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 ĐƠ THỊ Ngành: Cơng nghệ Điện Tử - Viễn Thơng 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 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 thông số đèn, thành phần điểm sángError! Bookmark not defined 1.3.1 Cấu tạo đèn chiếu sáng công cộng Error! Bookmark not defined 1.4 Điểm sáng hệ thống chiếu sáng công cộng Error! Bookmark not defined 1.4.1 Khái niệm: Error! Bookmark not defined 1.4.2 Các thơng số cần có cho 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 Echelon Error! Bookmark not defined 2.2.1 Giới thiệu: Error! Bookmark not defined 2.2.2 Hệ thống truyền thông tin 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 mơ 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 Mơ hình quản lý biến mạng Error! Bookmark not defined CHƯƠNG 3: MƠ 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 mơ hình giám sát điều khiển cấp tủ khu vựcError! Bookmark not defined 3.1.1 Mơ 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 Mơ hình ứng dụng mạng GSM/GPRS điều khiển giám sát hệ thống chiếu sáng 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 nhược điểm hệ thống Error! Bookmark not defined 3.3 Mơ hình “đề suất” để giám sát điều khiển đến điểm sáng hệ thống chiếu sáng đô thị Error! Bookmark not defined 3.3.1 Mô hình giám sát điều khiển đến điểm sáng ứng dụng công nghệ không dây (Wireless) Error! Bookmark not defined 3.3.2 Mơ hình giám sát điều khiển đến 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 sử dụng điều khiển đến 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 điều khiển điểm sáng Error! Bookmark not defined 4.2 Các đặc điểm điều khiển điểm sáng Error! Bookmark not defined 4.3 Sơ đồ khối điều khiển điểm sáng Error! Bookmark not defined 4.3.1 Các phần tử điều khiển điểm sáng.Error! Bookmark not defined 4.4 Sơ đồ nguyên lý mạch 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 khởi động từ 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 Triac Error! Bookmark not defined 4.4.6 Khối vi điều khiển PL3120 Smart-transceiver Error! Bookmark not defined 4.4.7 Mạch in điệu khiển điểm sáng Error! Bookmark not defined 4.5 Phần mếm nhúng vi điều khiển truyền thông PL3120Error! Bookmark not defined 4.5.1 Bù offset cho kênh dòng áp ADE7753Error! Bookmark not defined 4.5.2 Căn chỉnh 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 điểm sáng tới Trung tâm điều khiển.Error! Bookmark not defined 4.6 Kết 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 1.1 Cơng nghệ PLC Echelon 1.2 Tìm hiểu chip PL3120 mơ hình 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 2.1 Cơng nghệ PLC Echelon 2.2 Tìm hiểu chip PL3120 mơ hình quản lý mạng PLC theo chuẩn Lonworks CHƯƠNG 3: MƠ HÌNH GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN ĐẾN TỪNG ĐIỂM SÁNG TRONG HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG ĐÔ THỊ 3.1 Ưu nhược điểm mơ hình CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIÊN ĐIỂM SÁNG TRONG HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG ĐÔ THỊ 4.1 Thiết kế sơ đồ khối điều khiển điểm sáng 4.2 Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển điểm sáng 4.3 Thiết kế biến áp ghép tín hiệu, mạch lọc tín hiệu đầu vào mạch hồi tiếp cho khuếch đại chọn lọc 4.4 Viết phần mếm nhúng vi điều khiển truyền thông PL3120 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN Đưa mơ hình hệ thống chiếu sáng cơng cộng điều khiển đến điểm sáng nhằm khắc phục hạn chế hệ thống thời Nghiên cứu, thiết kế chế tạo thành cơng điều khiển điểm sáng có khả điều khiển giám sát điểm sáng chiếu sáng TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Kỹ sư Q Hịa (2011), Chiếu sáng thị: Nhìn từ góc độ kinh tế phát triển - Vai trò chiếu sáng quảng cáo trang trí phát triển kinh tế 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 Hội nghị Chiếu sáng toàn quốc lần thứ III, tháng 11/2007 [3] Hội nghị chiếu sáng đô thị lần thứ (04/1992), Bản báo cáo tổng kết hội nghị, tr.5 [4] Quyết định số 1874/QĐ-TTg Thủ tướng 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) Chính phủ Quản lý chiếu sáng 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 tiết kiệm 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 Modbus: Như chúng hoạt động, dịch giả trích từ viết 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 “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] 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 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 5.1 Structure of a high-pressure lamp 5.2 Define a lighting Node CHƯƠNG 6: ECHELON PLC TECHNOLOGY AND APPLICATIONS IN THE CONTROL LIGHTING NODE BASE ON LONWORKS STANDARD 6.1 Echelon's PLC Technology 6.2 IC PL3120 and network management model base on LonWorks PLC standard CHƯƠNG 7: MODEL OF MONITORING AND CONTROL TO EACH LIGHTING NODE IN STREET LIGHTING SYSTEM 7.1 Advantages and disadvantages of the model CHƯƠNG 8: DESIGN A LIGHTING NODE CONTROLLER IN STREET LIGHTING SYSTEM 8.1 Design block diagram of the lighting node controller 8.2 Design schematic and PCB of the lighting node controller 8.3 Design transformer for the PLC signal coupling, input filter circuit and feedback circuit for the selective amplifier 8.4 Embedded software for the PL3120 smart-transceiver CHƯƠNG 9: CONCLUSION Given the model of public lighting system to control each lighting node to overcome the limitations of current systems Research, design and built success the lighting node controller can control and monitoring a lighting point REFERENCES [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] 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 M.A Nguyễn Văn Điền (2007), Presentation at National Conference Lighting, 11/2007 The first National Conference Lighting (04/1992), The report summarizing the conference, p.5 Decision No 1874/QD-TTg of the Viet Nam Prime Minister, Approve the development of urban lighting to Vietnam in 2025, p.1-7 Decree No 79/2009/ND-CP (28/09/2009) of the Government on management of urban lighting Dr Nguyễn Hồng Tiến (2011) Deputy Director of Infrastructure - Ministry of Construction, Public lighting Vietnam - Solutions to improve technology and energy saving, The Light & Life magazine, 30/05/2011 Nguyễn Mạnh Hà (2009), Lecture of urban lighting techniques, p 7-59, Trường đại học kiến trúc Đà Nẵng Nguyễn Trường Phi, BACnet, LonMark 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 “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 Serial Real-Time Clock, p.1-13