Nghiên cứu xây dựng hệ thống tiết kiệm điện năng chiếu sáng ứng dụng mạng sensor không dây

Bộ công thơng viện điện tử tin học báo cáo tổng kết đề tài kh&cn cấp nghiên cứu xây dựng hệ thống tiết kiệm điện chiếu sáng ứng dụng mạng sensor không dây Mã số: 187 08RD/HĐ-KHCN chủ nhiệm đề tài: ths Trần văn tuấn 7171 17/3/2009 Hà nội - 2008 B CễNG THNG VIN NGHIấN CU IN T, TIN HC, T NG HểA o0o KT QU THC HIN TI NCKH V PTCN CP B NM 2008 ti: NGHIấN CU XY DNG H THNG TIT KIM IN NNG CHIU SNG NG DNG MNG SENSOR KHễNG DY Mó s: 187.08RD/H-KHCN Ch nhim ti: Ths Trn Vn Tun H Ni-12.2008 B CễNG THNG VIN NGHIấN CU IN T, TIN HC, T NG HểA o0o KT QU THC HIN TI NCKH V PTCN CP B NM 2008 ti: NGHIấN CU XY DNG H THNG TIT KIM IN NNG CHIU SNG NG DNG MNG SENSOR KHễNG DY Mó s: 187.08RD/H-KHCN Ch nhim ti: Ths Trn Vn Tun Cỏn b tham gia: ThS Trn Vn Tun KS T Vn Nam ThS Nguyn Tun Nam KS Bựi c Thng ThS Phm Thựy Dung H Ni 2008 TI CB 187.08RD/H-KHCN TểM TT TI Mc tiờu ca ti: To mt nn tng phn cng v phn mm cho cỏc mng sensor kt hp thit b chp hnh h thng qun lý iu khin chiu sỏng Tỡnh hỡnh nghiờn cu nc: Vit Nam, in nng chiu sỏng chim mt t l ln in nng tiờu th Vic nghiờn cu thit k ch to cỏc phn t cng nh tớch hp h thng tit kim in chiu sỏng l rt cn thit Qua tỡm hiu chỳng tụi nhn thy, vic ng dng cụng ngh iu khin chiu sỏng ó c mt s n v ng dng thnh cụng Song di gúc nghiờn cu thit k ch to thit b dng ri v tớch hp thnh h thng thỡ cha cú n v no thc hin Tỡnh hỡnh nghiờn cu nc ngoi: Tit kim in nng, c bit l in nng chiu sỏng l mt nhng ang c ton cu quan tõm Vic tit kim in nng c trung ch yu mc thit b v mc h thng Cỏc gii phỏp iu khin chiu sỏng ang c tớch cc nghiờn cu v phỏt trin bao gm hon thin v cụng ngh ốn chiu sỏng, cụng ngh chn lu in t cho n cỏc mng iu khin chiu sỏng Cỏc mng iu khin chiu sỏng cú th s dng cỏc bus truyn thụng riờng nh ca GE, Honeywell, Lutron, truyn trờn ng dõy in hay mi õy hn l truyn thụng khụng dõy Mt h thng iu khin chiu sỏng bao gm cỏc phn t sau: - Phn t chp hnh (ốn, rle, chn lu,) cú th kt ni thnh mng - B iu khin - Phn mm qun lý giỏm sỏt Phng phỏp nghiờn cu: - Tp trung vo ch to cỏc cm thit b - p dng cỏc cụng ngh mi nht v truyn thụng khụng dõy, sensor khụng dõy, - La chn thớch hp cỏc module phn cng dng OEM - Thit k v phn bin thit k Ni dung chớnh: - Nghiờn cu thit k ch to cỏc nỳt sensor/actuator khụng dõy cho h qun lý iu khin chiu sỏng - To dng h firmware chun cho mng sensor/actuator khụng dõy cho h qun lý iu khin chiu sỏng - Nghiờn cu, thit k b iu khin trung cho h qun lý iu khin chiu sỏng TI CB 187.08RD/H-KHCN - Nghiờn cu xõy dng gii phỏp iu khin chiu sỏng ng dng cho cỏc phõn xng sn xut, tũa nh TI CB 187.08RD/H-KHCN MC LC CHNG 1: NGHIấN CU KHO ST CC H IU KHIN CHIU SNG MI NHT 1.1 VAI TRề CA H IU KHIN CHIU SNG TRONG GII PHP CHIU SNG HIN I VIT NAM 1.2 KHO ST CC H IU KHIN CHIU SNG MI NHT 1.2.1 Cỏc h iu khin chiu sỏng mi nht .3 1.2.2 Cu trỳc ca h iu khin chiu sỏng dng trung 1.2.3 Cỏc phn t chp hnh .7 1.2.4 Cỏc sensor (cm bin) 1.2.5 iu khin chiu sỏng .10 1.3 TNG QUAN CC BUS GIAO TIP CHO MNG IU KHIN CHIU SNG 11 1.3.1 Mng 1-wire 13 1.3.2 Mng MODBUS 13 1.3.3 ZIGBEE 14 1.3.4 DALI 16 1.4 MNG SENSOR KHễNG DY V KH NNG P DNG VO H IU KHIN CHIU SNG 19 CHNG 2: THIT K PHN CNG CHO H IU KHIN CHIU SNG 21 2.1 THIT K H THNG 21 2.2 THIT K CH TO B IU KHIN TP TRUNG DTC 26 2.3 THIT K CH TO NT SENSOR/ACTUATOR KHễNG DY mLCP-8 28 2.4 THIT K CH TO NT TOUCHLIGHT (cụng tc iu khin dng cm ng) 30 2.5 THIT K CH TO CC NT SENSOR 31 CHNG 3: THIT K PHN MM CHO H IU KHIN CHIU SNG 33 3.1 CễNG C V MễI TRNG PHT TRIN 33 3.2 XY DNG Mễ HèNH H THNG 34 3.3 PHN MM TRUYN THễNG KHễNG DY 38 3.3.1 Stack Zigbee 38 3.3.2 H iu hnh hng s kin (event driven scheduler) 40 3.4 PHN MM NG DNG CC NT 42 3.5 PHN MM TRấN B IU KHIN TP TRUNG DTC 45 3.5.1 Tng quỏt phn mm trờn DTC .45 3.5.2 Giao din s dng trờn DTC 46 3.6 PHN MM CHO MNG SENSOR/ACTUATOR KHễNG DY TRấN mLCP-8 54 CHNG 4: KT QU T C, GII PHP NG DNG V TH NGHIM H THNG 57 4.1 KT QU T C 57 4.2 MT S GII PHP NG DNG CA H THNG IU KHIN CHIU SNG 59 4.3 TH NGHIM 62 TI CB 187.08RD/H-KHCN CHNG 5: KT LUN 66 TI LIU THAM KHO 67 PH LC 69 TI CB 187.08RD/H-KHCN MC LC CC HèNH Hỡnh 1: iu khin úng ct n gin Hỡnh 2: iu khin chiu sỏng lp trỡnh c (dng panel n) .4 Hỡnh 3: H thng chiu sỏng ca DOUGLAS Hỡnh 4: H thng chiu sỏng ca Hubbell Hỡnh 5: Mụ hỡnh mt h iu khin chiu sỏng .6 Hỡnh 6: Bin t phỏt hin ngi PIR .9 Hỡnh 7: Sensor o sỏng Hỡnh 8: Lu mng IBECS s dng cụng ngh 1-wire 13 Hỡnh 9: Giao thc MODBUS tng ng vi lp ca mụ hỡnh OSI 14 Hỡnh 10: Kin trỳc phõn lp ca ZigBee 15 Hỡnh 11: Mng hỡnh v mng mt li ca ZigBee 16 Hỡnh 12: S mng DALI gm chn lu v thit b iu khin sỏng 17 Hỡnh 13: Mụ hỡnh h thng iu khin chiu sỏng ca thit k .22 Hỡnh 14: Cỏc nỳt s thit k 24 Hỡnh 15: S mt h thng m rng .25 Hỡnh 16: S b DTC 27 Hỡnh 17: S module Wireless 27 Hỡnh 18: S tng quỏt ca mt panel iu khin ti ch(Douglas) 28 Hỡnh 19: S mng cỏc panel (Douglas) .29 Hỡnh 20: S ca nỳt mLCP-8 30 Hỡnh 21: S ca nỳt TouchLight 31 Hỡnh 22: Sensor phỏt hin ngi 31 Hỡnh 23: S ca nỳt sensor khụng dõy 32 Hỡnh 24: Mụ hỡnh ca h thng 34 Hỡnh 25: Phn mm master v slave 35 Hỡnh 26: Mụ hỡnh master/slave 36 Hỡnh 27: Mụ hỡnh phõn lp ISO-OSI .38 Hỡnh 28: Mt nỳt zigbee bao gm phn cng v phn mm cỏc phn mm c phõn theo tng lp khỏc 39 Hỡnh 29: Chc nng cỏc nỳt mng Zigbee 39 Hỡnh 30: Phõn vai trũ cho cỏc nỳt mng 40 Hỡnh 31: Gi hm ng b v gi hm d b 41 Hỡnh 32: Chu trỡnh thc hin ca chng trỡnh 41 Hỡnh 33: Cỏc thnh phn ca TinyOS 42 Hỡnh 34: Endpoint Zigbee 42 Hỡnh 35: Cú th gỏn cỏc thit b cho cỏc Endpoint 43 Hỡnh 36: Bng kt ni cỏc phn t 43 Hỡnh 37: Quy trỡnh to v gỏn cỏc liờn kt 44 Hỡnh 38: Cu trỳc phn mm trờn DTC 45 Hỡnh 39: Mn hỡnh giao din chớnh trờn DTC 47 Hỡnh 40: Mn hỡnh ci t lch trỡnh iu khin .47 Hỡnh 41: Lu ci t lch trỡnh iu khin 48 Hỡnh 42: Mn hỡnh ci t nhúm 49 Hỡnh 43: Lu ci t nhúm 49 Hỡnh 44: Mn hỡnh ci t u vo 50 Hỡnh 45: Lu thit lp Switch Station 50 Hỡnh 46: Lu lp trỡnh cỏc sensor .51 Hỡnh 47: Ci t h thng .51 Hỡnh 48: Lu ci t h thng .52 Hỡnh 49: Ci t cỏc chc nng 53 TI CB 187.08RD/H-KHCN Hỡnh 50: Lu ci t mt s chc nng .54 Hỡnh 51: Phn mm qun lý trung tõm trờn mLPC-8 .55 Hỡnh 52: Mỏy trng thỏi giao din ca mLPC-8 56 Hỡnh 53: Hp DTC 57 Hỡnh 54: Bờn hp DTC 57 Hỡnh 55: Hp mLCP-8 .58 Hỡnh 56: Bo mch Relay Scanner (mch ca mLCP-8) 58 Hỡnh 57: Bo mch Relay Scanner (mch ca mLCP-8) 58 Hỡnh 58: Nỳt cụng tc cm ng TouchLight 59 Hỡnh 59: Cỏc sensor khụng dõy 59 Hỡnh 60: Panel 64 Hỡnh 61: Panel 65 TI CB 187.08RD/H-KHCN MC LC CC BNG Bng 1: c lng t l nng lng tit kim c dựng cm bin phỏt hin ngi Bng 2: Bng tng hp hiu qu s dng iu khin chiu sỏng 11 Bng 3: Bng tng hp giao thc ca mt s h chiu sỏng thng mi (hu tuyn) 12 Bng 4: So sỏnh gia cỏc chun RF 15 Bng 5: Nhng c tớnh chớnh ca mng Dali 17 Bng 6: So sỏnh mt s mng truyờn thụng .18 Bng 7: Bng phõn chia chc nng cho cỏc nỳt .23 Bng 8: Bng tng hp phn mm 37 Bng 9: Bng cỏc cu trỳc cỏc logic iu khin ca h thng 46 CC MN HèNH CHNH CA B IU KHIN DTC MAIN MENU Schedules Groups System Inputs Presets System Settings Special Functions VIEW Schedule CLEAR Schedule VIEW Group CLEAR Group NAME Schedule EDIT Schedule NAME Group EDIT Group Holidays Back Back VIEW Preset CLEAR Preset NAME Preset EDIT Preset Back Time & Date Astro Clock Security Relay Panels Open/Close Time Hours of Operation Tablet Settings Diagnostics Blink Alert Settings After Hour OFF Sweeps Back Back CC MN HèNH CA SCHEDULE CC MN HèNH CA GROUP G1 Select Group Group G2 Group Group Group Group Group Back G5 OK Panel in Group Panel Panel Panel Panel Panel Panel Panel Panel Panel Panel Panel Back ARE YOU SURE? YES OK YES NO Back Panel in Group Panel G4 Sch1 CLEAR Group Group yes yes yes yes no Back G6 G3 Sch1 CLEAR Group NO Back G7 Relays in Group: Group Panel Include Exclude Back Relay Relay Relay Relay Relay OK yes yes yes yes no G8,G9,G10=G1 CC MN HèNH CA SYSTEM INPUTS Switch Station Switch node Switch Station View Switch Station Name Switch Station Switch node Switch node Switch node Switch node Program Switch Station Back Name Switch INPUT Switch INPUT Type Map Switch INPUT Active/Inactive Times Switch INPUT Mapping Switch Node Switch Momentary PB Map to single Relay Switch INPUT Mapping Switch Node Switch Map to Group of Relays Back Back OK Back Open/close Time Hours of Operation Switch MOM PB MOM PB Maintained Timed ON Set Preset Output Override PM OK Active/inactive days Switch node Mondays Tuesdays Wednesdays Thursdays Fridays Saturdays Sundays Holidays OK Back OK Group Group Group Group Group Back OK ACTIVE BETWEEN Switch Node Switch Mondays Start 8:00AM End 5:30PM Start Time Hour Min AM Back Select Switch INPUT Switch node OK START Time Switch Node Switch Mondays END Time Back Select Switch INPUT Switch node Select Group Group Relay Relay Relay Relay Relay Switch Station Node Mondays ACTIVE/INACTIVE Time Type: Normal Time Min AM Select Relay Switch node Switch ON/OFF Toggle Realy panel Switch ON/OFF Toggle Relay Panel Relay Panel Relay Panel Relay Panel Relay Panel Astro Time Map Switch OFF action Preset Switch INPUT Mapping Switch node Hour Back Map Switch ON action Back END Time Switch Node Switch Mondays Switch Node Switch Momentary PB OK Normal Time Map to single Relay Switch INPUT Mapping Switch Switch Switch Switch Back OK Back Switch ON/OFF Toggle Map to Group of Relays Back Switch Station button Active Select Switch INPUT Switch node Back Back OK Back Switch Station Switch Station Switch node PM OK Select TIMED ON Duration Switch node Switch MOM PB/Maintained PB Switch Timed ON Toggle ON Only OFF Only Minutes Back OK Back OK CC MN HèNH CA SYSTEM INPUTS CC MN HèNH CA SYSTEM SETTINGS CC MN HèNH CA SPECIAL FUNCTIONS Mễ T LCH TRèNH HOT NG CA PANEL TH NGHIM TRONG PHềNG TH NGHIM Panel mLCP-8 Mụ t Mó S Rle Local Switch Group Switch Time Control Occupancy Control *Dimmer Control Phũng lm vic trung 103 SW5 ệ ệ ệ 104 SW6 ệ ệ ệ Phũng lm vic riờng 101 SW3 ệ ệ 102 SW1 ệ ệ Tin snh SW2 ệ ệ Hnh lang SW4 ệ ệ Rle 04,07,08,09 Thi gian Mụ t 7:30 AM Bt ốn( theo lch trỡnh) 6:00 PM ốn tt( theo lch trỡnh) T ng bt tt theo Sensor phỏt hin ngi Thi gian tr 10 phỳt 6:00 PM to 7:30 AM Khu vc iu khin: Hnh lang *iu chnh sỏng Rle 02,10 Sensor phỏt hin ngi T7 CN ệ ệ ệ ệ ệ ệ T2 T3 T4 T5 T6 Inactive Active ệ ệ ệ ệ ệ ệ ệ ệ ệ Active ệ ệ ệ ệ Khu vc iu khin: Tin snh Sensor phỏt hin ngi T2 T3 T4 T5 T6 Bt ốn( theo lch trỡnh) Inactive ệ ệ ệ ệ ệ 6:00 PM ốn tt( theo lch trỡnh) Active ệ ệ ệ ệ 6:00 PM to 7:30 AM T ng bt tt theo Sensor phỏt hin ngi Thi gian tr 10 phỳt Active ệ ệ ệ ệ Thi gian Mụ t 7:30 AM *iu chnh sỏng Rle 01,03 Thi gian 7:30:00 AM n 6:00PM 6:00 PM 6:00 PM to 5:30 AM CN ệ ệ ệ ệ ệ ệ Khu vc iu khin: Phũng lm vic trung Sensor phỏt hin ngi Mụ t *iu chnh sỏng Bt cụng tc gn tng, h thng chuyn sang hot ng theo lch trỡnh Active T ng bt tt theo Sensor phỏt hin ngi Thi gian tr 10 phỳt Inactive Active Inactive Active ệ ệ ệ ệ Inactive Active ệ ệ ệ ệ ốn tt( theo lch trỡnh) T ng bt tt theo Sensor phỏt hin ngi Thi gian tr 10 phỳt T7 T7 CN ệ ệ ệ ệ ệ ệ ệ ệ T2 T3 T4 T5 T6 ệ ệ ệ ệ ệ Inactive Rle 05,06 Thi gian Mụ t 7:30:00 AM H thng hot ng theo n 8:00PM sensor phỏt hin ngi,thi gian tr 10 phỳt 8:00 PM to 7:30 AM Khu vc iu khin: Phũng lm vic riờng *iu chnh sỏng Sensor phỏt hin ngi Active Inactive Inactive T2 T3 T4 T5 T6 ệ ệ ệ ệ ệ Active ệ ệ ệ ệ ệ T7 CN ệ ệ ệ ệ