Nghiên cứu ứng dụng bộ điều khiển ALU và bộ chuyển đổi tín hiệu DAC đê xây dựng hệ thống giám sát, điều khiển ánh sáng và các thiết bị ngoại vi khác trong tòa nhà

Trong thời đại công nghiệp hóa, hiện đại hóa phát triển như vũ bão và không khí hội nhập kinh tế quốc tế của Việt Nam hiện nay, chúng ta đã tiến được những bước dài và đã đạt được những thành công và kết quả tương đối khích lệ trong nhiều lĩnh vực kinh tế khác nhau. Một trong những thành công đó là qui mô đô thị hóa với hàng loạt các công trình kiến trúc đồ sộ mọc lên để tô đẹp thêm cho thành công và phát triển kinh tế của Việt Nam. Trước sự phát triển nhanh chóng đó, vấn đề đặt ra là kiểm định chất lượng các tòa nhà đó. Có rất nhiều tiêu chí khác nhau để đánh giá và kiểm định chất lượng cho các tòa nhà. Tùy theo quan điểm kiến trúc, kết cấu xây dựng, tính tiện nghi, tính sử dụng, môi trường,.. mà chúng ta có các tiêu chí đánh giá và kiểm định khác nhau. Một trong những tiêu chí để đánh giá và kiểm định là hệ thống tự động hoá quản lý tòa nhà cao tầng đó là hệ thống BMS hay SCADA. Tùy thuộc vào mục đích sử dụng của các tòa nhà mà tiêu chí đặt ra cho hệ BMS là khác nhau.

Hệ thống điều khiển, giám sát hệ thống chiếu sáng hay các thiết bị ngoại vi khác không phải là quá mới mẻ, nhưng các thông tin và tài liệu chuyên môn có chất lượng về nó không nhiều. Có 2 bài toán được đặt ra, thứ nhất là sự khan hiếm năng lượng, thứ hai là nhu cầu giải trí và thẩm mỹ của con người ngày càng tăng. Đối với việc chiếu sáng, bài toán thứ nhất đòi hỏi phải chiếu sáng hiệu quả và tiết kiệm năng lượng, bài toán thứ hai đòi hỏi áp dụng công nghệ kỹ thuật tiên tiến để ánh sáng “trình diễn” theo ý muốn. Đó chính là 2 động lực cơ bản để việc Điều khiển chiếu sáng (lighting control) và các thiết bị ngoại vi 12 khác được chú ý và phát triển, và đồng thời cũng là 2 mục tiêu căn bản. Trong một tòa nhà nói chung hay một tầng của một toà nhà nói riêng hoặc một căn hộ, cùng với hệ thống điều hòa không khí và thông gió (HVAC) thì hệ thống chiếu sáng hay sự hoạt động của một thiết bị ngoại vi nào đó luôn là một trong 2 hệ thống tiêu tốn nhiều năng lượng nhất. Trung bình khoảng 30-40% năng lượng của một tòa nhà là giành cho chiếu sáng. Ở Mỹ và nhiều nước phát triển, việc triển khai hệ thống lighting control gần như là bắt buộc trong mọi tòa nhà thương mại. Chúng ta có thể kể ra dưới đây rất nhiều lợi ích thiết thực của hệ thống lightingcontrol:

- Tiết kiệm năng lượng: đây có lẽ là lợi ích chính yếu và căn bản nhất, giúp giảm thiểu năng lượng tiêu thụ cho việc thắp sáng lên đến 30%, giảm năng lượng toàn tòa nhà khoảng 10% hoặc nhiều hơn.

- Sự tiện nghi: Việc chiếu sáng được tự động, được giám sát, được lập trình sao cho đem đến sự thoải mái cho con người.

- Cung cấp thông tin: từ các bộ điều khiển kỹ thuật số, thông tin về trạng thái, thông số vận hành, quá trình hoạt động, điện năng tiêu thụ v.v... liên tục được hiển thị, lưu giữ và truyền tải về các khu vực quản lý trung tâm của tòa nhà.

- Gia tăng hiệu năng làm việc: Việc tối ưu hóa chiếu sáng sẽ giúp cho con người trong không gian sống làm việc hiệu quả hơn.

- An ninh, an toàn: các đèn thoát hiểm hay các khu vực bãi xe, hành lang, lối đi sẽ được giám sát và vận hành có chương trình, từ đó, tăng cường khả năng an ninh cho khu vực người sinh sống.

Từ những cơ sở thực tiễn cũng như những phân tích cụ thể trên, nhóm nghiên cứu do ThS. Phan Quang Thưởng hiện đang công tác tại Trường Cao đẳng Kỹ thuật Công nghiệp dẫn đầu đã đi sâu vào điều khiển ánh sáng và các thiết bị ngoại vi khác và chủ động đăng ký và thực hiện đề tài “Nghiên cứu ứng dụng bộ điều khiển ALU và bộ chuyển đổi tín hiệu DAC để xây dựng hệ thống điều khiển giám sát, điều khiển ánh sáng và các thiết bị ngoại vi khác trong tòa nhà” với mục tiêu áp dụng công nghệ số hóa vào cuộc sống và kết hợp với các ứng dụng của công nghệ thông tin để đưa vào các hệ thống điều khiển, làm chủ được công nghệ số hóa để điều khiển các thiết bị ngoại vi hiện nay mà cụ thể điển hình là áp dụng công nghệ này để điều khiển các hệ thống lighting và các thiết bị ngoại vi trong các tòa nhà, cao ốc hay giảm bớt được rất nhiều chi phí nhân công cũng như tiết kiệm được chi phí rất lớn…

Qua quá trình nghiên cứu, thiết kế thử nghiệm tại Trường Cao đẳng Kỹ thuật Công nghiệp, nhóm nghiên cứu đã đạt được một số kết quả như sau:

- Tìm hiểu, đánh giá được nhu cầu điều khiển giám sát thiết bị điện trong hộ gia đình.

- Áp dụng công nghệ số hóa vào cuộc sống và kết hợp với các ứng dụng của công nghệ thông tin để đưa vào các hệ thống điều khiển.

- Làm chủ được công nghệ số hóa để điều khiển các thiết bị ngoại vi hiện nay để điều khiển các hệ thống điều khiển ánh sáng và các thiết bị ngoại vi trong các tòa nhà, cao ốc.

- Nghiên cứu bộ chuyển đổi tín hiệu DAC được tích hợp trong các thiết bị, vi mạch.

- Nghiên cứu sử dụng họ vi điều khiển ALU.

- Nghiên cứu về các phương pháp điều khiển số hóa các thiết bị ngoại vi.

- Áp dụng thử nghiệm hệ thống trong thực tế.

- Chế tạo 01 hệ thống giám sát, điều khiển ánh sáng và các thiết bị ngoại vi khác trong tòa nhà tại Trường Cao đẳng Kỹ thuật công nghiệp.

- Hoàn thành 01 bộ tài liệu hướng dẫn phục vụ cho quá trình đào tạo, thí nghiệm - thực hành cho sinh viên tại Trường Cao đẳng Kỹ thuật công nghiệp. 92 Sản phẩm mà nhóm nghiên cứu đã thực hiện được theo hợp đồng là:

- Bộ chuyển đổi tín hiệu DAC được tích hợp trong các thiết bị, vi mạch.

- Bộ điều khiển ALU sử dụng ARM.

- Các phương pháp điều khiển số hóa các thiết bị ngoại vi.

- Bàn và Panel mô hình hệ thống điều khiển sử dụng ALU và DAC.

- Chế tạo 01 hệ thống giám sát, điều khiển ánh sáng và các thiết bị ngoại vi khác trong tòa nhà tại Trường Cao đẳng Kỹ thuật công nghiệp.

- Hoàn thành 01 bộ tài liệu hướng dẫn phục vụ cho quá trình đào tạo, thí nghiệm - thực hành cho sinh viên tại Trường Cao đẳng Kỹ thuật công nghiệp.

- Kết quả khảo sát đánh giá khả năng ứng dụng, hiệu quả kinh tế, kỹ thuật bộ điều khiển hệ thống giám sát, điều khiển ánh sáng và các thiết bị ngoại vi khác trong tòa nhà.

Có thể tìm đọc toàn văn báo cáo kết quả nghiên cứu (Mã số 15048/2018) tại Cục Thông tin Khoa học và Công nghệ Quốc gia.

P.K.L (NASATI)