LỜI NÓI ĐẦU Hiện nay việc ứng dụng công nghệ để thu thập dữ liệu xa, điều khiển xa và giám sát xa cho các lĩnh vực khác nhau của nền kinh tế quốc dân là rất cần thiết. Ngành chiếu sáng đô thị cũng là một trong những lĩnh vực đang rất được quan tâm, nhằm giải quyết bài toán giám sát, chống thất thoát điện. Đây là một vấn đề cấp thiết vì hệ thống chiếu sáng đô thị trải dài trên toàn thành phố. Do đó em đã chọn đề tài tốt nghiệp “ Thiết kế hệ thống giám sát và điều khiển chiếu sáng đô thị ”. Nhằm tìm hiểu các vấn đề liên quan đến tính toán cung cấp điện chiếu sáng, giám sát và điều khiển hệ thống. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG ĐÔ THỊ 1. 1 Tính cấp thiết của hệ thống chiếu sáng đô thị Để thấy được tính cấp thiết của vấn đề này ở nội dung chương 1 em sẽ đi vào tìm hiểu vai trò và hiện trạng chiếu sáng của nước ta hiện nay. 1.1.1 Vai trò của hệ thống chiếu sáng đô thị Tại các nước phát triển, điện năng dùng cho chiếu sáng chiếm từ 8 đến 13% tổng điện năng tiêu thụ. Hệ thống chiếu sáng đô thị bao gồm nhiều thành phần khác nhau, trong đó có thể kể đến chiếu sáng phục vụ giao thông, chiếu sáng các cơ quan chức năng của đô thị… Chiếu sáng đường phố tạo ra sự sống động, hấp dẫn và tráng lệ cho các đô thị về đêm, góp phần nâng cao chất lượng cuộc sống cho người dân đô thị, thúc đẩy sự phát triển thương mại và du lịch. Đặc biệt, hệ thống chiếu sáng trang trí còn tạo ra không khí lễ hội, sự khác biệt về cảnh quan của các đô thị trong các dịp lễ tết và các ngày kỷ niệm lớn hoặc trong thời điểm diễn ra các hoạt động chính trị, văn hóa xã hội cũng như sự kiện quốc tế. Trong điều kiện thiếu hụt về điện năng của nước ta, đã có những lúc, những nơi chiếu sáng quảng cáo bị coi là phù phiếm, lãng phí và không hiểu quả. Điều này xuất phát từ góc độ tiêu thụ năng lượng mà chưa nhận thức tổng quát vai trò của chiếu sáng đô thị. Do đó cần có sự đánh giá chính xác và khách quan về hiệu quả mà chiếu sáng đem lại không chỉ về mặt kinh tế, mà còn cả trên các bình diện văn hóa - xã hội. Không chỉ nhìn nhận những hiệu quả trực tiếp trước mắt, có thể tính được bằng tiền mà còn cả hiệu quả gián tiếp và lâu dài mà chiếu sáng đem lại trong việc quảng bá, thúc đầy sự phát triển của thương mại, du lịch và dịch vụ. Chỉ có như vậy, hệ thống chiếu sáng đô thị mới có thể phát triển và duy trì một cách bền vững, đóng một vai trò ngày một xứng đáng trong các công trình hạ tầng kỹ thuật đô thị. Để làm được việc đó chúng ta phải đẩy mạnh việc nghiên cứu, ứng dụng, phát triển về công nghệ chiếu sáng đô thị ngày càng hoàn thiện nhằm xây dựng đô thị Việt Nam vừa mang phong cách hiện đại vừa giữ gìn được nét truyền thống. 1.1.2 Thực tế chiếu sáng đô thị ở Việt Nam Quá trình phát triển nhanh của các đô thị trọng tâm hiên nay là rất lớn, do đó hệ thống chiếu sáng phải phát triển để đáp ứng yêu cầu đặt ra. Hiện nay, hệ thống chiếu sáng của chúng ta đang gặp nhiều bất cập, nhất là các thành phố lớn quá trình phát triển đô thị nhanh. Hệ thống chiếu sáng không đáp ứng kịp yêu cầu đó nên để lại nó nhiều vấn đề cần phải giải quyết. Vấn đề quản lý và vận hành hệ thống chiếu sáng còn chưa tập trung, thiếu đồng bộ, quá trình vận hành và bảo dưỡng sữa chữa mất nhiều thời gian. Vì thế chi phí cho đội ngũ nhân viên bảo dưỡng sữa chữa tốn kém ảnh hưởng đến quá trình phát triển chung. Vì thế vấn đề đặt ra đó là cần phải xây dựng được một hệ thống chiếu sáng tập trung để quá trình vận hành hệ thống được dễ dàng thuận lợi. Hệ thống chiếu sáng hiện nay được điều khiển bật/tắt tại các tủ chiếu sáng dựa vào thời gian thực. Do đó, thời gian bật tắt đèn hằng ngày là cố định mà mỗi mùa lại có một thời gian sáng và tối của một ngày là khác nhau, quá trình thay đổi giờ khó khăn và phức tạp. Thực tế đó dẫn đến hệ thống đèn của chúng ta có thể là được bật lên sớm hoặc lên muộn, tắt sớm hoặc tắt muộn. Điều này làm ảnh hưởng đến sinh hoạt của người dân thành phố và nguy cơ dẫn đến mất an toàn giao thông. Điều này đặt ra cho hệ thống chiếu sáng là phải đáp ứng được về mặt thời tiết từng mùa cũng như từng vùng miền mà có hệ thống chiếu sáng đó. Mặt khác do sự phát triển nhanh của các đô thị, đường mới được xây dựng quá trình lắp đặt hệ thống mới đồng bộ với hệ thống cũ là rất khó khăn và mất nhiều thời gian. Không những thế các hệ thống chiếu sáng cũ còn rất bất cập trong quá trình thay mới và sửa chữa dẫn đến chất lượng chiếu sáng nhiều nơi còn chưa đồng đều, nơi thì thiếu nơi thì thừa. 1.2 Yêu cầu kỹ thuật Trong phần này giới thiệu về các yêu cầu khi thiết kế cung cấp điện và yêu cầu về kỹ thuật trong chiếu sáng đô thị. 1.2.1 Yêu cầu khi thiết kế cung cấp điện a. Độ tin cậy cung cấp điện Độ tin cậy cung cấp điện tùy thuộc vào hộ tiêu thụ thuộc loại nào,trong điều kiện cho phép người ta cố gắng chọn phương án cung cấp điện có độ tin cậy cang cao càng tốt. b. Chất lượng điện Chất lượng điện được đánh giá bàng hai chỉ tiêu tần số và điện áp.Chỉ tiêu tần số do cơ quan điều khiển hệ thống điện điều chỉnh.Chỉ có những hộ tiêu thụ lớn (hàng chục MW trở lên) mới phải quan tâm đến chế độ vận hành của mình sao cho hợp lý để góp phần ổn định tần số của hệ thống điện. Vì vậy, người thiết kế cung cấp điện thường chỉ quan tâm đảm bảo đến chất lượng điện áp cho khách hàng. Nói chung, điện áp ở lưới trung áp và hạ áp cho phép giao động quanh giá trị ± 5% điện áp định mức.Đối với những phụ tải có yêu cầu cao về chất lượng điện như nhà máy hóa chất,điện tử,cơ khí…điện áp chỉ cho phép dao động trong khoảng ± 2,5% c. An toàn cung cấp điện Hệ thống cung cấp điện phải được vận hành an toàn đối với người và thiết bị. Muốn đạt được yêu cầu đó,người thiết kế phải lựa chọn sơ đồ cung cấp điện hợp lý,rõ ràng, mạch lạc để tránh được nhầm lẫn trong vận hành; các thiết bị phải được chọn đúng chủng loại,đúng công suất. Công tác xây dựng, lắp đặt hệ thống cung cấp điện ảnh hưởn lớn đến chế độ an toàn cung cấp điện. Cuối cùng, việc vận hành quản lý hệ thống điện có vai trò đặc biệt quan trọng. Người sử dụng phải tuyệt đối chấp hành những quy định về an toàn sử dụng điện. d. Kinh tế Khi đánh giá so sánh các phương án cung cấp điện, chỉ tiêu kinh tế chỉ được xét đến khi các chỉ tiêu kỹ thuật nêu trên đã được đảm bảo. Chỉ tiêu kinh tế được đánh giá qua: tổng vốn đầu tư, chi phí vận hành và thời gian thu hồi vốn đầu tư. Việc đánh giá chỉ tiêu kinh tế phải thông qua tính toán và so sánh tỉ mỉ giữa các phương án từ đó mới có thể đưa ra được phương án tối ưu. 1.2.2 Các yêu cầu chung đối với hệ thống chiếu sáng đô thị - Đảm bảo độ rọi yêu cầu cho từng vị trí trên đường. - Phân bố độ chói trong không gian chiếu sáng. - Tạo hướng ánh sáng thích hợp. - Đảm bảo mức độ chiếu sáng tự nhiên cần thiết. - Duy trì các thông số ánh sáng trong suốt thời gian sử dụng. - Nhằm tạo ra một môi trường chiếu sáng tiện nghi đảm bảo cho người tham gia giao thông xử lý quan sát chính xác tình huống giao thông xẩy ra trên đường. - Chiếu sáng cho người quan sát đang chuyển động. - Khác với chiếu sáng nội thất lấy độ rọi làm tiêu chuẩn đầu tiên thì thiết kế chiếu sáng đường được chọn độ chói khi quan sát làm tiêu chuẩn đầu tiên. - Khác với độ chói trong thiết kế nội thất, độ chói trên đường không tuân thủ định luật Lamber mà phụ thuộc vào kết cấu lớp phủ mặt đường. - Khi thiết kế chiếu sáng trên mặt đường cần đảm bảo độ đồng đều chiếu sáng để tránh hiện tượng “bậc thang”. - Các đèn chiếu sáng ở đường cần có công suất lớn và chú ý đến chỉ tiêu tiết kiệm điện năng. - Đường phố là bộ mặt của đô thị nên cần phải quan tâm đến yếu tố thẩm mỹ. - Độ đồng đều của độ chói: Độ đồng đều chung: U 0 = bL minL + - Độ đồng đều dọc: U 1 = maxL minL - Tiêu chuẩn hạn chế chói loá mất tiện nghi: G = ISL + 0,97 log L TB + 4,41 log h ’ – 1,46 log P Trong đó: ISL là chỉ số chói loá của bộ đèn (3 ÷ 6) L TB : giá trị độ chói trung bình trên đường. h ’ = h – 1,5m: độ cao của đèn so với mắt người P: là số bộ đèn bố trí trên 1Km đường theo TCVN: 4≤ G ≤ 6 1.3 Các tiêu chuẩn chiếu sáng hiện nay 1.3.1 Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam TCXDVN 259:2001 Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam TCXDVN 259:2001 “Tiêu chuẩn thiết kế chiếu sáng nhân tạo đường, đường phố, quảng trường đô thị” xây dựng trên cơ sở soát xét TCXD 95:1983-Tiêu chuẩn thiết kế chiếu sang nhân tạo bên ngoài công trình xây dựng dân dụng. Tiêu chuẩn này quy định: độ chói trung bình, độ rọi trung bình trên mặt đường, độ cao treo đèn thấp nhất, yêu cầu về an toàn của hệ thống chiếu sáng, phương pháp tính toán và thiết kế chiếu sáng đường, đường phố và quảng trường đô thị. a.Phạm vi ứng dụng Tiêu chuẩn này áp dụng để tính toán thiết kế xây dựng mới,cải tạo và kiểm định hệ thống chiếu sáng nhân tạo đường, đường phố, quảng trường đô thị. b. Tiêu chuẩn trích dẫn - TCVN 4400:57- Kỹ thuật chiếu sáng- Thuật ngữ và định nghĩa. - TCXD 104:1983- Quy phạm thiết kế kỹ thuật đường, đường phố, quảng trường đô thị. - HTCN 19:1984 - Quy phạm trang bị điện, hệ thống đường dây dẫn điện. - TCVN 5828:1984 - Đèn chiếu sáng đường phố-Yêu cầu kỹ thuật. - TCVN 4086:1985 - Quy phạm an toàn lưới điện trong xây dựng. - TCVN 4756:1989 - Tiêu chuản kỹ thuật về nối đất và nối không các thiết bị điện. c. Quy định chung - Hệ thống chiếu sáng nhân tạo ở đây được quy định là các hệ thống chiếu sáng lắp bóng đèn phóng điện ( huỳnh quang, thủy ngân cao áp, halogen kim loại, natri cao cấp, thấp áp ) và bóng đèn nung sáng ( kể cả bóng halogen nung sáng ). - Hệ thống chiếu sáng đường, đường phố, quảng trường là một bộ phận của công trình kỹ thuật hạ tầng đô thị, bao gồm các trạm biến áp, tủ điều khiển, cáp, dây dẫn, cột và đèn được thiết kế, xây dựng và tổ chức thành hệ thống độc lập để đảm bảo cho việc vận hành và sửa chữa an toàn, hiệu quả. - Khi tính toán thiết kế hệ thống chiếu sáng đường, đường phố, quảng trường cần phải tính đến hệ số dự trữ và số lần lau đèn trong năm, được quy định trong bảng 1.1 Bảng 1.1: Bảng hệ số dự trữ và số lần lau đèn Đèn nung sáng Đèn phóng điện Hệ số dự trữ khi sử dụng Số lần lau đèn trong năm 1.3 4 1.5 4 -Khi xác định độ rọi tiêu chuẩn (tính bằng lux) phải theo thang độ rọi sau: Bảng 1.2: Thang độ rọi Bậc thang I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII XIII XIV XV XVI Độ rọi (lx) 0.2 0.3 0.5 1 2 3 5 7 10 20 30 50 75 100 150 200 Bậc thang XVII XVIII XIX XX XXI XXII XXIII XXIV XXV XXVI XXVII Độ rọi (lx) 300 400 500 600 750 1000 1250 1500 2000 2500 3000 d.Yêu cầu kỹ thuật - Phân cấp đường, đường phố và quảng trường đô thị theo yêu cầu chiếu sáng được quy định trong bảng 1.3 Bảng 1.3: Bảng phân cấp loại đường theo yêu cầu chiều sáng Loại đường phố,quảng trường Cấp đường phố đô thị Chức năng chính của đường phố quảng trường Tốc độ tính toán(km/h) Cấp chiếu sáng Đường phố cấp đô thị Đường cao tốc Đường phố chính cấp I Xe chạy tốc độ cao,liên hệ giữa các khu đô thị loại I, các đô thị và các điểm dân cư trong hệ thống chùm đô thị.Tổ chức giao thông khác cao độ Giao thông lien tục liên hệ giữa các khu nhà ở, khu công nghiệp và các khu trung tâm công cộng nối với đường cao tốc trong phạm vi đo thị. 120 100 A A [...]... sáng nhân tạo bên ngoài các công trình công cộng và kỹ thuật hạ tầng đô thị (trừ các công trình thẻ dục thể thao ngoài trời) có thể là 1 thành phần cấu thành của hệ thống chiếu sáng công cộng, được cấp nguồn và điều khiển theo mạng điều khiển chung của hệ thống chiếu sáng công cộng của đô thị, hoặc cũng có thể là một hệ thống công trình được quản lý và vận hành độc lập Khi xác định độ rọi tiêu chuẩn... kế, giám sát và nghiệm thu đánh giá chất lượng các công trình xây dựng hệ thống chiếu sáng nhân tạo bên ngoài các công trình công cộng và kỹ thuật hạ tầng đô thị thay thế cho tiêu chuẩn xây dựng TCXD 95:1983-Tiêu chuẩn thiết kế chiếu sáng nhân tạo bên ngoài công trình xây dựng dân dụng Các công trình công cộng và kỹ thuật hạ tầng đô thị được hiểu bao gồm các thành phân sau : Các công trình đô thị: Điểm... nấm ánh sáng tán Từ 6000 trở lên xạ Dưới 6000 7.5 8.0 Trên 20000 đến 30000 Trên 30000 đến 40000 Đèn có phân bố ánh sáng rộng 10.0 Trên 40000 3 9.0 11.5 Dưới 5000 7.0 7.5 Từ 5000 đến 10000 8.0 8.5 Trên 10000 đến 20000 9.0 9.5 Trên 20000 đến 30000 10.5 Trên 30000 đến 40000 11.5 Trên 40000 13.5 e Yêu cầu về kết cấu và an toàn của hệ thống chiếu sáng - Cấp bảo vệ Toàn bộ các thiết bị điện và chiếu sáng. .. Quy phạm trang bị điện - Hệ thống đường dây dẫn điện + Việc tính chọn tiết diện dây dẫn điện trong hệ thống chiếu sáng phải đáp ứng yêu cầu • Tổn hao điện áp không lớn hơn 5% tính từ điểm đầu đường dây cho tới điểm cuối đường dây • Thỏa mãn điều kiện phát nóng • Công suất cấp cho tủ chiếu sáng theo phụ tải thực tế f Phương pháp tính toán và thiết kế chiếu sáng đường, đường phố và quảng trường * Các thuật... dẫn nhìn và dẫn hướng quang học, hệ thống chiếu sáng đương, đương phố và quảng trường phải đảm bảo các yêu cầu sau: + Vị trí của đèn chiếu sáng phải được bố trí sao cho người điều khiển phương tiện phân biệt rõ các biển báo hiệu Các biển báo này có bề mặt làm bằng vật liệu làm cho sự phản xạ ánh sáng mang tính khuyếch tán + Các đèn phải được đặt theo hàng có tác dụng như cọc tiêu để người điều khiển phương... “ Chiếu sáng nhân tạo bên ngoài các công trình công cộng và kỹ thuật hạ tầng đô thị -Tiêu chuẩn thiết kế ” được Bộ trưởng Bộ Xây dựng ban hành theo quyết định số 08/2005/QD-BXD ngày 04 tháng 04 năm 2005 Tiêu chuẩn này thay thế cho tiêu chuẩn TCXD 95:1983 “Tiêu chuẩn thiết kế chiếu sáng nhân tạo bên ngoài công trình xây dựng dân dụng” a Phạm vi ứng dụng Tiêu chuẩn này áp dụng để tính toán thiết kế, giám. .. tính toán thiết kế cần tính đến hệ số duy trì của đèn quy định trong bảng 1.11 Bảng 1.11: hệ số duy trì Cấp bảo vệ của bộ đèn Chu kỳ bảo dưỡng đèn (tháng) IP 2X IP 5X Phân loại môi trường Phân loại môi trường IP 6X Phân loại môi trường Đô thị lớn khu công nghiệp nặng Đô thị Nông vùa và thôn nhỏ, khu công nghiệp nhẹ Đô thị lớn khu công nghiệp nặng Đô thị Nông vùa và thôn nhỏ, khu công nghiệp nhẹ Đô thị. .. điều kiện ngâm nước IP68 Mức độ chiếu sáng quy định trong tiêu chuẩn này thể hiện qua các chỉ tiêu độ rọi ngang trung bình En(tb), độ rọi đứng trung bình Ed(tb), độ chói trung bình L(tb), cường độ ánh sáng I được hiểu là ngưỡng tối thiểu mà hệ thống chiếu sáng cần đáp ứng để đảm bảo yêu cầu ánh sáng cho đối tượng được tiêu chuẩn hóa Đối với các công trình thể dục thể thao ngoài trời mức độ chiếu sáng. .. phương pháp các độ chói điểm, trong đó việc tính toán dần từng điểm do máy tính thực hiện đối với một cách bố trí chiếu sáng cho trước, cho phép kiểm tra chất lượng của việc thực chiếu sáng Việc đưa vào các hệ số nhìn rõ Q0, hệ số lưu giữ S1 và S2 phụ thuộc đồng thời vào chỉ số khuếch tán của bộ đèn và loại chất phủ mặt đường, vào vị trí quan sát và điểm nhìn cho thấy rằng phương pháp này trước hết... về nguồn sáng. Yêu cầu về nguồn sáng của TXDVN 333:2005 đặt ra cao hơn so với TCXDVN 259:2001, điều này được thể hiện khi ta nhìn vào thang độ rọi, cấp bảo vệ IP… CHƯƠNG 2 :TÍNH TOÁN HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN CHIẾU SÁNG 2.1 Những điều kiện chung để lựa chọn thiết bị điện Khi chọn các thiết bị điện khác nhau ta phải thỏa mãn những điều kiện cụ thể khác nhau, song có những điều kiện chung mà mọi thiết bị . và điều khiển chiếu sáng đô thị ”. Nhằm tìm hiểu các vấn đề liên quan đến tính toán cung cấp điện chiếu sáng, giám sát và điều khiển hệ thống. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG ĐÔ THỊ. toán giám sát, chống thất thoát điện. Đây là một vấn đề cấp thiết vì hệ thống chiếu sáng đô thị trải dài trên toàn thành phố. Do đó em đã chọn đề tài tốt nghiệp “ Thiết kế hệ thống giám sát và. dựng được một hệ thống chiếu sáng tập trung để quá trình vận hành hệ thống được dễ dàng thuận lợi. Hệ thống chiếu sáng hiện nay được điều khiển bật/tắt tại các tủ chiếu sáng dựa vào thời gian