HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG LED THÔNG MINH

Thứ tư - 21/10/2015 08:33
Công ty OLED chuyên tư vấn, thiết kế giải pháp chiếu sáng thông minh công trình công cộng, chiếu sáng đô thị, nhà xưởng,...
Hinh nha thong minh
Hinh nha thong minh
HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG LED THÔNG MINH
LED và Chiếu sáng thông minh:
  •  Chiếu sáng thông minh là công nghệ chiếu sáng được thiết kế sao cho hiệu quả cao về năng lượng nhưng vẫn đáp ứng đầy đủ nhu cầu của người sử dụng. Điều này được thực hiện bằng việc sử dụng các hệ thống chiếu sáng tự động điều chỉnh độ sáng dựa trên các điều kiện môi trường bên ngoài. 
  •  LED là nguồn sáng rắn có hiệu suất phát quang cao, LED thương mại thường đạt trên 100 lm/W. Hệ số thể hiện màu (CRI) của LED rất cao, vào khoảng 80-90. LED có tuổi thọ cao, vào khoảng 50.000h, vì vậy LED là nguồn sáng tối ưu cho kỹ thuật chiếu sáng tiết kiệm và hiệu quả.   
  •  Đặc biệt LED cho phép dimming từ 0-100% quang thông định mức và điều chỉnh màu dễ dàng. Điều này giúp cho việc điều khiển LED thuận lợi hơn nhiều so với  điều khiển các nguồn sáng .

Các ứng dụng của công nghệ chiếu sáng thông minh 
  •  Chiếu sáng trong nhà: căn hộ, siêu thị, văn phòng, cửa hàng thời trang, khách sạn…
  •  Chiếu sáng ngoài trời: chiếu sáng cảnh quan đô thị, chiếu sáng khu dân cư, chiếu sáng đường giao thông,...
  •  Hiện nay ứng dụng đang được phát triển nhiều của chiếu sáng thông minh là các tòa nhà thương mại, nhà riêng, tòa nhà công sở, chiếu sáng đường phố.

Các thành phần của hệ thống chiếu sáng thông minh 
  •  Một hệ thống chiếu sáng thông minh gồm các phần tử chính:
  •  Nguồn sáng
  •  Cảm biến
  •  Bộ điều khiển
  •  Truyền thông









Bộ đèn
  •  Trước đây đèn huỳnh quang compact (CFL) dẫn đầu thị trường toàn cầu cho công nghệ chiếu sáng thông minh. 
  •  Hiện nay với những ưu điểm vượt trội về hiệu quả năng lượng. CRI và tuổi thọ nên đèn LED đã và đang chiếm ưu thế trên thị trường chiếu sáng thông minh. 
  •  Đặc biệt LED cho phép dimming từ 0-100% quang thông định mức và điều chỉnh màu dễ dàng. 
  •  Điều này giúp cho việc điều khiển LED thuận lợi hơn nhiều so với  điều khiển các nguồn sáng khác.
Cảm biến
  •  Công nghệ chiếu sáng thông minh sử dụng chủ yếu các cảm biến phát hiện người sử dụng trong vùng cần chiếu sáng. Các công nghệ chủ yếu cho cảm biến loại này là: cảm biến hồng ngoại thụ động, cảm biến radar.
  •  Cảm biến hồng ngoại thụ động (PIR: Passive infrared sensor) là cảm biến điện tử dùng để đo ánh sáng hồng ngoại được phát xạ từ các vật thể trong trường quan sát của cảm biến. PIR thường được sử dụng trong các bộ cảm biến phát hiện di chuyển.  
  •  Nguyên lý của cảm biến phát hiện di chuyển PIR sử dụng hai cảm biến hỏa điện (pyro-electric). Bình thường khi không có đối tượng di chuyển trong vùng quan sát thì cả hai hỏa điện này nhận được cùng một lượng năng lượng hồng ngoại từ môi trường dẫn đến tín hiệu đầu ra cảm biến PIR bằng không. Khi có vật phát xạ hồng ngoại đi vào vùng quan sát của cảm biến thì lần lượt từng hỏa điện sẽ nhận năng lượng phát xạ hồng ngoại khác nhau dẫn đến sự chênh lệch điện tích của hai hỏa điện và tạo xung tín hiệu điện áp đầu ra của cảm biến PIR.
    Cảm biến radar:
  • Cảm biến phát hiện di chuyển radar hay còn gọi là cảm biến vi sóng (microwave) là cảm biến hoạt động dựa trên nguyên lý của hiệu ứng Doppler. Một tín hiệu vi sóng được phát xạ ra môi trường khi gặp vật di chuyển phản xạ lại với tần số thay đổi so với tần số phát ban đầu.
Mạng truyền thông:
 
  •  Kết nối có dây bao gồm các công nghệ sau: DALI (Digital Addressable Lighting  Interface); Ethernet; BACnet (Building Automation and Control networks); Lonworks. Trong đó DALI được sử dụng phổ biến trong các hệ thống chiếu sáng.
  •  Kết nối không dây bao gồm các công nghệ: ZigBee; Wifi; Bluetooth; 6LoWPAN; Mạng không dây Jennet-IP; Công nghệ không dây Enocean.
DALI (Digital Addressable Lighting Interface) là một giao thức được sử dụng trong hệ thống chiếu sáng có dây. Một hệ thống DALI bao gồm một nguồn dòng, một bộ điều khiển và các inputs.
Một số thông số kỹ thuật cơ bản của DALI:
-Tối đa có 64 thiết bị.
-Tối đa 16 nhóm.
-Tối đa 16 kịch bản.
-Chiều dài dây cáp tối đa 300m. Có thể nối mạng bất kỳ với cáp 2 dây, không phân biệt cực. Nguồn cung cấp và dữ liệu được dùng trên cùng một cặp dây. DALI hoạt động theo kiểu master/slave.  Quá trình truyền thông luôn bắt đầu bởi bộ điều khiển và các đầu vào chỉ có thể trả lời các yêu cầu của bộ điều khiển.
Công nghệ Zigbee
  •  Zigbee là một tiêu chuẩn được định nghĩa: là tập hợp các giao thức giao tiếp mạng không dây khoảng cách ngắn có tốc độ truyền dữ liệu thấp, tiêu thụ ít năng lượng. ZigBee được hỗ trợ trong các dải tần số 784MHz (Trung Quốc), 868MHz (châu Âu), 915MHz (Mỹ và Úc), 2.4GHz (ở hầu hết các nước).
Kiến trúc của giao thức ZigBee được chia thành ba phần: IEEE 802.15.4 bao gồm các lớp vật lý và lớp điều khiển truy nhập môi trường (MAC: Media Access Control). Các lớp ZigBee bao gồm lớp mạng, đối tượng thiết bị ZigBee (ZDO: ZigBee Device Object), lớp con ứng dụng và quản lý bảo mật. Ứng dụng của nhà sản xuất.
Các phần tử cơ bản trong mạng ZigBee:
 
- Một mạng ZigBee bao gồm các thiết bị ZigBee. Các thiết bị ZigBee có thể chia làm 5 kiểu:
                + Thiết bị điều phối (Cordinator): đảm nhiệm vai trò quản lý mạng. Mỗi mạng có một thiết bị điều phối.
                + Thiết bị cuối (End device): thực hiện truyền các gói tin ứng dụng.
                + Thiết bị định tuyến (Router): được sử dụng trong mạng hình cây và mạng hình lưới. 
                + ZigBee trust center (ZTC):  là thiết bị quản lý và cung cấp các thông tin liên quan đến bảo mật của mạng. ZTC thường là thiết bị điều phối của  mạng,  nhưng cũng có thể là một thiết bị chuyên dụng riêng.
                + ZigBee gateway: là thiết bị được sử dụng để kết nối mạng ZigBee đến các mạng khác.
 
Cấu trúc mạng ZigBee:
ZigBee hỗ trợ ba kiểu cấu trúc mạng: mạng hình sao, mạng hình cây và mạng hình lưới
ZigBee cho chiếu sáng thông minh:
 
  •  Lĩnh vực chiếu sáng là một trong những ứng dụng quan trọng. Chính vì vậy liên minh ZigBee  đã phát triển một profile ứng dụng chuyên biệt ZigBee Light Link (ZLL) cho chuẩn ZigBee PRO. ZLL mang công nghệ không dây đến cho các giải pháp chiếu sáng trong nhà làm cho việc triển khai các ứng dụng chiếu sáng trên nền ZigBee trở lên đơn giản hơn.
  •  Một hệ thống ZLL bao gồm hai loại thiết bị chính: thiết bị gửi lệnh điều khiển và các thiết bị nhận và thực thi lệnh điều khiển.
  •  Các thiết bị điều khiển, bao gồm: công tắc, cảm biến phát hiện di chuyển, bộ điều khiển từ xa, smartphone, các thiết bị tính toán (PC hoặc tablet)
  •  Các thiết bị điều khiển, bao gồm: đèn đơn sắc, đèn màu
 
Cấu trúc phần mềm ZLL
Công nghệ Bluetooth
 
  •  Bluetooth là chuẩn công nghệ không dây ứng dụng để trao đổi thông tin giữa các thiết bị trong một khoảng cách ngắn sử dụng băng tần ISM từ 2.4 đến 2.485 GHz được phát triển bới tổ chức Bluetooth Special Interest Group (SIG) .  Hình trình bày kiến trúc của Bluetooth, được chia làm ba phần chính: bộ điều khiển (controller), chủ (host), ứng dụng (application). Bộ điều khiển thường là thiết bị vật lý có khả năng truyền và nhận các gói tin dưới dạng tín hiệu vô tuyến. Host thường là một phần mềm quản lý việc truyền thông giữa các thiết bị. 
 
  •  Bluetooth được phát triển từ phiên bản Bluetooth 1.0  đến nay Bluetooth 5 (công bố 16/7/2016). Từ phiên bản 4.0, Bluetooth bao gồm ba giao thức: Classical Bluetooth, Bluetooth high speed và Bluetooth low energy (BLE). Hiện nay các thiết bị Bluetooth có 3 loại: classic, dual-mode (hai chế độ) và single-mode (một chế độ). Một thiết bị dual-mode hỗ trợ cho cả Bluetooth classic và BLE. Thiết bị single-mode chỉ hỗ trợ BLE.
 

Kiến trúc mạng Bluetooth
  •  Chuẩn Bluetooth hỗ trợ hai kiến trúc mạng chính: piconet và scatternet 
  •  Hiện nay Bluetooth SIG đang phát triển chuẩn Bluetooth cho phép kiến trúc mạng lưới. Một số công ty như CSR (Cambridge Silicon Radio), nay đã bị mua lại bởi Qualcomm, đã phát triển giao thức CSRmesh dựa trên nền Bluetooth Smart.
Bluetooth cho chiếu sáng thông minh:
 
  •  So với công nghệ ZigBee, các sản phẩm chiếu sáng thông minh sử dụng công nghệ Bluetooth còn hạn chế. Tuy nhiên với lợi thế hiện nay các smartphone đều hỗ trợ công nghệ Bluetooth smart (trên smartphone vẫn chưa có công nghệ ZigBee), vì vậy trong tương lai có thể công nghệ này sẽ được phát triển mạnh cho chiếu sáng thông minh do người dùng có xu hướng thích sử dụng smartphone trong điều khiển các hệ thống chiếu sáng.  
  •  Hình so sánh mạng dựa trên công nghệ Wifi, ZigBee và Bluetooth khi có một nút trong mạng bị lỗi. Với trường hợp này công nghệ BLE có ưu thế hơn.
 
So sánh kiến trúc mạng không dây Wifi, ZigBee, Bluetooth
Chiếu sáng thông minh và IoT:
  • Với sự phát triển của công nghệ mạng di động, Internet và điện toán đám mây, xu hướng các hệ thống chiếu sáng thông minh được giám sát và điều khiển từ xa thông qua các thiết bị di động đang ngày càng được phát triển.  Hình trình bày kiến trúc mạng hệ thống chiếu sáng thông minh trong nhà. Các đèn kết nối có dây hoặc không dây với một Gateway. Thiết bị điều khiển, thường sử dụng là các smartphone hoặc máy tính, kết nối với Gateway thông qua bộ Router để điều khiển các đèn trong hệ thống.

Chiếu sáng thông minh và IoT

Tác giả bài viết: OLED VN

 Từ khóa: nukeviet, giáo dục, edu gate

Tổng số điểm của bài viết là: 0 trong 0 đánh giá

Click để đánh giá bài viết

  Ý kiến bạn đọc

Đèn đường OLED
Thăm dò ý kiến

Lợi ích của phần mềm nguồn mở là gì?

Bạn đã không sử dụng Site, Bấm vào đây để duy trì trạng thái đăng nhập. Thời gian chờ: 60 giây