Tải bản đầy đủ

Giám sát điện năng qua Internet

BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

---------------------------------

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ TRUYỀN THÔNG

ĐỀ TÀI:

GIÁM SÁT ĐIỆN NĂNG QUA
INTERNET
GVHD: ThS. Trương Ngo ̣c Anh
SVTH: Đoàn trung Tín
MSSV: 14141318

Tp. Hồ Chí Minh - 7/2018



BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH
---------------------------------

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGÀNH KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ TRUYỀN THÔNG
ĐỀ TÀI:

GIÁM SÁT ĐIỆN NĂNG QUA
INTERNET
GVHD: ThS. Trương Ngo ̣c Anh
SVTH: Đoàn trung Tín
MSSV: 14141318

Tp. Hồ Chí Minh - 7/2018


TRƯỜNG ĐH SPKT TP. HỒ CHÍ MINH

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ

ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

----o0o----

Tp. HCM, ngày 01 tháng 04 năm 2018

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ tên sinh viên: Đoàn Trung Tiń

MSSV:

14141318

Chuyên ngành:

Kỹ thuâ ̣t Điện tử-Truyề n thông

Mã ngành: 141

Hệ đào tạo:

Đại học chính quy

Mã hệ:

Khóa:

2014

Lớp:

I. TÊN ĐỀ TÀI:

14
14141DT1C

GIÁM SÁT ĐIỆN NĂNG QUA INTERNET

II. NHIỆM VỤ
1. Nhiêm
̣ vu ̣:
Xây dựng mô hình giám sát điê ̣n năng các thiế t bi ̣ điê ̣n từ xa dựa vào module
wifi esp8266 12E trên nề n tảng IoT. Từ đó phát triể n cao hơn, đưa bô ̣ điề u khiể n áp
du ̣ng vào thực tế .
2. Nội dung thực hiện:
-

Tìm hiể u về công nghê ̣ kế t nố i IoT.

-

Các chuẩ n truyề n thông I2C, UART.

-

Lâ ̣p trình giao tiế p với module PZEM004T để đo các thông số điê ̣n năng.

-

Lâ ̣p triǹ h cho module wifi ESP8266 12E trên Arduino IDE, gửi dữ liê ̣u lên
Web.

-

Ứng du ̣ng IoT điề u khiể n, giám sát từ xa.

-

Kết nối mạch phần cứng giữa module PZEM004T, ESP8266, LCD.

-

Thiết kế và thi công mô hình thiế t bi ̣hoàn thiện.

-

Chạy thử nghiệm và cân chỉnh hệ thống.

3. Phương pháp nghiên cứu
Tìm hiể u tham khảo các tài liê ̣u có liên quan về hai mảng chin
́ h của đề tài: Cấ u
trúc ma ̣ch và ứng du ̣ng của esp8266.
Phương pháp thực nghiê ̣m kiể m chứng: Sau khi đã xây dựng xong cơ sở lý
thuyế t của đề tài sẽ tiế n hành thử nghiê ̣m sự hoa ̣t đô ̣ng trên các thiế t bi ̣hiê ̣n có.


Các bước tiế n hành nghiên cứu là tìm hiể u cơ sở lý thuyế t về vấ n đề nghiên
cứu, tiế n hành thiế t kế chương trin
̀ h điề u khiể n và ma ̣ch điề u khiể n, sau đó thử
nghiê ̣m trên mô hình để đưa ra kế t luâ ̣n.
4. Pha ̣m vi nghiên cứu
Đề tài này nghiên cứu thiế t kế đồ ng hồ đo điê ̣n năng kế t hơ ̣p với viê ̣c thu thâ ̣p
dữ liêu và gửi lên ứng du ̣ng điề u khiể n từ xa Cayenne trên nề n IoT.
5. Pha ̣m vi ứng du ̣ng
Đề tài là mô hình thu nhỏ, tuy nhiên nó sẽ đươ ̣c ứng du ̣ng rô ̣ng raĩ trong các
môi trường khác nhau như các doanh nghiê ̣p vừa và nhỏ, nhà xưởng, trang tra ̣i, hô ̣
gia đình.
III. Ngày giao nhiệm vụ:

01/04/2018

IV. Ngày hoàn thành nhiệm vụ:

01/07/2018

V. Họ và tên cán bộ hướng dẫn:
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
(Họ tên và chữ ký)

THS. TRƯƠNG NGỌC ANH

BM. ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP-Y SINH
(Họ tên và chữ ký)


TRƯỜNG ĐH SPKT TP. HỒ CHÍ MINH

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ

ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

----o0o----

Tp. HCM, ngày 01 tháng 04 năm 2018

LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ tên sinh viên : Đoàn Trung Tín
Lớp:

14141DT1C

MSSV: 14141318

Tên đề tài: GIÁM SÁT ĐIỆN NĂNG QUA INTERNET

Tuần/ngày

Xác nhận

Nội dung

GVHD

Tuầ n 2

Đăng kí đề tài, nhâ ̣n nhiê ̣m vu ̣ đồ án.

Tuầ n 3

Phác thảo đồ án.

Tuầ n 4

Tìm hiể u về công nghê ̣ IOT.

Tuầ n 5

Giao tiế p với các module thực hiê ̣n đo điê ̣n năng.

Tuầ n 6

Tuầ n 7

Tuầ n 8
Tuầ n 9, 10

Tìm hiể u cách thức giao tiế p của module wifi
NodeMCU ESP8266.
Giao tiế p với module wifi NodeMCU ESP8266 gửi
dữ liê ̣u lên Cloud qua Internet.
Mở rô ̣ng ý tưởng giám sát điê ̣n năng hai thiế t bi ̣
cùng lúc qua Internet.
Tìm hiể u cách thức câ ̣p nhâ ̣t và lưu la ̣i các giá tri ̣
điê ̣n năng đo đươ ̣c ta ̣i bấ t kì thời điể m.

Tuầ n 11
Tuầ n 12, 13
Tuầ n 14
Tuầ n 15-17

Thiế t kế , lựa cho ̣n các linh kiê ̣n xây dựng phầ n cứng.
Kế t nố i phầ n cứng với phầ n mề m. Kiể m tra, cân
chin̉ h hê ̣ thố ng thiế t bi.̣
Thiế t kế và lắ p đă ̣t mô hình thiế t bi.̣
Điề u chỉnh các chương trình, giao diê ̣n giám sát, tiế n
hành mô phỏng. Viế t báo cáo luâ ̣n văn.

GV HƯỚNG DẪN
(Ký và ghi rõ họ và tên)


LỜI CAM ĐOAN
Những nội dung trình bày trong luận văn là những kiến thức của cá nhân em tích
lũy trong quá trình học tập, nghiên cứu, không sao chép lại một công trình nghiên cứu
hay luận văn của bất cứ tác giả nào khác.
Trong nội dung của luận văn, những phần em nghiên cứu, trích dẫn đều được nêu
trong phần các tài liệu tham khảo, có nguồ n gốc, xuất xứ, tên tuổi của các tác giả, nhà
xuất bản rõ ràng.
Những điều em cam kết hoàn toàn là sự thật, nếu sai, em xin chịu mọi hình thức xử
lý kỷ luật theo quy định.

Người thực hiện đề tài
Đoàn Trung Tín


LỜI CẢM ƠN
Trong cuộc sống, cùng với những giây phút thành công, mỗi cá nhân cũng phải trải
qua những giai đoạn khó khăn và mất định hướng. Trong khoảng thời gian đó, song hành
với sự nổ lực và bản lĩnh của cá nhân, sự giúp đỡ chân thành của những người thân và
bạn bè xung quanh đóng một vai trò rất quan trọng để một con người có thể trở lại và
bước tiếp vượt qua nghịch cảnh. Suốt bốn năm học vừa qua, cùng với sự tự nỗ lực và học
hỏi của bản thân, em cũng nhận được sự giúp đỡ từ rất nhiều phía, để hôm nay có thể
hoàn thành quyển luận văn này và kết thúc một hành trình đáng nhớ, bắt đầu một chuyến
phiêu lưu mới đầy thử thách nhưng cũng nhiều thú vị trong sự nghiệp tương lai.
Trước hết, em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến người Thầ y kính mế n - Thầy Trương
Ngo ̣c Anh - Giảng viên bộ môn Điê ̣n Tử Công Nghiê ̣p – Y Sinh, đã góp ý và hướng dẫn
em trong suốt thời gian thực hiện đề tài này từ lúc bắt đầu nhâ ̣n đồ án.
Em xin cảm ơn các quý Thầy Cô đã giảng dạy em, đặc biệt là các Thầy Cô giáo
khoa Điện – Điện tử.
Cuố i cùng, em cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình, những người luôn
theo dõi, hỗ trợ về cả vật chất và tinh thần, là những người đã động viên, tiếp thêm động
lực và hỗ trợ giúp em trong những lúc khó khăn.
Nhưng vì thời gian và kiến thức cũng như kinh nghiệm còn hạn chế nhiều nên
không thể tránh khỏi những sai sót trong quá trình thực hiện đồ án. Kính mong được sự
thông cảm và góp ý của quý Thầ y Cô để giúp cho đồ án được thành công tốt hơn nữa.

Người thực hiện đề tài
Đoàn Trung Tín


MỤC LỤC
Danh Mục Các Từ Viết Tắt ........................................................................................................................ 1
Liê ̣t Kê Hin
̀ h Ảnh ....................................................................................................................................... 2
Liê ̣t Kê Bảng............................................................................................................................................... 5
Tóm Tắt ...................................................................................................................................................... 6
Chương 1. Tổng Quan ................................................................................................................................ 7
1.1

Đặt Vấn Đề ...................................................................................................................................... 7

1.2

Mu ̣c Tiêu ......................................................................................................................................... 8

1.3

Nô ̣i Dung Nghiên Cứu .................................................................................................................... 8

1.4

Giới Ha ̣n .......................................................................................................................................... 8

1.5

Bố Cu ̣c ............................................................................................................................................. 8

Chương 2. Cơ Sở Lý Thuyết .................................................................................................................... 10
2.1

Tầ m Quan Tro ̣ng Của Quản Lý Và Giám Sát Năng Lươ ̣ng .......................................................... 10

2.2

Giới Thiệu Một Số Hệ Thống Giám Sát Và Quản Lý Năng Lượng Từ Xa Trong Thực Tế ......... 10

2.2.1

Hệ Thống Giám Sát Và Quản Lý Năng Lượng Từ Xa Qua Sóng Vô Tuyến Rf ................... 10

2.2.2
Hệ Thống Giám Sát Và Quản Lý Năng Lượng Từ Xa Qua Bộ Truyền Tải Tín Hiệu Thông
Qua Đường Dây Điện............................................................................................................................ 11
2.3

Công Nghê ̣ Iot ............................................................................................................................... 13

2.3.1

Giao Thức Kế t Nố i ................................................................................................................ 14

2.3.2

Giao Thức Truyền Tải Dữ Liệu............................................................................................. 15

2.4

Các Chuẩn Truyền Dữ Liệu .......................................................................................................... 16

2.4.1

Giao Tiế p I2c ......................................................................................................................... 16

2.4.2

Giao Tiế p Uart....................................................................................................................... 21

2.5

Giới Thiệu Phần Cứng .................................................................................................................. 23

2.5.1

Module Nodemcu Esp8266 Wifi V1.0 .................................................................................. 23

2.5.2

Module Pzem004t ................................................................................................................. 29

2.5.3

Màn Hiǹ h Lcd 20x4 .............................................................................................................. 33

2.5.4

Module Chuyể n Đổ i Giao Tiế p I2c ....................................................................................... 34

2.5.5

Ma ̣ch Chuyể n Đổ i Mức Điê ̣n Thế 4 Kênh ............................................................................ 36

2.5.6

Module Nguồ n Chuyể n Đổ i Ac- Dc...................................................................................... 37

3.1

Giới Thiệu ..................................................................................................................................... 39

3.2

Tính Toán Và Thiết Kế Hệ Thống ................................................................................................ 39

3.2.2

Thiết Kế Sơ Đồ Khối Hệ Thống............................................................................................ 40

3.2.3

Sơ Đồ Nguyên Lý Của Toàn Mạch ....................................................................................... 44


3.2.4

Sơ Đồ Thiế t Kế Mô Hin
46
̣
̀ h Thiế t Bi ........................................................................................

4.1

Giới Thiệu ..................................................................................................................................... 47

4.2

Thi Công Hệ Thống....................................................................................................................... 47

4.2.1

Thi Công Bo Mạch ................................................................................................................ 47

4.2.2

Lắ p Ráp Và Kiể m Tra ........................................................................................................... 49

4.3

Đóng Gói Và Thi Công Mô Hình.................................................................................................. 50

4.3.1

Đóng Gói Bộ Điều Khiển ...................................................................................................... 50

4.3.2

Thi Công Mô Hình ................................................................................................................ 51

4.4

Lập Trình Hệ Thống...................................................................................................................... 53

4.4.1

Lưu Đồ Giải Thuật ................................................................................................................ 53

4.4.2

Phần Mềm Lập Trình Cho Vi Điều Khiển ............................................................................ 53

4.4.3

Thiế t Kế Giao Diê ̣n Trên Cayenne Cloud ............................................................................. 69

4.5

Viế t Tài Liê ̣u Hướng Dẫn Sử Du ̣ng Thao Tác .............................................................................. 73

4.5.1

Viế t Tài Kiê ̣u Hướng Dẫn Dử Du ̣ng ..................................................................................... 73

4.5.2

Quy Trình Thao Tác .............................................................................................................. 74

6.1

Kết Luận ........................................................................................................................................ 79

6.2

Hướng Phát Triển .......................................................................................................................... 79

Tài Liê ̣u Tham Khảo................................................................................................................................. 80
Phu ̣ Lu ̣c ..................................................................................................................................................... 81


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
PLC - Power Line Communication: truyền thông trên đường dây điện
IoT - Internet of Things
MQTT - Message Queue Telemetry Transport
CoAP - Constrained Applications Protocol
AMQP - Advanced Message Queue Protocol
DDS - Data Distribution Service
VO - Constrast Voltage
MCU – vi điề u khiể n
QoS - Quality of Service
I2C - Inter-Intergrated Circuit

Trang 1


LIỆT KÊ HÌNH ẢNH
Hin
̀ h 2. 1 Giao thức truyề n của MQTT ..................................................... 15
Hin
̀ h 2. 2 Bus I2C và các thiết bị ngoại vi ................................................. 16
Hin
̀ h 2. 3 Kết nối thiết bị vào bus I2C ở chế độ chuẩn (Standard mode) .. 17
Hin
̀ h 2. 4 Quá triǹ h truyề n nhâ ̣n giữa thiế t bi ̣chủ (master) và tớ (slave) .. 18
Hin
̀ h 2. 5 Trình tự truyền bit trên đường truyền ........................................ 19
Hin
̀ h 2. 6 Điể u kiê ̣n để giao tiế p I2C ......................................................... 20
Hin
̀ h 2. 7 Quá trình truyề n dữ liê ̣u I2C ...................................................... 21
Hin
̀ h 2. 8 Kế t nố i UART giữa hai vi điề u khiể n ........................................ 22
Hin
̀ h 2. 9 Quá triǹ h truyề n dữ liê ̣u UART ................................................. 22
Hin
̀ h 2. 10 Sơ đồ kế t nố i toàn ma ̣ch ........................................................... 39
Hin
̀ h 2. 11 Ảnh ESP8266-12 thực tế và sơ đồ chân................................... 26
Hin
̀ h 2. 12 Module Node MCU ESP8266 và sơ đồ chân .......................... 26
Hin
̀ h 2. 13 Ma ̣ch nguyên lý của NodeMCU ESP8266 .............................. 28
Hin
̀ h 2. 14 Hiǹ h ảnh thực tế module PZEM004T ...................................... 29
Hin
̀ h 2. 15 Sơ đồ kế t nố i dây của module PZEM004T .............................. 31
Hin
̀ h 2. 16 Sơ đồ chân LCD 20x4 .............................................................. 33
Hin
̀ h 2. 17 Hiǹ h ảnh thực tế module chuyể n đổ i I2C ................................ 35
Hin
̀ h 2. 18 Ma ̣ch nguyên lý module chuyể n đổ i giao tiế p I2C .................. 36
Hin
̀ h 2. 19 Hiǹ h ảnh thực tế module chuyể n đổ i tiń hiê ̣u 4 kênh .............. 37
Hin
̀ h 2. 20 Ảnh thực tế của moule nguồ n Hi-Link 5V 3W....................... 38

Hin
̀ h 3. 1 Sơ đồ khố i toàn hê ̣ thố ng ........................................................... 40
Hin
̀ h 3. 2 Sơ đồ kế t nố i ma ̣ch giữa PZEM004T và NodeMCU ESP8266 . 41
Hin
̀ h 3. 3 Sơ đồ kế t nố i ma ̣ch giữa NodeMCU ESP8266 và LCD ............ 42
Hin
̀ h 3. 4 Phương thức truyề n và nhâ ̣n dữ liê ̣u của MQTT ...................... 43
Hin
̀ h 3. 5 Sơ đồ nguyên lý của toàn mạch ................................................. 45
Hin
46
̣
̀ h 3. 6 Mô hình thiế t bi ..........................................................................

Hin
̀ h 4. 1 Sơ đồ bố trí các linh kiê ̣n ........................................................... 48
Hin
̀ h 4. 2 Sơ đồ ma ̣ch in PCB .................................................................... 49
Trang 2


Hin
̀ h 4. 3 Đóng gói bô ̣ điề u khiể n mă ̣t trên bên trong hô ̣p ....................... 50
Hin
̀ h 4. 4 Đóng gói các module còn la ̣i vào mă ̣t dưới hô ̣p ........................ 50
Hin
51
̣
̀ h 4. 5 Mă ̣t trước mô hình thiế t bi .........................................................
Hin
52
̣
̀ h 4. 6 Mă ̣t dưới bên ngoài mô hin
̀ h thiế t bi .........................................
Hin
̀ h 4. 7 Lưu đồ giải thuâ ̣t toàn hê ̣ thố ng ................................................. 53
Hin
̀ h 4. 8 Truy câ ̣p vào Arduino IDE......................................................... 54
Hin
̀ h 4. 9 Tải phầ n mề m Arduino IDE về máy .......................................... 54
Hin
̀ h 4. 10 Giải nén phầ n mề m Arduino IDE ............................................ 55
Hin
̀ h 4. 11 Cài đă ̣t phầ n mề m Arduino IDE .............................................. 56
Hin
̀ h 4. 12 Bước 1 cài đă ̣t Driver ............................................................... 57
Hin
̀ h 4. 13 Bước 2 cài đă ̣t Driver ............................................................... 57
Hin
̀ h 4. 14 Bước 3 cài đă ̣t Driver ............................................................... 58
Hin
̀ h 4. 15 Bước 4 cài đă ̣t Driver ............................................................... 58
Hin
̀ h 4. 16 Bước 1 cài đă ̣t ESP8266 trên Arduino IDE ............................. 59
Hin
̀ h 4. 17 Bước 2 cài đă ̣t ESP8266 trên Arduino IDE ............................. 59
Hin
̀ h 4. 18 Bước 3 cài đă ̣t ESP8266 trên Arduino IDE ............................. 60
Hin
̀ h 4. 19 Bước 4 cài đă ̣t ESP8266 trên Arduino IDE ............................. 60
Hin
̀ h 4. 20 Bước 5 cài đă ̣t ESP8266 trên Arduino IDE ............................. 61
Hin
̀ h 4. 21 Ta ̣o tài khoản trên Cayenne ..................................................... 70
Hin
̀ h 4. 22 Thiế t lâ ̣p ứng du ̣ng trên Cayenne ............................................. 71
Hin
̀ h 4. 23 Cấ u hình Cayenne cho dữ liê ̣u cầ n giám sát ............................ 71
Hin
̀ h 4. 24 Thiế t lâ ̣p các giá tri ̣cho kênh giám sát .................................... 72
Hin
̀ h 4. 25 Gửi dữ liệu bằng MQTT tới Cayenne ...................................... 72
Hin
̀ h 4. 26 Câ ̣p nhâ ̣t thời gian giám sát dữ liê ̣u ......................................... 73
Hin
74
̣
̀ h 4. 27 Quy triǹ h thao tác sử du ̣ng thiế t bi ...........................................

Trang 3


Hin
̀ h 5. 1 Mô hình thiế t bi ̣đã hoàn thành .................................................. 75
Hin
̀ h 5. 2 Kế t quả giám sát điê ̣n năng hai thiế t bi ̣điê ̣n qua internet .......... 76
Hin
̀ h 5. 3 Lưu và câ ̣p nhâ ̣t điê ̣n năng ......................................................... 77
Hin
̀ h 5. 4 Bảng tiń h excell tải về từ Cayenne ............................................ 78

Trang 4


LIỆT KÊ BẢNG
Bảng 2. 1 Bảng so sánh các thông số ESP-01 đến ESP-14 ..................................... 25
Bảng 2. 2 Thông số cấ u hin
̀ h của NodeMCU ESP8266 ......................................... 27
Bảng 2. 3 Bảng các giao thức giao tiế p của module PZEM004T ........................... 32
Bảng 2. 4 Thông số kỹ thuâ ̣t của PZEM004T ......................................................... 33
Bảng 2. 5 Chức năng các chân trên LCD 20x4 ....................................................... 34
Bảng 2. 6 Kế t nố i giữa module giao tiế p I2C với MCU ......................................... 35
Bảng 2. 7 Thông số kỹ thuâ ̣t của module chuyể n đổ i giao tiế p I2C ....................... 36
Bảng 2. 8 Thông số kỹ thuâ ̣t của module chuyể n đổ i tin
́ hiê ̣u 4 kênh .................... 37
Bảng 2. 9 Thông số kỹ thuâ ̣t của moule nguồ n Hi-Link 5V 3W ........................... 38
Bảng 3. 1 Các thông số nguồ n sử du ̣ng .................................................................... 44
Bảng 4 1 Danh sách linh kiê ̣n sử du ̣ng trong hê ̣ thố ng ............................................ 47

Trang 5


TÓM TẮT
Nhu cầu quản lý, giám sát cũng như kiểm soát việc đo điện năng, các thông số: điện
áp, dòng điện, các chỉ tiêu chất lượng điện năng từ xa là rất cần thiết cho các nhà quản lý,
các công ty điện lực và cá nhân. Mặc dù đã đạt đến một mức độ thành công nhất định, tuy
nhiên các hệ thống quản lý và giám sát điện năng hiện nay chi phí rất cao và hạn chế về
việc truy cập từ xa. Ngoài ra, xu hướng hiện nay là sử dụng các thiết bị thông minh: điện
thoại smart phone, máy tính bảng …để truy cập và giám sát từ xa. Trong xu thế mới này,
hệ thống hỗ trợ việc quản lý, giám sát việc đo điện năng và các thông số hệ thống điện từ
xa bằng Internet là cần thiết để tìm ra hướng tiện nghi và kinh tế phục vụ các nhà quản lý,
các công ty điện lực.
Với mong muố n giải quyế t đươ ̣c phầ n nào những khó khăn và tìm ra mô ̣t hướng đi
mới cho ngành điê ̣n Viê ̣t Nam, em đã bắ t tay vào nghiên cứu và thực hiê ̣n đề tài “Giám
sát điện năng qua internet”. Trên cơ sở tìm hiểu về IoT nhằ m giám sát điện năng và các
thông số khác của hệ thống điện từ xa qua internet, qua viê ̣c truy cập vào trang web,
người dùng có thể giám sát từ xa ở mo ̣i nơi mo ̣i lúc. Điể m nổ i bâ ̣t của đề tài này là có thể
giám sát điê ̣n năng đồ ng thời hai hay nhiề u thiế t bi ̣ điê ̣n thông qua internet, và kiể m soát
thông qua viê ̣c đo, lưu trữ các thông số điện liên tục tại các thời điểm trong ngày.

Trang 6


Chương 1. Tổ ng Quan

Chương 1. TỔNG QUAN
1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ
Công nghệ Internet of Things (IOT) nói chung và công nghệ cảm biến không dây
(Wireless Sensor) nói riêng được tích hợp từ các kỹ thuật điện tử, tin học và viễn thông
tiên tiến vào trong mục đích nghiên cứu, giải trí, sản xuất, kinh doanh, v.v..., phạm vi này
ngày càng được mở rộng, để tạo ra các ứng dụng đáp ứng cho các nhu cầu trên các lĩnh
vực khác nhau. Hiện nay, mặc dù khái niệm IOT và công nghệ cảm biến không dây đã
trở nên khá quen thuộc và được ứng dụng nhiều trong các lĩnh vực của đời sống con
người, đặc biệt ở các nước phát triển có nền khoa học công nghệ tiên tiến. Tuy nhiên,
những công nghệ này chưa được áp dụng một cách rộng rãi ở nước ta, do những điều
kiện về kỹ thuật, kinh tế, nhu cầu sử dụng. Song nó vẫn hứa hẹn là một đích đến tiêu biểu
cho các nhà nghiên cứu, cho những mục đích phát triển đầy tiềm năng.
Được sự định hướng và chỉ dẫn của Tha ̣c si ̃ Trương Ngo ̣c Anh em đã chọn đề tài
luận án “Giám sát điện năng qua internet”. Trên cơ sở tìm hiểu về IoT nhằ m giám sát
điện năng và các thông số khác của hệ thống điện từ xa qua internet, đó cũng là một nhu
cầu có thật và đang tăng cao trong thời gian gần đây. Đặc biệt là sau những đợt giá điện
tăng, nhiều nhà máy đã tiết kiệm điện năng hiệu quả sau khi có kết quả theo dõi. Với thiế t
bi ̣quan sát điện năng từ xa, chúng ta có thể nhìn thấy các thông số của hệ thống điện như
điện áp, dòng điện, tần số, công suất, hệ số công suất, của nhà máy hoặc các bộ phận bất
cứ lúc nào mà ta không cần phải có mặt tại nhà máy. Chúng ta có thể dùng máy vi tính
hoặc thiết bị di động có hỗ trợ duyệt web là có thể quan sát được các thông số của hệ
thống điện nhà máy của mình. Hệ thống quản lý điện năng giúp nhà quản lý đánh giá sự
tiêu thụ điện năng để thực hiện tiết kiệm chi phí và năng lượng.
Luận án đã khảo sát các phương pháp giám sát điê ̣n năng điển hình trước đây thông
qua internet như dùng module sim kế t hơ ̣p RS232 qua cổng truyền thông RS485 theo
phương thức truyền thông Modbus RTU [2], tuy nhiên thực tế mạng GSM sẽ gặp phải
những khó khăn như việc bị trễ tin nhắn do nghẽn mạng, kẹt mạng hay những nơi có
sóng GSM yếu và chỉ giám sát đươ ̣c trên máy tính. Những phương pháp khác như dùng
phần mềm Acuview giám sát điện năng thông qua đồ ng hồ đo điện năng đa năng
Mutimeter ACUVIM [3] hoă ̣c giám sát điê ̣n năng sử du ̣ng PLC S7-400 thông qua giao
Trang 7


Chương 1. Tổ ng Quan
diện WINCC [4] đề u có giá thành cao rấ t tố n kém. Để khắc phục các nhược điểm trên, đề
tài: “Giám sát điện năng qua internet” nghiên cứu việc giao tiếp với các thiế t bi ̣ điện qua
Internet dùng công nghê ̣ IoT, góp phần hỗ trợ cho công tác giám sát và quản lý điện năng
từ xa, sử dụng bộ vi điều khiển kết hợp với việc truyền dữ liệu qua WIFI, giúp đo ghi dữ
liệu từ xa, mà không bi ̣ha ̣n chế khoảng cách truyền dữ liệu.

1.2 MỤC TIÊU
Kết quả cuối cùng của đề tài là xây dựng một hệ thống giám sát điê ̣n năng từ xa đo
các thông số về điện năng của nguồ n xoay chiề u của mạch điện như dòng điê ̣n, điê ̣n áp,
tầ n số , công suất và năng lượng tiêu thụ của hai hay nhiề u thiế t bi ̣ điê ̣n, bằng cách truy
cập vào trang web, người dùng có thể giám sát từ xa ở mo ̣i nơi mo ̣i lúc.

1.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
Quá trình thực hiê ̣n đồ án thông qua 9 nô ̣i dung nghiên cứu sau:
- Nội dung 1: Tìm hiểu và tham khảo các tài liệu, giáo trình, nghiên cứu các chủ đề,
các nội dung liên quan đến đề tài.
- Nội dung 2: Lâ ̣p trình giao tiế p với module PZEM004T để đo các thông số điê ̣n
năng.
- Nội dung 3: Viết chương trình cho ESP8266 gửi dữ liê ̣u lên Web.
- Nội dung 4: Kết nối mạch phần cứng giữa PZEM004T, ESP8266, LCD.
- Nội dung 5: Thiết kế và thi công mô hình thiế t bi ̣hoàn thiện.
- Nội dung 6: Xây dựng giao diện web giám sát thiết bị.
- Nội dung 7: Chạy thử nghiệm và cân chỉnh hệ thống.
- Nội dung 8: Viết quyển báo cáo đồ án tốt nghiệp.
- Nội dung 9: Báo cáo đồ án tốt nghiệp.

1.4 GIỚI HẠN
Với đề tài giám sát điện năng qua internet thì các giới hạn bao gồm:
 Mô hình thi công có kích thước: 25x17,7cm.
 Số lươ ̣ng thiế t bi ̣có thể giám sát : đồ ng thời hai thiế t bi.̣
 Thời gian ổ n đinh
̣ của thiế t bi:̣ sau vài phút hoa ̣t đô ̣ng thiế t bi ̣sẽ đo chin
́ h xác hơn.

1.5 BỐ CỤC
Với đề tài giám sát điện năng qua internet thì bố cục đồ án như sau:
 Chương 1: Tổng Quan
Trang 8


Chương 1. Tổ ng Quan
Chương này trình bày đặt vấn đề dẫn nhập lý do chọn đề tài, mục tiêu, nô ̣i dung
nghiên cứu, các giới hạn thông số và bố cục đồ án.
 Chương 2: Cơ Sở Lý Thuyết.
Chương này trình bày các lý thuyết có liên quan đến các vấn đề mà đề tài sẽ dùng
để thực hiện thiết kế, thi công cho đề tài.
 Chương 3: Thiết Kế và Tính Toán
Chương này giới thiệu tổng quan về các yêu cầu của đề tài về thiết kế và các tính
toán liên quan đế n đề tài.
 Chương 4: Thi công hê ̣ thố ng
Chương này có thể gồm kết quả thi công phần cứng và những kết quả hình ảnh trên
màn hình hay mô phỏng tín hiệu, kết quả thống kê.
 Chương 5: Kết quả, nhâ ̣n xét, đánh giá
Chương này đưa ra nhận xét và đánh giá sản phẩm mô hình đã hoàn thành.
 Chương 6: Kết Luận và Hướng Phát Triển
Chương này trình bày ngắn gọn những kết quả đã thu được dựa vào những phương
pháp, thuật toán đã kiến nghị ban đầu.

Trang 9


Chương 2. Cơ Sở Lý Thuyế t

Chương 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1 TẦM QUAN TRỌNG CỦ A QUẢN LÝ VÀ GIÁM SÁT NĂNG LƯỢNG
Quản lý và giám sát năng lươ ̣ng là chià khóa để tiế t kiê ̣m năng lươ ̣ng trong các tổ
chức thương ma ̣i, công nghiê ̣p và chin
́ h phủ trong những năm gầ n đây đang phải chiụ
những áp lực to lớn về kinh tế và môi trường. Giám sát và quản lý năng lươ ̣ng giúp giảm
sự phu ̣ thuô ̣c vào nhiên liê ̣u hóa tha ̣ch đang ngày càng trở nên ca ̣n kiê ̣t. Khi tiêu thu ̣ nhiề u
năng lươ ̣ng, doanh nghiê ̣p cũng như các hô ̣ gia điǹ h sẽ phải đố i mă ̣t với tiǹ h tra ̣ng thiế u
nguồ n cung cấ p nghiêm tro ̣ng kèm theo nguy cơ tăng giá năng lươ ̣ng dẫn đế n ảnh hưởng
tới lơ ̣i nhuâ ̣n của tổ chức, bằ ng viê ̣c quản lý năng lươ ̣ng doanh nghiê ̣p và các hô ̣ gia điǹ h
có thể giảm nguy cơ này bằ ng cách kiể m soát nhu cầ u năng lươ ̣ng, tiế t kiê ̣m điê ̣n trên dây
chuyề n sản xuấ t từng bước tăng hiê ̣u quả viê ̣c đầ u tư vào giá thành cho sản phẩ m.
Lơ ̣i ích đem la ̣i khi sử du ̣ng hê ̣ thố ng giám sát và quản lý năng lươ ̣ng:
- Giảm thời gian chi phí nhân công để ghi la ̣i dữ liê ̣u từ các đồ ng hồ đo, nhâ ̣p vào
file excell báo cáo mỗi tháng.
- Giảm đươ ̣c sai sót trong quá trình thu thâ ̣p dữ liê ̣u bằ ng tay.
- Kiể m soát dữ liê ̣u điê ̣n năng liên tu ̣c 24 giờ ta ̣i bấ t kì tra ̣m làm viê ̣c nào.
- Giảm thời gian xử lý sự cố do dữ liê ̣u đươ ̣c thu thâ ̣p đầ y đủ, có ghi la ̣i da ̣ng sóng
của nguồ n điê ̣n khi sự cố xảy ra.
Đây là mô ̣t trong những đề tài đang đươ ̣c tìm hiể u và nghiên cứu rấ t nhiề u để đưa ra
giải pháp giúp ngành điê ̣n Viê ̣t nam giải quyế t đươ ̣c những khó khăn nêu trên.

2.2 GIỚI THIỆU MỘT SỐ HỆ THỐNG GIÁM SÁT VÀ QUẢN LÝ NĂNG
LƯỢNG TỪ XA TRONG THỰC TẾ
2.2.1 Hệ thống giám sát và quản lý năng lượng từ xa qua sóng vô tuyến RF
Hệ thống đọc chỉ số công tơ từ xa bằng sóng vô tuyến RF bao gồm các khối chức
năng sau:
- Công tơ điện tử có tích hợp tính năng thu phát tín hiệu vô tuyến RF lắp tại các hộ
khách hàng sử dụng điện, có chức năng đo đếm, lưu trữ năng lượng vào bộ nhớ không
dây và truyền về bộ thu thập tín hiệu di động khi nhận được lệnh.

Trang 10


Chương 2. Cơ Sở Lý Thuyế t
- Bộ thu thập tín hiệu di động (Handheld Unit) bao gồm: máy tính cầm tay
(Handheld Unit) được tích hợp module thu phát tín hiệu vô tuyến RF bên trong, với
chương trình thu thập số liệu do Công ty tự phát triển. Trên máy tính cầm tay sẽ giúp
người ghi ra lệnh đọc chỉ số công tơ trong phạm vi phủ sóng dựa vào danh sách và số liệu
khách hàng sử dụng điện được ta ̣o ra từ cơ sở dữ liệu kinh doanh điện năng. Toàn bộ dữ
liệu ghi được sẽ được ghép nối vào cơ sở dữ liệu kinh doanh điện năng một cách tự động
mà không cần phải tốn nhiều thao tác thủ công như trước đây.
Giải pháp này có các ưu điểm:
- Không phụ thuộc vào khoảng cách, không phụ thuộc vào vị trí điểm đầu, điểm
cuối khi có sự thay đổi về vị trí lắp đặt công tơ, hay vị trí trung tâm thì không bị thay đổi
về thiết bị.
- Thiết bị modem gọn nhẹ, thông dụng, dễ dàng lắp kèm với công tơ.
- Cước phí tính theo lưu lượng (KB) thấp, rất phù hợp với hệ thống không yêu cầu
truyền theo thời gian thực.
Nhược điểm:
Do sử dụng đường truyền không dây, truyền qua mạng di động, nên tín hiệu có thể
bị ảnh hưởng khi thời tiết xấu, do đó cần cân nhắc chọn dịch vụ của nhà cung cấp mạng
có mật độ phủ sóng rộng, chất lượng tín hiệu tốt.

2.2.2 Hệ thống giám sát và quản lý năng lượng từ xa qua bộ truyền tải tín
hiệu thông qua đường dây điện.
Hệ thống đo đếm công tơ từ xa truyền qua đường dây điện CollectricTM là hệ thống
đo lượng điện năng tiêu thu ̣ theo thời gian thực. Với hệ thống này, không cần cử nhân
viên đi ghi chỉ số công tơ tại các hộ gia đình.
Hệ thống Collectric gồm 5 thiết bị cơ bản sau:
 RTU: là thiết bị đầu cuối một chiều được lắp đặt bên trong hoặc bên ngoài các
công tơ ở vị trí thuận tiện. RTU sẽ đếm vòng quay của đĩa, biến thành tín hiệu điện, điều
chế tín hiệu, truyền số liệu đã thu được và các thông tin khác về thiết bị tâ ̣p trung.
 TRPU: là thiết bị đầu cuối hai chiều, nó vừa có tính năng của một RTU vừa có
chức năng thông tin hai chiều bao gồm lệnh quản lý bảng thời gian sử dụng để tính các
mức giá khác nhau tại thiết bị tâ ̣p trung, TRPU còn có thể truyền thông tin sắp xếp theo
Trang 11


Chương 2. Cơ Sở Lý Thuyế t
bảng chữ cái hay chữ số nhận được từ thiết bị tâ ̣p trung tới khách hàng, nó còn có thể lặp
tín hiệu như một bộ lặp, nếu có lắp đặt thêm bộ điều khiển tải nó có thể tự động đóng cắt
tải theo lệnh từ trung tâm.
 CONCENTRATOR: là thiết bị tâ ̣p trung lắp đặt trên lưới điện hạ thế ứng với một
trạm. Thiết bị này có thể thu thập và xử lý dữ liệu cho 1250 công tơ. Dữ liệu từ các thiết
bị đầu cuối được tập trung tại bộ trung tâm và được truyền về máy tính trung tâm qua các
cách khác nhau. Thiết bị tập trung cũng có thể truyền lệnh quản lý và các chỉ thị khác tới
các thiết bị đầu cuối hai chiều.
 MICROTERMINAL: là thiết bị thu thập dữ liệu cầm tay là cầu nối giữa thiết bị
tập trung với máy tính trung tâm, nó nhận dữ liệu từ bộ trung tâm và truyền về máy tính
trung tâm. Nó còn được dùng để lập trình cho các thiết bị tâ ̣p trung, RTU, TRPU, và đọc
các số liệu từ các thiết bị này để đưa vào máy tính.
 MAIN COMPUTER: chứa các phần mềm cần thiết cho quá trình vận hành hệ
thống Colletric. Nó thu nhận dữ liệu từ các bộ trung tâm để sử dụng cho các mục đích
của ngành điện.
Kĩ thuật truyền thông: sử dụng công nghệ PLC truyền thông tin thông qua lưới điện
hạ thế (từ trạm biến áp đến các hộ gia đình). Tại các trạm biến áp (vốn có nhiệm vụ
chuyển các dòng điện cao thế thành hạ thế và đưa đến hộ tiêu dùng), một modem tốc độ
cao HE (HeadEnd) sẽ nối giữa đường hạ thế và hệ thống cáp quang truyền thông
backbone. Nhiệm vụ của modem HE là điều chế các tín hiệu truyền thông của cáp quang
thành tín hiệu thông tin có tần số 1,6 - 80 Mhz ( Tùy vào từng hãng mà sử dụng những
dãy tần số khác nhau) để truyền vào lưới điện hạ thế và ngược lại. Các tín hiệu thông tin
sau khi điều chế sẽ được truyền đi song song với tín hiệu điện trên lưới điện hạ thế đến
các toà nhà. Tại đây, một modem PLC (CPE lắp đặt tại gia đình) sẽ nhận các tín hiệu
thông tin, giải điều chế, tái tạo lại tín hiệu thông tin ban đầu để có thể sử dụng Internet
hoặc dùng điện thoại, fax... Moderm PLC cũng có thể đảo ngược quá trình này để gửi các
tín hiệu thông tin đã điều chế đến modem HE.
Ưu điểm :
- Mạng lưới điện có mặt ở hầu khắp mọi nơi.

Trang 12


Chương 2. Cơ Sở Lý Thuyế t
- Mạng điện hạ thế có thể được dùng để thiết lập một cơ sở hạ tầng mạng sẵn có cho
hàng triệu khách hàng, doanh nghiệp riêng biệt trên toàn thế giới, có đường dẫn tới tận
các ổ cắm điện phục vụ cho cả thiết bị gia đình và thiết bị điện công nghiệp.
- PLC có thể cung cấp khả năng truy cập tốc độ cao, tốc độ truyền thông đã đạt tới
hành trăm Mb/s.
- Mạng lưới đường dây điện đã được xây dựng nên có lợi thế về chi phí đầu tư cơ
bản, cơ sở hạ tầng đường dây điện đã có sẵn, nên nó có thể cho phép cạnh tranh với giá rẻ
hơn các kỹ thuật truy cập viễn thông nội vùng khác (thường yêu cầu vốn đầu tư cơ bản
lớn).
Nhươ ̣c điể m:
Đường dây truyền tải điện không phải được thiết kế để dành cho truyền dữ liệu, do
đó có rất nhiều vấn đề cần được khắc phục. Công suất nhiễu trên đường dây điện lực là
tập hợp tất cả các nguồ n nhiễu khác nhau thâm nhập vào đường dây và vào máy thu. Các
tải được kết nối vào mạng như ti vi, máy tính, máy hút bụi... phát nhiễu và lan truyề n qua
đường dây điện; các hệ thống truyền thông khác cũng có thể đưa thêm nhiễu vào máy
thu. Đường dây điện được ra đời phục vụ cho việc truyền năng lượng điện chứ không
nhằm mục đích truyền thông tin. Khi đưa thông tin truyền trên đó, ta sẽ gặp phải rất nhiều
yếu tố gây nhiễu cho tín hiệu.
Tuy nhiên, chúng ta đang sống trong thời đại của kỹ thuật số, sự phổ biến của
internet và các thiết bị di động thông minh đã tạo nên khái niệm mới là IoT (Internet of
Things – Internet vạn vật), do đó vấn đề ứng dụng các thành tựu này vào việc giám sát và
điều khiển mo ̣i thứ mô ̣t cách dễ dàng đã đươ ̣c áp du ̣ng vào thực tế trong cuộc sống.

2.3 CÔNG NGHỆ IOT
Là mạng lưới vạn vật kết nối Internet viết tắt là IoT là nề n tảng công nghê ̣ mới của
thế giới, khi mà mỗi đồ vật, con người được cung cấp một định danh của riêng mình, và
tất cả có khả năng truyền tải, trao đổi thông tin, dữ liệu qua một mạng duy nhất mà không
cần đến sự tương tác trực tiếp giữa người với người, hay người với máy tính. IoT đã phát
triển từ sự hội tụ của công nghệ không dây, công nghệ vi cơ điện tử và Internet. Nói đơn
giản là một tập hợp các thiết bị có khả năng kết nối với nhau, với Internet và với thế giới
bên ngoài để thực hiện một công việc nào đó. Hay hiểu một cách đơn giản IoT là tất cả
Trang 13


Chương 2. Cơ Sở Lý Thuyế t
các thiết bị có thể kết nối với nhau. Việc kết nối thì có thể thực hiện qua Wi-Fi, mạng
viễn thông băng rộng (3G, 4G), Bluetooth, ZigBee, hồng ngoại… Các thiết bị có thể là
điện thoại thông minh, máy pha cafe, máy giặt, tai nghe, bóng đèn, và nhiều thiết bị khác.
Cisco, nhà cung cấp giải pháp và thiết bị mạng hàng đầu hiện nay dự báo: đến năm 2020,
sẽ có khoảng 50 tỷ đồ vật kết nối vào Internet, thậm chí con số này còn gia tăng nhiều
hơn nữa. IoT sẽ là mạng khổng lồ kết nối tất cả mọi thứ, bao gồm cả con người và sẽ tồn
tại các mối quan hệ giữa người và người, người và thiết bị, thiết bị và thiết bị. Một mạng
lưới IoT có thể chứa đến 50 đến 100 nghìn tỉ đối tượng được kết nối và mạng lưới này có
thể theo dõi sự di chuyển của từng đối tượng. Một con người sống trong thành thị có thể
bị bao bọc xung quanh bởi 1000 đến 5000 đối tượng có khả năng theo dõi.
Việc lựa chọn chuẩn giao thức kết nối sao cho hợp lý là rấ t quan tro ̣ng, tùy thuộc
vào các ứng dụng và các yếu tố như phạm vi giao tiếp, khối lượng dữ liệu truyền, yêu cầu
tính bảo mật, năng lượng cho hệ thống pin,...sẽ quyết định lựa chọn một hoặc nhiều
phương thức truyền thông phù hợp.
Sau đây là một số giao thức IoT cho các kỹ sư phát triển tìm hiểu và lựa chọn.

2.3.1 Giao thức kế t nố i
Wifi là giao thức chính đươ ̣c ứng du ̣ng trong nô ̣i dung đề tài này
Wifi (là viết tắt từ Wireless Fidelity hay mạng 802.11) là hệ thống mạng không dây
sử dụng sóng vô tuyến, cũng giống như điện thoại di đô ̣ng, truyền hình và radio. Kết nố i
Wifi thường là sự lựa chọn hàng đầu của rất nhiều kỹ sư bởi tính thông dụng và kinh tế
của hệ thống wifi và mạng LAN với mô hình kết nối trong một phạm vi địa lý có giới
hạn.
Các sóng vô tuyến sử dụng cho WiFi gần giống với các sóng vô tuyến sử dụng cho
thiết bị cầm tay, điện thoại di động và các thiết bị khác. Nó có thể chuyển và nhận sóng
vô tuyến, chuyển đổi các mã nhị phân 1 và 0 sang sóng vô tuyến và ngược lại. Tuy nhiên,
sóng WiFi có một số khác biệt so với các sóng vô tuyến khác ở chỗ: chúng truyền và phát
tín hiệu ở tần số 2.4 GHz hoặc 5 GHz. Tần số này cao hơn so với các tần số sử dụng cho
điện thoại di động, các thiết bị cầm tay và truyền hình. Tần số cao hơn cho phép tín hiệu
mang theo nhiều dữ liệu hơn.
 Chuẩ n: 802.11n
Trang 14


Chương 2. Cơ Sở Lý Thuyế t
 Daỹ tầ n số hoa ̣t đô ̣ng: 2.4GHz and 5GHz bands.
 Khoảng cách: 50m.
 Tố c đô ̣ xử lý tố i đa: 600 Mbps
Ngoài ra còn có các giao thức khác như Bluetooth, Zigbee, NFC, Sigfox, Neul,
Thread, 6LoWPAN, Z-Wave, Cellular, đươ ̣c sử du ̣ng trong mô ̣t số ứng du ̣ng của IOT.

2.3.2 Giao thức truyền tải dữ liệu
Có 5 giao thức truyền tải dữ liệu phổ biến có thể được sử dụng trong các mô hình
là: MQTT, CoAP, AMQP và DDS.
MQTT là một giao thức kết nối máy với máy, một giao thức mã nguồn mở để
truyền các messages giữa nhiều Client (Publisher và Subscriber) thông qua một Broker
trung gian, được thiết kế để đơn giản và dễ dàng triể n khai. Giao thức này nhẹ đến mức
nó có thể được hỗ trợ bởi một số thiết bị đo lường và giám sát nhỏ nhất và nó có thể
truyền dữ liệu qua các mạng có khả năng tiếp cận, đôi khi liên tục. Kiến trúc MQTT dựa
trên Broker trung gian và sử dụng kết nối TCP long-lived từ các Client đến Broker.
Trong một hệ thống sử dụng giao thức MQTT, nhiều node trạm (gọi là mqtt client - gọi
tắt là client) kết nối tới một MQTT server (gọi là broker). Mỗi client sẽ đăng ký một vài
kênh (topic), ví dụ như "/client1/channel1", "/client1/channel2". Quá trình đăng ký này
gọi là "subscribe". Mỗi client sẽ nhận được dữ liệu khi bất kỳ trạm nào khác gửi dữ liệu
và kênh đã đăng ký. Khi một client gửi dữ liệu tới kênh đó, gọi là "publish".

Hin
̀ h 2. 1 Giao thức truyề n của MQTT

Trang 15


Chương 2. Cơ Sở Lý Thuyế t
MQTT thì nhẹ nhàng hơn và nhanh. Nó mất rất ít bytes cho việc kết nối với server
và quá trính kế t nố i có thể giữ trạng thái xuyên suốt. Ưu điểm là giao tiếp sẽ mất ít dữ
liệu và thời gian hơn HTTP protocol, nên có thể được sử dụng cho truyền thông 2 chiều
thông qua các mạng có độ trễ cao và độ tin cậy thấp, nó cũng tương thích với các thiết bị
tiêu thụ điện năng thấp.
Vì vâ ̣y MQTT phù hơ ̣p để cho ̣n làm giao thức truyề n thông chiń h trong đề tài
"Giám sát điê ̣n năng qua internet "

2.4 CÁC CHUẨN TRUYỀN DỮ LIỆU
2.4.1 Giao tiế p I2C
2.4.1.1 Giới thiệu
Đầu năm 1980 Phillips đã phát triển một chuẩn giao tiếp nối tiếp 2 dây được gọi là
I2C. Đây là đường Bus giao tiếp giữa các IC với nhau. I2C mặc dù được phát triển bởi
Philips, nhưng nó đã được rất nhiều nhà sản xuất IC trên thế giới sử dụng. I2C trở thành
một chuẩn công nghiệp cho các giao tiếp điều khiển. Bus I2C được sử dụng làm bus giao
tiếp ngoại vi cho rất nhiều loại IC khác nhau như các loại Vi điều khiển 8051, PIC, AVR,
ARM... chip nhớ như: RAM tĩnh (Static Ram), EEPROM, bộ chuyển đổi tương tự số
(ADC), số tương tự(DAC), IC điểu khiển LCD, LED...

Hin
̀ h 2. 2 Bus I2C và các thiết bị ngoại vi

Trang 16


Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×

×