ĐẶT VẤN ĐỀ Ngày nay, xã hội phát triển không ngừng, thì những yêu cầu xã hội ngày càng tăng cao. Những yêu cầu của xã hội đã đặt ra nhiều vấn đề cần giải quyết. Một số vấn đề đang được quan tâm trong đề tài này gồm có: 1.1 Vấn đề thứ nhất: Thu thập dữ liệu điện năng từ xa và gửi về webserver Thông thường để thu thập dữ liệu từ các công tơ điện lực phải cử nhân viên đến tận nơi để ghi chỉ số công tơ. Điều này làm cho việc thu thập dữ liệu không được linh hoạt, phụ thuộc nhiều vào nhân viên ghi số điện, và có nhiều công đoạn phải giải quyết.
Chính vì thế, giải pháp thu thập dữ liệu từ xa là một giải pháp tối ưu và đem lại lợi ích lớn. Vi điều khiển được sử dụng để điều khiển giám sát và thu thập dữ liệu từ các thiết bị có rất nhiều ưu điểm, mà các phương pháp truyền thống không có được. Như việc điều chỉnh thông tin một cách nhanh chóng bằng cách thay đổi chương trình. Ngày nay, 1 Luan van Nghiên cứu khoa học GVHD: ThS.
Lê Trọng Nghĩa việc giám sát và thu thập dữ liệu một thiết bị từ xa rất dễ dàng và nhanh chóng. Có nhiều phương pháp để đo và truyền dữ liệu điện năng như là đo thông số điện năng thông qua Module Pzem 004T và sử dụng Module wifi ESP 8266 đưa dữ liệu lên internet, truyền qua thiết bị phát wifi từ sim 3g, 4g AB14.2 Hệ thống thu thập dữ liệu cho khách hàng 1.2 Vấn đề thứ hai: Tra cứu lịch sử điện năng sử dụng, giám sát lưới điện qua google map và đóng cắt điện từ xa Bên cạnh đó, cần xây dựng Website để tiếp nhận dữ liệu, thuận tiện giám sát và điều khiển đóng ngắt từ xa. Khách hàng cũng có thể tra cứu điện năng mà gia đình mình đã sử dụng thông qua Website đó theo ngày, tháng, giờ, phút, giây. Còn quản trị viên (nhân viên điện lực) sẽ có thể truy cập theo dõi lịch sử sử dụng điện tại căn hộ, cũng như đóng cắt điện căn hộ từ website nếu họ chưa thanh toán tiền điện đúng thời hạn.
Ngoài ra, còn có google báo trạng thái sự cố của CB tại căn hộ.2 CÔNG TRÌNH ĐÃ LÀM VÀ ƯU NHƯỢC ĐIỂM Đề tài: “ Hệ thống thu thập dữ liệu công tơ điện tử và chọn nhà phân phối điện cho khách hàng trong thị trường bán lẻ điện cạnh tranh ”. Lê Trọng Nghĩa SVTH: Lê Hiểu Ý 12142313 Phạm Huỳnh Trọng Nhân 12142174 2 Luan van Nghiên cứu khoa học GVHD: ThS. Lê Trọng Nghĩa Hình 1.3 Đề tài: “ Hệ thống thu thập dữ liệu công tơ điện tử và chọn nhà phân phối điện cho khách hàng trong thị trường bán lẻ điện cạnh tranh ”. Mục tiêu: Tất cả dữ liệu từ khách hàng được thu thập một cách dễ dàng và nhanh chóng, đồng thời khách hàng có khả năng lựa chọn nhà phân phối nào có giá chào bán thấp hơn và sử dụng điện năng với mức giá tiết kiệm và minh bạch nhất.
Khi kết nối các công tơ thành hệ thống mạng, hệ thống có thể thu thập dữ liệu từ xa qua sóng RF kết hợp với đường truyền Internet về trung tâm. Điều này làm tăng tính chính xác và hiệu quả trong việc đọc chỉ số công tơ hàng tháng. Hệ thống còn có thể lựa chọn nhà phân phối điện tại công tơ điện tử và thu thập dữ liệu về số lượng nhà phân phối được đã được đăng ký từ khách hàng. Từ đó điều khiển nguồn cung cấp điện (nhà máy điện).
Người dùng có thể biết giá chào và chọn nhà phân phối điện có mức giá chào bán thấp nhất để sử dụng. Ngoài ra việc giám sát, thu thập dữ liệu công tơ và chọn lựa nhà phân phối điện tại những nơi xa xôi cũng là nhu cầu cấp thiết hiện nay, cũng như trong tương lai. Ưu điểm: - Có thể quản lý và thu thập dữ liệu công tơ điện tử từ xa. - Điều khiển tổ máy phát dựa vào dữ liệu nhận về.
3 Luan van Nghiên cứu khoa học GVHD: ThS. Lê Trọng Nghĩa - Mạch hoạt động ổn định trong thời gian dài. - Giao diện hiển thị đơn giản. - Điều khiển dễ dàng.
Nhược điểm: - Chưa đóng cắt từ xa. - Chưa xây dựng được giao diện Web để quản lí dữ liệu cũng như cho phép khách hàng tra cứu thông tin. - Chưa đưa được dữ liệu công tơ điện tử lên internet cũng như truyền được tín hiệu điều khiển máy phát từ internet. - Vì dùng sóng RF thay vì truyền dữ liệu qua Internet nên khoảng cách còn hạn chế.
Từ những ưu nhược điểm của đề tài sinh viên khóa trước đã thực hiện, nhóm em đã lên ý tưởng thực hiện đề tài “Ứng Dụng Google Map Trong Quản Lý Điện Năng Lưới Điện Phân Phối”.3 NỘI DUNG ĐỀ TÀI Trong khoảng thời gian thực hiện đề tài, nhóm đã thảo luận và thực hiện các nội dung của đề tài như sau: - Tìm hiểu phương pháp đo điện năng bằng Pzem 004T thay thế Công tơ điện. - Tìm hiểu cách xây dựng một website. - Tìm hiểu phương pháp đưa dữ liệu đo được lên cơ sở dữ liệu - Tìm hiểu cách điều khiển đóng ngắt từ xa. - Thi công mạch đo dữ liệu, truyền tín hiệu qua wifi, điều khiển đóng ngắt từ xa - Vận hành và kiểm tra tính ổn định của mô hình.4 MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI - Quản lí tốt hơn tiêu thụ điện từ các hộ gia đình, giảm thiểu công sức trong việc giám sát và thu tiền điện.
- Đóng cắt điện từ xa bằng website - Theo dõi được trạng thái sự cố tại căn hộ trên google map để kịp thời sửa chữa. - Áp dụng được những kiến thức đã được học để thực hiện một đề tài, từ đó học hỏi được nhiều kinh nghiệm và kiến thức mới; 4 Luan van Nghiên cứu khoa học GVHD: ThS. Lê Trọng Nghĩa 1.5 TẦM QUAN TRỌNG CỦA ĐỀ TÀI Như đã nêu ở trên, với sự phát triển của công nghệ ngày càng mạnh mẽ và nhiệm vụ của công nghệ là tạo ra nhiều sản phẩm tiện ích hơn cho con người. Với đề tài “Ứng Dụng Google Map Trong Quản Lý Điện Năng Lưới Điện Phân Phối”, tất cả dữ liệu từ khách hàng được thu thập một cách dễ dàng và nhanh chóng, đồng thời khách hàng có khả năng theo dõi điện năng mà gia đình mình tiêu thụ và tiền điện.
Khi sử dụng module wifi, hệ thống có thể thu thập dữ liệu từ xa kết hợp với đường truyền Internet về trung tâm. Điều này làm tăng tính chính xác và hiệu quả trong việc kiểm soát điện năng tiêu thụ hàng tháng. Quan trọng hơn nữa với hệ thống giám sát này, công ty điện lực sẽ giảm được công sức trong việc giám sát ghi số điện hàng tháng và thu tiền điện. Hệ thống có thể báo sự cố để công ty điện lực kiểm tra và sửa chữa.
Người quản lí có thể điều khiển đóng ngắt từ xa để dừng việc cấp điện sử dụng điện năng từ lưới của hộ gia đình (không đóng tiền điện, sảy ra sự cố,.6 PHƯƠNG ÁN THỰC HIỆN Để hoàn thành đề tài nhóm quyết định thực hiện theo 4 giai đoạn: Hình 1.4 Phương thức tiến hành 1.1 Hình thành ý tưởng - Tìm hiểu các phương thức đo và thu thập dữ liệu từ xa. - Sử dụng website để theo dõi và điều khiển đóng ngắt khi cần thiết.2 Thiết kế hệ thống Tìm hiểu hệ thống - Tìm hiểu đo và thu thập dữ điện năng; - Tìm hiểu về công tơ điện tử 1 pha VSE11; - Tìm hiểu về Module đo điện năng PZEM 004T; - Tìm hiểu về Module truyền và nhận tín hiệu thông qua wifi ESP 8266; 5 Luan van Nghiên cứu khoa học GVHD: ThS. Lê Trọng Nghĩa - Tìm hiểu Module phát wifi bằng sim 3G, 4G AB14; - Tìm hiểu về ngôn ngữ lập trình và website; Thiết kế sơ đồ kết nối phần cứng - Thiết kế sơ đồ khối kết nối phần cứng tổng thể; - Thiết lập sơ đồ khối kết nối phần cứng chi tiết; Vẽ lưu đồ giải thuật - Vẽ lưu đồ giải thuật đo dữ liệu bằng PZEM 004T; - Vẽ lưu đồ giải thuật truyền và nhận dữ liệu bằng giữa Module wifi ESP 8266 và Website; Thiết kế sơ đồ mạch nguyên lý - Thiết kế mạch tổng hợp các Module mạch đo điện năng, nhận và truyền dữ liệu thông qua Wifi tới Website; - Thiết kế mạch đóng ngắt; - Thiết kế Website để hiển thị và điều khiển; 1.7 THI CÔNG MÔ HÌNH - Thi công mạch điều khiển; - Thi công mạch đóng ngắt từ xa - Lập trình Code cho các IC, Code thiết kế Website xử lí Database và Webserver; - Đấu nối khung, dây dẫn và các thiết bị khác; 1.1 Vận hành và kiểm tra - Vận hành mô hình. - Truyền và nhận tín hiệu thông qua Wifi.
- Website liên tục cập nhật dữ liệu, có thể điều khiển đóng ngắt từ Website. - Kiểm tra lỗi và tính toán ổn định của mô hình trong quá trình vận hành. 6 Luan van Nghiên cứu khoa học GVHD: ThS. Lê Trọng Nghĩa Chương 2 THIẾT KẾ HỆ THỐNG 2.1 KHÁI QUÁT HỆ THỐNG Hình 2.1 Sơ đồ tổng quát hệ thống Giải thích hệ thống: - Module PZEM-004T: Đo thông số điện năng tiêu thụ của tải - Module ESP8266: Nhận dữ liệu truyền về từ PZEM-004T.
Sau khi kết nối wifi, Thiết bị sẽ gửi các dữ liệu về webserver, đồng thời nhận dữ liệu trả về từ database để thực hiện đóng cắt trạng thái của contactor thông qua module Relay trung gian. Bên cạnh đó trạng thái đóng cắt của CB cũng được gửi về. - LCD: Hiển thị thông số điện năng tiêu thụ và trạng thái đóng cắt của CB và contactor. 7 Luan van Nghiên cứu khoa học GVHD: ThS.
Lê Trọng Nghĩa Hình 2.2 Sơ đồ phần cứng hệ thống 8 Luan van Nghiên cứu khoa học GVHD: ThS. Lê Trọng Nghĩa Hình 2.2 Lưu đồ giải thuật của esp8266 Giải thích lưu đồ: Khi cấp điện cho hệ thống, tiến hành cấp điện cho tải của căn hộ. ESP8266 sẽ kết nối với mạng wifi do modem SIM 3G AB114 phát ra. Thiết bị do Pzem- 004T sẽ đo được dòng điện, điện áp, công suất và truyền về cho arduino ESP8266 theo giao thức UART.
Ta sử dụng một biến n để luân phiên việc gửi và đọc giá trị trả về từ server. 9 Luan van Nghiên cứu khoa học GVHD: ThS. Lê Trọng Nghĩa Nếu n là số chẵn: Tiến hành gửi dữ liệu cảm biến đọc đến đường dẫn http://solar-feeehcmute.tk/write_data Nếu n là số lẻ: Tiền học đọc giá trị điều khiển contactor từ đường dẫn http://solar-feeehcmute.tk/<mã hộ>state.txt rồi lưu giá trị vào biến “trangthai”. Nếu biến trangthai = 1 thì đóng điện contactor, trangthai = 0 thì cắt điện contactor.