(Đồ án tốt nghiệp) giám sát và điều khiển mô hình hệ thống sử dụng năng lượng mặt trời qua mạng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH ĐIỆN TỬ, TRUYỀN THÔNG GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN MƠ HÌNH HỆ THỐNG SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI QUA MẠNG GVHD: ThS NGUYỄN NGÔ LÂM SVTH : PHAN HỒNG ÂN – 12141275 TRẦN CƠNG HIẾU – 12141081 SKL004609 Tp Hồ Chí Minh, tháng năm 2016 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƢỢNG CAO - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề tài: GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN MƠ HÌNH HỆ THỐNG SỬ DỤNG NĂNG LƢỢNG MẶT TRỜI QUA MẠNG SVTH : SVTH : Khóa : Ngành : GVHD: PHAN HỒNG ÂN – 12141275 TRẦN CƠNG HIẾU – 12141081 2012 ĐIỆN TỬ, TRUYỀN THÔNG (ĐT – VT) ThS NGUYỄN NGÔ LÂM Tp Hồ Chí Minh, tháng năm 2016 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƢỢNG CAO - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề tài: GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN MƠ HÌNH HỆ THỐNG SỬ DỤNG NĂNG LƢỢNG MẶT TRỜI QUA MẠNG SVTH : SVTH : Khóa : Ngành : GVHD: PHAN HỒNG ÂN – 12141275 TRẦN CÔNG HIẾU – 12141081 2012 ĐIỆN TỬ, TRUYỀN THÔNG (ĐT – VT) ThS NGUYỄN NGÔ LÂM Tp Hồ Chí Minh, tháng năm 2016 CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – T – Hạnh phúc *** Tp Hồ Chí Minh, ngày 23 tháng năm 2016 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: P Ngành: Đ Giản v ên N Tr nt -V nt ƣớng dẫn ề tài: 22/2 y n ận Tên ề tài : G ám sát vều khiển mơ hình h trời qua mạng Các số li u, tài li u b n ầu: Algorithm for enhacement efficiency of solar cell and application in life Nộ un t n ề t : Thiết kế xây d ng h thốn năn lƣợng mặt trời ƣớng theo ánh sáng mặt trời v ị tìm ểm cơng suất c ại Giám sát thông số h thốn v ều khiển hoạt ộng h thống qua mạng Internet mạn ộng Sản phẩm: Mơ hình h thốn năn lƣợng mặt trời ƣợ ộng qua mạng Internet mạn TRƢỞNG NGÀNH ám sát v ều khiển GIẢNG VIÊN HƢỚNG DẪN CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – T – Hạnh phúc *** PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƢỚNG DẪN MSSV: 12141275 Họ tên Sinh viên: P n Ho n n MSSV: 12141081 Trần Công Hiếu N n:Đ nt -V nt n Tên ề tài: G ám sát v ều khiển mơ hình h thống s dụn năn lƣợng mặ t trời qua mạng Họ v tên G áo v ên ƣớng dẫn: ThS Nguy n Ngô Lâm NHẬN XÉT Về nộ un ề tài & khố lƣợng th c hi n: Ƣu ểm: Khuyết ểm: Đề nghị cho bảo v hay không? Đán loại: Đ ểm:……………….(Bằng chữ: ) Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2016 G áo v ên ƣớng dẫn CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – T – Hạnh phúc *** PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN MSSV: 12141275 Họ tên Sinh viên: P n Ho n n MSSV: 12141081 Trần Công Hiếu N n:Đ nt -V nt n Tên ề tài: G ám sát v ều khiển mơ hình h thống s dụn năn lƣợng mặ t trời qua mạng Họ tên Giáo viên phản bi n: NHẬN XÉT Về nộ un ề tài & khố lƣợng th c hi n: Ƣu ểm: Khuyết ểm: Đề nghị cho bảo v hay không? Đán loại: Đ ểm:……………….(Bằng chữ: ) Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2016 Giáo viên phản bi n LỜI CẢM ƠN Để khoa Đ o tạo chất lƣợng cao, Trƣờn Mn ã tận tình truyền tìn hi n Đặc bi t, chúng em x n ƣớn án tốt nghi p Bên cạn bạn sinh viên lớp 12141CLVT n n ẫn v m ể Cuối cùng, kiến thức hạn hẹp nên khơng tránh khỏi sai sót Chúng em mong nhận ƣợc s ón óp ý ến q thầy bạn ể hoàn thi n ơn Chúng em xin chân thành cảm ơn! iv TÓM TẮT năn hi n n y n ƣ: t ến m năn Hi n nay, khoa học kỹ thuật ngày phát triển lƣợn n trƣờn Do lƣợng tái tạo Năn trờ ,… Tron có tính rộng khắp Tuy n năn lƣợng mặt trờ thể khai thác vào ban ngày, hi u suất chuyển ó p n năn nâng cao hi u suất pin mặt trời, nhằm lƣợng Trong số bi n p áp trời, h ƣờn hai bi n pháp phổ biến hi u Bên cạn h thống cần thiết ều khiển h n n ƣ mạn thốn v ABSTRACT Nowadays, science and technology have developed faster and faster, followed by the increasing demand of energy However, energy resources are mainly exploited as: coal, nuclear, oil and gas, which are increasingly exhausted and has affected the environment Therefore, to ensure energy resources as well as environmental issues, renewable energy or clean energy is urgently neccesary at present Renewable energy includes: energy from wind, water, tidal, solar, Among them, solar energy is the most potential, because it is widespread However, similar to other types of renewable energy, solar energy also has the disadvantage of low exploitation efficiency because solar energy can only be exploited by the day, beside the energy transforming efficiency of the solar panel are low Therefore, it is necessary to improve the performance of solar panels to exploit this energy source optimally Among solutions to improve the efficiency of solar panels, the solar tracker – which directs solar panels to the side with the greatest light intensity; and algorithm detecting the maximum power point - which adjust the operating point of solar panel on the point with the largest power; are two most effective methods commonly used Besides, the monitoring operation of the system is essential to be able to catch up with the parameters of the system, and control system to work most effectively through the Internet and mobile networks vi MỤC LỤC Trang phụ bìa TRANG NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP i PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƢỚNG DẪN ii PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN iii LỜI CẢM ƠN iv TÓM TẮT v ABSTRACT vi MỤC LỤC vii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT x DANH MỤC CÁC BẢNG xii DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ VÀ HÌNH ẢNH xiii CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 16 1.1 GIỚI THIỆU TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU HIỆN NAY 16 1.1.1 Đặt vấn ề 16 1.1.2 Các nghiên cứu tron v n o 1.1.3 Tính cấp thiết củ nƣớc 16 ề tài 19 1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU 19 1.3 ĐỐI TƢỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 19 1.4 PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 19 1.5 BỐ CỤC ĐỒ ÁN 20 CHƢƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 21 2.1 KIT INTEL GALILEO 21 2.1.1 Giới thi u kit Intel Galieo 21 2.1.2 Cấu trúc kit Galileo 22 2.1.3 Cá tín năn ỗ trợ 23 2.1.4 P ƣơn t ức lập trình Galileo 25 2.2 PIN NĂNG LƢỢNG MẶT TRỜI 25 2.2.1 Giới thi u p n năn lƣợng mặt trời 25 2.2.2 Cấu tạo củ p n năn lƣợng mặt trời 26 vii Hình 6: Vị trí tƣơn ứn ều khiển qua mạng góc 50 ộ Hình 7: Vị trí tƣơn ứn ều khiển qua mạng ó 70 ộ Hình 8: Vị trí tƣơn ứn ều khiển qua mạng góc 90 ộ Hình 9: Vị trí tƣơn ứn ều khiển qua mạng góc 110 ộ 74 Hình 10: Vị trí tƣơn ứn Hình 11: Vị trí tƣơn Bảng 1: Bảng khảo sát Điều kiện ánh sáng Ngoài trời Trong nhà ều khiển qua mạng góc 130 ộ 75 Nhận xét: H thống ã ƣớn Giá trị lƣu trữ năn Vi c dị tìm r bìn t ƣờng Cá r l y ón n Vi nhiên ịn Các thơng số nguồn sán dùng thiết bị Vi tƣơn − − − − − − − 4.2 KẾT QUẢ PHẦN MỀM 4.2.1 Giao diện web N ƣ ã trìn b y phần 3.3.2, trang web th c hi n ƣợc yêu cầu từ h thống: Trang chủ hiển thị ƣợc thông tin ề tài, vi ăn n ập ƣợc th c hi n tốt  Trang quản trị v n ƣời dùng hiển thị ƣợc thông số h Tuy nhiên, thời gian th từ web web server phản hồi − Trang quản yêu cầu ón khiển chế xoay p n năn trời  4.2.2 Điều khiển qua mạng di động Với yêu cầu ƣợ Hình 12: Tin nhắn phản hồi từ h thống ƣ r n ƣ s u: 76 − − Tin nhắn g ó p áp l n ƣ ìn 4.12 Tron ó: • ùn ể bảo mật h thống ƣợc thiết lập “datn2012” bao gồm „1‟,„2‟,„3‟ tƣơn ứng với l nh mở èn, tắt èn v yêu ầu g i thông số h thống Tin nhắn ƣợc g i tới số n thoại cố ịnh (số n thoại quản trị v ên) ể ảm bảo thơng tin khơng bị rị rỉ Nhận xét: Vi c th c hi n yêu cầu từ mạn vi áp ứng khoảng thờ nhận ƣợc 4.2.3 So sánh phƣơng pháp điều khiển Sau hồn thi n mơ hình h khiển qua Web, ều khiển qua tin nhắn v n ƣợ Bảng 4.2: So sán Điều kh - G ám sát ƣợc thông thống từ xa Ƣu điểm Đ ều ƣớng xoa năn lƣợng mặt trời theo ý muốn Đ ều trạng thái tải Nhƣợc điểm - Các thông số mang tính thời gian th c 4.3 ƢU VÀ NHƢỢC ĐIỂM SO VỚI ĐỀ TÀI TRƢỚC Su ó [5] Tr n ăn xoay p n năn bằn dụng thêm mo ul s m ể bo r Arduino n ập h ty ƣớng xoay p n Int l G l l o Tuy nhiên, nhóm nhận thấy mơ hình cịn số hạn chế hẹn bật/tắt h thống; khơng có nút nhấn p n năn lƣợng mặt trời nhỏ; phần 78 CHƢƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ PHẠM VI ỨNG DỤNG 5.1 KẾT LUẬN Su ont thức bổ í n ƣ: n ềt ny ã p o n óm nắm t êm ƣợc nhiều kiến Chứ năn v oạt ộng board Intel Galileo  Cách lập trình cho arduino board Intel Galileo − Cấu tạo nguyên lý hoạt − Cách thứ − Nguyên lý hoạt − Cá − Giải thuật − Cấu tạo v − Ngơn ngữ lập trình web: html, javascript,… − Cách lập trìn v − o Bên cạn chế n ƣ: − − − Trụ ỡ ộn ƣ ƣợc chắn, ộn xo y ƣ ƣợ trơn tru Kiến thức lập trình web cịn hạn chế, thông số ƣợc g i lên web ƣ m n tín t ời gian th c, vấn ề bảo mật web ƣ cao Vi ều khiển h thống từ web mạn ộng ó ộ tr ịnh 5.2 CÁC PHẠM VI ỨNG DỤNG Do ƣợc thiết kế ƣới dạng mơ hình nên cịn cần phải gia cơng nhiều phần un ể hoạt ộng tốt ngồi trời Tuy nhiên, h thốn ã vận n ƣợ n yêu ầu ƣợ ề Với mơ hình hi n ùn ể cung cấp năn lƣợng cho vi c sạ p n Bên cạn ó, ề tài thi n ơn n ƣ: − − Nâng cao công suất p n năn rộng khả năn lƣu trữ năn lƣợng Gia cố thêm h thi n chất lƣợn 79 − − Cải thi n khả năn khiển thống hoạt Mở rộng thêm mạn 80 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] Nguy n Nhân Bổn (2014), “Giải thuật nâng cao hi u suất pin mặt trời ứng dụng”, Báo cáo chuyên môn Cấp Khoa Điện-Điện Tử Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM, năm 2014-2015 [2] Nguy n Viết N ƣ, Lê T ị Minh Tâm, Trần Thị T ƣờng, Nguy n Xu n Trƣờng (2015), “So sánh hai thuật toán INC v P&O tron ều khiển bám ểm công suất c ại h thống pin mặt trời cấp n ộc lập”, Tạp chí Khoa học Phát triển 2015, tập 13, số 8: 1452-1463 [3] GS.TSKH THÂN NGỌC HOÀN(2009), “Năn lƣợn n mặt trời p ƣơn p áp n n o chất lƣợng hi u suất”, Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Hàng hải Số 18 – 6/2009 [4] An Tùn (2014), “Xu t ế phát triển năn lƣợng tái tạo”, STINFO số 4, năm 2014 [5] Nguy n Tƣờn T n (2016), “T ết kế xây d ng h t n m n ”, Đồ án tốt nghi p khóa 2011 – 2015 thốn èn ƣờng Tiếng Anh [6] Ghislain REMY, Olivier BETHOUX, Claude MARCHAND, Hussein DOGAN, “Review of MPPT Techniques for Photovoltaic Systems”, LGEP / SPEE-Labs, CNRS UMR 8507 81 PHỤ LỤC: HƢỚNG DẪN QUY TRÌNH ĐIỀU KHIỂN Cá bƣớ ều khiển h thốn năn lƣợng mặt trời qua mạn Int rn t n ƣ s u: Bƣớc 1: S dụng trình t web truy cập tớ 192.168.39.34:8888 ịa h thống Bƣớc 2: Nhập mật ể ăn n ập vào h thống Ở y, n óm ặt mật cho n ƣời quản trị datn2012, s u ó n ận nút Login nhấn phím Enter 82 Bƣớc 3: S u ăn n ập t n n, ể ều khiển tải nhấn n t ON ể mở èn oặc nhấn n t OFF ể tắt èn Bƣớc 4: Để AUTO MANUAL Nếu muốn h thốnều Nếu muốn 83 Khi chế ƣợc kích hoạt, với bậều khiển: − − Bậ 1: tƣơn Bậ 2: tƣơn − Bậ 3: tƣơn − Bậ 4: tƣơn − Bậ 5: tƣơn − Bậ 6: tƣơn  Bậ 7: tƣơn ứng với góc 150⁰ Sau chọn vị trí xoay xong nhấn n t SEND TO POSITION tƣơn ứng ể g i yêu cầu h thống 84 ... DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƢỢNG CAO - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề tài: GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN MƠ HÌNH HỆ THỐNG SỬ DỤNG NĂNG LƢỢNG MẶT... DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƢỢNG CAO - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề tài: GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN MƠ HÌNH HỆ THỐNG SỬ DỤNG NĂNG LƢỢNG MẶT... lƣợng mặt trời ƣớng theo ánh sáng mặt trời v ị tìm ểm cơng suất c ại Giám sát thông số h thốn v ều khiển hoạt ộng h thống qua mạng Internet mạn ộng Sản phẩm: Mơ hình h thốn năn lƣợng mặt trời