Ứng dụng công nghệ GSMGPRS trong điều khiển và giám sát các hệ thống chiếu sáng
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (4.94 MB, 111 trang )
TRANG BÌA PHỤ
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
LÊ THÁI HIỆP
ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ GSM/GPRS TRONG ĐIỀU
KHIỂN VÀ GIÁM SÁT CÁC HỆ THỐNG CHIẾU
SÁNG
Chuyên ngành: Thiết bị điện – Điện tử
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
KỸ THUẬT ĐIỆN
HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
PGS.TS. LÊ VĂN DOANH
Hà Nội - 2010
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết
quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ
công trình nào khác.
Tác giả luận văn
Lê Thái Hiệp
2
MỤC LỤC
Trang
TRANG BÌA PHỤ
1
LỜI CAM ĐOAN
2
MỤC LỤC
3
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
7
DANH MỤC CÁC BẢNG
11
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ
12
MỞ ĐẦU
14
1. Tính cấp thiết của đề tài....................................................................................14
2. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài..........................................................15
3. Mục đích, đối tượng, phạm vi và phương pháp nghiên cứu của đề tài.............15
3.1. Mục đích....................................................................................................15
3.2. Đối tượng nghiên cứu................................................................................15
3.3. Phạm vi nghiên cứu ...................................................................................15
3.4. Phương pháp nghiên cứu ...........................................................................15
4. Kết cấu của luận văn .........................................................................................16
Chương I
18
CÁC VẤN ĐỀ CHUNG VỀ ĐIỀU KIỂN VÀ GIÁM SÁT HỆ THỐNG CHIẾU
SÁNG CÔNG CỘNG
18
1.1. Hiện trạng hệ thống chiếu sáng công cộng của thành phố Quy Nhơn ..........18
1.1.1. Đơn vị quản lý vận hành hệ thống chiếu sáng công cộng thành phố
Quy Nhơn .........................................................................................................18
1.1.2. Chiếu sáng tại một số khu vực chính trong thành phố Quy Nhơn .........19
3
1.1.3. Công tác điều khiển và vận hành hệ thống chiếu sáng công cộng tại
thành phố Quy Nhơn ........................................................................................24
1.2. Các phương pháp điều khiển và vận hành hệ thống chiếu sáng công cộng ..25
1.2.1. Phương pháp tắt xen kẽ để giảm công suất hệ thống chiếu sáng ...........25
1.2.2. Phương pháp điều chỉnh bằng chấn lưu nhiều mức công suất để có hệ
thống đèn nhiều cấp công suất..........................................................................27
1.2.3. Phương pháp điều chỉnh điện áp tại tủ điều khiển chiếu sáng để tiết
giảm công suất của hệ thống chiếu sáng ..........................................................30
1.3. Những hạn chế của các hệ thống chiếu sáng mà các tủ điều khiển chiếu
sáng làm việc độc lập............................................................................................33
1.4. Vận hành và điều khiển hệ thống chiếu sáng công cộng thông qua đường
dây mạng điện thoại và mạng điện cung cấp tại Hà Nội ......................................34
1.4.1. Truyền thông giữa Trung tâm điều khiển và tủ điều khiển khu vực ......35
1.4.2. Truyền thông giữa tủ điều khiển khu vực và tủ chiếu sáng ...................35
1.4.3. Các cấp điều khiển của hệ thống điều khiển giám sát trung tâm ...........35
1.4.4. Ưu và nhược điểm ..................................................................................37
1.5. Vận hành và điều khiển hệ thống chiếu sáng công cộng thông qua mạng
Internet và mạng điện cung cấp tại thành phố Hồ Chí Minh................................38
1.5.1. Truyền thông giữa Trung tâm điều khiển và tủ điều khiển khu vực ......39
1.5.2. Ưu và nhược điểm ..................................................................................39
Kết luận chương 1 ............................................................................................39
Chương II
41
GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ CHO ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT HỆ THỐNG
CHIẾU SÁNG CÔNG CỘNG
41
2.1. Một số giải pháp điều khiển và giám sát hệ thống chiếu sáng theo công
nghệ hiện đại .........................................................................................................41
2.1.1. Điều khiển và giám sát hệ thống chiếu sáng thông qua đường dây
điện thoại kết hợp với mạng điện cung cấp......................................................41
4
2.1.2. Điều khiển và giám sát hệ thống chiếu sáng thông qua mạng Internet
kết hợp với mạng điện cung cấp.......................................................................42
2.1.3. Điều khiển và giám sát hệ thống chiếu sáng thông qua mạng
GSM/GPRS ......................................................................................................43
2.1.4. So sánh các công nghệ hiện có trong nước ............................................44
2.2. Tổng quan về công nghệ GSM/GPRS ...........................................................46
2.2.1. Tổng quan về GSM: ...............................................................................47
2.2.2. Tổng quan về GPRS ...............................................................................53
2.2.3. Tương quan của công nghệ GSM/GPRS trong mạng viễn thông ..........58
2.3. Các thiết bị kỹ thuật hỗ trợ truyền thông theo công nghệ GSM/GPRS.........59
2.4. Các giải pháp ứng dụng công nghệ GSM/GPRS trong giám sát và điều
khiển chiếu sáng công cộng ..................................................................................61
2.4.1. Điều khiển và giám sát theo khu vực .....................................................61
2.4.2. Điều khiển và giám sát theo điểm sáng..................................................62
2.5. Mô hình chung về hệ thống chiếu sáng công cộng ứng dụng công nghệ
GSM/GPRS...........................................................................................................63
Kết luận chương 2 ............................................................................................64
Chương III
65
XÂY DỰNG ỨNG DỤNG DỰA VÀO CÔNG NGHỆ GSM/GPRS ĐỂ ĐIỀU
KHIỂN VÀ GIÁM SÁT HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG CÔNG CỘNG TRÊN ĐỊA
BÀN THÀNH PHỐ QUY NHƠN
65
3.1. Cấu trúc hệ thống ...........................................................................................65
3.1.1. Cấu trúc chi tiết hệ thống........................................................................65
3.1.2. Cấu trúc tủ điều khiển chiếu sáng ..........................................................66
3.1.3. Cấu trúc bộ đèn.......................................................................................67
3.2. Xây dựng phần mềm......................................................................................68
3.2.1. Các bước xây dựng phần mềm ...............................................................68
3.2.2. Sơ đồ khối của phần mềm ......................................................................72
3.2.3. Lưu đồ thuật toán của phần mềm ...........................................................73
5
3.2.4. Các giao diện chính của phần mềm........................................................76
3.3. Phân tích tính hiệu quả...................................................................................77
3.3.1. Hiệu quả kỹ thuật....................................................................................77
3.3.2. Hiệu quả quản lý.....................................................................................78
3.3.3. Hiệu quả kinh tế......................................................................................79
3.3.4. Tác động môi trường ..............................................................................79
Kết luận chương 3 ............................................................................................79
KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
80
1. Kết quả thực hiện ..............................................................................................80
2. Các nhận xét......................................................................................................81
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
82
1. Kết luận.............................................................................................................82
2. Đóng góp mới và kiến nghị về sử dụng kết quả của luận văn..........................82
2.1. Các đóng góp mới......................................................................................82
2.2. Kiến nghị về sử dụng kết quả luận văn .....................................................82
3. Hạn chế, hướng phát triển.................................................................................83
TÀI LIỆU THAM KHẢO
84
PHỤ LỤC
88
6
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
1. Ký hiệu
Ký hiệu
I
Iđèn
U
Uđèn
Ulv
P
Wh
Tên gọi
Cường độ dòng điện
Cường độ dòng điện qua một bộ đèn
Điện áp
Điện áp cấp cho một bộ đèn
Điện áp làm việc
Công suất tác dụng
Chỉ số công tơ điện
2. Chữ viết tắt
Chữ viết tắt
A
AC
ADSL
AP
ATM
AUC
English
Tiếng Việt
Alternating Current
Asymmetric Digital Subscriber
Line
Attacked Processor
Asynchronous Transfer Mode
Authentication Center
Dòng điện xoay chiều
Đường thuê bao số không đối
xứng
Bộ xử lý gắn thêm
Chế độ truyền không đồng bộ
Trung tâm nhận thực
Border Gateway
Base Station Controler
Base Station Subsystem
Base Tranceiver Station
Cỗng đường biên
Bộ điều khiển trạm gốc
Phân hệ trạm gốc
Trạm thu phát gốc
Common
Communication
Services
Code Division Multiple Access
Charging Data Records
Committee of European Post
and Telecommunication
Circuit Switch Public Data
Các dịch vụ truyền thông chung
B
BG
BSC
BSS
BTS
C
CCS
CDMA
CDR
CEPT
CSPDN
7
Đa truy nhập phân chia theo mã
Bản ghi dữ liệu cước
Ủy ban bưu chính và viễn thông
châu Âu
Mạng dữ liệu chuyển mạch công
CtyTNHH
D
DC
ĐK
ĐKCS
E
EDGE
EIR
ETSI
F
FDMA
FTP
G
G (2G;3G...)
GGSN
GMSC
GPRS
GSM
GSN
Network
cộng
Công ty trách nhiệm hữu hạn
Direct Curent
Dòng điện một chiều
Điều khiển
Điều khiển chiếu sáng
Enhanced Data rate for GSM
Evolution
Equipment Identity Register
European Telecommunications
Standard Institute
Mạng thông tin di động toàn cầu
có tốc độ truyền dẫn cao
Thanh ghi nhận dạng thiết bị
Viện tiêu chuẩn viễn thông
Châu Âu
Frequence Division Multiple Đa truy cập phân chia theo tần
Access
số
File Transfer Protocol
Giao thức truyền tập tin
Generation
Gateway GPRS Support Node
Gateway
Mobile
Service
Switching Centre
General Packet Radio Services
Global System for Mobile
communication
GPRS Support Node
Thế hệ
Nút hỗ trợ cỗng GPRS
Cổng chuyển mạch dịch vụ di
động trung tâm
Dịch vụ vô tuyến gói chung
Thông tin di động toàn cầu
Home Location Register
Human Machine Interface
High – Pressure Sodium
Hypertext Transfer Protocol
Thanh ghi định vị thường trú
Giao diện người máy
Đèn Sodium cao áp
Hệ thống chiếu sáng công cộng
Giao thức Truyền Siêu văn bản
Internet Protocol
Industrial PC
Integrated
Servive
Network
InterWorking Function
Chức năng tương tác mạng
Nút hỗ trợ GPRS
H
HLR
HMI
HPS
HTCSCC
HTTP
I
IP
IPC
ISDN
IWF
K
KT
KTYC
M
ME
Giao thức mạng Internet
Máy tính công nghiệp
Digital Mạng số đa dịch vụ
Kiểm tra
Kiểm tra yêu cầu
Mobile Equipment
Thiết bị di động
8
MS
MSC
Mobile Station
Mobile Switching Center
Trạm di động
Trung tâm chuyển mạch di động
N
NSS
Network
Subsystem
and
Switching Mạng phân hệ chuyển mạch
O
OMC
Operations and Maintenance
Center
Application
Programming
Interface
Open System Interconnection
Operation
and
Support
Subsystem
OPC
OSI
OSS
Trung tâm khai thác và bảo
dưỡng
Giao diện khả trình ứng dụng
Liên thông các hệ thống mở
Phân hệ khai thác và hỗ trợ
P
PAC
Programmable
Automation
Controller
Personal Computer
Packet Control Unit
Public Data Network
Packet Data Protocol
Programable Logic Controller
Power Line Communication
PC
PCU
PDN
PDP
PLC
PLC
PLC-RTU
PLMN
PS
PSPDN
PSTN
Bộ điều khiển tự động hóa khả
trình
Máy tính cá nhân
Đơn vị điều khiển gói
Mạng dữ liệu công cộng
Giao thức dữ liệu gói
Thiết bị điều khiển khả trình
Công nghệ truyền thông qua
đường dây cung cấp điện
Power Line Communication – Thiết bị đầu cuối điều khiển từ
Remote Terminal Unit
xa theo công nghệ truyền thông
qua đường cung cấp điện
Public Land Mobile Network
Mạng di động mặt đất công
cộng
Packet Switch
Bộ chuyển mạch gói
Public Switched Packet Data Mạng chuyển mạch gói dữ liệu
Network
công cộng
Public Switched Telephone Mạng chuyển mạch thoại công
Network
cộng
Q
QoS
Quality of Service
Chất lượng dịch vụ
Session Control
Serving GPRS Support Node
Subscriber Identity Module
Điều khiển tác vụ giao tiếp
Nút hỗ trợ dịch vụ GPRS
Module nhận dạng thuê bao.
S
SC
SGSN
SIM
9
SMS
SMTP
Short Message Services
Simple mail Transfer Protocol
SS
Switching Subsytem
T
TCP/IP
TDMA
TI
TP
TRAU
TT
TU
Dịch vụ thông báo ngắn
Giao thức chuyển thư tín đơn
giản
Phân hệ chuyển mạch
Transmission Control Protocol/ Giao thức điều khiển truyền dữ
Internet Protocol
liệu/Giao thức mạng Internet
Time Division Multiple Access Đa truy cập phân chia theo thời
gian
Current Transformers
Máy biến dòng điện
Thành phố
Transcoder/Rate Adaption Unit Khối mã hoá và giải mã – thích
nghi tốc độ
Số thứ tự
Voltage Transformers
Máy biến điện áp
V
VLR
VAS
W
WCDMA
Visitor Location Register
Value – Added Service
Wideband
Code
Multiplex Access
Thanh ghi định vị tạm trú.
Dịch vụ giá trị bổ sung
Division Đa truy cập phân chia theo mã
băng rộng
10
DANH MỤC CÁC BẢNG
Trang
Bảng 1 - 1: Tổng kết công tác năm 2009 của CtyTNHH Công viên cây xanh và
Chiếu sáng đô thị Quy Nhơn về các hạng mục điện ........................................19
Bảng 1 - 2: Bảng so sánh giữa Dimming Ballast với tủ điều chỉnh tiết kiệm QPS
dùng cho đèn HPS 250W .................................................................................32
11
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ
Trang
Hình 1 - 1: Bố trí chiếu sáng trên đường Quy Nhơn – Sông Cầu đoạn
km0+0÷km7+400 .............................................................................................21
Hình 1 - 2: Bố trí chiếu sáng trên đường Quy Nhơn – Nhơn Hội.............................23
Hình 1 - 3: Bố trí chiếu sáng trên một số đường nội thành.......................................24
Hình 1 - 4: Cấu trúc của tủ điều khiển chiếu sáng thông thường..............................25
Hình 1 - 5: Đồ thị biểu diễn công suất tiêu thụ trên đèn khi không điều chỉnh ........26
Hình 1 - 6: Chấn lưu hai mức công suất ...................................................................27
Hình 1 - 7: Lắp chấn lưu 2 mức công suất trong bộ đèn...........................................28
Hình 1 - 8: Đồ thị biểu diễn công suất tiêu thụ trên đèn khi sử dụng chấn lưu 2
mức công suất...................................................................................................29
Hình 1 - 9: Tủ điều chỉnh tiết kiệm điện QPS sản xuất ở Malaysia..........................31
Hình 1 - 10: Sơ đồ quá trình giảm điện áp qua 7 bước (20s/bước) của tủ QPS........32
Hình 1 - 11: Sơ đồ điều khiển hệ thống chiếu sáng công cộng thông qua đường
dây mạng điện thoại và mạng điện cung cấp ...................................................34
Hình 1 - 12: Sơ đồ điều khiển và giám sát hệ thống chiếu sáng thông qua mạng
Internet kết hợp với mạng điện cung cấp .........................................................38
Hình 2 - 1: Mô hình điều khiển và giám sát hệ thống chiếu sáng thông qua đường
dây điện thoại kết hợp với mạng điện cung cấp ...............................................41
Hình 2 - 2: Mô hình điều khiển và giám sát hệ thống chiếu sáng thông qua mạng
Internet kết hợp với mạng điện cung cấp .........................................................42
Hình 2 - 3: Mô hình điều khiển và giám sát hệ thống chiếu sáng thông qua mạng
di động GSM/GPRS .........................................................................................43
12
Hình 2 - 4: Mô hình hệ thống GSM ..........................................................................49
Hình 2 - 5: Mô hình tổng quan mạng GPRS.............................................................53
Hình 2 - 6: Cấu trúc mạng GPRS..............................................................................54
Hình 2 - 7: Cấu trúc BSC trong GPRS......................................................................57
Hình 2 - 8: Vị trí của GPRS trong sự phát triển của hệ thống thông tin di động......59
Hình 2 - 9: Cấu trúc mạng viễn thông.......................................................................59
Hình 2 - 10: Sơ đồ hình cây mô tả tương quan giữa các thiết bị kỹ thuật hỗ trợ
truyền thông theo công nghệ GSM/GPRS .......................................................60
Hình 2 - 11: Mô hình điều khiển và giám sát hệ thống chiếu sáng theo khu vực
ứng dụng công nghệ GSM/GPRS ....................................................................61
Hình 2 - 12: Mô hình điều khiển và giám sát hệ thống chiếu sáng theo điểm sáng
ứng dụng công nghệ GSM/GPRS ....................................................................62
Hình 2 - 13: Mô hình chung về các giải pháp điều khiển và giám sát hệ thống
chiếu sáng ứng dụng công nghệ GSM/GPRS ..................................................63
Hình 3 - 1: Cấu trúc chi tiết hệ thống điều khiển và giám sát chiếu sáng.................65
Hình 3 - 2: Sơ đồ các khối chức năng của tủ điều khiển chiếu sáng ........................66
Hình 3 - 3: Sơ đồ các khối chức năng của bộ đèn.....................................................68
Hình 3 - 4: Cấu hình Router và xác nhận địa chỉ IP của Server ...............................70
Hình 3 - 5: Địa chỉ định hướng từ Internet tới Server...............................................71
Hình 3 - 6: Sơ đồ khối phần mềm .............................................................................72
Hình 3 - 7: Lưu đồ thuật toán của phần mềm tại trạm điều khiển ............................73
Hình 3 - 8: Lưu đồ thuật toán của phần mềm trên máy Server.................................74
Hình 3 - 9: Lưu đồ thuật toán của phần mềm trên máy Client .................................75
Hình 3 - 10: Giao diện giám sát của Server cũng như Client ...................................76
Hình 3 - 11: Giao diện điều khiển của Server cũng như Client ................................76
Hình 3 - 12: Giao diện giám sát của Workstation.....................................................77
13
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Hiện tại việc sử dụng tiết kiệm và có hiệu quả các nguồn năng lượng, nhất là
điện năng có ý nghĩa rất quan trọng. Vì nguồn thủy năng đã khai thác tối đa, trữ
lượng than đá, đầu mỏ, khí đốt ngày càng cạn kiệt, việc sử dụng quang năng, phong
năng và các nguồn năng lượng khác có hiệu suất còn rất thấp mà đầu tư lớn, cho
nên cách tốt nhất để đảm bảo điện năng cho mọi hoạt động là sử dụng tiết kiệm và
có hiệu quả nguồn điện hiện có. Ngoài ra việc sử dụng tiết kiệm và có hiệu quả
nguồn điện còn có tác dụng bảo vệ môi trường, vì loài người đã và đang tác động
vào thiên nhiên quá mức nên đã gây ra các hậu quả như sự nóng lên của trái đất,
thủng tầng Ozon, ô nhiễm môi trường, thảm họa thiên tai…
Trong khi đó, các đô thị ngày càng phát triển và hoàn thiện về cơ sở vật chất hạ
tầng, trong đó hệ thống chiếu sáng công cộng giữ vai trò quan trọng trong quá trình
phát triển ấy. Thành phố có huy hoàng, rực rỡ về đêm hay không cũng do hệ thống
chiếu sáng công cộng. Xe cộ lưu thông có an toàn hay không, an ninh trật tự có đảm
bảo hay không cũng nhờ hệ thống chiếu sáng công cộng.
Hệ thống chiếu sáng có vai trò quan trọng như thế, nhưng lại là một hệ thống
phân tán trên toàn địa bàn của đô thị, nên để quản lý, điều khiển và giám sát chúng
là một vấn đề không dễ. Hiện tại vấn đề điều khiển và giám sát chúng ở hầu hết
thành phố, thị xã, thị trấn ở Việt Nam đều làm thủ công do các công nhân vận hành
đến tận nơi đặt tủ điều khiển để cài đặt thông số, giám sát và quản lý, nên không
linh hoạt, không kịp thời do đó không tiết kiệm điện năng và không kinh tế.
14
Không ngoài các vấn đề trên, thành phố Quy Nhơn là một đô thị loại một, đang
trên tiến trình phát triển thành một thành phố trọng điểm về kinh tế, văn hóa, du lịch
của miền Trung, nên cũng đòi hỏi sự hoàn thiện hệ thống chiếu sáng công cộng sao
cho tôn vinh vẻ đẹp của thành phố mà vừa khoa học và tiện lợi trong quản lý, đồng
thời đảm bảo an toàn về giao thông, an ninh về xã hội mà tiết kiệm năng lượng.
Để đáp ứng được các yêu cầu trên và giải quyết được khó khăn trong quản lý
một hệ thống phân tán, luận văn đưa ra giải pháp “Ứng dụng công nghệ
GSM/GPRS trong điều khiển và giám sát các hệ thống chiếu sáng”.
2. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
Hệ thống chiếu sáng là một hệ thống phân tán cần được quản lý và giám sát tự
động, từ xa dựa trên công nghệ mới.
3. Mục đích, đối tượng, phạm vi và phương pháp nghiên cứu của đề tài
3.1. Mục đích
Nghiên cứu ứng dụng công nghệ GSM/GPRS trong điều khiển và giám sát hệ
thống chiếu sáng công cộng nhằm:
+ Đảm bảo chất lượng chiếu sáng tốt;
+ Giảm chi phí nhân lực;
+ Tiết kiệm năng lượng.
3.2. Đối tượng nghiên cứu
+ Công nghệ GSM/GPRS ứng dụng vào truyền thông trong điều khiển và giám
sát hệ thống chiếu sáng công cộng.
+ Hệ thống chiếu sáng công cộng tại thành phố Quy Nhơn.
3.3. Phạm vi nghiên cứu
Nghiên cứu và ứng dụng công nghệ GSM/GPRS trong điều khiển và giám sát hệ
thống chiếu sáng công cộng.
3.4. Phương pháp nghiên cứu
Để nghiên cứu đề tài, tác giả dựa vào:
15
Cơ sở lý thuyết: Luận văn sử dụng các lý thuyết về truyền thông công nghiệp,
thông tin di động, công nghệ viễn thông, mạng máy tính, kỹ thuật lập trình và ghép
nối máy tính, cơ sở toán học cho lập trình và điều khiển.
Cơ sở thực tiễn: Tìm hiểu, phân tích thực trạng điều khiển và giám sát các hệ
thống chiếu sáng công cộng trong cũng như ngoài nước. Tìm hiểu, phân tích tính
năng hỗ trợ của các thiết bị hiện có trong cũng như ngoài nước, kết hợp với các
công nghệ tiên tiến hiện có để ứng dụng vào điều khiển và giám sát hệ thống chiếu
sáng công cộng.
Từ các cơ sở trên, tác giả xây dựng các giải pháp công nghệ cho việc điều khiển
và giám sát hệ thống chiếu sáng công cộng.
Căn cứ vào tình hình cụ thể, tác giả xây dựng ứng dụng cho hệ thống chiếu sáng
công cộng.
4. Kết cấu của luận văn
Luận văn bao gồm:
+ Trang bìa phụ;
+ Lời cam đoan;
+ Mục lục;
+ Danh mục các ký hiệu và chữ viết tắt;
+ Danh mục các bảng;
+ Danh mục các hình vẽ và đồ thị;
+ Mở đầu;
+ Các nội dung nghiên cứu của luận văn:
Chương I: Các vấn đề chung về điều khiển và giám sát hệ thống chiếu sáng
công cộng;
Chương II: Giải pháp công nghệ cho điều khiển và giám sát hệ thống chiếu sáng
công cộng;
Chương III: Xây dựng ứng dụng dựa vào công nghệ GSM/GPRS để điều khiển
và giám sát hệ thống chiếu sáng công cộng trên địa bàn thành phố Quy Nhơn;
16
+ Kết quả và bàn luận;
+ Kết luận và kiến nghị;
+ Tài liệu tham khảo;
+ Phụ lục.
17
Chương I
CÁC VẤN ĐỀ CHUNG VỀ ĐIỀU KIỂN VÀ GIÁM SÁT HỆ THỐNG CHIẾU
SÁNG CÔNG CỘNG
1.1. Hiện trạng hệ thống chiếu sáng công cộng của thành phố Quy Nhơn
1.1.1. Đơn vị quản lý vận hành hệ thống chiếu sáng công cộng thành phố Quy
Nhơn
Hệ thống chiếu sáng công cộng của TP Quy Nhơn được quản lý và vận hành bởi
CtyTNHH Công viên cây xanh & chiếu sáng đô thị Quy Nhơn.
Đây là Doanh nghiệp Nhà nước được Ủy ban nhân dân tỉnh Bình Định phê
duyệt phương án chuyển đổi từ Công ty Nhà nước sang CtyTNHH một thành viên
theo quyết định số 13/QĐ-UBND ngày 09/01/2007. Các ngành nghề kinh doanh
của công ty: Sản xuất lắp ráp, tư vấn lập dự án đầu tư, thiết kế, giám sát thi công hệ
thống đèn tín hiệu điều khiển giao thông, điện chiếu sáng công cộng, dân dụng,
đường dây và trạm biến áp dưới 35kV; Xây dựng các công trình dân dụng, công
nghiệp, giao thông, thủy lợi, hạ tầng kỹ thuật khu công nghiệp, khu đô thị; Đầu tư
kinh doanh các loại hình dịch vụ vui chơi, giải trí, tham quan du lịch; Trồng và
chăm sóc cây xanh; Mua bán, đại lý, ký gửi các thiết bị điện, cây hoa giống, cây
xanh, cây cảnh.
Theo Báo cáo “Tổng kết công tác năm 2009 triển khai nhiệm vụ năm 2010” của
Đảng bộ CtyTNHH Công Viên Cây Xanh và Chiếu Sáng Đô Thị Quy Nhơn vào
tháng 03 năm 2010 thì công ty hiện đang quản lý các hạng mục về điện công cộng
như bảng 1-1.
18
Bảng 1 - 1: Tổng kết công tác năm 2009 của CtyTNHH Công viên cây xanh và
Chiếu sáng đô thị Quy Nhơn về các hạng mục điện
TT
1
2
3
4
Tên hạng mục
Quản lý vận hành hệ thống
chiếu sáng
Sửa chữa điện chiếu sáng
công cộng
Quản lý nút đèn tín hiệu
giao thông
Quản lý đèn pháo hoa điện
tử, khung đèn màu
Kế hoạch Kết quả
%
(KH) thực hiện KH/TH
Đơn vị
2009
(TH)
2009
% so
với
năm
2008
Bộ
8.747
7.896
90,2
104
Lượt
2.696
3.144
116
134
Nút
27
26
96,2
113
Dây,cây
206
206
100
100
Nguồn dữ liệu theo [7].
1.1.2. Chiếu sáng tại một số khu vực chính trong thành phố Quy Nhơn
1.1.2.1. Tuyến đường Quy Nhơn – Sông Cầu
Quốc lộ 1 D, hay còn gọi là đường Quy Nhơn - Sông Cầu (nối liền 2 tỉnh Bình
Ðịnh - Phú Yên) bắt đầu từ cầu Sông Ngang, cửa ngõ vào trung tâm TP Quy Nhơn,
và kết thúc tại xã Xuân Hải, huyện Sông Cầu (Phú Yên), có tổng chiều dài 33,15
km trong đó 19 km nằm ở đất Bình Ðịnh, đoạn còn lại thuộc về Phú Yên. Việc xây
dựng con đường này không chỉ nhằm mục đích tránh đèo Cù Mông nguy hiểm trên
quốc lộ 1, mà còn nhằm phá vỡ thế độc đạo ra vào TP Quy Nhơn.
Trên tuyến đường này đoạn số 1 là đoạn từ ngã ba Quang Trung đến ngã tư Lam
Sơn (km 0+0 ÷ km 7+400).
Hệ thống chiếu sáng trên đoạn đường này được xây dựng với những thông số
chính sau:
19
1.1.2.1.1. Thiết bị chiếu sáng
Đèn chiếu sáng đường phố Solair 250W. Lắp trên cột thép liên cần TC – 11m :
247 bộ.
Đèn pha P02 Son 205W lắp trên cột thép TC – 17m (12 đèn trên 1 vị trí cột).
Cột đèn:
+ Cột thép TC – 11m liền cần mạ kẽm.
+ Cột thép TC – 17m mạ kẽm + dàn đèn pha.
1.1.2.1.2. Cáp và dây
Trên tuyến: Dùng cáp ngầm đồng:
+ Cu/XLPE/PVC/DSTA/PVC/4x10.
+ Cu/XLPE/PVC/DSTA/PVC/4x16.
Cấp nguồn: Dùng cáp ngầm đồng:
+ Cu/XLPE/PVC/DSTA/PVC/4x25.
+ Cáp treo Cu/ PVC – 4x25.
1.1.2.1.3. Điều khiển
Thông qua 6 tủ điều khiển TĐ – 03 (phân làm 6 trạm). Các tủ đèn này được cấp
nguồn từ 6 trạm biến áp dùng riêng cho hệ thống chiếu sáng.
Chế độ vận hành: tự động (hai chế độ):
+ Buổi tối 18h00 ÷ 23h00 bật 100% số đèn.
+ Đèn khuya 23h00 ÷ 06h00 cắt bớt còn 2/3 số đèn.
+ Ban ngày 06h00 ÷ 18h00 tắt hoàn toàn.
1.1.2.1.4. Bố trí chiếu sáng
Đoạn km 0+105 ÷ km 0+880, bố trí cột đèn TC – 11m, lắp đèn Solair-S.250W ở
hai bên đường, trên cầu Long Vân lắp hai cột hai bên vào thành cầu.
20
Đoạn km 0+910 ÷ km 7+400, bố trí cột đèn TC – 11m, lắp đèn Solair-S.250W ở
bên phải đường.
Khoảng cách giữa các cột từ 30 đến 35m.
Tại nút giao thông Lam Sơn đặt 01 cột đèn thép TC – 17m, lắp dàn đèn pha P02S.250 (bộ 12 đèn).
T
B
1A
đi TP. Hồ Chí Minh
1A
đi Hà Nội
Đ. Quy Nhơn – Sông Cầu
đi TP. Hồ Chí Minh
Đ. Trần Hưng Đạo
đi Cảng Quy Nhơn
Đ. Tây Sơn
Đ. Nguyễn Thái Học
Hình 1 - 1: Bố trí chiếu sáng trên đường Quy Nhơn – Sông Cầu đoạn
km0+0÷km7+400
1.1.2.2. Tuyến đường Quy Nhơn – Nhơn Hội
Đầm Thị Nại là một đầm nước lớn và sâu, có hình như một cái dạ dày, ra vào
đầm bằng một lối duy nhất là cửa cảng Quy Nhơn, nơi trú ngụ lý tưởng của tàu
thuyền khi gặp bão. Cầu Thị Nại là chiếc cầu vượt biển dài nhất Việt Nam được thi
công bằng công nghệ hiện đại. Cầu được khởi công xây dựng vào tháng 11 năm
2002 và khánh thành vào ngày 12-12 năm 2006, nối liền thành phố Quy Nhơn và
bán đảo Phương Mai (khu kinh tế Nhơn Hội).
21
Phần chính của cầu dài 2.477,3 m, rộng 14,5 m. Cầu gồm 54 nhịp có khẩu độ
mỗi nhịp là 120 m. Tính cả phần hệ thống đường gom, cầu dài 6960 m với 5 cầu
ngắn. Cầu chịu xe trọng tải 30 tấn và xe bánh xích trọng tải 80 tấn.
Hệ thống chiếu sáng trên đoạn đường này được xây dựng với những thông số
chính sau:
1.1.2.2.1. Thiết bị chiếu sáng
Đèn chiếu sáng đường phố Solair 250W. Lắp trên cột thép liên cần TC – 11m :
318 bộ. Cột đèn loại cột thép TC – 11m liền cần mạ kẽm.
1.1.2.2.2. Cáp và dây
Trên tuyến: Dùng cáp ngầm đồng Cu/XLPE/PVC/DSTA/PVC/4x16.
Cấp nguồn: Dùng cáp ngầm đồng Cu/XLPE/PVC/DSTA/PVC/4x25.
1.1.2.2.3. Điều khiển
Thông qua 5 tủ điều khiển TĐ – 03 (phân làm 5 trạm). Các tủ đèn này được cấp
nguồn từ 5 trạm biến áp dùng riêng cho hệ thống chiếu sáng.
Chế độ vận hành: tự động (hai chế độ):
+ Buổi tối 18h00 ÷ 23h00 bật 100% số đèn.
+ Đèn khuya 23h00 ÷ 06h00 cắt bớt còn 2/3 số đèn.
+ Ban ngày 06h00 ÷ 18h00 tắt hoàn toàn.
1.1.2.2.4. Bố trí chiếu sáng
Bố trí cột đèn TC – 11m, lắp đèn Solair-S.250W ở hai bên đường, trên các cầu
lắp hai cột hai bên vào thành cầu.
22
T
B
Đi Cát Tiến
Đ. Đống Đa
Đ. Trần Hưng Đạo
đi Phú Tài
Đ. Trần Hưng Đạo
đi Cảng Quy Nhơn
Đ. Nguyễn Tất Thành
Hình 1 - 2: Bố trí chiếu sáng trên đường Quy Nhơn – Nhơn Hội
1.1.2.3. Một số đường nội thành
Đường An Dương Vương, đường Nguyễn Tất Thành, đường Xuân Diệu, đường
Nguyễn Huệ, đường Trần Hưng Đạo …
23
Đ. Quy Nhơn – Nhơn Hội
đi Nhơn Hội
T
B
Đ. Đống Đa
Đ. Tây Sơn
Đ. Trần Hưng Đạo
Đ. Nguyễn Huệ
Đ. Đống Đa
Đ. Xuân Diệu
Đ. An Dương Vương
Đ. Quy Nhơn – Nhơn Hội
Đ. Nguyễn Tất Thành
Hình 1 - 3: Bố trí chiếu sáng trên một số đường nội thành
1.1.3. Công tác điều khiển và vận hành hệ thống chiếu sáng công cộng tại thành
phố Quy Nhơn
Hiện tại hệ thống chiếu sáng công cộng của thành phố Quy Nhơn đang được
điều khiển và giám sát tại từng tủ khu vực riêng rẽ bởi nhân viên vận hành của
CtyTNHH Công viên cây xanh & chiếu sáng đô thị Quy Nhơn.
24
1.2. Các phương pháp điều khiển và vận hành hệ thống chiếu sáng công cộng
Hiện nay có hai giải pháp cơ bản để điều khiển hệ thống chiếu sáng công cộng
đang được áp dụng ở nhiều thành phố, đô thị trong nước và trên thế giới là chế độ
điều khiển bật – tắt (ON – OFF) và chế độ điều khiển giảm điện áp (DIMMING)
qua đó giảm quang thông của đèn, đồng thời giảm công suất tiêu thụ trên đèn.
1.2.1. Phương pháp tắt xen kẽ để giảm công suất hệ thống chiếu sáng
Hình 1 - 4: Cấu trúc của tủ điều khiển chiếu sáng thông thường
Tại các thành phố hiện nay, toàn bộ hệ thống chiếu sáng công cộng vẫn chủ yếu
sử dụng phương pháp tắt đèn xen kẽ, giảm số bộ đèn sáng vào giờ thấp điểm hoặc
khi có mật độ giao thông thấp. Việc này được thực hiện tại tủ điều khiển chiếu sáng
nhờ hai contactor. Sơ đồ đấu nối tủ điều khiển như hình 1-4 cho phép tắt mở đèn
theo hai nhánh contactor khác nhau qua đó có thể cho hoạt động ở chế độ tiết giảm
bằng cách tắt đèn ở một nhánh contactor.
25
