Ứng dụng IoT trong giám sát đường dây truyền tải điện

chuyển tiếp tất
 Sau đó G1 có 50-29 = 21 nút. Do đó chắc chắn r2 là
 cả các dữ liệu nhóm đến nút đại diện như r1 và từ r1
 nút (21+14+1) = 36. Do vậy r3 cũng thu được kết quả
 đến Trung tâm điều khiển như thể hiện trong phương
 tương tự.
 trình (4)
 Chúng ta có thể mở rộng ý tưởng có nhiều hơn hai
 { − }
 Hd 1 + 2 + 3 + ... + [l (2k + 1)] nút chuyển tiếp thiết lập liên kết trực tiếp không dây 5.
 t1 = (4)
 Zi Việc xác định số nút trong một nhóm thông qua việc
 xác định chỉ số l (vị trí của chỉ số cuối cùng) để có thể
 Trong đó t1 và t2 đại diện cho tổng thời gian của G1
 và G2 tương ứng, k là số nút trong mỗi nhóm, l=n/2 tìm được chỉ số k và sau đó tìm được vị trí của nút
 đại diện cho vị trí của nút chuyển tiếp cuối cùng trong module di động ra.
 Cuối cùng, chúng ta nhận thấy rằng có một ràng buộc
 G2 và Hd là tốc độ dữ liệu cảm biến. Hơn nữa, Zi là
 vật lý về việc có bao nhiêu nút có thể được đưa vào một
 tốc độ truyền dữ liệu của ZigBee trong khi Zd đại diện
 cho tốc độ dữ liệu di động. nhóm sử dụng một liên kết không dây trực tiếp. Vì dữ
 liệu được tạo theo định kỳ, nên tốc độ dữ liệu của liên
 Để giảm tối đa thời gian trễ của cả hai nhóm G1 và
 kết không dây trực tiếp phải nhanh hơn tốc độ tạo dữ
 G2, ta xem xét độ trễ của cả hai nhóm như t1 = t2 và
 liệu trong một nhóm. Cụ thể hơn, chúng ta cần:
 thiết lập phương trình bậc 2 như bên dưới:
 [ ]
 2 2 rd ×tr > (2k + 1)Hd (*)
 Hd 3k − (1 − 4l)k + (l − l)
 2Zi (5) Với tr là khoảng thời gian giữa hai báo cáo liền kề. Mặt
 Hd(2k + 1)
 − = 0 khác, đối với hai nhóm G1 và G2, ràng buộc tương
 Zd
 ứng về tốc độ dữ liệu là:
 Và chuyển đổi thành một dạng phương trình bậc 2
 n − g(2k + 1)
 tiêu chuẩn như sau: Zi ×tr > Hd (**)
 ( ) ( ) 2
 3H H (1 + 4l) 2H
 d k2 − d + d k Hai công thức (*) và (**) tạo thành các ràng buộc trên
 2Zi ( 2Zi Z)d
 2 (6) tập hợp khả thi của (k,g).
 Hd(l − l) Hd
 + − = 0 Ví dụ nếu dùng GSM là liên kết không dây trực tiếp,
 2Zi Zd
 tần số báo cáo là mỗi 4s/lần, Hd = 4 kBytes, sau đó
 Tất nhiên, k nên là một số nguyên, và vế phía bên trái ràng buộc k < 3.5 (hoặc tương đương mỗi nhóm bằng
 của phương trình trên có thể sẽ không chính xác bằng cách sử dụng liên kết không dây trực tiếp có thể có tối
 không. Vì vậy, nói đúng hơn, chúng ta phải sử dụng đa 7 nút). Đặt k = 3 vào (**), ràng buộc tương ứng trên
 tìm kiếm để tối ưu vế trái phương trình trên. Mặt g là g > 5.3. Những ràng buộc này làm giảm tính linh
 khác, để giảm các bước tính toán, chúng ta có thể xem hoạt của việc lựa chọn một sự cân bằng giữa số lượng
 k là một số nguyên và giải quyết xấp xỉ giải phương nhóm và độ trễ tối đa. Nếu chúng ta muốn nhiều sự
 SI86
Tạp chí Phát triển Khoa học và Công nghệ – Kĩ thuật và Công nghệ, 2(SI2):SI80-SI94
 Hình 7: Mạng với nhiều nhóm giao tiếp không dây 5
 lựa chọn hơn trong việc chọn số nút của một nhóm, hai trụ lân cận trong khi mạng 3G và GSM được sử
 chúng ta có thể dùng một công nghệ không dây với dụng cho liên kết không dây trực tiếp. Từ hình, mở
 tốc độ truyền lớn hơn. Ví dụ nếu dùng mạng 3G, rd1 rộng số lượng trụ tăng dẫn đến thời gian trễ tăng. Đối
 = 48kBytes/s. Điều này tăng số lượng nút trong một với cùng số lượng trụ, mạng GSM cho thấy độ trễ lớn
 nhóm. hơn đáng kể so với 3G. Nó chỉ ra là do tốc độ dữ liệu
 Đề tài nâng cao ý tưởng về số lượng nhóm di động lớn của GSM nhỏ hơn nhiều so với 3G.
 hơn 2. Đó là hiển nhiên rằng việc tăng số lượng các Về tính toán năng lượng tiêu thụ, có hai thành phần
 nút sẽ ảnh hưởng đến vị trí của nút cuối cùng. cần phải xác định đó là năng lượng tiêu thụ đối với
 chuyển tiếp dữ liệu giữa hai nút liền kề và năng lượng
 PHƯƠNG PHÁP MÔ PHỎNG tiêu thụ cho liên kết di động diện rộng. So sánh mức
 Ở đây ta sẽ xem xét kỹ lưỡng ảnh hưởng của cả công năng lượng tiêu thụ của các mạng di động GSM, 3G
 nghệ 3G và GSM khi thời gian trễ tối đa. Khi chỉ có sau khi thực hiện tính toán và trình bày kết quả mô
 hai nhóm di động thì rõ ràng sẽ có nhiều số nút tồn tại phỏng, ta thấy mạng GSM có ưu điểm đáng kể về tiêu
 hơn trong các nhóm đó. Khi số lượng các nút tăng, dữ thụ năng lượng vì tốc độ dữ liệu nhỏ hơn của mạng
 liệu chuyển tiếp giữa các nhóm cũng tăng lên và do đó chỉ bao gồm ít trụ hơn và do đó mạng GSM tiêu thụ ít
 mất nhiều thời gian gian hơn để chuyển dữ liệu đến năng lượng hơn để truyền toàn bộ dữ liệu so với mạng
 6
 trung tâm điều khiển. 3G .
 Trong đề tài sử dụng Matlab để thực hiện mô phỏng Từ Hình 10 khi số lượng nhóm di động tăng lên, mức
 các kết quả về thời gian trễ và năng lượng tiêu thụ từ tiêu thụ năng lượng của các nhóm di động bắt đầu
 Hình 8, 9, 10 và 11. chiếm tổng năng lượng tiêu thụ trong khi thời gian
 Thực hiện so sánh hiệu suất thời gian trễ của mạng trễ tối đa giảm đáng kể. Do đó, kết quả mô tả rõ ràng
 3G so với GSM đối với các liên kết di động. Với tầm sự cân bằng giữa thời gian trễ tối đa và tổng mức tiêu
 truyền 3G, GSM lần lượt là 48 kB/s và 8 kB/s. Số nút thụ năng lượng.
 được sử dụng mô phỏng tăng dần từ 1-1000 nút, số Tổng mức tiêu thụ năng lượng so với thời gian trễ tối
 lượng nhóm di động g từ 2-20, tốc độ truyền dữ liệu đa được mô tả trong Hình 11.
 Zigbee là 31.25kB/s, thời gian chuyển dữ liệu giữa 2 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
 nút liền kề với kích thước 4 kB là 4s.Từ Hình 8, có thể
 suy luận rõ ràng rằng công nghệ GSM cho thấy thời Xây dựng hệ thống giám sát và thu thập dữ
 gian trễ lớn hơn đáng kể so với 3G vì tốc độ dữ liệu liệu cho máy chủ
 của GSM thấp hơn 3G. Nhóm tác giả đã lên ý tưởng về xây dựng giao diện
 Đối với hiệu suất cân bằng: Như đã chỉ trong Hình 8, giám sát và thu thập dữ liệu cho máy chủ bằng phần
 có một sự cân bẳng giữa thời gian trễ tối đa so với số mềm LabVIEW. Giao diện giám sát trên thiết bị di
 nhóm di động. Khi số lượng nhóm di động tăng, thời động được thiết kế trên phần mềm Data Dashboard
 gian trễ ít hơn. Nhưng sau một thời điểm nhất định, LabVIEW 7, việc giao tiếp giữa máy chủ và thiết bị
 bất kỳ cải tiến nào hơn nữa về số lượng nhóm di động di động được cấu hình thông qua các biến Variable
 sẽ để lại ảnh hưởng cận biên đối với việc giảm thời Shared Tags 7. Về phần lập trình nhóm tác giả cũng
 gian trễ tối đa. thiết lập thêm liên kết với bản đồ đường dây trên ứng
 Hình 9 mô tả độ trễ thời gian tối đa so với số lượng dụng Google map mà nhóm đã thực hiện trước đây
 trụ. ZigBee được sử dụng để chuyển tiếp dữ liệu giữa trong thực tế để quản lý vận hành đường dây tại đơn
 SI87
Tạp chí Phát triển Khoa học và Công nghệ – Kĩ thuật và Công nghệ, 2(SI2):SI80-SI94
 Hình 8: Thời gian trễ tối đa đối với số nhóm sử dụng liên kết trực tiếp
 vị. Kết quả thuật toán lập trình, giao diện giám sát KẾT LUẬN
 được thể hiện trong các Hình 12, 13, 14 và 15.
 Trong nghiên cứu này, chúng tôi đã đề xuất một mô
 Hệ thống sẽ hiển thị các giá trị dữ liệu theo thời gian
 hình giám sát lai ba giai đoạn cho giám sát trạng thái
 thực thông qua các chỉ số, biểu đồ. Dữ liệu được so
 trụ và đường dây truyền tải điện theo thời gian thực.
 sánh với dữ liệu giới hạn sẽ đưa ra các cảnh báo cho
 Chúng tôi cũng đã phát triển một số thuật toán để
 người quản lý vận hành. Sau khi xem các cảnh báo,
 người quản lý vận hành có thể nhấp vào nút “xem vị trí xác định thời gian trễ đối với mô hình. Mô hình đề
 trụ” để di chuyển đến trang bản đồ trực tuyến đường xuất dường như rất có ý nghĩa trong việc cung cấp
 dây Google Map được thiết lập thực tế trong quản lý thông tin kịp thời. Cải tiến so với các mô hình được
 vận hành của Công ty Truyền tải điện 4. nêu trước đây nhằm tối ưu giữa kỹ thuật và kinh tế.
 Nghiên cứu chỉ rõ rằng việc tăng số lượng liên kết trực
 Hệ thống giám sát trực tuyến đường dây tiếp sẽ làm giảm thời gian trễ. Tuy nhiên, quá nhiều
 trên thiết bị di động (Client) liên kết trực tiếp không cần thiết dẫn đến tăng năng
 Data Dashboard LabVIEW là một ứng dụng được xây lượng tiêu thụ của toàn bộ hệ thống dẫn đến làm giảm
 dựng bởi hãng National InStrument (hãng xây dựng năng suất tổng thể.
 phần mềm LabVIEW) cho phép tạo ra các giao diện Bên cạnh đó đề tài cũng đã khai thác hiệu quả việc ứng
 người dùng tùy chỉnh có thể giám sát và điều khiển dụng mạng cảm biến và công nghệ giao tiếp di động
 các ứng dụng LabVIEW từ xa trực tuyến. Data Dash- trong lĩnh vực truyền tải dữ liệu bằng cách sử dụng
 board LabVIEW cho phép sử dụng thiết bị di động với các loại cảm biến mới, các giao thức truyền thông.
 các hệ điều hành như iOS, Android và Windows để Ngoài ra, đề tài cũng khai thác hiệu quả phần mềm
 kết nối với các giá trị của các biến được chia sẻ trên in- LabVIEW và phần mềm ứng dụng giám sát từ xa Data
 ternet hoặc web services 7 bằng cách sử dụng các nút, Dashboard LabVIEW để xây dựng một ứng dụng cụ
 nhập văn bản và hiển thị, biểu đồ, đồng hồ đo và đèn thể phục vụ nhu cầu công tác thực tế của những người
 LED. làm việc trong lĩnh vực truyền tải điện cao áp. Ứng
 SI88
Tạp chí Phát triển Khoa học và Công nghệ – Kĩ thuật và Công nghệ, 2(SI2):SI80-SI94
 Hình 9: Thời gian trễ tối đa đối với số trụ
 dụng này có thể hoạt động trên các thiết bị di động XUNG ĐỘT LỢI ÍCH
 có kết nối internet để có thể nhận được các cảnh báo
 Tác giả xin cam đoan rằng không có bất kỳ xung đột
 từ đường dây gửi đến một cách kịp thời để đưa ra các
 lợi ích nào trong công bố bài báo này.
 giải pháp nâng cao khả năng vận hành của đường dây
 truyền tải điện, góp phần giảm các sự cố trên đường ĐÓNG GÓP CỦA CÁC TÁC GIẢ
 dây, giảm tổn thất điện năng, giảm chi phí quản lý Huỳnh Quang Minh và Trần Ngọc Huy Thịnh đưa ra
 vận hành và giảm khối lượng công việc cho người lao ý tưởng viết bài, đóng góp diễn giải phương thức thực
 động trong lĩnh vực Truyền tải điện trong thời đại hiện, kết quả mô phỏng, những phân tích, thảo luận
 công nghiệp 4.0. của nghiên cứu và viết bản thảo.
 LỜI CẢM ƠN Lâm Hoàng Cát Tiên tham gia hỗ trợ thu thập dữ liệu,
 kiểm tra bài viết, đóng góp phần tổng quan và kết luận
 Nhóm tác giả xin gửi lời cảm ơn đến quý Thầy cô tại
 của bài viết, tham gia thực hiện mô phỏng tính toán
 Trường Đại học Bách Khoa TPHCM, các đồng nghiệp
 các số liệu, góp ý về xây dựng giao diện giám sát.
 tại Công ty Truyền tải điện 4 và Tổng công ty Điện lực
 TPHCM đã tạo điều kiện và hỗ trợ trong quá trình TÀI LIỆU THAM KHẢO
 hình thành bài viết này. 1. PTC1. Ứng dụng FlyCam kiểm tra đường dây truyền tải điện.
 2016;Available from: 
 DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT khoa-hoc-va-cong-nghe/ung-dung-flycam-kiem-tra-duong-
 day-truyen-tai-dien.html.
 EVNNPT: National Power Transmission 2. Pouliot N, Richard PL, Montambault S. LineScout Technol-
 Corporation-Tổng công ty Truyền tải điện Quốc gia ogy Opens the Way to Robotic Inspection and Maintenance of
 High-Voltage Power Lines. IEEE Power and Energy Technology
 SCADA: Supervisory Control and Data Acquisition- Systems Journal. 2015;Available from: https://doi.org/10.1109/
 Hệ thống giám sát và thu thập dữ liệu JPETS.2015.2395388.
 GPRS: General Packet Radio Service 3. Debenest P, Guarnieri M, Kensuke K, et al. Expliner - Robot
 for inspection of transmission lines. 2008 IEEE International
 GSM: Global System for Mobile Communications Conference on Robotics and Automation. 2008;Available from:
 3G: Third-generation technology https://doi.org/10.1109/ROBOT.2008.4543822.
 SI89
Tạp chí Phát triển Khoa học và Công nghệ – Kĩ thuật và Công nghệ, 2(SI2):SI80-SI94
 Hình 10: Tổng năng lượng tiêu thụ đối với thời gian trễ cực đại
 4. Yang Y, Divan D, Harley RG, Habetler TG. Design and implemen- 2012.2186596.
 tation of power line sensornet for overhead transmission lines. 6. Kadu V, Sayawan AV. Review of Energy Consumption in Mobile
 In Power & Energy Society General Meeting. IEEE . 2009;Avail- Netwworking Technology. 2016;.
 able from: https://doi.org/10.1109/PES.2009.5275363. 7. National Instrument. Getting Started with Data Dashboard
 5. Wu YC, Cheung LF, et al. Efficient communication of sensors for LabVIEW. 2014;Available from: 
 monitoring overhead transmission lines. IEEE Transactions on 13757/en/.
 Smart Grid. 2012;Available from: https://doi.org/10.1109/TSG.
 SI90
Tạp chí Phát triển Khoa học và Công nghệ – Kĩ thuật và Công nghệ, 2(SI2):SI80-SI94
 Hình 11: Tổng năng lượng tiêu thụ đối với số trụ
 Hình 12: Chương trình lập trình của hệ thống
 SI91
Tạp chí Phát triển Khoa học và Công nghệ – Kĩ thuật và Công nghệ, 2(SI2):SI80-SI94
 Hình 13: Trang chính màn hình giám sát
 Hình 14: Giao diện bản đồ đường dây trên Google Map
 SI92
Tạp chí Phát triển Khoa học và Công nghệ – Kĩ thuật và Công nghệ, 2(SI2):SI80-SI94
 Hình 15: Dữ liệu hiển thị đồng bộ trên máy tính Server và Ipad Client
 SI93
Science & Technology Development Journal – Engineering and Technology, 2(SI2):SI80-SI94
 Open Access Full Text Article Research Article
Application of IoT in power transmission line monitoring
Tran Ngoc Huy Thinh1,*, Lam Hoang Cat Tien2, Huynh Quang Minh3
 ABSTRACT
 Nowaday in Vietnam, the verification and maintenance of 220kV - 500kV transmission lines ismainly
 done by manual labor. However, this task is quite hard, the workers have many difficulties such as
 Use your smartphone to scan this the long moving distance (hundreds of kilometers) through many areas of complex terrain to verify
 QR code and download this article the data and prevent the widespread problems. The efficiency and quality of line check alsode-
 pends on the enthusiasm and experience of the workers. The demand to develop the power grid
 is constantly increasing to release full capacity from solar power plants, wind power plants, mak-
 ing the line always operating in overload state. Some problems are caused by the rapid growth
 of plants violating high voltage transmission line safety distances.Therefore, an online transmission
 line monitoring system will be a useful tool for improving the line operation and reduce the pressure
 for workers. In this paper, the application of the wireless data transmission platform and LABVIEW
 programming software to build a system for online data collection of lines, program settings, ap-
 plications on mobile devices. Dynamic monitoring of lines over the Internet reduces the workload
 of workers.
 Key words: IoT, transmission line, online monitoring system, mobile device, ZigBee, LabVIEW,
 ARDUINO, Data DashBoard-LabVIEW
 1Ho Chi Minh City Power Corporation
 2Cao Thang Technical College
 3HoChi Minh City University of
 Technology, VNU-HCM
 Correspondence
 Tran Ngoc Huy Thinh, Ho Chi Minh City
 Power Corporation
 Email: thinhtnh@hcmpc.com.vn
 History
 • Received: 25-2-2019 
 • Accepted: 27-6-2019 
 • Published: 31-12-2019
 DOI :10.32508/stdjet.v2iSI2.452 
 Copyright
 © VNU-HCM Press. This is an open-
 access article distributed under the
 terms of the Creative Commons
 Attribution 4.0 International license.
 Cite this article : Thinh T N H, Tien L H C, Minh H Q. Application of IoT in power transmission line 
 monitoring. Sci. Tech. Dev. J. – Engineering and Technology; 2(SI2):SI80-SI94.
 SI94