Lựa chọn công nghệ nào cho hệ thống điều khiển chiếu sáng thông minh tại các đô thị Việt Nam ?

18

Xu hướng chung của thế giới và Việt Nam trong những năm gần đây đèn LED tiết kiệm điện năng được sử dụng phổ biến trong lĩnh vực chiếu sáng công cộng (CSCC). Bên cạnh sự phát triển nhanh chóng của đèn LED, để nâng cao hiệu quả tiết kiệm điện cần phải quan tâm đến Hệ thống điều khiển chiếu sáng. Vì vậy, trong thời gian qua rất nhiều đô thị trong cả nước đã quan tâm đến việc đầu tư xây dựng Hệ thống điều khiển CSCC.

Nguyên lý chung của các giải pháp điều khiển

Với sự phát triển của khoa học kỹ thuật và công nghệ Big Data, công nghệ điều khiển trong CSCC đang phát triển rất nhanh và được ứng dụng ngày càng nhiều tại các đô thị. Có rất nhiều giải pháp công nghệ khác nhau, nhưng nhìn chung có thể chia làm 2 nhóm giải pháp như sau:

Thứ nhất, từ Trung tâm điều khiển trực tiếp đến từng vị trí đèn thông qua 1 Sim dữ liệu được gắn trực tiếp trên đèn. Ưu điểm: điều khiển độc lập không phụ thuộc vào tủ điện chiếu sáng và các vị trí đèn khác. Nhược điểm của giải pháp này là chi phí quản lý vận hành cao do mỗi vị trí đèn phải lắp đặt 1 sim dữ liệu.

Thứ hai, từ Trung tâm điều khiển đến đèn thông qua tủ điện chiếu sáng (sim điện thoại gắn tại tủ điện chiếu sáng). Từ tủ điện chiếu sáng đến các đèn và giữa các đèn với nhau được kết nối với nhau sử dụng các công nghệ như: sóng vô tuyến đa điểm (RF Mesh), LoRa, PLC… Đây là các công nghệ kết nối giữa các thiết bị với ưu điểm nổi bật là không mất phí và phù hợp với việc đầu tư theo từng giai đoạn (đầu tư điều khiển đến tủ điện chiếu sáng trước, sau đó mở rộng điều khiển đến từng vị trí đèn). Nhược điểm giải pháp này là phụ thuộc vào tình trạng hoạt động của tủ điện chiếu sáng và các đèn khác xung quanh.

Đặc điểm nổi bật của giải pháp thứ hai là việc ứng dụng đưa công nghệ sóng vô tuyến đa điểm (RF Mesh) vào điều khiển hệ thống CSCC. Công nghệ RF Mesh cho phép kết nối các thiết bị với nhau theo dạng lưới và tương tác đa chiều, Với 03 ưu điểm chính:

(1)/ Cho phép kết nối các thiết bị theo cấu trúc mạng hình lưới (Mesh), đảm bảo truyền dữ liệu tốt giữa các thiết bị lắp đặt trên các đèn chiếu sáng (có khoảng cách phổ biến từ 35 – 40m).

 (2)/Thiết bị sử dụng công nghệ RF Mesh tiêu thụ năng lượng thấp, thiết kế nhỏ gọn có thể lắp đặt trong bộ đèn hoặc gắn trên cột đèn (có thể tích hợp vào bên trong bộ nguồn (Driver) hoặc thiết kế thành modul riêng lắp bên trong bộ đèn hoặc cột đèn).

(3)/Thiết bị đầu cuối đa dạng, có tính mở cao được nhiều hãng hỗ trợ phát triển, có giá thành thấp so với các công nghệ khác và xu hướng ngày càng hạ.

Nhờ chức năng điều khiển từ xa không dây, truyền dữ liệu ổn định, tiêu thụ năng lượng thấp, công nghệ mở đã giúp công nghệ RF Mesh trở nên hấp dẫn sử dụng cho các ứng dụng, đặc biệt là ứng dụng trong chiếu sáng thông minh trên thế giới và tại Việt Nam, RF Mesh đã được ứng dụng, lắp đặt thử nghiệm cho CSCC với quy mô nhỏ tại Hà Nội và Thành phố Hồ Chí Minh.

So sánh và lựa chọn công nghệ

Từ kết quả thực tế và thực trạng công nghệ điều khiển hệ thống CSCC của một số đô thị, trong quá trình nghiên cứu lựa chọn giải pháp điều khiển chiếu sáng thông minh cho mỗi đô thị, theo chúng tôi các chủ đầu tư cần phải lưu ý đến các tiêu chí sau:

(a)/ Công nghệ hiện đại phù hợp với giai đoạn hiện nay và xu hướng phát triển trong lĩnh vực CSCC; (b)/Khả năng đầu tư mở rộng dễ dàng, quá trình thực hiện có lộ trình từng bước phù hợp với khả năng đáp ứng của ngân sách địa phương; (c)/Chi phí đầu tư thấp so với hiệu quả mà hệ thống đem lại; (d)/ Chi phí vận hành thấp.

Xuất phát từ các tiêu chí trên, chúng ta có thể xem xét, phân tích và so sánh cụ thể 2 phương án lựa chọn cho việc đầu tư xây dựng Hệ thống điều khiển CSCC như sau :

Phương án 1 : Từ trung tâm điều khiển đến tủ, sau đó mở rộng điều khiển đến đèn chiếu sáng (đa số đi theo xu hướng này và tại Việt Nam giải pháp này được nhiều công ty công nghệ trong nước hợp tác với các đơn vị quản lý chiếu sáng để phát triển, Hệ thống CSCC Thành phố Hà Nội hiện đang áp dụng giải pháp này).

Phương án 2 : Từ trung tâm điều khiển điều khiển trực tiếp đến từng đèn (trên thế giới có một số ít hãng cung cấp giải pháp chiếu sáng phát triển công nghệ theo phương án này)

Qua thực tiễn Hệ thống điều khiển chiếu sáng thông minh đã được ứng dụng tại một số đô thị trong nước, ưu nhược điểm của 2 phương án được đánh giá, so sánh qua bảng sau.

TTĐặc điểmPhương án 1Phương án 2Ghi chú
IGiá ThànhGiá thành sản phẩm thấp, do được thiết kế sản xuất trong nước với tỉ lệ nội địa hóa cao.Giá thành sản phẩm cao do nhập khẩu từ nước ngoài. 
IICông NghệPhù hợp với đặc điểm hiện trạng lưới điện CSCC đô thị Việt NamĐược toàn cầu hóa, thiết kế tổng thể nên giải pháp khá tối ưu 
1Nền tảng công nghệ

mạng

Mạng lưới không dây với công nghệ cao. Truyền thông từ Trung tâm đến tủ chiếu sáng bằng GSM/3G,4G. Truyền thông từ tủ chiếu sáng đến đèn bằng mạng vô tuyến không dây RF MESH. Băng tần được cục tần số Việt Nam chứng nhận hợp quy.

 

Sử dụng mạng viễn thông không dây do các

nhà mạng cung cấp.

 

 
2Khả năng kết nối

 

Có thể kiểm soát hàng ngàn tủ điều khiển và hàng vạn bộ đèn.Có thể kiểm soát hàng vạn bộ đèn. 
3Khoảng cách truyền thôngTừ tủ chiếu sáng đèn lên đến 400m-1000m tự động điều chỉnh, sự kết nối mạng lưới hơn 20km.Giống điện thoại di động, không có liên lạc giữa tủ điện chiếu sáng và đèn chiếu sáng. 
4Kiểu mạngMạng lưới theo tủ và tuyến chiếu sáng hiện tại của các đô thị.Thẻ sim được cung cấp nhà mạng bên từ bên ngoài. 
5Định vị vị trí tự độngHệ thống định vị GPS sẽ đồng bộ thời gian chính xác cho từng bộ đènHệ thống định vị GPS lắp cho từng bộ đèn. 
6Sự hợp nhất với các cảm biến thông minh.Có thể dùng với bất kì cảm biến như: cảm biến ánh sáng, chuyển động..Phải do chính hãng cung cấp. 
IIIHỗ trợ dịch vụ và xu hướng phát triểnCho phép đầu tư linh hoạt theo từng giai đoạn: Giai đoạn 1 đầu tư điều khiển tự động, từ xa đến tủ ĐKCS cho đóng cắt pha, tuyến chiếu sáng (tận dụng hoàn toàn hệ thống tủ chiếu sáng hiện có) sau đó mở rộng điều khiển đến từng điểm sáng phù hợp với quy mô và hiện trạng hệ thống CSCC hiện có và tương thích với các phần mềm quản lý.Giải pháp được cung cấp theo hệ thống toàn cầu (không cung cấp giải pháp đơn lẻ cho từng thị trường) 
IVKinh phí duy tu duy trìTại trung tâm điều hành: 1 đường internet: 1.000.000 đồng/tháng.

50.000 đồng/tháng cho 1 tủ chiếu sáng, không mất chi phí tại đèn.

Chi phí rất cao, do mỗi điểm đèn phải có 1 sim điện thoại của nhà mạng nước ngoài và Sim được roaming quốc tế. 
VKhả năng mở rộngThiết bị đầu cuối đa dạng.Chỉ dụng được thiết bị của hãng. 
VIAn toàn dữ liệuMức độ an toàn cao do máy chủ đặt ở trung tâm điều khiển thuộc sự quản lý của đơn vị quản lý vận hành hệ thống CSCCMức độ an toàn không cao do máy chủ đặt ở nước ngoài 

Theo tổng hợp của Hội chiếu sáng Việt nam, đã có nhiều đô thị ở Việt Nam lựa chọn phương án 1 cho việc điều khiển hệ thống CSCC: Trung tâm điều khiển CSCC thành phố Hà nội, Thành phố Hồ Chí Minh, Huế và Hạ Long. Kết quả bước đầu cho thấy, phương án 1 khá tối ưu phù hợp với kinh phí đầu tư, phương thức quản lý và đặc điểm hiện trạng của lưới điện CSCC hiện có của các đô thị Việt nam.

Trên cơ sở phân tích các đặc điểm kinh tế – kỹ thuật – xã hội, thực trạng hệ thống CSCC và yêu cầu phát triển đô thị thông minh của các đô thị Việt Nam trong giai đoạn hiện nay, các địa phương cần tăng cường trao đổi kinh nghiệm giữa các đơn vị quản lý chiếu sáng đô thị, tham quan học hỏi các mô hình ứng dụng công nghệ trong và ngoài nước để từ đó lựa chọn được giải pháp phù hợp nhất với yêu cầu, đặc điểm của mỗi địa phương, tiêt kiệm chi phí đầu tư cho ngân sách và đem lại hiệu quả cao nhất trong công tác xây dựng và vận hành hệ thống chiếu sáng công cộng.

Minh Long