Điều khiển thiết bị điện trong nhà thông minh

Điều khiển thiết bị điện trong nhà thông minh

THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN NHÚNG

Sinh viên thực hiện: NGUYỄN MINH TIẾN – ĐKTĐ2 K53 – 20082650

LÊ THỊ LAN HƯƠNG – ĐKTĐ1 K53 – 20081318 NGUYỄN VĂN ĐƯA – ĐK&TĐH2 K54 – 20090769

Bách Khoa, tháng 3 - 2012

4 Mô hình Demo

3 Lập trình điều khiển – giám sát

2 Chuẩn EIB/KNX với Smart Home

1 Giới thiệu chung

5 Kết luận

NỘI DUNG

1 – GIỚI THIỆU CHUNG

Nhà thông minh (smart home hoặc Intellihome) là kiểu nhà được

lắp đặt các thiết bị điện, điện tử có tác dụng tự động hóa hoàn toànhoặc bán tự động, thay thế con người trong thực hiện một hoặc một số

Ƣu điểm:

- Tạo sự thoải mái, tiện nghi, hiện đại.

- Quản lí ngôi nhà 1 cách đơn giản, an toàn.

- Sử dụng hiệu quả, tiết kiệm năng lượng.

- Nâng cao tính thẩm mĩ cho ngôi nhà.

Tính năng của nhà thông minh

Khả năng điều khiển và giám sát

Smart switch

Một số công trình tiêu biểu

Biệt thự Pacific Ocean Villa của Bill Gate

Một số công trình tiêu biểu

Trung tâm hội nghị quốc gia Tòa nhà văn phòng quốc hội (mới)

Một số công trình tiêu biểu

Tòa tháp D’ Palais De Louis (Cung điện Versailles)

Công nghê sử dụng trong nhà thông minh

Ứng dụng kiến thức công nghệ của :

 Hệ thống thông tin

 Hệ thống điều khiển phân tán

 Hệ thống điều khiển nhúng

 Hệ thống điều khiển lập trình

 Hệ thống truyền tải năng lượng

 Kĩ thuật vi xử lí

 Kĩ thuật điện tử công suất

 Thiết kế giao diện đồ họa

 …

Các chuẩn nhà thông minh trên thế giới

1 - Chuẩn EBI/KNX

GAMAR SIEMENS ( Đức )

 i-Bus ABB ( Thụy Sĩ )

 TEBIS HAGER (Đức - Pháp)

2 – CHUẨN EIB/KNX VỚI SMART HOME

 EIB ( European Installation Bus ) là chuẩn hệ thống điều khiển

các thiết bị dùng điện thông minh của Châu Âu

( Thành lập ngày 8/5/1990 tại Brussels – Bỉ )

 KNX ( Konnex Asociation ) là hiệp hội của những giải pháp nhà

thông minh lắp đặt theo công nghệ bus chung

( Thành lập năm 1999 trụ sở tại Brussels – Bỉ )

 EIB/KNX du nhập vào Việt Nam từ những năm 2000, phát

triển rực rỡ từ những năm 2008 đến nay

Nguyên lí hoạt động

- Các thiết bị thông minh theo tiêu chuẩn EIB được liên kết vớinhau thông qua một dây cáp đôi duy nhất với điện áp 24VDC (cápEIB)

- Các thiết bị liên lạc với nhau bằng cách gửi tin theo địa chỉ địnhtrước (mỗi thiết bị được thiết lập một địa chỉ)

- Các thiết bị nhận tín hiệu (công tắc, cảm biến chuyển động,remote control ) nhận lệnh và chuyển tín hiệu điều khiển đến các cơcấu chấp hành (switch loader, dimmer…) để đóng mở đèn, quạt, bìnhnóng lạnh, rèm cửa và các thiết bị điện khác theo ý muốn

- Ngoài ra, các thiết bị này còn có thể tự động hoạt động mang lạihiệu quả tối ưu thông qua các bộ điều khiển (logic control, timer,scenes control…)

Thành phần hệ thống

Bus system -Cáp lõi đôi : Đỏ – Đen cho tín hiệu và nguồn;

Vàng - Xanh cho ứng dụng bổ trợ.

-Thiết bị nối bus, nối line

Cáp EIB; Cáp mạng;

Cáp điện thoại; Bus couple; Line couple

Power supply 24 VDC cung cấp cho các thiết bị.

- Loại 320 mA cho 40 thiết bị

- Loại 640 mA cho 60 thiết bị

Nhận biết các thay đổi, tác động của đầu vào để

gửi tín hiệu tác đến hệ thống

Motion; Gas;

Smoke; Smart switch …

Interface

devices

Giúp hệ thống có thể giao tiếp với máy tính, điện thoại hoặc internet thông qua các cổng USB, RS232, IP gateway…

RF devices Thu và phát các tín hiệu điều khiển hệ thống thông

qua sóng Radio với khoảng cách truyền là 100m

Remote;

Sơ đồ hệ thống

Cấu trúc hệ thống

- EIB có cấu trúc giao tiếp kiểu ngang hàng ( point to point )

- Mỗi thiết bị trong hệ thống là 1 địa chỉ Logic

+ Địa chỉ vật lí ( được configure cứng trong hệ thống )

+ Địa chỉ mềm ( được thiết lập bằng phần mềm)

- Một mạng EIB có thể liên kết được với 65 536 thiết bị

+ Cấu trúc Logic của hệ thống cho phép kết nối tới 256 thiết bị

trên 1 đường dây ( line ).

+ Trong một khu vực (area), cứ mỗi 15 đường dây ( line ) ghép lại với nhau tạo thành một main line.

+ Cấu trúc của EIB được tạo bởi 15 khu vực (area), liên kết với nhau bằng một đường xương sống ( backbone line ).

Lí thuyết có: (255*16)*16 + 256 = 65 536 (thiết bị được điều khiển)

Thực tế có (255*16)*15 + 255 = 61 455 (thiết bị)

Cấu trúc 1 area

Point to

Point

Cấu trúc mạng

Sơ đồ cấu trúc các thiết bị điện thông minh lắp đặt theo chuẩn EIB

C«ng t¾c 2 Máy giặt

Cấu trúc mạng điện thường

Kết nối các thiết bị điều khiển với thiết bị phụ tải ở hệ thống điện EIB

Điện 220V

BUS EIB

3 – LẬP TRÌNH ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT

Để lập trình 1 hệ thống điều khiển - giám sát nhà thông minh hoànchỉnh, ta cần dùng 1 số phần mềm sau:

1- Phần mềm hệ thống:

- Thiết lập các địa chỉ (group address) cho từng thiết bị trong hệthống

- Thiết lập các chức năng điều khiển

- ETS 3, ETS 4

2- Phần mềm giao diện:

- Thiết lập các giao diện điều khiển – giám sát cho hệ thốngtrên các thiết bị điều khiển kết nối

- PCtoMaty, Iridium, Tebis Visualize, Combrige Studio …

Thiết lập hệ thống

Kết nối hệ thống

Kiểm tra status hệ thống

Gửi lệnh tới đối tượng

Kiểm tra status đối tượng

Thay đổi status đối tượng

Ví dụ về

lập trình lệnh on/off đèn

Sử dụng 2 biến :

- status den 1

Giám sát trạng thái bật/tắt của đèn phản hồi về

- den 1

Gửi lệnh bật/tắt đến đèn

Ví dụ về

lập trình lệnh tăng giảm độ sáng đèn

Sử dụng 2 biến :

- dim den chum

Gửi lệnh tăng giảm độ sáng đèn

- memory den chùm

Biến nhớ phụ tác động vào biến chính

Ví dụ về

lập trình điều khiển động cơ cửa cổng hoặc rèm

Sử dụng 2 biến :

4 – MÔ HÌNH DEMO

- Tính tiết kiệm năng lượng

- Tính thuận tiện cho kiểm tra, nâng cấp…

Nhược điểm:

- Thiết bị nhập ngoại

- Giá thành cao

Đối với sinh viên:

- Hiểu về công nghệ mới

- Có thêm nhiều kiến thức mới về các lĩnh vực khác nhau

- tự tin hơn trong việc thực hành lắp đặt, lập trình, kiểm tra lỗicho thiết bị của 1 hệ thống

Bus system

Power supply

Interface devices

Via IP gateway Via Telephone

Actuator devices

Switch 10 chanels Shutter/Blinds 2 chanels

Dimmer 300W Dimmer 600W Dimmer 1000W

Sensor and input devices

Motion sensor

Switch 2 folds Switch 4 folds Switch 6 folds

RF devices

RF receivers

Remote RF