Thiết kế, ứng dụng mạng truyền thông cho hệ thống chiếu sáng thông minh

Trong bài viết này trình bày phương pháp kết nối trong hệ thống chiếu sáng thông minh, xây dựng cấu trúc dữ liệu lưu trữ và cuối cùng là đánh giá chất lượng đường truyền của mạng truyền thông này.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Thiết kế, ứng dụng mạng truyền thông cho hệ thống chiếu sáng thông minhHội nghị Khoa học công nghệ lần thứ XXII Trường Đại học Giao thông vận tải THIẾT KẾ, ỨNG DỤNG MẠNG TRUYỀN THÔNG CHO HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG THÔNG MINH Nguyễn Thanh Hải1* 1 Trường Đại học Giao thông Vận tải, Số 3 Cầu Giấy, Hà Nội * Tác giả liên hệ. Email: nguyenthanhhai@utc.edu.vn;Tóm tắt. Hệ thống chiếu sáng thông minh cho phép tăng hiệu quả chiếu sáng, tiện íchcho người sử dụng và có tính bảo mật. Độ sáng đèn có thể điều khiển được từ xa, tựthích ứng với môi trường hoặc theo các hoạt cảnh cài đặt, hệ thống tự động kiểm soáttrạng thái hoạt động của đèn chiếu sáng, cảnh báo các hư hỏng. Trong hệ thống chiếusáng thông minh ngoài phần điều khiển công suất chiếu sáng, phần quan trọng là mạngtruyền dữ liệu kết nối nhiều đèn trong hệ thống về trung tâm điều khiển và quản lý.Trong bài báo này trình bày phương pháp kết nối trong hệ thống chiếu sáng thôngminh, xây dựng cấu trúc dữ liệu lưu trữ và cuối cùng là đánh giá chất lượng đườngtruyền của mạng truyền thông này.Từ khóa: Hệ thống chiếu sáng thông minh, Mạng kết nối, DALI, BLE.1. ĐẶT VẤN ĐỀ Chiếu sáng thông minh là một giải pháp sử dụng phần mềm kết nối các ứng dụngtrên các thiết bị thông minh để điều khiển từ xa hoặc tự động bật/tắt đèn chiếu sángthay thế cho các công tắc điện truyền thống. Với hệ thống chiếu sáng thông thườngtương ứng với mỗi đèn sẽ sử dụng 1 công tắc để tắt bật, đôi khi sử dụng thêm bộ điềukhiển điện áp để thay đổi mức độ sáng. Còn hệ thống chiếu sáng thông minh sẽ sửdụng một mạng truyền thông kết nối các tín hiệu điều khiển vào BUS chung. Nhờđường BUS này có thể điều khiển tắt/bật, lập lịch chiếu sáng, điều chỉnh độ sáng từ xathông qua bảng điều khiển, điện thoại di động, trang Web …Hệ thống chiếu sángthông minh ngoài việc tạo ra các tiện nghi cho người sử dụng, còn mang lại lợi ích vềhiệu suất sử dụng năng lượng điện nhờ các cải tiến về công nghệ đèn Led, chấn lưuđiện tử, hệ thống khởi động mềm và tự động điều chỉnh độ sáng thông qua điều chếđiện áp cho đèn. Các kỹ thuật tiết kiệm năng lượng truyền thống bao gồm tắt toàn bộhoặc một phần nguồn sáng, tuy nhiên sẽ làm cho độ sáng không đồng đều cũng nhưtác động đến tuổi thọ của đèn. Một hệ thống điều khiển và quản lý từ xa cho phép người sử dụng khống chếtừng đèn trong hệ thống từ một thiết bị trung tâm hoặc di động. Để giảm chi phí khithực hiện hệ thống sử dụng một đường truyền bán công kết nối giữa các bộ điều khiểnđèn về trung tâm xử lý, với giao thức điều khiển đèn có tính chất đặc thù [1].-170-Hội nghị Khoa học công nghệ lần thứ XXII Trường Đại học Giao thông vận tải Hệ thống truyền thông này có thể là có dây như Ethernet, cáp quang, đường dâytải điện PLC hoặc là không dây (GSM/GPRS, RF, WiFi, WiMAX, IEEE 802.15.4,ZigBee và Bluetooth). Trên cơ sở ZigBee, IEEE 802.15.4 hay Bluetooth có thể thiếtlập mạng cảm biến không dây truyền thông theo nguyên lý bắc cầu và tự định tuyếnđường truyền, các ứng dụng này khá phổ biến trong Nhà thông minh [2]. Mặc dù banđầu các giải pháp truyền thông này chưa thực sự phù hợp với bài toán điều khiển chiếusáng thông minh, do chúng được thiết kế truyền với tốc độ cao nhưng lại tiêu tốn nănglượng và giá thành cao. Gần đây các nhà thiết kế đưa ra giải pháp Bluetooth nănglượng thấp BLE kết nối mạng (Bluetooth Mesh) để giải quyết vấn đề năng lượng vàchi phí, ngoài ra nó còn hỗ trợ giao thức IPSP sử dụng IPv6 để kết nối với nhiều thiếtbị ngoại vi khác. Về giao thức cho hệ thống chiếu sáng thông minh có thể dùng giao thức nhưTCP/IP, BACNet, DMX 512, LONWorks, X-10, EIB/KNX hay DALI. Bảng 1. So sánh các giao thức truyền thông trong hệ thống Smart Home [7]. TT Tên giao thức Băng tần Tốc độ truyền Số điểm kết Dạng kết nối lớn nhất nối 1 UPB 4-4Khz 480bit/s 64,000 Có dây 2 DALI Mã 1200bit/s 256 Có dây Manchester 3 X10 433Mhz 20bit/s 256 Có dây 4 EIB/KNXRF 868Mhz 16,4kbit/s 256 Không dây 5 Z-Wave 868Mhz 9,6kbit/s 232 Không dây 6 nanoNET 2,4GHz 2Mbit/s 248 Không dây 7 EnOcean 868Mhz 120kbit/s 232 Không dây 8 IEEE802/15/4/Zibee 868Mhz, 20-250kbit/s 65.536 Không dây 2.4Ghz 9 IEEE802/15/4/ 868/915Mhz, 100-250kbit/s - Không dây 6LoWLAN 2,4Ghz 10 IE ...