Đang tải... (xem toàn văn)
Ứng dụng của mạng cảm biến Có nhiều lĩnh vực mà mạng cảm biến có thể được áp dụng: a, Mạng cảm biến có thể được sử dụng để giám sát các thông số sản xuất như nhiệt độ, áp suất và độ ẩm,
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG NGUYỄN TRUNG HIẾU NGHIÊN CỨU VÀ TRIỂN KHAI GIẢI PHÁP GIÁM SÁT NHIỆT ĐỘ, ĐỘ ẨM TRONG NHÀ XƢỞNG SẢN XUẤT THUỐC NỔ TNT CÔNG TY VẬT LIỆU NỔ 31 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT VIỄN THÔNG Thái Nguyên - 2023 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG NGUYỄN TRUNG HIẾU NGHIÊN CỨU VÀ TRIỂN KHAI GIẢI PHÁP GIÁM SÁT NHIỆT ĐỘ, ĐỘ ẨM TRONG NHÀ XƢỞNG SẢN XUẤT THUỐC NỔ TNT CÔNG TY VẬT LIỆU NỔ 31 CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT VIỄN THÔNG Mã số: 8520208 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT VIỄN THÔNG Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS Vũ Chiến Thắng Thái Nguyên - 2023 i LỜI CAM ĐOAN Tên Nguyễn Trung Hiếu, học viên lớp cao học K19 – Kỹ thuật viễn thông – Trường đại học Công nghệ thông tin Truyền thông Thái Nguyên Tôi xin cam đoan đề tài “Nghiên cứu triển khai giải pháp giám sát nhiệt độ, độ ẩm nhà xưởng sản xuất thuốc nổ TNT công ty vật liệu nổ 31” Thầy giáo TS Vũ Chiến Thắng hướng dẫn, cơng trình nghiên cứu thân thực hiện, dựa hướng dẫn Thầy giáo hướng dẫn khoa học tài liệu tham khảo trích dẫn Tơi xin chịu trách nhiệm với lời cam đoan Thái Nguyên, năm 2023 Học viên Nguyễn Trung Hiếu ii LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận văn này, suốt q trình thực đề tài nghiên cứu, tơi ln nhận quan tâm giúp đỡ của: Thầy giáo hướng dẫn trực tiếp TS Vũ Chiến Thắng, giúp đỡ tận tình phương hướng phương pháp nghiên cứu hồn thiện luận văn Các thầy, giáo khoa Công nghệ Điện tử Truyền thông, Trường đại học Công nghệ thông tin Truyền thông – Đại học Thái Nguyên tạo điều kiện thời gian, địa điểm nghiên cứu, phương tiện vật chất cho tác giả Tôi xin bày tỏ lời cảm ơn chân thành đến tất giúp đỡ quý báu Thái Nguyên, năm 2023 Học viên Nguyễn Trung Hiếu iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ .vi DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT vii MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài Đối tượng phạm vi nghiên cứu Mục tiêu đề tài Phương pháp nghiên cứu Nội dung luận văn Đóng góp luận văn CHƢƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.1 Giới thiệu tổng quan hệ thống giám sát sử dụng mạng cảm biến 1.1.1 Giới thiệu mạng cảm biến 1.1.2 Cấu trúc mạng cảm biến 1.1.3 Cách hoạt động mạng cảm biến 1.1.4 Ứng dụng mạng cảm biến 1.2 Nghiên cứu quy trình sản xuất thuốc nổ TNT tác động nhiệt độ, độ ẩm đến quy trình sản xuất chất lượng sản phẩm 1.2.1 Giới thiệu thuốc nổ TNT 1.2.2 Quy trình sản xuất TNT 1.2.3 Ảnh hưởng nhiệt độ độ ẩm đến quy trình sản xuất TNT 1.2.4 Ảnh hưởng nhiệt độ độ ẩm đến chất lượng sản phẩm 1.3 Các phương pháp giám sát nhiệt độ, độ ẩm hạn chế chúng 1.3.1 Phương pháp thủ công truyền thống 1.3.2 Sử dụng hệ thống SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition)8 iv 1.3.3 Hệ thống phần mềm theo dõi nhiệt độ công nghiệp 1.4 Cơ sở lý thuyết giao thức HTTP 10 1.4.1 Giới thiệu 10 1.4.2 Cấu trúc http request 11 1.4.3 Các phương thức request phổ biến 14 1.4.4 Các thành phần quan trọng khác 17 1.4.5 Ứng dụng HTTP request 18 1.5 Kết luận chương 20 CHƢƠNG II PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG 21 2.1 Khảo sát hệ thống nhà xưởng sản xuất thuốc nổ TNT 21 2.1.1 Hệ thống nhà xưởng: 21 2.1.2 Hệ thống trì nhiệt độ độ ẩm: 21 2.1.3 Yêu cầu chung kỹ thuật: 21 2.1.4 Yêu cầu chung an toàn: 22 2.2 Quy trình sản xuất yêu cầu nhiệt độ, độ ẩm giai đoạn 24 2.2.1 Nghiền thuốc nổ TNT trộn loại phụ gia 25 2.2.2 Sàng sấy hỗn hợp 31 2.2.3 Nhồi thỏi thuốc 33 2.2.4 Bao gói, bảo quản thỏi thuốc 36 2.3 Phương pháp giám sát nhiệt độ, độ ẩm 38 2.4 Nhận xét phân tích hạn chế hệ thống 38 2.5 Kết luận chương 39 CHƢƠNG III THIẾT KẾ VÀ THỬ NGHIỆM HỆ THỐNG 40 3.1 Khảo sát nghiên cứu có liên quan 40 3.2 Thiết kế hệ thống 41 3.2.1 Thiết kế hệ thống tổng thể: 41 3.2.2 Lựa chọn cảm biến phần cứng cần thiết 42 3.2.3 Lập trình vi xử lý 43 v 3.2.4 Thiết lập kết nối TCP/IP 43 3.2.5 Xây dựng hệ thống giám sát trung tâm 43 3.3 Lựa chọn thiết bị, phần cứng cần thiết giải pháp phần mềm 44 3.4 Thiết kế hệ thống phần cứng cho nút mạng cảm biến 47 3.4.1 Sơ đồ khối phần cứng 47 3.4.2 Lưu đồ thuật toán 48 3.4.3 Thực thi phần cứng 48 3.5 Thiết kế, lập trình hệ thống phần mềm 53 3.5.1 Lựa chọn tảng, công nghệ sử dụng cho thành phần hệ thống phần mềm 53 3.5.2 Xây dựng WEB API thu thập liệu 53 3.5.3 Xây dựng web server truyền liệu cảm biến từ sở liệu đến người dùng 55 3.5.4 Xây dựng web server frontend nhận liệu từ web server backend hiển thị cho người dùng 58 3.6 Quá trình kiểm thử đánh giá hiệu 62 3.6.1 Thực kiểm thử, chạy thử đánh giá kết hệ thống 62 3.6.2 Kiểm thử phần mềm 65 3.6.3 Kiểm thử phần API sở liệu 66 3.7.4 Kiểm thử máy chủ Web server truyền liệu cảm biến máy chủ Web server hiển thị kết 71 3.7.5 Kết hiển thị hình theo dõi vị trí người dùng 75 3.8 Kết luận chương 76 KẾT LUẬN 77 TÀI LIỆU THAM KHẢO 78 PHỤ LỤC 1: SƠ ĐỒ TRIỂN KHAI HỆ THỐNG GIÁM SÁT NHIỆT ĐỘ, ĐỘ ẨM TRONG NHÀ XƢỞNG SẢN XUẤT TNTError! Bookmark not defined vi DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1: Hình ảnh thuốc nổ TNT Hình 1.2: Hình ảnh nhiệt kế, ẩm kế Hình 1.3: Hệ thống SCADA Hình 1.4: Mơ hình HTTP 10 Hình 2.1: Quy trình sản xuất thuốc nổ TNT yêu cầu nhiệt độ, độ ẩm 24 Hình 2.2: Nhồi thuốc nổ 33 Hình 3.1: Các chuẩn truyền thông không dây 40 Hình 3.2: Ngăn xếp giao thức truyền thơng Internet 40 Hình 3.3: Mơ hình hệ thống 44 Hình 3.4: Bo mạch Arduino Uno 44 Hình 3.5: Cảm biến DHT11 45 Hình 3.6: Bo mạch EthernetShield W5100 45 Hình 3.7: Sơ đồ khối nút mạng cảm biến 47 Hình 3.8: Lưu đồ thuật toán phần mềm nhúng cho nút cảm biến 48 Hình 3.9: Kiểm tra phần cứng 63 Hình 3.10: Kết nối phần cứng 63 Hình 3.11: Kiểm tra end point API phần mềm POST MAN 69 Hình 3.12: Kết liệu ghi lại sở liệu SQL Server 70 Hình 3.13: Theo dõi so sánh kết qua đo từ cảm biến Arduino log lịch sử thu từ web API 71 Hình 3.14: Dữ liệu cảm biến từ sở liệu lấy truyền máy chủ phân phối liệu 73 Hình 3.15: Hình ảnh thể liệu từ server back end truyền đầy đủ cho hình theo dõi thơng qua server front end 74 Hình 3.16: Biểu đồ liệu hình 75 Hình 3.17: Biểu đồ liệu có đột biến độ ẩm 75 Hình 3.18: Trạng thái đồ thị thay đổi theo thời gian kiểm thử 76 vii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Chữ đầy đủ API Application Programming Interface DNT Dinitrotoluen GPRS General Packet Radio Service HTTP Hypertext Transfer Protocol IoT Internet of Things JSON JavaScript Object Notation LAN Local Area Network LoRA Long Range Radio PLC Power Line Communication PLCs Programmable Logic Controllers RTUs Remote Terminal Units SCADA Supervisory Control And Data Acquisition TCP/IP Transmission Control Protocol/ Internet Protocol SQL Structured Query Language TNT Trinitrotoluen WAN Wide Area Network WiFi Wireless Fidelity XML Extensible Markup Language MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Ngày nay, trình sản xuất thuốc nổ, việc đảm bảo an toàn chất lượng sản phẩm đóng vai trị quan trọng việc bảo vệ an tồn cơng nhân môi trường xung quanh Một yếu tố quan trọng cần quan tâm nhiệt độ độ ẩm nhà xưởng sản xuất Các thông số ảnh hưởng đến q trình sản xuất chất lượng sản phẩm cuối Trong lĩnh vực sản xuất thuốc nổ, công ty Vật Liệu Nổ 31 đơn vị dẫn đầu sản lượng doanh thu nhiều năm qua.Tuy nhiên, để nâng cao hiệu suất sản xuất đảm bảo chất lượng sản phẩm, công ty đối mặt với nhiều thách thức Một số việc giám sát điều chỉnh nhiệt độ, độ ẩm nhà xưởng sản xuất Hình ảnh cơng ty vật liệu nổ 31 Hiện tại, phương pháp giám sát điều chỉnh nhiệt độ, độ ẩm nhà xưởng công ty Vật Liệu Nổ 31 chưa đạt xác linh hoạt cần thiết Điều gây ảnh hưởng tiêu cực đến trình sản xuất chất lượng sản phẩm cuối Do đó, nghiên cứu triển khai giải pháp giám sát nhiệt độ, độ ẩm nhà xưởng sản xuất thuốc nổ vấn đề cấp bách đáng quan tâm