hz; Điện áp ra: 5VDC, dòng cực đại 1A; Giắc cắm DC: 5.5 x 2.1 mm.	Cấp nguồn một chiều 5VDC ổn định cho bo mạch ESP8266, chân cấp nguồn của PZEM-004T và màn hình LCD.
Màn hình hiển thị	LCD 2004 tích hợp mạch chuyển đổi giao tiếp I2C; Điện áp hoạt động: 5V; Kích thước: 98 x 60 x 13 mm; Hiển thị 4 dòng, mỗi dòng 20 ký tự.	Hiển thị trực tiếp tại chỗ các thông số điện áp, dòng điện, công suất tiêu thụ và địa chỉ IP kết nối của thiết bị.

Quy trình triển khai phần mềm và vận hành hệ thống được thực hiện qua các giai đoạn:

1. Môi trường phát triển firmware: Sử dụng phần mềm Arduino IDE mã nguồn mở, khai thác các thư viện giao tiếp UART mềm, giao tiếp I2C và thư viện Blynk IoT để lập trình nạp code C/C++ vào bo mạch ESP8266 qua cổng micro-USB sử dụng IC nạp CP2102.
2. Cấu hình giao diện giám sát di động: Ứng dụng nền tảng Blynk IoT trên hệ điều hành Android và iOS. Giao diện được thiết kế trực quan hiển thị thông số điện áp, dòng điện, công suất phát của hệ thống điện mặt trời và công suất tiêu thụ của phụ tải. Thiết lập tính năng báo cáo ("Reports") cho phép xuất dữ liệu lịch sử đo đạc ra định dạng tệp bảng tính.
3. Cơ chế cập nhật phần mềm từ xa (OTA Update): Nhóm tác giả xây dựng trang web nội bộ trên vi điều khiển ESP8266 phục vụ việc bảo trì chương trình. Quá trình cập nhật yêu cầu xác thực bằng tài khoản quản trị (Username và Password). Sau khi đăng nhập thành công, giao diện cho phép chọn tệp mã máy mới ("Choose file") để nạp trực tiếp qua sóng Wi-Fi mà không cần can thiệp vật lý vào phần cứng.
4. Triển khai tại thực địa: Thiết bị LUTED được lắp đặt hoàn thiện tại hệ thống điện của Công ty TNHH SE Solar. Biến dòng (CT) được móc vào lộ dây tải và lộ phát của hệ thống quang năng, kết nối mạng Wi-Fi cục bộ để đưa dữ liệu lên đám mây và màn hình LCD hoạt động liên tục.

Nội dung chính theo từng chương

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

Chương 1 cung cấp bức tranh toàn cảnh về các giải pháp quản lý năng lượng hiện có trên thế giới và tại Việt Nam. Về mặt quốc tế, tác giả phân tích các hệ thống tích hợp inverter chuyên dụng của SMA (Sunny Home Manager 2.0 đo công suất quang năng, tiêu thụ lưới với hơn 60.000 hệ thống đã lắp đặt toàn cầu, giá khoảng 26 triệu đồng), Huawei (SmartLogger3000A03EU kết nối tối đa 80 biến tần, hỗ trợ PLC, RS485, giá khoảng 38 triệu đồng) và GoodWe (Smart Meter GM1000). Về mặt trong nước, giải pháp của IoTeam.vn dùng thuật toán và Machine Learning có giá từ 15 đến 20 triệu đồng; thiết bị Vconnex có giá 1,6 triệu đồng hỗ trợ theo dõi điện mặt trời hòa lưới và tiền điện thời gian thực; cùng các công tơ P06S-100A và LS-Electric 1P 80A. Từ dữ liệu của IEA về nhu cầu điện tăng hơn 6% sau đại dịch, chương này xác lập lý do chọn đề tài, nêu rõ mục tiêu chế tạo thiết bị LUTED đạt mức giá 400.000 – 600.000 đồng, tích hợp giám sát hai chiều (nguồn phát mặt trời và tải gia đình), xuất dữ liệu Excel và cập nhật tính năng từ xa.

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Chương 2 trình bày khung lý thuyết nền tảng về IoT trong lĩnh vực năng lượng và ngôn ngữ lập trình nhúng. Nội dung lý thuyết IoT làm rõ vai trò của cảm biến đo lường trong việc chuyển đổi hệ thống năng lượng từ tập trung sang phân tán, hỗ trợ giải quyết "thách thức liên tục" (sự biến thiên theo thời tiết của điện mặt trời và gió). Đồng thời, chương này phân tích các chuẩn truyền thông không dây (Wi-Fi, Bluetooth, ZigBee, Z-Wave), công nghệ xử lý dữ liệu lớn và vai trò của điện toán đám mây trong việc giảm tải chi phí phần cứng xử lý cục bộ. Ở phần lập trình, tác giả phân tích sâu cú pháp ngôn ngữ C (tệp tiêu đề, khai báo biến, hàm, câu lệnh trả về), ưu điểm gọn nhẹ, tương thích phần cứng nhúng và các hạn chế như thiếu xử lý ngoại lệ hay thiếu hướng đối tượng; tiếp đó giới thiệu ngôn ngữ C++ với tính năng lập trình hướng đối tượng (kế thừa, đa hình, đóng gói) được dùng trên nền tảng vi điều khiển.

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO THIẾT BỊ

Chương 3 trình bày chi tiết quá trình thiết kế kỹ thuật và gia công thiết bị LUTED. Tác giả mô tả chi tiết thông số và sơ đồ chân kết nối của module Peacefair PZEM-004T cổng PZCT-02 100A, kit NodeMCU ESP8266 Lua CP2102, bộ nguồn Adapter 5V-1A và màn hình LCD 2004 giao tiếp I2C. Nội dung chương cũng trình bày cấu hình phần mềm trên Arduino IDE, quy trình lập trình kết nối mạng Wi-Fi cho thiết bị LUTED, các bước tạo giao diện hiển thị thông số điện năng trên ứng dụng Blynk IoT trên điện thoại di động, cách cấu hình tính năng "Reports" để xuất dữ liệu tiêu thụ theo giờ và quy trình cập nhật firmware từ xa qua giao diện web yêu cầu đăng nhập tài khoản. Cuối chương là hình ảnh thực tế của thiết bị sau khi chế tạo và quá trình đấu nối thử nghiệm tại Công ty TNHH SE Solar.

CHƯƠNG 4: ĐÁNH GIÁ VỀ ĐỘ CHÍNH XÁC CỦA THIẾT BỊ

Chương 4 tập trung vào thực nghiệm đối chứng để đánh giá sai số và độ ổn định của thiết bị LUTED. Tác giả thu thập và lập biểu đồ dữ liệu điện năng tiêu thụ theo từng giờ từ ngày 22/01/2022 đến ngày 25/01/2022. Dữ liệu đo đạc của thiết bị LUTED được đưa vào các bảng so sánh trực tiếp với số liệu ghi nhận từ đồng hồ đo của EVN, sản lượng công suất phát của hệ thống điện mặt trời tại SE Solar và số liệu đo được từ thiết bị thương mại Vconnex, từ đó xác lập các kết luận thực nghiệm về độ chính xác của hệ thống.

CHƯƠNG 5: TỔNG KẾT

Chương 5 đúc kết các kết quả kỹ thuật đã hoàn thành của đồ án bao gồm: hoàn thiện mô hình thiết bị đo đạc phần cứng hoạt động ổn định, xây dựng thành công giao diện giám sát Blynk, thực hiện cơ chế cập nhật firmware OTA và tính năng xuất dữ liệu báo cáo. Đồng thời, chương này chỉ ra các hạn chế trong quá trình thực nghiệm và xác định các hướng nghiên cứu phát triển tiếp theo của đề tài.

Kết quả và đóng góp

Đồ án đã chế tạo thành công thiết bị phần cứng LUTED hoàn chỉnh và kiểm chứng vận hành thực tế tại Công ty TNHH SE Solar. Các kết quả cụ thể bao gồm:

• Đo lường đa thông số chính xác: Thiết bị đo đạc ổn định các đại lượng điện áp (V), cường độ dòng điện (A), công suất tiêu thụ/phát (W, kW) và điện năng tiêu thụ (kWh) với độ chính xác phép đo của module cảm biến đạt cấp 0.5%.
• Hiển thị và giám sát hai chiều: Dữ liệu được hiển thị đồng thời tại chỗ qua màn hình LCD 2004 (kèm địa chỉ IP mạng) và truyền không dây qua Wi-Fi lên ứng dụng di động Blynk trên smartphone. Hệ thống giám sát đồng thời cả sản lượng phát của tấm pin quang điện và mức tiêu thụ của các thiết bị trong nhà trên cùng một giao diện.
• Quản trị dữ liệu và bảo trì từ xa: Xuất thành công báo cáo dữ liệu đo đạc chi tiết theo khung giờ trong các ngày thử nghiệm (từ ngày 22/01 đến 25/01/2022) ra tệp Excel thông qua tính năng "Reports". Tính năng cập nhật firmware không dây qua trang web nội bộ (xác thực Username/Password) vận hành chính xác, cho phép tải mã chương trình mới qua nút "Choose file".
• Kiểm chứng thực nghiệm: Số liệu thực nghiệm trong các ngày từ 22 đến 25/01/2022 qua các bảng so sánh đối chứng cho thấy chỉ số điện năng tiêu thụ và công suất phát của thiết bị LUTED bám sát chỉ số của đồng hồ EVN, hệ thống giám sát của biến tần SE Solar và thiết bị Vconnex.

Tiêu chí so sánh	LUTED (Thiết bị của đồ án)	Sunny Home Manager 2.0 (SMA)	Huawei SmartLogger 3000A03EU	IoTeam.vn	Vconnex
Chi phí thiết bị	400.000 – 600.000 VNĐ	~26.000.000 VNĐ	~38.000.000 VNĐ	15.000.000 – 20.000.000 VNĐ	~1.600.000 VNĐ
Giám sát tích hợp ĐMT và phụ tải	Có (tích hợp trên cùng 1 giao diện)	Có	Có (quản lý tới 80 biến tần)	Đo theo lộ chính	Theo dõi điện mặt trời hòa lưới
Hiển thị tại chỗ	Màn hình LCD 2004 I2C	Đèn chỉ báo LED	Đèn chỉ báo / Web	Không	Màn hình công tơ
Kết nối truyền thông	Wi-Fi 802.11 b/g/n	Cáp Ethernet	WAN, LAN, RS485, MBUS/PLC, 4G	Wi-Fi / RF 2.4GHz	Wi-Fi
Cập nhật từ xa (OTA)	Có (giao diện Web)	Có (Sunny Portal)	Có (USB / Internet)	Có (Đám mây)	Có (Tự động cập nhật)
Xuất dữ liệu phân tích	Có (báo cáo Excel)	Có	Có	Có	Có

Đóng góp chính của khóa luận thể hiện ở hai khía cạnh:

1. Tối ưu hóa chi phí sản xuất: Thiết kế thành công một thiết bị đo đếm giám sát năng lượng với tổng chi phí linh kiện chỉ từ 400.000 đến 600.000 đồng, thấp hơn đáng kể so với các sản phẩm thương mại nhập khẩu (26 – 38 triệu đồng) và sản phẩm trong nước (1,6 – 20 triệu đồng), giúp các hộ gia đình dễ dàng đầu tư.
2. Tính mở trong ứng dụng: Tạo ra một giải pháp đo đếm độc lập có thể bổ sung cho các dòng biến tần mặt trời giá rẻ đang phổ biến trên thị trường Việt Nam (chưa có giải pháp quản lý tích hợp sẵn), cho phép giám sát hai chiều nguồn phát và phụ tải mà không phụ thuộc vào hệ sinh thái khép kín của từng nhà sản xuất biến tần.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của đề tài được xác định trực tiếp từ nội dung văn bản và phạm vi nghiên cứu:

• Thiết bị mới chỉ được thiết kế và thử nghiệm cho lưới điện xoay chiều 1 pha, chưa hỗ trợ trực tiếp các hệ thống điện 3 pha công nghiệp.
• Thời gian thử nghiệm thực tế còn ngắn, tập trung thu thập số liệu liên tục trong 4 ngày (từ ngày 22/01/2022 đến ngày 25/01/2022) tại một địa điểm thử nghiệm duy nhất là Công ty TNHH SE Solar.
• Chức năng kiểm soát năng lượng hiện tại mới dừng ở mức giám sát dữ liệu và phát cảnh báo quá tải gửi về điện thoại hoặc email để người dùng tự tắt thiết bị thủ công; chưa tích hợp cơ cấu chấp hành (bộ truyền động/rơ-le) để tự động ngắt tải bảo vệ mạch điện khi công suất vượt ngưỡng an toàn.

Hướng phát triển tiếp theo mà nhóm tác giả đề xuất:

• Tiếp tục nghiên cứu mở rộng phần cứng và thuật toán đo đếm cho lưới điện xoay chiều 3 pha để có thể triển khai tại các nhà xưởng, cơ sở sản xuất quy mô lớn hơn.
• Tích hợp thêm các bộ truyền động hoặc rơ-le công suất nhằm tự động hóa quá trình đóng ngắt tải tiêu thụ khi vượt ngưỡng cài đặt, thay vì chỉ gửi cảnh báo yêu cầu người dùng thao tác.
• Ứng dụng các thuật toán máy học (Machine Learning) trên nền tảng đám mây để phân tích sâu hơn dữ liệu tiêu thụ điện theo thời gian, từ đó tự động đưa ra các khuyến nghị tối ưu hóa hành vi sử dụng năng lượng cho khách hàng.

Giá trị tham khảo

Đồ án là tài liệu tham khảo hữu ích cho các đối tượng và mục đích nghiên cứu sau:

• Sinh viên các ngành kỹ thuật: Tài liệu đặc biệt phù hợp cho sinh viên chuyên ngành Cơ khí Động lực, Kỹ thuật Năng lượng, Kỹ thuật Điện - Điện tử, Kỹ thuật Điều khiển & Tự động hóa và Công nghệ Thông tin/IoT khi thực hiện đồ án môn học hoặc khóa luận tốt nghiệp về hệ thống nhúng và giám sát năng lượng.
• Nội dung kỹ thuật đáng tham khảo:
  • Sơ đồ đấu nối và phương pháp lập trình giao tiếp nối tiếp (UART) giữa module đo năng lượng Peacefair PZEM-004T với kit vi điều khiển ESP8266.
  • Quy trình cấu hình và xây dựng bảng điều khiển giám sát thời gian thực trên nền tảng Blynk IoT kết hợp trích xuất báo cáo dữ liệu định dạng Excel.
  • Thiết kế kiến trúc máy chủ web nội bộ trên ESP8266 để triển khai tính năng cập nhật firmware từ xa (OTA Web Updater) có bảo mật xác thực người dùng.

Câu hỏi thường gặp

1. Mục tiêu cốt lõi về mặt chi phí và công năng của thiết bị LUTED là gì?
Thiết bị LUTED được chế tạo nhằm giải quyết bài toán chi phí với giá thành dao động từ 400.000 đến 600.000 đồng, đồng thời tích hợp tính năng giám sát hai chiều: vừa đo lường công suất phát của hệ thống điện mặt trời, vừa đo lường công suất tiêu thụ của các phụ tải trong gia đình trên cùng một giao diện hiển thị.

2. Thiết bị LUTED sử dụng các linh kiện phần cứng chính nào để đo đạc và truyền thông?
Phần cứng thiết bị gồm 4 khối chính: module đo điện xoay chiều Peacefair PZEM-004T cổng PZCT-02 100A (sai số 0.5%), kit vi điều khiển NodeMCU ESP8266 Lua CP2102 hỗ trợ kết nối Wi-Fi 802.11 b/g/n, màn hình LCD 2004 giao tiếp qua module chuyển đổi I2C để hiển thị tại chỗ, và bộ nguồn Adapter 5V-1A.

3. Người dùng theo dõi dữ liệu và nhận cảnh báo quá tải bằng những phương thức nào?
Người dùng có thể theo dõi thông số điện trực tiếp tại chỗ qua màn hình LCD 2004 (hiển thị điện áp, dòng điện, công suất và địa chỉ IP) hoặc giám sát từ xa trên smartphone thông qua ứng dụng Blynk IoT. Khi mức tiêu thụ vượt ngưỡng cài đặt, thiết bị sẽ phát thông báo cảnh báo về điện thoại hoặc gửi email để người dùng chủ động tắt bớt phụ tải.

4. Tính năng cập nhật phần mềm từ xa (OTA) của thiết bị LUTED hoạt động như thế nào?
ESP8266 khởi tạo một giao diện web nội bộ có yêu cầu bảo mật xác thực tài khoản (Username và Password). Sau khi đăng nhập, người quản trị chỉ cần nhấn nút "Choose file" để chọn tệp mã máy mới đã biên dịch và nạp trực tiếp vào bo mạch thông qua mạng Wi-Fi mà không cần tháo thiết bị để cắm dây nạp code.

5. Thiết bị LUTED đã được thử nghiệm thực tế ở đâu và trong khoảng thời gian nào?
Thiết bị được lắp đặt thử nghiệm thực tế tại hệ thống điện của Công ty TNHH SE Solar. Dữ liệu thực nghiệm được thu thập, đối chứng theo giờ liên tục trong 4 ngày, từ ngày 22/01/2022 đến ngày 25/01/2022 để so sánh với đồng hồ điện lực EVN và thiết bị Vconnex.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp của sinh viên Phạm Văn Dưỡng và Nguyễn Phan Thiên Lãm đã giải quyết thành công bài toán thiết kế và chế tạo thiết bị giám sát, quản lý năng lượng LUTED tích hợp cả nguồn phát quang điện và phụ tải sinh hoạt trên nền tảng IoT. Với việc ứng dụng module cảm biến PZEM-004T kết hợp vi điều khiển ESP8266, đề tài không chỉ đạt được độ chính xác đo lường cao (0.5%) mà còn tối ưu hóa chi phí sản xuất xuống mức 400.000 – 600.000 đồng, thấp hơn nhiều so với các thiết bị thương mại hiện hành. Kết quả thử nghiệm thực tế tại Công ty TNHH SE Solar đã chứng minh tính khả thi, độ ổn định của hệ thống trong việc hiển thị dữ liệu hai chiều, trích xuất báo cáo và hỗ trợ nâng cấp phần mềm từ xa.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1. Tổng quan quốc tế và trong nước 1. Tổng quan quốc tế Hiện nay trên thị trường quốc tế có một số hãng solar inverter họ đã phát triển và tích hợp sẵn giải pháp đo đạc, giám sát tích hợp như: ❖ Hãng inverter SMA với giải pháp Sunny Home Manager 2. Sunny Home Manager 2.0 Sunny Home Manager 2.0 là trình quản lý năng lượng thông minh của SMA và cho phép sử dụng năng lượng mặt trời một cách tối ưu hiệu quả nhất.

Thiết bị giúp tối ưu hóa sự tiêu thụ năng lượng mặt trời và giảm đáng kể chi phí điện năng. Để thực hiện được điều này, thiết bị đo công suất phát điện từ hệ thống quang năng, điện năng tiêu thụ và nguồn điện lưới cấp vào, đưa ra nhận định tổng quan về sử dụng năng lượng điện trong hộ gia đình. Bằng cách dự báo về sản lượng quang năng ngay tại dự án và thiết lập mức độ tiêu thụ điện năng của hộ gia đình, thiết bị sẽ ghi nhớ và học hỏi để đưa ra các khuyến nghị dành cho người dùng về các hành vi sử dụng liên quan đến điện năng. 17 Hoạt động của các thiết bị được kiểm soát phối hợp tối ưu hóa việc sử dụng năng lượng mặt trời tự tạo.

Quy cách lắp đặt bộ quản lý năng lượng thông minh rất dễ dàng. Chỉ cần lắp đặt bộ Sunny Home Manager 2.0 tại điểm kết nối điện lưới, kết nối thông tin thông qua bộ định tuyến bằng cáp Ethernet, sau đó đăng ký miễn phí hệ thống quản lý PV trong Sunny Portal, hơn 60.000 hệ thống đã được lắp đặt trên toàn thế giới để hưởng lợi từ năng lượng tái tạo. Giá cho mỗi thiết bị rơi vào khoảng 26 triệu VNĐ [1]. ❖ Hãng Inverter Huawei với giải pháp Huawei SmartLogger3000A03EU Hình 1.

Huawei SmartLogger3000A03EU Huawei SmartLogger3000A03EU được dành riêng để giám sát và quản lý hệ thống điện năng lượng mặt trời. Thiết bị dữ liệu này có thể kết nối tới 80 bộ biến tần năng lượng mặt trời và là trung tâm giám sát và điều khiển các hoạt động của các bộ biến tần đó bao gồm cả các mô-đun PV được kết nối. Huawei SmartLogger3000A03EU với PLC (Power Line Communication) cho phép truyền dữ liệu ngay trên dây điện 1 pha và 3 pha. SmartLogger3000A03EU tương đối nhẹ và có kích thước nhỏ.

Nó có thể được gắn trực tiếp vào tường, vào thanh ray DIN hoặc đặt trên bề mặt phẳng và ổn định. Giá cho mỗi thiết bị rơi vào khoảng 38 triệu VNĐ. CÁC TÍNH NĂNG CHÍNH: ● Điều khiển từ xa công suất phản kháng (VAR) và công xuất thực (W). 18 ● Hỗ trợ USB và Internet để đọc dữ liệu và nâng cấp phần mềm.

● Tự động cập nhật hệ thống và tạo ra sơ đồ các địa chỉ RS485. ● Kết nối lên đến 80 biến tần cho mỗi SmartLogger3000A. ● Kết nối lên đến 30 thiết bị trên mỗi bus RS485. ● Thiết bị có thể kết nối qua internet (WAN), mạng cục bộ (LAN), RS485, MBUS (với mô-đun tương thích với PLC), mạng di động (2G / 3G / 4G) và các thiết bị tùy chọn gồm kỹ thuật số và analog.

● Khoảng cách liên lạc đáng tin cậy 1. ● Hoạt động an toàn thông qua mô-đun chống sét. ● IEC60870-5-104 để kết nối với hệ thống giám sát của bên thứ ba [2]. ❖ Hãng Inverter GoodWe với giải pháp Smart Meter GM1000 Hình 1.

Bộ đo đếm thông minh Smart Meter GM1000 Bộ đo đếm thông minh của GoodWe được thiết kế có độ chính xác cao ngay cả ở các khoảng chia nhỏ, vận hành và lắp đặt thuận tiện. Bộ đo đếm thông minh có những dòng sản phẩm cho lưới 1 pha và 3 pha, để đo điện áp, dòng điện và điện năng và để làm việc với Inverter bao gồm cả hệ SEMS cho mục đích quản lý năng lượng. CÁC TÍNH NĂNG CHÍNH: 19 • Thiết kế mô-đun. • Thu thập dữ liệu chính xác.

• Lắp đặt dễ dàng [3]. Tổng quan trong nước ❖ Công ty Startup IoTeam.vn với giải pháp giám sát năng lượng. Thiết bị giám sát năng lượng IoTeam Giải pháp giám sát năng lượng gồm một thiết bị điện tử và một giao diện máy tính hoặc điện thoại. Thiết bị điện tử được nối vào các lộ điện chính (chiếu sáng, điều hòa, tủ lạnh…) để đo, theo dõi và thu thập dữ liệu hoạt động của các thiết bị điện.

Kết nối trực tiếp internet với mạng wifi sẵn có hoặc gián tiếp thông qua mạng không dây RF 2.4GHz của thiết bị. Dữ liệu được gửi lên điện toán đám mây để lưu trữ và phân tích từ sơ bộ đến chi tiết bằng các thuật toán được lập trình (programble) hoặc máy học (Machine Learning, AI). Dữ liệu sau khi phân tích sẽ được thể hiện dưới dạng hình ảnh, 20 thông tin và biểu đồ trong giao diện trên máy tính và điện thoại với cảnh báo và lời khuyên thông minh. Giá cho mỗi thiết bị rơi vào khoảng từ 15 đến 20 triệu VNĐ [4].

❖ Thiết bị giám sát tiêu thụ điện năng Vconnex Hình 1. Thiết bị giám sát tiêu thụ điện năng Vconnex Công tơ điện tử giám sát tiêu thụ điện năng Vconnex kết nối Wifi, giúp người dùng xem thông số điện tiêu thụ và số tiền phải trả thời gian thực qua smartphone. Giá cho mỗi thiết bị rơi vào khoảng 1,6 triệu đồng. CÁC CHỨC NĂNG CHÍNH: ● Đặt ngưỡng cảnh báo tiêu thụ điện.

● Theo dõi tiền điện theo thời gian thực. 21 ● Báo cáo thống kê tiêu thụ điện. ● Theo dõi điện mặt trời hòa lưới. ● Cảnh báo an toàn điện.

● Tự động cập nhật tính năng mới [5]. ❖ Công tơ điện tử - Đồng hồ điện - Thiết bị đo công suất Hình 1. Công tơ điện tử, thiết bị đo công suất 100A Công tơ điện tử 1 pha 6 thông số P06S có chức năng đo và hiển thị số điện, điện áp, dòng điện, công suất, tần số, hệ số công suất của thiết bị, lưới điện AC. Sản phẩm có đèn nền, có thể reset bộ đếm điện năng và cài đặt cảnh báo công suất.

LƯU Ý: • Sản phẩm có 2 phân loại 100A và 20A. Trong đó loại 100A sử dụng cảm biến dòng rời còn loại 20A dùng trở Shunt tích hợp bên trong. • Với Model P06S-100: Sau khi lắp đặt mà chỉ số công suất và công suất tiêu thụ không hiện thì là do đấu nhầm chiều cực từ. Do đó, chỉ cần đảo lại chiều cực từ hoặc đổi vị trí của dây đỏ và đen của cực từ là được.

22 THÔNG SỐ KỸ THUẬT: Công tơ điện tử có thể theo dõi được 6 thông số về điện: • Công suất (max 22,000 W). • Cường độ dòng điện (max 100A). • Hệ số công suất (PF). • Độ chính xác điện áp: ±1%.

• Độ chính xác công suất: ±2% [6]. ❖ Công tơ điện tử 1 pha 80A LS-Electric Hình 1. Công tơ điện tử 1P 80A LS-Electric 23 Công tơ điện tử 1P 80A LS-Electric hiển thị 4 thông số P, U, I, KWh độ chính xác cao, lắp đặt dễ dàng đồng hồ điện. Đồng hồ đo năng lượng này có thể đo các thông số điện như công suất tiêu thụ, điện áp, dòng điện và công suất.

Các thông số lặp lại tự động hiển thị kết quả đọc. Nhỏ gọn và dễ cài đặt, an toàn khi sử dụng. CÁC TÍNH NĂNG: • Màn hình LCD có đèn nền: Có thể dễ dàng đọc nhanh trong môi trường mờ và tự động tắt đèn nền sau 30 giây mà không hoạt động. • Vòng lặp tự động hiển thị bốn dữ liệu: các giá trị tiêu thụ năng lượng, điện áp, dòng điện và công suất sẽ được tự động chuyển trong màn hình, mỗi dữ liệu duy trì trong 6 giây.

• Vật liệu chất lượng và cao độ chính xác: vỏ chống thấm để đảm bảo an toàn, mạch tích hợp công nghệ chip SMT cung cấp phép đo chính xác, độ dẫn điện tuyệt vời, chống ăn mòn và hiệu suất ổn định. THÔNG SỐ KỸ THUẬT: • Đường ray 35mm để lắp đặt và có thể được lắp trực tiếp vào hộp điện. • Chất liệu: ABS. • Điện áp: 220VAC/ 50Hz.

• Màn hình: LCD. • Nhiệt độ hoạt động: -20℃ ~ 55℃. • Kích thước sản phẩm: 7. Lý do chọn đề tài Theo Cơ quan năng lượng quốc tế (IEA), sự phục hồi kinh tế sau đại dịch COVID - 19, cùng với thời tiết bất thường đã khiến cho nhu cầu tiêu dùng điện trong năm ngoái tăng hơn 6% - mức tăng trưởng cao nhất kể từ năm 2010.

Báo cáo thị trường điện được 24 công bố sáu tháng một lần của IEA cho thấy nhu cầu sử dụng điện trên thế giới đã tăng lên mức cao nhất từ trước tới nay, tới hơn 1. Cùng với đó là thế giới sẽ phải đối mặt với giá năng lượng tăng cao thêm nhiều năm nữa. Do đó, việc lắp đặt điện mặt trời áp mái sẽ giúp hộ dân giảm chi phí hóa đơn tiền điện hàng tháng. Bên cạnh đó, cần thiết có một thiết bị giám sát năng lượng điện tạo ra của hệ thống năng lượng mặt trời và tải tiêu thụ trong nhà, nhằm giúp các hộ gia đình sử dụng điện có hiệu quả hơn, tránh thất thoát lãng phí năng lượng [8].

Như đã liệt kê ở phần tổng quan trên, chúng ta thấy rằng: Chỉ có một số ít các thương hiệu như là SMA, IoTeam.vn, Huawei hay GoodWe có giải pháp như trên nhưng giá thành của những sản phẩm này khá cao, làm cho các hộ gia đình không có khả năng đầu tư, hoặc có những công ty startup mới nổi cũng đang phát triển giải pháp này như Vconnex và các sản phẩm nhập khẩu với giải pháp thiết bị giám sát tiêu thụ điện năng thông minh nhưng các thiết bị này lại chưa có tính năng tích hợp giám sát và quản lý năng lượng điện mặt trời và tải tiêu thụ hộ gia đình. Còn lại đa số các thương hiệu biến tần hiện đang có trên thị trường Việt Nam như Growatt, Kstar, LuxPower, Thinkpower, Sungrow hoàn toàn chưa có các giải đo đạc, giám sát và quản lý năng lượng tích hợp điện mặt trời và tải tiêu thụ của hộ gia đình. Chính vì vậy, chúng em đã quyết định thực hiện đề tài này nhằm mục đích giải quyết vấn đề về chi phí cũng như đưa ra một giải pháp giúp các hộ dân có thể tiếp cận được và các hãng inverter chưa có giải pháp thì có thể mua thiết bị này để tích hợp trong thiết bị của họ.