ต้นแบบโคมไฟถนนพลังงานแสงอาทิตย์อัจฉริยะสำหรับพื้นที่ห่างไกล

ต้นแบบโคมไฟถนนพลังงานแสงอาทิตย์อัจฉริยะสำหรับพื้นที่ห่างไกล

        ในปัจจุบัน ระบบไฟถนนแสงอาทิตย์ ถือเป็นเทคโนโลยีที่ประยุกต์ใช้พลังงานจากแสงอาทิตย์ที่มีอยู่อย่างไม่จำกัด (ในกรณีที่มีแสง) มาใช้เพื่อผลิตไฟฟ้าและกักเก็บพลังงานไว้ในแบตเตอรี่ สำหรับในช่วงกลางคืนระบบควบคุมจ่ายไฟให้แก่โคมไฟถนน LED เพื่อส่องสว่าง โดยข้อดีของการประยุกต์เทคโนโลยีนี้ฯ ก่อให้เกิดการลดทรัพยากรด้านบุคคลในการติดตั้ง และการเชื่อมต่อระบบสายส่งไฟฟ้าที่จ่ายให้กับระบบโคมไฟถนนแสงอาทิตย์ อย่างไรก็ตามระบบโคมไฟถนนพลังงานแสงอาทิตย์ในปัจจุบัน ยังมีระบบการจัดการแบบโดดเดียว (Stand Alone) กล่าวคือ เป็นระบบที่ไม่สามารถตรวจสอบสถานะ หรือส่งสัญญาณความผิดปกติต่าง ๆ ให้กับผู้ดูแลรักษาได้ อีกทั้งส่วนมากยังมีการติดตั้งระบบดังกล่าวในพื้นที่ห่างไกล และกระจายในหลายพื้นที่ ทำให้การตรวจสอบสถานะและการบำรุงรักษาเป็นภาระที่สิ้นเปลืองทรัพยากรหลายด้าน ยิ่งไปกว่านั้นหากมีการละเลยต่อการตรวจสอบและซ่อมบำรุง ระบบอาจมีสิ่งปกติที่ไม่สามารถทำงานได้ โดยที่ผู้ดูแลไม่อาจทราบ และก่อให้เกิดความเสี่ยงต่อความเสียหายในชีวิตและทรัพย์สินได้ (รูปที่ 1) 

รูปที่ 1 ปัญหาจากการติดตั้งระบบดังกล่าวในพื้นที่ห่างไกล 

โดยในการพัฒนาระบบดังกล่าว จะทำการออกแบบและสร้างชุดตรวจวัดสถานภาพการทำงานของโคมไฟถนนพลังงานแสงอาทิตย์ ที่สามารถบ่งบอกการทำงานของแผงวงจรโคมไฟ  ระบบกักเก็บและแจกจ่ายพลังงาน (Status Monitoring) ฯลฯ และสามารถสื่อสารข้อมูลแบบสองทางกับระบบควบคุมสถานะที่ศูนย์ควบคุม (Central Platform) พร้อมทั้งพัฒนา Software สำหรับศูนย์ควบคุม (Central Platform) ที่สามารถประยุกต์ใช้ได้ง่าย (Agile Development) เพื่อตอบสนองต่อความต้องการของภาคเอกชน และลูกค้าผู้ใช้งานผลิตภัณฑ์ มีรูปแบบการทำงานแสดงดังรูปที่ 2 และ 3 

รูปที่ ลักษณะการสื่อสารของระบบ 

รูปที่ ลักษณะโคมไฟถนนพลังงานแสงอาทิตย์อัจฉริยะ 

สำหรับการทดสอบอุปกรณ์และคลื่นความถี่ สำหรับออกแบบและใช้งานกับชุดโคมไฟถนนพลังงานแสงอาทิตย์พบว่า ที่คลื่นความถี่ 433 Mhz อัตราการขยายผลของเสา 3 dbi มีความสามารถส่งสัญญาณในระยะรัศมีที่ไม่เกิน 300 m จากจุดที่ Master (Main) ถูกติดตั้งไว้ (ดังตารางที่ 1)  

ตารางที่ สรุปผลการทดสอบ 

รายการ ครั้งที่ 1 ครั้งที่ 2 ครั้งที่ 3 ครั้งที่ 4 ครั้งที่ 5 
Hardware (Main) ESP32 Lora with OLED 433Mhz 
Hardware (Node) ESP32 Lora with OLED 433Mhz 
อัตราขยายของเสา 3dBi 
ระยะที่ได้ (m) 50 100 300 410 420 
ค่า RSSI -85 -88 -102 -110 -113 
คุณภาพข้อมูล ดีมาก ดีมาก ดีมาก ดี แย่ 

สำหรับ Platform ของระบบสื่อสาร และระบบควบคุม ข้อมูลของระบบจะเป็นแบบ real time สามารถรับ-ส่งข้อมูลได้ทุกๆ 5 วินาที สามารถรับส่งข้อมูลของอุปกรณ์พร้อมกันได้ 32 อุปกรณ์ต่อนาที ต่อ 1 Gateway และสามารถแสดงสถานะต่าง ๆของอุปกรณ์ โดยเข้าถึงผ่าน web browser ทั้ง Pc Notebook และ smart phone แม้ว่าอยู่ห่างไกลจากพื้นที่ติดตั้งของโคมไฟถนนพลังงานแสงอาทิตย์ ทั้งนี้สามารถสรุปทั้งข้อดี และข้อเสียของระบบได้ดังตารางที่ 2 

ตารางที่ 2 ข้อดีข้อเสียของโคมไฟถนนพลังงานแสงอาทิตย์อัจฉริยะ 

no ข้อดี ข้อเสีย 
ต้นทุนของอุปกรณ์มีราคาถูก หาซื้อได้ง่ายสามารถลดต้นทุนในการผลิต ค่าที่ใช้วัดประสิทธิภาพมีความผิดพลาดมากในกรณีที่วัดหน่วยกระแสที่มีค่าน้อย เนื่องจากตัวเซ็นเซอร์มีค่ากำลังวัดที่สูงเนื่องจากป้องกันการลัดวงจรของอุปกรณ์ 
สามารถวัดการทำงานพื้นฐานของอุปกรณ์ได้ ว่าอุปกรณ์ทำงานปกติ หรือชำรุด ต้องอาศัยความเชี่ยวชาญของผู้ออกแบบทั้งด้าน Software และ Hardware ทำให้ต้องใช้เวลาในการออกแบบวงจร 
สามารถส่งข้อมูลไปยัง Server ได้โดยไม่ต้องใช้สายสัญญาณทำให้ง่ายต่อการติดตั้ง จำเป็นต้องมีการปรับจูนค่าทุกค่าในแต่ละอุปกรณ์เนื่องจากความต้านทานของอุปกรณ์แต่ละตัวมีเปอร์เซ็นต์ความผิดพลาดต่างกัน ทำให้เสียเวลาในการปรับจูนตัวอุปกรณ์ 
สามารถปรับเปลี่ยนอุปกรณ์เซ็นต์เซอร์ได้ในอนาคต ไม่ผูกขาดกับเจ้าใดเจ้าหนึ่ง ตัวอุปกรณ์มีช่องสื่อสาร INPUT/OUTPUT ไม่เพียงพอ เนื่องน้อยต้องใช้ช่องสัญญาณในการสื่อสารอย่างน้อย 8 ช่องทางในการอ่านค่า AMPและVolt 6 ค่า ช่องทางการอ่านค่า Relay 1 ค่า และช่องทางการอ่านค่า Sensor 1 ค่า 
ยืดหยุ่นต่อการปรับใช้งานในอนาคต เนื่องจากวงจรมีการใส่ Capacitor เพื่อกรองสัญญาณความถี่ให้นิ่งขึ้น แต่เนื่องจาก Controller มีการปรับแรงดันจาก 12v เป็น 48v ทำให้ Hz ของกระแสไฟฟ้าสูงขึ้นจากปกติ 50Hz เป็น 100Hz ซึ่งมีผลกระทบต่อการอ่านค่า Volt และ Current ในบางเวลา 
สามารถส่งข้อมูลผ่าน Protocol ต่าง ๆ ได้ เช่น MQTT, UTP Server, ผู้ให้บริการ Cloud Server ต่าง ๆ จำเป็นต้องหลีกเลี่ยงสิ่งรบกวน ที่กีดกันสัญญาณความถี่ LoraWan เช่น เหล็ก, รถ เป็นต้น 
มีฟังชันเพิ่มเติมหากต้องการเปิด-เปิดหลอดไฟ และ ฟังชันในการอ่านค่าความเข้มแสง ทำให้ทราบถึงคุณภาพการทำงานของหลอดไฟและสถานะการทำงาน ระยะของสัญญาณถูกจำกัดอยู่ที่  10mW ตาม ระเบียบข้อบังคับของสำนักงาน กสทช. บนคลื่นความถี่ 433Mhz  ทำให้ระยะส่งสัญญาณน้อยลงอยู่ที่ประมาณ 400 เมตร 
อุปกรณ์ส่งสัญญาณตัวลูกสามารถส่งข้อมูลไปยังตัวแม่ข่ายได้ในระยะ 400 เมตร ทำให้ประหยัดการเดินสายสัญญาณ จำเป็นต้องใช้ Internet ในการส่งสัญญาณไปยัง Server ปลายทางและหากตัว Gateway ชำรุดจะไม่สามารถส่งข้อมูลไปยัง Server ได้ 

       ในการขยายผลในอนาคตหากต้นแบบประสบความสำเร็จตามวัตถุประสงค์ จะสามารถเพิ่มมูลค่าของผลิตภัณฑ์โคมไฟถนนพลังงานแสงอาทิตย์ จะเป็นการเปิดตลาดสู่ความต้องการของผู้ใช้งานที่มีข้อจำกัดด้านการตรวจ การบำรุงรักษาได้อีกมาก นับเป็นการเปิดโอกาสในการลงทุนเพื่อเพิ่มมูลค่าทางการตลาดให้สูงขึ้นแก่ผลิตภัณฑ์โคมไฟถนนพลังงานแสงอาทิตย์ในปัจจุบัน 

เรื่องที่น่าสนใจ

ภาษีคาร์บอน Carbon Tax คืออะไร ช่วยลดโลกร้อนได้อย่างไร

ภาษีคาร์บอน Carbon Tax คืออะไร ช่วยลดโลกร้อนได้อย่างไร

ERDI-CMU กับนโยบายโรงไฟฟ้าชุมชน  #พลังงานไฟฟ้าและพลังงานทดแทนจากขยะ

ERDI-CMU กับนโยบายโรงไฟฟ้าชุมชน #พลังงานไฟฟ้าและพลังงานทดแทนจากขยะ

“ถนนพลาสติกรีไซเคิล” เป็นอย่างไรกันนะ?

“ถนนพลาสติกรีไซเคิล” เป็นอย่างไรกันนะ?

ขยะ(ที่ผ่านการคัดแยก)ถูกนำไปผลิตเป็นเชื้อเพลิง

ขยะ(ที่ผ่านการคัดแยก)ถูกนำไปผลิตเป็นเชื้อเพลิง

เรื่องล่าสุด

หมวดหมู่