Nghiên cứu và thiết kế thiết bị lưu trữ dữ liệu phục vụ xử lý xe sau tai nạn ngành công nghệ kỹ thuật ô tô

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ NGHIÊN CỨU VÀ THIẾT KẾ THIẾT BỊ LƯU TRỮ DỮ LIỆU PHỤC VỤ XỬ LÝ XE SAU TAI NẠN GVHD: ThS NGUYỄN TRỌNG THỨC SVTH: NÔNG THẾ LÂM PHẠM NGỌC BẢO SKL 0 Tp Hồ Chí Minh, tháng 01/2021 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC ** ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU VÀ THIẾT KẾ THIẾT BỊ LƯU TRỮ DỮ LIỆU PHỤC VỤ XỬ LÝ XE SAU TAI NẠN SVTH: NÔNG THẾ LÂM MSSV: 16145431 SVTH: PHẠM NGỌC BẢO MSSV: 16145333 GVHD: ThS NGUYỄN TRỌNG THỨC Tp Hồ Chí Minh, tháng 01 năm 2021 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC ** ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU VÀ THIẾT KẾ THIẾT BỊ LƯU TRỮ DỮ LIỆU PHỤC VỤ XỬ LÝ XE SAU TAI NẠN SVTH: NÔNG THẾ LÂM MSSV: 16145431 SVTH: PHẠM NGỌC BẢO MSSV: 16145333 GVHD: ThS NGUYỄN TRỌNG THỨC Tp Hồ Chí Minh, tháng 01 năm 2021 TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TP HỒ CHÍ MINH Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC TP Hồ Chí Minh, ngày … tháng 01 năm 2021 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Nông Thế Lâm (Email: 16145431@student.hcmute.edu.vn Phạm Ngọc Bảo (Email: 16145333@student.hcmute.edu.vn MSSV: 16145431 Điện thoại: 0387662746) MSSV: 16145333 Điện thoại: 0375552745) Chuyên ngành: CNKT Ơ Tơ Mã ngành đào tạo: 52510205 Hệ đào tạo: Chính quy đại trà Mã hệ đào tạo: Khóa: 2016 Lớp: 169450A Tên đề tài Nghiên cứu thiết kế thiết bị lưu trữ liệu phục vụ xử lí xe sau tai nạn Nhiệm vụ đề tài Nghiên cứu chuẩn giao tiếp CAN ô tô Nghiên cứu liệu trạng thái chuyển động tơ Thiết kế mơ hình thiết bị lưu trữ liệu tai nạn ô tô Lập trình Arduino hiển thị LabVIEW Viết thuyết minh cho đề tài Sản phẩm đề tài Bản thuyết minh báo cáo Mơ hình hệ thống Ngày giao nhiệm vụ đề tài: 12/11/2020 Ngày hồn thành nhiệm vụ: 25/01/2021 TRƯỞNG BỘ MƠN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Độc lập - Tự – Hạnh phúc Bộ môn …………………………… PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP (Dành cho giảng viên hướng dẫn) Họ tên sinh viên: Nông Thế Lâm Phạm Ngọc Bảo MSSV: 16145431 Hội đồng: ………… MSSV: 16145333 Hội đồng: ………… Tên đề tài: Nghiên cứu thiết kế thiết bị lưu trữ liệu phục vụ xử lý sau tai nạn Ngành đào tạo: CNKT Ơ Tơ Họ tên GV hướng dẫn: ThS Nguyễn Trọng Thức Ý KIẾN NHẬN XÉT Nhận xét tinh thần, thái độ làm việc sinh viên (không đánh máy) Nhận xét kết thực ĐATN (không đánh máy) 2.1 Kết cấu, cách thức trình bày ĐATN 2.2 Nội dung đồ án (Cơ sở lý luận, tính thực tiễn khả ứng dụng đồ án, hướng nghiên cứu tiếp tục phát triển) 2.3 Kết đạt 2.4 Những tồn (nếu có): Đánh giá: STT Điểm tối Điểm đạt đa Hình thức kết cấu ĐATN 30 10 Đúng format với đầy đủ hình thức nội dung mục 10 Mục tiêu, nhiệm vụ, tổng quan đề tài Mục đánh giá Tính cấp thiết đề tài 10 Nội dung ĐATN Khả ứng dụng kiến thức toán học, khoa học kỹ thuật, khoa học xã hội… Khả thực hiện/phân tích/tổng hợp/đánh giá 50 10 Khả thiết kế chế tạo hệ thống, thành phần, quy trình đáp ứng yêu cầu đưa với ràng buộc thực tế Khả cải tiến phát triển 15 Khả sử dụng công cụ kỹ thuật, phần mềm chuyên ngành… Đánh giá khả ứng dụng đề tài Sản phẩm cụ thể ĐATN Tổng điểm 15 10 10 100 Kết luận:  Được phép bảo vệ  Không phép bảo vệ TP.HCM, ngày tháng 01 năm 2021 Giảng viên hướng dẫn (Ký, ghi rõ họ tên) TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Độc lập - Tự – Hạnh phúc Bộ môn …………………………… PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP (Dành cho giảng viên phản biện) Họ tên sinh viên: Nông Thế Lâm MSSV: 16145431 Hội Đồng: ………… Họ tên sinh viên: Phạm Ngọc Bảo MSSV: 16145333 Hội Đồng: ………… Tên đề tài: Nghiên cứu thiết kế hệ thống lưu trữ liệu phục vụ xử lý sau tai nạn Ngành đào tạo: CNKT Ơ Tơ Họ tên GV phản biện: (Mã GV) Ý KIẾN NHẬN XÉT Kết cấu, cách thức trình bày ĐATN: Nội dung đồ án: (Cơ sở lý luận, tính thực tiễn khả ứng dụng đồ án, hướng nghiên cứu tiếp tục phát triển) Kết đạt được: Những thiếu sót tồn ĐATN: Câu hỏi: Đánh giá: Mục đánh giá STT Hình thức kết cấu ĐATN Điểm tối Điểm đạt đa 30 Đúng format với đầy đủ hình thức nội dung mục 10 Mục tiêu, nhiệm vụ, tổng quan đề tài 10 Tính cấp thiết đề tài 10 Nội dung ĐATN 50 Khả ứng dụng kiến thức toán học, khoa học kỹ thuật, khoa học xã hội… Khả thực hiện/phân tích/tổng hợp/đánh giá 10 Khả thiết kế, chế tạo hệ thống, thành phần, quy trình đáp ứng yêu cầu đưa với ràng buộc thực tế 15 Khả cải tiến phát triển 15 Khả sử dụng công cụ kỹ thuật, phần mềm chuyên ngành… Đánh giá khả ứng dụng đề tài 10 Sản phẩm cụ thể ĐATN 10 Tổng điểm 100 Kết luận:  Được phép bảo vệ  Không phép bảo vệ TP.HCM, ngày tháng 01 năm 2021 Giảng viên phản biện ((Ký, ghi rõ họ tên) TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC XÁC NHẬN HOÀN THÀNH ĐỒ ÁN Tên đề tài: Nghiên cứu thiết kế thiết bị lưu trữ liệu phục vụ xử lý sau tai nạn Họ tên sinh viên: Nông Thế Lâm Phạm Ngọc Bảo MSSV: 16145431 MSSV: 16145333 Ngành: Công nghệ Kỹ thuật ô tô Sau tiếp thu điều chỉnh theo góp ý Giảng viên hướng dẫn, Giảng viên phản biện thành viên Hội đồng bảo Đồ án tốt nghiệp hoàn chỉnh theo yêu cầu nội dung hình thức Chủ tịch Hội đồng: Giảng viên hướng dẫn: _ Giảng viên phản biện: Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng 01 năm 2021 LỜI CẢM ƠN Nhóm chúng em xin chân thành cảm ơn quý thầy từ môn Điện Tử Ơ tơ, thầy khoa Cơ Khí Động Lực, trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh, người dìu dắt, dạy chúng em suốt thời gian học tập Q thầy tận tình truyền đạt, giúp đỡ từ kiến thức chuyên môn nhà trường đến thực tiễn sống giúp chúng em tiếp cận gần hiểu biết rõ ngành nghề mà chọn, truyền lửa nhiệt huyết yêu nghề, lời khuyên hướng giúp chúng em vượt qua giai đoạn khó học tập giảng đường Đại học Qua tảng kiến thức hiểu biết vững giúp chúng em hoàn thành tập đồ án hành trang để chúng em bước vào đời Hơn hết nhóm gửi lời cảm ơn sâu sắc đến Thầy ThS – Nguyễn Trọng Thức (Giảng viên trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành Phố Hồ Chí Minh) tận tình hướng dẫn, bảo kịp thời, tạo điều kiện, động viên giúp đỡ chúng em nhiều mặt tinh thần kiến thức để chúng em vượt qua ngày tháng khó khăn q trình thực đề tài báo cáo Bên cạnh chúng em xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, bạn bè hết lịng ủng hộ, giúp đỡ góp ý cho nhóm suốt trình thực Mặc dù cố gắng nỗ lực nhiều, kiến thức ỏi thời gian nghiên cứu có hạn nên thành đạt khơng tránh khỏi thiếu sót Do chúng em kính mong nhận đóng góp, dạy q thầy để chúng em hồn thiện báo cáo tốt Nhóm chúng em xin chân thành cảm ơn! Tp Hồ Chí Minh, ngày … tháng 01 năm 2021 TM Nhóm sinh viên thực Phạm Ngọc Bảo Nông Thế Lâm i 5.2 Kết thu 5.2.1 Kết thu Module giả lập Hình 5.4: Giao diện hiển thị module giả lập Màn hình LCD thể thơng số vị trí bàn đạp ga, góc đánh vơ lăng, tốc độ tay số điều khiển xác điều kiện giả lập 80 5.2.2 Kết lưu trữ thẻ SD Hình 5.5: Kết lưu thẻ SD Các tín hiệu lưu dạng file txt thẻ nhớ Mỗi tín hiệu chia thành cột riêng biệt nhằm dễ dàng cho việc xử lý số liệu Labview 81 5.2.3 Kết hiển thị Labview Hình 5.6: Kết hiển thị Labview Giao diện Labview thể thông số chuyển động trước sau tai nạn 30s Giúp người điều tra viên đánh giá tai nạn có nhìn tổng quan thơng số thay đổi thời điểm xảy tai nạn Thông số SRS: Trạng thái dây an tồn, túi khí có bị lỗi thời gian tai nạn hay không Thông số giúp đánh giá người xe có hay khơng sử dụng dây an tồn Thơng số gia tốc: Thơng số gia tốc tính tốn dựa vào thay đổi vận tốc delta V khoảng thời gian nhỏ lấy mẫu, gia tốc tính với đơn vị m/s2, đại lượng đặc trưng cho thay đổi vận tốc xe theo thời gian, người ta dựa vào số liệu gia tốc để nhận định phân tích mức độ nghiêm trọng vụ tai nạn, gia tốc lớn, thuộc tính liên quan đến đại lượng gia tốc lực quán tính, momen quán tính lớn, thành phần thước đo cho nghiệm trọng vụ tai nạn Thông số vận tốc: Thông số vận tốc cho biết tốc độ xe trước, sau thời điểm xảy tai nạn, đại lượng giúp người điều tra biết thời điểm xảy tai nạn, người điều khiển phương tiện có phạm luật tốc độ hay không Thông số tay số: Thông số tay số giúp điều tra viên đánh giá hành vi tác động người lái lên xe Số tiến (1,2,3) số lùi (R), hay số trung gian(N) ảnh hưởng đến tốc độ hướng chuyển động xe 82 Thông số bàn đạp ga: Dữ liệu bàn đạp ga lấy từ cảm biến bàn đạp ga, cho biết thời điểm trước, sau va chạm, người lái xe có đạp bàn đạp ga hay không, giá trị phần trăm bàn đạp ga Thông số bàn đạp phanh: Dữ liệu bàn đạp phanh (phần trăm bàn đạp phanh) lấy từ công tắc cảm biến lực đạp phanh kết hợp với liệu bàn đạp ga cho biết liệu người lái có chủ động giảm tốc để tránh tai nạn giảm thiểu mức độ nghiêm trọng tai nạn hay khơng Thơng số góc lái: Dữ liệu thơng số góc lái lấy từ cảm biến góc lái xe, lắp vị trí vơ lăng lái Đại lượng giúp người điều tra viên biết thời điểm trước, sau va chạm, người lái xe lái xe với góc lái nào, người lái có chủ động đánh lái để tránh tai nạn giảm mức độ nghiêm trọng tai nạn hay khơng Hình 5.7: Kết đồ thị hành vi người lái chuyển động xe 83 Hình 5.8: Kết đồ thị tín hiệu xe Hình 5.9: Giao diện thông số bàn đạp ga tốc độ theo thời gian 84 Hình 5.10: Giao diện thơng số góc lái góc Yaw xe theo thời gian Hình 5.11: Giao diện thông số tay số, phanh ly hợp xe 85 Chương KẾT LUẬN VÀ ĐỊNH HƯỚNG PHÁT TRIỂN 6.1 Những kết đạt Sau thời gian thực đồ án với hướng dẫn giúp đỡ giảng viên hướng dẫn ThS Nguyễn Trọng Thức, nhóm hồn thành đề tài đạt kết sau: Thực giả lập vài thông số quan trọng cần thu thập để xử lý tái sau xe bị tai nạn, lưu trữ liệu vào thẻ nhớ thông qua việc lấy liệu giao thức CAN, tăng mẫu lấy liệu để đạt số liệu lưu lần/giây Thiết kế công cụ hiển thị lại giá trị thu thập thành đồ thị theo thời gian để thuận tiện cho trình phân tích Qua đề tài chúng em có hội tìm hiểu sâu chuẩn giao tiếp CAN xe ô tô, kết hợp module, cảm biến lập trình vi điều khiển vào thực tế, nâng cao kỹ tìm kiếm, sàng lọc đọc hiểu tài liệu, thấy thiếu xót kiến thức để học tập trao dồi cho công việc sau 6.2 Hướng phát triển đề tài  Sử dụng lọc nhiễu để tăng độ xác cảm biến MPU 6050 loại bỏ giá trị gia tốc trọng trường lên gia tốc thẳng gia tốc ngang để tính vận tốc thực tế xe  Thử nghiệm thiết bị xe thực tế có hỗ trợ cung cấp thơng số quan trọng góc lái, phanh, tay số, …  Sử dụng kết hợp thông qua module bluetooth, module wifi để thu thập liệu xe, lưu trữ server  Sử dụng cảm biến GPS để thu tọa độ nạn, kết hợp với cảm biến gia tốc để đo xác tốc độ thực tế xe 86 TÀI LIỆU THAM KHẢO (1) https://www.rietveld.nl/wp-content/uploads/2019/04/EDR-Event-Data-Recorder2019.pdf truy cập 17/11/2020 (2) https://www.aaam.org/education-resource-center/public-position-statements/eventdata-recorder-position-statement/ truy cập 17/11/2020 (3) https://carsexplained.wordpress.com/2017/02/21/fundamentals-of-car-science-pitchand-roll/ truy cập 5/1/2021 (4) https://mesidas.com/can-canbus/ truy cập 11/1/2021 (5) https://news.hoikysuotovn.com/cau-truc-tren-giac-chan-doan-obd-ii-va-y-nghia-caccon-so-trong-ma-loi-obd-ii/ truy cập 15/1/2021 (6) https://en.wikipedia.org/wiki/OBD-II_PIDs truy cập ngày 15/1/2021 (7) http://dammedientu.vn/chuan-giao-tiep-spi-va-cach-ket-noi/ truy cập ngày 9/1/2021 (8) http://arduino.vn/bai-viet/1053-giao-tiep-i2c-voi-nhieu-module truy cập ngày 8/1/2021 (9) http://dammedientu.vn/gioi-thieu-chuan-giao-tiep-i2c/ (10) https://stackoverflow.com/questions/58469297/how-do-i-calculate-the-yaw-pitchand-roll-of-a-point-in-3d?noredirect=1&lq=1 (11) https://www.analog.com/en/technical-articles/mems-gyroscope-providesprecision-inertial-sensing.html?fbclid=IwAR1k8X3WwFM8Z9o4vYceP2KbcX9N6x3DYcoZ-lIvnCA82oRAcuv7nmhfQ8 (12) https://sensorwiki.org/sensors/gyroscope?fbclid=IwAR0uKr-O7tweqTpYyeZwl73D4Pi6xzeqHasSU-ul0hJ7qu1j5V8KPK4LII (13) http://www.formula1-dictionary.net/motions_of_f1_car.html (14) https://www.geotab.com/white-paper/collision-reconstruction-with-telematics/ 87 PHỤ LỤC Code module giả lập: #include // khai báo thư viện CAN #include //Khai báo thư viện SPI #include //Khai báo thư viện wire cho I2C #include //Khai báo thư viện I2C LiquidCrystal_I2C lcd(0x27,20,4); #include //Khai báo thư viện RTC int readA0(); RTC_DS1307 rtc; char daysOfTheWeek[7][12] = {"Sun", "Mon", "Tue", "Wed", "Thu", "Fri", "Sat"}; 10 int St,Sp, STA; 11 const int VPA = A3; 12 const int Speed=A2; 13 const int Steer=A1; 14 const int Clutch=4; 15 const int SRS=5; 16 const int Brake=8; 17 const int SPI_CS_PIN = 10; 18 MCP_CAN CAN(SPI_CS_PIN); //Set CS pin module CAN Bus 19 void setup() 20 { Serial.begin(9600); 21 22 if (! rtc.begin()) 23 { 24 Serial.print("Couldn't find RTC"); 25 while (1); 26 } 27 28 if (! rtc.isrunning()) 88 29 { 30 Serial.print("RTC is NOT running!"); 31 Serial.println(); 32 } 33 rtc.adjust(DateTime(F( DATE ), F( TIME ))); 34 pinMode(0, OUTPUT); //Khai báo chân tín hiệu 35 pinMode(Clutch, INPUT); 36 pinMode(VPA, INPUT); 37 pinMode(Speed, INPUT); 38 pinMode(Steer, INPUT); 39 pinMode(SRS, INPUT); 40 pinMode(A0, INPUT); 41 lcd.init(); //Khởi tạo LCD 42 lcd.backlight(); 43 lcd.print("VPA:"); //VARIBLE PEDAL ACCELARATE 44 lcd.setCursor(9,0); 45 lcd.print("Speed:"); //VEHICLE SPEED 46 lcd.setCursor(0,1); 47 lcd.print("STA:"); //STEERING ANGLE 48 lcd.setCursor(9,1); 49 lcd.print("Gear:"); //GEAR NUMBER 50 while (CAN_OK != CAN.begin(CAN_500KBPS)) // khởi tạo tốc độ CAN : baudrate = 500k 51 { 52 Serial.println("CAN BUS Shield init fail"); 53 Serial.println(" Init CAN BUS Shield again"); 54 digitalWrite(0,LOW); 55 delay(100); 56 } 57 Serial.println("CAN BUS Shield init ok!"); 58 digitalWrite(0,HIGH); 89 59 } 60 unsigned char DataVPA[8] = {0x02, 0x41, 0x49, 0, 0, 0, 0, 0}; //khởi tạo smg 61 unsigned char DataSpeed[8] = {0x02, 0x41, 0x0D, 0, 0, 0, 0, 0}; 62 unsigned char DataSteer[8] = {0x02, 0x41, 0x25, 0, 0, 0, 0, 0}; 63 unsigned char DataGear[8] = {0x02, 0x41, 0x26, 0, 0, 0, 0}; 64 unsigned char DataBrake[8] = {0x02, 0x41, 0x60, 0, 0, 0, 0, 0}; 65 unsigned char DataSRS[8] = {0x02, 0x41, 0x28, 0, 0, 0, 0, 0}; 66 unsigned char DataClutch[8] = {0x02, 0x41, 0x35, 0, 0, 0, 0, 0}; 67 unsigned char DataTime[8] = {0x02, 0x41, 0x30, 0, 0, 0, 0, 0}; 68 unsigned char DataDate[8] = {0x02, 0x41, 0x31, 0, 0, 0, 0, 0}; 69 void loop() 70 { 71 DateTime now = rtc.now(); //gán giá trị cho smg 72 DataDate[3]=now.day(); 73 DataDate[4]=now.month(); 74 DataDate[5]=(now.year()/1000)*10+(now.year()%1000)/100; 75 DataDate[6]=now.year()%100; 76 DataTime[3]=now.hour(); 77 DataTime[4]=now.minute(); 78 DataTime[5]=now.second(); 79 DataGear[3]=readA0(); 80 DataBrake[3]=digitalRead(Brake); 81 DataSRS[3]=digitalRead(SRS); 82 DataClutch[3]=digitalRead(Clutch); 83 DataVPA[3]=map(analogRead(VPA),0,1023,0,100); 84 Sp=map(analogRead(Speed),0,1023,0,120); //gán giá trị speed 85 DataSpeed[3]=Sp; 86 St=map(analogRead(Steer),0,1023,-100,100); //gán giá trị steer 87 STA=map(analogRead(Steer),0,1023,-600,600); 88 DataSteer[3]=abs(St); //gán giá trị steer cho msg 89 if (St>0) 90 90 { 91 DataSteer[4]=1; 92 } 93 else 94 { 95 DataSteer[4]=0; 96 } 97 lcd.setCursor(4,0); 98 if (DataVPA[3]=10&&DataVPA[3]