Một hệ thống điều khiển và giám sát chiếu sáng phải có một trung tâm điều khiển và các tủ điều khiển khu vực, tủ điều khiển khu vực có thể nhận và gửi lệnh về trung tâm để điều khiển đóng cắt trực tiếp các dãy bóng đèn chiếu sáng.
Thông thƣờng để tiết kiệm chi phí mà vẫn đảm bảo hiệu quả ngƣời ta thƣờng bố trí tại mỗi dãy phố một tủ khu vực để điều khiển từ 50 đến 200 bóng đèn.
Nguồn điện để nuôi các bóng đèn là nguồn 3 phase. Trong mỗi dãy đèn, các đèn đƣợc nối so le nhau đến từng pha để đảm bảo cân pha cho nguồn và để thuận tiện cho việc tiết kiệm điện năng bằng cách tắt bớt một số bóng trong những thời điểm không cần thiết.
Hình 18:Hệ thống điều khiển và giám sát chiếu sáng công cộng
Trung tâm điều khiển và giám sát Hệ thống Chiếu sáng thành phố Hà Nội đƣợc đặt tại trụ sở Xí nghiệp Quản lý điện Chiếu sáng số 66 phố Vân Hồ 3 thuộc Công ty TNHH nhà nƣớc một thành viên Chiếu sáng &TBĐT hiện đang quản lý 18 khu vực với qui mô 123 trạm đèn.
Trung tâm điều khiển và giám sát Tủ khu vực 1 Tủ khu vực 2 Tủ khu vực N Nguồn 3 pha
Đƣờng dây nguồn điện cho chiếu sáng Dây từ tủ khu vực ra các bóng đèn Đƣờng giao tiếp giữa trung tâm và các tủ khu vực ( Có dây hoặc không dây )
2.2.1 Sơ đồ khối hệ thống điều khiển và giám sát chiếu sáng Công cộng đang sử dụng ở Hà Nội hiện nay dụng ở Hà Nội hiện nay
Hình 19:Sơ đồ khối hệ thống điều khiển và giám sát chiếu sáng hiện nay tại Hà Nội
2.2.2 Tủ điều khiển khu vực
Tủ điều khiển khu vực có chức năng nhƣ một tủ điều khiển chiếu sáng, ngoài ra nó có thêm các chức năng sau:
Quản lý và điều hành mạng truyền thông PLC cho các tủ chiếu sáng trong một khu vực (mạch vòng hoặc hình tia).
Điều khiển các tủ điều khiển chiếu sáng trong một khu vực. Việc chiếu sáng đƣợc thực hiện theo các cơ chế sau:
Nhận lệnh bật/tắt trực tiếp từ trung tâm: Đây là chế độ cơ bản, thời điểm bật tắt hoàn toàn phụ thuộc vào ngƣời vận hành.
Bật tắt theo lịch: Đây là chế độ tự động, giờ bật tắt đặt từ trung tâm vào bất cứ lúc nào và có thể thay đổi theo ngày, theo tuần hay theo tháng.
Cấp điều khiển 1
Trung tâm điều khiển
Tủ đk khu vực Tủ ĐK CS Tủ ĐK CS Tủ ĐK CS Cấp ĐK 2
Truyền thông qua mạng điện thoại công cộng
Truyền thông qua đƣờng cápđiện CS Tủ đk khu vực khu vực Tủ đk Tủ ĐK CS Tủ ĐK CS Tủ ĐK CS
Truyền thông qua đƣờng cáp điện CS Tủ ĐK CS Tủ ĐK CS Tủ ĐK CS
Truyền thông qua đƣờng cáp điện CS
Cấp ĐK 3
Thực hiện việc đọc, lƣu trữ các thông số U, I, tình trạng hoạt động của các tủ điều khiển chiếu sáng trong mạch khu vực
Thực hiện việc truyền thông với Trung tâm điều khiển, truyền số liệu Online về trung tâm khi đƣợc kết nối.
Tự động gửi thông báo lỗi về trung tâm điều khiển ( mất pha, chạm chập, quá/thấp áp, dòng, lỗi truyền thông)
Tự động kiểm tra và lƣu trữ chất lƣợng đƣờng truyền thông PLC.
2.2.3 Tủ điều khiển chiếu sáng
Nhận lệnh từ tủ điều khiển khu vực để đóng/cắt tuyến đèn mà tủ này cấp nguồn. Nếu chậm sau giờ đóng/cắt đèn một khoảng thời gian đặt trƣớc (thay đổi đƣợc từ trung tâm tới từng tủ điều khiển chiếu sáng) mà không nhận đƣợc lệnh từ tủ khu vực, tủ điều khiển chiếu sáng sẽ tự động ra lệnh đóng/cắt đèn.
Về mặt truyền thông, với những tủ điều khiển chiếu sáng ở xa tủ khu vực, các tủ chiếu sáng ở gần hơn sẽ đƣợc Bộ quản lý mạng kích hoạt chức năng làm bộ Repeater cho tủ chiếu sáng đó. Điều này rất có lợi vì không phải lắp thêm các bộ khuyếch đại riêng biệt. Mỗi một tủ chiếu sáng coi nhƣ một Slave trong mạng khu vực hoạt động độc lập với các Slave khác.
Đo lƣờng các giá trị dòng điện, điện áp 3 pha và truyền về tủ khu vực. Kiểm tra hoạt động của tủ, thông báo về tủ khu vực các sự cố.
2.2.3.1 Truyền thông giữa trung tâm và tủ khu vực
Truyền thông hai chiều giữa tủ trung tâm và các tủ khu vực sử dụng MODEM và đƣờng dây điện thoại công cộng.
Việc cập nhật dữ liệu thực hiện theo cơ chế hỏi tuần tự. Khi Máy tính trung tâm đƣợc kết nối với Tủ khu vực, dữ liệu sẽ đƣợc cập nhật theo chu kỳ 1 lần/1 giờ, ngoài ra khi có sự cố tại trạm bất kỳ, thông tin sẽ đƣợc báo về trung tâm (tự động cập nhật).
MODEM ở tủ điều khiển trung tâm và tủ điều khiển khu vực là loại tốc độ 56K chuẩn V90.
2.2.3.2 Truyền thông giữa tủ khu vực và tủ chiếu sáng
Truyền thông giữa tủ điều khiển khu vực và các tủ điều khiển chiếu sáng trong mỗi khu vực thông qua đƣờng cáp cấp điện chiếu sáng (công nghệ truyền thông qua đƣờng tải điện hạ thế: Power Line Communication (PLC)). Với công nghệ PLC: tín hiệu truyền dữ liệu đƣợc điều chế với dòng điện 220V/50Hz để truyền đi mà không cần một đƣờng dây truyền dữ liệu thứ hai.
2.2.3.3 Các cấp điều khiển của Hệ thống
Điều khiển đóng/cắt tới bất kỳ một tủ chiếu sáng nào.
Giám sát đƣợc các thông số : điện áp từng pha nguồn, dòng điện làm việc mỗi pha, trạng thái đóng cắt (bật/tắt) của KĐT tại mỗi tủ điều khiển chiếu sáng. Thay đổi thời gian và chế độ đóng cắt tự động của từng tủ điều khiển chiếu
sáng.
Lƣu trữ số liệu về các thông số làm việc, tình trạng hoạt động của tất cả các tủ điều khiển chiếu sáng.
Phát tín hiệu cảnh báo khi có sự cố (lỗi đƣờng truyền, thông số làm việc vƣợt ngƣỡng cho phép..)
Cấp điều khiển 2: Tại tủ điều khiển khu vực
Truyền thông với trung tâm qua đƣờng dây điện thoại công cộng. Tủ khu vực sẽ truyền thông với các tủ điều khiển chiếu sáng qua đƣờng cáp điện chiếu sáng. Bộ điều khiển tại tủ khu vực sẽ đảm nhận vai trò chính điều khiển đóng cắt các tủ chiếu sáng trong mạch theo chế độ và thời gian đặt trƣớc từ trung tâm.
Đọc các thông số làm việc của từng tủ chiếu sáng và lƣu vào bộ nhớ (khả năng lƣu trữ trong vòng 1 tháng).
Cấp điều khiển 3: Tại tủ điều khiển chiếu sáng
Nhận và thực hiện lệnh điều khiển đóng/cắt từ tủ khu vực.
Đo các thông số làm việc và trả số liệu cho tủ khu vực khi có yêu cầu.
Nếu sau thời điểm đóng/cắt 15 phút mà không nhận đƣợc lệnh từ tủ khu vực thì tủ điều khiển chiếu sáng sẽ tự phát lệnh đóng cắt lƣới đèn.
2.2.4 Phòng điều khiển và giám sát Trung tâm
Tại phòng điều khiển và giám sát trung tâm, các kỹ thuật viên cũng nhƣ ngƣời quản lý có thể giám sát toàn bộ hệ thống chiếu sáng của các trạm thuộc trung tâm điều khiển, phát lệnh điều khiển đóng cắt, kiểm soát tình trạng hoạt động cũng nhƣ thay đổi chế độ làm việc của từng khu vực theo yêu cầu.
Hiện trung tâm điều khiển và giám sát thực hiện chế độ trực vận hành hệ thống 24h/24h của các trạm thuộc trung tâm và nhận thông tin phản ánh của nhân dân và công nhân quản lý vận hành trạm về tình trạng hoạt động của toàn bộ Hệ thống chiếu sáng công cộng thành phố.
Hình 20:Giao diện phần mềm điều khiển và giám sát chiếu sáng hiện nay tại Hà Nội
Phần mềm điều khiển giám sát đƣợc xây dựng trên cơ sở giao diện đồ họa để điều khiển và giám sát toàn bộ hoạt động của hệ thống chiếu sang thuộc trung tâm.
Đóng cắt các trạm điều khiển khu vực và các tủ điều khiển chiếu sáng, tự động theo phƣơng pháp đặt giờ hoặc trực tiếp qua ra lệnh.
Phần mềm Smart Light điều khiển và giám sát Hệ thống Chiếu sáng: Lựa chọn một trong bốn chế độ đóng cắt:
Chế độ 1: bật 100% số đèn. Chế độ 2: bật 2/3 số đèn. Chế độ 3: bật 1/3 số đèn Tắt toàn bộ số đèn
Giám sát tình trạng làm việc (trạng thái đóng/cắt) của từng tủ chiếu sáng, tình trạng cấp nguồn (điện áp đầu vào từng pha) cho từng trạm.
Giám sát dòng điện làm việc của từng pha tại mỗi khu vực chiếu sáng.
Phát tín hiệu thông báo, báo động khi có sự cố mất dòng/áp, thấp/quá dòng/áp, lỗi truyền thông (đứt đƣờng điện thoại, nhiễu trên đƣờng điện).
CHƢƠNG 3: MÔ HÌNH HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT CHIẾU SÁNG QUA MẠNG GSM/GPRS