Cải tạo hệ thống chiếu sáng công cộng bằng LED sử dụng điện năng lượng mặt trời trên tuyến đường nội bộ từ Cổng trường đến Nhà A8 của trường Đại học Nha Trang

1 TÓM TẮT Dự án “Cải tạo hệ thống chiếu sáng công cộng bằng LED sử dụng điện năng lượng mặt trời trên tuyến đường nội bộ từ Cổng trường đến Nhà A8 của trường Đại học Nha Trang” được thực hiện với mục đích sử dụng nguồn năng lượng sạch chiếu sáng đường nội bộ, để cho toàn thể cán bộ viên chức và sinh viên trường Đại học Nha Trang được hưởng thụ những công nghệ mới nhất của thời đại, của tương lai Mang lại môi trường sạch – đẹp – không phát thải – an toàn – tiết kiệm Cải tạo lại hệ thống chiếu sáng vốn đã và đang xuống cấp từng ngày, không đạt tiêu chuẩn chiếu sáng và an toàn xây dựng Giáo dục ý thức cho sinh viên và cán bộ viên chức về bảo vệ môi trường, hạn chế sử dụng các nguồn năng lượng hóa thạch, hạn chế chất thải, tận dụng và ứng dụng rộng rãi các nguồn năng lượng sạch như năng lượng mặt trời Hưởng ứng và chấp hành chủ trương, chính sách của Nhà nước về tiết kiệm điện năng, sử dụng nguồn năng lượng sạch, chủ động ứng phó với biến đổi khí hậu Chủ động nắm bắt và ứng dụng những công nghệ - thành tựu của nhân loại vào phục vụ cuộc sống và công việc của chúng ta Đây là một dự án cải tạo công trình chiếu sáng công cộng cho Trường Đại học Nha Trang và cũng là đồ án Tốt Nghiệp của sinh viên ngành Điện – Điện tử, có rất nhiều vấn đề liên quan cần phải giải quyết, có những kiến thức không còn là chuyên ngành Điện – Điện tử mà mở rộng ra nhiều lĩnh vực và khía cạnh khác nhau của một dự án thực sự Hơn nữa nguồn vốn lại hạn hẹp; nên việc ứng dụng hoàn toàn những công nghệ mới vào cải tạo là một thách thức và đòi hỏi người thực hiện hiện phải tính toán hết sức thận trọng Chính vì điều đó mà việc hoàn thành đồ án chỉ dừng lại ở một mức độ thành công nhất định, đòi hỏi cần phải hoàn chỉnh hơn nữa về sau, nếu như có thêm kinh phí và thời gian Sau khi dự án hoàn thành sẽ mang lại ánh sáng đủ tiêu chuẩn, tiết kiệm, an toàn, sử dụng năng lượng sạch và thẩm mỹ cho toàn bộ tuyến đường nội bộ từ Cổng trường lên Nhà A8; hệ thống sử dụng nguồn năng lượng được cung cấp từ PIN năng lượng mặt trời cho LED chiếu sáng 2 MỤC LỤC GVHD: Ts Trần Tiến Phức SVTH: Nguyễn Quang Hải 3 DANH SÁCH BẢNG Kết quả độ sáng trên đường của 4 trụ đèn sau khi đưa vào vận hành (đơn vị: lx)…………………………………………………………………………… 87 GVHD: Ts Trần Tiến Phức SVTH: Nguyễn Quang Hải 4 DANH SÁCH HÌNH GVHD: Ts Trần Tiến Phức SVTH: Nguyễn Quang Hải 5 LỜI NÓI ĐẦU  GIỚI THIỆU CHUNG Năm 1907, hiện tượng biến điện thành ánh sáng được H J Round phát hiện đầu tiên Tuy nhiên, phải đến vài thập kỷ sau đó thì thế hệ LED đầu tiên mới được ra đời, gọi là LED hồng ngoại; do các nhà thí nghiệm người Mỹ Robert Biard và Garry Pittman phát minh vào năm 1961 Sang năm 1962, Nick Honyak chế tạo ra loại LED phát ra ánh sáng nhìn thấy là loại Led đỏ và ông được xem là cha đẻ của LED Trải qua nhiều thập kỷ từ thuở sơ khai đến nay, năm 2014 là mốc thời gian mà LED gần như đã hoàn thiện lên rất nhiều: từ chất lượng ánh sáng, hiệu suất, công suất, điện năng tiêu thụ, nhiệt độ làm việc, tuổi thọ, và giá cả cũng càng ngày giảm xuống… LED không còn đắc đỏ như nhũng ngày đầu ra đời và trở nên phổ biến trong đời sống bởi sự tiện lợi của nó Nếu như trước đây LED chỉ có mặt trong các thiết bị điện tử như truyền phát dữ liệu, thì ngày nay LED được ứng dụng rông rãi trong lĩnh vực chiếu sáng, trang trí nội thất trong nhà, sân vườn, … Nhiều nơi đã sử dụng LED vào chiếu sáng đường bộ kết hợp với ứng dụng PIN năng lượng mặt trời, tạo thành một cặp đôi hoàn hảo của công nghệ mới – công nghệ của tượng lai: không phát thải, sạch, an toàn, tiết kiệm và bảo vệ môi trường Dự án “Cải tạo hệ thống chiếu sáng công cộng bằng LED sử dụng điện năng lượng mặt trời trên tuyến đường nội bộ từ cổng trường đến Nhà A8 của trường Đại học Nha Trang” là một bước tiến mới, đưa các công trình chiếu sáng công cộng của Trường đi theo xu hướng công nghệ của thời đại và tương lai Mang lại cho cán bộ viên chức và sinh viên một môi trường xanh – sạch – đẹp – an toàn – công nghệ  TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI 6 Các cột đèn chiếu sáng trong trường có thể chia làm 3 loại theo thời gian xây dựng: - Trụ đèn chiếu sáng công cộng tận dụng ống cấp nước bằng sắt mạ kẽm xây - dựng từ trước năm 1990; Trụ đèn chiếu sáng công cộng kết hợp với trụ điện hạ thế bằng bê tông ly tâm, - xây dựng trong khoảng thời gian 1990 – 2003; Trụ đèn chiếu sáng công cộng bằng thép nhúng trong bể kẽm nóng Những trụ đèn xây dựng từ trước năm 1990 đã xuống cấp, không còn phù hợp với tiêu chuẩn về xây dựng hiện hành và đặt biệt nó lại ở trên tuyến đường chính từ Cổng trường lên Nhà hiệu bộ nên cần được đầu tư cải tạo Mặc khác, Nhà nước ta đang có chủ trương, chính sách về tiết kiệm điện, sử dụng năng lượng sạch, chủ động ứng phó về biến đổi khí hậu, bảo vệ môi trường Trong khi đó, các trụ đèn chiếu sáng công cộng trong Trường đang sử dụng các công nghệ chiếu sáng cũ (bóng cao áp công suất lớn, đèn huỳnh quang) hiệu suất phát sáng thấp, tuổi thọ ngắn cần được thay thế động bộ Sau 30 năm được đưa vào sử dụng, các cột đèn chiếu sáng trên tuyến đường đôi từ cổng trường lên nhà hiệu bộ đã thực sự có nhiều dấu hiệu xuống cấp và cần được thay thế Cụ thể độ sáng của các trụ đèn không còn đảm bảo tiêu chuẩn chiếu sáng đường nội bộ như quy định của TCXDVN 333:2005; các trụ đèn đã bị các yếu tố từ bên ngoài (thiên nhiên) và bên trong (tuổi thọ linh kiện) làm hư hại, không còn đảm bảo đúng tiêu chuẩn BS 5649, TR7 về trụ đèn và chất lượng chiếu sáng đường bộ Vì vậy, việc thay thế và nâng cấp các trụ đèn là hoàn toàn cần thiết, để đảm bảo tiêu chuẩn chiếu sáng TCXD 333:2005 của Bộ xây dựng đã ban hành, mang lại hiệu quả kinh tế trong chiếu sáng, sự trang trọng cũng như đảm bảo an toàn cho người và giao thông vào ban đêm ở tuyến đường từ Cổng trường đến nhà Hiệu Bộ  ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI ỨNG DỤNG THỰC TẾ CỦA ĐỀ TÀI  Đối tượng áp dụng Cải tạo 4 trụ đèn chiếu sáng giao thông theo công nghệ chiếu sáng mới, hiện đại, tiết kiệm năng lượng và không gây phát thải tại tuyến đường đôi từ Cổng trường Đại học Nha Trang đến Nhà A8  Phạm vi ứng dụng thực tế của đề tài 7 Nâng cấp độ sáng và hiệu suất chiếu sáng của 4 trụ đèn tại tuyến đường đôi từ Cổng trường Đại học Nha Trang đến Nhà A8 theo tiêu chuẩn chiếu sáng TCXDVN 333:2005 do Bộ xây dựng ban hành Sử dụng điện năng lượng mặt trời làm nguồn năng lượng chính cung cấp cho hệ thống hoạt động  Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI Việc cải hệ thống chiếu sáng công cộng bằng LED dùng điện mặt trời trong Trường Đại học Nha Trang mà cụ thể trên truyến đường từ Cổng trường đến nhà A8 mang nhiều ý nghĩa nghiên cứ, ứng dụng và giáo dục về tiết kiệm năng lượng, sử dụng năng lượng sạch cho mọi người và là bài học về công nghệ chiếu sáng hiện đại, hiệu suất cao cho sinh viên ngành Công nghệ kỹ thuật điện - điện tử nói riêng và sinh viên trường Đại học Nha Trang nói chung Mang lại cho sinh viên, cán bộ viên chức trường Đại học Nha Trang một môi trường chiếu sáng an toàn – xanh – sạch – đẹp – công nghệ - trang trọng Là cơ sở để không chỉ duy nhất trên tuyến đường này mà là trên hầu hết các công trình chiếu sáng công cộng của trường Đại học Nha Trang đều sẽ lần lượt được cải tạo theo hướng chiếu sáng công nghệ - hiện đại – tiết kiệm như đề tại này đã thực hiện, nhằm đưa trường Đại học Nha Trang trở thành một trong những “thiên đường” của ứng dụng công  nghệ chiếu sáng sạch LỜI CẢM ƠN Xin chân thành gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất đến thầy TS Trần Tiến Phức đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo tôi trong suốt quá trình thực hiện dự án cũng là đồ án Tốt Nghiệp, để tôi có thể hoàn thành dự án một cách tốt nhất với hiệu quả cao nhất Xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến các thầy (cô) đã truyền đạt kiến thức cho tôi trong suốt 4 năm học, để tôi có đủ kiến thức để hoàn thành dự án Xin cảm ơn các bác, các chú, các anh bên Tổ điện Trung tâm phục vụ trường học trường Đại học Nha trang đã nhiệt tình giúp đỡ nhiều vấn đề liên quan đến dự án, tạo điều kiện thuận lợi để tôi hoàn thành tốt 8 dự án của mình Xin cảm ơn toàn thể các bạn trong Lớp 52DDT đã chung sức giúp đỡ và chia sẻ một phần công việc của dự án Do quá trình thực hiện đồ án có quá nhiều vấn đề nằm bên ngoài kiến thức chuyên ngành, phải vừa làm, vừa học, vừa nghiên cứu, vừa tham khảo nên chắc chắn sẽ có nhiều thiếu sót Tôi rất mong sự góp ý nhiệt tình từ thầy cô và các bạn trong Khoa, trong trường Đại học Nha Trang, để không chỉ dự án này mà còn nhiều dự án tượng tự nữa của sinh viên các khóa sau của khoa Điện – Điện tử sẽ mang lại cho quý thầy (cô) và các bạn sự thoải mái và hài lòng nhất, khi hưởng thụ thành quả của các công trình công cộng Nha Trang, ngày 2 tháng 6 năm 2014 Sinh viên Nguyễn Quang Hải 9 TỔNG QUAN Từ khi du nhập vào Việt Nam đến nay, LED dường như đã có chổ đứng không thể nào thay thế được trong lĩnh vực chiếu sáng bởi sự tiện dụng, tiết kiệm điện, tuổi thọ và tính thẩm mỹ của nó Nhiều công trình mọc lên không thể thiếu sự góp mặt của đèn LED như: nhà cửa, văn phòng, sân vườn, trang trí cây cảnh, điểm du lịch - giải trí – nghỉ mát, các biển hiệu quảng cáo lại không thể thiếu,…cho đến chiếu sáng các công trình giao thông cầu – đường Việt Nam với lợi thế là một trong những nước nằm trong giải phân bố ánh nắng mặt trời nhiều nhất trong năm trên bản đồ bức xạ của thế giới, năng lượng mặt trời ở Việt Nam có sẵn quanh năm, khá ổn định và phân bố rộng rãi trên các vùng miền Đặc biệt, số ngày nắng trung bình trên các tỉnh của miền Trung và miền Nam là khoảng 300 ngày/năm[6] Sự hội tụ đầy đủ các yếu tố trên là cơ hội để LED được ứng dụng mạnh mẽ hơn nữa tại Việt Nam; các công trình, dự án chiếu sáng công cộng với sự kết hợp của điện năng lượng mặt trời và LED được triển khai nhanh chóng tại nhiều nơi ở nước ta như: - Mô hình hệ thống chiếu sáng vườn ươm bằng bằng LED sử dụng năng lượng mặt trời đầu tiên tại Việt Nam được lặp đặt tại Trung tâm Ứng dụng khoa học và công nghệ - Lâm Đồng được tổ chức hợp tác quốc tế Nhật Bản JICA tài trợ vào tháng 9/2011 Dự án năng lượng sạch và chiếu sáng bằng LED do SolarBK lắp đặt ở Đảo Trần – QK3 được triển khai từ tháng 10/2012 và hoàn thành sau một tháng thi công 10 - Dự án tổng thể năng lượng sách và chiếu sáng quâng đảo Trường Sa và Nhà dàn DK lắp đặt: 5.700 tấm Pin năng lượng mặt trời, hơn 120 quạt gió, 1.000 bộ đèn LED sử dụng năng lượng mặt trời do Tập đoàn Dầu khí Việt Nam (Petro Vietnam) và SolarBK - lắp đặt, vận hành vào tháng 6/2012 Công ty TNHH MTV Quản lý đô thị và môi trường TP.Buôn Ma Thuộc sử dụng đèn LED trong chiếu sáng công cộng từ tháng 2/2012 đến tháng 7/2012 đã tiết kiệm được - gần 5.5 tỷ đồng tiền điện Dự án xây dựng nhà máy chuyên sản xuất các loại LED tại lô 18, khu công nghiệp Thạch Thất – Quốc Oai – Hà Nội, được cấp vốn từ Đài Loan với tổng diện tích được xây dựng đến cuối năm 2014 là 50.000 m 2 do ông James Chen – Giám đốc công ty - Công nghiệp HuaBo (trụ sở tại TP.Chu Hải – Trung Quốc) đầu tư Cầu Thuận Phước, cầu Rồng và cầu mới Trần Thị Lý đều được chính quyền TP.Đà Nẵng lắp đặt hệ thống chiếu sáng bằng LED cho cả hệ thống chiếu sáng mỹ thuật và - chiếu sáng giao thông Mô hình chiếu sán đô thị bằng công nghệ LED kết nối, do Ericsson và Royal Philips - kết hợp thực hiện vào tháng 2/2014 Tại Hà Nội ngày 22/4/2014, Bộ Giao Thông Vân Tải phối hợp với Đại sứ quán Vương quốc Bỉ tại Việt Nam tổ chức Hội thảo “Giải pháp chiếu sáng LED cho các dự án giao thông tại Việt Nam” Phát triển đến năm 2020 tầm nhìn đến năm 2030 Như vậy, đã có rất nhiều công trình chiếu sáng công cộng tại Việt Nam đã đi dần vào nghiên cứu, mở rộng nghiên cứu, ứng dụng mô hình LED, LED – PIN năng lượng mặt trời, Pin – tích trữ - LED Đến thời điểm ngày người ta đã không còn nghi ngờ gì về khả năng của LED trong chiếu sáng và đang từng bước cải tiến hơn nữa về chất lượng, hiệu suất cũng như tuổi thọ của LED Nha Trang là một trong những địa điểm có tổng số giờ nắng trong năm cao của cả nước; hơn nữa đại học Nha Trang tọa lạc ở vị trí khá thuận lợi: gần biển, thoáng đản, cao và lượng nắng trong năm cũng đáng kể rất phù hợp để phát triển các loại năng lượng sạch như năng lượng mặt trời Đánh giá tuyến đường từ cổng trường đại học Nha Trang đến Nhà A8, mặc dù chỉ có duy nhất một vị trí trước Nhà A8 là có khả năng lắp đặt Pin năng lượng mặt trời Tuy nhiên, thực tế đã có một đồ án từ khóa 48 trước của Khoa Điện điện tử đã lắp đặt và vận hành thành công mô hình Pin năng lượng mặt trời – tích trữ - LED để chiếu sáng giao thông tại vị trí trụ 149 truyxuatngay++; truyxuatdulieu(); } // dangban = 1; rtc_get_time (&gio, &phut, &giay); dangcho = giay; } if(PINB.0 == 0) //neu back duoc nhan { delay_ms(200); if (truyxuatngay > 1) { truyxuatngay ; //se truyxuat va hien thi du lieu ngay truoc do truyxuatdulieu(); } // -dangban = 1; rtc_get_time (&gio, &phut, &giay); dangcho = giay; } 150 if (PINB.2 == 0) //neu ok duoc nhan { menu = 1; //thoat khoi man hinh truy xuat du lieu delay_ms(50); lcd_clear(); } if (PINB.4 == 0) //phim reset { delay_ms(200); // luon hoi khi xoa du lieu-lcd_gotoxy (0,0); lcd_putsf (" XOA TOAN BO CSDL ? "); lcd_gotoxy (0,1); lcd_putsf ("NHAN OK: Dong y "); lcd_gotoxy (0,2); lcd_putsf ("NHAN MENU: Quay lai "); lcd_gotoxy (0,3); lcd_putsf ("NH'NEXT: Chon de xoa"); cholenh = 1; while (cholenh == 1) { 151 if (PINB.1 == 0) { huongdan = 1; lcd_clear(); delay_ms(200); lcd_gotoxy (0,0); lcd_putsf (" XIN MOI DOC KY "); lcd_gotoxy (0,1); lcd_putsf (" HUONG DAN THAO TAC "); delay_ms(1000); lcd_clear(); while (huongdan == 1) //chuong trinh cho phep xoa du lieu tung ngay { lcd_gotoxy (0,0); lcd_putsf ("BACK:Di toi DL truoc"); lcd_gotoxy (0,1); lcd_putsf ("NEXT: Di toi DL sau"); lcd_gotoxy (0,2); lcd_putsf ("NHAN NEXT DE DUOC"); lcd_gotoxy (0,3); 152 lcd_putsf ("HD TIEP >>"); if (PINB.1 == 0) { delay_ms(200); huongdantiep = 1; lcd_clear(); while (huongdantiep == 1) { lcd_gotoxy (0,0); lcd_putsf ("NHAN OK: De xoa"); lcd_gotoxy (0,1); lcd_putsf ("NHAN MENU: Quay ve"); lcd_gotoxy (0,2); lcd_putsf ("Neu da ro xin moi"); lcd_gotoxy (0,3); lcd_putsf (" Nhan OK "); if (PINB.2 == 0) { delay_ms(200); huongdantiep = 0; 153 lcd_clear(); huongdan = 0; dangthuchien = 1; truyxuatngay = 1; // truy xuat va hien thi du lieu ngay dau tien truyxuatdulieu(); } if (PINB.3 == 0) //thoat { delay_ms(200); huongdan = 0; huongdantiep = 0; dangthuchien = 0; cholenh = 0; lcd_clear(); delay_ms(50); lcd_gotoxy (0,0); lcd_putsf (" NHAN OK DE QUAY VE "); 154 lcd_gotoxy (0,1); lcd_putsf (" MAN HINH CHINH "); delay_ms(1500); lcd_clear(); delay_ms(50); truyxuatngay = 1; // truy xuat va hien thi du lieu ngay dau tien truyxuatdulieu(); } } } while (dangthuchien == 1) { if(PINB.1 == 0) //neu next duoc nhan { delay_ms(200); //se truyxuat va hien thi du lieu ngay tiep theo if (truyxuatngay < 7) { truyxuatngay++; truyxuatdulieu(); } 155 } if(PINB.0 == 0) //neu back duoc nhan { delay_ms(200); if (truyxuatngay > 1) { truyxuatngay ; //se truyxuat va hien thi du lieu ngay truoc do truyxuatdulieu(); } } if (PINB.2 == 0) { delay_ms(200); for (z=1;z