NGHIÊN cứu THIẾT kế và CHẨN đoán vị TRÍ rò rỉ của mô HÌNH hệ THỐNG ĐƯỜNG ỐNG dẫn nước THẬT áp DỤNG THUẬT TOÁN ước LƯỢNG bền VỮNG LPV

TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU THẾT KẾ VÀ CHẨN ĐOÁN VỊ TRÍ RỊ RỈ CỦA MƠ HÌNH HỆ 2022 THỐNG ĐƯỜNG ỐNG DẪN NƯỚC THẬT: ÁP DỤNG THUẬT TOÁN ƯỚC LƯỢNG BỀN VỮNG LPV 2022 Họ tên sinh viên: Nguyễn Văn Khương Mai Hồng Q Thơng ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ VÀ CHẨN ĐOÁN VỊ TRÍ RỊ RỈ CỦA MƠ HÌNH HỆ THỐNG ĐƯỜNG ỐNG DẪN NƯỚC THẬT: ÁP DỤNG THUẬT TOÁN ƯỚC LƯỢNG BỀN VỮNG LPV Người hướng dẫn: TS Phạm Thanh Phong Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Khương Mai Hồng Q Thơng Mã sinh viên: 1811505520224 1811505520253 Lớp: 18TDH2 Đà Nẵng, 5/2022 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ VÀ CHẨN ĐỐN VỊ TRÍ RỊ RỈ CỦA MƠ HÌNH HỆ THỐNG ĐƯỜNG ỐNG DẪN NƯỚC THẬT: ÁP DỤNG THUẬT TOÁN ƯỚC LƯỢNG BỀN VỮNG LPV Người hướng dẫn: TS Phạm Thanh Phong Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Khương Mai Hồng Q Thơng Mã sinh viên: 1811505520224 1811505520253 Lớp: 18TDH2 Đà Nẵng, 5/2022 NHẬN XÉT CỦA NGƯỜI HƯỚNG DẪN ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… NHẬN XÉT CỦA NGƯỜI PHẢN BIỆN ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… TÓM TẮT Tên đề tài: Nghiên cứu thiết kế chẩn đốn vị trí rị rỉ mơ hình hệ thống đường ống dẫn nước thật: áp dụng thuật toán ước lượng bền vững LPV Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Khương Mai Hồng Q Thơng Mã SV: 1811505520224 Lớp: 18TDH2 1811505520253 18TDH2 Nợi dung đề tài: Tìm hiểu tổng quan khảo sát phương pháp phát rò rỉ đường ống dẫn nước Thiết kế mơ hình hệ thống đường ống dẫn nước kiểu phục vụ nghiên cứu giám sát hệ thống qua LoRa Xây dựng mô hình tốn học cho hệ thống đường ống dẫn nước Xây dựng thuật toán ước lượng bền vững LPV cho hệ thống tuyến tính có thơng số thay đổi: áp dụng vào chẩn đốn vị trí rị rỉ hệ thống đường ống dẫn nước Mô thực nghiệm thuật tốn, phân tích kết ước lượng TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ CỢNG HỊA XÃ HƠI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Giảng viên hướng dẫn: TS Phạm Thanh Phong Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Khương Mã SV: 1811505520224 Mai Hồng Q Thơng Mã SV: 1811505520253 Tên đề tài: Nghiên cứu thiết kế chẩn đốn vị trí rị rỉ mơ hình hệ thống đường ống dẫn nước thật: áp dụng thuật toán ước lượng bền vững LPV Các số liệu, tài liệu ban đầu: - Sách tài liệu liên quan đến kĩ thuật điều khiển nâng cao - Các công bố quốc tế có liên quan Nội dung đồ án: - Giới thiệu khảo sát phương pháp phát rò rỉ đường ống dẫn nước - Thiết kế mơ hình hệ thống đường ống dẫn nước kiểu phục vụ nghiên cứu giám sát hệ thống qua Lora - Xây dựng mơ hình tốn học cho hệ thống đường ống dẫn nước - Xây dựng thuật toán ước lượng bền vững LPV cho hệ thống tuyến tính có thơng số thay đổi: áp dụng vào chẩn đốn vị trí rị rỉ hệ thống đường ống dẫn nước - Mô thực nghiệm thuật tốn - Phân tích kết ước lượng - Báo cáo thuyết minh đề tài Các sản phẩm dự kiến - Mơ hình thực nghiệm hệ thống đường ống dẫn nước phục vụ nghiên cứu - Thuật tốn chẩn đốn vị trí rị rỉ hệ thống đường ống dẫn nước - Báo cáo phân tích kết mô thực nghiệm - Báo cáo thuyết minh đề tài Ngày giao đồ án: 21/02/2022 Ngày nộp đồ án: 30/05/2022 Trưởng Bộ môn Đà Nẵng, ngày tháng năm 20… Người hướng dẫn LỜI NÓI ĐẦU Hệ thống đường ống một giải pháp hiệu để vận chuyển chất lỏng sử dụng rợng rãi phổ biến tồn giới Một ứng dụng phổ biến hệ thống đường ống vận chuyển nước Trong hệ thống đường ống rị rỉ mợt cố thường xảy khó phát Rị rỉ hệ thống đường ống dẫn đến vấn đề thất thoát gây thiệt hại kinh tế hay nhiễm mơi trường Rị rỉ đường ống tác đợng ngoại lực, thay đổi bất thường áp suất, ăn mịn lỗi thi cơng Việc hệ thống đường ống dẫn nước bị rò rỉ lâu ngày dẫn đến hệ lụy lớn kinh tế mơi trường Thứ nhất, cố rị rỉ làm thất mợt lượng lớn nước gây tình trạng lãng phí tài ngun nước tình hình khan nước sạch tồn giới nói chung Việt Nam nói riêng nghiêm trọng Thứ hai, việc rò rỉ hệ thống đường ống dẫn nước gây tượng ẩm mốc tại vị trí đó, phát sinh vi khuẩn, nấm mốc làm nhiễm mơi trường bên ngồi nhiễm nước sạch đường ống, làm giảm chất lượng nước sạch gây ảnh hưởng đến sức khỏe người Hiện kỹ thuật để phát vị trí rị rỉ đường ống thường cần người bảo trì tới khu vực đường ống bị rị rỉ để xác định vị trí cụ thể lỗ rị rỉ Ít có kỹ thuật phát từ xa vị trí rị rỉ khoanh vùng khu vực rò rỉ để người bảo trì tới khu vực xác định cụ thể vị trí rị rỉ nằm đâu Việc phát từ xa khoanh vùng vị trí rị rỉ giúp xử lý cố rị rỉ mợt cách nhanh chóng, hạn chế tối đa việc thất thoát gây thiệt hại kinh tế hạn chế ô nhiễm môi trường Từ lý nhóm em chọn đề tài: “Nghiên cứu thiết kế chẩn đốn vị trí rị rỉ mơ hình hệ thống đường ống dẫn nước thật: áp dụng thuật toán ước lượng bền vững LPV” giúp giám sát hệ thống đường ống dẫn nước phát từ xa vị trí rị rỉ Đề tài có ý nghĩa mặt kinh tế mơi trường Trong q trình thực đề tài, với kiến thức kinh nghiệm thực tế chưa nhiều, chúng em khơng thể tránh khỏi thiếu sót Chúng em mong nhận góp ý quý thầy để chúng em có thêm kiến thức quý báu Chúng em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy cô giáo giảng dạy khoa Điện - Điện tử trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật – Đại học Đà Nẵng giúp đỡ chúng em trình thực đề tài, đặc biệt thầy TS Phạm Thanh Phong, người tận tình hướng dẫn chúng em suốt trình thực đề tài Chúng em xin chân thành cảm ơn! i CAM ĐOAN Em xin cam đoan đề tài: “Nghiên cứu thiết kế chẩn đoán vị trí rị rỉ mơ hình hệ thống đường ống dẫn nước thật: áp dụng thuật toán ước lượng bền vững LPV” tiến hành một cách minh bạch, công khai Mọi thứ dựa cố gắng tìm hiểu thân hướng dẫn tận tình từ thầy Phạm Thanh Phong Các kết đưa đề tài trung thực phần có sử dụng tài liệu kham thảo đồ án có nguồn gốc rõ ràng Nếu phát khơng có trung thực, minh bạch q trình sử dụng thơng tin kết đề tài em chịu hồn tồn trách nhiệm Sinh viên thực {Chữ ký, họ tên sinh viên} ii MỤC LỤC NHẬN XÉT CỦA NGƯỜI HƯỚNG DẪN NHẬN XÉT CỦA NGƯỜI PHẢN BIỆN TÓM TẮT NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN LỜI NÓI ĐẦU i CAM ĐOAN ii MỤC LỤC iii DANH SÁCH CÁC BẢNG, HÌNH VẼ vi DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT viii MỞ ĐẦU .1 CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VÀ KHẢO SÁT CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÁT HIỆN RÒ RỈ TRONG ĐƯỜNG ỐNG DẪN NƯỚC Giới thiệu Giới thiệu hệ thống đường ống Những nguyên nhân khiến đường ống dẫn nước bị rò rỉ Vai trò phát rò rỉ đường ống dẫn nước Một số phương pháp phát rò rỉ đường ống dẫn nước .4 Kiểm tra mắt thường Thêm chất tạo mùi vào chất lỏng để phát vị trí rị rỉ Kỹ thuật phát rò rỉ sử dụng âm So sánh mợt số phương pháp phát rị rỉ đường ống dẫn nước Đề xuất phương pháp phát vị trí rị rỉ đường ống .6 CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ MƠ HÌNH HỆ THỐNG ĐƯỜNG ỐNG DẪN NƯỚC KIỂU MỚI PHỤC VỤ NGHIÊN CỨU GIÁM SÁT HỆ THỐNG QUA LORA Tổng quan hệ thống .8 Đề xuất mơ hình hệ thống Mơ hình thí nghiệm phục vụ nghiên cứu giám sát hệ thống đường ống dẫn nước qua LoRa sơ đồ khối tổng qt mơ hình Lựa chọn linh kiện chuẩn truyền thơng sử dụng mơ hình .11 Lựa chọn linh kiện sử dụng mơ hình 11 iii Lựa chọn chuẩn truyền thơng sử dụng mơ hình .17 Thiết kế khối chức mơ hình hệ thống đường ống dẫn nước 19 Thiết kế khối thu thập liệu điều khiển bơm đầu đường ống 19 Thiết kế khối thu thập liệu cuối đường ống 24 Thiết kế khối trung tâm .29 Thiết kế khối giám sát .39 Mơ hình hệ thống đường ống dẫn nước hoàn thiện 44 CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG MƠ HÌNH TỐN HỌC CỦA HỆ THỐNG 49 Giới thiệu chung 49 Phương trình đợng lực học chất lỏng đường ống 49 Phương trình trạng thái đường ống 50 Biểu diễn phương trình trạng thái dạng LPV 52 Giảm bậc mơ hình tốn học hệ thống 53 Xây dựng mơ hình hệ thống Matlab/Simulink 55 CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ BỘ QUAN SÁT ĐỂ CHẨN ĐỐN VỊ TRÍ RỊ RỈ CỦA HỆ THỐNG ĐƯỜNG ỐNG DẪN NƯỚC 57 Giới thiệu bộ quan sát 57 Cấu trúc bộ quan sát 58 Các bước thiết kế bộ quan sát 58 Xây dựng bất đẳng thức ma trận tuyến tính (LMI) 58 Giải bất phương trình ma trận tuyến tính phương pháp đa diện 59 Tính L(ρ) từ giá trị đỉnh 60 Tóm tắt bước thiết kế bợ quan sát trạng thái 61 Kết thiết kế bộ quan sát Matlab 61 Kết giải tìm Li tại đỉnh 61 Kết tính L(ρ) từ giá trị Li đỉnh 62 Xây dựng bộ quan sát trạng thái Matlab/Simulink 63 CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ MÔ PHỎNG VÀ THỰC NGHIỆM 64 Kết mô 64 Kịch mô 65 Kịch mô 65 Kịch mô 66 Thực nghiệm 67 iv Nghiên cứu thiết kế chẩn đốn vị trí rị rỉ mơ hình hệ thống đường ống dẫn nước thật: áp dụng thuật tốn ước lượng bền vững LPV Hình 5.8 Kết chạy thử nghiệm Matlab/Simulink kịch thực nghiệm Kết chạy thử nghiệm Matlab/Simulink kịch thực nghiệm thể hình 5.8, đường màu xanh dương thể zℓ khoảng cách tính từ đầu đường ống đến điểm rị rỉ (m), giá trị zℓ biết từ thực nghiệm Đường màu đỏ thể 𝑧̂ℓ trạng thái ước lượng từ bộ quan sát trạng thái Ở kịch thấy bợ quan sát trạng thái ước lượng xác vị trí lỗ rò rỉ Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Khương Mai Hồng Q Thơng Người hướng dẫn: TS Phạm Thanh Phong 70 Nghiên cứu thiết kế chẩn đoán vị trí rị rỉ mơ hình hệ thống đường ống dẫn nước thật: áp dụng thuật toán ước lượng bền vững LPV KẾT LUẬN Kết đạt Đồ án tốt nghiệp đạt kết sau: - Khảo sát tìm hiểu phương pháp để chẩn đốn vị trí rị rỉ đường ống, từ đưa giải pháp chẩn đốn vị trí rị rỉ đề tài - Thiết kế mơ hình hệ thống đường ống dẫn nước thật kiểu phục vụ nghiên cứu giám sát hệ thống qua LoRa chuẩn Modbus RTU Trong hệ thống này, có thiết lập cảm biến để đo lưu lượng áp suất đầu cuối đường ống Ngồi ra, có mợt máy bơm để cấp nước cho đường ống Để phục vụ việc thí nghiệm chẩn đốn điểm rị rỉ đường ống có van tạo điểm rị rỉ Hệ thống hồn thiện việc giám sát thông qua mạng LoRa Modbus RTU - Về lập trình vi điều khiển, nhóm lập trình thành cơng cho vi điều khiển mơ hình phục vụ việc thu thập liệu áp suất lưu lượng đầu cuối đường ống, truyền liệu trung tâm Ngoài ra, tại khối trung tâm hoàn chức nhận liệu truyền xử lý, chuẩn hóa, sau đưa liệu lên giao diện giám sát Win CC máy tính Bên cạnh đó, khối đầu đường ống thực thành công chức nhận lệnh điều khiển từ trung tâm gửi để thực bật-tắt bơm - Về mạng truyền thơng, nhóm thiết kế thành công chức truyền thông qua mạng LoRa vi điều khiển truyền thông Modbus RTU vi điều khiển máy tính giám sát - Về giao diện giám sát, nhóm thiết kế giao diện giám sát máy tính phần mềm WinCC - Về mơ hình tốn học hệ thống đường ống, nhóm xây dựng mơ hình tốn với trạng thái giảm bậc thành trạng thái để phục vụ việc thiết kế bợ quan sát - Về phần thuật tốn chẩn đốn vị trí điểm rị rỉ, thiết kế bợ quan sát bền vững LPV để ước lượng vị trí điểm rị rỉ - Mơ thuật tốn chẩn đốn vị trí rị rỉ phần mềm Matlab/Simulink Các kết mơ chứng minh tính hiệu bộ quan sát đề xuất đề tài - Chạy thực nghiệm ngoại tuyến (offline) thuật toán máy tính Các kết tương đối hiệu chứng minh tiềm để chạy thực nghiệm trực tuyến vi điều khiển khối trung tâm - Hướng phát triển Như trình bày mục kết quả, tại thuật tốn chẩn đoán chạy ngoại tuyến bị giới hạn khả xử lý vi điều khiển Arduino Mega khối trung tâm, hướng phát triển thêm vi điều khiển khối trung tâm để đảm nhiệm một nhiệm vụ chạy thuật toán chẩn đoán Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Khương Mai Hồng Q Thơng Người hướng dẫn: TS Phạm Thanh Phong 71 Nghiên cứu thiết kế chẩn đốn vị trí rị rỉ mơ hình hệ thống đường ống dẫn nước thật: áp dụng thuật toán ước lượng bền vững LPV - Nghiên cứu giải pháp thay thể vi điều khiển Arduino Mega khối trung tâm bợ máy tính nhúng Raspberry Pi bợ xử lý tín hiệu số DSP - Về phần hệ thống đường ống mở rợng thêm nhánh mới, thiết kế tối ưu giao diện giám sát để thực chức nhận liệu từ nhiều nhánh Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Khương Mai Hồng Q Thơng Người hướng dẫn: TS Phạm Thanh Phong 72 Nghiên cứu thiết kế chẩn đốn vị trí rị rỉ mơ hình hệ thống đường ống dẫn nước thật: áp dụng thuật toán ước lượng bền vững LPV TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] AL JAZEERA (2021) Mapping the world’s oil and gas pipelines, https://www.aljazeera.com/news/2021/12/16/mapping-world-oil-gas-pipelinesinteractive [2] Cổng thông tin điện tử thành phố Đà Nẵng (2020) Hệ thống cấp nước TP.Đà Nẵng, https://www.danang.gov.vn/web/guest/gioi-thieu/chi-tiet?id=38662&_c=39 [3] Công ty TNHH Dịch vụ Kỹ thuật Hưng Thịnh (2022) Cách phát rò rỉ nước máy dò ống nước âm tường, https://goitho247.com/cach-phat-hien-ro-ri-nuocbang-may-do-ong-nuoc-am-tuong/ [4] Sina Razvarz, Raheleh Jafari, Alexander Gegov (2020) Flow Modelling and Control in Pipeline Systems A Formal Systematic Approach, NXB Springer, Ebook [5] WIKA Alexander Wiegand SE & Co KG (2017) WIKA PSD-4 型压力开关操作说 明, Hướng dẫn sử dụng sản phẩm [6] SAGINOMIYA SEISAKUSHO, INC (2022) VORTEX FLOW METER QLK, WLK, Hướng dẫn sử dụng sản phẩm [7] Arduino (2022) Arduino Uno R3, https://docs.arduino.cc/static/dc92fbf5b6fd0d38636e78e83e25afc0/A000066datasheet.pdf [8] Arduino (2022) Arduino MEGA 2560 Rev3, https://docs.arduino.cc/static/27013e8da471ae201cc9660815e3e01c/A000067datasheet.pdf [9] Chengdu Ashining Technology Co., Ltd (2022) Specification-of-AS32-TTL-100, http://m.asnwireless.com/uploads/201922129/Specification-of-AS32-TTL-100.pdf [10] Semtech (2022) What Is LoRa?, https://www.semtech.com/lora/what-is-lora [11] Modbus-IDA (2006) MODBUS APPLICATION PROTOCOL SPECIFICATION, https://www.modbus.org/docs/Modbus_Application_Protocol_V1_1b.pdf [12] Gildas Besanc¸on, Didier Georges, Ofelia Begovich, Cristina Verde, and Carlos Aldana (2007) Direct observer design for leak detection and estimation in pipelines, Hội nghị Điều khiển Châu Âu 2007, Hy Lạp [13] TS Phạm Thanh Phong, TS Võ Anh Tuấn, ThS Phạm Duy Dưởng (2021) Giáo trình kỹ thuật điều khiển nâng cao, Nhà xuất thông tin truyền thông, Hà Nội Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Khương Mai Hoàng Quý Thông Người hướng dẫn: TS Phạm Thanh Phong 73 Nghiên cứu thiết kế chẩn đốn vị trí rị rỉ mơ hình hệ thống đường ống dẫn nước thật: áp dụng thuật toán ước lượng bền vững LPV PHỤ LỤC Phụ lục I Chương trình Arduino Uno khối thu thập liệu điều khiển bơm đầu đường ống include #define TX #define RX #define M0 13 #define M1 12 #define PUMP #define ON #define OFF SoftwareSerial mySerial(TX, RX); int n1,n2,n3,n4,n11,n33; bool check; char c1,c2,c3; void setup() { Serial.begin(9600); mySerial.begin(9600); pinMode(M0, OUTPUT); pinMode(M1, OUTPUT); pinMode(PUMP, OUTPUT); pinMode(ON, INPUT); pinMode(OFF, INPUT); digitalWrite(PUMP, LOW); digitalWrite(M0, LOW); digitalWrite(M1, LOW); check=false; } void loop() { if(digitalRead(ON)==0){ delay(50); if(digitalRead(ON)==0){ Phụ lục Nghiên cứu thiết kế chẩn đốn vị trí rị rỉ mơ hình hệ thống đường ống dẫn nước thật: áp dụng thuật toán ước lượng bền vững LPV digitalWrite(PUMP,255); } } if(digitalRead(OFF)==0){ delay(50); if(digitalRead(OFF)==0){ digitalWrite(PUMP,0); } } if (mySerial.available() > 0) { c1 = mySerial.read(); Serial.println(c1); if (c1=='s') { Serial.println("Da nhan s"); if (mySerial.available() > 0) c2 = mySerial.read(); Serial.println(c2); if (c2==':') { Serial.println("Da nhan :"); if (mySerial.available() > 0) c3 = mySerial.read(); Serial.print(c3); if (c3=='1') { Serial.println("Dang gui"); int a00=analogRead(A0); int a10=analogRead(A1); int a01=analogRead(A0); int a11=analogRead(A1); if (check==true){ n1=((a00+a01+n11)/4)/100; n2=((a00+a01+n11)/4)%100; n3=((a10+a11+n33)/4)/100; n4=((a10+a11+n33)/4)%100; }else{ n1=((a00+a01)/2)/100; Phụ lục Nghiên cứu thiết kế chẩn đoán vị trí rị rỉ mơ hình hệ thống đường ống dẫn nước thật: áp dụng thuật toán ước lượng bền vững LPV n2=((a00+a01)/2)%100; n3=((a10+a11)/2)/100; n4=((a10+a11)/2)%100; } byte buf[8]={1,n1,n2,2,n3,n4,3,digitalRead(PUMP)}; mySerial.write(buf,8); check=false; } if (c3=='2') { int a00=analogRead(A0); delay(10); int a10=analogRead(A1); delay(10); int a01=analogRead(A0); delay(10); int a11=analogRead(A1); delay(50); n11=a00+a01; n33=a10+a11; check=true; } if (c3=='3') { Serial.println("Dang bat bom"); digitalWrite(PUMP,255); } if (c3=='4') { Serial.println("Dang tat bom"); digitalWrite(PUMP,0); } } } } } Phụ lục Nghiên cứu thiết kế chẩn đoán vị trí rị rỉ mơ hình hệ thống đường ống dẫn nước thật: áp dụng thuật toán ước lượng bền vững LPV Phụ lục II Chương trình Arduino Uno khối thu thập liệu cuối đường ống #include #define TX #define RX #define M0 13 #define M1 12 SoftwareSerial mySerial(TX, RX); int n1,n2,n3,n4,n11,n33; bool check; char c1,c2,c3; void setup() { Serial.begin(9600); mySerial.begin(9600); pinMode(M0, OUTPUT); pinMode(M1, OUTPUT); digitalWrite(M0, LOW); digitalWrite(M1, LOW); check=false; } void loop() { if (mySerial.available() > 0) { c1 = mySerial.read(); Serial.println(c1); if (c1=='s') { Serial.println("Da nhan s"); if (mySerial.available() > 0) c2 = mySerial.read(); if (c2==':') { Serial.println("Da nhan :"); if (mySerial.available() > 0) c3 = mySerial.read(); Serial.print(c3); if (c3=='2') { Serial.println("Dang gui"); Phụ lục Nghiên cứu thiết kế chẩn đoán vị trí rị rỉ mơ hình hệ thống đường ống dẫn nước thật: áp dụng thuật toán ước lượng bền vững LPV int a00=analogRead(A0); int a10=analogRead(A1); int a01=analogRead(A0); int a11=analogRead(A1); if (check==true){ n1=((a00+a01+n11)/4)/100; n2=((a00+a01+n11)/4)%100; n3=((a10+a11+n33)/4)/100; n4=((a10+a11+n33)/4)%100; }else{ n1=((a00+a01)/2)/100; n2=((a00+a01)/2)%100; n3=((a10+a11)/2)/100; n4=((a10+a11)/2)%100; } byte buf[8]={2,n1,n2,3,n3,n4,4,0}; mySerial.write(buf,8); check=false; } if (c3=='1') { Serial.println("Dang doc"); int a00=analogRead(A0); delay(10); int a10=analogRead(A1); delay(10); int a01=analogRead(A0); delay(10); int a11=analogRead(A1); delay(50); n11=a00+a01; n33=a10+a11; check=true; } } } Phụ lục Nghiên cứu thiết kế chẩn đoán vị trí rị rỉ mơ hình hệ thống đường ống dẫn nước thật: áp dụng thuật toán ước lượng bền vững LPV } } Phụ lục III Chương trình Arduino Uno khối truyền thông #include #include uint16_t au16data[14]; Modbus slave(1,Serial,2); #define TX #define RX #define ON #define OFF 10 union { float fval; uint16_t uval[2]; } floatAsUint; SoftwareSerial mySerial(TX, RX); void setup() { Serial.begin(9600,SERIAL_8E1); pinMode(11,INPUT); pinMode(ON,INPUT); pinMode(OFF,INPUT); pinMode(12,OUTPUT); pinMode(13,OUTPUT); digitalWrite(12,LOW); digitalWrite(13,LOW); mySerial.begin(9600); slave.start(); } void loop() { slave.poll( au16data, 14 ); if (mySerial.available() > 0) { char st = mySerial.read(); if (st == 'd'){ String name = mySerial.readStringUntil('\n'); Phụ lục Nghiên cứu thiết kế chẩn đốn vị trí rị rỉ mơ hình hệ thống đường ống dẫn nước thật: áp dụng thuật toán ước lượng bền vững LPV if (name.toFloat()==1) { String dataq1 = mySerial.readStringUntil('\n'); floatAsUint.fval = dataq1.toFloat(); au16data[2] = floatAsUint.uval[0]; au16data[3] = floatAsUint uval[1]; String datah1 = mySerial.readStringUntil('\n'); floatAsUint.fval = datah1.toFloat(); au16data[4] = floatAsUint.uval[0]; au16data[5] = floatAsUint uval[1]; } else if (name.toFloat()==2) { String dataq2 = mySerial.readStringUntil('\n'); floatAsUint.fval = dataq2.toFloat(); au16data[6] = floatAsUint.uval[0]; au16data[7] = floatAsUint uval[1]; String datah2 = mySerial.readStringUntil('\n'); floatAsUint.fval = datah2.toFloat(); au16data[8] = floatAsUint.uval[0]; au16data[9] = floatAsUint uval[1]; }else if (name.toFloat()==3) { String datalp = mySerial.readStringUntil('\n'); floatAsUint.fval = datalp.toFloat(); au16data[10] = floatAsUint.uval[0]; au16data[11] = floatAsUint uval[1]; String datals = mySerial.readStringUntil('\n'); floatAsUint.fval = datals.toFloat(); au16data[12] = floatAsUint.uval[0]; au16data[13] = floatAsUint uval[1]; } } Phụ lục Nghiên cứu thiết kế chẩn đốn vị trí rị rỉ mơ hình hệ thống đường ống dẫn nước thật: áp dụng thuật toán ước lượng bền vững LPV } bitWrite( au16data[1], 0, digitalRead( 11 )); if (bitRead( au16data[0], )==1||digitalRead(ON)==0) { digitalWrite( 12,HIGH); delay(400); digitalWrite( 12,LOW); bitWrite( au16data[0], 0, 0); } if (bitRead( au16data[0], )==1||digitalRead(OFF)==0) { digitalWrite( 13,HIGH); delay(400); digitalWrite( 13,LOW); bitWrite( au16data[0], 1, 0); } } Phụ lục IV Hàm VB Scripts WinCC - Hàm CurrentTime Sub CurrentTime() SmartTags("chartDate1")=Now() SmartTags("chartDate2")=Now() End Sub - Hàm DataLogger Sub DataLogger(ByRef DB_NAME) Dim conn, rst, SQL_Table On Error Resume Next Set conn = CreateObject("ADODB.Connection") Set rst = CreateObject("ADODB.Recordset") conn.Open "Provider=MSDASQL;Initial Catalog=" & SmartTags("szDatabase") & ";DSN="&DB_NAME&"" If Err.Number Then ShowSystemAlarm "Error #" & Err.Number & " " & Err.Description Err.Clear Phụ lục Nghiên cứu thiết kế chẩn đốn vị trí rị rỉ mơ hình hệ thống đường ống dẫn nước thật: áp dụng thuật toán ước lượng bền vững LPV Set conn = Nothing Exit Sub End If SQL_Table = "Insert Into pipeline(flowRateSt,pressureSt,flowRateSp,pressureSp,leakPosition,leakSize, pumpStatus) VALUES (" & SmartTags("flowRateSt") & ","& SmartTags("pressureSt") & ","& SmartTags("flowRateSp") & ","& SmartTags("pressureSp") & "," & SmartTags("leakPosition") & ","& SmartTags("leakSize") & ","& SmartTags("statusPump") & ")" Set rst = conn.Execute(SQL_Table) conn.close Set rst = Nothing Set conn = Nothing End Sub - Hàm ReportCSV Sub ReportCSV(ByRef DB_NAME) Dim conn, rst, SQL_Table, dTime1, dTime2,objFSO,outFile,objFile On Error Resume Next Set conn = CreateObject("ADODB.Connection") Set rst = CreateObject("ADODB.Recordset") conn.Open "Provider=MSDASQL;Initial Catalog=" & SmartTags("szDatabase") & ";DSN="&DB_NAME&"" If Err.Number Then ShowSystemAlarm "Error #" & Err.Number & " " & Err.Description Err.Clear Set conn = Nothing Exit Sub End If Set dTime1 = SmartTags("chartDate1") Set dTime2 = SmartTags("chartDate2") SQL_Table = "SELECT * FROM pipeline WHERE createdTime >= '"&Year(dTime1)&""&Month(dTime1)&"-"&Day(dTime1)&" "&Hour(dTime1)&":"&Minute(dTime1)&":"&Second(dTime1)&"' AND createdTime " SmartTags("str")=SQL_Table Set rst = conn.Execute(SQL_Table) Set objFSO=CreateObject("Scripting.FileSystemObject") Phụ lục Nghiên cứu thiết kế chẩn đốn vị trí rị rỉ mơ hình hệ thống đường ống dẫn nước thật: áp dụng thuật toán ước lượng bền vững LPV outFile="D:\excel\LEAK "&Day(dTime1)&"-"&Month(dTime1)&"-"&Year(dTime1)&" "&Hour(dTime1)&"H"&Minute(dTime1)&"M"&Second(dTime1)&" to "&Day(dTime2)&""&Month(dTime2)&"-"&Year(dTime2)&" "&Hour(dTime2)&"H"&Minute(dTime2)&"M"&Second(dTime2)&".csv" Set objFile = objFSO.CreateTextFile(outFile,True) 'objFile.Write "Thời gian,Lưu lượng đầu,Áp suất đầu,Lưu lượng cuối,Áp suất cuối,Vị trí rị rỉ,Kích thước rị rỉ,Trạng thái bơm" & vbCrLf objFile.Write "Time,Flow Rate 1, Pressure 1, Flow Rate 2, Pressure 2, Leak Position, Leak Size, Pump" & vbCrLf Do While Not (rst.BOF Or rst.EOF) objFile.Write rst.Fields(0).Value&","&rst.Fields(1).Value&","&rst.Fields(2).Value&","&rst.Fields(3).Valu e&","&rst.Fields(4).Value&","&rst.Fields(5).Value&","&rst.Fields(6).Value&","&rst.Fields( 7).Value & vbCrLf rst.MoveNext Loop objFile.Close Set objFSO = Nothing conn.close Set rst = Nothing Set conn = Nothing End Sub - Hàm ReportLeakCSV Sub ReportLeakCSV(ByRef DB_NAME) Dim conn, rst, SQL_Table, dTime1, dTime2,objFSO,outFile,objFile On Error Resume Next Set conn = CreateObject("ADODB.Connection") Set rst = CreateObject("ADODB.Recordset") conn.Open "Provider=MSDASQL;Initial Catalog=" & SmartTags("szDatabase") & ";DSN="&DB_NAME&"" If Err.Number Then ShowSystemAlarm "Error #" & Err.Number & " " & Err.Description Err.Clear Set conn = Nothing Exit Sub End If Set dTime1 = SmartTags("chartDate1") Set dTime2 = SmartTags("chartDate2") Phụ lục Nghiên cứu thiết kế chẩn đoán vị trí rị rỉ mơ hình hệ thống đường ống dẫn nước thật: áp dụng thuật toán ước lượng bền vững LPV SQL_Table = "SELECT * FROM pipeline WHERE createdTime >= '"&Year(dTime1)&""&Month(dTime1)&"-"&Day(dTime1)&" "&Hour(dTime1)&":"&Minute(dTime1)&":"&Second(dTime1)&"' AND createdTime