Smart device using long range technology for internet of things applications

L ỜI MỞ ĐẦ UNgày nay, đi kèm với sự phát triển vượt bậc của khoa học công nghệ, con người đã dần dần sử dụng cạn kiệt các nguồn tài nguyên hoá thạch truyền thống.. Cùng góp phần vào sự p

Vi ện Điện

Chủ đề:

Sinh viên th c t ự ập:

Lê Tiến Đạt - 20130822 Nguyễn Tiến Đạt - 20130849

Trần M nh Tu n ạ ấ - 20134338

Chương trình tiên tiến – Điều khiển tự động K58

Giảng viên hướng dẫn: Dr Đào Phương Nam

Ngày 21 tháng 3 năm 2018

Đánh giá quyển báo cáo thực tập tốt nghiệp (Dùng cho giảng viên hướng d ẫn)

Giảng viên đánh giá: TS Đào Phương Nam

Tên đồ án: Smart device using Long Range technology for internet of things applications

Chọn các mức điểm phù hợp cho sinh viên trình bày theo các tiêu chí dưới đây:

Rất kém (1); Kém (2); Đạt (3); Gi i (4); Xu t s c (5) ỏ ấ ắ

Có s k t h p ự ế ợ giữ a lý thuy t và thế ực hành (20)

1

Nêu rõ tính cấp thiết và quan tr ng c ọ ủa đề tài, các v ấn đề và các gi ả

thuyết (bao g m m ồ ục đích và tính phù hợp) cũng như phạm vi ng ứ

dụng của đồ án

1 2 3 4 5

2 Cập nh t k ậ ết quả nghiên c u g ứ ần đây nhất (trong nước/quốc tế) 1 2 3 4 5

3 Nêu rõ và chi tiết phương pháp nghiên cứu/giải quy t v ế ấn đề 1 2 3 4 5

4 Có k t qu mô ph ế ả ỏng/thưc nghiệm và trình bày rõ ràng k t qu ế ả đạt

Có kh ả năng phân tích và đánh giá kết qu (15) ả

5 Kế hoạch làm vi c rõ ràng bao gệ ồm mục tiêu và phương pháp thực

hiện dựa trên k t qu ế ả nghiên c u lý thuy ứ ết m t cách có h ộ ệ thống 1 2 3 4 5

6

Kết qu ả được trình bày m t cách logic và d ộ ễ hiể u, t ất c k t qu ả ế ả đều

được phân tích và đánh giá thỏa đáng 1 2 3 4 5

7

Trong ph n k t lu n, tác gi ch rõ s ầ ế ậ ả ỉ ự khác biệt (nếu có) gi a k ữ ết qu ả

đạt được và mục tiêu ban đầu đề ra đồ ng thời cung c p l p lu ấ ậ ận để đề

xuất hướng giải quy t có th ế ể thực hiện trong tương lai 1 2 3 4 5

9 Kỹ năng viết xuất sắc (cấu trúc câu chuẩn, văn phong khoa học, lập luận logic và có cơ sở, từ vựng s d ng phù h p v.v.) ử ụ ợ 1 2 3 4 5

Thành t u nghiên c u khoa h c (5) (chự ứ ọ ọn 1 trong 3 trường h ợp)

10a

Có bài báo khoa học được đăng hoặc ch p nh ấ ận đăng/đạt gi i SVNC ả

khoa h c gi ọ ả i 3 cấp Vi n trở lên/các giải thưởng khoa h c (qu ệ ọ ốc

tế/trong nước) t ừ giả i 3 tr ở lên/ Có đăng ký bằng phát minh sáng ch ế

5

10b

Được báo cáo tại hội đồng c p Vi n trong h i ngh sinh viên nghiên ấ ệ ộ ị

cứu khoa học nhưng không đạt giải từ giải 3 tr ở lên/Đạ t gi i khuy ả ến

khích trong các k thi qu c gia và qu c t khác v ỳ ố ố ế ề chuyên ngành như

TI contest

2

10c Không có thành tích v nghiên c u khoa h c ề ứ ọ 0

Điểm tổng quy đổi về thang 10

* Nh n xét thêm cậ ủa Thầ y/Cô ( giảng viên hướng dẫn nh n xét v ậ ề thái độ và tinh th n làm vi c cầ ệ ủa

sinh viên)

Ngày: / /201 Ngườ i nh n xét ậ

(Ký và ghi rõ h tên) ọ

L ỜI MỞ ĐẦ U

Ngày nay, đi kèm với sự phát triển vượt bậc của khoa học công nghệ, con người

đã dần dần sử dụng cạn kiệt các nguồn tài nguyên hoá thạch truyền thống Bởi vậy nhân loại đang dần hướng đến các nguồn năng lượng khác trên Trái Đất, dồi dào hơn

và sạch hơn Tiêu biểu trong số các nguồn nhiên liệu đó chính là năng lượng Mặt Trời Thế giới đã và đang đạt được các bước tiến vượt bậc để một ngày có thể đưa năng lượng Mặt Trời làm nguồn nhiên liệu chính

Trước tình thế đó, chúng em đã quyết định nghiên cứu về năng lượng Mặt Trời trong thời gian thực tập tốt nghiệp của mình với mong muốn có thể tích luỹ cho bản thân một số hiểu biết nền tảng về mảng năng lượng tiềm năng này

Chúng em muốn cảm ơn thầy Đào Phương Nam đã giúp giới thiệu công ty Hoà Phong, nơi tham gia thực tập đồng thời đưa ra chỉ dẫn cho chúng em trong quá trình thực tập

Hà Nội, 21 tháng 3 năm 2018Sinh viên làm báo cáo

Dương Hoài Anh

Lê Tiến Đạt Nguyễn Tiến Đạt Lưu Xuân Anh Tuấn

Trần Mạnh Tuấn

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN V QUÁ TRÌNH TH C T Ề Ự ẬP 7

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN V Ề NĂNG LƯỢNG M T TR Ặ ỜI 12

1 Hệ thống năng lượng mặt tr i t i h nhà dânờ ạ ộ 12

1 Thuật toán bám điểm công su t c ấ ực đại cho pin m t trặ ời 29

2 Ảnh hưởng của ph t i t ụ ả ới điểm MPP 30

DANH SÁCH HÌNH

Hình 1 Thành t u công ngh c a công ty ự ệ ủ 9

Hình 2 D án c a công ty ự ủ 10

Hình 3 Một vài địa điểm lắp đặt h ệ thố ng NLMT 10

Hình 4 H ệ thố ng n ối lưới 13

Hình 5 H ệ thống độc lập 14

Hình 6 H ệ thố ng lai 15

Hình 7 T m pin m t tr i ấ ặ ờ 16

Hình 8 B ộ điều khiển s c ạ 17

Hình 9 B ngh ộ ịch lưu 17

Hình 10 B chuy n m ộ ể ạch t ự động 18

Hình 11 c-quy Ắ 18

Hình 12 Sơ đồ hệ thống 21

Hình 13 Sơ đồ bố trí pin 22

Hình 14 Qu ỹ đạo Trái Đất 24

Hình 15 Các véc-tơ trong không gian 25

Hình 16 Kh ởi độ ng ph n m m ầ ề 26

Hình 17 Nhập số liệu 27

Hình 18 Kết qu c a ph ả ủ ần mềm 28

Hình 19 Đường đặc tính pin M t Tr i ặ ờ 29

Hình 20 Sơ đồ rút gọn 30

Hình 21 Xác định điểm làm vi c ệ 30

Hình 22 Sơ đồ tổng th ể phầ n c ứng 31

Hình 23 Sơ đồ tổng th ể 32

Hình 24 Nguyên lí hoạt động của MPPT 33

Hình 25 MPPT INC 34

Hình 26 Giản đồ thuật toán 35

DANH SÁCH B ẢNG Tính toán ph t ụ ải 20

Tính hi u su t pin ệ ấ 21

Chi phí vật tư 23

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH

THỰ C T P Ậ

1 Giới thiệu về công ty Hòa Phong E&C

Công ty Cổ Phần Đầu Tư và Phát Triển Hòa Phong E&C (gọi tắt là công ty HPEC) được thành lập vào ngày 16 tháng 06 năm 2010

Cùng góp phần vào sự phát triển chung của đất nước và đáp ứng nhu cầu cấp thiết

về cơ sở hạ tầng, nâng cao chất lượng cuộc sống con người, công ty HPEC đã không ngừng đóng góp cho nhiều dự án tư vấn xây dựng liên quan đến lĩnh vực xây dựng cơ bản, xây dựng dân dụng, công nghệ, môi trường

Công ty HPEC là nơi hội tụ đông đảo các chuyên gia giỏi, có kinh nghiệm làm việc lâu năm – những con người có tâm huyết nghề nghiệp với khao khát đem những

kỹ năng và kinh nghiệm đã được đào tạo chuyên sâu góp phần nâng cao chất lượng công trình xây dựng Trên chặng đường vươn tới những tầm cao, phương châm “Con người – Công nghệ – Kết nối” đã trở thành kim chỉ nam để các thành viên công ty nỗ lực sáng tạo từng ngày

Mặc dù thời gian hoạt động chưa dài nhưng Công ty HPEC đã trở thành một địa chỉ uy tín được các đối tác trong và ngoài nước tin cậy Ban lãnh đạo tin tưởng luôn mang lại chất lượng dịch vụ, sản phẩm tốt nhất với chi phí tiết kiệm nhằm tối ưu hóa lợi ích cho khách hàng và đối tác của công ty

2 Văn hóa doanh nghiệp

a Văn hóa cộng đồng

Công ty HPEC chú trọng phát triển một môi trường năng động, chuyên nghiệp và

có sự tương tác giữa các cá nhân với cá nhân, cá nhân với tập thể, giữa các bộ phận, phòng ban, giữa nhân viên với lãnh đạo Lãnh đạo có vai trò là người hướng dẫn, là chất xúc tác tạo ra động lực làm việc và truyền cảm hứng tới nhân viên Dưới mô hình làm việc nhóm có sự hợp tác lẫn nhau, công ty đã hình thành một cộng đồng có

sự kết nối bền bỉ và vững chắc mà trong đó, mỗi thành viên HPEC là một gam màu

vẽ nên bản sắc riêng cho doanh nghiệp

b Không ng ng hừ ọc h i, sáng t o ỏ ạ

tin cậy trên quá trình phát triển của đôi bên Thông qua những phản hồi từ khách hàng, công ty không ngừng cải tiến công nghệ, phương thức để tạo ra những lợi ích gia tăng nhằm cung cấp những dịch vụ một cách tốt nhất, hiệu quả nhất, cho khách hàng và xã hội

d Lĩnh vự c hoạt động

Trước xu hướng hội nhập quốc tế ngày càng sâu rộng hiện nay, tận dụng mạng lưới quan hệ rộng khắp và khả năng thông thạo ngoại ngữ Anh – Nhật, chúng tôi đã xây dựng một môi trường hợp tác giữa các doanh nghiệp Việt Nam và nước ngoài nhằm trao đổi kinh nghiệm, liên kết đào tạo, chuyển giao công nghệ và khai thác những lĩnh vực kinh doanh mới Đồng thời nghiên cứu, phát triển và xây dựng các chiến lược phát triển, chương trình, đề tài, đề án, dự án, quy hoạch, kế hoạch dài và ngắn hạn các ứng dụng công nghệ và môi trường…

Hướng dẫn, tổ chức thực hiện các chương trình ứng dụng, phát triển đổi mới công nghệ và môi trường; các giải pháp nhằm nâng cao trình độ công nghệ trong các lĩnh vực sản xuất, kinh doanh và trong các doanh nghiệp; thúc đẩy hoạt động ứng dụng, chuyển giao, nhập khẩu và đổi mới công nghệ Xúc tiến đầu tư và huy động các nguồn lực hỗ trợ tổ chức, cá nhân nâng cao trình độ công nghệ, đổi mới công nghệ…Bằng những kinh nghiệm hiện nay, HPEC có khả năng thực hiện trọn gói các dịch

vụ tư vấn khác nhau, bao gồm các lĩnh vực chính:

▪ Dự án đường cao tốc, dự án cầu vượt sông và giao thông vận tải

▪ Kỹ thuật giao thông và an toàn đường bộ

▪ Thiết kế cơ sở hạ tầng, khu đô thị, khu công nghiệp

▪ Quản lý và quy hoạch môi trường, báo cáo đánh giá tác động môi trường

▪ Nghiên cứu, phân tích, lập báo cáo kinh tế xã hội

▪ Đánh giá kinh tế và phân tích tài chính

▪ Phân tích kinh tế tài chính cho đầu tư dự án

▪ Hệ thống giao thông thông minh và hệ thống thông tin toàn cầu

▪ Giám sát thi công công trình

▪ Thiết kế, lắp đặt hệ thống quan trắc (SHMS) trong lĩnh vực giao thông vận tải, thủy lợi, thủy điện

nhằm đáp ứng các yêu cầu ngày càng khắt khe của thị trường và mong đợi của quý khách hàng

Đồng thời công ty không ngừng học hỏi, cải tiến và nâng cao chất lượng dịch vụ cung cấp cho khách hàng, xây dựng phát triển thương hiệu HPEC trở thành một thương hiệu mạnh gắn liền với các mục tiêu:

▪ Xây dựng, duy trì và phát triển đội ngũ cán bộ chuyên môn làm việc chuyên nghiệp, giỏi nghiệp vụ, có phẩm chất đạo đức nghề nghiệp, không ngừng phấn đấu vì mục tiêu chất lượng công trình

▪ Chỉ cung cấp các sản phẩm, dịch vụ đảm bảo chất lượng, hiệu quả đảm bảo yếu tố cảnh quan và thân thiện môi trường

▪ Xây dựng và áp dụng Quy trình ISO 9001 2008 về tiêu chuẩn Hệ thống quản lý chất lượng

-Công ty Cổ phần đầu tư và phát triển Hòa Phong E&C (công ty HPEC) phấn đấu trở thành tổ chức tư vấn có tầm cỡ trong nước và khu vực, có quy mô đa ngành nghề

và có trình độ chuyên môn cao, đóng vai trò là một trong những đơn vị mạnh trong

cả nước về lĩnh vực tư vấn và công nghệ xây dựng

- Một số thành tựu công nghệ của công ty:

Hình 1 Thành t u công ngh c a công tyự ệ ủ

- Một số địa điểm, dự án thi công của công ty:

Hình 3 Một vài địa điểm l ắp đặt hệ thố ng NLMT

Hình 2 D án c a công tyự ủ

- Mục tiêu thực tập:

o Có thêm hiểu biết về năng lượng mặt trời, cách khai thác và sử dụng trong thực tế

o Biết cách giải quyết 1 vấn đề kỹ thuật

o Học hỏi về phương pháp làm việc của 1 doanh nghiệp và các bước thực hiện dự án

- Nội dung nghiên cứu trong quá trình thực tập:

o Tổng quan về năng lượng mặt trời

o Cách thiết kế hệ thống năng lượng mặt trời cho hộ nhà dân

o Thiết kế phần mềm tính toán góc nghiêng tối ưu để đặt pin

o Các vấn đề về bám điểm công suất cực đại

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ NĂNG LƯỢ NG MẶT TRỜI

1 H ệ thống năng lượ ng m t tr i t i h nhà dân ặ ờ ạ ộ

Nhu cầu tiết kiệm tiền điện và có nguồn điện dự phòng khi mất điện là nhu cầu thiết yếu của hầu hết các gia đình

Trong khi các nguồn năng lượng truyền thống như than đá, dầu mỏ đang dần cạn

và nguồn cung không ổn định, nhiều nguồn năng lượng đang được tính đến và đặc biệt là nguồn năng lượng mặt trời

Hiện nay để đáp ứng được nhu cầu trên thì người ta tìm hiểu điện mặt trời rất nhiều, nhưng ai cũng băn khoăn không biết chọn hệ thống thế nào cho phù hợp với ngôi nhà của mình, vừa đạt chất lượng, thẩm mĩ mà lại có tính kinh tế cao

Với sự phát triển nhanh chóng về công nghệ và tiến bộ khoa học kĩ thuật, điện năng lượng mặt trời không còn là nguồn điện “xa xỉ” đối với người tiêu dùng Việt Nam Do nằm trong những nước có giải phân bổ ánh nắng mặt trời nhiều nhất trong năm trên bản đồ bức xạ mặt trời của thế giới, nên Việt Nam có tiềm năng rất lớn về năng lượng mặt trời

Những tiện ích mà điện năng lượng mặt trời mang lại:

- Năng lượng mặt trời không đòi hỏi bất cứ nguồn nhiên liệu nào, hoàn toàn miễn phí và thiết thực;

- Giúp bạn tiết kiệm tiền điện cho gia đình hàng tháng;

- Tạo ra một nguồn điện độc lập, xanh sạch và bảo vệ môi trường;

- Cung cấp nguồn điện liên tục kể cả khi điện lưới bị cắt;

Việc sử dụng điện năng lượng mặt trời như một nguồn năng lượng tại chỗ thay thế cho các dạng năng lượng truyền thống không những góp phần tiết kiệm điện cho gia đình, giảm tải nhu cầu ngày càng tăng lên về năng lượng cho quốc gia, mà còn góp phần phát triển kinh tế và đảm bảo an ninh năng lượng quốc gia

2 Phân lo i h ạ ệ thống điệ n m t tr ặ ời

Trước hết, điện mặt trời cho gia đình có hai hệ thống chính phổ biến, là hệ thống điện mặt trời độc lập và điện mặt trời hòa lưới, ngoài ra còn có hệ thống điện mặt trời lai Chỉ những gia đình ở những vùng chưa có điện hoặc điện chập chờn không ổn định thì mới nên dùng hệ thống độc lập, vì chi phí cho ắc quy hay pin lưu trữ là khá cao, còn lại thì đa số nên dùng điện mặt trời hòa lưới, không cần ắc quy hay pin lưu trữ, hoặc có cần thì chỉ sử dụng khi cúp điện nên tuổi thọ cao hơn gấp nhiều lần

a Hệ thống điệ n m t tr i nặ ờ ối lưới

Hình 4 H ệ thố ng n ối lưới

Loại có khả năng cung cấp điện không có hệ ắc quy lưu trữ, chỉ dùng khi có năng lượng mặt trời, có thể hòa lưới điện quốc gia, cung cấp điện lên lưới như 1 máy phát điện

Đây là loại thường được sử dụng tại các văn phòng công sở, công ty, trung tâm thương mại… nơi có diện tích đặt panel lớn nhằm tận dụng được năng lượng mặt trời vào ban ngày để sử dụng nhằm tiết kiệm điện tối đa

Ưu điểm: tiết kiệm chi phí, hệ thống dễ lắp đặt, hiệu quả tốt trong môi trường công nghiệp

Nhược điểm: không dự trữ được nguồn điện, khi nhu cầu về điện nhỏ hơn năng lượng hấp thụ từ mặt trời mà không có công tơ 2 chiều sẽ gây ra lãng phí điện năng

b Hệ thống điệ n m t trặ ời độ ậc l p

Hình 5 H ệ thống độ ập c l

Đây là hệ thống có khả năng cung cấp điện với hệ ắc quy lưu trữ để dùng khi không đủ năng lượng mặt trời, có thể hoạt động độc lập như 1 hệ thống back-up điện Điện năng được hấp thụ từ tấm pin sẽ được sạc vào các ác quy rồi mới được sử dụng -bởi các thiết bị trong gia đình

Hệ thống thường được sử dụng tại các nơi có điều kiện khắc nghiệt, nguồn điện lưới không ổn định (vùng sâu vùng xa, đảo hoang ) hoặc khi người dùng muốn có nguồn điện riêng

Ưu điểm: hoàn toàn không phụ thuộc vào điện lưới

Nhược điểm: phù hợp với đối tượng đặc thù, chi phí cao, mang lại hiệu quả không rõ rệt trong dân dụng

- Loại cells: monocrystalline và polycrystalline

- Chất liệu của khung: nhôm

- Tuổi thọ trung bình của tấm pin: 25-30 năm

Trong một ngày nắng, mặt trời cung cấp khoảng 1 kW/m² đến mặt đất (khi mặt trời đứng bóng và quang mây) Công suất và điện áp của một hệ thống sẽ phụ thuộc

và cách chúng ta nối ghép các tấm pin mặt trời lại với nhau

Các tấm pin mặt trời được lắp đặt ở ngoài trời để có thể hứng được ánh nắng tốt nhất từ mặt trời nên được thiết kế với những tính năng và chất liệu đặc biệt, có thể chịu đựng được sự khắc nghiệt của thời tiết, khí hậu, nhiệt độ…

Hình 7 T m pin m t trấ ặ ời

b Bộ điều khiển s c pin m t tr i ạ ặ ờ

Đây là thiết bị có chức năng điều khiển việc sạc điện từ tấm pin NLMT cho quy, ổn áp cho dòng điện nạp, bảo vệ cho ắc quy chống nạp quá tải và xả quá sâu -nhằm nâng cao tuổi thọ của bình ắc quy, và giúp hệ thống pin mặt trời sử dụng hiệu -quả và lâu dài Bộ điều khiển còn cho biết tình trạng nạp điện của tấm pin mặt trờii vào ắc quy giúp cho người sử dụng kiểm soát được các phụ tải Bộ điều khiển còn -thực hiện việc bảo vệ nạp quá điện thế (>13,8V) hoặc điện thế thấp (<10,5V) Mạch bảo vệ của bộ điều khiển sẽ thực hiện việc ngắt mạch khi bộ điều khiển xác nhận bình ắc quy đã được nạp đầy hoặc điện áp của tấm pin mặt trời quá thấp.-

ắc-Hình 8 B ộ điều khi n sể ạc

c Bộ kích điện DC-AC (Solar Inverter)

Bộ nghịch lưu là một thiết bị biến đổi điện áp một chiều (DC) của bình ắcquy (12V-24V-48V hoặc lên đến 240V) thành điện áp xoay chiều (AC) có tần số phù hợp với lưới điện Việt Nam đang sử dụng là 220V, 50Hz Bộ nghịch lưu được thiết kế với nhiều loại công suất từ 300VA – 10kVA tuỳ yêu cầu sử dụng

Bộ nghịch lưu có hai dạng: sóng điện hình sin mô phỏng và hình sin thực Loại đầu có ưu điểm là giá r, nhỏ gọn, thường dùng cho máy vi tính, đèn compact, tivi, đầu máy… Loại sau sử dụng tốt với các thiết bị điện dân dụng, nhưng có giá cao hơn.Một số thương hiệu nổi tiếng: Must Solar, Growatt