Nhóm12-Xây dựng ứng dụng BMS trên nền Web server với Arduino và ESP8266 để điều khiển giám sát hệ thống chiếu sáng công viên.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA ĐIỆN BỘ MƠN TỰ ĐỘNG HỐ ====o0o==== BTL MƠN HỌC TỰ ĐỘNG HĨA TỊA NHÀ ĐỀ TÀI: Xây dựng ứng dụng BMS Web server với Arduino ESP8266 để điều khiển giám sát hệ thống chiếu sáng công viên Giáo viên hướng dẫn: Sinh viên thực hiện: Nguyễn Sơn Tùng Đỗ Thanh Tuấn Lê Minh Tuấn Phạm Đình Tuấn Vũ Xuân Tuấn 2019501022 2019501218 2019500918 2019501499 Hà nội, 2021 i MỤC LỤC Trang MỤC LỤC Trang LỜI MỞ ĐẦU Error! Bookmark not defined TÓM TẮT ĐỒ ÁN iError! Bookmark not defined DANH SÁCH HÌNH VẼ Error! Bookmark not defined DANH SÁCH BẢNG BIỂU vError! Bookmark not defined DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT viiv CHƯƠNG 1.TÔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG 1.2 Tổng quan hệ thống chiếu sáng công viên 1.2.1 Giới thiệu mơ hình cơng viên thơng minh 1.2.2 Nguyên tắc hoạt động ánh sáng công viên 1.2.3 Tiêu chuẩn ánh sáng công viên 1.2.4 Những xu hướng phát triển công viên 1.2.5 Một số hãng sản xuất sản phẩm công viên 1.3 Kết luận chương 10 CHƯƠNG ADRUINO TÍNH CHỌN CÁC PHÀN CỨNG VÀ THƠNG SỐ 11 2.1 Tổng quan Arduino 11 2.2 Tổng quan Arduino Mega 13 2.2.1 Các thành phần chức Arduino Mega 13 2.2.2 Thông số kỹ thuật 14 2.3 Phần mềm Arduino IDE 15 2.4 Module wifi ESP826 V1 16 2.4.1 Giới thiệu ESP8266 16 2.4.2 Thông số kỹ thuật ESP8266 17 2.4.3 Các chân ESP8266 17 ii 2.4.4 Ứng dụng ESP8266 18 2.5 Màn hình LCD giao tiếp I2C 18 2.6 Các cảm biến thông dụng 19 2.6.1 Cảm biến nhiệt độ, độ ẩm DHT11 19 2.6.2 Cảm biến ánh sáng 21 2.6.3 Cảm biến vật cản hồng ngoại 22 2.6.4 Cảm biến độ ẩm đất 23 2.7 Kết luận chương 24 CHƯƠNG LẬP TRÌNH CHO HE THỐNG 25 3.1 Yêu cầu thiết kế 245 3.1.1 Xây dựng sơ đồ thuật toán 267 3.1.2 Ứng dụng Blynk 34 3.1.3 Chế tạo 41 3.2 Đo đạc khảo sát 44 3.2.1 Chức điều khiển thiết bị từ xa điện thoại 44 3.2.2 Chức hiển thị nhiêt độ độ ẩm lên hình LCD hình smartphone 46 CHƯƠNG 4:KẾT LUẬN PHỤ LỤC 50 iii DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT Từ viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt I2C Inter-Integratel Circuit Đường bus giao tiếp IC QR Quick Response Mã phản hồi nhanh SMTP Simple Mail Transfer Protocol Giao thức truyền tải thư tín đơn giản LCD Liquid crystal display Màn hình tinh thể lỏng IoT Internet Of Things Mạng lưới vạn vật kết nối internet RFID Radio Frequency Identification Nhận dạng qua tần số vô tuyến NFC Near-Field Communications Kết nối tường gần iv CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.2 Tổng quan cơng viên 1.2.1 Giới thiệu mơ hình cơng viên Công viên khu vực bảo vệ nguồn thiên nhiên tự có hay trồng, nơi vui chơi, giải trí đại chúng, hoạt động văn hóa, hưởng thụ Kiến trúc cơng viên gồm có: xanh, ghế ngồi nghỉ mát, đường nhỏ dùng cho người tản bộ, ốc đảo, vườn hoa, ki ốt, ban quản lý công viên, nước, hệ thực vật động vật khu vực cỏ v.v Công viên hoang dã, có nhiều cơng viên bảo vệ pháp luật Được bảo hộ, yêu cầu cho số lồi hoang dã để tồn Một số cơng viên bảo vệ tập trung chủ yếu vào sống vài loài bị đe dọa, khỉ đột hay tinh tinh vv Bảo đảm người lứa tuổi tìm khơng gian cho mình, tính n tĩnh, thư giãn cá nhân Mọi người có quyền vào nghỉ ngơi, tham quan hoạt động thể dục dưỡng sinh công viên bình thường, khơng phải trả khoản thu không tham gia dịch vụ giải trí có thu tiền Thường cơng viên làm theo đặc thù, loại thường nhỏ tổ hợp công viên như: công viên nước, công viên xanh, cơng viên văn hóa, v.v Mơ hình cơng viên viên ngày cải thiện hệ thống điền chiếu sáng thiết kế nhiều kiểu đa dạng hơn.Làm cho khuôn viên công viên phần tôn vẻ vẻ đẹp công viên ánh sáng đẹp nhất.Khơng làm ánh sáng bình thường dùng để lại mà điểm nhấn giúp công viên để ý thu hút người hơn.vv Nên ngày nhiều mơ hình cơng viên với hệ thống chéu đời hệ thống chiếu sáng chạy lượng mặt trời,hệ thống chiếu sáng thông minh điện thoại ,cảm biến,vv 1.2.2 Nguyên tắc hoạt động công viên Theo nghiên cứu, để đảm bảo cơng viên đẹp hồn hảo việc mức độ chiếu sáng phải theo tiêu chuẩn cần quan tâm đến cách trang trí thẩm mỹ cơng viên  Chiếu sáng sân cơng viên tổ chức hoạt động ngồi trời: Đảm bảo mức độ chiếu sáng theo quy định  Chiếu sáng tạo phơng trang trí cho cơng viên: Tham khảo sử dụng đèn pha chiếu sáng tán  Chiếu sáng cho khu vực cổng vào: Đảm bảo mức độ chiếu sáng theo quy định  Chiếu sáng lối cơng viên: Khi cần thiết kế, bố trí đèn phải hợp lý để tạo tính dẫn hướng giúp người cảm nhận rõ ràng hình dạng hướng đường  Cột đèn sân vườn tùy vào công viên nơi lắp đặt mà việc chiếu khác Tuy nhiên mặt lắp đặt cần tập trung ánh sáng khu vực đường để người thấy lối làm đẹp quang cảnh  Tiêu chuẩn chiếu sáng áp dụng cho khu vực cấp P quy định theo chuẩn CIE 115-2010, cơng viên cột đèn sân vườn quy định mức P4 – P6 Cấp P1 Cấp P2 Cấp P3 Cấp P4 Cấp P5 Cấp P6  Eave = 15 lux, Emin = lux Ev,min = lux, Esc,min = lu Eave = 10 lux, Emin = lux Ev,min = lux, Esc,min = lu Eave = 7.5 lux, Emin = 1.5 lux Ev,min = 2.5 lux, Esc,min = 1.5 Eave = lux, Emin = lux Ev,min = 1.5 lux, Esc,min = lu Wave = lux, Emin = 0.6 lux Ev,min = lux, Esc,min = 0.6 lu Eave = lux, Emin = 0.4 lux Ev,min = 0.6 lux, Esc,min = 0.4 Trong đó: rọi dọc tối thiểu (Ev, min), độ rọi bán trụ tối thiểu (Esc, min) Công viên thông minh hiểu hệ thống thiết bị điện tử gia dụng kết hợp với thành mạng thiết bị hoạt động theo kịch tùy biến nhằm tạo môi trường sống tiện nghi, an tồn, tiết kiệm lượng Một hệ thống cơng viên thơng minh bao gồm máy tính điều khiển trung tâm, gọi máy chủ , có nhiệm vụ kết nối thiết bị với điều khiển tồn hệ thống ánh sáng cơng viên Các thiết bị thiết bị an ninh, hệ thống cửa, hệ thống đèn thống đài phun Các thiết bị kết nối với hệ thống mạng thiết bị công nghệ truyền liệu, qua đường điện (Power line communication – PLC) không dây (Zigbee) Một thiết kế chiếu sáng tốt bao gồm thiết kế điều khiển tốt Điều khiển chiếu sáng đóng vai trị quan trọng hệ thống chiếu sáng, cho phép người dùng thủ công tự động • BẬT TẮT đèn cơng tắc; / • điều chỉnh cơng suất ánh sáng lên xuống điều chỉnh độ sáng Chức sử dụng để tạo lợi ích sau cho chủ sở hữu hệ thống chiếu sáng: • linh hoạt để thỏa mãn nhu cầu thị giác người dùng; / • tự động hóa để giảm chi phí lượng cải thiện tính bền vững Trong năm gần đây, Điều khiển chiếu sáng phát triển thêm hai khả năng: • điều chỉnh màu nguồn sáng, bao gồm bóng ánh sáng trắng; / • tạo liệu thông qua đo lường / giám sát Dựa cập nhật cho chương trình Education Express EE101: Giới thiệu Điều khiển chiếu sáng LCA, viết cung cấp tổng quan chức điều khiển chiếu sáng ngày nay, lợi ích câu hỏi cần đặt xác định chiến lược điều khiển chiếu sáng thích hợp 1.2.3 Tiêu chuẩn ánh sáng công viên  Yêu cầu nguồn sáng Các loại đèn nấm sân vườn chiếu sáng trang trí cơng viên đa dạng với cung cấp nhiều nguồn sáng khác để thay cho đèn huỳnh quang đèn sợi đốt Bởi tính tiết kiệm điện vượt trội nhiệt sinh q trình chiếu sáng khơng đáng kể Đèn nấm sân vườn lắp đặt công viên nên sử dụng ánh sáng trắng ánh sáng tán hướng  Yêu cầu đèn chiếu sáng Thông thường loại đèn nấm sân vườn phù hợp khu vực, điều kiện chiếu sáng khác Với loại đèn nấm lắp cơng viên bạn nên chọn đèn có số độ kín khít IP65 trở lên cấp độ an toàn điện Class I Ngoài ra, chất liệu để đèn nấm chiếu sáng cơng viên có độ bền cao nên làm nhôm, thép Điều khiển chiếu sáng cung cấp chức sau Người dùng cuối khai thác chức để hỗ trợ quản lý lượng / nhu cầu thị giác Các Điều khiển chiếu sáng phát triển để cung cấp chức nâng cao, có tính khả dụng khác tùy thuộc vào loại hệ thống nhu cầu ứng dụng Bằng cách điều chỉnh cường độ nhiều lớp ánh sáng không gian, Điều khiển chiếu sáng có thể: • thay đổi diện mạo khơng gian; • tạo điều kiện cho chức khác khơng gian; • thay đổi bầu khơng khí tâm trạng; • giảm độ chói; / • tăng hài lịng người dùng cách cung cấp cho người dùng khả kiểm sốt ánh sáng họ Lợi ích: Quản lý lượng Bằng cách giảm thời gian BẬT chiếu sáng, cường độ phân vùng, Điều khiển chiếu sáng giảm nhu cầu tiêu thụ lượng Theo nghiên cứu Phịng thí nghiệm Quốc gia Lawrence Berkeley (LBNL), chiến lược kiểm soát ánh sáng phổ biến tạo mức tiết kiệm lượng chiếu sáng trung bình từ 24-38%, giúp giảm điện cho hệ thống ánh sáng công viên.vv 1.2.4 Những xu hướng phát triển ánh sáng nơi công viên Sự thông minh Với điều khiển thủ cơng, người đưa định có nên điều chỉnh ánh sáng hay không mức độ chiếu sáng Với điều khiển tự động, vi xử lý mạch logic thực chức Bộ vi xử lý mạch logic gọi Điều khiển chiếu sáng , cung cấp trí thông minh hệ thống điều khiển Bộ điều khiển chiếu sáng đánh giá tín hiệu điều khiển đầu vào dựa thuật tốn định có nên điều chỉnh công suất chiếu sáng hay không, điều chỉnh Bộ điều khiển cài đặt mạch logic thiết bị điều khiển độc lập thành phần riêng biệt hệ thống điều khiển Nếu thành phần riêng biệt, nằm vị trí trung tâm (trí tuệ tập trung) gần tải nhúng đèn điện (trí thơng minh phân tán) Trí thơng minh hệ thống phân phối, ánh sáng trở nên linh hoạt nhạy bén Phân vùng kiểm soát Phân vùng điều khiển khía cạnh quan trọng thiết kế hệ thống điều khiển chiếu sáng, phân vùng chế mà điều khiển chiếu sáng định cho tải chiếu sáng Vùng điều khiển định nghĩa nhiều nguồn sáng điều khiển đồng thời đầu điều khiển Các khu vực tổ chức theo mã lượng, mức tiết kiệm lượng mong muốn tính linh hoạt, thiết bị chiếu sáng thơng thường (ví dụ: đèn huỳnh quang so với đèn LED), đặc điểm không gian , nhiệm vụ, mức độ sẵn có ánh sáng ban ngày lịch chiếu sáng Các vùng điều khiển nhỏ (độ chi tiết vùng khơng gian tịa nhà cao hơn) mang lại tính linh hoạt cao tiết kiệm lượng thường cao Vì lý này, phần lớn mã lượng quy định việc phân vùng kiểm soát cách áp đặt giới hạn diện tích Theo truyền thống, phân vùng kiểm sốt phân vùng tương lai bị giới hạn hệ thống dây điện chiếu sáng Những tiến truyền thông cho phép phân vùng tương đối tiết kiệm đến mức chi tiết đèn chấn lưu / trình điều khiển riêng lẻ, phân vùng phân vùng phần mềm thay dây cứng Kiểm sốt tường thuật ... thông minh hệ thống điều khiển Bộ điều khiển chiếu sáng đánh giá tín hiệu điều khiển đầu vào dựa thuật tốn định có nên điều chỉnh công suất chiếu sáng hay không, điều chỉnh Bộ điều khiển cài đặt... khiển chiếu sáng phát triển để cung cấp chức nâng cao, có tính khả dụng khác tùy thuộc vào loại hệ thống nhu cầu ứng dụng Bằng cách điều chỉnh cường độ nhiều lớp ánh sáng không gian, Điều khiển chiếu. .. minh hệ thống phân phối, ánh sáng trở nên linh hoạt nhạy bén Phân vùng kiểm soát Phân vùng điều khiển khía cạnh quan trọng thiết kế hệ thống điều khiển chiếu sáng, phân vùng chế mà điều khiển chiếu