(Đồ án hcmute) nghiên cứu hệ thống giám sát an ninh và năng lượng

70 2 0
(Đồ án hcmute) nghiên cứu hệ thống giám sát an ninh và năng lượng

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

Thông tin tài liệu

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT MÁY TÍNH NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG GIÁM SÁT AN NINH VÀ NĂNG LƯỢNG GVHD: NGUYỄN NGÔ LÂM SVTH: HUỲNH MINH PHÚC MSSV: 14119043 SVTH: NGUYỄN CÔNG TUẤN ANH MSSV: 14119137 SKL 0 6 Tp Hồ Chí Minh, tháng 07/2018 an BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƢỢNG CAO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG GIÁM SÁT AN NINH VÀ NĂNG LƢỢNG SVTH: MSSV: HUỲNH MINH PHÚC 14119043 NGUYỄN CÔNG TUẤN ANH 14119137 Khố : 2014 - 2018 Ngành : CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT MÁY TÍNH GVHD: Th.S NGUYỄN NGƠ LÂM Tp Hồ Chí Minh, tháng năm 2018 an CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc *** -Tp Hồ Chí Minh, ngày 19 tháng năm 2018 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: - Huỳnh Minh Phúc - Nguyễn Công Tuấn Anh Ngành: Cơng nghệ kỹ thuật máy tính Giảng viên hƣớng dẫn: ThS Nguyễn Ngô Lâm Ngày nhận ề tài: 09/02/2018 MSSV: - 14119043 - 14119137 Lớp: 14119CL2 ĐT: 0908.434.763 Ngày nộp ề tài: 19/07/2018 Tên ề tài: NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG GIÁM SÁT AN NINH VÀ NĂNG LƢỢNG Các số liệu, tài liệu ban ầu: Tài liệu: - Đồ án “Xử lý ảnh kit myRIO”, Lê Khánh Nhựt, 2015 - Đồ án “Điều khiển xe từ xa sử dụng kit myRIO”, Phan Tấn Anh Nguyễn Anh Tuấn, 2016 Nội dung thực ề tài: - Tìm hiểu ngơn ngữ lập trình họa Labview - Tìm hiểu kit myRIO - Tìm hiểu module o lƣợng - Tìm hiểu xử lý ảnh Labview - Xây dụng ứng dụng o lƣợng phát chuyển ộng Sản phẩm: Chƣơng trình mơ hình hệ thống giám sát an ninh lƣợng TRƢỞNG NGÀNH GIẢNG VIÊN HƢỚNG DẪN i an CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh Phúc ******* PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƢỚNG DẪN Họ tên Sinh viên: MSSV: Ngành: Tên ề tài: Họ tên Giáo viên hƣớng dẫn: NHẬN XÉT Về nội dung ề tài & khối lƣợng thực hiện: Ƣu iểm: Khuyết iểm: Đề nghị cho bảo vệ hay không? Đánh giá loại: Điểm:……………….(Bằng chữ: ) Tp Hồ Chí Minh, ngày …… tháng……năm 2018 Giáo viên hƣớng dẫn (Ký & ghi rõ họ tên) ii an CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh Phúc ******* PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Họ tên Sinh viên: MSSV: Ngành: Tên ề tài: Họ tên Giáo viên phản biện: NHẬN XÉT Về nội dung ề tài & khối lƣợng thực hiện: Ƣu iểm: Khuyết iểm: Đề nghị cho bảo vệ hay không? Đánh giá loại: Điểm:……………….(Bằng chữ: ) Tp Hồ Chí Minh, ngày……tháng……năm 2018 Giáo viên phản biện (Ký & ghi rõ họ tên) iii an LỜI MỞ ĐẦU Hiện với tiến khoa học công nghệ kỹ thuật, ứng dụng công nghệ ƣợc áp dụng rộng rãi ngành kỹ thuật góp phần ƣa chất lƣợng sống ngƣời ngày ƣợc nâng cao Nó giúp việc từ trồng trọt chăn nuôi ến khám phá iều lạ sống Với ngày phát triển mạnh mẽ Kit phát triển việc tự ộng hóa iều khiển ứng dụng trở nên dễ dàng nhanh chóng hơn, ồng thời giúp ngƣời lập trình dễ dàng thao tác tạo nhiều ứng dụng khác Nhu cầu ảm bảo an ninh ngày cao, muốn ƣợc ảm bảo an ninh cho tài sản ngƣời khơng ơn ngƣời tham gia mà bên cạnh ó cần phải có hệ thống tự ộng giám sát phân tích Vì mà nhóm ã chọn ề tài tốt nghiệp theo hƣớng xây dựng hệ thống giám sát ảm bảo an ninh, bên cạnh ó theo dõi ƣợc mức tiêu hao lƣợng thiết bị iv an LỜI CÁM ƠN Trƣớc hết, nhóm thực ề tài xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy Nguyễn Ngô Lâm ã hƣớng dẫn, góp ý giúp nhóm có kiến thức nhƣ kinh nghiệm trình thực ề tài Nhóm xin gửi lời cảm ơn ến quý nhà trƣờng ã hỗ trợ trang thiết bị cho ề tài Bên cạnh ó nhóm xin gửi lời cảm ơn ến bạn lớp ã hỗ trợ nhóm q trình thực Mặc dù có nhiều cố gắng, song thời gian thực án có hạn lĩnh vực nghiên cứu rộng lớn nên án cịn có nhiều hạn chế Nhóm mong nhận ƣợc nhiều góp ý thầy/cơ ể hồn thiện sản phẩm Xin chân thành cảm ơn! v an MỤC LỤC NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP i PHI U NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƢỚNG DẪN ii PHI U NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN iii LỜI MỞ ĐẦU iv LỜI CÁM ƠN .v MỤC LỤC vi DANH MỤC CÁC TỪ VI T TẮT viii DANH MỤC BẢNG BIỂU viii DANH MỤC HÌNH ẢNH viii Chƣơng TỔNG QUAN 1.1 Tình hình nghiên cứu 1.2 Mục tiêu ề tài .1 1.3 Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu 1.4 Bố cục án .2 Chƣơng 2.1 CƠ SỞ LÝ THUY T .3 Module o iện .3 2.1.1 Giới thiệu 2.1.2 Chuẩn truyền thông UART .5 2.2 Xử lý ảnh thị giác máy tính 2.2.1 Giới thiệu 2.2.2 Những vấn ề xử lí ảnh .6 2.3 MyRIO 1900 13 2.3.1 Giới thiệu 13 2.3.2 Phần cứng 14 2.3.3 Ngõ vào .14 2.3.4 Môi trƣờng phát triển - Labview 16 Chƣơng THI T K - XÂY DỰNG HỆ THỐNG 18 3.1 Sơ khối hệ thống .18 3.1.1 Yêu cầu hệ thống 18 vi an 3.1.2 3.2 Sơ khối .18 Thiết kế, tính tốn hệ thống 19 3.2.1 Thu ảnh từ môi trƣờng camera .19 3.2.2 Khối o iện áp, cơng suất, dịng iện lƣợng 20 3.2.3 Thiết kế khối xử lý trung tâm .21 3.2.4 Khối nguồn cung cấp cho hệ thống 22 Chƣơng PHẦN MỀM 23 4.1 Xử lý o iện 23 4.2 Xử lý web service 26 4.3 Xử lý phát chuyển ộng .28 4.3.1 Lƣu thuật toán 28 4.3.2 Thu ảnh từ camera 28 4.3.3 Tách ảnh 30 4.3.4 Tiền xử lý 32 4.3.5 Phân oạn 35 4.3.6 Lọc nhiễu 36 4.3.7 Tìm bao lồi (convex hull) .38 4.3.8 Nhận dạng .39 Chƣơng K T QUẢ THỰC NGHIỆM 41 5.1 Phần cứng 41 5.2 Phần mềm 42 5.2.1 Kết o iện 43 5.2.2 Web service 45 5.2.3 Phát chuyển ộng 46 Chƣơng K T LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN 49 6.1 Kết luận 49 6.1.1 Ƣu iểm 49 6.1.2 Khuyết iểm 49 6.2 Hƣớng phát triển 49 TÀI LIỆU THAM KHẢO 50 Phụ lục HƢỚNG DẪN CÀI ĐẶT LABVIEW 51 vii an DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Ký hiệu viết tắt MXP MSP UART TTL Tên đầy đủ NI myRIO Expansion Port NI myRIO System Port Universal Asynchronous Receiver-Transmitter Transistor-transistor logic DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1 Các lệnh giao tiếp với module Pzem004 .4 Bảng 2.2 Bảng mơ tả tín hiệu dạng MXP 15 Bảng 2.3 Bảng mơ tả tín hiệu dạng MSP 16 Bảng 4.1 Mô tả công cụ tách ảnh .30 Bảng phụ lục Cấu hình yêu cầu 51 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 2.1 Module Pzem004 Hình 2.2 Sơ kết nối Pzem004 .4 Hình 2.3 Kết nối chuẩn truyền thơng UART Hình 2.4 Minh họa cách xử lý thứ Hình 2.5 Minh họa cách xử lý thứ hai Hình 2.6 Ảnh trƣớc sau phân oạn Hình 2.7 Lƣợc mức xám 10 Hình 2.8 Ảnh trƣớc lọc nhiễu (trái) sau lọc nhiễu (phải) 11 Hình 2.9 Convex hull 12 Hình 2.10 Sơ dồ khối phần cứng NI myRIO 14 Hình 2.11 Các ngõ kết nối dạng MXP 15 Hình 2.12 Các ngõ kết nối dạng MSP 16 Hình 2.13 Chƣơng trình mẫu Labview 17 Hình 3.1 Sơ khối chức hệ thống 18 Hình 3.2 Camera có kết nối cổng USB với thiết bị iều khiển .20 Hình 4.1 Cấu hình cho UART chế ộ ghi liệu 23 Hình 4.2 Cấu hình cho UART chế ộ ọc liệu 24 viii an thiết bị Với thị ại lƣợng cơng suất o ƣợc khơng có dấu hiệu suy hao hay tăng lên, phần mềm không cần phải cải thiện b Kết đo thiết bị quạt 12 16 20 24 28 32 36 40 44 48 52 56 60 64 68 72 76 80 84 88 92 96 100 104 108 112 116 120 124 128 224 222 220 218 216 214 212 210 Voltage (V) 0.15 0.13 0.11 0.09 0.07 12 16 20 24 28 32 36 40 44 48 52 56 60 64 68 72 76 80 84 88 92 96 100 104 108 112 116 120 124 128 0.05 Current (A) 30 25 20 15 10 12 16 20 24 28 32 36 40 44 48 52 56 60 64 68 72 76 80 84 88 92 96 100 104 108 112 116 120 124 128 Power (W) Energy (Wh) Hình 5.5 Biểu o dịng, áp, công suất lƣợng Đánh giá kết o: dựa thơng số cơng suất, dịng iện ghi thiết bị quạt 22W, 0,14A sau o thực tế, thiết bị quạt tiêu thụ trung bình từ 22W ến 23W, dịng trung bình 0,11A Thực tế khi o có sai số, nguyên nhân sai số thiết bị Với thị ại lƣợng cơng suất, dịng iện o ƣợc khơng có dấu hiệu suy hao hay tăng lên, phần mềm khơng cần phải cải thiện c Kết đo hai bóng đèn dây tóc và quạt 44 an 225 220 215 210 14 21 28 35 42 49 56 63 70 77 84 91 98 105 112 119 126 133 140 147 154 161 168 175 182 189 196 203 210 217 224 231 205 Voltage (V) 14 21 28 35 42 49 56 63 70 77 84 91 98 105 112 119 126 133 140 147 154 161 168 175 182 189 196 203 210 217 224 231 0.34 0.33 0.32 0.31 0.3 0.29 0.28 Current (A) 14 21 28 35 42 49 56 63 70 77 84 91 98 105 112 119 126 133 140 147 154 161 168 175 182 189 196 203 210 217 224 231 80 70 60 50 40 30 20 10 Power (W) Energy (Wh) Hình 5.6 Biểu o dịng, áp, cơng suất lƣợng Đánh giá kết o: sau thực o thơng số chạy thiết bị ƣợc liệu nhƣ hình Thơng số cơng suất, dịng iện xấp xỉ cộng thơng số thiết bị với Và khơng có có xu hƣớng suy hao hay tăng lên nên phần mềm không cần phải hiệu chỉnh 5.2.2 Web service Giao diện web service hiển thị ƣợc giá trị iện bao gồm: áp, dòng, cơng suất, lƣợng Hiện tại, chƣơng trình cịn tồn nhiều hạn chế nhƣ sau: 45 an - - - Hạn chế thứ nhất: giá trị khơng ƣợc cập nhật ồng với chƣơng trình máy tính mà phải phụ thuộc vào thời gian refresh trang web, cụ thể sau giây refresh trang web lần ể update lại giá trị iện áp Hạn chế thứ hai: so với kế hoạch ban ầu, nhóm dự tính hiển thị hình ảnh từ camera lên web, nhiên nhóm chƣa thực ƣợc mà phải phụ thuộc vào việc refresh tự ộng trang web Hạn chế thứ ba: giao diện trang web cịn thơ sơ Hình 5.7 Giao diện web service 5.2.3 Phát chuyển động Một số hình ảnh thử nghiệm thực tế mơ hình nhƣ bên dƣới 46 an Hình 5.8 Khơng có chuyển ộng Ảnh khơng có ối tƣợng chuyển ộng, èn báo hiệu Motion Detected khơng sáng Khi có ối tƣợng chuyển ộng èn báo hiệu sáng nhƣ bên dƣới Hình 5.9 Khi có chuyển ộng 47 an Hình 5.10 Khi có chuyển ộng Kết ạt ƣợc xác, nhận dạng ƣợc chuyển ộng nhỏ, ộ trễ hình ảnh thấp Hạn chế gặp phải ối với chuyển ộng vùng bao lồi phát ƣợc, ví dụ nhƣ chuyển ộng mắt, miệng cử ộng nhỏ nhƣng không làm thay ổi vùng bao lồi 48 an Chƣơng KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN 6.1 Kết luận Mặc dù hệ thống nhiều hạn chế, số chức chƣa hoàn thiện theo kế hoạch ban ầu Tuy nhiên, hệ thống có khả áp ứng ƣợc yêu cầu ã ặt Nhóm xin úc kết lại số ƣu iểm nhƣợc iểm hệ thống nhƣ bên dƣới Đồng thời, nhóm ề hƣớng phát triển cho hệ thống 6.1.1 Ƣu điểm - Hệ thống hoạt ộng xác - Kết o ƣợc từ Pzem004 với mức sai số thấp - Có thể truy cập Web service từ nhiều thiết bị, cần ăng nhập vào mạng wifi kit myRIO - Nhận dạng chuyển ộng xác với ộ trễ thấp 6.1.2 Khuyết điểm - Độ ổn ịnh hệ thống chƣa mức tốt nhất, vài lỗi xảy với tần xuất thấp - Web service cịn thơ sơ, cập nhật liệu web phụ thuộc vào việc refresh trang web Chƣa hiển thị ƣợc ảnh web cách liên tục - Xử lý ảnh dừng lại ộ phân giải 320x240, ảnh cho chƣa thật rõ nét 6.2 Hƣớng phát triển - Cải thiện ộ ổn ịnh hệ thống, giải số lỗi tồn hệ thống - Cải tiến giao diện trang web, có khả cập nhật liệu liên tục hiển thị hình ảnh từ camera cách liên tục - Xây dựng hệ thống thơng minh hơn, tích hợp khả iều khiển thiết bị từ xa, thu thập liệu ể tự ộng ƣa cảnh báo mức tiêu thụ lƣợng, hƣ hỏng thiết bị - Ứng dụng nhận diện khuôn mặt ể nhận dạng xác ngƣời vào 49 an TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] Lê Khánh Nhựt, “Xử lý ảnh kit myRIO,” TP.HCM, 2015 [2] Phan Tấn Anh Nguyễn Anh Tuấn, “Điều khiển xe từ xa sử dụng kit myRIO,” TP.HCM, 2016 Tiếng Anh [3] National Instruments Corporation, "NI Vision Assistant Tutorial," 2011 [4] Nguyen Thanh Hai, PhD, "IMAGE PROCESSING," TP.HCM 50 an Phụ lục HƢỚNG DẪN CÀI ĐẶT LABVIEW Cấu hình yêu cầu ể cài ặt phiên bàn Labview 2014 Bảng phụ lục Cấu hình yêu cầu Windows Run-Time Engine Development Environment Processor Pentium III/Celeron 866 MHz (or equivalent) or later (32-bit) Pentium G1 (or equivalent) or later (64-bit) Pentium 4M (or equivalent) or later (32-bit) Pentium G1 (or equivalent) or later (64-bit) RAM 256 MB GB Screen Resolution 1024 x 768 Pixels 1024 x 768 Pixels Operating System Windows 8.1/8/7/Vista (32-bit and 64-bit) Windows XP SP3 (32-bit) Windows Server 2012 R2 (64-bit) Windows Server 2008 R2 (64-bit) Windows Server 2003 R2 (32-bit) Windows 8.1/8/7/Vista (32-bit and 64-bit) Windows XP SP3 (32-bit) Windows Server 2012 R2 (64-bit) Windows Server 2008 R2 (64-bit) Windows Server 2003 R2 (32-bit) Disk Space 500 MB GB (includes default drivers from the NI Device Drivers media) Color Palette N/A LabVIEW and the LabVIEW Help contain 16-bit color graphics LabVIEW requires a minimum color palette setting of 16-bit color Temporary LabVIEW uses a directory for storing N/A 51 an Files Directory Adobe Reader temporary files National Instruments recommends that you have several megabytes of disk space available for this temporary directory N/A You must have Adobe Reader installed to search PDF versions of all LabVIEW manuals Note: The following list describes restrictions for using LabVIEW on Windows: LabVIEW does not support Windows 2000/NT/Me/98/95 or Windows XP x64 You cannot access LabVIEW using a Guest account on Windows Hƣớng dẫn cài ặt Labview - NI myRIO Software Bundle 2014 Đây gói phần mềm dành riêng cho lập trình ứng dungk kit myRIO, ƣợc tích hợp sẵn thƣ viện hỗ trợ NI myRIO, driver nhiều công cụ hỗ trợ khác Có thể tải miễn phí cài ặt gói phần mềm trang chủ Labview theo ƣờng link sau: Link: http://www.ni.com/download/ni-myrio-software-2014/4855/en/ Định dạng: iso Dung lƣợng: 7512.22 MB Sau tải về, giải nén file iso burn ĩa ể tiến hành cài ặt Hình phụ lục 1.1 Thƣ mục chứa tệp tin cài ặt Bƣớc Khởi chạy tập tin Setup.exe thƣ mục ã giải nén ĩa cài ặt 52 an Hình phụ lục 1.2 Giao diện cài ặt labview Bƣớc Giao diện cài ặt chƣơng trình nhƣ hình bên dƣới, click vào Next ể ến bƣớc Hình phụ lục 1.3 Giao diện cài ặt labview Bƣớc Giao diện Product list hiển thị nhƣ hình bên ƣới Chọn module cài ặt cần thiết nhấn Next 53 an Hình phụ lục 1.4 Thơng tin sản phẩm Bƣớc Tại giao diện Product information tick bỏ tick ể nhận thông báo chƣơng trình từ nhà sản xuất, click next ể tiếp tục Hình phụ lục 1.5 Thơng tin ngƣời dùng Bƣớc Tại User Information iền thông tin ngƣời dùng Serial Number Có thể bỏ trống Serial Number ể cài ặt dùng thử Click Next ể tiếp tục 54 an Hình phụ lục 1.6 Đƣờng dẫn nơi cài ặt Bƣớc 6: Chọn ƣờng dẫn ến nơi cài ặt Labview 55 an Hình phụ lục 1.7 Thỏa thuận cấp phép Bƣớc 7: Ở bƣớc iều kiện bắt buộc ngƣời dùng phải ồng ý ể tiến hành cài ặt Sau ã ọc ồng ý với iều kiện tick chọn I accept the above licese Agreement(s) tiến hành nhấn Next 56 an Hình phụ lục 1.8 Quá trình cài ặt Bƣớc 8: Ở bƣớc này, chƣơng trình ang tiến hành cài ặt Tùy thuộc vào số lƣợng module ã chọn cấu hình máy tính khoản thời gian ể cài ặt Sau cài ặt thành cơng, nhấn Finish ể kết thúc q trình cài ặt 57 an S an K L 0 ... pháp ể hỗ trợ giám sát lƣợng cách thuận tiện Bên cạnh việc giám sát lƣợng, giám sát an ninh ƣu tiên hàng ầu Nhóm thực án ã ề ý tƣởng nghiên cứu mơ hình hai một, vừa giám sát ƣợc an ninh thông qua... 19/07/2018 Tên ề tài: NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG GIÁM SÁT AN NINH VÀ NĂNG LƢỢNG Các số liệu, tài liệu ban ầu: Tài liệu: - Đồ án “Xử lý ảnh kit myRIO”, Lê Khánh Nhựt, 2015 - Đồ án “Điều khiển xe từ xa...BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƢỢNG CAO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG GIÁM SÁT AN NINH VÀ NĂNG LƢỢNG SVTH: MSSV:

Ngày đăng: 02/02/2023, 09:16