Nghiên cứu chủng xạ khuẩn vn08a12 streptomyces toxytricini có tiềm năng ứng dụng trong xử lý bệnh bạc lá lúa và thân thiện với môi trường

Để hiện thực việc quản lý điện năng tiêu thụ, một vấn đề đặt ra là làm sao để theo dõi được tình trạng hoạt động của các thiết bị điện trong nhà cũng như công suất tiêu thụ tương ứng.. T

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ

VÕ TUẤN KHANG

NGHIÊN CỨU VÀ PHÁT TRIỂN

HỆ THỐNGTHEO DÕI ĐIỆN NĂNG THÔNG MINH

CHO TÒA NHÀ

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ

- -

VÕ TUẤN KHANG

NGHIÊN CỨU VÀ PHÁT TRIỂN

HỆ THỐNG THEO DÕI ĐIỆN NĂNG THÔNG MINH

CHO TOÀ NHÀNgành: Công Nghệ Thông Tin

Chuyên ngành: Công Nghệ Phần Mềm

Mã số: 68 40 10

LUẬN VĂN THẠC SĨ

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS TS BÙI THẾ DUY

Hà Nội – 2011

Mục lục

Mục lục 5

Danh mục hình vẽ i

Thuật ngữ tiếng Anh ii

CHƯƠNG 1 MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 2 GIỚI THIỆU MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP THEO DÕI ĐIỆN NĂNG 4

2.1 Giải pháp sử dụng đồng hồ đo điện toàn nhà 4

2.1.1 The Energy Detective (TED) 7

2.2 Thiết bị đo plug-load 9

2.3 Giải pháp gói – Nhà thông minh 10

2.3.1 Đối với phạm vi tòa nhà 10

2.3.2 Đối với phạm vi hộ gia đình 13

CHƯƠNG 3 GIẢI PHÁP THEO DÕI ĐIỆN NĂNG KHÔNG XÂM PHẠM 15

3.1 Giới thiệu 15

3.2 Mục tiêu 17

3.3 Thuật toán 20

3.3.1 Đo công suất và dòng 21

3.3.2 Chuẩn hóa công suất 21

3.3.3 Phát hiện biên 21

3.3.4 Phân cụm 22

3.3.5 Xây dựng các mô hình trạng thái thiết bị 23

3.3.6 Theo dõi thời gian thay đổi trạng thái của thiết bị 23

3.3.7 Gán nhãn thiết bị đã được nhận dạng 23

3.4 Ứng dụng học máy trong theo dõi năng lượng không xâm phạm 23

CHƯƠNG 4 XÂY DỰNG HỆ THỐNG THEO DÕI ĐIỆN NĂNG THÔNG MINH 25

4.1 Giới thiệu 25

4.2 Phát biểu bài toán 25

4.3 Các khái niệm 26

4.3.1 Chu kỳ điện áp T 27

4.3.2 Công suất trung bình trong thời gian T 27

4.3.3 Độ lệch công suất tiêu thụ trong hai khoảng thời gian 28

4.3.4 Độ lệch cường độ dòng điện của hai tín hiệu 28

4.3.5 Độ lệch tín hiệu điện trong hai khoảng thời gian 28

4.3.6 Phép trừ hai tín hiệu 29

4.4 Thuật toán 29

4.5 Thiết kế hệ thống 30

4.5.1 Tổng quan về hệ thống theo dõi điện năng thông minh 30

4.5.2 Thiết bị số đo dòng và áp, giao tiếp được với máy tính 31

4.6 Hệ thống phần mềm theo dõi điện năng thông minh 33

4.6.1 Thiết kế chức năng 33

4.6.2 Thiết kế mô-đun 34

4.6.4 Mô-đun Xử lý tín hiệu đầu vào 35

4.6.4.1 Chức năng chính 35

4.6.4.2 Thuật toán giải mã tín hiệu tương tự 36

4.6.5 Mô-đun Nhận dạng thiết bị 37

4.6.5.1 Chức năng 37

4.6.5.2 Thuật toán tìm chu kỳ điện áp T 39

4.6.5.3 Tính công suất tiêu thụ của thiết bị 40

4.6.5.4 Thuật toán nhận dạng thiết bị 41

4.6.5.5 Thuật toán đệ quy tìm các thiết bị đang ở trạng thái bật 42

4.6.5.6 Thuật toán tính độ lệch giữa hai tín hiệu 43

4.6.5.7 Thuật toán tính tổng tín hiệu 44

4.6.6 Mô-đun Giám sát năng lượng tiêu thụ 45

4.6.7 Mô-đun Xử lý kết quả 45

4.6.8 Một số chức năng khác 46

4.6.8.1 Trích chọn mẫu tín hiệu của một thiết bị 46

4.6.8.2 Đọc dữ liệu tín hiệu từ tệp tin văn bản 46

4.6.9 Thiết kế cơ sở dữ liệu 46

4.6.10 Thiết kế các lớp 47

4.7 Một số kết quả nhận dạng 48

4.7.1 Mô tả thí nghiệm 48

4.7.2 Lấy mẫu thiết bị 49

4.7.2.1 Máy sấy 49

4.7.2.2 Adapter 50

4.7.2.3 Bóng đèn 50

4.7.2.4 Cơ sở dữ liệu nhận dạng 51

4.7.3 Thử nghiệm nhận dạng 51

4.7.3.1 Trường hợp không có thiết bị nào được sử dụng 51

4.7.3.2 Trường hợp có một thiết bị được sử dụng 51

4.7.3.3 Trường hợp có 2 thiết bị được sử dụng 52

4.7.4 Đánh giá 52

CHƯƠNG 5 KẾT LUẬN 54

TÀI LIỆU THAM KHẢO 56

Tiếng Việt 56

Tiếng Anh 56

Danh mục hình vẽ

Hình 1 12 thiết bị tiêu tốn điện năng nhiều nhất ở Mỹ, sắp xếp theo thứ tự tiêu thụ kWh trung bình hàng năm Các cột dọc chỉ ra tỉ lệ phần trăm các hộ gia đình sử dụng thiết bị này Phần

màu xám là biểu đồ lũy kế tỷ lệ điện năng thiết bị đó tiêu thụ 6

Hình 2 Thiết bị theo dõi điện năng toàn nhà TED 8

Hình 3 Kill-A-Watt - một thiết bị plug-load điển hình 10

Hình 4 Biểu đồ biến đổi công suất theo thời gian, mô tả các bước nhảy công suất 17

Hình 5 Biểu đồ biến đổi công suất thực theo thời gian tại một tòa nhà Thời gian đo đạc là 6 phút 19

Hình 7 Đồ thị biến đổi công suất theo thời gian, biểu thị các bước nhảy công suất xảy ra 22

Hình 8 Mô hình thiết kế Hệ thống theo dõi điện năng thông minh 31

Hình 10 Các mô-đun chính của Hệ thống theo dõi điện năng thông minh 34

Hình 10 Cấu trúc các lớp chính của Hệ thống theo dõi điện năng thông minh 48

Thuật ngữ tiếng Anh

Nonintrusive load

monitoring

Theo dõi điện năng không xâm phạm

Whole-house meter Thiết bị đo điện năng toàn

Smart meter Thiết bị đo thông minh

ApplianceMonitoring Phần mềm theo dõi điện năng thông

minh do tác giả xây dựng Adapter Bộ sạc điện của máy tính xách tay

hiệu số

CHƯƠNG 1 MỞ ĐẦU

Tình trạng lãng phí điện năng đang là vấn đề nóng bỏng được khắp các quốc gia trên thế giới quan tâm Ở nước ta, Chính phủ đã có những chính sách, văn bản luật về sử dụng điện năng tiết kiệm, tuyên truyền nâng cao ý thức sử dụng điện của người dân Cường độ năng lượng trong công nghiệp của Việt Nam cao hơn Thái Lan và Malaysia khoảng 1,5-1,7 lần (tức là để làm ra một giá trị sản phẩm như nhau, nước ta phải tiêu tốn năng lượng gấp 1,5-1,7 lần) Tỷ lệ giữa tăng trưởng nhu cầu năng lượng

so với tăng trưởng GDP của Việt Nam lên đến 2 lần, trong khi ở các nước phát triển tỷ lệ này là dưới 1 Chi phí bỏ ra để tiết kiệm 1 kWh điện năng

ít hơn nhiều so với chi phí đầu tư để sản xuất ra 1 kWh trong các nhà máy điện

Ngoài ra việc sử dụng năng lượng tạo ra khoảng 25% lượng phát thải CO2 và khoảng 15% tổng lượng khí nhà kính Nếu tiết kiệm sử dụng năng lượng cũng có nghĩa là giảm thiểu tác động xấu đến môi trường

Để tiết kiệm năng lượng một cách chủ động, người sử dụng có thể mua sắm, lắp đặt các hệ thống, thiết bị tiết kiệm năng lượng Tuy nhiên việc sử dụng các hệ thống, thiếtbị này như thế nào để đạt được hiệu quả mong muốn phụ thuộc vào cách mà chúng ta điều khiển, kiểm soát hệ thống Khía cạnh này của điều khiển đóng vai trò quan trọng trong việc sử dụng điện năng với hiệu suất cao nhất Ta lấy một ví dụ, một chiếc điều hòa tiết kiệm điện nhưng được bật ở phòng khách lúc không có người Kết quả là chúng ta đã phung phí điện năng hơn so với sử dụng một chiếc điều hòa thông thường đúng cách Việc quản lý mức độ sử dụng năng lượng bằng cách đo đạc, giám sát, theo dõi, điều khiển chính là những hành động mà chúng ta có thể quyết định được

Để hiện thực việc quản lý điện năng tiêu thụ, một vấn đề đặt ra là làm sao để theo dõi được tình trạng hoạt động của các thiết bị điện trong nhà cũng như công suất tiêu thụ tương ứng Người sử dụng cần có một cái nhìn tổng quan về tình trạng các thiết bị điện mình đang sử dụng từ đó phân loại được các thiết bị tiêu tốn nhiều điện năng, các thiết bị được sử dụng không đúng cách dẫn tới lãng phí ngoài mong muốn Trong luận văn này tôi sẽ trình bày những nghiên cứu để xây dựng một hệ thống theo dõi điện năng thông minh sử dụng phương pháp theo dõi điện năng không

xâm phạm (Nonintrusive load monitoring) Hệ thống này bao gồm một

thiết bị đo dòng và áp, giao tiếp được với máy tính và một phần mềm nhận dạng thiết bị điện đang hoạt động Ngoài việc có thể nhận dạng được trạng thái của các thiết bị điện, hệ thống còn cho phép xác định được tổng công suất mà các thiết bị tiêu thụ tại từng thời điểm

Luận văn được tổ chức như sau, Chương 1 giới giới thiệu các vấn

đề, nhu cầu và mục đích của luận văn Trong chương này, chúng ta thấy được phương hướng các nghiên cứu và bố cục tổ chức trong luận văn

Chương 2 giới thiệu tổng quan về các phương pháp giám sát điện năng

hiện đang được sử dụng trong thực tế Trong chương này chúng ta sẽ có cái nhìn bao quát về những kỹ thuật theo dõi, giám sát hệ thống điện trong

một ngôi nhà hoặc ở các tòa nhà công sở lớn Chương 3 giới thiệu

phương pháp theo dõi điện năng không xâm phạm (Nonintrusive load

monitoring – NALM) Trong chương này chúng ta sẽ tìm hiểu thế nào là

theo dõi điện năng không xâm phạm Phân tích một số ưu điểm của phương pháp này và phân tích tính khả thi khi triển khai giải pháp này

trong thực tế Chương 4 trình bày một hệ thống theo dõi điện năng thử

nghiệm Trong chương này sẽ đưa ra một hệ thống điện đơn giản trong một ngôi nhà và phân tích cách thức thu thập, phân loại dữ liệu từ đó đưa

ra các kết quả cần quan tâm như lượng điện tiêu thụ của từng thiết bị,

thống phần mềm được xây dựng và một số kết quả thu được ban đầu Cuối cùng là hướng nghiên cứu và cải tiến trong tương lai cho nghiên cứu này

CHƯƠNG 2 GIỚI THIỆU MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP THEO

DÕI ĐIỆN NĂNG

Mặc dù những hệ thống đo đạc điện năng dành cho những khu công nghiệp và khu nhà lớn đã được lắp đặt sử dụng khá rộng rãi từ nhiều năm nay nhờ tiết kiệm được chi phí từ việc cắt giảm điện lãng phí trên quy mô lớn.Tuy nhiên những hệ thống đo đạc trên quy mô nhỏ mới chỉ xuất hiện gần đây, chúng thường được giới thiệu như là một phương pháp tiết kiệm điện năng nhằm bảo vệ môi trường cũng như giảm gánh nặng tài chính

cho người sử dụng Phần lớn chúng là các thiết bị cắm (plug load) hoặc

đo đạc trên phạm vi toàn nhà Cả hai phương pháp này đều không thể đưa

ra ước lượng chính xác cho từng thiết bị riêng lẻ cũng như không thể ghi lại những thay đổi về lượng điện sử dụng theo thời gian

Chúng ta sẽ xem xét một vài chức năng chính của những thiết bị

này bằng cách phân chúng ra thành ba loại: đồng hồ đo toàn nhà

(whole-house meter), thiết bị cắm (plug load) và giải pháp gói (packaged

solution, smart home) Mục tiêu của chúng ta không phải là cung cấp một

nghiên cứu chi tiết về tất cả các công nghệ hiện có mà chỉ nhằm đưa ra

một số ví dụ để so sánh với kĩ thuật NALM

2.1 Giải pháp sử dụng đồng hồ đo điện toàn nhà

Đồng hồ đo điện toàn nhà thường được lắp đặt trong hoặc gần tủ điện tổng của tòa nhà, từ đây hệ thống dây điện được chia đến các thiết bị khác Các bộ đo có khả năng thu thập dữ liệu thông qua các cảm biến quang học hoặc thông qua việc giải mã các tín hiệu điện từ rồi hiển thị lại trên một màn hình chuyên dụng Thông thường, một hoặc nhiều đầu dò sẽ được lắp vào mạch điện chính để đo cường độ dòng điện Trong một vài trường hợp, điện thế cũng được đo đạc để nâng cao độ chính xác của các

tính toán Các thông tin như watts hay watts giờ sẽ được hiển thị trên một

màn hình chuyên dụng dưới dạng các đồ thị và đôi khi chúng còn có thể được gửi tới máy tính qua các cổng truyền dẫn hay Internet

Rất nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng với việc sử dụng thiết bị đo điện năng toàn nhà, lượng điện tiêu thụ có thể được cắt giảm từ 5 cho tới 15% (cho dù ta chỉ dừng lại ở mức đo cường độ và điện thế hiện thời) Mặc dù vậy, phương pháp này có nhược điểm là thiếu sự chi tiết Người dùng có thể nhận ra rằng tại một thời điểm nào đó họ dùng nhiều điện hơn bình thường, nhưng nếu muốn biết được thiết bị nào gây ra hiện tượng đó

họ sẽ phải kiểm tra từng thiết bị để bằng cách thử tắt từng thiết bị một và xem lượng điện tiêu thụ thay đổi thế nào Để thử hết các thiết bị trong một tòa nhà thông thường phải tốn từ 2 đến 4 giờ đồng hồ

Hơn nữa, người dùng không thể tắt bật trực tiếp một số thiết bị như bình nóng lạnh, tủ lạnh và lò nướng nên khó đo được lượng điện mà các thiết bị này sử dụng nếu chỉ dùng thiết bị đo điện năng toàn nhà Mặt khác người dùng quan sát một cách trực quan quá trình hoạt động và thay đổi lượng điện sử dụng của các thiết bị nên họ sẽ tập trung vào các thiết bị tiêu tốn nhiều điện nhưng chỉ hoạt động trong thời gian ngắn (ví dụ: máy nướng bánh, máy sấy tóc) mà bỏ quên các thiết bị tốn ít điện năng hơn nhưng chạy trong thời gian dài (ví dụ: tủ lạnh)

Vì vậy, cho dù ta có quan sát trong một thời gian dài thì cũng khó

có thể kết luận rằng những thay đổi trong lượng điện sử dụng là do chất lượng thiết bị, ảnh hưởng thời tiết hay do các yếu tố bên ngoài tác động Các yếu tố khác nhau có thể cộng hưởng hay triệt tiêu lẫn nhau làm kết quả đo càng thiếu chính xác

Hình 1 12 thiết bị tiêu tốn điện năng nhiều nhất ở Mỹ, sắp xếp theo thứ tự tiêu thụ kWh trung bình hàng năm Các cột dọc chỉ ra tỉ lệ phần trăm các hộ gia đình sử dụng thiết bị này Phần màu xám là biểu đồ lũy

kế tỷ lệ điện năng thiết bị đó tiêu thụ

Rất nhiều phương pháp đo đạc hiện đại cần phải có sự hỗ trợ của

chuyên gia trong quá trình cài đặt Việc sử dụng những thiết bị đo như

vậy sẽ làm tăng thêm chi phí cũng như thời gian trong quá trình kiểm

soát Một giải pháp được đưa ra đó là gắn một thiết bị cảm biến quan học

vào một thiết bị đo đa năng đã được cài đặt sẵn, và thiết bị này sẽ truyền

thông tin về giá trị kilowatt giờ về cho một thiết bị hiển thị ở trong nhà

Tuy giá thành cài đặt là tương đối thấp nhưng cách làm này có thể ghi

nhận lại giá trị kWh theo mỗi chu kì 30 giây Cũng có thể sử dụng phương

pháp gắn một đầu dò cảm biến lên mặt ngoài của cáp điện chính chạy

giữa thiết bị đo và tủ điện tổng Cách làm này có nhược điểm là thước đo

có độ chính xác không cao nên chỉ thích hợp để đo tổng lượng điện tiêu

thụ của tất cả các thiết bị, tuy nhiên ưu điểm của nó là tốc độ nhận dạng

và cho kết quả nhanh

Một khó khăn nữa trong việc sử dụng các dữ liệu do thiết bị đo toàn

nhà cung cấp đó là rất khó có thể phân biệt được các thiết bị điện khác

nhau nếu chúng tiêu thụ lượng điện năng như nhau Một bóng đèn 50

watts có thể bị nhầm lẫn với một mô tơ 50 watts hay một thiết bị có công

suất 50 watts nào đó Vì vậy cần thiết phải thu thập thông tin về các số liệu như công suất phản kháng (reactive power), dạng của những đường

khởi động Một vài thiết bị còn có thể được phân biệt dựa trên việc phân tích thói quen thứ tự mà người dùng sử dụng các thiết bị điện Ví dụ như vào thời điểm ăn sáng thì việc máy pha cà phê hoạt động có thể báo hiệu sau đó máy nướng bánh mì cũng sẽ được bật lên[12]

2.1.1 The Energy Detective (TED)

Một đồng hồ tổng sẽ cho bạn biết tình trạng sử dụng điện năng hiện tại trong ngôi nhà của bạn và tính đến thời điểm hiện tại ngôi nhà của bạn

đã tiêu thụ hết bao nhiêu điện năng cũng như số tiền mà bạn phải trả Giá của thiết bị này khoảng 120 đô la Mỹ Người sử dụng có thể lựa chọn nhiều loại đồng hồ tổng trên thị trường sau đó yêu cầu thợ điện, chuyên gia cài đặt Việc cài đặt khá đơn giản, thường chỉ mất khoảng 15 phút Có

2 dòng sản phẩm đồng hồ tổng phổ biến trên thị trường Mỹ, Canada là

The Energy Detective và EUM-2000

Hình 2 Thiết bị theo dõi điện năng toàn nhà TED

TED là một thiết bị theo dõi điện năng đơn giản cho độ chính xác cao cho phép người sử dụng có thể biết được lượng điện sử dụng theo thời gian thực Bạn sẽ không cần phải chờ tới cuối tháng khi có hóa đơn của nhà cung cấp mới biết được mình đã sử dụng bao nhiêu Tại mọi thời điểm, thiết bị TED có thể cho bạn biết đã sử dụng bao nhiêu điện năng tương ứng với số tiền phải trả là bao nhiêu Vì vậy, bạn sẽ biết được nhiều hơn về tình trạng sử dụng hiện tại của nhà mình, tiết kiệm năng lượng đồng thời góp phần bảo vệ môi trường

Với giải pháp quản lý điện năng của TED, người dùng có thể theo dõi trực tiếp kết quả lượng điện tiêu thụ, số tiền phải trả ở trên một màn hình LCD, trên một máy tính ở trong nhà hoặc theo dõi từ xa thông qua Internet Không giống như các hệ thống phức tạp khác, TED rất đơn giản, cho kết quả trực quan và chi phí hợp lý trong việc theo dõi điện năng tiêu thụ của một ngôi nhà Sau khi cài đặt, các chức năng sẽ hoạt động tự động theo chế độ đã được định sẵn Người dùng không cần phải lo về việc thiết

lập lại chế độ hay mất dữ liệu khi mất điện Không giống với các thiết bị theo dõi điện năng khác, TED không sử dụng pin

TED còn cung cấp phần mềm TED Footprints cho phép người dùng

có thể có một cái nhìn chi tiết, dễ hiểu hơn để biết được liệu gia đình mình

có sử dụng lãng phí điện năng, tiền bạc hay không Các phiên bản nâng cấp của phần mềm này được tải về miễn phí TED có khả năng lưu trữ được lượng dữ liệu đo đạc trong 10 năm Độ chính xác của thiết bị này là 98% Hệ thống cũng hỗ trợ thể hiện trạng thái tiêu thụ dưới dạng biểu đồ,

mô hình rất dễ hiểu

2.2 Thiết bị đo plug-load

Thiết bị plug-load được thiết kế để đo một thiết bị duy nhất, nó

được cắm vào một ổ điện còn thiết bị cần đo sẽ được cắm vào thiết bị

plug-load đó Phần lớn các thiết bị đo plug-load có thể hiển thị giá trị tức

thời, mức tiêu thu điện dưới dạng kWh, một số thiết bị còn có thể truyền tải các số liệu đó thông qua cổng serial, ethernet hay qua mạng không dây Wifi Những thiết bị này là công cụ cần thiết để tính toán, kiểm soát điện năng, cho phép người dùng đo số liệu của một thiết bị duy nhất và đánh giá chi phí sử dụng của thiết bị đó một cách tương đối Cần chú ý rằng :

để đưa ra kết quả chính xác, quá trình đo một thiết bị đơn lẻ có thể kéo dài tới 2 ngày kể cả khi sử dụng thiết bị đặc dụng vì có sự ảnh hưởng của những biến đổi trên tải

Những số liệu thu được có thể được sử dụng để cân nhắc việc nâng cấp thiết bị, thay tủ lạnh, nên tắt hẳn ti vi hay nên để nó ở chế độ chờ… Tuy nhiên để đảm bảo số liệu đo được là chính xác ta phải thực hiện đo đạc nhiều lần trong một khoảng thời gian dài, và việc đo sự biến thiên lượng năng lượng sử dụng có thể gặp nhiều khó khăn hơn nữa

Hình 3 Kill-A-Watt - một thiết bị plug-load điển hình

2.3 Giải pháp gói – Nhà thông minh

2.3.1 Đối với phạm vi tòa nhà

Hiện nay trên thế giới hầu hết các toà nhà trong các đô thị hiện đại nhƣ: tổ hợp văn phòng, chung cƣ cao cấp, nhà băng, nhà chính phủ, toà

nhà sân bay…đều đƣợc trang bị hệ thống quản lý tòa nhà (Building

Management System - BMS) Điều này góp phần quan trọng trong việc

khai thác hiệu quả và kinh tế các toà nhà, bên cạnh đó giúp cho các toà nhà đáp ứng đƣợc các yêu cầu về an toàn, an ninh Chức năng và nhiệm

vụ của hệ thống BMS :

- Điều khiển và giám sát cho các hệ thống cơ/điện trong tòa nhà nhằm đảm bảo quá trình vận hành của các hệ thống này một cách tối ưu

và hiệu quả

- Phối hợp hoạt động của các hệ thống cơ/điện trong tòa nhà để đáp ứng tốt nhất các yêu cầu về mức độ sử dụng, đảm bảo an ninh, an toàn và tiện nghi, thoải mái cho con người trong tòa nhà

- Tạo ra một công cụ giao tiếp Người/Máy cho các nhân viên vận hành tòa nhà để họ có thể vận hành các hệ thống cơ/điện trong tòa nhà một cách an toàn, chính xác và hiệu quả

- Thống kê các số liệu về tình trạng hoạt động, thông số kỹ thuật của các hệ thống cơ/điện trong tòa nhà dưới dạng các báo cáo, cơ sở dữ liệu giúp cho việc vận hành tòa nhà của các kỹ sư vận hành tối ưu nhất

- Tự động phát hiện sớm các sự cố, đưa ra các cảnh báo nhanh chóng, chính xác nhất đến người vận hành để nhanh chóng sửa chữa, khắc phục, tránh các tai nạn đáng tiếc ảnh hưởng trực tiếp đến con người trong tòa nhà

- Tạo ra một môi trường làm việc thân thiện, thoải mái nhất cho con người tham gia hoạt động trong tòa nhà, góp phần nâng cao hiệu quả sản xuất, làm việc

Chức năng, phạm vi hoạt động của các hệ thống BMS là rất rộng lớn Do vậy, tuỳ theo yêu cầu, chức năng hoạt động của từng toà nhà mà

hệ thống BMS cần phải được trang bị sao cho phù hợp

Trên thế giới hiện nay có rất nhiều hãng, tập đoàn công nghệ đang tập trung nghiên cứu, thiết kế, chế tạo và phát triển các hệ thống quản lí toà nhà như: Siemens - Đức, Honeywell - Mỹ, Yamatake - Nhật,

Advantech – Đài loan, Point Sys – Pháp Các hãng trên tuỳ theo năng lực, thế mạnh của mình để thiết kế, sản xuất từng thành phần của hệ thống BMS Ví dụ như hãng chuyên về hệ thống an ninh, an toàn, có hãng lại chuyên về các phần mềm quản lí hệ thống hoặc có hãng lại chuyên về vai trò tích hợp hệ thống…

Ở Việt Nam có khoảng 90% trong tổng số nhà cao tầng thông thường có hệ thống cơ sở hạ tầng tối thiểu như hệ thống cấp thoát nước, điện, báo cháy…Có khoảng 50% toà nhà cao tầng được trang bị hệ thống điều hoà tập trung, hệ thống bảo vệ và báo cháy, báo động xâm nhập và giám sát bằng camera nhưng chưa có hệ thống điều khiển tập trung, các

hệ thống bảo vệ, báo cháy được điều khiển riêng biệt, không thể trao đổi thông tin với nhau, không có quản lí và giám sát chung, còn phần quản lí điện năng thì ở mức thấp Khoảng 30% nhà cao tầng được trang bị hệ thống BMS Nhưng hiện nay tất cả các toà nhà cao tầng đều chưa được trang bị hệ thống quản lí toà nhà thông minh với các hệ thống điều khiển điều hoà, báo cháy… được điều khiển tập trung, tương tác bởi hệ thống BMS

Như vậy phần lớn các nhà cao tầng ở Việt Nam chưa được trang bị

hệ thống BMS nên xét về mặt chất lượng và hiệu năng sử dụng thì chưa đạt yêu cầu của đô thị hiện đại Hiện các toà nhà tối thiểu đều có hệ thống cung cấp nước nhưng do chưa được trang bị hệ thống BMS và tiết kiệm điện năng nên tiền điện thường phải chi nhiều hơn Nếu xét về mặt kinh doanh thì các nhà cao tầng không trang bị BMS sẽ không có tính cạnh tranh, rất dễ thua lỗ Nguyên nhân dẫn đến tỷ lệ áp dụng hệ thống BMS ở Việt Nam còn thấp là do:

 Giá thành cho việc trang bị một hệ thống BMS đồng bộ cho một toà nhà cao tầng là rất cao Thường chi phí này chiếm từ

10% đến 15% chi phí xây dựng toà nhà (tuỳ theo mức độ hiện đại của hệ thống BMS triển khai)

 Chi phí cho việc bảo dưỡng, sửa chữa và duy trì hoạt động của hệ thống khá cao

2.3.2 Đối với phạm vi hộ gia đình

Trong phạm vi hộ gia đình chúng ta thường áp dụng giải pháp gói Giải pháp gói hay còn được gọi là giải pháp ngôi nhà thông minh là tên gọi cho việc gộp nhiều kĩ thuật đo riêng lẻ để cung cấp một giải pháp thống nhất, thường là với một giá thành cao hơn Ví dụ: mặc dù ta có thể gắn những thiết bị đo không dây vào từng thiết bị điện trong một ngôi nhà tuy nhiên cách làm này không kinh tế Một gia đình bình thường ở Mỹ sử dụng ít hơn 100$ tiền điện mỗi tháng, trong khi đó một thiết bị đo không dây có giá thành vào tầm 40$, gateway để kết nối hết các thiết bị đó với internet có giá 125$ với chi phí duy trì hàng năm là 160$ Nếu ta sử dụng

cả 12 thiết bị như vậy thì chi phí ban đầu sẽ là 600$, đó là chưa kể đến tiền duy trì thiết bị Để ý rằng chi phí điện mỗi năm của một gia đình bình thường ở Mỹ là 1130$, cứ cho rằng hệ thống giúp ta giảm chi phí điện được 15% thì số tiền tiết kiệm được chỉ đủ để trả chi phí duy trì hệ thống

Để giảm thời gian hoàn vốn của một hệ thống như vậy xuống còn 30 cho tới 15 năm, lượng điện tiết kiệm được phải đạt đến mức 30 cho tới 35%

Trong tương lai, những nhà sản xuất có thể sẽ tích hợp những thiết

bị đo không dây vào trong các thiết bị sử dụng nhiều điện, giúp người dùng không cần phải tự mua và cài đặt các thiết bị đo thông minh nữa Tuy nhiên các công ty mới chỉ bắt đầu thử nghiệm các ứng dụng này, và không biết sẽ còn bao lâu nữa chúng mới được tung ra thị trường Mặt khác, sẽ còn nhiều năm nữa, các đồ dùng “không thông minh” mới bị loại khỏi vòng sử dụng và có lẽ ta sẽ không bao giờ tích hợp được các hệ thống thông minh một cách kinh tế lên các đồ dùng nhỏ Tóm lại, có rất

nhiều kịch bản có thế xảy ra đối với mô hình nhà thông minh, liên quan đến rất nhiều kĩ thuật xử lí thông tin và truyền thông [12]

CHƯƠNG 3 GIẢI PHÁP THEO DÕI ĐIỆN NĂNG KHÔNG

XÂM PHẠM

3.1 Giới thiệu

Những kĩ thuật quản lý điện năng hiện nay thường hoặc là quá đắt

đỏ để sử dụng trong các hộ gia đình hoặc là không đủ độ chi tiết để phục

vụ cho quá trình kiểm soát điện năng Bây giờ chúng ta sẽ tìm hiểu tới một cách tiếp cận khác dễ triển khai hơn, tiết kiệm chi phí hơn và có khả năng đưa ra những thông tin chi tiết về tình trạng sử dụng điện trong

phạm vi một ngôi nhà Trong chương này, tôi sẽ giới thiệu về Hệ thống

theo dõi điện năng không xâm phạm được đề xuất bởi tác giả George Hart

[5]

Hệ thống theo dõi điện năng không xâm phạm (Nonintrusive

Appliance Load Monitoring - NALM) được thiết kế để theo dõi một mạch

điện bao gồm nhiều thiết bị khác nhau trong đó Các thiết bị này thay đổi trạng thái, bật/tắt không phụ thuộc lẫn nhau Bằng cách phân tích các đặc

tính của cường độ dòng điện và điện áp của tải, NALM sẽ tách được tải

tổng thành từng tải riêng biệt của từng thiết bị cũng như công suất tiêu thụ của thiết bị đó trong thời gian hệ thống thực hiện việc đo đạc Các thao tác này được thực hiện mà không cần phải truy cập tới từng thiết bị, không cần cài đặt các bộ cảm biến theo dõi từng thiết bị So với các phương pháp truyền thống muốn theo dõi thiết bị nào thì phải có bộ cảm lắp tại thiết bị

đó để thu thập kết quả thì cách tiếp cận của NALM là đơn giản hơn, dễ triển khai hơn Kết quả thu được từ hệ thống NALM rất hữu ích đối với

người tiêu dùng, các nhà hoạch định chính sách, các công ty sản xuất thiết

bị cũng như phục vụ cho nhiều mục đích khác nhau

Theo mô hình thiết kế, để đo được tải của toàn thiết bị điện có trong

nhà, hệ thống NALM phải được được lắp đặt ở vị trí đặt công tơ tổng, nơi

dòng điện được nối vào nhà

Ví dụ: Một chiếc tủ lạnh có công suất 250W Khi quan sát trên đồ thị biến đổi công suất theo thời gian, nếu thấy 1 bước tăng công suất thì

có thể chiếc tủ lạnh đó đã được bật lên Nếu quan sát thấy 1 bước giảm công suất thì có khả năng là chiếc tủ lạnh đó đã bị tắt đi

Các thiết bị khác nhau thì sẽ có những đặc điểm nhận dạng riêng biệt, giúp phân biệt được chúng từ tải tổng Sau khi xác định được chính xác thời gian bật/tắt của từng thiết bị từ tín hiệu tổng đầu vào, chúng ta có thể tính toán được tổng năng lượng tiêu thụ của từng thiết bị đó trong thời gian thực hiện đo đạc

Để có một cái nhìn chi tiết hơn, chúng ta theo dõi Hình 4 biểu diễn tổng công suất thực tiêu thụ theo thời gian của một hộ gia đình Kết quả

đo đạc được thực hiện trong 40 phút Trong khoảng thời gian này, tổng tải chỉ ra chi tiết trạng thái hoạt động của các thiết bị điện trong nhà, phần lớn trong đó là các thiết bị nhà bếp Có 4 bước thay đổi rõ ràng thể hiện hoạt động của chiếc tủ lạnh, 2 trạng thái của lò vi sóng và 1 quá trình chuyển đổi của lò sưởi Bên cạnh đó việc theo dõi các giá trị công suất phản

kháng (reactive power) và dòng điện điều hòa (harmony current) sẽ cung

cấp nhiều thông tin hơn phục vụ cho việc phân loại, nhận dạng các thiết bị

có trong mạng lưới

Hình 4 Biểu đồ biến đổi công suất theo thời gian, mô tả các bước nhảy công suất

Các phương pháp phân tích truyền thống sử dụng phần cứng thu thập thông tin rất phức tạp nhưng phần mềm xử lý thì đơn giản Mỗi thiết

bị cần theo dõi được gắn với bộ cảm biến đóng vai trò là một điểm thu thập thông tin Các thiết bị này được kết nối với trung tâm xử lý Thông tin định kỳ sẽ truyền về trung tâm Tại đây phần mềm chủ yếu thực hiện

việc hiển thị, thống kê lại dữ liệu sau khi đã được tổng hợp NALM tiếp

cận theo một hướng khác hoàn toàn Theo đó, trong tổng thể hệ thống, thiết bị phần cứng chỉ đóng vai trò thu thập dữ liệu Việc xử lý, phân tích các tín hiệu đầu vào sẽ do phần mềm thực hiện Thiết bị phần cứng chỉ cần lắp đặt tại duy nhất một điểm đơn trên mạng lưới

3.2 Mục tiêu

Một thiết bị theo dõi điện năng không xâm phạm (Nonintrusive

Appliance Load Monitoring - NALM) được thiết kế để theo dõi một mạch

điện gồm một số các thiết bị điện đang hoạt động, thay đổi trạng thái bật/tắt không phụ thuộc lẫn nhau

Những nghiên cứu về NALM hay MIALMS (hệ thống theo dõi thiết

bị không xâm phạm) đã được thực hiện trong suốt 20 năm qua với người

đi tiên phong là George Hart từ cuối những năm 80 George Hart sử dụng

những thay đổi trong tổng năng lượng thật (real power - P) và năng lượng phản kháng (reactive power - Q) làm dấu hiệu để nhận biết sự chuyển

trạng thái của từng thiết bị Mặc dù nghiên cứu ban đầu của Hart tập trung vào khu vực dân cư và nghiên cứu dấu hiệu của các thiết bị thường dùng trong những năm cuối 80 đầu 90, một số nghiên cứu khác đã hoàn thiện kĩ thuật này và mở rộng tầm áp dụng của nó đến những môi trường khác cũng như giúp nhận biết những thiết bị hiện đại hơn Một số hệ thống có

sử dụng NALM ở quy mô nhỏ cũng đã được bán ra thị trường và được giới

thiệu như là những công cụ giúp phân tích, nghiên cứu tải điện

Mục tiêu chính của NALM là tự động nhận dạng các đặc trưng của

các thiết bị điện dựa trên các thông số điện năng tổng của cả tòa nhà thông qua việc nghiên cứu kĩ lưỡng cường độ và điện thế trên mạch điện chính Gần đây, một số nhà nghiên cứu còn áp dụng kĩ thuật này trong việc nghiên cứu sự biến đổi điện áp trong các ổ cắm điện trong phạm vi một tòa nhà hay nghiên cứu trường điện từ quanh ổ điện tổng

Để minh họa cho ý tưởng này, Hình 5 chỉ ra tổng lượng điện tiêu

thụ của một nhà dân Chỉ với một vài nghiên cứu sơ bộ về mặt hình ảnh của tín hiệu, ta đã có thể nhận ra sự thay đổi trạng thái của nhiều thiết bị

Ví dụ: việc bật ti-vi có đặc trưng là các đỉnh nhọn trên đồ thị do nó cần

điện năng để làm nóng các bộ phận bên trong Mục tiêu của NALM là tự

động hóa và cải thiện quá trình phân tích này để có thể nhận diện các thiết

bị điện và hoạt động của chúng một cách chính xác

Hình 5 Biểu đồ biến đổi công suất thực theo thời gian tại một tòa nhà Thời gian đo đạc là 6 phút

Nếu phân loại theo mức độ tác động vào hệ thống thì NALM được

chia thành 2 loại là:

 (MS) Cài đặt thủ công (Manual-Setup): Một hệ thống NALM phải

cài đặt thủ công (MS-NALM) là một hệ thống theo dõi hành vi của

các thiết bị với yêu cầu phải được cài đặt trước khi sử dụng Trong thời gian cài đặt, hệ thống sẽ thu thập các dấu hiệu nhận biết và các thiết bị tương ứng với từng dấu hiệu đó

 (AS) Cài đặt tự động (Automatic-Setup): Một hệ thống NALM cài

đặt tự động (AS-NALM) là một hệ thống mà khi hoạt động nó sẽ tự

động đo đạc tín hiệu, tải Dựa trên các thông tin đặc trưng của thiết

bị đã được lưu trong cơ sở dữ liệu, hệ thống sẽ tự động nhận dạng các thiết bị tương ứng với các dấu hiệu đó mà không cần một thao tác can thiệp nào từ bên ngoài

Hoạt động của một hệ thống MS-NALM được mô tả theo quy trình

dưới đây:

(1) Thực hiện khảo sát các thiết bị chính có trong mạng lưới

(2) Cài đặt MS-NALM, kết nối bàn phím vào hệ thống này và khởi

tạo ở chế độ "Cài đặt"

(3) Lần lượt từng thiết bị sẽ được bật, tắt và người sử dụng sẽ nhập

tên của thiết bị đó vào Trong khi đó, NALM sẽ theo dõi công suất và các

bộ nhận dạng biến đổi sẽ xác định kích thước của mẫu nhận dạng đồng thời lưu các mẫu này kèm theo tên thiết bị tương ứng vào cơ sở dữ liệu

(4) Rút bàn phím khỏi thiết bị, chuyển thiết bị về chế độ hoạt động bình thường

(5) NALM tiếp tục vận hành tự động, liên tục đo đạc mức công suất,

theo dõi bước biến đổi và so sánh các bước này với các mẫu nhận dạng trong cơ sở dữ liệu Mỗi khi xuất hiện một biến đổi gần giống với mẫu nhận dạng, điều đó có nghĩa là có một thiết bị nào đó vừa được bật lên hay tắt đi, đồng thời năng lượng tiêu thụ của thiết bị đó cũng được tính toán

(6) Tùy theo cấu hình định trước mà sau một khoảng thời gian, các thông tin theo dõi được sẽ được truyền về trung tâm xử lý

(7) Tháo gỡ NALM ra khỏi lưới điện

Trên đây là quy trình vận hành của một hệ thống MS-NALM Đối với hệ thống theo dõi điện năng tự động AS-NALM, quy trình vận hành của chúng bao gồm ba bước (5), (6), (7) như quy trình của hệ thống MS-

NALM

Ta có thể thấy AS-NALM hoạt động hoàn toàn tự động tuy nhiên

điều chúng ta cần quan tâm ở đây là độ chính xác Trong nhiều trường hợp, để đưa ra kết quả chính xác chúng ta vẫn phải áp dụng quy trình của

MS-NALM Chúng ta còn phải sử dụng MS-NALM trong việc tạo dựng các

cơ sở dữ liệu mẫu nhận dạng dành cho AS-NALM [5]

3.3 Thuật toán

Thuật toán theo dõi điện năng không xâm phạm của George Hart bao gồm các bước chính sau đây:

3.3.1 Đo công suất và dòng

Thiết bị đo được đặt tại nơi dòng điện bắt đầu đi vào tòa nhà Các thông số cần đo đạc được bao gồm: công suất thực, công suất phản kháng, cường độ dòng điện, hiệu điện thế

3.3.2 Chuẩn hóa công suất

Trước khi tiến hành các bước xử lý, công suất cần được chuẩn hóa

Lý do là cho dù tín hiệu dòng đã ở mức ổn định thì công suất vẫn dao động trong một khoảng nào đó do nhiều yếu tố như tải, biến đổi trở kháng

do nhiều thiết bị khác nhau, do chất lượng đường truyền Vì vậy mà trong bất kỳ hoàn cảnh nào thì P không phải luôn luôn là hằng số Chúng

ta phải tính trung bình các giá trị P đo được và dùng giá trị trung bình này

để so sánh, nhận dạng Việc chuẩn hoá được công suất là rất quan trọng bởi vì việc chênh lệch công suất do nhiễu có thể làm ảnh hưởng tới chất lượng nhận dạng thiết bị

3.3.3 Phát hiện biên

Sau khi qua bước chuẩn hóa công suất, chúng ta sẽ áp dụng các phương pháp xử lý tín hiệu số để phát hiện ra các thời điểm mà tín hiệu có dấu hiệu thay đổi Một điểm cần lưu ý là quy trình này chỉ áp dụng khi mà tín hiệu dòng đã qua trạng thái quá độ khi các thiết bị được bật lên và đã vào trạng thái hoạt động ổn định

Bộ phân loại bước nhảy công suất sẽ phân đoạn công suất chuẩn hóa thành các giai đoạn: giai đoạn công suất ổn định và giai đoạn công suất có biến đổi Giai đoạn ổn định là khi công suất chỉ dao động trong một ngưỡng nhỏ (trong trường hợp ở hình vẽ dưới là 15W) Khoảng cách

giữa các giai đoạn ổn định chính là giai đoạn công suất có biến đổi Đây

chính là thời điểm xảy ra bước nhảy công suất Các dấu mũi tên trong

hình dưới biểu thị các bước nhảy công suất xảy ra, đánh dấu một sự kiện

thiết bị thay đổi trạng thái Đồ thị có 2 trục chính là Công suất và trục thời

gian

Hình 6 Đồ thị biến đổi công suất theo thời gian, biểu thị các bước nhảy công suất xảy ra

Trong giai đoạn công suất ổn định, nếu không có biến động nào

vượt quá ngưỡng thì chúng ta bỏ qua Thực tế là chúng ta không quan tâm

tới hành động, sự kiện nào gây ra những biến đổi nhỏ như thế này Việc

xác định ngưỡng phụ thuộc vào từng bài toán với từng nhóm thiết bị cụ

thể [5]

3.3.4 Phân cụm

Sau khi phát hiện được biên ở bước trên, bước tiếp theo là chúng ta

nhóm các sự thay đổi đã quan sát được vào từng cụm (cluster) Mỗi cụm

bao gồm các biến đổi xấp xỉ nhau Trong trường hợp lý tưởng nhất, mỗi

cụm đặc trưng cho sự thay đổi trạng thái của một thiết bị Có nhiều thuật

toán khác nhau có thể ứng dụng vào bước phân cụm, tuy nhiên một vấn đề

khó khăn mà tất cả các thuật toán phải giải quyết được là tự động xác định

được số lượng cụm

3.3.5 Xây dựng các mô hình trạng thái thiết bị

Sau khi đã phân cụm được các thay đổi diễn ra, chúng ta cần tự động sinh ra các mô hình trạng thái của thiết bị tương ứng với từng cụm

đó

3.3.6 Theo dõi thời gian thay đổi trạng thái của thiết bị

Dựa vào các mô hình trạng thái thiết bị ở trên, tại bước này chúng

ta cần xác định được các mốc thời gian từng thiết bị có biểu hiện thay đổi trạng thái Mỗi thiết bị sẽ được gắn với một chuỗi các mốc thời gian thay đổi tương ứng

3.3.7 Gán nhãn thiết bị đã được nhận dạng

Bước cuối cùng của quy trình là gán nhãn thiết bị khi phát hiện có bước nhảy công suất xảy ra Ở bước cuối cùng trong quy trình này sẽ trả

về danh sách các thiết bị điện hiện đang được sử dụng trong mạng lưới

Hệ thống cũng đồng thời thực hiện việc tính toán công suất tiêu thụ của các thiết bị đó trong thời gian thực hiện đo đạc và hiển thị kết quả

3.4 Ứng dụng học máy trong theo dõi năng lượng không xâm phạm

Một trong những yêu cầu để hệ thống NALM có thể hoạt động hiệu quả đó là quá trình học máy của nó phải được thực hiện đúng, các dấu hiệu của các tiến trình khác nhau phải được “học” Phần lớn các nghiên cứu cho tới thời điểm này đều sử dụng phương pháp học ngoại tuyến trong đó hệ thống được học trước khi cài đặt hoặc trong một khoảng thời gian ngắn sau khi cài đặt Bây giờ chúng ta sẽ tập trung vào một quá trình

có tính tương tác và liên tục cao hơn, trong đó người dùng liên tục tương tác với hệ thống kể cả khi quá trình cài đặt đã hoàn tất

Yêu cầu đầu tiên của quá trình học đó là phải có một tập hợp tất cả các thiết bị trong nhà và các trạng thái tương ứng của các thiết bị đó (tắt, bật, chạy ở mức cao, chờ…) Sau đó người dùng sẽ thực hiện việc bật tắt, thay đổi từng thiết bị, qua đó kích hoạt bộ phận cảm ứng sự kiện của hệ thống Cuối cùng hệ thống cho phép người dùng gán nhãn phù hợp cho đặc trưng vừa được tách ra Mỗi đặc trưng bao gồm: tên thiết bị, công suất tiêu thụ, một dãy bao gồm các mẫu tín hiệu dòng (i) nhận diện được

Cả quá trình này sẽ thu thập thông tin về tất cả các thiết bị trong tòa nhà, bao gồm cả lượng năng lượng chúng tiêu thụ trong từng trạng thái khác nhau Một quá trình kiểm soát năng lượng thông thường sẽ sử dụng những thông tin này cùng với những dự đoán về thời gian hoạt động của từng tải để làm cơ sở cho quá trình phân tích lượng điện năng tiêu thụ của tòa nhà Như đã nói ở trên, việc dự đoán thời gian sử dụng của từng thiết

bị là rất khó khăn và giá trị trung bình thực tế có thể không trùng với giá trị được dùng khi kiểm soát Tuy nhiên ngay cả khi sau khi hệ thống

NALM đã kết thúc quá trình học, ta vẫn có thể thay đổi giá trị thời gian sử

dụng của thiết bị

Từ đó ta có thể thấy rằng quá trình học có thể được coi như là một quá trình kiểm soát được thực hiện bằng tay nhưng không cần thực hiện

đo từng thiết bị riêng biệt Hơn nữa, do hệ thống NALM cho phép thực

hiện giám sát liên tục nên những thay đổi của thiết bị do thay đổi trong hành vi của người dùng cũng sẽ được phản ánh một cách chính xác [2]

CHƯƠNG 4 XÂY DỰNG HỆ THỐNG THEO DÕI ĐIỆN

NĂNG THÔNG MINH

4.1 Giới thiệu

Để kiểm tra tính khả thi của ý tưởng theo dõi điện năng không xâm

phạm, tác giả đã xây dựng một hệ thống NALM thử nghiệm sử dụng

những phần cứng làm nhiệm vụ thu thập dữ liệu và xây dựng thuật toán nhận dạng dựa trên thuật toán của George Hart đã đề xuất Mục đích của

việc thử nghiệm không phải nhằm cải thiện mô hình NALM hiện thời mà

để kiểm tra hiệu quả của nó trong việc hỗ trợ kiểm soát tiêu thụ năng lượng trong hộ gia đình

Hệ thống được xây dựng để kiểm chứng việc phân biệt một số thiết

bị khác nhau được cắm vào cùng một ổ điện Hệ thống sử dụng phần cứng chuyên dụng cho phép tính toán trong suốt đối với những thông số của hệ thống như năng lượng thực P, độ lệch dòng điện, đồng thời có tần số lấy mẫu cao

4.2 Phát biểu bài toán

Cho một tập hợp n thiết bị điện D1, D2, , Dn Thông số của mỗi thiết bị bao gồm: tên thiết bị, một danh sách các mẫu tín hiệu cường độ dòng điện và công suất tiêu thụ của thiết bị trong thời gian lấy mẫu đó

Số lượng mẫu của các thiết bị là giống nhau và bằng sampleSize Tần số

lấy mẫu Ts của các thiết bị là như nhau

Với mỗi thiết bị ta có: