Mô hình giám sát và điều khiển hệ thống pin mặt trời

Trường Đại học Giao thơng vận tải
/>----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

MƠ HÌNH GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG PIN MẶT TRỜI
Giảng viên hướng dẫn: Thạc sĩ Lâm Quang Thái
Sinh viên thực hiện: Phạm Văn Tân

Lớp: Kỹ thuật điện K60

Nguyễn Huỳnh Minh Tuân

Lớp: Kỹ thuật điện K60

Ngô Văn Phước

Lớp: Kỹ thuật điện K60

Nguyễn Trọng Trung

Lớp: Kỹ thuật điện K60

Tóm tắt: Nhu cầu giám sát, điều khiển và cải thiện chất lượng hệ thống pin mặt trời cũng
như năng lượng tái tạo đang dần trở nên mối quan tâm của các quốc gia. Chính vì thế mà nhóm
đã nghiên cứu mơ hình điều khiển và giám sát các thông số về điện năng của hệ thống pin mặt
trời từ xa. Thông qua các nghiên cứu có trước cũng như tự tìm hiểu nhóm đã thực hiện chế tạo
thành cơng mơ hình giám sát các thơng số về điện năng của tấm pin mặt trời kết hợp IOT để có
thể giám sát các thơng số của tấm pin cũng như là lưu trữ dữ liệu để phục vụ cho mục đích
nghiên cứu khác trong tương lai.
Từ khóa: giám sát, thơng số, điện năng, pin mặt trời, iot, dữ liệu.

1.

ĐẶT VẤN ĐỀ

Việt Nam hiện nay những đề tài nghiên cứu về giám sát năng lượng tái tạo cịn rất
ít và chưa được quan tâm phát triển đúng đắn, chính vì thế mà các nguồn năng lượng tái
tạo có rất nhiều nhưng chưa được phát triển một cách có khoa học, dẫn tới một thực
trạng đó là các hệ thống năng lượng tái tạo phát triển một cách thiếu khoa học và gây
lãng phí cho chính những cơng ty tham gia đầu từ vào năng lượng tái tạo này. Khác
hoàn toàn với Việt Nam chúng ta vấn đề năng lượng tái tạo đã trở nên một chủ đề các
cuốc gia rất quan tâm và đã có những nghiên cứu chuyên sâu về giám sát cũng như đưa
gia những giải pháp tối ưu để phát triển nguồn tài nguyên tái tạo này.
Hiện nay Việt Nam nguồn năng lượng tái tạo đang trở nên một vấn đề lớn, khi mà
các nguồn năng lượng hóa thạch đang dần trở nên cạn kiệt, kết hợp với sự tác động của
các nguồn nhiên liệu hóa thạch đến khí hậu khiến cho tình trạng ô nhiễm môi trường và
hiệu ứng nhà kính đang gây nên những tác động không hề nhỏ đến các quốc gia. Đây
cũng là mối quan tâm của thế giới
2.

CÁC NỘI DUNG CHÍNH

Phương pháp thực nghiệm và thu thập số liệu là hai phương pháp chính mà nhóm
đã chọn để nghiên cứu về đề tài. Đối với phương pháp thu thập số liệu đây là phương
pháp quan trọng trong đề tài nghiên cứu vì kết quả của nghiên cứu sẽ phải dựa trên kết

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Kỷ yếu NCKHSV năm học 2021-2022
237


Trường Đại học Giao thông vận tải
/>----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

quả thực tế giám sát được. Ở phương pháp thu thập số liệu những thơng số mà nhóm
quan tâm đó chính là các thơng số về điện năng như: dịng điện, điện áp, cơng suất.

Hình 1. Số liệu thu thập được
Vì đây là đề tài mang tính thực tiễn cao, nên phương pháp thực nghiệm là rất quan
trọng vì phải thực hiện nhiều lần để có thể cho ra kết quả chính xác dựa trên thực tế,
cũng như để kiểm tra tính ổn định của hệ thống.

Hình 2. Thực nghiệm đo các thơng số về điện năng
Phương tiện nghiên cứu nhóm sử dụng nhiều đó chính là sách và các bài viết về các
phương pháp thu thập dữ liệu và đưa dữ liệu lên sever.
Nội dung nghiên cứu mà nhóm đã thực hiện được đó chính là nghiên cứu được hệ
thống tự động hướng ánh sáng để tấm pin mặt trời có thể nhận được tối đa nguồn sáng.
Cùng với đó là nghiên cứu thành cơng truyền dữ liệu từ xa bằng sóng RF.

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Kỷ yếu NCKHSV năm học 2021-2022
238


Trường Đại học Giao thơng vận tải
/>----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Hình 3. Mơ phỏng thu thập dữ liệu từ các trạm khác nhau về trạm chính sử dụng nrf24l01
Sau khi đã thu thập được dữ liệu kết hợp với IOT và MQTT dữ liệu về thông số
điện năng sẽ được đưa lên websever bằng chíp vi xử lý ESP32 để có thể giám sát trực
tiếp thời gian thực

Hình 4. Cách dữ liệu được đưa lên sever

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Kỷ yếu NCKHSV năm học 2021-2022
239


Trường Đại học Giao thông vận tải
/>----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Nghiên cứu về cách đê tấm pin mặt trời có thể tự động di chuyển theo hướng nắng
của mặt trời. Bằng cách sử dụng các quang trở sau khi nhận ánh sáng thì các quang trở
sẽ trả về giá trị analog sau đó vi xử lý sẽ tính tốn và đưa ra các lệnh để điều khiển hai
động cơ sevor để hướng tấm pin mặt trời đến nới có nhiều ánh sáng nhất.

Hình 5. Hệ thống điều hướng cho tấm pin
Kết quả nghiên cứu mơ hình đã đạt được những u cầu cơ bản của đề tài như
giám sát được các thông số của tấm pin mặt trời và theo dõi dữ liệu trên webserver thời
gian thực. Cũng như là hệ thống điều hướng tấm pin đã hoạt động ổn định để có thể
hướng tấm pin mặt trời đến nơi có nhiều ánh sáng nhất. Dưới đây là một vài hình ảnh về
kết quả nghiên cứu của nhóm.

Hình 6.1. Thiết bị thu thập dữ liệu và
gửi dữ liệu về trạm chính.

Hình 6.2. Thiết bị nhận dữ liệu từ
trạm con và gửi lên webserver.

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Kỷ yếu NCKHSV năm học 2021-2022
240


Trường Đại học Giao thơng vận tải

/>----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Hình 7. Webserver

Hình 8. Database

Hình 9. Tồn bộ mơ hình
3. KẾT LUẬN
Hệ thống được xây dựng hồn chỉnh có khả năng giám sát được các thơng số điện
năng: dịng điện, điện áp, cơng suất của tấm pin mặt trời. Hệ thống có khả năng truyền
thơng thơng qua mạng internet. Đồng thời hệ thống có thể giám sát qua điện thoại và có
thể truy suất dữ liệu điện năng hằng ngày đo được.

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Kỷ yếu NCKHSV năm học 2021-2022
241


Trường Đại học Giao thông vận tải
/>----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Tài liệu tham khảo
[1]. Nguyễn Đình Phú: “Giáo trình vi xử lý”. NXB ĐH Quốc Gia Tp.HCM. 2007.
[2]. Phạm Quang Huy, Nguyễn Trọng Hiếu: Vi điều khiển và ứng dụng Arduino dành cho
người tự học. NXB Bách khoa Hà Nội, 2015.
[3]. S.W.Angrist: Direct Energy Conversion, Allyn and Bacon, Inc., 4th edition, pp. 177-227,
1982.
[4]. S. Horinov and S. Horinova: “Energy Management Systems,” in GCSEEA Global
Conference on Sustainable Environment, Energy and Agriculture, 2017, pp. 1–9, DOI:
10.1109/MPAE.2004.1338122
Trang web tham khảo:

[1]. ESP8266 NRF24L01 Wifi Gateway with Arduino
/>
NRF24L01

Node,

[2]. INA226 Strom- und Leistungssensor, />[3]. ESP32 MQTT – Publish and Subscribe with Arduino IDE,
/>[4]. ESP32 Series Datasheet,
/>[5]. Getting Started with Node-RED Dashboard, />
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Kỷ yếu NCKHSV năm học 2021-2022
242