BÀI tập lớn THIẾT kế hệ NHÚNG TRƯỜNG đại học BÁCH KHOA hà nội VIỆN điện tử VIỄN THÔNG THIẾT kế CHẾ tạo hệ THỐNG GIÁM sát, THU THẬP THÔNG TIN từ XA

LOGO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN THIẾT KẾ HỆ NHÚNG THIẾT KẾ CHẾ TẠO HỆ THỐNG GIÁM SÁT, THU THẬP THƠNG TIN TỪ XA GVHD TS Ngơ Vũ Đức SVTH Nguyễn Duy Thịnh – 20149575 – K56 Lê Quang Minh – 20159503 – K56 Nguyễn Việt Anh – 20121228 – K57 NỘI DUNG TRÌNH BÀY Đặt vấn đề Cơ sở lý thuyết Phân tích, thiết kế mạch phần cứng Thử nghiệm kết Kết luận Đặt vấn đề SCADA Là hệ thống xác định, giám sát thu thập thông tin (môi trường, thiết bị, cảnh báo…) Các thành phần SCADA Trạm điều khiển giám sát trung tâm Trạm thu thập liệu trung gian (RTU PLC) Hệ thống truyền thông CS Giao diện người máy HMI Đặt vấn đề  Với khả ứng dụng lớn nhiều lĩnh vực sản xuất công nghiệp, môi trường… nên việc xây dựng hệ thống giám sát, thu thập thông tin cần thiết  Ở Việt Nam, sở hạ tầng mạng hoàn toàn cho phép thực giải pháp công nghệ  Một hệ thống giám sát, thu thập thông tin cỡ nhỏ với chức đưa cảnh báo hay điều khiển thiết bị khác chắn hữu ích phù hợp môi trường nghiên cứu học tập sinh viên “Thiết kế chế tạo hệ thống giám sát, thu thập thông tin từ xa” Hệ thống giám sát, thu thập thông tin Các giai đoạn triển khai Giai đoạn Nghiên cứu giao thức truyền nhận với module SIM Giai đoạn Thiết kế, tối ưu phần cứng thu nhận liệu từ cảm biến Giai đoạn Truyền liệu thu thập server giả lập trước Giai đoạn Kết hợp với phần mềm Client-Server (nếu có) Cơ sở lý thuyết Mơ hình Client-Server  Là kỹ thuật mới, đó:  Client đối tượng cần phục vụ  Server đối tượng phục vụ yêu cầu nhiều Client gửi đến  Khi cần phục vụ, Client tạo kết nối đến Server gửi yêu cầu cần → sau đuợc phục vụ, Client ngắt kết nối trở lại trạng thái bình thường  Việc ứng dụng mơ hình làm giảm chi phí, tăng tốc độ → cần thiết truy cập liệu Cơ sở lý thuyết Giao thức SMS  SMS giao thức viễn thông cho phép gửi thông điệp dạng text ngắn (không 160 chữ cái)  Định dạng liệu tin nhắn bao gồm nội dụng tin nhắn, thời gian số điện thoại gửi đến  Chi tiết tin nhắn mô tả từ đơn vị giao thức PDU Cấu trúc tin nhắn Cơ sở lý thuyết Giao thức TCP/IP  Là tập hợp giao thức cụm giao thức (giao thức điều khiển truyền TCP giao thức Internet)  TCP/IP có lớp kể đến: Application, Transport, Internet Network Interface Cấu trúc TCP/IP so với mơ hình OSI Cơ sở lý thuyết Truyền thơng USART  USART truyền nhận nối tiếp đồng khơng đồng  Có cách giao tiếp song song giao tiếp: • Hệ thống truyền thơng song song cồng kềnh, hiệu • Truyền nối tiếp hạn chế tốc độ độ xác truyền nhận • Khung truyền liệu phổ biến nhất: start bit + bit data + stop bit Truyền bit theo phương pháp song song nối tiếp Phân tích, thiết kế mạch phần cứng Nguồn cung cấp cho mạch phần cứng Thông số Giá trị Thông số Giá trị Linh kiện LM2576 IC AMS1117 Điện áp đầu vào +12V Điện áp đầu vào +5V Điện áp đầu +3.3V Dòng 1A Dropout Voltage 1V Điện áp đầu Adjustable Dòng 3A Phân tích, thiết kế mạch phần cứng Các thơng số cảm biến Thông số Giá trị Sensor DHT11 Dải đo 20÷90%RH, 0÷50oC Độ xác ±5% RH, ±2% oC Package 4-pin Single Row Giao thức Serial Interface Nguồn cung cấp 3÷5.5V Phân tích, thiết kế mạch phần cứng Các đặc tính bật MCU Thơng số Giá trị MCU STM32F103C8T6 Dải điện áp 2.0÷3.6V Tần số thạch anh tối đa 72MHz Truyền thông USART, I2C, SPI, CAN… Giao thức Serial Interface Phân tích, thiết kế mạch phần cứng Các thông số kỹ thuật module SIM900 Thơng số Giá trị Nguồn cung cấp 3.4÷4.5V/2A Giao tiếp AT command Giao thức hỗ trợ UDP, TCP/IP, SMS External antenna Antenna pad GPRS data downlink / uplink 85.6kbps / 42.8kbps Phân tích, thiết kế mạch phần cứng Sơ đồ nguyên lý phần cứng hoàn thiện Phân tích, thiết kế mạch phần cứng Hình ảnh phần cứng thiết kế 3D thực tế Phân tích, thiết kế mạch phần cứng  Các số thông số kỹ thuật đạt phần cứng Thông số Giá trị Điện áp đầu vào +12V/2A Điện áp nguồn (mạch tương tự) +4.5V/3A Điện áp logic (mạch số) +3.3V Truyền thông module SIM900 USART Giao thức truyền thông SMS, UDP, TCP/IP Hỗ trợ mạch nạp J-Link, ST-Link Thử nghiệm kết Phần mềm dùng trình thử nghiệm Thử nghiệm kết Cấu hình thơng số cho Server Thử nghiệm kết Quá trình kết nối, truyền nhận liệu từ Client Server Thử nghiệm kết Bắt đầu Lưu đồ thuật tốn Khởi tạo hệ thống No Đọc thơng số từ cảm biến Yes Gửi thông số cảm biến Server Kiểm tra thông số Server No Yes Hiển thị liệu thu nhận No Vượt ngưỡng cho phép Yes Cảnh báo hình Kết thúc Thử nghiệm truyền thông sử dụng giao thức UDP Thử nghiệm kết  Phần cứng thiết kế đáp ứng thông số kỹ thuật đề ban đầu  Dữ liệu thu nhận có khả đóng gói thành tin mong muốn (tùy thuộc theo giao thức truyền thông sử dụng)  Kết thử nghiệm với phần cứng cho thấy độ ổn định cao, nguồn cung cấp cho module SIM đảm bảo  Phần cứng hồn tồn có khả tương thích với tầng ứng dụng bên Kết luận Kết thu tiền đề phát triển hệ thống thu thập liệu hoàn chỉnh Mở nhiều hướng phát triển webserver, smartphone-apps, sercurity… 26 TÀI LIỆU THAM KHẢO SIM Com, Hardware Design SIM900A_HD_V1.01 SIM Com, SIM900_AT Command Manual_V1.03 D-Robotics, DHT11 Humidity & Temperature Sensor, 2010 STMicroelectronics, STM32F103C8T6 Datasheet, 2007 National Instruments, Basic TCP/IP Communication in LabVIEW, 2015 CÁM ƠN THẦY VÀ CÁC BẠN ĐÃ LẮNG NGHE! ... điều khiển thiết bị khác chắn hữu ích phù hợp mơi trường nghiên cứu học tập sinh viên ? ?Thiết kế chế tạo hệ thống giám sát, thu thập thông tin từ xa? ?? Hệ thống giám sát, thu thập thông tin Các giai... môi trường? ?? nên việc xây dựng hệ thống giám sát, thu thập thông tin cần thiết  Ở Việt Nam, sở hạ tầng mạng hoàn tồn cho phép thực giải pháp cơng nghệ  Một hệ thống giám sát, thu thập thông tin. ..NỘI DUNG TRÌNH BÀY Đặt vấn đề Cơ sở lý thuyết Phân tích, thiết kế mạch phần cứng Thử nghiệm kết Kết luận Đặt vấn đề SCADA Là hệ thống xác định, giám sát thu thập thông tin (môi trường, thiết