Hệ thống tự động điều khiển giải nhiệt cho nhà xưởng tích hợp qua smartphone

– một thiết bị tự động hóa được sử dụngnhiều trong công nghiệp và dân dụng làm bộ điều khiển trung tâm, tín hiệu từcác thiết bị cảm biến sẽ đưa về đây để xử lý công việc.. xử lý sẽ quyết

BẢN MÔ TẢ GIẢI PHÁP DỰ THI

A THÔNG TIN CHUNG:

1 Tên giải pháp: HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN GIẢI NHIỆT CHO NHÀ XƯỞNG TÍCH HỢP QUA SMARTPHONE

2 Ngày tạo giải pháp: 15/06/2019

3 Thuộc lĩnh vực: Điện tử, viễn thông, tự động hóa

4 Tên tác giả: Lâm Văn Tính

5 Tên cơ quan: Trường cao đẳng nghề Bạc Liêu

6 Địa chỉ liên hệ: 68, Tôn Đức Thắng, K7, P1, TP Bạc Liêu

7 Số điện thoại: 0781.3822358 , Fax: 07813823212, E-mail:

caodangnghe.bl@gmail.com

B PHẦN TÓM TẮT NỘI DUNG GIẢI PHÁP:

1 Vấn đề mà giải pháp đã giải quyết;

Lập trình điều khiển hệ thống giải nhiệt cho nhà, xưởng khi trời nắngnóng và đồng thời tích hợp điều khiển hệ thống từ xa thông qua smartphone

Hệ thống sẽ tự động hoàn toàn, thay thế cho con người thực hiện điềukhiển hệ thống giải nhiệt cho nhà, xưởng Con người có thể điều khiển từ xabằng smartphone thông qua mạng internet

2 Mô tả tóm tắt nội dung của giải pháp, kết quả thử nghiệm;

Hệ thống sử dụng PLC LOGO! – một thiết bị tự động hóa được sử dụngnhiều trong công nghiệp và dân dụng làm bộ điều khiển trung tâm, tín hiệu từcác thiết bị cảm biến sẽ đưa về đây để xử lý công việc

Khi nhiệt độ ngoài trời tăng cao làm cho mái nhà tôn nóng lên đến mộtnhiệt độ mà chúng ta đã thiết lập trước (mức nhiệt độ đã qua thử nghiệm thực tếlàm cho không khí trong nhà nóng bức khó chịu) lúc này đầu dò cảm biến nhiệt

sẽ cảm nhận được và đưa tín hiệu về bộ điều khiển trung tâm để xử lý, ở đây bộ

xử lý sẽ quyết định mở hoặc tắt hệ thống phun nước làm mát cho mái tôn nhàxưởng, khi mái tôn nhà xưởng hạ nhiệt độ tức là nhiệt độ trong nhà cũng giảmtác động đến đầu dò cảm biến đưa tín hiệu về cho bộ xử lý trung tâm để tắt thiết

bị phun nước làm mát

Ngoài chức năng làm việc tự động thông qua cảm biến nhiệt, hệ thống cònđược tích hợp chức năng điều khiển từ xa bằng smartphone qua mạng internet,người dùng có thể điều khiển thiết bị làm mát ở bất kỳ nơi nào nếu nhưsmartphone của họ được kết nối internet Trong thời gian không có người ở nhàthì người dùng có thể khóa hệ thống không phun nước làm mát khi trời nóng đểtránh lãng phí

Nước phun giải nhiệt cho mái tôn sẽ được thu về bể chứa để máy bơmtiếp tục sử dụng cho nhiều lần phun nước sau

3 Hiệu quả kinh tế - xã hội - môi trường;

Trong thời đại 4.0 vấn đề đưa tự động hóa vào công việc, đời sống hàngngày của con người là thật sự cần thiết, góp phần nâng cao đời sống sức khỏe,tinh thần của xã hội

Với hệ thống này chúng ta có thể giải nhiệt làm mát cho toàn bộ nhàxưởng có diện tích rộng mà không cần lắp thiết bị điều hòa hoặc dùng nhiềuquạt hơi nước, một điều hiển nhiên hệ thống sẽ không thể làm mát được nhưmáy điều hòa hay quạt hơi nước nhưng bù lại gía thành hệ thống rất rẻ so vớicác thiết bị làm mát nói trên, tiêu tốn năng lượng để hoạt động cũng ít hơn rất rấtnhiều lần so với máy điều hòa để làm mát một nhà xưởng cùng thể tích

Do làm mát mái tôn bằng nước nên rất thân thiện với môi trường, lượngnước phun ra làm mát sẽ được thu lại hoàn toàn nên rất tiết kiệm nước Quakiểm nghiệm thực tế hệ thống đang lắp giải nhiệt cho một nhà dân trong ấp cáigiá, xã Hưng Hội, huyện Vĩnh Lợi, với diện tích mái tôn trên 60 mét vuông chỉcần sử dụng bốn béc phun và một động cơ công suất 100wh Với công suất này

mùa nắng nóng động cơ hoạt động nhiều nhất 3 giờ liên tục, tính ra chỉ tiêu tốn300wh mỗi ngày, vậy mỗi tháng người dùng chi trả chưa đầy 10KWh tiền điện.

4 Khả năng áp dụng;

Hệ thống này có thể áp dụng rộng rãi cho các hộ gia đình, cơ quan, xínghiệp, nhà xưởng,…Hệ thống dễ lắp đặt cũng như rất đơn giản cho ngườidùng Thiết bị, vật tư dễ tìm và có thể mua ở bất kì nơi nào, giá thành rẻ phùhợp hầu hết với tất cả các hộ gia đình từ nông thôn đến thành thị

C PHẦN MÔ TẢ NỘI DUNG GIẢI PHÁP:

1 Tên giải pháp:

HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN GIẢI NHIỆT CHO NHÀ XƯỞNG TÍCH HỢP QUA SMARTPHONE

2 Giải pháp kỹ thuật đã biết.

Hiện nay giải pháp làm mát cho mái tôn bằng cách phun nước lên nhà,xưởng vẫn được một số nơi sử dụng như quán cơm, quán cà phê, nhà dân, trangtrại chăn nuôi,…Nhưng hầu hết con người chỉ làm thủ công, họ mở hệ thốngphun nước khi cảm nhận trời quá nóng vào buổi trưa và họ phải tự tắt khi nhiệt

độ trong nhà giảm xuống Do phải làm thủ công tất cả nên gây ra nhiều phiềnphức như phải canh nhiệt độ để bật tắt hệ thống, đôi khi mở rồi bận nhiều việckhác nên quên tắt gây lãng phí Mặt khác một số nơi họ không thu hồi nước mànước phun lên mái tôn rồi bỏ gây nhiều lãng phí nguồn nước sạch, trong khi nhànước luôn kiêu gọi mọi người chung tay tiết kiệm nguồn nước sạch, hạn chếkhoan giếng nước gây ô nhiễm và cạn kiệt nguồn nước ngầm

3 Mục đích của giải pháp dự thi:

Giải pháp mà chúng tôi đưa ra nhằm giải quyết ba vấn đề từ nhu cầu thực

tế của đời sống xã hội

Vấn đề thứ nhất: Mang công nghệ tự động hóa vào cuộc sống của conngười, góp phần nần cao chất lượng cuộc sống cho xã hội, bắt kịp xu thế thời đạicông nghệ 4.0.

Vấn đề thứ hai: Thay thế hệ thống phun nước làm mát mái tôn thủ côngcủa con người đang sử dụng bằng hệ thống hoàn toàn tự động và đồng thời kếthợp điều khiển từ xa thông qua smartphone, người dùng có thể điều khiển hệthống ở bất kì nơi nào khi họ muốn (smartphone phải được kết nối internet)

Vấn đề thứ ba: Tiết kiệm chi phí làm mát cho nhà xưởng thể hiện ở giáthành sản phẩm rẻ, tiết kiệm điện điện và nguồn nước sạch cho con người

4 Giới thiệu giải pháp dự thi:

a Ý tưởng của giải pháp:

Ý tưởng của giải pháp này xuất phát từ nhu cầu thực tế của con ngườitrong công việc làm mát cho nhà, xưởng vào mùa nắng nóng,…Mặt khác tôicũng muốn đưa công nghệ tự động hóa vào đời sống sinh hoạt hàng ngày củacon người góp phần nâng cao chất lượng cuộc sống, hiệu quả kinh tế

b Các nội dung công nghệ chủ yếu:

b.1 Cơ sở lý thuyết

b.1.1 Tổng quan về bộ điều khiển trung tâm PLC LOGO!

Logo! là một mô-đun logic thông dụng của Siemens, phù hợp cho nhữngứng dụng đơn giản trong dân dụng, công nghiệp và các công trình xây dựng nhưđiều khiển hệ thống băng tải, chiếu sáng, hệ thống bơm, chuông báo, điều khiểnđóng cắt,…làm giảm chi phí và thời gian thiết kế, đơn giản hóa hệ thống dây và

bố trí bảng điều khiển, làm giảm các yêu cầu về không gian trong các tủ điềukhiển

Hình 1.1: hình dáng của PLC LOGO! có màn hình LCD hiển thị.

Hình 1.2: hình dáng của PLC LOGO! không có màn hình LCD hiển thị

LOGO! có thể lưu dữ liệu trong 80 giờ sau khi mất nguồn nuôi.LOGO! rất dễ dàng điều khiển và giám sát thông qua màn hình hiểnthị, cùng với phần mềm Logo! Soft Comfort việc cấu hình cho các mô-đun logic đơn giản và trực quan hơn

Logo! 24 Logo! 24RC

Logo! 24RCo

Logo! 230RCLogo!

82(0 – 10V)

DC 24V20.4 – 28.8VDCmax: 5VDCmin: 12VDC

AC 24V20.4 – 28.8VACmax: 5VDCmin: 12VDC

AC 115/230V

85 – 256VACmax: 40VDCmin: 79VDC

Dòng điện

vào

1.5mA (12VDC)

Dòng liên

tục

10A cho tải thuần trở3A cho tảI cảm

thuần trở3A cho tải cảm

10A cho tải thuần trở3A cho tải cảm

Tổn hao

năng lượng

0.1– 1.2w(12V)0.2– 1.6w(24V)

3.5w(115V)2.3 –

4.6w(230V)Nhiệt độ

Hình1.4: Các khối Modul mở rộng.

Hiện có các dạng modul sau:

Modul dạng số:

Hình 1.5: Modul mở rộng dạng số

Đây là modul mở rộng dùng cho việc đo nhiệt độ.

Có 2 ngõ vào PT100, 2 dây hoặc 3 dây

Giới hạn đo: - 500C… 2000C

Loại có ngõ vào tương tự

Logo! cơ bản, 4 modul số 3 modul tương tự

LOGO

!DM8

LOGO

!DM8

LOGO

!DM8

LOGO

!AM8

LOGO

!DM8

LOGO

!DM8

Loại không có ngõ vào tương tự

Logo! cơ bản, 4 modul số 3 modul tương tự

I1…I8 I9…I12 I13…I16 I17…I20 I21…I24 AI3,

LOGO

!DM8

LOGO

!DM8

LOGO

!DM8

LOGO

!AM8

LOGO

!DM8

LOGO

!DM8

b.1.2 Một số thiết bị điện được sử dụng trong giải pháp

 Bộ cảm biến nhiệt

Cảm biến này có nhiệm vụ nhận biết nhiệt độ của mái tôn nhà xưởng đểđưa tín hiệu về bộ xử lý trung tâm, ở đây bộ xử lý trung tâm quyết định bật hoặctắt máy bơm nước làm mát Chúng ta có thể thiết lập nhiệt độ trực tiếp trên bộcảm biến này, nhiệt độ môi trường sẽ truyền qua đầu dò nhiệt đưa về bộ cảmbiến, ở đây bộ cảm biến sẽ đưa tín hiệu tập trung về bộ xử lý trung tâm

Đây là mô đun có trách nhiệm nhận tín hiệu từ Smartphone truyền về bộ

xử lý trung tâm của hệ thống thông qua đường truyền không dây wifi Ngườidùng cho dù ở xa đến đâu cũng có thể điều khiển hệ thống bằng smartphone củamình

Hình 1.7: Bộ giao tiếp tín hiệu từ Smartphone về bộ xử lý trung tâm thông qua

wifi

 Động cơ bơm nước tăng áp

Động cơ bơm nước tăng áp dùng để bơm cấp nước đến các béc phun nướctrên mái nhà xưởng, động cơ này là thiết bị chấp hành được điều khiển từ bộ xử

lý trung tâm, động cơ hoạt động khi nhiệt độ trong nhà tăng đến mức cho trước

Hình 2.1 Phần mềm lập trình cho hệ thống giải nhiệt

b.2.2 Thiết kế sơ đồ tổng quát cho hệ thống

Hình 2.2: Sơ đồ thiết kế tổng quát cho hệ thống

Hình 2.3: Sơ đồ nguyên lý cho hệ thống

b.2.3 Hoàn thiện hệ thống giải nhiệt

- Lắp đặt tủ điều khiển:

Hình 2.4: Tủ điều khiển

- Lắp đặt máy bơm cho hệ thống:

Hệ thống đèn hành lang, đèn khuôn viên của cơ quan sẽ được điềukhiển tắt mở tự động bằng PLC LOGO! 230RC thông qua khởi động từ trunggian, tùy theo tổng công suất của tất cả hệ thống đèn mà ta tính toán lựa chon

Hình 2.5: Lắp đặt máy bơm

- Lắp đặt các béc phun nước trên mái nhà:

Chúng tôi sử dụng loại ống PVC Bình Minh phi 27 làm đường ống chính,đường ống rẽ nhánh đưa lên các béc phun được sử dụng ống phi 21, loại béc sửdụng là loại béc phun CV tưới cây, loại béc phun nay có độ bền rất cao, không bị

nghẹt, ít bị hao mòn theo thời gian (khắc phục được tình trạng hay hư hỏng thườnggặp ở béc xoay), độ bền trên 4 năm

Hình 2.6: Thi công đường ống và béc phun

□ Đang có tính mới trong nước.

□ Có tính mới với thế giới

□ Đã được cấp Bằng độc quyền Sáng chế hoặc Giải pháp hữu ích

□ Được thiết kế mô phỏng theo công nghệ nước ngoài đã nhập vào Việt Nam □ Có tính sáng tạo về công nghệ

□ Có tính sáng tạo trong kết cấu

□ Mang tính kết hợp kỹ thuật của các ngành

b Khả năng áp dụng:

 Trình bày về khả năng áp dụng vào thực tiển của giải pháp tạo ra:

Hệ thống này có thể áp dụng rộng rãi cho các hộ gia đình, cơ quan, xínghiệp, nhà xưởng,…Hệ thống dễ lắp đặt cũng như rất đơn giản cho ngườidùng Thiết bị, vật tư dễ tìm và có thể mua ở bất kì nơi nào, giá thành rẻ phùhợp hầu hết với tất cả các hộ gia đình từ nông thôn đến thành thị

□ Có tính áp dụng trong sản xuất loại nhỏ hoặc theo thời vụ

□ Có tính áp dụng ở quy mô công nghiệp

□ Có khả năng áp dụng đại trà

c Hiệu quả:

* Kỹ thuật:

- Hệ thống tự động điều khiển giải nhiệt cho nhà xưởng thông qua cảm biếnnhiệt, thay thế hoang toàn cho con người.

- Kết hợp điều khiển từ xa thông qua mạng internet bằng smartphone, ngườidùng có thể mở hoặc khóa hệ thống khi không có mặt ở nhà

* Kinh tế:

Hệ thống góp phần tiết kiệm rất nhiều chi phí để làm mát cho nhà xưởng vì: chi phílắp đăth hệ thống rất rẻ, những gia đình ở nông thôn cũng có thể lắp hệ thống để sửdụng vào mùa nắng, tiêu thụ năng lượng điện rất thấp, lượng nước giải nhiệt đượcthu hồi về bồn chứa để tiếp tục bơm tuần hoàn giải nhiệt

□ Nội dung thiết kế đã có đủ các thông số kỹ thuật và khả thi

□ Đã thử nghiệm thành công (có phụ lục, tài liệu minh chứng đính kèm) từ ngày

… tháng … năm ……

□ Đã ứng dụng trong sản xuất ở quy mô nhỏ ngày … tháng … năm …

□ Đã ứng dụng và sản xuất ổn định, đại trà từ ngày … tháng … năm ……

Hệ thống này đã được tính toán có đủ thông số kỹ thuật và đã được triểnkhai và lắp đặt cho gia đình bà Lý Thị Hoa ở ấp Cái Giá, xã Hưng Hội, huyện VĩnhLợi, tỉnh Bạc Liêu vào ngày 15 tháng 5 năm 2019

6 Phụ lục minh hoạ:

□ Bằng độc quyền Sáng chế, Giải pháp hữu ích, kiểu dáng công nghiệp

□ Phiếu chứng nhận, kiểm nghiệm chất lượng hoặc độc tố

□ Bản vẽ, sơ đồ.

□ Mô hình, vật mẫu

□ Các kết quả do, khảo sát thử nghịêm (có dấu xác nhận của cơ quan thử nghiệm,

đo lường)

□ Bản nhận xét của các chuyên gia trong ngành

□ Bản nhận xét của các chuyên gia trong các ngành chức năng lên quan

□ Hợp đồng kinh tế đã ký kết hoặc hoá đơn bán (nếu có)