Hệ thống chiếu sáng trung tâm hội nghị quốc gia

LỜI CẢM ƠN
Khóa học 2019-2020 đã gần kết thúc đối với sinh viên khóa
----------------------------------. Đồ án tốt nghiệp là dấu mốc quan trọng nhất trong 5
năm học tập. Đó là kết quả rõ ràng và xác thực nhất để phản ánh chính xác những
gì em học tập và nghiên cứu được trong 5 năm qua và để có được kết quả như ngày
hôm nay.
Trong quá trình học tập và rèn luyện, em đã nhận được sự chỉ bảo tận tình của
các thầy cố giáo, sự giúp đỡ nhiệt tình của người thân và bạn bè để em có thể hoàn
thành đề tài tốt nghiệp này.
Em xin bảy tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy, cô giáo trong khoa --------------cũng như toàn thể các thầy cô giáo trường --------------------------. Em xin chân
thành cảm ơn các thầy, cô giáo trong bộ môn ---------------, đặc biệt là thầy giáo
---------------------------------------- đã tận tình chỉ bảo cho em trong suốt quá trình
làm đồ án tốt nghiệp. Em xin được bày tỏ long biết ơn sâu sắc tới thầy.
Cuối cùng em xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, bạn bè đã động viên giúp đỡ em
trong suốt khóa học và trong thời gian thực hiện đề tài.
Do lượng kiến thức còn hạn chế nên đồ án này không thể tránh khỏi những
thiếu sót, kính mong nhận được sự quan tâm góp ý của các thầy cô và bạn bè.
Em xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày tháng năm 2016
Sinh viên thực hiện
-------------------------

1


MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN.....................................................................................................1
MỞ ĐẦU.............................................................................................................7
1. Tính cấp thiết của đề tài...............................................................................7
2. Mục đích nghiên cứu....................................................................................7

3. Thời gian và địa điểm...................................................................................8
4. Phương pháp nghiên cứu..............................................................................8
5. Ý nghĩa khoa học của đề tài.........................................................................8
CHƯƠNG 1: HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CHIẾU SÁNG.................................9
1. Tổng quan hệ thống điều khiển chiếu sáng..................................................9
1.1 Điều khiển ánh sáng là gì?......................................................................9
1.2 Lợi ích khi sử dụng điều khiển ánh sáng................................................9
1. 3 Hệ thống điều khiển ánh sáng..............................................................12
1.4 Lợi ích của việc ứng dụng hệ thống điều khiển ánh sáng.....................12
2. Các hệ thống điều khiển anh sáng phổ biến...............................................13
2.1 Hệ thống điều khiển chiếu sáng tập trung.............................................13
2.2 Hệ thống điều khiển chiếu sáng không dây..........................................14
2.3 Hệ thống điều khiển chiếu sáng lai.......................................................14
3. Xu hướng phát triển trong tương lai...........................................................14
4. Chiến lược điều khiển ánh sáng.................................................................15
5. Các thiết bị ứng dụng trong hệ thống điều khiển chiếu sáng.....................16
2


6. Giới thiệu tiêu chuẩn nhà thông minh EIB.................................................22
6.1 Giải pháp điều khiển tổng thể...............................................................23
KẾT LUẬN CHƯƠNG 1..................................................................................27
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT KỸ THUẬT CHIẾU SÁNG...................28
1. Giới thiệu....................................................................................................28
2. Lý thuyết cơ bản về ánh sáng.....................................................................28
3. Các đại lượng đo ánh sáng.........................................................................29
3.1. Góc khối - Đơn vị Steradian (Sr).........................................................29
3.2. Cường độ ánh sáng - Đơn vị Candela (cd)...........................................30
3.3. Quang thông - Đơn vị Lumen (lm)......................................................31
3.4. Độ rọi – Đơn vị Lux (lx)......................................................................31

3.5. Nhiệt độ màu........................................................................................31
4. Các yêu cầu khi lắp đặt hê thống chiếu sáng..............................................32
5. Phương pháp đo độ rọi...............................................................................33
5.1. Thiết bị.................................................................................................33
5.2. Chuẩn bị đo..........................................................................................33
5.3. Tiến hành đo.........................................................................................34
5.4. Xử lí kết qủa.........................................................................................35
KẾT LUẬN CHƯƠNG 2..................................................................................35
CHƯƠNG 3: HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG TẠI TRUNG TÂM HỘI NGHỊ
QUỐC GIA..............................................................................................................36
1. Sơ đồ tổng quát hệ thống chiếu sáng trung tâm hội nghị quốc gia............36
2. Các chức năng của hệ thống điều khiển chiếu sáng...................................38
3


2.1 Chiếu sáng các phòng hội nghị, phòng chiêu đãi..................................38
2.2 Chiếu sáng các phòng chức năng, khu kĩ thuật.....................................39
2.3 Chiếu sáng khu vực khuôn viên............................................................40
3. Các thiết bị và phần mềm điều khiển hệ thống chiếu tại NCC..................43
3.1 Các thiết bị chính..................................................................................43
3.1.1 Nguồn cấp hệ điều khiển EIB............................................................43
3.1.2. Line Coupler.....................................................................................44
3.1.3. Khối chấp hành Dim 8 kênh..............................................................45
3.1.4 Khối chấp hành 4 kênh.......................................................................46
3.1.5 Khối chấp hành Dim công suất..........................................................47
3.1.7 Bộ kết nối (IP Router)........................................................................48
3.2 Phần mềm lập trình và giám sát............................................................50
3.2.1 Phần mềm lập trình............................................................................50
3.2.2 Phần mềm giám sát............................................................................51
3. Một số đề xuất cải tiến hệ thống chiếu sáng tại NCC................................53

KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ...............................................................................55
TÀI LIỆU THAM KHẢO.................................................................................56
PHỤ LỤC..........................................................................................................57

4


DANH MỤC BẢNG VÀ HÌNH ẢN
Hình 1: Chiếu sáng nâng cao sự tiện nghi...........................................................9
Hình 2: Chiếu sáng nơi làm việc.......................................................................10
Hình 3: Chiếu sáng khu vực đõ xe, đảm bảo an ninh........................................11
Hình 4: Cảm biến PIR.......................................................................................17
Hình 5: Cảm biến Ultrasonic.............................................................................18
Hiình 6: Cảm biến Dual.....................................................................................18
Hình 7: Cảm biến nhạy quang...........................................................................19
Hình 8: Ổ cắm thông minh có chức năng cài đặt thời gian...............................19
Hình 9: Dimmer điều chỉnh...............................................................................20
Hình 10: Panel điều khiên thông minh..............................................................20
Hình 11: Bộ điều khiển hệ thống chiếu sáng.....................................................21
Hình 12: Kết nối điều khiển hệ thống điện.......................................................22
Hình 13: Hệ thống điều khiển chiếu sáng tự động EIB.....................................23
Hình 14: Cấu trúc mạng EIB.............................................................................24
Hình 17: Nguyên lí hoạt động mạng EIB..........................................................25
Hình 15: Bức xạ nhìn thấy được.......................................................................29
Hình 16: Góc khối.............................................................................................30
Hình 17: Mối liên hệ cường độ ánh sáng- quang thông- độ rọi........................31
Hình 18: Trung tâm Hội nghị Quốc gia.............................................................36
Hình 19: Sơ đồ điều khiển chiếu sáng Trung tâm Hội nghị Quốc gia...............37
Hình 20: Phòng họp chính.................................................................................39
5

Hình 21 : Hệ chiếu sáng thường........................................................................40
Hình 22: Chiếu sáng Trung tâm Hội nghị Quốc gia........................................40
Hình 23: Sơ đồ mạch điện và tủ điện................................................................41
Hình 24. Nguyên lý điều khiển chiếu sáng ngoài nhà.......................................42
Hình 25:Logo RC230........................................................................................42
Hình 27: Tủ thanh cái và tủ điện chiếu sáng.....................................................43
Hình 28: Nguồn cấp hệ điều khiển EIB............................................................43
Hình 29: Line Coupler.......................................................................................44
Hình 30: Khối chấp hành Dim 8 kênh...............................................................45
Hình 31: Sơ đồ khối chấp hành Dim 8 kênh.....................................................45
Hình 32: Kết nối của khối chấp hành Dim........................................................46
Hình 33: Kết nối của khối chấp hành 4 kênh....................................................46
Hình 34: Kết nối của khối chấp hành 4 kênh....................................................47
Hình 35: Khối chấp hành Dim công suất..........................................................47
Hình 37 : IP Router............................................................................................49
Hình 38: Kết nối IP Router trong hệ thống.......................................................50

6


MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Ngày nay với sự phát triển mạnh mẽ của các ngành kinh tế, đặc biệt là quá
trình công nghiệp hóa hiện đại đất nước, việc chiếu sáng không còn chỉ để phục vụ
sản xuất, sinh hoạt mà còn là yếu tố thẩm mỹ làm tăng thêm vẻ đẹp cho các công
trình góp phần làm đẹp đô thị.
Với những công trình có diện tích lớn thì việc quản lý và điều khiển hệ thống
chiếu sáng theo cách thủ công - tức là phải đển tận nơi để quan sát trạng thái của

các lộ đèn và bật tắt chúng là rất khó khăn. Vậy làm thế nào để điều khiển và giám
sát các lộ đèn một cách tiện lợi và hiệu quả hơn? Câu trả lời chính là các hệ thống
điều khiển chiếu sáng. Một hệ thống điều khiển ánh sáng hiệu quả không chỉ thỏa
mãn điều kiện công năng- kĩ thuật mà còn có khả năng nâng cao chất lượng nghệ
thuật, thẩm mĩ công trình.
Trung tâm Hội nghị Quốc gia Việt Nam là trung tâm đầu tiên và duy nhất của
Việt Nam được xây dựng dựa trên công nghệ tiên tiến và hiện đại bậc nhất hiện
nay, được coi là một công trình trọng điểm của đất nước, có kiến trúc đẹp, hài hòa,
hạ tầng kỹ thuật đồng bộ, vừa hiện đại phù hợp với tiêu chuẩn quốc tế, vừa mang
đậm tính dân tộc, là biểu tượng về kiến trúc của Việt Nam trong thế kỷ mới. Do
vậy, em đã tiến hành thực hiện đề tài “Nghiên cứu hệ thống điều khiển chiếu sáng
tại trung tâm hội nghị quốc gia” để có được hiểu biết thực tiễn về hệ thống điều
khiển chiếu sáng.
2. Mục đích nghiên cứu
- Nghiên cứu và hiểu rõ được cơ sở lý thuyết của kỹ thuật chiếu sáng
- Tìm hiểu tổng quan về cấu tạo và các thiết bị ứng dụng trong một hệ thống
điều khiển chiếu sáng
- Nắm được ứng dụng thực tiễn của hệ thống điều khiển chiếu sáng thông qua
việc tìm hiểu hệ thống điều khiển chiếu sáng tại trung tâm hội nghị quốc gia.
7


3. Thời gian và địa điểm.
Thời gian thực hiện
Từ tháng đến tháng năm : --------------------------4. Phương pháp nghiên cứu
Phương pháp phân tích và tổng hợp lý thuyết: Phân tích là nghiên cứu các tài
liệu, lý thuyết kỹ thuật chiếu sáng tạo cơ sở tiền đề cho việc nghiên cứu các hệ
thống điều khiển
Phương pháp điều tra: khảo sát hệ thống điều khiển chiếu sáng tại trung tâm
hội nghị quốc gia Viêt Nam.

Phương pháp kế thừa: Kế thừa các kết quả nghiên cứu, báo cáo của các dự án
cùng loại kèm theo bổ sung và chỉnh sửa
5. Ý nghĩa khoa học của đề tài
Để tài: “Nghiên cứu hệ thống điều khiển chiếu sáng tại trung tâm hội nghị quốc
gia” nhằm hiểu được cơ sở lý thuyết của kỹ thuật chiếu sáng và ứng dụng thực tiễn
của hệ thống điều khiển chiếu sáng. Đề tài này sẽ được phát triển và ứng dụng rộng
rãi trong để phát triển hệ thống điều khiển chiếu sáng

8


CHƯƠNG 1: HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CHIẾU SÁNG
1. Tổng quan hệ thống điều khiển chiếu sáng
1.1 Điều khiển ánh sáng là gì?
Điều khiển ánh sáng đã nâng cấp từ khả năng bật/tắt ánh sáng cơ bản, lên khả
năng kiểm soát diện rộng, khả năng kết nối mạng và kiểm soát hệ thống. Chúng có
nhiều loại kích thước và nhiều chức năng khác nhau để sử dụng cho các ứng dụng
khác nhau. Câu hỏi ở đây là chúng ta loại nào phù hợp để sử dụng nhất đối với
chúng ta.
Khi lựa chọn đúng điều khiển ánh sáng phù hợp, nó có thể giảm chi phí từ 3050% và đồng thời giảm đáng kể lượng khí thải carbon.
1.2 Lợi ích khi sử dụng điều khiển ánh sáng
Tiết kiệm năng lượng: đây có lẽ là lợi ích chính yếu và căn bản nhất. Trong một
tòa nhà, triển khai điều khiển chiếu sáng có thể giảm thiểu năng lượng tiêu thụ cho
việc thắp sáng lên đến 30%, giúp giảm năng lượng của toàn bộ tòa nhà lên đến
khoảng 10% hoặc cao hơn.

Hình 1: Chiếu sáng nâng cao sự tiện nghi

9

Sự tiện nghi: điều khiển chiếu sáng là một hệ thống công nghệ cao, một hệ
thống điều khiển tự động, do đó nó đem lại sự tiện nghi nhiều hơn cho con người.
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. Các thông
tin từ đó được phân tích, giám sát và cải tiến hiệu quả của việc chiếu sáng.
Gia tăng hiệu năng làm việc: đây cũng là một lợi ích thú vị của hệ thống điều
khiển chiếu sáng. Các nghiên cứu cho thấy việc tối ưu hóa chiếu sáng sẽ giúp cho
con người trong không gian sống làm việc hiệu quả hơn. Học sinh có thể gia tăng
26% của việc tiếp thu bài, hay là công nhân gia tăng gần 40% năng suất khi việc
chiếu sáng kết hợp với ánh sáng ban ngày được triển khai hợp lý.

Hình 2: Chiếu sáng nơi làm việc
An ninh, an toàn: với hệ thống điều khiển chiếu sáng, 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.
10


Hình 3: Chiếu sáng khu vực đõ xe, đảm bảo an ninh
Điều khiển ánh sáng mang đến nhiều lợi ích khác nữa chứ không là chỉ tiết
kiệm năng lượng. Tùy thuộc vào ứng dụng mà chúng có thể cải thiện sự thoải mái,
tiện nghi, giảm chi phí bảo trì và linh hoạt hơn trong việc sử dụng trong không gian
làm việc.
Sử dụng điều khiển ánh sáng không hề phức tạp, và có thể nói luôn là chúng
được thiết kế để sử dụng một cách dễ dàng.
Đương nhiên nâng cấp hệ thống điều khiển ánh sáng cho dự án thì chi phí sẽ

không nhỏ. Đôi khi có thể đủ để thực hiện những thay đổi nhỏ cho hệ thống dây
điện hiện tại. Ngoài ra, nếu nghĩ đơn giản chỉ tự động hóa việc kiểm soát ánh sáng
không chắc là bảo đảm rằng việc sử dụng điện chiếu sáng sẽ giảm đi. Sự kết hợp
chính xác giữa hoạt động của người dùng và các chức năng tự động mới thực sự
mang lại sự tiết kiệm năng lượng.
Điều khiển ánh sáng có thể tự trả tiền cho mình theo ít nhất hai cách.
Khoản hoàn vốn rõ ràng liên quan đến chi phí điện được tiết kiệm bởi các điều
khiển – hoặc thông qua việc tắt đèn hoặc làm mờ chúng.
11


Khi quy mô dự án chiếu sáng lớn, việc lựa chọn điều khiển ánh sáng có thể làm
giảm chi phí dự án tổng thể. Ví dụ, điều khiển ánh sáng hiện đại cung cấp cơ hội
thiết kế và cài đặt để giảm chi phí lao động tại chỗ một cách đáng kể. Các khoản
tiết kiệm liên quan đến thực tế là các công tắc 230V cục bộ đắt tiền được thay thế
bằng các cảm biến và dây ELV có thể rẻ hơn nhiều. Xem Cách triển khai các bản
nâng cấp ánh sáng (CTL163) để biết thêm thông tin.
Với những công trình có diện tích lớn thì việc quản lý và điều khiển hệ thống
chiếu sáng theo cách thủ công- tức là phải đển tận nơi để quan sát trạng thái của
các lộ đèn và bật tắt chúng là rất khó khăn. Vậy làm thế nào để điều khiển và giám
sát các lộ đèn một cách tiện lợi và hiệu quả hơn? Câu trả lời chính là các hệ thống
điều khiển chiếu sáng.
1. 3 Hệ thống điều khiển ánh sáng
Hệ thống điều khiển chiếu sáng là một mạng lưới thông minh tích hợp các thiết
bị điều khiển chiếu sáng. Các thiết bị này có thể bao gồm rơ le, cảm biến tại chỗ,
công tắc điều khiển đèn hoặc màn hình cảm ứng và các tín hiệu khác.
Việc điều chỉnh hệ thống diễn ra ở cả những vị trí lắp đặt thiết bị lẫn các máy
tính trung tâm thông qua các chương trình phần mềm hoặc giao diện khác. Hệ
thống điều khiển chiếu sáng được sử dụng trong nhà và ngoài trời, cho các công
trình dân cư, thương mại và công nghiệp.

1.4 Lợi ích của việc ứng dụng hệ thống điều khiển ánh sáng
Hệ thống điều khiển chiếu sáng được phát minh nhằm khắc phục những hạn
chế của phương pháp kiểm soát chiếu sáng thủ công. Với cách thủ công, chúng ta
phải bật tắt hay chỉnh các thiết bị chiếu sáng bằng từng công tắc hay cầu giao. Một
công trình nhỏ có thể sẽ không gặp vấn đề gì với cách thức này. Tuy nhiên, với các
công trình lớn, khi có rất nhiều thiết bị đèn, việc điều khiển bằng tay sẽ mất rất
nhiều thời gian. Bên cạnh đó, chi phi lắp đặt một số lượng lớn công tắc cũng là rất
cao.
12


Thế nên, ưu điểm chính của một hệ thống điều khiển chiếu sáng so với điều
khiển bằng tay thông thường chính là khả năng kiểm soát từng đèn riêng lẻ hoặc
nhóm đèn chỉ từ một thiết bị giao diện. Điều này cho phép kiểm soát nhiều nguồn
ánh sáng cùng một lúc hay giúp tạo nên những bối cảnh chiếu sáng phức tạp. Một
căn phòng có thể có nhiều nguồn chiếu sáng và được đặt ở các chế độ khác nhau
tùy vào hoạt động trong phòng. Vì vậy, lợi ích của hệ thống điều khiển ánh sáng là
giảm được mức tiêu thụ năng lượng, nhờ kiểm soát mức độ và thời gian chiếu sáng
của từng thiết bị. Ngoài ra, một hệ thống điều khiển chiếu sáng không dây sẽ giúp
giảm chi phí lắp đặt và tăng tính linh hoạt khi cài đặt thêm các thiết bị và công tắc.
2. Các hệ thống điều khiển anh sáng phổ biến
Hiện nay, có ba loại hệ thống điều khiển chiếu sáng phổ biến trên thế giới là:
2.1 Hệ thống điều khiển chiếu sáng tập trung
Một hệ thống điều khiển ánh sáng tập trung có tất cả các mạch điện cùng chạy
đến một vị trí trung tâm thay vì chuyển mạch trong khắp không gian. Những bàn
phím đơn giản nhưng mạnh mẽ sẽ cung cấp cho bạn khả năng kiểm soát ánh sáng
theo những cách khác nhau.
Bộ xử lý trung tâm chính là bộ não của hệ thống, cho phép kiểm soát và cài đặt
các tính năng lập trình khác nhau. Các hệ thống lập trình cho phép bạn lưu lại
những phối cảnh ánh sáng và giảm cường độ các nhóm đèn khác nhau chỉ với một

nút bấm. Ví dụ như, một nút bấm có thể được lập trình để thiết lập đèn phòng ăn và
phòng khách của bạn sáng đến 50%. Các đèn đặt ngoài trời có thể được đặt thời
gian để tự động bật lúc hoàng hôn và tắt lúc mặt trời mọc.
Một số hệ thống điều khiển ánh sáng phức tạp hơn thậm chí có thể cho phép
bạn điều khiển đèn chiếu sáng từ một chiếc iPhone, iPad, hoặc thiết bị Android.
Một lợi ích chính của hệ thống điều khiển ánh sáng tập trung là nó giúp xóa bỏ
cảnh những hệ thống công tắc chằng chịt trên tường nhà- một điều có thể gây mất
mỹ quan cho một căn nhà hiện đại.
13


2.2 Hệ thống điều khiển chiếu sáng không dây
Một hệ thống điều khiển chiếu sáng không dây là một loại hệ thống bao gồm
các bộ điều chỉnh ánh sáng (dimmer) và các công tắc có thể điều khiển từ xa. Loại
hệ thống này rất dễ dàng cài đặt, giá thành hợp lý, và là một lựa chọn rất phổ biến
và phù hợp cho các dự án cải tạo hệ thống chiếu sáng. Một hệ thống điều khiển
chiếu sáng không dây còn có khả năng kết hợp các bàn phím điều khiển và các tùy
chọn chương trình của một hệ thống tập trung. Tất cả các bộ điều chỉnh ánh sáng
và công tắc sẽ giao tiếp không dây với bộ xử lý, do vậy hệ thống này không đòi hỏi
cài đặt nhiều thiết bị, nhờ đó chi phí không quá đắt đỏ.
2.3 Hệ thống điều khiển chiếu sáng lai
Một hệ thống điều khiển ánh sáng lai (hybrid) là sự kết hợp của hệ thống tập
trung và không dây. Các thiết bị không dây và có dây được tích hợp vào một hệ
thống và có thể giao tiếp với nhau. Đây là một lựa chọn tuyệt vời cho một không
gian đang được nâng cấp một phần, nơi một số các mạch điện chiếu sáng có thể
được cài đặt đến một vị trí trung tâm qua các bức tường và trần nhà mở.
3. Xu hướng phát triển trong tương lai
Người sử dụng ngày càng muốn hệ thống điều khiển chiếu sáng trở nên dễ
dàng vận hành, hiệu quả, chất lượng tốt hơn và thích ứng với nhiều thiết bị hơn.
Vậy nên, xu hướng lớn nhất trong điều khiển ánh sáng chính là sự phát triển

của một hệ thống không dây. Hệ thống không dây cho phép việc lắp đặt thêm các
thiết bị chiếu sáng linh hoạt hơn và cung cấp cho người dùng sự tiện lợi của việc
kiểm soát thiết bị chiếu sáng từ bất cứ nơi nào.
Một xu hướng nữa cũng đáng được đề cập là tích hợp toàn bộ giải pháp chiếu
sáng duy nhất cho một tòa nhà. Hệ thống điều khiển ánh sáng tích hợp có thể giao
tiếp với các hệ thống khác trong tòa nhà, chẳng hạn như hệ thống sưởi ấm, thông
gió hay hệ thống báo cháy, hệ thống an ninh. Một hệ thống tích hợp đầy đủ như
vậy sẽ cung cấp một cuộc sống thuận tiện, an toàn và bảo mật cho người sử dụng.
14


Ngoài hai xu hướng trên, khái niệm về kiểm soát daylighting, hoặc thu hoạch
ánh sáng ban ngày, cũng đang dần phổ biến và đang được ứng dụng vào công nghệ
điều khiển chiếu sáng. Thu hoạch ánh sáng ban ngày sẽ sử dụng ánh sáng ban ngày
và hệ thống đèn trong nhà để liên tục điều chỉnh ánh sáng phù hợp với nhu cầu sử
dụng.
Tóm lại, hệ thống điều khiển chiếu sáng là một trong những hệ thống không
thể thiếu cho một công trình hiện đại. Việc sử dụng hệ thống điều khiển chiếu sáng
không những giúp tiết kiệm năng lượng mà còn giảm chi phí và bảo đảm an ninh
cho mỗi công trình.
4. Chiến lược điều khiển ánh sáng
Hai lợi ích lớn nhất của hệ điều khiển chiếu sáng là : tiết kiệm năng lượng và
tiện nghi. Vậy để đạt được lợi ích của điều khiển chiếu sáng,ta cần có Chiến lược
điều khiển (control strategy). Hiểu đơn giản thì Chiến lược điều khiển là biện pháp,
phương thức để đạt mục tiêu, lợi ích điều khiển chiếu sáng.\
1. Occupancy-based (Dựa theo việc có người sử dụng hay không) : Chiến lược
này sẽ bật hoặc tắt đèn tùy theo việc không gian phòng có người sử dụng hay
không. Không phụ thuộc vào chu kỳ thời gian, cứ miễn có người trong phòng là
mở đèn, không có người thì điều khiển tắt đèn.
2. Scheduled (Lịch trình) : Chiến lược này là cài đặt sẵn các chu trình tắt-mở

khác nhau trong ngày cho từng khu vực riêng biệt. Ví dụ văn phòng làm việc sẽ tự
động mở đèn từ 07:00 và tắt đèn lúc 19:00, hoặc là đèn đường sẽ mở 18:00 và tắt
lúc 05:00.
3. Light level control (Điều khiển theo độ chiếu sáng) : chiến lược này sẽ hiệu
chỉnh độ sáng của đèn theo nhiều cách để đạt được các mục tiêu chiếu sáng cụ thể
và riêng biệt. Chiến lược này bao gồm các kiểu tinh chỉnh sau đây :

15


● Daylighting(ánh sáng ban ngày) : khu vực chiếu sáng có nhiều ánh sáng ban
ngày hoặc ưu tiên ánh sáng ban ngày. Ánh sáng đèn là phụ trợ và sẽ được bổ sung
mức độ nhiều hay ít tùy theo lượng ánh sáng ban ngày hiện có
● Task lighting(chỉnh sáng theo tác vụ) : mức độ sáng sẽ được chỉnh tùy theo
loại tác vụ của người hoạt động trong không gian chiếu sáng. Ví dụ trong phòng
đọc sách, thư viện hay xưởng lắp ráp sẽ cần đến ánh sáng nhiều hơn shop bán hàng
tạp hóa, phòng sinh hoạt công cộng…
● Lumen maintenance(duy trì quang thông) : chiến lược điều khiển này xét
thêm đến việc suy giảm độ sáng của đèn theo thời gian sử dụng. Như vậy ban đầu
đèn sẽ được chỉnh ở độ thấp và theo thời gian, độ sáng sẽ được chỉnh tăng lên để
đảm bảo quang thông của đèn trong khu vực chiếu sáng vẫn duy trì không đổi.
4. Load shedding (cắt giảm tải) : cắt giảm tải là chiến lược điều khiển trực tiếp
giảm bớt tải chiếu sáng của các trang thiết bị tòa nhà để giảm tổng thể toàn diện
lượng điện năng tiêu thụ , thường là ở các thời điểm tải lên đỉnh (giữa trưa).
5. Các thiết bị ứng dụng trong hệ thống điều khiển chiếu sáng
Các thiết bị điện tử dùng trong lãnh vực điều khiển, tự động hóa có rất đa dạng,
phong phú và nhiều tính năng cao cấp, phức tạp. Tuy nhiên, với hệ thống lighting
control, để đạt được các chiến lược điều khiển cơ bản thì cần dùng đến các thiết bị
sau:
Occupancy sensors(cảm biến có người) : Hiện nay có nhiều công nghệ mới

để thực thi việc xác định xem khi nào thì có người ở trong phòng. Trong lãnh vực
an ninh (security), các sensor loại này cũng rất phổ biến và dùng để xác định có
người lạ đột nhập vào khu vực giám sát. Có 3 dạng thiết bị cảm biến có người
thường gặp:
- Cảm biến PIR[Passive Infra-Red] (Hồng ngoại thụ động) : Đúng như tên gọi,
chữ “thụ động” để chỉ việc sensor PIR sẽ phản ứng với sóng hồng ngoại phát ra từ
thân nhiệt và các chuyển động phát nhiệt. Bằng cách so sánh sự khác biệt về nhiệt
16


của sóng hồng ngoại từ mặt đất với nguồn nhiệt từ con người, sensor PIR có thể
xác định được trạng thái có người và sẽ gửi tín hiệu để mở đèn. Để vận hành chính
xác, yêu cầu sensor PIR phải được đặt với góc nhìn thẳng, không có vật cản nhiệt
giữa sensor và vùng cảm biến.

Hình 4: Cảm biến PIR
- Cảm biến Ultrasonic(Siêu âm) : cảm biến này phát hiện sự hiện diện của
người bằng cách gửi đi liên tục các sóng siêu âm theo nhiều hướng vào không gian
cần kiểm soát, sau đó phân tích các sóng siêu âm phản hồi lại. Khi có người hay
vật thế chuyển động, tần số và lượng thời gian đo đạc của sóng siêu âm sẽ phản hồi
lại khác biệt, từ đó sensor sẽ gửi tín hiệu để mở đèn. Sensor loại này sử dụng tốt
trong trường hợp không gian cần kiểm soát có sẵn nguồn nhiệt hoặc có vật cản
nhiệt giữa sensor và vùng cảm biến mà sensor PIR có thể bị vô hiệu.

17


Hình 5: Cảm biến Ultrasonic
- Cảm biến Dual (PIR + Ultrasonic) : để triệt để tận dụng ưu thế của 2 loại
sensor kể trên, người ta cho ra đời loại sensor dual. Với loại này thì độ chính xác sẽ

được nâng cao. Gần như chắc chắn có người và chuyển động của người sẽ kích
hoạt đèn sáng. Các cảm biến dual có độ nhạy cao ngày càng phổ biến trong cả lãnh
vực lighting control và security.

Hiình 6: Cảm biến Dual
Photo-sensitive sensor (Cảm biến nhạy quang) : cảm biến này chủ yếu dùng
để đo độ sáng của ánh sáng tự nhiên ban ngày (daylight) hay ánh sáng ngoài trời.
Các thiết kế mới chú trọng đến loại sensor quang này. Từ tín hiệu độ sáng ngoài
18


trời do sensor gửi về, bộ xử lý trung tâm sẽ phân tích và điểu chỉnh độ sáng của
đèn sao cho tối ưu, tận dụng được ánh sáng ngoài trời.

‘
Hình 7: Cảm biến nhạy quang
Timer (bộ định thời): thiết bị này có lẽ khá thông dụng, không chỉ trong lãnh
vực lighting control mà còn trong nhiều ứng dụng đa dạng khác nhau. Chức
năng timer đơn giản như một công tắc đóng mở theo một chu kỳ thời gian định
sẵn. Timer có loại cơ, loại số và ngày nay nhiều timer còn có màn hình cảm ứng,
giúp lập trình cài đặt các chu kỳ thời gian cực kỳ phong phú.

Hình 8: Ổ cắm thông minh có chức năng cài đặt thời gian

19


Hình 9: Dimmer điều chỉnh
Dimmer (Bộ giảm ánh sáng) :các dimmer có nhiều loại, từ loại cơ vặn tay cho
đến dimmer điện tử bán dẫn cao cấp, từ loại nhỏ như ngón tay đến loại to như một

tủ điện chính. Cơ bản chức năng của dimmer là làm giảm lượng điện đi qua đèn,
dẫn đến giảm độ sáng đèn đúng theo yêu cầu , và đương nhiên giúp làm giảm điện
năng tiêu thụ.

Hình 10: Panel điều khiên thông minh
User panel (thiết bị tương tác người dùng): hệ thống chiếu sáng thông
thường dùng các công tắc đóng/mở đơn giản. Với lighting control, các công tắc
20


này được thay bằng user panel cao cấp hơn, có thể gồm nhiều nút bấm chức năng,
cũng có thể có màn hình cảm ứng để điều khiển. Người dùng sẽ không chỉ còn bị
giới hạn trong việc bật/tắt đè

Hình 11: Bộ điều khiển hệ thống chiếu sáng
Load controller (Bộ điều khiển tải) : Các controller có thể coi là trung tâm
của cả hệ thống lighting control. Controller tập trung các bo mạch điện tử, vi xử lý
cùng nhiều linh kiện bán dẫn, linh kiện điện, các terminal đấu nối…v.v. Các dãy
đèn và sensors, timer…đều kết nối về controller. Từ controller các tín hiệu sẽ được
xử lý, phân tích và gửi đi đến các đèn để điều khiển bật/tắt, sáng/mờ, thay đổi màu
sắc…Một số bộ controller còn có thể tích hợp khả năng điều khiển nhiều hệ thống
khác của tòa nhà như HVAC, security…

21


Network and Integration device (thiết bị nối mạng và tích hợp) : ngày nay
trong một tòa nhà nhiều hệ thống kỹ thuật người ta đang hướng đến việc quản lý
tập trung, liên kết các hệ thống riêng này thành một thể thống nhất. Chính vì thế
lighting control cũng được phát triển theo hướng ứng dụng thiết lập mạng và tích

hợp vào hệ thống quản lý tòa nhà cùng với nhiều hệ thống khác. Đây là một đặc
trưng hiện đại và cũng là ưu điểm của lighting control so với hệ thống thông
thường.

Hình 12: Kết nối điều khiển hệ thống điện
6. Giới thiệu tiêu chuẩn nhà thông minh EIB
Được phổ biến tại Châu Âu hơn 20 năm qua - EIB (European Installation Bus)
- được hiểu như một "Hệ thống điều khiển lắp đặt kiểu Châu Âu" Giải pháp Nhà
thông minh của EIB cho phép kiểm soát toàn bộ các thiết bị sử dụng điện trong
ngôi nhà và tự động điều chỉnh hệ thống đèn chiếu sáng, công tắc, ổ cắm, điều hòa
nhiệt độ, rèm cửa, cổng ra vào, hệ thống báo động, an ninh, báo cháy, thiết bị giải
trí nghe nhìn ..., tạo cho chúng một khả năng "giao tiếp", "hiểu" được nhau, phối
hợp hoạt động với nhau để tạo ra sự hiệu quả, thuận tiện nhất cho sinh hoạt gia
đình. Nguồn điện 220V AC (xoay chiều) từ công tơ đi vào mỗi gia đình sẽ qua tủ
điện phân phối và điều khiển sau đó chia làm 2 đường: nối với bộ phận điều khiển
22


EIB qua đường dây cáp EIB 24V DC và nối với các thiết bị chấp hành (điều khiển
đèn, động cơ, các thiết bị điện khác) qua đường điện 220V thông thường để "ra
lệnh" cho phụ tải hoạt động theo đúng yêu cầu.

Hình 13: Hệ thống điều khiển chiếu sáng tự động EIB
6.1 Giải pháp điều khiển tổng thể
Công nghệ nhà thông minh bao gồm các thiết bị chấp hành, các bộ cảm biến,
các module điều khiển được kết nối với nhau bằng một cáp điều khiển (bus line)
thành một hệ thống hợp nhất. Hệ thống này không cần máy tính chủ do các thiết bị
tự trao đổi thông tin và điều khiển lẫn nhau nhờ phần mềm được cài trên EP-ROM
tích hợp sẵn trong từng thiết bị. Các thiết bị EIB được liên kết với nhau thông qua
một dây cáp đôi duy nhất với điện áp 24V DC (cáp EIB) và 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, các thiết bị cảm biến ánh sáng, nhiệt độ, âm thanh,
chuyển động, báo cháy - sensor, công tắc - switch, cổng kết nối với điện thoại, máy
23


tính, màn hình điều khiển - Touch panel hoặc LCD, điều khiển từ xa - remote
control....) nhận lệnh và chuyển tín hiệu điều khiển đến các cơ cấu chấp hành
(switch loader, dimmer...) để đóng mở đèn, quạt, điều hòa nhiệt độ, 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 (timer,
sence...). Khi ấy, người sử dụng có thể giám sát và điều khiển một cách dễ dàng tất
cả các thiết bị trong căn hộ bằng nhiều cách: công tắc điều khiển tại chỗ, điều
khiển từ xa (remote), điều khiển qua điện thoại hay qua mạng LAN, Internet...
6.2 Cấu trúc mạng EIB

Hình 14: Cấu trúc mạng EIB
EIB là một mạng đồng cấp, có thể chứa tới 65536 thiết bị. Các cấu trúc lú
thuyết cho phép 256 thiết bị trên một đường truyền. Như được hiển thị trong Hình
24


14, 15 đường truyền có thể là được nhóm lại thành một đường truyền chính trong
một khu vực. Một miền được hình thành bởi 15 khu vực được kết bằng đường trục.
Trên phương tiện mở, các miền gần đó được sắp xếp một cách hợp lý với với
SystemID 16 bit. Không tính địa chỉ dành riêng cho bộ ghép, (255 x 16) x 15 + 255
= 61455 thiết bị cuối có thể được nối với mạng EIB. Hạn chế cài đặt có thể phụ
thuộc vào việc triển khai (quy mô, thiết bị truyền dẫn, công suất nguốn cấp) và các
yếu tố môi trường (tiếng ồn điện từ, lỗi).

Hình 17: Nguyên lí hoạt động mạng EIB
Như vậy một ngôi nhà thông minh "theo chuẩn EIB" chỉ cần sử dụng hệ thống
tủ điện, dây cáp EIB cũng như bộ phận điều khiển, chấp hành của một trong các
nhà sản xuất là thành viên của KNX, còn các thiết bị điện chấp hành là đồ gia dụng
của bất kì hãng nào, sản xuất ở đâu - chúng có thể là máy điều hòa Trung Quốc,
quạt Việt Nam, bình nóng lạnh Italy, lò vi sóng Hàn Quốc hay máy giặt của Mỹ...
Các hệ thống này đều có tính mở, độ linh hoạt, tương thích cao cho phép nâng cấp,
thay thế, gắn thêm nhiều thiết bị khác tùy theo nhu cầu của người sử dụng.
25