6. Bố cục của luận án
3.11 Kết luận chương 3
Luận án đã đưa ra một cảm biến ánh sáng xoay có thể đo mức độ ánh sáng theo nhiều hướng thay vì sử dụng mạng cảm biến định vị ở các hướng khác nhau. Hệ thống sử dụng động cơ bước để quay cảm biến và theo dõi các bước của động cơ để tính toán góc đo. Các giá trị mức độ ánh sáng có thể được chuyển trực tiếp đến hệ thống giám sát để xử lý thêm. Bên cạnh đó, cảm biến có thể kết nối với các nền tảng IoT phổ biến, chẳng hạn như Ubidots và Thingspeak, để trực quan hóa và phân tích dữ liệu cảm biến từ xa. Nghiên cứu cũng đưa ra một cải tiến mới của cảm biến với cấu trúc nhỏ gọn tối ưu. Hiệu suất của cảm biến đã được đánh giá thông qua các mô phỏng và kết quả, cho thấy cảm biến được đề xuất có thể đo mức độ ánh sáng theo các hướng khác nhau, phát hiện hướng nguồn sáng chính và xác định các hướng có ánh sáng tạm thời thay đổi. Hơn nữa, ngay cả khi một số hướng phát hiện có thể bị chặn, cảm biến quay vẫn đo chính xác mức độ ánh sáng ở các hướng khác. Bên cạnh đó, luận án thực hiện thử nghiệm một số phương pháp tiền xử lý dữ liệu cảm biến ánh sáng quay đa hướng để đưa vào bộ điều khiển logic mờ kết hợp PID. Kết quả tính toán đã chứng minh hiệu quả của hệ thống tiết kiệm năng
86 lượng chiếu sáng sử dụng cảm biến quay đa hướng tốt hơn khi chỉ sử dụng cảm biến tĩnh. Điều này có được là do cảm biến ánh sáng quay đa hướng đã phản ánh được trung thực được cường độ ánh sáng của môi trường xung quanh ngay cả khi có tác động của các yếu tố ngoại cảnh lên các nguồn sáng chính.
Trong tương lai, nghiên cứu sẽ phát triển cảm biến ánh sáng xoay ba chiều (3D), và tối ưu hóa hệ thống quay. Đồng thời, nghiên cứu sinh sẽ thực hiện nhiều bản kiểm thử về việc sử dụng cảm biến ánh sáng xoay trong các ứng dụng điều khiển ánh sáng khác nhau.
Kết quả nghiên cứu đã được công bố tại bài báo số 2, số 4 và số 5 trong danh mục các công trình đã công bố của luận án.
87
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Luận án đã giải quyết các vấn đề đã nêu ra trong mục tiêu đó là:
- Nghiên cứu đã chỉ rằng phương pháp điều chỉnh mức sáng dựa trên cắt mức năng lượng biên sau phù hợp với tải sợi đốt, tải đèn LED và tải điện dung do loại bỏ được xung dòng điện biên độ lớn từ đó không làm giảm tuổi thọ của linh kiện trong đèn, tuy nhiên phương pháp cắt biên sau lại không thể sử dụng được với tải đèn phóng điện.
- Đã đưa ra được phương pháp điều chỉnh mức sáng cải tiến dựa trên cắt mức năng lượng biên sau. Phương pháp này đã loại bỏ được xung điện áp ngược với biên độ rất lớn là nguyên nhân làm nóng IGBT rất nhanh và hỏng sau một thời gian ngắn sử dụng. Phương pháp này góp phần quan trọng vào việc nâng cao hiệu suất và mở rộng các loại bóng đèn tương thích của hệ thống tiết kiệm điện dùng trong chiếu sáng, bao gồm cả đèn phóng điện, cũng như các thiết bị chiếu sáng có chứa thành phần điện cảm
- Đã xây dựng cảm biến quay đa hướng phục vụ trong tiết kiệm năng lượng chiếu sáng. Hệ thống giải quyết các vấn đề của cảm biến tĩnh cũng như hệ cảm biến về hiệu năng làm việc, đặc biệt khi có vật cản, khả năng phát hiện nguồn sáng và đem lại độ chính xác cao.
Các kết quả trên đã được công bố trên các tạp chí, hội thảo uy tín trong và ngoài nước như tạp chí KH&CN Năng lượng trường Đại học Điện lực, Hội Thảo Quốc Gia 2015 về Điện Tử, Truyền Thông và Công Nghệ Thông Tin, tạp chí “Advances in Science, Technology and Engineering Systems Journal” (ASTES),…
Hướng nghiên cứu tiếp theo sẽ xây dựng thuật toán điều khiển riêng cho bộ điều khiển để có thể khai thác hết các ưu điểm của cảm biến ánh sáng đa hướng dựa trên thuật toán “gradient descent”. Xây dựng một hệ thống tiết kiêm năng lượng chiếu sáng theo mô hình phân tán dựa trên IoT áp dụng các kết quả nghiên cứu trong luận án này.
88
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. Báo điện tử, Đảng Cộng sản Việt Nam, “Sử dụng tiết kiệm, hiệu quả năng lượng”, 16/06/2012, https://dangcongsan.vn/cung-ban-luan/su-dung-tiet-
kiem-hieu-qua-nang-luong-131995.html
[2]. Bộ Công Thương, “Sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả hướng đến sự phát triển bền vững ngành năng lượng Việt Nam”, 27/03/2021,
https://www.moit.gov.vn/web/guest/tin-chi-tiet/-/chi-tiet/su-dung-nang- luong-tiet-kiem-va-hieu-qua-huong-%C4%91en-su-phat-trien-ben-vung-
nganh-nang-luong-viet-nam-21640-3301.html
[3]. Tập đoàn Điện lực Việt Nam, Tiết kiệm năng lượng “Tiết kiệm điện trong
chiếu sáng vẫn là bài toán khó”,
https://tietkiemnangluong.evn.com.vn/d6/news/Tiet-kiem-dien-trong-chieu- sang-van-la-bai-toan-kho-116-154-8383.aspx
[4]. Kralikova, Ruzena & Andrejiova, Miriam & Wessely, Emil. (2015). Energy Saving Techniques and Strategies for Illumination in Industry. Procedia Engineering. 100. 10.1016/j.proeng.2015.01.357.
[5]. Văn bằng bảo hộ sáng chế “Thiết bị điều chỉnh mức sáng cho đèn neon” số bằng: 1-0010206, Số đơn: 1-2010-01507 được Cục sở hữu Trí tuệ cấp ngày 25/05/2012
[6]. Phillips, J.M. & Coltrin, Michael & Crawford, Mary & Fischer, Arthur & Krames, M. & Mueller-Mach, Regina & Mueller, Gerd & Ohno, Yoshi & Rohwer, Lauren & Simmons, Jerry & Tsao, Jeff. (2007). Research Challenges to Ultra-Efficient Inorganic Solid-State Lighting. Laser & Photonics Reviews. 1. 307 - 333. 10.1002/lpor.200710019.
[7]. Sanderson, Susan & Simons, Kenneth. (2014). Light emitting diodes and the lighting revolution: The Emergence of a solid-state lighting industry. Research Policy. 43. 10.1016/j.respol.2014.07.011.
[8]. Nimkulrat, Nithikul. (2007). The Role of Documentation in Practice-Led Research. Journal of Research Practice. 3.
[9]. Puspita Mouri, Syeda & Sakib, Syed & Ferdous, Zannatul & Taher, Md. (2016). AUTOMATIC LIGHTING AND SECURITY SYSTEM DESIGN
89 USING PIR MOTION SENSOR. Journal of Information Technology, Jahangirnagar university. 4. 15-18.
[10]. Yeh, Lun-Wu & Lu, Che-Yen & Kou, Chi-Wai & Tseng, Yu-Chee & İk, Tsì- Uí. (2010). Autonomous Light Control by Wireless Sensor and Actuator Networks. Sensors Journal, IEEE. 10. 1029 - 1041. 10.1109/JSEN.2010.2042442.
[11]. Mohelnikova, Jitka. (2008). Daylighting and Energy Savings with Tubular Light Guides. WSEAS Transactions on Environment and Development. 4. [12]. M. F. da Silva et al., "Cost comparison between energy csonsumption and
lifetime depreciation for different compact fluorescent lamps starting scenarios," 2010 9th IEEE/IAS International Conference on Industry Applications - INDUSCON 2010, Sao Paulo, Brazil, 2010, pp. 1-5, doi: 10.1109/INDUSCON.2010.5740019
[13]. Galasiu, Anca & Newsham, Guy & Suvagau, Cristian & Sander, Daniel. (2013). Energy Saving Lighting Control Systems for Open-Plan Offices: A Field Study. LEUKOS - Journal of Illuminating Engineering Society of North America. 4. 10.1582/LEUKOS.2007.04.01.001.
[14]. Leslie, R.P., R. Raghavan, O. Howlett, and C. Eaton. 2005 The Potential of Simplified Concepts for Daylight Harvesting. Lighting Research and Technology 37 (1): 21-40.
[15]. Energy Efficient Lighting System, Jan 2006, J Energ, W L O Fritz, M T E Kahn, Fritz, W.L.O., Kahn M.T.E.: Energy Efficient Lighting System. Journal of Energy, vol.17 No. 4 (2006)
[16]. Quyết định số 51/2011/QĐ-TTg ngày 12/9/2011 của Thủ tướng Chính phủ quy định danh mục phương tiện, thiết bị phải dán nhãn năng lượng, áp dụng mức hiệu suất năng lượng tối thiểu và lộ trình thực hiện, http://mt.gov.vn/
[17]. Báo Doanh nghiệp Việt Nam, “Đà Nẵng: Chi 90 tỉ đồng thay thế hệ thống điện chiếu sáng công cộng bằng đèn LED” https://doanhnghiepvn.vn/doanh- nghiep/dau-tu/da-nang-chi-90-ti-dong-thay-the-he-thong-dien-chieu-sang-
cong-cong-bang-den-led/20210118072856561.
[18]. Báo Tuổi trẻ, “TP.HCM thay thế đèn đường ứng dụng công nghệ LED”,
https://tuoitre.vn/tp-hcm-thay-the-den-duong-ung-dung-cong-nghe-led-
90 [19]. Tak, P.(2009) Lighting Design and Energy Savings. In: Light. FCC Public s.
r. o., Prague, (Vol. 10, No.2).
[20]. Dubois, Marie-Claude & Blomsterberg, Åke. (2011). Energy saving potential and strategies for electric lighting in future North European, low energy office buildings: A literature review. Energy and Buildings. 43. 2572–2582. 10.1016/j.enbuild.2011.07.001.
[21]. W. K. Alhuwayil, M. A. Mujeebu, and A. M. M. Algarny, ‘‘Impact of external shading strategy on energy performance of multi-story hotel building in hot- humid climate,’’ Energy, vol. 169, pp. 1166–1174, Feb. 2019, doi: 10. 1016/j.energy.2018.12.069.
[22]. J. Song, G. Luo, L. Li, K. Tong, Y. Yang, and J. Zhao, ‘‘Application of heliostat in interior sunlight illumination for large buildings,’’ Renew. Energy, vol. 121, pp. 19–27, Jun. 2018.
[23]. C.F. Reinhart, Effects of interior design on the daylight availability in open plan offices, in: Proceedings of the ACEEE Summer study on energy efficient buildings, Pacific Grove, CA (USA), August, 2002, pp. 1–12.
[24]. M. Krarti, ‘‘Evaluation of large scale building energy efficiency retrofit program in Kuwait,’’ Renew. Sustain. Energy Rev., vol. 50, pp. 1069–1080, Oct. 2015, doi: 10.1016/j.rser.2015.05.063.
[25]. How Energy-Efficient Light Bulbs Compare with Traditional Incandescents,
https://www.energy.gov/energysaver/save-electricity-and-fuel/lighting- choices-save-you-money/how-energy-efficient-light
[26]. Jäggi, Walter (17 October 2008). "Grosses Lichterlöschen für die Glühbirnen". Tages-Anzeiger (in German). Retrieved 8 January 2014
[27]. Kanter, James (1 September 2009). "Europe's Ban on Old-Style Bulbs Begins". The New York Times. Retrieved 22 May 2010.
[28]. http://www.koreaherald.com/view.php?ud=20130716000855 , Korea to ban incandescent bulbs in 2014, By Seo Jee-yeon, By Seo Jee-yeon Published : Jul 16, 2013 - 20:32
[29]. Jimat tenaga: Penggunaan lampu pijar bakal dihentikan". Utusan Malaysia. 18 March 2010. Archived from the original on 22 March 2010. Retrieved 23 October 2010.
[30]. Statens energimyndighetenen, Energi i våra lokaler: Resultat från Energimyndighetens STIL2-projekt, Delrapport från Energimyndighetens
91 projekt Förbättrad energistatistik i samhället, 2010, www.energimyndigheten.se/stil2, last accessed 27 January 2011
[31]. Energy efficient lighting – guidance for installers and specifiers, CE61, Energy saving trust, London
[32]. Accelerating the Global Adoption of ENERGY-EFFICIENT LIGHTING, UN Environment – Global Environment Facility | United for Efficiency (U4E) [33]. Avijit Karmakar1, Snehashis Das2, Ayan Ghos. (2016). Energy Efficient
Lighting by Using LED Vs. T5 Technology
[34]. Josijevic, Mladen & Gordic, Dusan & Milovanovic, Dobrica & Jurišević, Nebojša & Rakic, Nikola. (2017). A METHOD TO ESTIMATE SAVINGS OF LED LIGHTING INSTALATION IN PUBLIC BUILDINGS: THE CASE STUDY OF SECONDARY SCHOOLS IN SERBIA by. Thermal Science. 21. 10.2298/TSCI161209118J.
[35]. Al-Ashwal, N.T.; Budaiwi, I.M. Energy savings due to daylight and artificial lighting integration in office buildings in hot climate. Int. J. Energy Environ. 2011, 2, 999–1012.
[36]. Yoo, S.; Kim, J.; Jang, C.Y.; Jeong, H. A sensor-less LED dimming system based on daylight harvesting with BIPV systems. Opt. Express 2014, 22, A13 A143.
[37]. Gentile, N.; Laike, T.; Dubois, M.C. Lighting control systems in individual offices rooms at high latitude: Measurements of electricity savings and occupants’ satisfaction. Sol. Energy 2016, 127, 113–123
[38]. Kim, In-Tae & Kim, Yu-Sin & Nam, Hyeonggon & Hwang, Taeyon. (2018). Advanced Dimming Control Algorithm for Sustainable Buildings by Daylight Responsive Dimming System. Sustainability. 10. 4087. 10.3390/su10114087. [39]. Nguyen Phan Kien, Hoang Anh Dung, Vu Van Sang, Mac Van Hai. Saving
energy equipment in lighting system of sixteen fluorescent lamps
[40]. Investigation of the effects of dimming on fluorescent lamp life- Lighting Research Center- Task 4.3, 4.4, 4.5, Rensselaer Polytechnic Institute, 2010 [41]. Colaco, Sheryl. (2010). The Implications of Fluorescent Lamp Electronic
Ballast Dimming —An Experimental Study. Energy and Power Engineering. 02. 53-64. 10.4236/epe.2010.21009.
[42]. Y. -. Wu and G. -. Chen, "TRIAC dimming electronic ballast for compact fluorescent lamps," 2011 International Conference on Electric Information
92 and Control Engineering, Wuhan, China, 2011, pp. 6343-6346, doi: 10.1109/ICEICE.2011.5777142.
[43]. Qingcong Hu and Zane, R., “LED driver circuit with series-inputconnected converter cells operating in continuous conduction mode,” IEEE Trans. on Power Electron., vol. 25, no. 3, pp. 574-582, Mar. 2010.
[44]. Eun S. Lee, Bo H. Choi, Jun P. Cheon, Bong C. Kim, and Chun T. Rim, “Temperature-robust LC3 LED driver with low THD, high efficiency & PF, and long life,” IEEE Power Electronics and Motion Control Conference (IPEMC), 2014, Accpeted for publication.
[45]. "Inventing Six Modern Electric Lamps: Compact Fluorescent – The Challenge of Manufacturing". National Museum of American History. Retrieved 18 June 2013
[46]. G. Malagon-Carvajal, C. Duarte, G. Ordonez-Plata, C. F. M. Almeida, and N. Kagan, “Harmonic attenuation-amplification effect on lighting branch circuits,” in 2017 IEEE 6th International Conference on Renewable Energy Research and Applications (ICRERA), 2017, pp. 283–289.
[47]. Molina and L. Sainz, “Compact Fluorescent Lamp Modeling for Large-Scale Harmonic Penetration Studies,” IEEE Trans. Power Deliv., vol. 30, no. 3, pp. 1523–1531, Jun. 2015.
[48]. J. Yong, L. Chen, A. B. Nassif, and W. Xu, “A Frequency-Domain Harmonic Model for Compact Fluorescent Lamps,” IEEE Trans. Power Deliv., vol. 25, no. 2, pp. 1182–1189, Apr. 2010.
[49]. A. C. Henao-Muñoz, J. G. Herrera-Murcia, and A. J. Saavedra-Montes, “Experimental characterization of compact fluorescent lamps for harmonic analysis of power distribution systems”, TecnoL., vol. 21, no. 42, pp. 79-94, May 2018.
[50]. Wankanapon, Pimonmart & Mistrick, Richard. (2011). Roller Shades and Automatic Lighting Control with Solar Radiation Control Strategies. International Journal of Building, Urban, Interior and Landscape Technology. 1. 35-42. 10.14456/built.2011.2.
[51]. Avella Ruiz, Jorge Mario & Souza, Teófilo & Silveira, José. (2015). A comparative analysis between fluorescent and LED ilumination for improve energy efficiency at IPBEN building.
93 [52]. Lee, Eun S. & Cheon, Jun & Tan, Duy & Rim, Chun. (2014). A Novel TRIAC Dimming LED Driver by Variable Switched Capacitance for Power Regulation.
[53]. Lee, Seong & Nayar, Chemmangot. (2012). A Cost Effective Energy Saving of Fluorescent Lighting in Commercial Buildings. Journal of Power Electronics. 12. 10.6113/JPE.2012.12.1.215.
[54]. Chang, Gary & Liu, Y.J.. (2008). A New Approach for Modeling Voltage– Current Characteristics of Fluorescent Lamps. Power Delivery, IEEE Transactions on. 23. 1682 - 1684. 10.1109/TPWRS.2008.923810.
[55]. G. W. Chang, Characterizing harmonic currents generated by fluorescent lamps in harmonic domain, IEEE Trans. Power Del., vol. 20, no. 4, pp. 1687– 1689, Oct. 2003
[56]. Tokic, Amir & Jukan, Admir & Uglešić, Ivo & Mustafic, Dzemo. (2018). Nonlinear Model of Fluorescent Lamp in Harmonic Studies. 1-6. 10.1109/ISGTEurope.2018.8571760.
[57]. Cepisca, Costin & Florin, Argatu & Grigorescu, Sorin & Seritan, George & M, Covrig. (2009). Mathematical Model of Dynamic Lamp Characteristics. 10.13140/2.1.3961.8884.
[58]. Elliott, R. (n.d.). Dimmers. Retrieved august 2015, 18, from Elliott Sound Products: http://sound.westhost.com/lamps/dimmers.html
[59]. "C. Frank Wheatley, Jr., BSEE". Innovation Hall of Fame at A. James Clark School of Engineering.
[60]. Jiakang Lu, Dagnachew Birru, and Kamin Whitehouse. 2010. Using simple light sensors to achieve smart daylight harvesting. In Proceedings of the 2nd ACM Workshop on Embedded Sensing Systems for Energy-Efficiency in Building (BuildSys '10). Association for Computing Machinery, New York, NY, USA, 73–78. DOI:https://doi.org/10.1145/1878431.1878448
[61]. C. Dandelski, B. Wenning, D. V. Perez, D. Pesch, J. M. g. Linnartz, “Scalability of dense wireless lighting control networks”, IEEE
Communications Magazine, 53(1), 157–165, 2015,
doi:10.1109/MCOM.2015.7010529.
[62]. V. Singhvi, A. Krause, C. Guestrin, J. H. Garrett Jr, H. S. Matthews, “Intelligent light control using sensor networks”, in Proceedings of the 3rd
94 international conference on Embedded networked sensor systems, 218–229, ACM, 2005, doi:https://doi.org/10.1145/1098918.1098942.
[63]. Roshanzadeh, M. & Saqaeeyan, S.. (2012). Error Detection & Correction in Wireless Sensor Networks By Using Residue Number Systems. International Journal of Computer Network and Information Security. 4. 29-35. 10.5815/ijcnis.2012.02.05.
[64]. Chouikhi, I. El Korbi, Y. Ghamri-Doudane, L. A. Saidane, “A survey on fault tolerance in small and large scale wireless sensor networks”, Computer Commu-nications, 69, 22–37, 2015, doi:
https://doi.org/10.1016/j.comcom.2015.05.007.
[65]. I. Parvez, A. Rahmati, I. Guvenc, A. I. Sarwat, H. Dai, “A survey on low latency towards 5G: RAN, core network and caching solutions”, IEEE Commu-nications Surveys & Tutorials, 20(4), 3098–3130, 2018, doi:10.1109/COMST. 2018.2841349.
[66]. M. electronics, “BH1750 ROHM Semiconductor Datasheet”, 2020. [67]. E. Systems, “ESP8266 Overview”, 2020.
[68]. Ubidots, “Ubidots Internet of Things and Cloud tools,” 2020 [69]. Thingspeak, “ThingSpeak IoT analytics platform,” 2020.
[70]. Hartoyo, Aryanto. (2012). Development of Automation System for Room LightingBased on Fuzzy logic Controller. International Journal of Information and Electronics Engineering. 10.7763/IJIEE.2012.V2.249.
[71]. Sobirin, Diki. (2016). PID Control System For Light Intensity Of Space-Based Labview. Telekontran : Jurnal Ilmiah Telekomunikasi, Kendali dan Elektronika Terapan. 4. 59-67. 10.34010/telekontran.v4i2.1890.
[72]. Wang, Zizhen & Tan, Yen. (2013). Illumination control of LED systems based on neural network model and energy optimization algorithm. Energy and Buildings. 62. 514–521. 10.1016/j.enbuild.2013.03.029.
[73]. Adamu, J. K., Hamza, M. F., & Isa, A. I. “Performance Comparisons of Hybrid Fuzzy-LQR and Hybrid PID-LQR Controllers On Stabilizing Double Rotary Inverted Pendulum”. Journal of Applied Materials and Technology, 1(2), 71-80, 2020.
95
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN
1. Nguyễn Phan Kiên, Nguyễn Mạnh Cường, Hoàng Anh Dũng, Trần Đức Hưng, Đỗ Chí Hiếu. Nghiên cứu tác động của phương pháp điều chỉnh mức sáng dựa trên cắt mức năng lượng biên sau lên đối tượng đèn sợi đốt, đèn huỳnh quang và đèn compact. Hội Thảo Quốc Gia 2015 về Điện Tử, Truyền Thông và Công Nghệ Thông Tin.
2. D. A. Hoang, T. T. Tung, C. M. Nguyen, K. P. Nguyen, “Rotating Sensor for Multi-Direction Light Intensity Measurement”, in 2019 International Conference on System Science and Engineering (ICSSE), 462–467, 2019, doi:10.1109/ICSSE.2019.8823447.
3. Nguyễn Phan Kiên, Nguyễn Mạnh Cường, Hoàng Anh Dũng, Vũ Duy Thuận, 2020, ”Nghiên cứu cải tiến phương pháp điều chỉnh mức sáng dựa trên cắt mức năng lượng biên sau lên đối tượng đèn huỳnh quang và đèn compact”. Tạp chí KH&CN Năng