Smart device using long range technology for internet of things applications

Đại học Bách Khoa Hà Nội Viện Điện BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP Chủ đề: NGHIÊN CỨU CÁC VẤN ĐỀ VỀ NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI Ở VIỆT NAM Sinh viên thực tập: Dương Hoài Anh - 20130030 Lê Tiến Đạt - 20130822 Nguyễn Tiến Đạt - 20130849 Lưu Xuân Anh Tuấn - 20134277 Trần Mạnh Tuấn - 20134338 Chương trình tiên tiến – Điều khiển tự động K58 Giảng viên hướng dẫn: Dr Đào Phương Nam Ngày 21 tháng năm 2018 Báo cáo thực tập tốt nghiệp Đánh giá báo cáo thực tập tốt nghiệp (Dùng cho giảng viên hướng dẫn) Giảng viên đánh giá: TS Đào Phương Nam Tên đồ án: Smart device using Long Range technology for internet of things applications Chọn mức điểm phù hợp cho sinh viên trình bày theo tiêu chí đây: Rất (1); Kém (2); Đạt (3); Giỏi (4); Xuất sắc (5) Có kết hợp lý thuyết thực hành (20) Nêu rõ tính cấp thiết quan trọng đề tài, vấn đề giả thuyết (bao gồm mục đích tính phù hợp) phạm vi ứng dụng đồ án Cập nhật kết nghiên cứu gần (trong nước/quốc tế) Nêu rõ chi tiết phương pháp nghiên cứu/giải vấn đề Có kết mơ phỏng/thưc nghiệm trình bày rõ ràng kết đạt 5 5 Có khả phân tích đánh giá kết (15) Kế hoạch làm việc rõ ràng bao gồm mục tiêu phương pháp thực dựa kết nghiên cứu lý thuyết cách có hệ thống Kết trình bày cách logic dễ hiểu, tất kết phân tích đánh giá thỏa đáng Trong phần kết luận, tác giả rõ khác biệt (nếu có) kết đạt mục tiêu ban đầu đề đồng thời cung cấp lập luận để đề xuất hướng giải thực tương lai Kỹ viết (10) Đồ án trình bày mẫu quy định với cấu trúc chương logic đẹp mắt (bảng biểu, hình ảnh rõ ràng, có tiêu đề, đánh số thứ tự giải thích hay đề cập đến đồ án, có lề, dấu cách sau dấu chấm, dấu phẩy v.v), có mở đầu chương kết luận chương, có liệt kê tài liệu tham khảo có trích dẫn quy định Báo cáo thực tập tốt nghiệp Kỹ viết xuất sắc (cấu trúc câu chuẩn, văn phong khoa học, lập luận logic có sở, từ vựng sử dụng phù hợp v.v.) Thành tựu nghiên cứu khoa học (5) (chọn trường hợp) 10a Có báo khoa học đăng chấp nhận đăng/đạt giải SVNC khoa học giải cấp Viện trở lên/các giải thưởng khoa học (quốc tế/trong nước) từ giải trở lên/ Có đăng ký phát minh sáng chế 10b Được báo cáo hội đồng cấp Viện hội nghị sinh viên nghiên cứu khoa học không đạt giải từ giải trở lên/Đạt giải khuyến khích kỳ thi quốc gia quốc tế khác chun ngành TI contest 10c Khơng có thành tích nghiên cứu khoa học Điểm tổng /50 Điểm tổng quy đổi thang 10 * Nhận xét thêm Thầy/Cô (giảng viên hướng dẫn nhận xét thái độ tinh thần làm việc sinh viên) Ngày: / /201 Người nhận xét (Ký ghi rõ họ tên) Báo cáo thực tập tốt nghiệp LỜI MỞ ĐẦU Ngày nay, kèm với phát triển vượt bậc khoa học công nghệ, người sử dụng cạn kiệt nguồn tài nguyên hoá thạch truyền thống Bởi nhân loại dần hướng đến nguồn lượng khác Trái Đất, dồi Tiêu biểu số nguồn nhiên liệu lượng Mặt Trời Thế giới đạt bước tiến vượt bậc để ngày đưa lượng Mặt Trời làm nguồn nhiên liệu Trước tình đó, chúng em định nghiên cứu lượng Mặt Trời thời gian thực tập tốt nghiệp với mong muốn tích luỹ cho thân số hiểu biết tảng mảng lượng tiềm Chúng em muốn cảm ơn thầy Đào Phương Nam giúp giới thiệu cơng ty Hồ Phong, nơi tham gia thực tập đồng thời đưa dẫn cho chúng em trình thực tập Hà Nội, 21 tháng năm 2018 Sinh viên làm báo cáo Dương Hoài Anh Lê Tiến Đạt Nguyễn Tiến Đạt Lưu Xuân Anh Tuấn Trần Mạnh Tuấn Báo cáo thực tập tốt nghiệp MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU MỤC LỤC DANH SÁCH HÌNH DANH SÁCH BẢNG CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH THỰC TẬP Giới thiệu cơng ty Hịa Phong E&C Văn hóa doanh nghiệp a Văn hóa cộng đồng b Không ngừng học hỏi, sáng tạo c Khách hàng người bạn tin cậy d Lĩnh vực hoạt động e Chính sách chất lượng CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI 12 Hệ thống lượng mặt trời hộ nhà dân 12 Phân loại hệ thống điện mặt trời 12 a Hệ thống điện mặt trời nối lưới 13 b Hệ thống điện mặt trời độc lập 14 c Hệ thống lai 15 Thành phần hệ thống điện mặt trời 15 a Tấm pin mặt trời (Solar Panel) 15 b Bộ điều khiển sạc pin mặt trời 16 c Bộ kích điện DC-AC (Solar Inverter) 17 d ATS - Chuyển mạch tự động 18 e Ắc quy 18 CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI CHO NHÀ DÂN19 Phương pháp thiết kế 19 Tính tốn cụ thể nhà dân 20 a Khảo sát trạng 20 b Tính tốn 20 CHAPTER 4: THIẾT KẾ PHẦN MỀM TÍNH TỐN GĨC CHIẾU SÁNG 24 Cơ sở lý thuyết 24 Phần mềm 26 CHƯƠNG 5: THUẬT TOÁN BÁM ĐIỂM CÔNG SUẤT CỰC ĐẠI 29 Báo cáo thực tập tốt nghiệp Thuật tốn bám điểm cơng suất cực đại cho pin mặt trời 29 Ảnh hưởng phụ tải tới điểm MPP 30 Các thuật toán MPPT phổ biến 32 TÀI LIỆU THAM KHẢO 36 Báo cáo thực tập tốt nghiệp DANH SÁCH HÌNH Hình Thành tựu cơng nghệ cơng ty .9 Hình Dự án cơng ty 10 Hình Một vài địa điểm lắp đặt hệ thống NLMT 10 Hình Hệ thống nối lưới 13 Hình Hệ thống độc lập 14 Hình Hệ thống lai 15 Hình Tấm pin mặt trời 16 Hình Bộ điều khiển sạc 17 Hình Bộ nghịch lưu 17 Hình 10 Bộ chuyển mạch tự động 18 Hình 11 Ắc-quy 18 Hình 12 Sơ đồ hệ thống 21 Hình 13 Sơ đồ bố trí pin 22 Hình 14 Quỹ đạo Trái Đất 24 Hình 15 Các véc-tơ khơng gian 25 Hình 16 Khởi động phần mềm 26 Hình 17 Nhập số liệu 27 Hình 18 Kết phần mềm 28 Hình 19 Đường đặc tính pin Mặt Trời 29 Hình 20 Sơ đồ rút gọn 30 Hình 21 Xác định điểm làm việc 30 Hình 22 Sơ đồ tổng thể phần cứng 31 Hình 23 Sơ đồ tổng thể 32 Hình 24 Nguyên lí hoạt động MPPT 33 Hình 25 MPPT INC 34 Hình 26 Giản đồ thuật toán 35 DANH SÁCH BẢNG Tính tốn phụ tải 20 Tính hiệu suất pin 21 Chi phí vật tư 23 Báo cáo thực tập tốt nghiệp CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH THỰC TẬP Giới thiệu cơng ty Hịa Phong E&C Cơng ty Cổ Phần Đầu Tư Phát Triển Hòa Phong E&C (gọi tắt công ty HPEC) thành lập vào ngày 16 tháng 06 năm 2010 Cùng góp phần vào phát triển chung đất nước đáp ứng nhu cầu cấp thiết sở hạ tầng, nâng cao chất lượng sống người, công ty HPEC không ngừng đóng góp cho nhiều dự án tư vấn xây dựng liên quan đến lĩnh vực xây dựng bản, xây dựng dân dụng, công nghệ, môi trường Công ty HPEC nơi hội tụ đông đảo chuyên gia giỏi, có kinh nghiệm làm việc lâu năm – người có tâm huyết nghề nghiệp với khao khát đem kỹ kinh nghiệm đào tạo chun sâu góp phần nâng cao chất lượng cơng trình xây dựng Trên chặng đường vươn tới tầm cao, phương châm “Con người – Công nghệ – Kết nối” trở thành kim nam để thành viên công ty nỗ lực sáng tạo ngày Mặc dù thời gian hoạt động chưa dài Công ty HPEC trở thành địa uy tín đối tác nước tin cậy Ban lãnh đạo tin tưởng mang lại chất lượng dịch vụ, sản phẩm tốt với chi phí tiết kiệm nhằm tối ưu hóa lợi ích cho khách hàng đối tác cơng ty Văn hóa doanh nghiệp a Văn hóa cộng đồng Cơng ty HPEC trọng phát triển mơi trường động, chun nghiệp có tương tác cá nhân với cá nhân, cá nhân với tập thể, phận, phòng ban, nhân viên với lãnh đạo Lãnh đạo có vai trò người hướng dẫn, chất xúc tác tạo động lực làm việc truyền cảm hứng tới nhân viên Dưới mơ hình làm việc nhóm có hợp tác lẫn nhau, cơng ty hình thành cộng đồng có kết nối bền bỉ vững mà đó, thành viên HPEC gam màu vẽ nên sắc riêng cho doanh nghiệp b Không ngừng học hỏi, sáng tạo Mỗi nhân viên công ty tham gia hành động với trách nhiệm, thái độ tích cực, tạo điều kiện, hội để tìm mạnh riêng phát triển lực phù hợp với Thông qua buổi đào tạo, hội thảo, thành viên tự ý thức cần liên tục nâng cao nhận thức tự hoàn thiện lực thân, kiên trì đeo đuổi đam mê lĩnh vực kinh doanh tư vấn c Khách hàng người bạn tin cậy Tất hoạt động công ty HPEC giai đoạn hướng đến khách hàng Công ty thấu hiểu nhu cầu khách hàng để trở thành người đồng hành Báo cáo thực tập tốt nghiệp tin cậy trình phát triển đôi bên Thông qua phản hồi từ khách hàng, công ty không ngừng cải tiến công nghệ, phương thức để tạo lợi ích gia tăng nhằm cung cấp dịch vụ cách tốt nhất, hiệu nhất, cho khách hàng xã hội d Lĩnh vực hoạt động Trước xu hướng hội nhập quốc tế ngày sâu rộng nay, tận dụng mạng lưới quan hệ rộng khắp khả thông thạo ngoại ngữ Anh – Nhật, xây dựng môi trường hợp tác doanh nghiệp Việt Nam nước nhằm trao đổi kinh nghiệm, liên kết đào tạo, chuyển giao công nghệ khai thác lĩnh vực kinh doanh Đồng thời nghiên cứu, phát triển xây dựng chiến lược phát triển, chương trình, đề tài, đề án, dự án, quy hoạch, kế hoạch dài ngắn hạn ứng dụng công nghệ môi trường… Hướng dẫn, tổ chức thực chương trình ứng dụng, phát triển đổi cơng nghệ mơi trường; giải pháp nhằm nâng cao trình độ công nghệ lĩnh vực sản xuất, kinh doanh doanh nghiệp; thúc đẩy hoạt động ứng dụng, chuyển giao, nhập đổi công nghệ Xúc tiến đầu tư huy động nguồn lực hỗ trợ tổ chức, cá nhân nâng cao trình độ công nghệ, đổi công nghệ… Bằng kinh nghiệm nay, HPEC có khả thực trọn gói dịch vụ tư vấn khác nhau, bao gồm lĩnh vực chính: ▪ Dự án đường cao tốc, dự án cầu vượt sông giao thông vận tải ▪ Kỹ thuật giao thơng an tồn đường ▪ Thiết kế sở hạ tầng, khu đô thị, khu công nghiệp ▪ Quản lý 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 phân tích tài ▪ Phân tích kinh tế tài cho đầu tư dự án ▪ Hệ thống giao thông thông minh hệ thống thơng tin tồn cầu ▪ Giám sát thi cơng cơng trình ▪ Thiết kế, lắp đặt hệ thống quan trắc (SHMS) lĩnh vực giao thông vận tải, thủy lợi, thủy điện e Chính sách chất lượng Chính sách chất lượng Công ty Cổ phần đầu tư phát triển Hịa Phong E&C (cơng ty HPEC) cung cấp dịch vụ tư vấn cơng trình xây dựng, giao thông, sở hạ tầng, cung cấp sản phẩm công nghệ, môi trường với chất lượng cao Báo cáo thực tập tốt nghiệp nhằm đáp ứng yêu cầu ngày khắt khe thị trường mong đợi quý khách hàng Đồng thời công ty không ngừng học hỏi, cải tiến nâng cao chất lượng dịch vụ cung cấp cho khách hàng, xây dựng phát triển thương hiệu HPEC trở thành thương hiệu mạnh gắn liền với mục tiêu: ▪ Xây dựng, trì phát triển đội ngũ cán chuyên môn làm việc chuyên nghiệp, giỏi nghiệp vụ, có phẩm chất đạo đức nghề nghiệp, khơng ngừng phấn đấu mục tiêu chất lượng cơng trình ▪ Chỉ cung cấp sản phẩm, dịch vụ đảm bảo chất lượng, hiệu đảm bảo yếu tố cảnh quan thân thiện môi trường ▪ Xây dựng áp dụng Quy trình ISO 9001-2008 tiêu chuẩn Hệ thống quản lý chất lượng Công ty Cổ phần đầu tư phát triển Hịa Phong E&C (cơng ty HPEC) phấn đấu trở thành tổ chức tư vấn có tầm cỡ nước khu vực, có quy mơ đa ngành nghề có trình độ chun mơn cao, đóng vai trị đơn vị mạnh nước lĩnh vực tư vấn công nghệ xây dựng - Một số thành tựu công nghệ công ty: Hình Thành t ựu cơng nghệ cơng ty - Một số địa điểm, dự án thi công công ty: Báo cáo thực tập tốt nghiệp Dùng 12 pin mặt trời mắc nối tiếp kich thước 2m x 1m tổng công suất là: 12 x 310 = 3720Wp Sơ đồ bố trí pin: Hình 13 Sơ đồ bố trí pin Lựa chọn ắc-quy: Ắc-quy khơ Vision 6FM100D-X 12V 100Ah Dung lượng (Ah) = Tổng điện tiêu thụ/ (Hiệu suất x Mức xả x Điện thế) x thời gian sử dụng = 25/(0.85x0.6x12).2/12 = 681 Ah Dùng bình ắc quy 12V-100Ah Inverter: tổng cơng suất tải: ~ 4kW, chọn inverter (5KW) mustsolar ➢ Nguyên lý hoạt động Vào ban ngày, hệ thống điện NLMT cung cấp điện cho phụ tải qua Inverter, đồng thời sạc vào ắc quy Vào ban đêm, cung cấp điện cho tải từ Ắc quy (tối đa 20%) Khi hệ thống NLMT không đủ công suất để cung cấp cho phụ tải, bù ac quy (tối đa 20%), sau sử dụng điện lưới Khi điện, hệ thống cung cấp điện từ ắc quy Dự trữ 40% 22 Báo cáo thực tập tốt nghiệp ➢ Báo giá thiết bị Chi phí vật tư dự kiến: Vật tư TT Số lượng Đơn giá Thành tiền PIN NLMT 12 4,500,000 54,000,000 Ắc quy 12V-100Ah vision 08 3,500,000 28,000,000 INVERTER PH18-5048 plus kVA 01 20,000,000 20,000,000 Công lắp đặt vật tư lắp đặt Tổng 20.000.000 122,000,000 Bảng Chi phí vật tư ➢ Thời gian thu hồi vốn sách bảo hành - Thời gian thu hồi vốn: o Số điện ngày sản xuất được: N=3720x0.81x4.5=13,559.4(kWh) o Tiền điện tích kiệm hàng ngày là: M1 = 13,559.4x3.000 = 40,678.2 (VND) o Tiền điện tích kiệm hàng năm là: M2 = M1x360 = 14,644,152 (VND) => Thu hồi vốn sau 7.5 năm - Tuổi thọ sách bảo hành: o PIN NLMT tuổi thọ 25 năm, bảo hành 10 năm o Các thiết bị điện tử tuổi thọ 10 năm Bảo hành 01 năm - Tuổi thọ ắc quy năm, HPEC bảo hành hệ thống ắc quy năm, điểm bật so với giải pháp NLMT thị trường, thông thường tuổi thọ ắc quy tối đa năm, bảo hành năm 23 Báo cáo thực tập tốt nghiệp CHAPTER 4: THIẾT KẾ PHẦN MỀM TÍNH TỐN GĨC CHIẾU SÁNG Mục tiêu nghiên cứu thiết kế phần mềm tính tốn góc chiếu ánh nắng mặt trời vị trí lắp đặt cụ thể Từ tính tốn lượng lượng mà hệ thống pin lượng mặt trời tạo theo tháng năm, khu vực cụ thể Qua xác định hiệu hệ thống cách nhanh chóng xác Cơ sở lý thuyết Chúng ta bắt đầu với quỹ đạo Trái Đất quay quanh Mặt Trời năm: Hình 14 Quỹ đạo Trái Đất Xét điểm nằm xích đạo Trái Đất, gọi vĩ độ điểm thời điểm trưa 𝛾 Như hình vẽ trên, ta thấy bốn giá trị cụ thể 𝛾 thời điểm năm Ta thấy địa lượng biến đổi theo hình sin (do Trái Đất chuyển động trịn quanh Mặt Trời) với giá trị tháng tháng 9, cực đại cực tiểu tháng tháng 12 Qua ta suy cơng thức tính 𝛾 theo tháng: (𝑡 − 3) ∗ 90 ) ∗ 23.4 với t tháng 𝛾 = 𝑠𝑖𝑛( Giả sử tia nắng Mặt Trời chiếu đến Trái Đất song song với theo phương nằm ngang Ta tính góc tia nắng mặt trời hợp với mặt đất (𝜃′) vĩ độ 𝜃 công thức: 24 ... viên hướng dẫn) Giảng viên đánh giá: TS Đào Phương Nam Tên đồ án: Smart device using Long Range technology for internet of things applications Chọn mức điểm phù hợp cho sinh viên trình bày theo