Điều khiển thiết bị điện trong nhà thông minh

THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN NHÚNG

Sinh viên thực hiện: NGUYỄN MINH TIẾN – ĐKTĐ2 K53

– 20082650
LÊ THỊ LAN HƢƠNG – ĐKTĐ1 K53
– 20081318
NGUYỄN VĂN ĐƢA – ĐK&TĐH2 K54 – 20090769

Bách Khoa, tháng 3 - 2012


NỘI DUNG
1. Giới thiệu chung

2. Chuẩn EIB/KNX với Smart Home

3. Lập trình điều khiển – giám sát

4. Mô hình Demo

5. Kết luận


1 – GIỚI THIỆU CHUNG
Nhà thông minh (smart home hoặc Intellihome) là kiểu nhà được
lắp đặt các thiết bị điện, điện tử có tác dụng tự động hóa hoàn toàn
hoặc bán tự động, thay thế con người trong thực hiện một hoặc một số
thao tác quản lý, điều khiển.

Ƣu điểm:

- Tạo sự thoải mái, tiện nghi, hiện đại.
- Quản lí ngôi nhà 1 cách đơn giản, an toàn.
- Sử dụng hiệu quả, tiết kiệm năng lượng.
- Nâng cao tính thẩm mĩ cho ngôi nhà.


Tính năng của nhà thông minh


Khả năng điều khiển và giám sát

Internet

Smart phone
iPhone / iPad

Smart switch

Computer

Smart home

Touch panel

Remote


Một số công trình tiêu biểu

Biệt thự Pacific Ocean Villa của Bill Gate

Một số công trình tiêu biểu

Trung tâm hội nghị quốc gia

Tòa nhà văn phòng quốc hội (mới)


Một số công trình tiêu biểu

Tòa tháp D’ . Palais De Louis (Cung điện Versailles)


Công nghê sử dụng trong nhà thông minh

Ứng dụng kiến thức công nghệ của :
 Hệ thống thông tin
 Hệ thống điều khiển phân tán
 Hệ thống điều khiển nhúng
 Hệ thống điều khiển lập trình
 Hệ thống truyền tải năng lượng
 Kĩ thuật vi xử lí
 Kĩ thuật điện tử công suất
 Thiết kế giao diện đồ họa
…


Các chuẩn nhà thông minh trên thế giới

1 - Chuẩn EBI/KNX

GAMAR SIEMENS ( Đức )
 i-Bus ABB ( Thụy Sĩ )
 TEBIS HAGER (Đức - Pháp)
 JUNG (Singapo)

2 – Chuẩn BACnet

 JOHNSON ( Mĩ )
 DAIKIN( Nhật bản )
 ALC ( Mĩ )
 HONEYWELL ( Mĩ )

3 – Chuẩn khác

 X10
 LONWORKS
 FOUNDATION FIELD BUS
…


2 – CHUẨN EIB/KNX VỚI SMART HOME
 EIB ( European Installation Bus ) là chuẩn hệ thống điều khiển
các thiết bị dùng điện thông minh của Châu Âu.
( Thành lập ngày 8/5/1990 tại Brussels – Bỉ )
 KNX ( Konnex Asociation ) là hiệp hội của những giải pháp nhà
thông minh lắp đặt theo công nghệ bus chung.
( Thành lập năm 1999 trụ sở tại Brussels – Bỉ )

 EIB/KNX du nhập vào Việt Nam từ những năm 2000, phát
triển rực rỡ từ những năm 2008 đến nay.



Nguyên lí hoạt động
- Các thiết bị thông minh theo tiêu chuẩn EIB được liên kết với
nhau thông qua một dây cáp đôi duy nhất với điện áp 24VDC (cáp
EIB)

- Các thiết bị liên lạc với nhau bằng cách gửi tin theo địa chỉ định
trước (mỗi thiết bị được thiết lập một địa chỉ).
- Các thiết bị nhận tín hiệu (công tắc, cảm biến chuyển động,
remote control ...) nhận lệnh và chuyển tín hiệu điều khiển đến các cơ
cấu chấp hành (switch loader, dimmer…) để đóng mở đèn, quạt, bình
nóng lạnh, rèm cửa và các thiết bị điện khác theo ý muốn.

- Ngoài ra, các thiết bị này còn có thể tự động hoạt động mang lại
hiệu quả tối ưu thông qua các bộ điều khiển (logic control, timer,
scenes control…).


Thành phần hệ thống
Thành phần

Đặc tính

Thiết bị

-Cáp lõi đôi : Đỏ – Đen cho tín hiệu và nguồn;

Vàng - Xanh cho ứng dụng bổ trợ.
-Thiết bị nối bus, nối line

Cáp EIB; Cáp mạng;
Cáp điện thoại; Bus
couple; Line couple..

24 VDC cung cấp cho các thiết bị.
- Loại 320 mA cho 40 thiết bị
- Loại 640 mA cho 60 thiết bị

TXA 111

Actuator
devices

Thiết bị chấp hàng, đóng cắt, điều chỉnh độ sáng,
động cơ…

Switch; Dimmer;
Shutter/Blinds

Sensor and
input devices

Nhận biết các thay đổi, tác động của đầu vào để
gửi tín hiệu tác đến hệ thống

Motion; Gas;
Smoke; Smart

switch …

Interface
devices

Giúp hệ thống có thể giao tiếp với máy tính, điện
thoại hoặc internet thông qua các cổng USB,
RS232, IP gateway…

Bus system

Power supply

RF devices

Thu và phát các tín hiệu điều khiển hệ thống thông Remote;
qua sóng Radio với khoảng cách truyền là 100m

Sơ đồ hệ thống

Hình ảnh


Cấu trúc hệ thống
- EIB có cấu trúc giao tiếp kiểu ngang hàng ( point to point )
- Mỗi thiết bị trong hệ thống là 1 địa chỉ Logic
+ Địa chỉ vật lí ( được configure cứng trong hệ thống )
+ Địa chỉ mềm ( được thiết lập bằng phần mềm)
- Một mạng EIB có thể liên kết được với 65 536 thiết bị
+ Cấu trúc Logic của hệ thống cho phép kết nối tới 256 thiết bị

trên 1 đường dây ( line ).
+ Trong một khu vực (area), cứ mỗi 15 đường dây ( line ) ghép
lại với nhau tạo thành một main line.
+ Cấu trúc của EIB được tạo bởi 15 khu vực (area), liên kết với
nhau bằng một đường xương sống ( backbone line ).


Lí thuyết có: (255*16)*16 + 256 = 65 536 (thiết bị được điều khiển)


Thực tế có (255*16)*15 + 255 = 61 455 (thiết bị)


Cấu trúc 1 area


Cấu trúc mạng

Point to
Point

Start

Bus

Tree


Sơ đồ cấu trúc các thiết bị điện thông minh lắp đặt theo chuẩn EIB

Cấu trúc mạng điện thường

C«ng t¾c 1
Đèn
C«ng t¾c 2
Máy giặt
C«ng t¾c 3

Điều hoà
(HVAC)
C«ng t¾c 4
Động cơ/Bơm

Nguån cÊp
230 VAC


Kết nối các thiết bị điều khiển với
thiết bị phụ tải ở hệ thống điện EIB


Điện 220V

BUS EIB


3 – LẬP TRÌNH ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT
Để lập trình 1 hệ thống điều khiển - giám sát nhà thông minh hoàn
chỉnh, ta cần dùng 1 số phần mềm sau:

1- Phần mềm hệ thống:
- Thiết lập các địa chỉ (group address) cho từng thiết bị trong hệ
thống.
- Thiết lập các chức năng điều khiển
- ETS 3, ETS 4
2- Phần mềm giao diện:
- Thiết lập các giao diện điều khiển – giám sát cho hệ thống
trên các thiết bị điều khiển kết nối.
- PCtoMaty, Iridium, Tebis Visualize, Combrige Studio …


Thiết lập hệ thống