Thiết kế và phát triển thiết bị phát hiện xe ô tô sử dụng cảm biến từ trường và công nghệ truyền thông lora

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Đề tài THIẾT KẾ VÀ PHÁT TRIỂN THIẾT BỊ PHÁT HIỆN XE Ô TÔ SỬ DỤNG CẢM BIẾN TỪ TRƯỜNG VÀ CÔNG NGHỆ TRUYỀN THÔNG LORA Sinh viên: MSSV: Lớp: Giảng viên hướng dẫn: Hội đồng: 27/09/2023 Dương Văn Đoàn 20172472 ĐTVT.11-K62 TS Đào Việt Hùng 212_14ET NỘI DUNG CHÍNH Phần I: Đặt vấn đề Phần II: Quá trình triển khai đề tài Phần III: Kiểm thử kết Phần IV: Kết luận và hướng phát triển 27/09/2023 I Đặt vấn đề  Hiện trạng • Số lượng xe tơ tăng cao • Bãi đỗ xe nhà tải • Bãi đỗ xe trời khai thác chưa hiệu  Hệ • Gây ùn tắc giao thơng, nhiễm khơng khí • Gây khó khăn cho tài xế • Khó khăn cho việc quản lý, thất lãng phí tài nguyên Một số dạng bãi đỗ xe ô tô 27/09/2023 I Đặt vấn đề  Cơng nghệ phục vụ bãi đỗ xe ngồi trời • Khó áp dụng cơng nghệ sóng siêu âm, hồng ngoại, microwave cho bãi đỗ xe ngồi trời • Tại Việt Nam, việc nghiên cứu, ứng dụng công nghệ cảm biến cho bãi đỗ xe ngồi trời cịn chưa phổ biến  Đòi hỏi việc phát triển thiết bị phát xe ô tô áp dụng công nghệ phù hợp cho bãi đỗ xe ngồi trời Một số cơng nghệ cảm biến ứng dụng phát xe ô tô 27/09/2023 I Đặt vấn đề  Ưu điểm công nghệ cảm biến từ trường cho ứng dụng bãi đỗ xe ngồi trời • Ngun lý phát phương tiện dựa thay đổi tín hiệu từ trường trái đất phương tiện gây • Tín hiệu từ trường không bị ảnh hưởng yếu tố mưa, sương mù • Giá thành hợp lý • Tiêu thụ điện thấp • Nhỏ gọn, dễ triển khai, tích hợp Ứng dụng cảm biến từ trường trái đất phát xe ô tô 27/09/2023 I Đặt vấn đề  Mơ hình quản lý bãi đỗ xe đề xuất nhóm nghiên cứu • Hệ thống dựa kết hợp bao gồm Detector, Camera, Gateway tập trung giúp phát hiện, xác định phương tiện phố, bãi đỗ xe ngồi trời Mơ hình tổng quan hệ thống 27/09/2023 I Đặt vấn đề  Vai trò đồ án đề tài nghiên cứu • Khảo sát, tìm hiểu, nghiên cứu phương pháp quản lý, phát xe ô tô cho bãi đỗ xe thơng minh • Phân tích, đề xuất giải pháp phát xe tơ cho bãi đỗ xe ngồi trời sử dụng cơng nghệ cảm biến từ trường • Nghiên cứu, ứng dụng công nghệ truyền thông LoRa/LoRaWAN cho thiết bị phát xe tơ • Thiết kế, phát triển phần cứng, phần mềm cho thiết bị phát xe tơ (Detector) • Đảm bảo truyền thơng tin cậy phân hệ Detector – Gateway dựa sở kế thừa phát triển phần cứng, phần mềm thiết bị tập trung Smart Gateway • Nghiên cứu, phát triển chế điều khiển cho phân hệ Detector – Gateway thông qua truyền thông LoRa 27/09/2023 II Quá trình triển khai đề tài  Kiến trúc tổng quan hệ thống • Hệ thống dựa kiến trúc LoRaWAN Kiến trúc tổng quan hệ thống 27/09/2023 II Quá trình triển khai đề tài  Khảo sát khả thi ứng dụng cảm biến từ trường trái đất việc phát xe tơ khu thị Hình ảnh liệu trình khảo sát 27/09/2023 II Quá trình triển khai đề tài  Thiết kế phần cứng thiết bị Detector • Thiết bị phần cứng triển khai tích hợp với thành phần: ̶ Cảm biến từ trường HMC5883L ̶ Cảm biến hồng ngoại HS0038B ̶ MCU Stm32L031K6Tx ̶ IC thời gian thực DS3231 ̶ Module truyền thơng LoRa RFM95 IC Sx1276 Hình ảnh liệu khảo sát 27/09/2023 II Quá trình triển khai đề tài  Thiết kế phần cứng thiết bị Detector Detector v1.0 Detector v1.1 Detector v2.0 Detector theo phiên 1.0, 1.1, 2.0 27/09/2023 10 II Quá trình triển khai đề tài  Tổng quan phân hệ Detector-SGateway • Thiết bị Detector thực thi nhiệm vụ ̶ Xử lý tín hiệu, phát xe tơ vị trí đỗ xe ̶ Truyền/nhận liệu trạng thái vị trí đỗ xe theo kiện chu kỳ tới gateway thông qua truyền thông LoRa ̶ Nhận quản lý, điều khiển Smart Gateway • Thiết bị SGateway thực thi nhiệm vụ ̶ Truyền nhận liệu truyền thông LoRa từ Detector ̶ Điều khiển quản lý Detector ̶ Lưu trữ, xử lý biên, gửi liệu lên Server thông qua LTE, Ethernet, Wifi Hình ảnh thiết bị Detector, gateway 27/09/2023 11 III Kiểm thử kết đạt  Kiểm thử độ xác thiết bị Detector Kiểm thử thiết bị phịng thí nghiệm 27/09/2023 Kiểm thử thiết bị sân C9 đại học Bách Khoa Hà Nội 12 III Kiểm thử kết  Kết phát phương tiện • Kết độ xác phát đạt 100% trường hợp xe đỗ vị trí Xe vào Xe dừng Số lần Số lần xe vào phát 25 Độ xác 25 100% Số lần Số lần xe phát dừng 25 25 Xe Độ xác Số lần xe Số lần phát Hiệu suất 100% 25 25 100% Kết kiểm thử độ xác thiết bị IP Gen Frequency (Hz) Length BW (KB) SF Time RSSI (dBm) SNR (dB) SqN Payload 255.25 0.109 923200000 55 125 10 2-Jan -48 8.5 1979 *20220805002542,9,000001001,0,0 12,ffffffff# 255.25 0.109 923600000 55 125 10 2-Jan -48 8.8 1980 *20220805002635,9,000001001,1,0 12,ffffffff# Kết tin liệu Detector  Gateway 27/09/2023 13 III Kiểm thử kết  Kết kiểm thử truyền thông LoRa mức tiêu thụ lượng Kết kiểm thử tỷ lệ gói tin Kết kiểm thử độ trễ truyền thông Mô tả Lý thuyết Thực tế Standby mode RTC 0.29 µA 0.35 µA Normal MCU, Sensor, RFM95 (Sleep) 12 mA 14 mA Normal MCU, Sensor, RFM95 (Tx) 20-120 mA 40 mA (Max) 15-20 mA 34 mA Normal MCU, Sensor, RFM95 (Rx) Kết kiểm thử mức tiêu thụ lượng 27/09/2023 14 IV Kết luận hướng phát triển  Kết luận chung  Khảo sát, nghiên cứu, tìm hiểu phương pháp phát xe ứng dụng bãi đỗ xe thơng minh  Phân tích, đề xuất phương pháp phát xe ô tô sử dụng cảm biến từ trường ứng dụng bãi đỗ xe thông minh  Thiết kế phát triển thiết bị phát xe Detector sử dụng công nghệ cảm biến từ trường công nghệ truyền thông LoRa  Kiểm thử chức vận hành thiết bị đạt mục tiêu đề  Hướng phát triển • Tối ưu chế điều khiển thiết bị • Tối ưu mức tiêu thụ lượng thiết bị 27/09/2023 15 Kết nghiên cứu liên quan  Công bố khoa học • Tên báo: An IoT System for Detection an d Identification of Radioactive M aterial in Scrap Metal Recycling • Nơi công bố: IEEE International Conference on Consumer Electronics (ICCE) 2022 • Năm cơng bố: 07-09 tháng năm 2022 27/09/2023 16 EM XIN CẢM ƠN QUÝ THẦY CÔ VÀ CÁC BẠN ĐÃ LẮNG NGHE Phụ lục  Thiết kế chế hoạt động thiết bị Detector • Thiết bị Detector có hai tác vụ ̶ Tác vụ xử lý tín hiệu cảm biến ̶ Tác vụ xử lý truyền thơng LoRa Lưu đồ thuật tốn tác vụ xử lý tín hiệu cảm biến Detector Phụ lục  Thiết kế chế hoạt động thiết bị Detector Lưu đồ thuật tốn tác vụ truyền thơng LoRa khung thời gian truyền nhận Detector