Trong q trình nghiên cứu, nhóm cũng gặp nhiều khó khăn trong việc vận dụng kiến thức đã học trên trường để áp dụng vào thực tế và cách giải quyết vấn đề sao cho hợp lý. Tuy thời gian có hạn nhưng nhóm cũng đã thiết kế thành cơng mơ hình giám sát điện năng tiêu thụ tịa nhà sử dụng chuẩn truyền thơng Modbus TCP/IP (xem Hình I) đáp ứng được các yêu cầu đưa ra.
Hình I. Mơ hình hồn thiện
Bên cạnh mơ hình, nhóm cịn xây dựng thành cơng màn hình giám sát SCADA tại máy tính trung tâm. Trong màn hình giám sát SCADA gồm các tab tương ứng với từng vị trí giám sát nhất định chính vì vậy người dùng có thể dễ dàng kiểm tra giám sát các thông số liên quan đến điện năng cũng như trực tiếp điều khiển từ xa ngay chính trên màn hình giám sát. Đề tài này nhóm thiết kế thành 4 màn hình giám sát gồm: màn hình giám sát trung tâm (Center) (xem Hình II); màn hình giám sát tầng 1 (xem Hình III); màn hình giám sát tầng 2 (xem Hình IV); màn hình cảnh báo sự cố (Alarm) (xem Hình V).
Giám sát điện năng tiêu thụ tồ nhà sử dụng truyền thơng Modbus TCP/IP
Hình II. Màn hình giám sát trung tâm
Hình III. Màn hình giám sát tầng 1
Giám sát điện năng tiêu thụ toà nhà sử dụng truyền thơng Modbus TCP/IP
Hình V. Màn hình giám sát cảnh báo sự cố
Ngồi giám sát trên màn hình SCADA, nhóm cịn hồn thành một Web Server chạy trên nền tảng của Node Red. Web Server giúp người dùng dễ dàng kiểm sốt được các thơng số từ xa mà khơng cần tới trực tiếp. Web Server được nhóm thiết kế dễ dàng sử dụng với giao diện trực quan, dễ quan sát, đặc biệt có các biểu đồ theo dõi các thơng số điện năng được cập nhật liên tục.
Trên Web Server cũng được nhóm thiết kế thành nhiều tab, mỗi tab tương ứng với mỗi khu vực giám sát khác nhau, bao gồm: Giám sát trung tâm (Home) (xem Hình VI); Giám sát tầng 1 (Floor 1) (xem Hình VII); Giám sát tầng 2 (Floor 2) (xem Hình VIII).
Giám sát điện năng tiêu thụ tồ nhà sử dụng truyền thơng Modbus TCP/IP
Hình VII. Tab giám sát thơng số điện năng tại tầng 1 trên Web Server
Giám sát điện năng tiêu thụ tồ nhà sử dụng truyền thơng Modbus TCP/IP
II. Kết luận
Sau một thời gian tìm hiểu, nghiên cứu các tài liệu chuyên ngành liên quan đến các vấn đề truyền thông trong công nghiệp, và kiến thức đã học được qua 4 năm đại học và đặc biệt là sự hỗ trợ kiến thức tận tình của TS. Phạm Duy Dưởng và sự giúp đỡ của các Thầy Cơ trong khoa Điện – Điện Tử. Nhóm chúng tơi đã hồn thành đề tài tốt nghiệp: “Giám sát điện năng tiêu thụ tòa nhà sử dụng truyền thơng Modbus TCP/IP”.
Trong q trình nghiên cứu, nhóm cũng nhận thấy được đề tài có tính thực tiễn và khả năng áp dụng cao vào thực tế. Đề tài còn đáp ứng được nhu cầu của xã hội hiện nay, đi đúng thời đại, xu hướng cơng nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước. Đồng thời đề tài này cũng là nguồn tài liệu có giá trị cho các bạn sinh viên khóa sau trong việc tận dụng các kết quả nghiên cứu để cải thiện, phát triển, hay áp dụng các công nghệ vào quá trình nghiên cứu khoa học hay phát triển đề tài tốt nghiệp của mình.
1. Tính mới của đề tài
Hệ thống giám sát điện năng tịa nhà tuy khơng phải là mới ở trên thế giới nhưng ở Việt Nam chưa được áp dụng phổ biến, sau đây là tính mới của đề tài qua trình nghiên cứu nhóm nhận thấy:
- Sử dụng thiết bị PLC S7-1200 kết hợp với vi điều khiển Arduino để có thể đọc được giá trị liên quan đến điện năng tiêu mà chất lượng giám sát không thay đổi;
- Hệ thống cịn có khả năng cảnh báo lỗi liên quan đến điện áp; - Sử dụng Web Server để giám sát điện năng từ xa;
- Khả năng mở rộng hoặc kết hợp vận hành với hệ thống BMS trong tịa nhà; - Sử dụng mạng truyền thơng cơng nghiệp Modbus TCP/IP để giao tiếp với các thiết bị trường.
2. Tính an tồn và liên quan đến vấn đề mơi trường tồn cầu
Hệ thống giám sát điện năng tịa nhà giúp chủ các tịa nhà cao tầng có thể giám sát được chất lượng điện của tòa nhà có ổn định hay khơng từ đó đưa ra hướng giải quyết như nâng cấp, sửa chữa, cải tiến thiết bị trong từng khu vực tòa nhà. Đặc biệt, hệ thống có cảnh báo sự cố từ đó giúp phát hiện được các sự cố phát sinh như: sụt áp, q cơng suất… từ đó giúp tìm ra được các hướng giải quyết sớm nhất vì vậy có thể đảm bảo an toàn cho con người cũng như tài sản xung quanh.
Hơn nữa, đối với hệ thống giám sát điện năng mà nhóm xây dựng, cịn có chức năng giúp tiết kiệm điện bằng cách giám sát sản lượng điện năng tiêu thụ theo giờ, theo ngày, theo tháng. Từ đó giúp tính tốn được sản lượng điện năng tiêu thụ để đưa ra giải pháp tiết kiệm năng lượng. Đặc biệt trong tình hình khủng hoảng năng lượng hiện nay.
Giám sát điện năng tiêu thụ toà nhà sử dụng truyền thơng Modbus TCP/IP
3. Tính kế thừa
Hiện nay, đa số các tòa nhà cao tầng đều hệ thống mạng Wifi kết nối Ethernet. Trong khi đó, truyền thơng modbus TCP/IP lại là chuẩn truyền thơng Ethernet hoạt động trên nền sử dụng IP cho các thiết bị. Đặc biệt, Modbus TCP/IP còn sử dụng cổng giao tiếp LAN phù hợp với chuẩn dây RJ45. Do đó, việc giao tiếp các trạm giám sát trong hệ thống PMS rất đơn giản chỉ cần sử dụng dây dẫn chuẩn RJ45 kết nối với router mạng Wifi là có thể truyền thơng được với Server mà khơng phải bỏ chi phí đầu tư thiết bị kết nối, tận dụng cơ sở thiết bị có sẵn.