Thiết kế và xây dựng bộ điều khiển điểm sáng trong hệ thống chiếu sáng đô thị

THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG BỘ ĐIỀU KHIỂN ĐIỂM SÁNG TRONG HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG ĐÔ THỊ LUẬN VĂN THẠC SĨ HÀ NỘI - 2011... THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG BỘ ĐIỀU KHIỂN ĐIỂM SÁNG TRONG HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG Đ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ

TRẦN QUANG SƠN

THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG BỘ ĐIỀU KHIỂN ĐIỂM SÁNG TRONG HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG ĐÔ THỊ

LUẬN VĂN THẠC SĨ

HÀ NỘI - 2011

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ

TRẦN QUANG SƠN

THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG BỘ ĐIỀU KHIỂN ĐIỂM SÁNG TRONG HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG ĐÔ THỊ

Ngành: Công nghệ Điện Tử - Viễn Thông

Chuyên ngành: Kỹ thuật Điện tử

Mã số: 60 52 70

LUẬN VĂN THẠC SĨ

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS Nguyễn Thăng Long

HÀ NỘI - 2011

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN Error! Bookmark not defined

1.1 Khái niệm cơ bản chiếu sáng đô thị Error! Bookmark not defined

1.2 Các loại nguồn sáng nhân tạo thông dụng[] Error! Bookmark not defined

1.2.1 Bóng đèn nung sáng: (Đèn sợi đốt) Error! Bookmark not defined

1.2.2 Bóng đèn huỳnh quang Error! Bookmark not defined

1.2.3 Bóng đèn phóng điện cuờng độ cao (HID) Error! Bookmark not defined

1.2.4 Đèn phát sáng quang điện (LED: Lighting Emitting Diode)Error! Bookmark not

defined

1.2.5 Đèn Sulfua Error! Bookmark not defined

1.3 Cấu tạo và các thông số của bộ đèn, thành phần chính của điểm sángError! Bookmark not

defined

1.3.1 Cấu tạo của bộ đèn chiếu sáng công cộng Error! Bookmark not defined

1.4 Điểm sáng trong hệ thống chiếu sáng công cộng Error! Bookmark not defined

1.4.1 Khái niệm: Error! Bookmark not defined

1.4.2 Các thông số cần có cho một điểm sáng Error! Bookmark not defined

1.5 Tủ điều khiển chiếu sáng Error! Bookmark not defined

CHƯƠNG 2: CÔNG NGHỆ PLC CỦA ECHELON VÀ ỨNG DỤNG TRONG ĐIỂU KHIỂN ĐIỂM SÁNG THEO CHUẨN LONWORKS Error! Bookmark not defined

2.1 Chuẩn Lonworks Error! Bookmark not defined

2.1.1 Giới thiệu Error! Bookmark not defined

2.1.2 Chuẩn mạng Lonworks Error! Bookmark not defined

2.2 Công nghệ PLC của Echelon Error! Bookmark not defined

2.2.1 Giới thiệu: Error! Bookmark not defined

2.2.2 Hệ thống truyền thông tin trên đường dây điện lực:Error! Bookmark not defined 2.2.3 Đặc tính kênh truyền PLC Error! Bookmark not defined

2.3 Tìm hiểu chip PL3120 và mô hình quản lý mạng PLC theo chuẩn LonworksError!

Bookmark not defined

2.3.1 Chip PL3120 Error! Bookmark not defined

2.3.2 Neuron C Error! Bookmark not defined

2.3.3 Mô hình quản lý biến mạng Error! Bookmark not defined

CHƯƠNG 3: MÔ HÌNH GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN ĐẾN TỪNG ĐIỂM SÁNG TRONG

HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG ĐÔ THỊ Error! Bookmark not defined

3.1 Hạn chế của mô hình giám sát và điều khiển ở cấp tủ khu vựcError! Bookmark not

defined

3.1.1 Mô hình chung Error! Bookmark not defined

3.1.2 Điều khiển tiết giảm Error! Bookmark not defined

3.1.3 Giám sát, cảnh báo Error! Bookmark not defined

3.2 Mô hình ứng dụng mạng GSM/GPRS trong điều khiển và giám sát hệ thống chiếu sáng ở

thành phố Hà nội Error! Bookmark not defined

3.2.1 Mô hình hệ thống Error! Bookmark not defined

3.2.2 Phần mềm ứng dụng Error! Bookmark not defined

3.2.3 Ưu và nhược điểm của hệ thống Error! Bookmark not defined

3.3 Mô hình “đề suất” để giám sát và điều khiển đến từng điểm sáng trong hệ thống chiếu sáng

đô thị Error! Bookmark not defined

3.3.1 Mô hình giám sát và điều khiển đến từng điểm sáng ứng dụng công nghệ không dây

(Wireless) Error! Bookmark not defined

3.3.2 Mô hình giám sát và điều khiển đến từng điểm sáng ứng dụng công nghệ truyền thông

qua đường điện lưới (PLC) Error! Bookmark not defined

3.3.3 Các phương pháp tiết giảm công suất có thể sử dụng khi điều khiển đến từng điểm sáng

Error! Bookmark not defined

CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIÊN ĐIỂM SÁNG TRONG HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG ĐÔ THỊ Error! Bookmark not defined

4.1 Các chức năng của bộ điều khiển điểm sáng Error! Bookmark not defined

4.2 Các đặc điểm chính của bộ điều khiển điểm sáng Error! Bookmark not defined

4.3 Sơ đồ khối của bộ điều khiển điểm sáng Error! Bookmark not defined

4.3.1 Các phần tử trong một bộ điều khiển điểm sáng.Error! Bookmark not defined

4.4 Sơ đồ nguyên lý mạch bộ điều khiển điểm sáng Error! Bookmark not defined

4.4.1 Khối nguồn nuôi cho mạch Error! Bookmark not defined

4.4.2 Khối chấp hành: Điều khiển các khởi động từ và rơ le ngoàiError! Bookmark not

defined

4.4.3 Khối thời gian thực Error! Bookmark not defined

4.4.4 Khối Transducer Error! Bookmark not defined

4.4.5 Khối điều khiển tiết giảm công suất bằng Triac Error! Bookmark not defined

4.4.6 Khối vi điều khiển PL3120 Smart-transceiver Error! Bookmark not defined

4.4.7 Mạch in của bộ điệu khiển điểm sáng Error! Bookmark not defined

4.5 Phần mếm nhúng trong vi điều khiển truyền thông PL3120Error! Bookmark not defined 4.5.1 Bù offset cho các kênh dòng và áp của ADE7753Error! Bookmark not defined

4.5.2 Căn chỉnh các khối đo cho ADE7753 Error! Bookmark not defined

4.5.3 Lưu đồ chương trinh chính: Error! Bookmark not defined

4.5.4 Truyền thông giữa điểm sáng tới Trung tâm điều khiển.Error! Bookmark not defined 4.6 Kết quả Error! Bookmark not defined

4.6.1 Tìm hiểu, khảo sát Error! Bookmark not defined

4.6.2 Thực nghiệm Error! Bookmark not defined

KẾT LUẬN Error! Bookmark not defined

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ

HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG ĐÔ

THỊ

quản lý mạng PLC theo chuẩn Lonworks

CHƯƠNG 2: CÔNG NGHỆ

PLC CỦA ECHELON VÀ ỨNG

DỤNG TRONG ĐIỂU KHIỂN

ĐIỂM SÁNG THEO CHUẨN

LONWORKS

quản lý mạng PLC theo chuẩn Lonworks

CHƯƠNG 3: MÔ HÌNH GIÁM

SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN ĐẾN

TỪNG ĐIỂM SÁNG TRONG

HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG ĐÔ

THỊ

CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ BỘ

ĐIỀU KHIÊN ĐIỂM SÁNG

TRONG HỆ THỐNG CHIẾU

SÁNG ĐÔ THỊ

khiển điểm sáng

điểm sáng

mạch lọc tín hiệu đầu vào và mạch hồi

tiếp cho bộ khuếch đại chọn lọc

khiển truyền thông PL3120

CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN

Đưa ra được mô hình hệ thống chiếu sáng công cộng điều khiển đến từng điểm sáng nhằm khắc phục những hạn chế của hệ thống hiện thời

Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo thành công

bộ điều khiển điểm sáng có khả năng điều khiển

và giám sát một điểm sáng chiếu sáng

TÀILIỆUTHAMKHẢO

[1] Kỹ sư Q Hòa (2011), Chiếu sáng đô thị: Nhìn từ góc độ kinh tế

và phát triển - Vai trò của chiếu sáng quảng cáo và trang trí trong phát triển kinh tế và du lịch Báo Ánh sáng & Cuộc sống,

14/06/2011

[2] Ths Nguyễn Văn Điền (2007), Chủ nhiệm Khoa Kỹ thuật Hạ

tầng & Môi trường đô thị, Trường ĐH Kiến trúc Hà Nội, Bài

tham luận tại Hội nghị Chiếu sáng toàn quốc lần thứ III, tháng 11/2007

[3] Hội nghị chiếu sáng đô thị lần thứ nhất (04/1992), Bản báo cáo

tổng kết hội nghị, tr.5

[4] Quyết định số 1874/QĐ-TTg của Thủ tướng chính phủ, Phê

duyệt định hướng phát triển chiếu sáng đô thị Việt Nam đến năm

2025, tr.1-7

[5] Nghị định số 79/2009/NĐ-CP (28/09/2009) của Chính phủ về

Quản lý chiếu sáng đô thị

[6] TS Nguyễn Hồng Tiến (2011) Phó Cục trưởng Cục Hạ tầng kỹ

thuật - Bộ Xây dựng, Chiếu sáng đô thị Việt Nam - Giải pháp

nâng cao công nghệ và tiết kiệm năng lượng, Báo Ánh sáng &

Cuộc sống, 30/05/2011

[7] Nguyễn Mạnh Hà (2009), Bài giảng kỹ thuật chiếu sáng đô thị,

tr 7-59, Trường đại học kiến trúc Đà Nẵng

[8] Nguyễn Trường Phi, BACnet, LonMark và Modbus: Như thế

nào và vì sao chúng hoạt động, dịch giả trích từ bài viết của tác

giả James Piper,

[9] Echelon Corporation, Introduction to the LONWORKS® System,

p.10 – 78

[10] CENELEC EN 50065-1:2001 “Signaling on low-voltage

electrical installations in the frequency range 3kHz to 148.5kHz” Part 1 “General requirements, frequency bands and electromagnetic disturbances,”

[11] Clay Bilby, EMC Applications Engineer, Echelon Corporation,

PL 3120® / PL 3150® Smart Transceiver Data Book, p.21 –

100

[12] Echelon Corporation, Neuron C Programmers Guide, p.1 – 86 [13] Echelon Corporation, iLON SmartServer User’s Guide, p.201

[14] Dale Wilken, Balu Ananthanarayanan, Patrick Hasson (2001),

“European Road Lighting Technologies”, Federal Highway

Administration, pp 6-13

[15] Gordon MacNee; Jennic/Special-Ind (2009),Benefits of Wireless

Control of Street Lighting An Intelligent lighting system based

on IEEE802.15.4 Global P.1-27

[16] 1 Công ty Hapulico (2007), Đèn chiếu sáng đường phố 2007,

tr.1-6

[17] Analog Device (2010), Datasheet, Single-Phase Multifunction

Metering IC with di/dt Sensor Interface ADE7753, p.1-60

[18] Henry W Ott, John Wiley & Sons (1988), Noise Reduction

Techniques in Electronic Systems, 2nd ed, p.45

[19] Dallas Semiconductor, DS1307 64 x 8 Serial Real-Time Clock,

p.1-13

Design and construction lighting node controllers in street lighting

system

Tran Quang Son Electronics and Telecommunications Technology,

Electronic Engineering , Electronics and

Telecommunications Department transonvnu@gmail.com

Professor name: Dr Nguyen Thang Long Department of Micro Mechatronics and

Microsystems

longnt@vnu.edu.vn

Keywords – dimming, Echelon, lighting node, LonWorks, LonTalk, Powerline communication technology and street lighting system

1

OVERVIEW OF STREET LIGHTING SYSTEM

CHƯƠNG 6: ECHELON PLC TECHNOLOGY AND APPLICATIONS IN THE CONTROL LIGHTING NODE

BASE ON LONWORKS STANDARD

standard

CHƯƠNG 7: MODEL OF MONITORING AND

CONTROL TO EACH LIGHTING NODE IN STREET

LIGHTING SYSTEM

CHƯƠNG 8: DESIGN A LIGHTING NODE

CONTROLLER IN STREET LIGHTING SYSTEM

feedback circuit for the selective amplifier

CHƯƠNG 9: CONCLUSION

Given the model of public lighting system to control each lighting node to overcome

Research, design and built success the lighting node controller can control and monitoring

a lighting point

REFERENCES

[1] Eng Q Hòa (2011), Public lighting: Seen from the perspective of economic development - The role of advertising lighting and decorations

in economic development and tourism The Light & Life magazine, 14/06/2011

[2] M.A Nguyễn Văn Điền (2007), Presentation at National Conference Lighting, 11/2007

[3] The first National Conference Lighting (04/1992), The report summarizing the conference, p.5

[4] Decision No 1874/QD-TTg of the Viet Nam Prime Minister , Approve the development of urban lighting to Vietnam in 2025 , p.1-7 [5] Decree No 79/2009/ND-CP (28/09/2009) of the Governmenton management of urban lighting.

[6] Dr Nguyễn Hồng Tiến (2011) Deputy Director of Infrastructure - Ministry of Construction , Public lighting Vietnam - Solutions to

[7] Nguyễn Mạnh Hà (2009), Lecture of urban lighting techniques, p 7-59, Trường đại học kiến trúc Đà Nẵng

[8] Nguyễn Trường Phi, BACnet, LonMark và Modbus: BACnet, LonMark and Modbus: How and Why They Work, translator quoted from the article's author James Piper ,

[9] Echelon Corporation, Introduction to the LONWORKS® System, p.10 – 78

2

[10] CENELEC EN 50065-1:2001 “Signaling on low-voltage electrical installations in the frequency range 3kHz to 148.5kHz” Part 1 “General requirements, frequency bands and electromagnetic disturbances,”

[11] Clay Bilby, EMC Applications Engineer, Echelon Corporation, PL 3120® / PL 3150® Smart Transceiver Data Book, p.21 –

100

[12] Echelon Corporation, Neuron C Programmers Guide, p.1 – 86

[13] Echelon Corporation, iLON SmartServer User’s Guide, p.201

[14] Dale Wilken, Balu Ananthanarayanan, Patrick Hasson (2001), “European Road Lighting Technologies”, Federal Highway

Administration, pp 6-13

[15] Gordon MacNee; Jennic/Special-Ind (2009),Benefits of Wireless Control of Street Lighting An Intelligent lighting system

based on IEEE802.15.4 Global P.1-27

[16] Hapulico Corporation (2007), Street lighting system 2007, p.1-6

[17] Analog Device (2010), Datasheet, Single-Phase Multifunction Metering IC with di/dt Sensor Interface ADE7753, p.1-60 [18] Henry W Ott, John Wiley & Sons (1988), Noise Reduction Techniques in Electronic Systems, 2nd ed, p.45

[19] Dallas Semiconductor, DS1307 64 x 8 Serial Real-Time Clock, p.1-13