HỆ THỐNG GIÁM SÁT CONTAINER LẠNH VÀ KỸ THUẬT TRẢI PHỔ REEFER CONTAINER MONITORING SYSTEM & ‘SPREAD SPECTRUM’ TECHNOLOGY ThS. NGUYỄN TIẾN DŨNG

HỆ THỐNG GIÁM SÁT CONTAINER LẠNH VÀ KỸ THUẬT TRẢI PHỔ REEFER CONTAINER MONITORING SYSTEM & ‘SPREAD SPECTRUM’ TECHNOLOGY ThS NGUYỄN TIẾN DŨNG Khoa Điện - Điện tử tàu biển, Trường ĐHHH Tóm tắt: Bài báo giới thiệu kỹ thuật phát tín hiệu trải phổ rộng hệ thống giám sát container lạnh sử dụng kỹ thuật Abstract: This paper introduces 'Spread Spectrum' technology and Remote Monitoring System for the management and control of refrigerated containers Đặt vấn đề Ngày nay, công nghệ thông tin ứng dụng mạnh mẽ cơng nghiệp đóng tàu tồn giới nói chung Việt Nam nói riêng Việc nghiên cứu công nghệ phục vụ công tác thiết kế, chế tạo lắp đặt, vận hành hệ thống có sử dụng kỹ thuật vấn đề cấp bách Trong khuôn khổ báo, Tác giả giới thiệu kỹ thuật phát tín hiệu trải phổ rộng hệ thống giám sát container lạnh có sử dụng kỹ thuật trải phổ, hệ thống lắp đặt tàu chở container 700 Teu đóng TCT CNTT Nam Triệu Nội dung 2.1 Tổng quan kỹ thuật phát tín hiệu trải phổ rộng Kỹ thuật trải phổ tín hiệu kỹ thuật điều chế giải điều chế cho tín hiệu trải băng thông lớn, thông thường khoảng 200 lần so với tín hiệu ban đầu vậy, lượng truyền địi hỏi Kỹ thuật trải phổ để chống nhiễu nghiên cứu ứng dụng trước tiên phát triển hệ thống liên lạc quân Mỹ Kết thúc chiến tranh giới lần thứ hai năm sau, việc trải phổ để chống nhiễu khái niệm quen thuộc thiết bị rada quân Các nghiên cứu kỹ thuật trải phổ thúc đẩy trước hết xuất phát từ mong muốn thiết kế hệ thống thơng tin có tính chống nhiễu cao Trên sở kết việc nghiên cứu làm nảy sinh loạt ứng dụng khác kỹ thuật trải phổ : ứng dụng cho hệ thống thông tin yêu cầu phải giảm mật độ phổ lượng, ứng dụng cho thiết bị đo cự ly có độ phân giải cao kỹ thuật đa truy nhập (CDMA) Các đặc trưng kỹ thuật trải phổ là: 1/ Tín hiệu sau trải phổ chiếm độ rộng băng truyền dẫn lớn gấp nhiều lần bề rộng băng tối thiểu cần thiết để truyền thông tin 2/ Sự trải phổ thực tín hiệu trải phổ thường gọi mã trải phổ, trải phổ độc lập với liệu 3/ Tại phía thu, việc nén phổ (nhằm khôi phục lại thông tin ban đầu) thực tương quan tín hiệu thu với đồng mã trải phổ mà sử dụng phía phát Có nhiều kỹ thuật spread spectrum, có hai kỹ thuật mô tả thường dùng Kỹ thuật DIRECT SEQUENCE SPREAD SPECTRUM, liệu truyền thay đổi dòng bit bên gởi tạo Dòng bit biểu diễn bit liệu ban đầu nhiều bit dòng liệu tạo ra, làm mở rộng tín hiệu băng thơng rộng Nếu có 100 bit dùng để biểu diễn bit liệu, tín hiệu mở rộng 100 lần so với băng thông ban đầu Nguồn tạo dòng bit giả ngẫu nhiên để điều biến liệu nguồn, đích tạo dịng bit để giải điều biến nhận Spread spectrum báo thẳng vào băng thông bị nhiễu nhiều, khơng vượt q âm lượng nhiễu Các tín hiệu âm spread spectrum yếu giao thoa với tín hiệu âm thường Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Hàng hải Số 14 - 6/2008 18 Kỹ thuật FREQUENCY HOPPING SPREAD SPECTRUM, liệu ban đầu không mở rộng, liệu truyền qua dải rộng tần số thay đổi khoảng thời gian chia theo giây Cả đầu phát lẫn đầu nhận đồng thay đổi tần số trình truyền để gây khó khăn cho đối tượng làm nhiễu tín hiệu đuờng truyền việc dị tìm tần số xác mà tín hiệu truyền Các tần số thay đổi rút từ bảng mà máy phát lẫn máy nhận điều biết FCC cấp phát tần số spread spectrum để dùng thươơng mại phạm vi từ 902 đến 928 MHz, 2.4000 đến 2.4835 GHz, 5.725 đến 5.850 GHz Các hệ thống thông tin, giám sát từ xa sử dụng kỹ thuật trải phổ đảm bảo tính bảo mật, tính chống nhiễu, tính xác cao lượng truyền thấp Đặc biệt sử dụng mạng điện cơng nghiệp có tần số 60Hz làm mơi trường truyền dẫn 2.2 Hệ thống giám sát container lạnh Hệ thống giám sát container lạnh tàu chở container 700TEU đóng TCT CNTT Nam Triệu sử dụng kỹ thuật trải phổ nói Hệ thống có tên GRASPNET Hệ thống GRASPNET dùng để bảo quản, giám sát từ xa container lạnh cảng tàu Hệ GRASPNET phù hợp với tiêu chuẩn ISO 10368 thiết bị giám sát từ xa Để giảm thiểu thiệt hại cho hệ thống, vận chuyển lưu giữ container lạnh kho, bãi phải tuân thủ điều kiện : - Nhiệt độ môi trường không vượt 55 0c - Độ ẩm không vượt 90% - Thiết bị không để nước vào - Không để thiết bị mặt trời chiếu trực tiếp gần nguồn nhiệt nguồn Radio - Không để gần nơi máy hàn làm việc, nồng độ khí ga lớn khơng khí bị nhiễm - Bề mặt thiết bị khơng bị chịu áp lực mức cho phép, tránh va chạm - Thiết bị không hoạt động sau lắp đặt, phải bảo vệ bề mặt phim cách không mở Bộ sử lý trung tâm giám sát (MMU): Cấu hình tối thiểu MMU cần phải có - CPU-80486DX4 100 MHz processor máy tính IBM tương thích - RAM 32 MB of RAM for Win95(Client only), 98, and ME or 64 MB of RAM for Windows NT4 - Ổ cứng 100 Megabyte , Ổ mềm 1.44 Megabyte CD-ROM - Video- độ phân giải 1024 x 768 “15" SuperVGA Monitor - Ports-(1) Parallel Printer Port, - (2) RS-232 serial COM ports - Software-Windows 95(Client Only), 98, ME, or NT4 - Printer : in báo cáo - Một khe cắm mở rộng cho Alarm System Output Bộ truyền thông dải rộng (WBCCU) (hình 1.a) -Dựa kỹ thuật trải phổ quân Hình 1.a -Được sử dụng để giao tiếp MMU thu phát công suất -Các thông số kỹ thuật : Tần số trung tâm 270 KHz, hoạt động dải tần 140-400 KHz nên gọi băng thông rộng, tốc độ truyền 19.2 kbaud -Ưu điểm bật khả kháng nhiễu cao, công Hình 1.a suất phân bố tồn giải tần, giá thành cao Bộ truyền thông dải hẹp (NBCCU) (hình 1.b) Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Hàng hải Số 14 - 6/2008 19 - Được sử dụng để giao tiếp MMU thu phát công suất - Các thông số kỹ thuật : Tần số trung tâm 55 KHz, hoạt động dải tần 45-65 KHz nên gọi băng thông hẹp, tốc độ truyền 600/1200 baud - Ưu điểm bật khả trộn liệu cao, dễ sửa chữa bảo dưỡng, truyền thơng nhanh, khả kháng nhiễu Hình 1.b Bộ thu phát cơng suất (PT) (hình 1.c) -Bao gồm board băng thông hẹp, băng thông rộng -Board cơng suất có ba tầng khuyếch đại vịng thu -Tín hiệu vào truyền thơng nhờ mạng động lực sau nén để lọc nhiễu -Ngoài hệ thống cịn có thiết bị cách ly biến áp (TBU), biến dịng (CT), mơ đun chuyển đổi (CTM) Hình 1.c Thiết bị truyền thơng từ xa (RCD) (hình 1.d) Hình 1.d Thiết bị lắp containers nối với vi điều khiển Nó có nhiệm vụ nhận lệnh từ mạng, chuyển đổi đưa tới điều khiển Thiết bị truyền thông từ xa bao gồm thiết bị truyền thông từ xa băng tần hẹp (NBRCD) thiết bị truyền thông từ xa băng tần rộng (WBRCD) NBRCD thiết bị thụ động hệ liệu tần số thấp Nó xác định lệnh, yêu cầu từ NBCCU giao tiếp với vi điều khiển container Đối với hệ thống khác nhau, nhà máy có định nghĩa cổng thu thập liệu phần mềm giám sát khác WBRCD : thiết bị thụ động hệ liệu tần số cao Nó xác định lệnh, yêu cầu từ NBCCU giao tiếp với vi điều khiển container Đối với hệ thống khác nhau, nhà máy có định nghĩa cổng thu thập liệu phần mềm giám sát khác Bộ thu thập liệu từ xa (RRC) (hình 1.f) - Cung cấp thông số container mà không cần modem - Không cần quan tâm tới khoảng cách cáp từ vị trí monitor tới thu thập liệu - Nối thẳng vào mạng 380/440v - Thường có dạng sau : 31 giắc cắm 15 giắc cắm bọc thép khơng rỉ, 31 giắc cắm có đầu nối từ xa bọc thủy tinh … - Với cấu hình bao gồm NBRCD với (1-4) board đầu Hình 1.f vào WBRCD với (1-32) board đầu vào Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Hàng hải Số 14 - 6/2008 20 Với chuẩn RTE, NBRCD đọc tín hiệu đầu vào số từ card đầu vào chuyển đổi thông tin đưa tới NBCCU Board đầu vào nhận bốn tín hiệu 0/24 vAC từ container qua cáp đặc biệt Đó giám sát tình trạng : máy nén, tình trạng đơng lạnh, lĩnh vực giám sát, kiểm tra hệ thống Cấu trúc sơ đồ lắp đặt (hình 2) Các thơng số kỹ thuật container lạnh qua thu thập liệu từ xa giao tiếp với vi điều khiển container lạnh, đưa đến thu phát cơng suất tín hiệu truyền tới truyền thông giải hẹp rộng hiển thị hình giám sát sơ đồ Mơi trường truyền dẫn chủ yếu dùng mạng điện động lực 440v/60Hz tàu Hình Sơ đồ lắp đặt hệ thống giám sát Kết luận Lý thuyết kỹ thuật trải phổ hoàn thiện từ năm 1940, đến lần ứng dụng công nghiệp đóng tàu Việt Nam Với hệ giám sát tàu thủy, kỹ thuật trải phổ cho phép hệ thống có khả kháng nhiễu cao, tốc độ truyền nhanh tính xác thơng tin Ngày công nghệ thông tin ứng dụng chỗ tàu Ví dụ giám sát tình trạng tàu(VDR), hệ thống đảm bảo an toàn cho tàu, hệ thống điều khiển tự động … Và hướng đầy tiềm cho ứng dụng kỹ thuật cao TÀI LIỆU THAM KHẢO: [1] Nguyễn Phương Lâm Luận văn thạc sỹ Đại học Bách khoa Hà Nội.1995 [2] Lyngso Marine CMS2100 Reefer Container Monitoring System 2005 Người phản biện: TS Lưu Kim Thành Tạp chí Khoa học Công nghệ Hàng hải Số 14 - 6/2008 21