Nghiên cứu xây dựng ma trận phun nước nghệ thuật

ỦY BAN NHÂN DÂN TP.HCM SỞ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN BÁO CÁO NGHIỆM THU ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG MA TRẬN PHUN NƯỚC NGHỆ THUẬT Chủ nhiệm đề tài: PGS TS VŨ ĐỨC LUNG THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH THÁNG 12/2016 ỦY BAN NHÂN DÂN TP.HCM SỞ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ BÁO CÁO NGHIỆM THU (Đã chỉnh sửa theo góp ý Hội đồng nghiệm thu) ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG MA TRẬN PHUN NƯỚC NGHỆ THUẬT CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI (Ký tên) CƠ QUAN QUẢN LÝ (Ký tên/đóng dấu xác nhận) CƠ QUAN CHỦ TRÌ (Ký tên/đóng dấu xác nhận) THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH THÁNG 12/2016 MỤC LỤC TÓM TẮT NỘI DUNG NGHIÊN CỨU iv SUMMARY OF RESEARCH CONTENT v DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT vi DANH MỤC HÌNH vii DANH MỤC BẢNG BIỂU x PHẦN MỞ ĐẦU Chương xi TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI Tổng quan đề tài Nội dung đề tài Chương NỘI DUNG NGHIÊN CỨU Nội dung 1: Nghiên cứu tổng quan đề tài nước 2.1.1 Ngoài nước 2.1.2 Trong nước Nội dung 2: Phân tích thiết kế hệ thống 2.2.1 Các thành phần hệ thống phần cứng khí 2.2.2 Các thành phần phần điện điều khiển 2.2.3 Các thành phần phần mềm nhúng 12 2.2.4 Các thành phần hệ thống phần mềm máy tính 13 Nội dung 3: Thiết kế module điều khiển trung tâm 16 2.3.1 Module STM32F407VG 17 2.3.2 Module Power Supply 17 2.3.3 Module USB storage device 19 2.3.4 Module RS232 19 i 2.3.5 Module USB interfacing 20 2.3.6 Module Ethernet 21 2.3.7 Module điều khiển máy bơm thiết bị nhạc nước độc lập 26 2.3.8 Module TFT LCD 28 2.3.9 Module Touchpad 31 2.3.10 Module board điều khiển máy bơm Slaver 31 Nội dung 4: Thiết kế xây dựng phần mềm nhúng cho vi điều khiển chạy board phần cứng 32 2.4.1 Phần mềm nhúng cho board Master 33 2.4.2 Phần mềm nhúng cho board Slaver 39 Nội dung 5: Thiết kế xây dựng phần mềm điều khiển máy tính 41 2.5.1 Musical Dancing Fountain GUI 42 2.5.2 Module Control 44 2.5.3 Module EditableEffect 45 2.5.4 Module Sound Spectrum 51 2.5.5 Module Simulation – Giả lập 53 Nội dung 6: Thiết kế gia công module công suất 56 2.6.1 Khối cấp nguồn 56 2.6.2 Khối mạch công suất điều khiển máy bơm 56 2.6.3 Khối mạch công suất điều khiển đèn 59 Nội dung 7: Gia công khí đường ống Inox cho tồn giàn phun 62 2.7.1 Vòi phun 62 2.7.2 Khung kết nối máy bơm 63 ii Nội dung 8: Lắp ráp tủ điện điều khiển tủ điện công suất 65 2.8.1 Tủ điện điều khiển 65 2.8.2 Tủ điện công suất 67 Nội dung 9: Chế tạo đèn chiếu sáng sử dụng đèn LED 68 2.9.1 Thiết kế tổng quan đèn LED 69 2.9.2 Thiết kế khí 70 2.9.3 Thiết kế điện tử 71 2.9.4 Gia công đèn 74 Nội dung 10: Thiết kế kịch thử nghiệm tiến hành kiểm tra, đánh giá toàn hệ thống 75 2.10.1 Kết nối hệ thống 75 2.10.2 Kịch thử nghiệm 76 2.10.3 Quá trình kết thử nghiệm 79 Chương KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 83 Tóm tắt kết chung 83 Nhận xét thảo luận 87 Tình hình sử dụng kinh phí 88 Chương KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 92 Kết luận 92 Hướng phát triển 92 TÀI LIỆU THAM KHẢO 93 iii TÓM TẮT NỘI DUNG NGHIÊN CỨU Đề tài nghiên cứu, thiết kế xây dựng hệ thống ma trận phun nước nghệ thuật theo nhạc điều khiển qua chương trình máy tính Nội dung đề tài bao gồm lĩnh vực thiết kế khí, lĩnh vực điện tử - điện công suất phần mềm máy tính hệ thống nhúng Phần khí hệ thống bao gồm việc thiết kế, gia công lắp đặt thiết bị cho hệ thống máy bơm, hồ nước, đường ống, vỏ tủ điện gia công chế tạo đèn chiếu sáng Phần điện tử - điện công suất hệ thống chia làm phần: điện tử điện công suất Phần điện tử hệ thống nhúng điều khiển hoạt động hệ thống bao gồm: board vi điều khiển, board mở rộng, board kích điện công suất module giao tiếp Những board điện tử hồn tồn nhóm tự thiết kế theo hướng tận dụng tính hiệu suất điều khiển vi điều khiền Phần điện tử công suất phần cung cấp nguồn điện trực tiếp cho máy bơm đèn hoạt động dựa theo tín hiệu điều khiển phần điện tử Phần mềm máy tính nơi phân tích tín hiệu điều khiển truyền tín hiệu xuống phần điện tử để điều khiển hệ thống Trong bao gồm nhiều module phần mềm khác phần mềm nhạc tự động tự động phân tích hát điều khiển ma trận phun nước; phần mềm nhạc lập trình theo kịch cho thấy hiệu ứng đẹp mắt với nhạc; ngồi cịn có module phần mềm phun nước theo hình ảnh đơn giản; đặt biệt có phần mềm mơ ma trận máy tính để kiểm tra hiệu ứng trình lập trình cho nhạc Sự kết hợp phần khí, điện tử, điện cơng suất phần mềm đề tài tạo hiệu ứng phun nước nghệ thuật đẹp mắt theo giai điệu hát, mang đến cho người xem cảm xúc lạ thưởng thức âm nhạc iv SUMMARY OF RESEARCH CONTENT The study investigated the design and implementation of matrix fountain system, which is controlLED by music melody using software in PC The content of project combined several parts including mechanic design, electronic and electric power and software The mechanic part of the system included the designing, building and assembling of several components such as pumps, water pool, pipes, cases and RGB LED light The electronic – electric power part is split into electronic and electric power The electronic played the main role in the system, which executed the controlLED commands from computer including MCU board, expansion board, electric power board and interface board These boards are customized by our research team in order to maximize the features and performance of system while using normal microcontroller According to the control signal from electronic part, the electric power will determine whether to provide supply power directly to pumps and RGB LED or not The control signal is generated from the software in PC before being sent to electronic part The software PC is combined by several feature modules such as an automatic music analyzer, a scenario programming music, which can automatic or manually analyses the music to control signal Moreover, this software also can control the system to display the simple picture Especially, the simulation is also designed to enrich the experience of user when composing the effect scenario of the song The combination of mechanic, electronic, electric power and software in this project will create many beautiful fountain effects to bring the viewers to new emotions when enjoying music v DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu Thuật ngữ ARM Advanced RISC Machines ST STMicroelectronics VĐK Vi Điều Khiển PWM Pulse Width Modulation USB Universal Serial Bus SMD Soil Machine Dynamics LED Light-Emitting Diode TFT Thin-Film-Transistor LCD Liquid-Crystal Display IC Integrated Circuit COM Cổng nối tiếp (Serial port) PC Personal Computer HID High Intensity Discharge I/O Input/Output CMOS Complementary Metal Oxide Semiconductor GPIO General - Purpose Input/Output RGB Red, Green, Blue DC Dòng điện chiều IDC Insulation Displacement Connection USART Universal Synchronous/Asynchronous Receiver/Transmitter vi DANH MỤC HÌNH Hình 2-1 Mơ hình tổng quan hệ thống ma trận phun nước nghệ thuật Hình 2-2 Sơ đồ tủ điện điều khiển 10 Hình 2-3 Sơ đồ tủ điện công suất 11 Hình 2-4 Nguồn tổ ong 30A-12V 12 Hình 2-5 Sơ đồ khối module phần mềm nhúng board master 13 Hình 2-6 Sơ đồ khối module phần mềm nhúng board slaver 13 Hình 2-7 Mơ hình tổ chức chương trình điều khiển máy tính 14 Hình 2-8 Mơ hình tổng quan module điều khiển trung tâm 16 Hình 2-9 Qui trình thiết kế module điều khiển trung tâm 17 Hình 2-10 Module Power Supply 18 Hình 2-11 Sơ đồ nguyên lý module USB 19 Hình 2-12 Sơ đồ nguyên lý module RS232 20 Hình 2-13 Sơ đồ giao tiếp máy tính board Master 20 Hình 2-14 Sơ đồ tổ chức module USB 21 Hình 2-15 Sơ đồ khối chức DP83848C 23 Hình 2-16 Sơ đồ khối hệ thống DP83848C 23 Hình 2-17 Sơ đồ chân DP83848C 24 Hình 2-18 Schematic module điều khiển máy bơm 26 Hình 2-19 Sơ đồ nguyên lý sơ đồ chân IC XPT2046 31 Hình 2-20 Nguyên lý điều khiển board Slaver 32 Hình 2-21 Qui trình thiết kế module điều khiển Slaver 32 Hình 2-22 Mơ hình tổ chức phần mềm nhúng 33 Hình 2-23 Kiến trúc HTTP Server dựa LwIP không sử dụng RTOS 34 Hình 2-24 Quá trình khởi tạo, cấu hình chip Ethernet 34 Hình 2-25 Lưu đồ giải thuật cấu hình xử lý giao tiếp với phần mềm qua Ethernet 35 vii Hình 2-26 Lưu đồ giải thuật điều khiển đèn LED .35 Hình 2-27 Lưu đồ giải thuật giao tiếp USART 36 Hình 2-28 Sơ đồ giải thuật giao tiếp với LCD 37 Hình 2-29 Giải thuật giao tiếp với touch panel 37 Hình 2-30 Lưu đồ giải thuật giao tiếp với USB device .38 Hình 2-31 Lưu đồ truyền nhận liệu với PC qua giao tiếp USB 39 Hình 2-32 Sơ đồ giải thuật module giao tiếp với board master 40 Hình 2-33 Sơ đồ giải thuật điều khiển ma trận board slaver 41 Hình 2-34 Sơ đồ tổng quan hệ thống phần mềm máy tính 42 Hình 2-35 Sơ đồ thành phần module Musical Dancing Fountain GUI 43 Hình 2-36 Sơ đồ module control .44 Hình 2-37 Giao diện hiển thị hiệu ứng EditableEffect 46 Hình 2-38 Sơ đồ thiết kế EditableEffect 47 Hình 2-39 Giải thuật modile effect 48 Hình 2-40 Các hướng hiệu ứng tiêu biểu 51 Hình 2-41 Các hành động tiêu biểu 51 Hình 2-42 Sơ đồ thiết kế module Sound Spectrum 52 Hình 2-43 Lược đồ hoạt động module Sound Spectrum 52 Hình 2-44 Chu kỳ sống particle 54 Hình 2-45 Lược đồ hoạt động Module Simulation sử dụng Unity .55 Hình 2-46 Hệ thống mô ma trận nước hoạt động 55 Hình 2-47 Sơ đồ nguyên lý board điều khiển công suất máy bơm 57 Hình 2-48 Sơ đồ layout board công suất điều khiển máy bơm 58 Hình 2-49 Mơ hình 3D board cơng suất điều khiển máy bơm 58 Hình 2-50 Sơ đồ nguyên lý cụm điều khiển 60 Hình 2-51 Layout mơ hình 3D mạch điều khiển dây chung đèn 61 Hình 2-52 Sơ đồ thiết kế máy bơm 62 Hình 2-53 Van điều áp sử dụng hệ thống .63 Hình 2-54 Khung cố định máy bơm inox 64 viii + Chạy thực tế hệ thống ma trận để kiểm tra hiệu ứng chỉnh sửa cho phù hợp với ý định người đạo diễn giai điệu hát 2.10.3 Quá trình kết thử nghiệm Quá trình thử nghiệm hệ thống bao gồm: - Thử nghiệm hệ thống điều khiển: Với kịch thử nghiệm hệ thống điều khiển nhóm đề xuất bước để tiến hành thử nghiệm sau: + Kết nối board master với Access Point thông qua cáp mạng + Board slaver kết nối với board master thông qua dây cáp tín hiệu USART Nhóm sử dụng slaver để điều khiển máy bơm + Board opto kết nối với board master thông qua cáp IDC theo chuẩn SPI để nhận tín hiệu từ board master thơng qua chuẩn truyền liệu nối tiếp Qua xuất tín hiệu qua board công suất để điều khiển trực tiếp LED + Các board sử dụng hệ thống cung cấp nguồn máy tính với mức điện áp 3.3v 5v + Sử dụng phần mềm máy tính gửi lệnh chạy hiệu ứng thiết lập sẵn gửi xuống board master thông qua giao thức http Sau board master phân tích chuỗi lệnh điều khiển gửi lệnh tương ứng xuống board slaver board opto + Kết đạt board giao tiếp truyền nhận liệu tốt, thuật toán điều khiển chạy hiệu ứng máy bơm đèn LED chạy theo mong muốn nhóm như: thời gian chuyển đổi trạng thái hàng, cột Thời gian thay đổi công suất hoạt động dựa theo phương pháp băm xung PWM kết hợp với thay đổi trạng thái máy bơm đèn LED đáp ứng yêu cầu Các gói tin truyền từ phần mềm máy tính thơng qua mạng không dây từ board master tới board slaver qua giao tiếp USART hoạt động ổn định, không bị mát liệu Nhóm tiến hành tính tốn kiểm chứng đỗ trễ tín hiệu truyền qua board opto dùng IC 74HC595 đỗ trễ khoảng 270ns khơng ảnh hưởng đến thời gian đáp ứng chuyển trạng thái đèn LED - Thử nghiệm phần nhạc nước đạo diễn 79 Thử nghiệm hai hiệu ứng khác lập lại liên tục sau khoảng thời gian + giây  Đầu tiên hệ thống cài đặt chạy thử qua phần mềm simulation để xác nhận tính xác hiệu ứng Kết tất hiệu ứng thực với thể giả lập với độ xác cao, thể cao độ, nhịp độ hiệu ứng  Tiếp theo, hệ thống chạy liên tục sau đo thông số công suất hệ thống tiêu thụ, tính xác hiệu ứng lập lập lại, độ trễ hiệu ứng thể thực tế với tín hiệu điều khiển gửi từ máy tính Độ sai lệch hiệu ứng trung bình ghi nhận ± 5cm Đây sai số chấp nhận so sánh với chiều cao tối đa cột nước 3m Công suất chạy hệ thống có khác biệt chạy số lượng vịi phun khác Độ trễ tín hiệu khoảng 300ms, điều giải thích chúng tơi sử dụng kết nối Wireless để truyền tín hiệu, độ trễ bị ảnh hưởng nhiều độ trễ tín hiệu mạng Phần cịn lại xử lý board nhúng việc điều khiển motor máy bơm phản hồi tiêu tốn nhiều thời gian Vì vậy, kết mang vào phần mềm điều khiển máy tính để hiệu chỉnh thời gian gửi tín hiệu điều khiển xuống board nhúng, tín hiệu gửi sớm khoảng 300ms so với thiết lập hiệu ứng người sử dụng  Kết nhận được: Bảng 2-6 Bảng kết thử nghiệm hiệu ứng Thông số + Kết Độ sai lệch hiệu ứng trung bình ± 5cm Cơng suất chạy hiệu ứng hàng 2000 KVA Công suất chạy hiệu ứng ma trận 12240 KVA Độ trễ tín hiệu điều khiển hiệu ứng ~300 ms Thử nghiệm hàng hát hoàn chỉnh với 100 hiệu ứng thiết lập toàn hát 80  Đầu tiên hệ thống cài đặt chạy thử qua phần mềm simulation để xác nhận tính xác hiệu ứng Kết tất hiệu ứng thực với thể giả lập với độ xác cao, thể cao độ, nhịp độ hiệu ứng Mặt khác hiệu ứng thể mượt mà không bị lỗi  Tiếp theo, hệ thống chạy liên tục sau đo thơng số cơng suất hệ thống tiêu thụ, tính xác hiệu ứng thể toàn hát, độ trễ hiệu ứng thể thực tế với tín hiệu điều khiển gửi từ máy tính Cơng suất hệ thống ngồi việc đo phép thử trên, đo biến thiên công suất tiêu thụ toàn hát để kiểm tra tính ổn định cơng suất tiêu thụ dự kiến thiết bị Do chúng tơi tiến hành phép đo với thiết lập khác  Kết nhận được: Bảng 2-7 Bảng thử nghiệm thực tế Thơng số Kết Độ trễ tín hiệu trung bình ~ 300 ms Độ sai lệch hiệu ứng ± cm Công suất biến thiên 198 KVA -> 12240 KVA  Kết sai lệch có tăng so với phép thử nghiệm ban đầu Kết giải thích hiệu ứng bị ảnh hưởng hiệu ứng trước thời gian thể gần, gây nên thiếu rõ ràng, xác thể ứng dụng Công suất tiêu thụ hệ thống biến thiên từ 198 KVA đến 12240 KVA tương ứng với mức tải từ 0% 100% thiết lập phần mềm điều khiển - Quá trình kết thử nghiệm nhạc nước tự động + Theo kịch xây dựng phần 2.10.2, nhóm nghiên cứu tiến hành thử nghiệm hệ thống + Hệ thống sau kết nối lắp đặt 81 + Hình 2-68 Hệ thống thực tế Hệ thống nhạc nước phun thực tế theo hiệu ứng tự động Hình 2-69 Hệ thống chạy theo nhạc 82 Chương KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Kết chi tiết nội dung nghiên cứu, cụ thể từ nội dung đến nội dung 10 mô tả đề mục chương Phần đưa nhận xét chung tổng thể để đánh giá mức độ hoàn thành tiến độ đề tài Tóm tắt kết chung Nhóm thực đề tài xây dựng hệ thống ma trận phun nước thực tế đặt sân thượng tòa nhà E trường Đại học Công Nghệ Thông Tin – ĐHQG HCM với thông số kỹ thuật sau: - Dài x rộng x cao: 4000 mm x 4000 mm x 500 mm - Số lượng vòi phun: 100 vịi - Bố trí vịi phun: ma trận vng 10 x 10 - Khoảng cách vòi phun: 330 mm - Kích thước vịi phun: 10 mm - Chiều cao tối đa: 3000 mm - Công suất tiêu thụ tối đa: 12000 W - Kích thước tủ điện điều khiển: 600 mm x 800 mm - Kích thước tủ điện công suất: 800 mm x 1000 mm - Giao tiếp với máy tính: RS232, USB, LAN Nhóm thực đề tài mời chuyên gia nghệ thuật để đánh giá tính hài hịa, nghệ thuật nhạc, nước, ánh sáng có điều chỉnh theo ý kiến đóng góp chuyên gia nghệ thuật Tính đến hết tháng 06/2016 nội dung mức độ hoàn thành đề tài thể Bảng 3-1 Bảng 3-1 Tình hình thực nội dung đến tháng 06/2016 TT Nô ̣i dung thực hiêṇ Sản phẩm cầ n đa ̣t Kết thực tế đạt Giai đoa ̣n 1: Từ tháng 12/2014 đế n tháng 10/2015 Nghiên cứu tổng Báo cáo tình hình tổng quan 83 Báo cáo tổng quan quan đề tài đề tài nước Phân tích thiết kế hệ Mơ hình tổng qt cho hệ thống cần Báo cáo phân tích thống thiết kế hệ thống xây dựng cần xây dựng Thiết kế điều khiển tâm module - Board điều khiển trung tâm để nhận lệnh từ máy tính, từ trung touchscreen, từ USB,… điều khiển thiết bị hệ thống để hệ thống hoạt động theo lệnh nhận - Board điều khiển trung tâm xây dựng dạng module điều khiển chuẩn cho nhiều hệ Module điều thống nhạc nước: - Có cổng giao tiếp với máy khiển trung tâm tính qua chuẩn giao tiếp RS232, gồm board USB 1.0, USB 2.0 (bị giới hạn master, board khoảng cách điều khiển) - Có cổng giao tiếp với máy tính slaver sử dụng vi qua mạng LAN Internet qua chuẩn giao tiếp Ethernet (không điều khiển ARM giới hạn khoảng cách điều khiển Cortex-M4 có mạng internet) - Có cổng USB giao tiếp với STM32F407VG USB storage device qua chuẩn USB nhận lệnh 2.0 - Có cổng giao tiếp với TFT từ máy tính thơng LCD lên đến inch touchscreen qua RS232, USB, - Có số lượng lớn cổng I/O giao tiếp với thiết bị ngoại vi LAN; giao đảm bảo điều khiển hệ thống tiếp với USB, TFT cách xác ổn định LCD, cổng môi trường công nghiệp - Bộ nguồn cho board I/O phần khác board thiết kế cho hệ thống hoạt động xác ổn định - Board sử dụng vi điều khiển ARM Cortex-M4 STM32F407VG, dòng vi điều khiển cấp cao (gần cao series M) hãng ST có nhân vi xử lý ARM 32bit tốc độ hoạt động cao, tích hợp số lượng 84 lớn cổng IO module phần cứng hỗ trợ mạnh việc điều khiển hệ thống phức tạp nhằm đáp ứng nhu cầu hệ thống để dễ dàng phát triển sau Phần mềm nhúng - Phần mềm nhúng cho vi điều khiển ARM Cortex-M4 để điều cho vi điều khiển khiển hoạt động board điều khiển trung tâm thực chức Từ việc điều khiển cổng giao tiếp với máy tính RS232, USB 2.0, Ethernet, đến thiết bị ngoại vi I/Os, TFT LCD touchscreen, USB storage device, Phần mềm nhúng hàm thực thi điều cho vi điều khiển khiển đặc biệt thư viện điều khiển hệ thống tạo hiệu ứng ARM hoạt động phun nước đa dạng, phong phú, đẹp mắt tương thích với hệ thống từ chức đơn giản đến phức tạp - Phần mềm đảm bảo điều khiển xác tuyệt đối, thông minh tối ưu, giúp khai thác hết chức hữu ích vi điều khiển nhằm điều khiển xác, hiệu quả, nhanh chóng tiết kiệm lượng Phần mềm điều - Phần mềm máy tính với Phần mềm điều khiển máy tính giao diện người dùng đồ họa (GUI) khiển máy giúp người dùng điều khiển hệ thống thông qua máy tính tính có giao diện nơi đâu cần kết nối mạng internet tạo điều khiển đa người dùng, có linh hoạt cho việc điều thể load play khiển hệ thống háy, có Phần mềm có chức sau: - Có thể load play giao diện thiết lập nhạc cho hệ thống nhạc nước, các hiệu ứng, có file hình ảnh mà sàn nước cần hiển thị theo, cuối điều khiển hệ công cụ mô thống thông qua chức tùy chỉnh lệnh điều khiển theo ý hoạt động muốn người dùng hệ thống - Phần mềm có giao diện thiết 85 lập hiệu ứng cho hệ thống theo nhạc mà thời điểm chọn hiệu ứng cho theo ý thích người dùng, giúp người dùng điều khiển hệ thống cách linh hoạt theo ý muốn File soạn thảo hiệu ứng cho hát lưu lại load lần mở hát mà khơng cần phải thiết lập lại, tất nhiên chỉnh sửa lúc - Phần mềm cung cấp công cụ mô hoạt động hệ thống với liệu thiết lập để người dùng kiếm chứng tính hiệu tính thẫm mĩ mong muốn việc thiết lập mà không cần phải cho hệ thống khởi động lên Giai đoa ̣n 2: Từ tháng 09/2015 đế n tháng 6/2016 Module công suất gồm 13 board Các board công suất để nhận tín hiệu điều khiển với mức điện áp cơng suất điều dịng điện thấp từ board điều khiển điều khiển thiết bị công suất khiển máy bơm, Thiết kế, gia công cao với điện áp dịng điện lớn board cơng suất module công suất LED công suất, thiết bị có dịng điện thấp mức điều khiển màu điện áp điều khiển phải cao mà vi đèn board điều khiển không đáp ứng công suất điều van solenoi, biến tần,… khiển đèn Hệ thống khí Gia cơng khí đường ống Inox cho Ma trận 10x10 vòi phun giàn phun Tủ điện điều Đóng gói điều khiển trung tâm Lắp ráp tủ điện điều chuyên dụng cho ma trận nước + khiển + điện công khiển + điện công Lắp ráp tủ công suất sử dụng biến suất suất + thiết bị công suất 86 cho ma trận Chế tạo đèn chiếu Mỗi vòi phun gồm đèn LED 9W sáng sử dụng đèn chịu nước cao – Đúc chất liệu LED Composite keo Epoxy Chế tạo 100 đèn LED cho hệ thống Có kịch đánh 10 Báo cáo kỹ thuật cách đánh Hiện thực đánh giá giá so sánh với phương pháp thiết kế khác giá hệ thống kết đánh giá theo kịch Nhận xét thảo luận Qua 18 tháng thực đề tài, nội dung nghiên cứu thực thành công hồn thành 100% tiến độ theo đăng ký Nhóm có tìm hiểu tình hình thực nước ngồi nước lĩnh vực có liên quan đến đề tài Từ đưa phân tích, thiết kế hệ thống xây dựng mô đun cụ thể để thực đề tài Bắt đầu việc thiết kế thực mạch điều khiển phần cứng, lập trình phần mềm nhúng mạch phần cứng để thực nhiệm vụ điều khiển lập trình phần mềm Nhóm thiết kế thực phần mềm máy tính để thực việc phân tích, soạn thảo mô kịch theo nhạc phân tích âm thanh, hình ảnh để đưa tính hiệu điều khiển xuống board thơng qua chuẩn giao tiếp Wifi/USB/RS232 Nhóm tiến hành xây dựng hồn thiện hệ thống phần cứng khí bao gồm hồ nước, tủ điện điều khiển, tủ điện cơng xuất, kết nối tồn hệ thổng để tiến hành kiểm tra hoạt động hoàn chỉnh toàn hệ thống Theo kế hoạch thực đề tài, nhóm hoàn thành trễ tiến độ tháng, nhiên nhóm thực xin gia hạn thực thời gian đơn xin gia hạn Hoàn thành xong 11 mục nội dung, mua sắm mục nguyên vật liệu, lượng mục thiết bị máy móc Các nội dung nghiên cứu nhóm thực liệt kê cụ thể phần 3.1 bên 87 Tình hình sử dụng kinh phí Tình hình sử dụng kinh phí tốn mơ tả bảng sau: Bảng 3-2 Công lao động giai đoạn STT Th khóan chun mơn Thành tiền Ghi (triệu đồng) Thuê khoán chuyên gia tư vấn nghệ thuật Xây dựng thuyết minh chi tiết duyệt Nghiên cứu tổng quan đề tài ngồi nước Phân tích thiết kế hệ thống Thiết kế module điều khiển trung tâm 70 Thiết kế xây dựng phần mềm nhúng cho vi điều khiển chạy board phần cứng 26 Thiết kế xây dựng phần mềm điều khiển máy tính 59 Thiết kế gia cơng module cơng suất 25 Gia cơng khí đường ống Inox cho toàn giàn phun 15 10 Lắp ráp tủ điện điều khiển + điện công suất 20 11 Chế tạo đèn chiếu sáng sử dụng đèn LED 51 12 Thiết kế kịch thử nghiệm tiến hành kiểm tra, đánh giá toàn hệ thống 20 Tổng cộng 310 88 10 Bảng 3-3 Nguyên vật liệu lượng STT Mục chi Thành tiền Ghi (triệu đồng) Đèn LED màu công suất 30 Dây điện cho 100 máy bơm + 300 đèn 24 Vỏ tủ điện gia công vỏ tủ 12 Linh kiện điện tử: loại điện trở, loại tụ điện, IC đệm, opto, IC giao tiếp LAN, vi điều khiển ARM Cortex M4 loại linh kiện phụ trợ khác 21 Thiết bị công suất bao gồm: 200 MOSFET, cầu dao chống rò, khởi động từ thiết bị phụ trợ khác 22 Tổng cộng 109 Bảng 3-4 Thiết bị, máy móc STT Mục chi Thành tiền Ghi (triệu đồng) Máy bơm chìm 80 Đặt mạch in lớp cho board bao gồm: board điều khiển master, board điều khiển slaver, 10 board MOSFET kích van, 10 board MOSFET kích đèn, board kích màu đèn, loại board phụ trợ khác 28 Bộ biến áp 220V-24V dùng cho máy bơm Bộ biến áp 220V-12V dùng đèn LED 89 Máy khoan, máy cắt (3 tháng) Máy hàn (3 tháng) Vận chuyển thiết bị 10 Tổng cộng 140 Bảng 3-4 Xây dựng, sửa chữa nhỏ STT Mục chi Thành tiền Ghi (triệu đồng) Chi phí xây dựng hồ chứa nước thiết bị inox kích thước 4x4m có khả tháo ráp thành modul nhỏ cho vận chuyển dễ dàng 20 Chi phí lắp đặt hệ thống điện, nước, ánh sáng 21 Tổng cộng 41 Bảng 3-5 Chi khác STT Mục chi Thành tiền Ghi (triệu đồng) Cơ quan quản lý (3 triệu/1năm) 4.5 Cơ quan chủ trì (15 triệu/1năm) 22.5 Chi phí xét duyệt Chi nghiệm thu trung gian (Giám định) 5 Chi phí nghiệm thu sở 6 Chi phí nghiệm thu cấp quản lý đề tài Hội nghị, hội thảo, chuyên đề Ấn lốt tài liệu, văn phịng phẩm Báo cáo khoa học tổng kết đề tài 12 10 Phụ cấp chủ nhiệm đề tài 18 10 90 Tổng cộng 91 100 Chương KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN Kết luận Đề tài hoàn thành đầy đủ nội dung theo đăng ký thông số đáp ứng yêu cầu đặt Cụ thể gồm: - Phương pháp điều khiển ma trận phun nước theo nhạc, hình ảnh theo hiệu ứng mong muốn - Phần cứng ma trận phun nước kích thước 100 vòi phun - Phần mềm nhúng phần mềm máy tính cho phép đạo diễn điều khiển ma trận phun nước màu sắc kèm theo Từ kết đề tài báo hội nghị quốc gia “Nghiên cứu ứng dụng CNTT” đăng chấp nhận đăng (đã đăng ký đóng phí) hội nghị quốc tế Kuala Lumpur, Malaysia Ngoài đề tài tham gia đào tạo thạc sĩ Tuy nhiên kết nghiên cứu đề tài chưa so sánh, đánh giá với cơng trình khác tương tự giới, đồng thời chưa thiết kế theo module để dễ tháo ráp, vận chuyển Hướng phát triển Từ trình thực đề tài từ đánh giá chuyên gia nghệ thuật góp ý hội đồng giám định sở đề tài, nhóm thực nhìn nhận được cịn có số điểm cần phát triển thêm để hồn thiện hệ thống ma trận phun nước nghệ thuật Đây hướng phát triển mà đề tài đặt để phát triển thêm, mở hướng nghiên cứu khác từ đề tài: - Ứng dụng thuật toán máy học để nhận dạng thể loại âm nhạc nhằm đưa thông số điều khiển phù hợp với thể loại âm nhạc - Sử dụng thuật toán nhận dạng cử chỉ, hành động để điều khiển hệ thống ma trận theo cử người điều khiển 92 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Min-Joon, Yoo and In-Kwon Lee, Creating Musical-Fountain Shows, IEEE Computer Graphics and Applications, vol 29, issue 5, p.p 6-13, 2009 [2] Liu Dan et al., Computer aided design system for developing musical fountain programs, Tsinghua Science and Technology, vol 8, issue 5, p.p 612-616, 2003 [3] Vu Duc Lung, Automatic Musical Fountain with Audio Frequency Analysis using FFT Algorithm, Proceedings of the 3rd International Conference on Mechanical and Electrical Technology, 2011 [4] Le Van La, Phan Dinh Duy, Vo Thanh Xuyen, A Compact Autonomous Display in Space Using Water Drops, Hội thảo toàn quốc công nghệ thông tin, 2013 TÀI LIỆU ONLINE: [5] Bellagio fountain show, Las Vegas - Michael Jackson - Billy Jean http://www.youtube.com/watch?v=401wv1eKc2c [6] Dubai Fountain 2010 Thriller Michael Jackson http://www.youtube.com/watch?v=MoxxK-8MeWw [7] Beautiful Fountain Water Show in Singapore Marina Bay http://www.youtube.com/results?search_query=fountain+show+singapore [8] The world greatest dancing fountains - Burj Khalifa http://www.youtube.com/watch?v=MELNJRJMK-Q 93