Xây dựng hệ thống điều khiển và giao diện giám sát mạng lưới tín hiệu đèn giao thông áp dụng vào điều khiển mô hình mạng lưới đèn giao thông gồm 4 ngã tư

TỔNG QUAN VỀ MẠNG LƯỚI ĐÈN GIAO THÔNG Ở VIỆT NAM VÀ QUỐC TẾ

HỆ THỐNG MẠNG LƯỚI GIAO THÔNG ĐƯỢC SỬ DỤNG PHỔ BIẾN Ở VIỆT NAM VÀ QUỐC TẾ

Ở VIỆT NAM VÀ QUỐC TẾ

Hiện nay Việt Nam cũng như rất nhiều nước trên thế giới đang sử dụng mô hình quy hoạch theo ô bàn cờ để giải quyết các tình trạng như ùn tắt giao thông, trì trệ trong quá trình giải phóng mặt bằng, thiếu quỹ đất Đi kèm với sự phát triển kinh tế góp phần cho đời sống người dân ngày càng tăng cao và sự ra đời của các khu dân cư, khu đô thị xuất hiện ngày càng nhiều Các dự án này đem lại nhiều lợi ích cho đời sống của người dân và đất nước, dẫn đến các vấn đề về giao thông tồn tại khá nhiều.

Quy hoạch ô bàn cờ là hệ thống giao thông mô phỏng theo dạng ô bàn cờ là tên gọi chỉ quy hoạch hệ thống giao thông thường gặp ở những thành phố với những con đường cắt nhau vuông góc, tạo thành những ô vuông giống như bàn cờ. Ưu điểm là đơn giản, thuận tiện cho việc quy hoạch xây dựng nhà cửa, công trình và tổ chức giao thông, không gây căng thẳng giao thông ở khu trung tâm, tăng cường độ an toàn giao thông cho chủ phương tiện đang lưu thông trên đường, tránh ùn tắc giao thông, không chồng chéo đảm bảo giao thông nhịp nhàng và tạo ta cảnh quan đẹp mắt tạo hứng thú cho việc đi bộ thay vì xe cơ giới Hiện nay ở Việt Nam, quy hoạch ô bàn cờ đã trở thành xu thế tất yếu của đô thị văn minh.

Hình 1 1 Quy hoạch ô bàn cờ ở TPHCM

TẦM QUAN TRỌNG CỦA HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT MẠNG LƯỚI TÍN HIỆU ĐÈN GIAO THÔNG 4 NGÃ TƯ

Tính đến thời điểm này Việt Nam đã và đang thực hiện rất nhiều công cuộc quy hoạch ở những đô thị lớn khác nhau, vì vậy có thể nói mô hình giao thông 4 ngã tư đã trở thành mô hình chiếm đa số trong mạng lưới giao thông Việt Nam.

Vì mạng lưới giao thông đa phần là kiểu mẫu 4 ngã tư cho nên rất cần một hệ thống giám sát và điều khiển thông minh để điều khiển, giám sát và phân luồng giao thông.

Hình 1 2 Hệ thống giao thông thông minh tại một ngã tư [1]

Bên cạnh đó lĩnh vực giao thông ở Việt Nam hiện nay còn rất hạn chế, các tín hiệu giao thông đa số được thiết kế và tính toán rời rạc, độc lập với nhau, không phù hợp với mô hình giao thông với nhiều ngã tư Tín hiệu giao thông được thiết kế độc lập tuy đơn giản và hệ thống hoạt động tương đối ổn định nhưng cũng có rất nhiều hạn chế. Hạn chế lớn nhất là việc điều khiển tín hiệu được hoạt động dựa trên những tính toán có sẵn, chu kỳ pha tín hiệu được thiết lập cố định từ đầu làm cho các phương tiện lưu thông tham gia trên các tuyến đường có mật độ lưu thông có sự chênh lệch nhất định trong những thời điểm khác nhau, các phương tiện tham gia giao thông ở những tuyến đường có mật độ lưu thông cao sẽ tích lũy theo thời gian của pha đèn, điều này dẫn đến tình trạng mất kiểm soát và ùn tắt giao thông thường xuyên xảy ra.

Trong đề tài này , nhóm xây dựng hệ thống điều khiển và giám sát hệ thống mạng lưới tín điệu đèn giao thông tại ngã tư có thể thay đổi chu kỳ thời gian sáng của tín hiệu phù hợp với từng mật độ phương tiện lưu thông , giám sát hoạt động của các tín hiệu đèn giao thông, phân luồng và liên kết các nút giao thông với nhau.

TÌM HIỂU SO SÁNH CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐO LƯU LƯỢNG XE

Hiện nay, dựa theo tiêu chí đánh giá và độ thuận tiên , có phương pháp đo lưu lượng phổ biến, được sử dụng nhiều nhất đó là phương pháp thu thập dữ liệu từ cảm biến và phương pháp xử lý ảnh từ camera.

1.3.1 Phương pháp thu thập dữ liệu từ cảm biến

Phương pháp thu thập dữ liệu từ cảm biến là phương pháp lắp đặt các cảm biển trên đường đi, các cảm biến này nhận tín hiệu từ các phương tiện lưu thông qua lại rồi thực hiện xử lý, tính toán mật độ các phương tiện để gửi về trạm trung tâm điều khiển.

Từ các dữ liệu được gửi về từ cảm biến, có thể thiết lập những chương trình điều khiển tự động phù hợp với từng trạng thái.

1.3.2 Phương pháp xử lý ảnh từ camera

Phương pháp xử lý ảnh từ camera vận dụng các hệ thống camera tại các giao lộ , các hệ thống camera này sẽ thu nhận dữ liệu hỉnh ảnh, mật độ lưu thông và gửi về trung tâm điều khiển để đưa ra các chương trình điều khiển phù hợp.

Phương pháp Ưu điểm Nhược điểm

Phương pháp thu thập dữ liệu từ cảm biến

- Hoạt động ổn định, chính xác với hiệu suất cao, không bị môi trường ảnh hưởng.

- Tiết kiệm được chi phí xây dựng, tiết kiệm được dữ liệu bộ nhớ trong hệ thống lưu trữ.

- Phạm vi thu nhận tín hiệu có giới hạn.

- Không thể thu nhận sự vật cụ thể làm cho việc giám sát còn nhiều hạn chế.

- Có khả năng thu nhập hình - Hiệu suất hoạt động bị ảnh Phương pháp xử lý ảnh và thông tin một các rõ hưởng bởi điều kiện môi ảnh từ camera ràng giúp người điều hành dễ trường. dàng giám sát và điểu khiển - Cần có hệ thống lưu trữ có dung lượng lớn.

Bảng 1 1 Phương pháp so sánh các lưu lượng xe

Trong phạm vi đề tài này, cảm biến tiệm cận kim loại ROKO SN04-P sẽ được đưa vào sử dụng để xác định lưu lượng xe.

MÔ HÌNH ĐƯỢC ĐỀ XUẤT

Trong đề tài này nhóm đề xuất “Xây dựng hệ thông điều khiển và giám sát mô hình mạng lưới tín hiệu giao thông áp dụng vào điều khiển mô hình mạng lưới giao thông gồm 04 ngã tư” Sử dụng các cảm biến để thu thập dữ liệu, công nghệ truyền thông không dây Lora và các phương pháp điều khiển, giám sát tín hiệu đèn giao thông theo hướng thông minh để phần nào giải quyết tình trạng mất kiểm soát, ùn tắc và tai nạn.

Mô hình hệ thống khi được xây dựng phải đảm bảo các tiêu chí sau:

- Hệ thống hoạt động chính xác, ổn định và lâu dài

- Các tính năng được thiết lập tạo được độ thuận tiện và tin cậy cho người điều hành

- Tiết kiệm được chi phí xây dựng

- Tiết kiệm năng lượng và bảo vệ môi trường

- Thiết lập hệ thống các đèn tín hiệu và cảm biến tại các ngã tư

- Xây dựng các chuẩn truyền thông để giao tiếp dữ liệu với nhau từ trung tâm điều khiển đến các nút giao thông trong mạng lưới

- Thiết kế giao diện giám sát để thuận tiện trong việc vận hành và kiểm tra các quá trình hoạt động

XÂY DỰNG MÔ HÌNH GIAO THÔNG GỒM BỐN NGÃ TƯ

TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG

2.1.1 Thiết kế mô hình hệ thống

- Tổng quan mô hình hệ thống mạng lưới giao thông gồm bốn ngã tư:

Hình 2 1 Tổng quan mô hình hệ thống

Hệ thống mạng lưới tín hiệu đèn giao thông gồm 4 ngã tư bao gồm các khối trạm dữ liệu Slave và khối trung tâm Master, sử dụng công nghệ truyền thông Lora để giao tiếp và gửi nhận dữ liệu.

Khối trạm dữ liệu Slave có chức năng đo lường và thu nhập dữ liệu (mật độ phương tiện lưu thông qua lại) trong khoảng thời gian nhất định thông qua cảm biến, sau đó gửi dữ liệu về khối trạm trung tâm để tính toán và đưa ra chương trình điều khiển thời gian sáng tương ứng với chu kỳ T, phù hợp với mật độ xe khác nhau.

Khối trung tâm điều khiển Master có chức năng tiếp nhận dữ liệu được thu thập từ cảm biến do khối trạm dữ liệu Slave gửi về thông qua truyền thông Lora sau đó tính toán chương trình phù hợp sau đó gửi lại các trạm dữ liệu Slave để tiến hành điều khiển.

2.1.2 Chi tiết các khối chức năng trong mô hình hệ thống

- Trong mô hình hệ thống này, nhóm sử dụng 1 khối trung tâm Master, 4 khối trạm dữ liệu Slave phân bố ở các ngã tư với cấu hình lần lượt là: Khối PLC 1, Khối PLC2, Khối Arduino 1 và Khối Arduino 2. a Khối trạm dữ liệu Slave

- Mô hình hệ thống mạng lưới tín hiệu đèn giao thông gồm 4 ngã tư có 4 khối trạm dữ liệu được thiết tương ứng mỗi ngã tư, cấu hình lần lượt là Khối PLC 1, Khối PLC 2, Khối Ardunio 1 và Khối Arduino 2.

Hình 2 2 Sơ đồ khối các trạm dữ liệu Slave

- Khối PLC 1: 02 cảm biến để đo lưu lượng phương tiện tham gia giao thông là cảm biến 1 và cảm biến 2 (CB1 và CB2), PlC S7-200 để điều khiển cơ cấu chấp hành truyền nhận dữ liệu Slave và Master, tín hiệu đèn, hiển thị thời gian và module RS485/Lora giúp truyền nhận dữ liệu với Master thông qua truyền thông Lora.

- Khối PLC 2: 02 cảm biến để đo lưu lượng phương tiện tham gia giao thông là cảm biến 3 và cảm biến 4 (CB3 và CB4), PlC S7-200 để điều khiển cơ cấu chấp hành truyền nhận dữ liệu Slave và Master, tín hiệu đèn, hiển thị thời gian và moduleRS485/Lora giúp truyền nhận dữ liệu với Master thông qua truyền thông Lora.

- Khối Arduino: 02 cảm biến để đo lưu lượng phương tiện tham gia giao thông là cảm biến 5 và cảm biến 6 (CB5, CB6), Arduino Mega để điều khiển cơ cấu chấp hành truyền nhận dữ liệu Slave và Master, tín hiệu đèn, hiển thị thời gian và module RS485/Lora giúp truyền nhận dữ liệu với Master thông qua truyền thông Lora.

- Khối Arduino 2: 02 cảm biến để đo lưu lượng phương tiện tham gia giao thông là cảm biến 7 và cảm biến 8 (CB7, CB8), Arduino Mega để điều khiển cơ cấu chấp hành truyền nhận dữ liệu Slave và Master, tín hiệu đèn , hiển thị thời gian và module RS485/Lora giúp truyền nhận dữ liệu với Master thông qua truyền thông Lora.

Cảm biến Qui trình hoạt động

Cảm biến 1 thu thập dữ liệu (số lượng phương tiện tham gia lưu thông), sau đó gửi về khối trung tâm, khối trung tâm tính toán ra giá trị T cho Khối Arduino 2.

Cảm biến 2 Cảm biến 2 thu thập dữ liệu, sau đó gửi về khối trung tâm, khối trung tâm tính toán ra giá trị T cho Khối PLC 2.

Cảm biến 3 Cảm biến 3 thu thập dữ liệu, sau đó gửi về khối trung tâm, khối trung tâm tính toán ra giá trị T cho Khối PLC 1.

Cảm biến 4 Cảm biến 4 thu thập dữ liệu, sau đó gửi về khối trung tâm, khối trung tâm tính toán ra giá trị T cho Khối Arduino 1.

Cảm biến 5 Cảm biến 5 thu thập dữ liệu, sau đó gửi về khối trung tâm, khối trung tâm tính toán ra giá trị T cho Khối PLC 2.

Cảm biến 6 Cảm biến 6 thu thập dữ liệu, sau đó gửi về khối trung tâm, khối trung tâm tính toán ra giá trị T cho Khối Arduino 2.

Cảm biến 7 Cảm biến 7 thu thập dữ liệu, sau đó gửi về khối trung tâm, khối trung tâm tính toán ra giá trị T cho Khối Arduino 1.

Cảm biến 8 Cảm biến 8 thu thập dữ liệu, sau đó gửi về khối trung tâm, khối trung tâm tính toán ra giá trị T cho Khối PLC 1.

Bảng 1 2 Quy trình hoạt động của các khối chức năng b Khối trạm trung tâm master

- Trạm trum tâm điều khiển Master có thành phần chính gồm có nguồn cung cấp, 1 PLC S7-200 và 1 Module RS485/Lora, có chức năng tiếp nhận dữ liệu (mật độ phương tiện lưu thông) được thu thập từ 8 cảm biến do các khối PLC 1, PLC 2 và Arduino 1 và Arduino 2 gửi về thông qua truyền thông Lora sau đó tính toán các pha đèn theo chu kỳ T phù hợp để gửi lại các trạm lữ liệu Slave để tiến hành điều khiển.

Hình 2 3 Sơ đồ khối trạm trung tâm master

CÁC THIẾT BỊ ĐƯỢC SỬ DỤNG TRONG MÔ HÌNH HỆ THỐNG

- Mô hình hệ thống sử dụng 03 PLC S7-1200, 01 bộ PLC được đặt ở trạm trung tâm điều khiển, 02 bộ PLC được đặt ở 2 trạm dữ liệu Slave được cấu hình lần lượt là: Khối PLC 1 và khối PLC 2.

- PLC là thiết bị lập trình điều khiển loại nhỏ của hãng Siemens, gồm có một bộ vi xử lý CPU, phần mềm lập trình và cổng giao tiếp, các chân module I/O Được các nhà máy và xí nghiệp Việt Nam rất ưa chuộng vì độ thông dụng, hiệu suất hoạt động cao.

- Dòng PLC S7-1200 có khả năng tích hợp đầy đủ các chức năng cần thiết để kiểm soát các quy trình tự động Có thể sử dụng được trong nhiều lĩnh vực như hệ thống đóng/mở kiểm soát nhiệt độ, quy trình sản xuất và tự động hóa công nghiệp nhỏ.

Hình 2 4 Ngoại hình của bộ PLC Simatic S7-1200 [2]

Simatic S7-1200 thích hợp với nhiều ứng dụng tự động hóa khác nhau , cấp độ từ nhỏ đến trung bình Đặc điểm nổi bật là PLC S7-1200 được tích hợp cổng truyền thông Profinet ( Ethernet ) Sử dụng chung một phần mềm Simatic Step 7 Basic cho việc lập trình PLC và HMI Điều này giúp việc thiết kế, lập trình, thi công hệ thống điều khiển được nhanh chóng, đơn giản.

2.2.1.1 Các thành phần của PLC S7-1200 :

- 3 bộ điều khiển nhỏ gọn với sự phân loại trong các phiên bản khác nhau: điều khiển

AD hoặc DC phạm vi rộng.

- 2 mạch tương tự và số mở rộng: điều khiển module trực tiếp trên CPU làm giảm chi phí sản phẩm.

- 13 module tín hiệu số và tương tự khác nhau.

- 2 module giao tiếp RS232/RS485 để giao tiếp thông qua kết nối PTP.

- Module nguồn PS 1207 ổn định , dòng điện áp 115/230 VAC và điện áp 24 VDC.

2.2.1.2 Cấu trúc bên trong của PLC S7-1200 :

PLC S7-1200 có 4 bộ phận cơ bản : Bộ xử lý, bộ nhớ, bộ nguồn và giao tiếp xuất/nhập.

- Bộ xử lý trung tâm (CPU) là bộ vi xử lý Có chức năng biên dịch các tín hiệu được nhập vào và thực hiện các hành động điều khiển được lưu trong bộ nhớ của PLC.

- Bộ nguồn: Có nhiệm vụ chuyển điện áp AC thành DC (24V) Cần thiết cho các bộ vi xử lý cũng như các mạch điện có trong module giao tiếp nhập và xuất hoạt động.

- Bộ nhớ: Lưu trữ các chương trình để sử dụng cho các hoạt động dưới sự quản lí của bộ vi xử lí.

- Các thành phần giao tiếp nhập/xuất : Đó là nơi nhận thông tin từ các thiết bị ngoại vi rồi gửi cho các thiết bị điều khiển Tín hiệu vào có thể là công tắc, cảm biến, , tín hiệu ra có thể là động cơ, biển tần,

- Chương trình điều khiển được nạp vào với sự giúp đỡ của bộ lập trình hay bằng máy vi tính.

Hình 2 5 Cấu trúc chung của PLC S7-1200 [3]

+ Bộ nhớ làm việc: 50Kb

+ Bộ nhớ lưu trữ: 2Mb

- Ngõ ra vào số : 14 In/10 Out

- Ngõ ra vào tương tự : 2 in

- Vùng nhớ truy xuất bit (M): 4096Byt

Module mở rộng tín hiệu: 8

- Board tín hiệu/truyền thông: 1

- Bộ đếm tốc độ cao:

- Ngõ ra xuất xung tốc độ cao: 2

- Thời gian thực khi mất nguồn nuôi: 10 ngày

- Thực thi lệnh nhị phân: 0,1 micro giây/lệnh

2.2.1.4 Kết nối qua giao thức TCP/IP

- Để lập trình SIMATIC S7-1200 từ PC hay Laptop cần một kết nối TCP/IP

- Để PC và SIMATIC S7-1200 có thể giao tiếp với nhau, điều quan trọng là các địa chỉ IP của cả 2 thiết bị phải phù hợp với nhau

Tương tự như PLC S7-200 ở Khối PLC 1 và PLC 2 , mô hình có 2 Arduino Mega được đưa vào sử dụng , đặt tại 2 trạm dữ liệu Slave được cấu hình là khối Arduino 1 và Khối Arduino 2

Arduino là một bo mạch vi điều khiển được sử dụng để cảm nhận và điều khiển các đối tượng khác nhau Nó có thể thực hiện nhiều nhiệm vụ lấy tín hiệu từ cảm biến đến điều khiển đèn , động cơ và nhiều đối tượng khác Mạch còn có khả năng liên kết với người Module khác nhau như module đọc thẻ từ , ethernet shield, sim900A để tăng khả năng ứng dụng của mạch.

Phần cứng bao gồm một board mạch nguồn mở được thiết kế trên nền tảng vi xử lý AVR Atmel 8bit hoặc ARM, Atmel 32bit, Hiện phần cứng của Arduino có tất cả 6 phiên bản , Phiên bản được sử dụng nhất là Arduino Uno và Arduino Mega Trong mô hình này , nhóm sử dụng phiên bản Arduino Mega

Arduino Mega là bo mạch được tích hợp nhiều tính năng nổi bật Arduino Mega có sẵn RTC và các tính năng khác như timer , bộ so sánh , ngắt để điều khiển hoạt động , tốc độ nhanh và tiết kiệm điện năng Được thiết kế hệ thống I/O lớn với 16 bộ chuyển đổi tương tự và 54 bộ chuyển đổi digital hỗ trợ UART và các chế độ giao tiếp khác.

Các tính năng hỗ trợ khác bao gồm hỗ trợ JTAG để lập trình , gỡ lỗi và xử lý sự cố. Với bộ nhớ Flash lớn và Sram , bo này có thể xử lý chương trình hệ thống lớn một các dễ dàng.

2.2.2.1 Các thành phần của Arduino Mega

- 4 UART ( cổng nối tiếp phần cứng )

Hình 2 7 Thành phần Arduino Mega [5]

- Các thông số kỹ thuật của Arduino Mega:

Arduino Mega Đặc điểm, tính năng

Vi điểu khiển AVR ATmega2560 (8bit)

Bộ timer 2 (8bit) + 4 (16bit) = 6 Timer

Giao tiếp USB (lập trình với ATmega8, ICSP (lập trình) SPI, I2C và USART

Bảng 1 3 Thông số kỹ thuật Arduino Mega

- Sơ đồ chân của Arduino Mega:

Hình 2 8 Sơ đồ chân của Arduino Mega [6]

+ Nguồn 5V: Đối với nguồn cung cấp thiết bị phần cứng bên ngoài.

+ VIN: cung cấp điện áp (7-12V).

+ Nguồn 3,3V: Đối với thiết bị phần cứng điện áp thấp bên ngoài.

+ AREF: Chân này được sử dụng khi dùng ADC để chuyển đổi tín hiệu với điện áp tham chiếu bên ngoài mà không muốn sử dụng điện áp tham chiếu nội bộ 1.1V hoặc 5V.

+ Reset: Arduino Mega có sẵn mạch reset có các nút ấn để thiết lập lại hệ thống và chân này có thể được sử dụng khi kết nối với các thiết bị khác để thiết lập lại bộ điều khiển.

+ XTAL1, XTAL2 : Thạch anh kết nối với xung clock cung cấp cho bộ điều khiển.

+ Từ 0 - 15 ( analog ) có thể sự dụng như chân đầu vào tương tự cho bộ ADC, nếu không sử dụng nó hoạt động như chân digital bình thường Nó được thiết lập bởi các hàm pinmode () khai báo chân , analogReal () để đọc trạng thái chân và nhận giá trị kỹ thuật số cho tín hiệu analog.

+ Ứng dụng: cảm biến nhiệt độ , cảm biến độ ẩm,… và các thiết bị khác

CÁC CHUẨN TRUYỀN THÔNG ĐƯỢC SỬ DỤNG TRONG MÔ HÌNH HỆ THỐNG

2.3.1 Chuẩn truyền thông công nghệ không dây Lora

- LoRa là viết tắt của từ Long Range Radio, là một loại công nghệ hỗ trợ truyền dữ liệu trong những khoảng cách lên đến hàng chục km mà không cần phải thêm bất kỳ các mạch khuếch đại công suất nào Công nghệ LoRa giúp cho việc truyền và ghi nhận dữ liệu trở nên đơn giản hơn, giúp tiết kiệm năng lượng và tiêu thụ hiệu quả.

- Công nghệ Lora là một giao thức không dây mới được thiết kế chính xác cho kết nối tầm xa, liên lạc năng lượng thấp và an toàn cho cả ứng dụng M2M và IoT. Công nghệ này sẽ cho phép nhiều người thuê hoặc mạng công cộng kết nối một số ứng dụng đang chạy trên cùng một mạng.

Hình 2 13 Tổng quan truyền thông không dây Lora [11]

- Công nghệ Lora sử dụng một kỹ thuật điều biến có tên Chirp Spread Spectrum,loại kỹ thuật này sẽ sử dụng các xung tần số cao để chia nhỏ dữ liệu nhằm tạo ra tín hiệu có dải tần cao hơn dải tần của dữ liệu gốc Sau đó tín hiệu cao tần sẽ tiếp tục được mã hóa theo chuỗi tín hiệu chirp rồi truyền đến anten để truyền đi.

- Nguyên tắc hoạt động này hỗ trợ thiết bị giảm độ phức tạp và tăng độ chính xác cần thiết cho mạch nhận để có thể giải mã và điều chỉnh lại dữ liệu LoRa không yêu cầu nhiều công suất phát mà vẫn có thể truyền đi xa, vì tín hiệu LoRa có thể nhận được ở khoảng cách xa ngay cả khi cường độ tín hiệu thấp hơn nhiễu xung quanh.

- Phạm vi truyền sóng rộng: công nghệ LoRa có khả năng truyền dữ liệu ở khoảng cách cực xa và có thể đạt khoảng cách truyền hơn 15km trong môi trường mở hoặc rộng hơn nữa.

- Nhiều chức năng nhưng mức tiêu thụ điện năng thấp: công nghệ LoRa có thể chạy với mức tiêu thụ điện năng thấp, điều này có thể kéo dài tuổi thọ pin và giảm chi phí sử dụng khi không cần thay quá nhiều lần.

- Với kỹ thuật truyền của công nghệ LoRa, tốc độ truyền tuy thấp nhưng vẫn cung cấp đủ băng thông cho một số ứng dụng IoT nhất định, chẳng hạn như định vị, theo dõi tài nguyên và gửi thông tin trạng thái.

- Công nghệ này có khả năng chống nhiễu tốt và khả năng tự động tìm kiếm kênh truyền tốt nhất, giúp đảm bảo tính toàn vẹn của dữ liệu truyền đi.

- Cổng LoRa: Cổng nhận được các cơ sở hạ tầng từ các điểm cuối LoRa và sau đó chuyển chúng vào hệ thống backhaul Phần này của mạng LoRa có thể là di động, Ethernet hoặc bất kỳ liên kết viễn thông khác không dây hoặc có dây Các cổng được kết nối với máy chủ mạng bằng các kết nối IP thông thường.

- Máy chủ mạng LoRa: Máy chủ mạng LoRa thành công trong mạng và là một phần chức năng của nó, nó hoạt động để loại bỏ các gói trùng lặp, điều chỉnh tốc độ dữ liệu và xác nhận lịch trình Trong đánh giá về cách thức có thể triển khai và kết nối, giúp triển khai mạng LoRa rất dễ dàng.

- Điểm cuối: Các điểm cuối là các yếu tố của mạng Lora nơi điều khiển hoặc cảm biến được thực hiện Chúng thường đặt ở xa.

- Máy tính điều khiển từ xa: Sau đó, một máy tính từ xa có thể điều khiển hành động của các điểm cuối hoặc thu thập dữ liệu từ các điểm cuối – Mạng LoRa gần như mờ Truyền thông đến các nút điểm cuối thường là hai chiều, nhưng cũng có thể hỗ trợ hoạt động phát đa hướng, và điều này hữu ích cho các tính năng như tương tự hoặc các thông báo phân phối hàng loạt hoặc nâng cấp phần mềm khác.

❖ Ứng dụng của công nghệ truyền thông Lora:

- Ứng dụng Lora trong các thành phố thông minh Smart City.

- Ứng dụng trong nông nghiệp.

- Ứng dụng trong các ngôi nhà thông minh Smart Home.

2.3.2 Chuẩn truyền thông công nghiệp modbus RTU

- Modbus đã trở thành một giao thức truyền thông tiêu chuẩn thực tế và hiện là phương tiện phổ biến để kết nối các thiết bị điện tử công nghiệp Modbus được sử dụng khá phổ biến trong môi trường công nghiệp vì nó được xuất bản công khai và miễn phí bản quyền Nó được phát triển cho các ứng dụng công nghiệp, tương đối dễ triển khai và bảo trì so với các tiêu chuẩn khác và đặt ra một vài hạn chế ngoài kích thước trên định dạng của dữ liệu được truyền Giao thức Modbus RTU là một giao thức mở, sử dụng đường truyền vật lý RS-232 hoặc RS-485 và mô hình dạng Master-Slave.

- Với giao thức Modbus sẽ cho phép liên lạc giữa nhiều thiết bị được kết nối với cùng một mạng, ví dụ như một hệ thống cảm biến đo nhiệt độ, cảm biến đo độ ẩm, cảm biến mực nước và sau đó sẽ truyền tín hiệu kết quả đến máy tính Thường được sử dụng để kết nối một máy tính giám sát với một thiết bị đầu cuối từ xa (RTU) trong các hệ thống điều khiển giám sát và thu thập dữ liệu (SCADA). Nhiều loại dữ liệu được đặt tên từ việc sử dụng logic Ladder trong ngành và sử dụng nó trong rơle lái xe: đầu ra vật lý một bit được gọi là cuộn dây và đầu vào vật lý một bit được gọi là đầu vào riêng biệt hoặc tiếp điểm.

- Thông thường thì một frame truyền Modbus RTU bao gồm: 1 byte địa chỉ – 1 byte mã hàm – n byte dữ liệu – 2 byte CRC được mô tả như hình ở dưới:

- Byte địa chỉ: dùng để xác định thiết bị mạng địa chỉ được nhận dữ liệu (đối với Slave) hoặc dữ liệu nhận được từ địa chỉ nào (đối với Master) Địa chỉ này được quy định từ 0 – 254

- Byte mã hàm: được quy định từ Master, xác định yêu cầu dữ liệu từ thiết bị Slave.

Ví dụ mã 01: đọc dữ liệu lưu trữ dạng Bit, 03: đọc dữ liệu tức thời dạng Byte, 05: ghi dữ liệu 1 bit vào Slave, 15: ghi dữ liệu nhiều bit vào Slave …

- Byte dữ liệu: xác định dữ liệu trao đổi giữa Master và Slave.

- Master: 2 byte địa chỉ dữ liệu – 2 byte độ dài dữ liệu

- Slave: 2 byte địa chỉ dữ liệu – 2 byte độ dài dữ liệu – n byte dữ liệu đọc được

- Master: 2 byte địa chỉ dữ liệu – 2 byte độ dài dữ liệu – n byte dữ liệu cần ghi

- Slave: 2 byte địa chỉ dữ liệu – 2 byte độ dài dữ liệu

- Byte CRC: 2 byte kiểm tra lỗi của hàm truyền và cách tính giá trị của Byte CRC

THUẬT TOÁN ĐIỀU KHIỂN MẠNG LƯỚI ĐÈN GIAO THÔNG

NGUYÊN LÍ HOẠT ĐỘNG CỦA MÔ HÌNH HỆ THỐNG

3.1.1 Phương pháp đặt thời gian cho các pha tín hiệu đèn giao thông

- Nhóm tiến hành tìm hiểu, nghiên cứu và lựa chọn 4 ngã tư trên thực tế:

Hình 3 1 Ngã tư thực tế phục vụ cho nghiên cứu mô hình

Ta xét 4 ngã tư này có 4 tuyến đường chính : Đường Hà Huy Tập ( từ ngã tư đường Trần Cao Vân đến ngã tư Điện Biên Phủ ) có chiều dài 600m. Đường Trần Cao Vân ( từ ngã tư đường Hà Huy Tập đến ngã tư Lê Độ ) có khoảng cách 1000m. Đường Lê Độ ( từ ngã tư đường Trần Cao Vân đến ngã tư Điện Biên Phủ ) có khoảng cách 600m. Đường Điện Biên Phủ ( từ ngã tư đường Lê Độ đến ngã tư Hà Huy Tập ) có khoảng cách 1000m.

Với vận tốc cho phép là 40km/h = 11,11m/s

Từ đó ta có thể xây dựng được phương trình tính toán thời gian cho chu kỳ đèn tín hiệu:

∆t: thời gian phương tiện lưu thông từ ngã tư này sang ngã tư kia (s) S:

Khoảng cách giữa hai ngã tư trên tuyến đường (m)

Vt: Vận tốc cho phép của phương tiện (m/s)

Ta xét khoảng cách của Tuyến đường Hà Huy Tập và tuyến đường Lê Độ có chiều dài giống nhau là 600m

Thời gian phương tiện lưu thông từ ngã tư này đến ngã tư kia của 2 tuyến đường là ∆t

Thời gian các pha tín hiệu của đèn giao thông :

Chu kỳ đèn giao thông bao gồm thời gian của tất cả các trạng thái: đèn đỏ, đèn vàng và đèn xanh.

Thời Gian Đèn Xanh: Đèn xanh sẽ chiếm một phần của chu kỳ Ta thiết lập thời gian đèn vàng là 3 giây, thời gian đèn xanh là 54/2 -3 = 24

Thời gian chuyển từ đèn xanh sang đèn vàng là thời gian trống giữa đèn xanh và đèn đỏ Ta thiết lập thời gian đèn vàng là 3 giây.

Là phần còn lại của chu kỳ sau thời gian đèn vàng Thời gian đèn đỏ là 54 - 24 - 3 = 27 giây.

Vì vậy, ta có thời gian các pha tín hiệu đèn giao thông như sau:

Tuyến đường Hà Huy Tập (từ ngã tư đường Trần Cao Vân đến ngã tư Điện Biên Phủ )

Hướng thứ nhất là bắt đầu từ ngã tư đường Trần Cao Vân Đèn xanh X11 = 24s Đèn vàng V11 = 3s Đèn đỏ Đ11 = 27s

Hướng thứ hai : Hướng bắt đầu từ ngã tư đường Điện Biên Phủ Đèn xanh X12 = 24s Đèn vàng V12 = 3s Đèn đỏ Đ12 = 27s

Hình 3 2 Chu kỳ thời gian tuyến đường Hà Huy Tập

Tuyến đường Đường Lê Độ ( từ ngã tư đường Trần Cao Vân đến ngã tư Điện Biên Phủ ) Hướng thứ nhất : Hướng bắt đầu từ ngã tư Trần Cao Vân Đèn xanh X31 = 24s Đèn vàng V31 = 3s Đèn đỏ Đ31 = 27s

Hướng thứ hai : Hướng bắt đầu từ ngã tư Điện Biên Phủ Đèn xanh X32 = 24s Đèn vàng V32 = 3s Đèn đỏ Đ32 = 27s

Hình 3 3 Chu kỳ thời gian tuyến đường Lê Độ

Ta xét tuyến đường Trần Cao Vân ( từ ngã tư đường Hà Huy Tập đến ngã tư Lê Độ ) và tuyến đường Đường Điện Biên Phủ ( từ ngã tư đường Lê Độ đến ngã tư Hà Huy Tập ) có khoảng cách giống nhau là 1000m

Thời gian phương tiện lưu thông từ ngã tư này đến ngã tư kia của 2 tuyến đường là ∆t

Thời gian các pha tín hiệu của đèn giao thông :

Chu kỳ đèn giao thông bao gồm thời gian của tất cả các trạng thái: đèn đỏ, đèn vàng và đèn xanh.

Thời Gian Đèn Xanh: Đèn xanh sẽ chiếm một phần của chu kỳ Ta thiết lập thời gian đèn vàng là 3 giây, thời gian đèn xanh là 90/2-3 = 42

Thời gian chuyển từ đèn xanh sang đèn vàng là thời gian trống giữa đèn xanh và đèn đỏ

Ta thiết lập thời gian đèn vàng là 3 giây.

Là phần còn lại của chu kỳ sau thời gian đèn vàng Thời gian đèn đỏ là 90-42-3 = 45 giây.

Vì vậy, ta có thời gian các pha tín hiệu đèn giao thông như sau:

Tuyến đường Trần Cao Vân ( từ ngã tư đường Hà Huy Tập đến ngã tư Lê Độ ) Hướng thứ nhất : Hướng bắt đầu từ ngã tư Hà huy tập Đèn xanh X21 = 42s Đèn vàng V21 = 3s Đèn đỏ Đ21 = 45s

Hướng thứ hai : Hướng bắt đầu từ ngã tư Lê Độ Đèn xanh hướng thứ hai là X12 = 42s Đèn vàng hướng thứ hai là V12 = 3s Đèn đỏ hướng thứ hai là Đ12 = 45s

Hình 3 4 Chu kỳ thời gian tuyến đường Trần Cao Vân

Tuyến đường Điện Biên Phủ ( từ ngã tư đường Lê Độ đến ngã tư Hà Huy Tập )

Hướng thứ nhất : Hướng bắt đầu từ ngã tư Lê Độ Đèn xanh X41 = 42s Đèn vàng V41 = 3s Đèn đỏ Đ41 = 45s

Hướng thứ hai : Hướng bắt đầu từ ngã tư Hà Huy Tập Đèn xanh X42 = 42s Đèn vàng V42 = 3 Đèn đỏ Đ42 = 45s

Hình 3 5 Chu kỳ thời gian tuyến đường Điện Biên Phủ

Hình 3 6 Sơ đồ khối tổng quát

Mô hình điều khiển và giám sát mạng lưới tín hiệu đèn giao thông : Áp dụng xây dựng mô hình giao thông gồm 4 ngã tư sử dụng 8 cảm biến lần lượt từ cảm biến 1 đến cảm biến 8 đặt ở các trạm dữ liệu slave Cảm biến 1 , 2 đặt ở khối PLC 1 Khối PLC 2 là cảm biến 3 , 4 Khối Arduino 1 đặt cảm biến 5 , 6 và khối Arduino 2 là cảm biến 7 ,8.

Các cảm biến được đặt ở các nút giao thông để nhận biết số lượng phương tiện lưu thông qua lại sau đó gửi tín hiệu về các PLC và Arduino để tiến hành chuyển đổi từ analog sang digital và lưu trữ dữ liệu Dữ liệu vừa thu được trong vòng 60s sẽ được gửi về PLC của trạm trung tâm.

Cảm biến 1 thu thập dữ liệu sau đó gửi về khối trung tâm , khối trung tâm tính toán ra giá trị T cho Khối Arduino 2

Cảm biến 2 thu thập dữ liệu sau đó gửi về khối trung tâm , khối trung tâm tính toán ra giá trị T cho Khối PLC 2

Cảm biến 3 thu thập dữ liệu sau đó gửi về khối trung tâm , khối trung tâm tính toán ra giá trị T cho Khối Arduino PLC 1

Cảm biến 4 thu thập dữ liệu sau đó gửi về khối trung tâm , khối trung tâm tính toán ra giá trị T cho Khối Arduino 1

Cảm biến 5 thu thập dữ liệu sau đó gửi về khối trung tâm , khối trung tâm tính toán ra giá trị T cho Khối PLC 2

Cảm biến 6 thu thập dữ liệu sau đó gửi về khối trung tâm , khối trung tâm tính toán ra giá trị T cho Khối Arduino 2

Cảm biến 7 thu thập dữ liệu sau đó gửi về khối trung tâm , khối trung tâm tính toán ra giá trị T cho Khối Arduino 1

Cảm biến 8 thu thập dữ liệu sau đó gửi về khối trung tâm , khối trung tâm tính toán ra giá trị T cho Khối PLC 1 Ở mô hình này , nhóm thiết lập 3 trường hợp chu kỳ T ứng với 3 điều kiện khác nhau về số lượng các phương tiện lưu thông qua lại mà cảm biến tiếp nhận được trong vòng 60s , ta đặt số lượng phương tiện lưu thông qua lại là X :

Ta có ví dụ về quy trình hoạt động như sau :

CB1 và CB6 thu nhận dữ liệu X < 5 thì chu kỳ của pha tín hiệu giao thông ở Khối Arduino 2: T = 30

CB1 và CB6 thu nhận dữ liệu 5 < X < 10 thì chu kỳ của pha tín hiệu giao thông ở Khối Arduino 2: T = 40

CB 1 và CB6 thu nhân dữ liệu X > 10 thì chu kỳ của pha tín hiệu giao thông ở Khối Arduino 2: T = 50

Tương tự như vậy , ta có 8 cảm biến thu nhận dữ liệu ( số phương tiện lưu thông qua lại ) để gửi về trạm trung tâm điều khiển , tùy theo trường hợp mà trạm trung tâm điều khiển sẽ tính toán thời gian chu kỳ T cho các trạm còn lại.

Trong đề tài này, nhóm làm mô hình gồm 4 ngã tư theo mô hình ô bàn cờ trong đó sẽ có hai tuyến đường giao nhau với chu kỳ T khác nhau Để tránh trường hợp các tuyến đường có chu kỳ T của các pha tín hiệu khác nhau dẫn đến các tín hiệu sẽ bị xung đột ta có công thức để tính một chu kỳ T áp dụng cho cả 2 tuyến đường , trong đó sẽ có một tuyến đường chính được ưu tiên và một truyến đường phụ :

- T là chu kỳ thời gian T áp dụng cho cả tuyến đường giao nhau

- T1 Chu kỳ T của tuyến đường được ưu tiên

- T2 Chu kỳ T của tuyến đường phụ Ta đưa ra một ví dụ cụ thể :

Chu kỳ thời gian T của tuyến đường chính được ưu tiên T1 là 40

Chu kỳ thời gian T của tuyến đường phụ T2 là 50

Ta áp dụng công thức: T = (α.T1 + (1-α).T2) với α = 0.8

Vậy ta có chu kỳ T áp dụng ở cả 2 tuyến đường là T = 42

BẢNG PHÂN CÔNG ĐẦU VÀO ĐẦU RA CỦA MÔ HÌNH

Vì khối PLC1 và khối PLC2 sử dụng cùng loại PLC s7-200

Ta có bảng phân công đầu vào như sau :

Bảng 3 4 Bảng phân công đầu vào

Bảng phân công đầu ra

Ghi chú Địa chỉ Đèn Xanh làn 1 Q0.2 Đèn Vàng làn 1 Q0.1 Đèn Đỏ làn 1 Q0.0 Đèn Xanh làn đi bộ 1 Q0.4 Đèn Đỏ làn đi bộ 1 Q0.3 Đèn Xanh làn 2 Q0.7 Đèn Vàng làn 2 Q0.6 Đèn Đỏ làn 2 Q0.5 Đèn Xanh làn đi bộ 2 Q1.1 Đèn Đỏ làn đi bộ 2 Q1.0

Bảng 3 5 Bảng phân công đầu ra

3.2.2 Bảng phân công đầu vào đầu ra khối Arudino1 , Arduino2

Ghi chú Địa chỉ Đèn Xanh 1 40 Đèn Vàng 1 42 Đèn Đỏ 1 44 Đèn Xanh 2 46 Đèn Vàng 2 48 Đèn Đỏ 2 50 Đèn Xanh làn đi bộ 1 52 Đèn Đỏ làn đi bộ 1 38 Đèn Xanh làn đi bộ 2 34 Đèn Đỏ làn đi bộ 2 36

Bảng 3 6 Bảng phân công đầu vào đầu ra khối Arudino , Arduino2

GIẢN ĐỒ THỜI GIAN

Vì mô hình được xây dựng ngã tư được vận hành theo một nguyên lí hoạt động giống nhau Trạm trung tâm master tính toán và qui định chu kỳ T cho các pha đèn tín hiệu giống nhau nên nhóm xây dựng một giản đồ thời gian chung biểu thị cho tất cả các pha đèn tín hiệu tại các ngã tư trong mô hình

Ta có giản đồ thời gian như sau :

Hình 3 8 Giản đồ thời gian các pha đèn tín hiệu

Các cảm biến thu thập dữ liệu sau đó tính toán mật độ xe gửi về trạm trung tâm Master sau đó trạm trung tâm phân tích và tính toán ra chu kỳ T cho các pha đèn tín hiệu là đèn xanh , đèn đỏ và đèn vàng Trong chu kỳ T , đèn đỏ được tính toán bằng 1 nửa chu kỳ T ( T/2 ) , đèn vàng được thiết lập là 3s và đèn xanh là thời gian còn lại của chu kỳT.

LƯU ĐỒ THUẬT TOÁN CỦA TRẠM DỮ LIỆU SLAVE VÀ TRẠM

3.4.1 Lưu đồ thuật toán trạm dữ liệu Slave

Mô hình thiết kế 4 ngã tư tương ứng vơi 4 trạm dữ liệu Slave , các ngã tư hoạt động dựa vào dữ liệu ( thời gian T ) mà Master truyền xuống để phân bổ cho các tín hiệu đèn

Hình 3.9 Lưu đồ thuật toán trạm dữ liệu Slave

3.4.2 Lưu đồ thuật toán trạm trung tâm Master

Trạm trung tâm Master nhận dữ liệu ( mật độ phương tiện qua lại ) từ cảm biến T1 ( tuyến đường chính ) và T2 ( tuyến đường phụ ) , sau 30s Master sẽ dựa theo công thức và tính toán ra thời gian T chung cho cả 2 tuyến rồi gửi về cho trạm Slave

Hình 3.11 Lưu đồ thuật toán trạm trung tâm Master

Hình 3.12 Lưu đồ thuật toán trạm trung tâm Master (2)

THIẾT KẾ GIAO DIỆN GIÁM SÁT MÔ HÌNH ĐÈN GIAO THÔNG GỒM 4 NGÃ TƯ

SƠ ĐỒ KHỐI GIÁM SÁT

Khối giám sát là khối thiết kế giao diện giám sát trên WinCC Khối này thực hiện các chức năng đọc , ghi dữ liệu từ yêu cầu của người điều hành để thao tác điều khiển khối trung tâm để gửi tới các khối Slave trong mô hình

Sơ đồ của khối giám sát :

Hình 4 1 Sơ đồ khối giám sát

Khối giám sát bao gồm giao diện giám sát trên WinCC , step7 microwin thực hiện lập trình hệ thống

GIAO DIỆN GIÁM SÁT TRÊN WINCC

WinCC là một trong những chương trình ứng dụng cho mạng HMI, SACDA trong lĩnh vực dân dụng, công nghiệp.

WinCC là phần mềm của hãng Siemens WinCC dùng để điều khiển , giám sát và thu thập dữ liệu trong quá trình sản xuất Là chương trình dùng để thiết kế giao diện người và máy HMI (Human Machine Interface) trong hệ thống SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition)

Với chức năng chính là thu thập số liệu, giám sát và điều khiển quá trình sản xuất.Với WinCC người dùng có thể trao đổi dữ liệu với PLC của nhiều hãng khác nhau như: Siemens, Mitsubishi, Allen braddly, Omron, thông qua cổng COM với chuẩnRS232 của PC và chuẩn RS485 của PLC.

Với WinCC, ta có thể tận dụng nhiều giải pháp khác nhau cho để giải quyết công việc từ thiết kế cho hệ thống có quy mô nhỏ đến quy mô lớn, hệ thống thực hiện sản xuất – MES (Manufacturing Excution System).

WinCC có thể mô phỏng bằng hình ảnh các sự kiện xảy ra trong quá trình điều khiển dưới dạng chuỗi sự kiện Để đáp ứng yêu cầu công nghệ ngày càng phát triển. WinCC cung cấp nhiều hàm chức năng cho mục đích hiển thị, thông báo, ghi báo cáo, xử lý thông tin đo lường, các tham số công thức, và là một trong những chương trình thiết kế giao diện Người và Máy – HMI được tin dùng nhất hiện nay.

Chức năng của WinCC Graphics Designer:

- Thực hiện dể dàng các chức năng mô phỏng và hoạt động qua các đối tượng đồ họa của chương trình WinCC, Windows, I/O, và các thuộc tính hoạt động (Dynamic).

- Thực hiện việc hiển thị các thông báo hay các cảnh báo khi hệ thống vận hành. Nhận các thông tin từ các quá trình, hiển thị, hồi đáp và lưu trữ chúng Alarm Logging còn giúp ta phát hiện ra nguyên nhân của lỗi.

Tag Logging: thu thập, lưu trữ và xuất ra dưới nhiều dạng khác nhau từ các quá trình đang thực thi.

Report Designer: tạo ra các thông báo, kết quả Và các thông báo này được lưu dưới dạng nhật ký sự kiện.

User Achivers: Cho phép người sử dụng lưu trữ dữ liệu từ chương trình ứng dụng và có khả năng trao đổi với các thiết bị khác.Trong WinCC, các công thức và ứng dụng có thể soạn thảo, lưu trữ và sử dụng trong hệ thống.

Ngoài ra, WinCC còn kết hợp với Visual C++, Visual Basic tạo ra một hệ thống tinh vi và phù hợp cho từng hệ thống tự động hóa chuyên biệt.

Giao diện giám sát WinCC được thiết kế như sau:

Hình 4 2 Giao diện giám trên điều khiển các tín hiệu giao thông

Trên giao diện màn hình SCADA bố trí các nút Slave để chuyển đổi màn hình giám sát, 01 nút thực hiện việc ghi dữ liệu xuống trạm Slave, 01 I/O Field để hiển thị chu kỳ thời gian được ghi xuống Slave, 01 I/O Field hiển thị lưu lượng phương tiện giao thông mà cảm biến phát hiện được trong một đơn vị thời gian, các nút bật tắt quá trình đọc dữ liệu từ Slave Các cảm biến được gắn giống với mô hình thử nghiệm thực tế. Ngoài ra ở màn hình còn có các nút Auto, Manual để chuyển đổi chế độ tự động hay bằng tay trong quá trình điều khiển.

Hệ thống tín hiệu đèn giao thông bao gồm đèn cho phương tiện qua lại và đèn dành cho người đi bộ để hiển thị dữ liệu từ PLC lên giao diện giám sát điều khiển SCADA.

Hệ thống tín hiệu đèn giao thông, nhà cửa, cây cối và xe cộ dùng để mang tính thể hiện độ thực tế của giao diện giám sát trên màn hình.

Hệ SCADA giúp điều khiển hệ thống trực tiếp trên máy tính không cần thông qua các thao tác thủ công như nút nhấn,

CHƯƠNG 5: ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ CỦA GIẢI PHÁP ĐỀ XUẤT

KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM

Sau 4 tháng tìm hiểu nghiên cứu hệ thống mạng lưới giao thông 4 ngã tư, các tài liệu chuyên môn cũng như trên internet và đặc biệt là sự hướng dẫn , giúp đỡ của các thầy cô giáo bộ môn, nhóm đã hoàn thiện đề tài “ Xây dựng hệ thống điều khiển và giám sát mô hình mạng lưới tín hiệu giao thông : Áp dụng vào điều khiển mô hình mạng lưới giao thông gồm 4 ngã tư “ theo đúng thời gian quy định và yêu cầu của giáo viên đưa ra.

Hình 5 1 Mô hình sau khi hoàn thiện

Mô hình sau khi hoàn thiện hoạt động ổn định, chính xác theo đúng quy trình đề ra Quá trình truyền nhận giữa khác khối khác ổn định, ít xảy ra hiện tượng lỗi Quá trình thu thập dữ liệu từ cảm biến để gửi về trung tâm điều khiển không bị trì hoãn, dữ liệu được chuyển đổi nhanh chóng Thời gian các pha đèn tín hiệu hoạt động theo đúng yêu cầu lúc ban đầu Mô hình có thể mở động để áp dụng ra thực tế.

Thông qua nghiên cứu , tiếp xúc và xây dựng đề tài, nhóm đã thực hiện được các mục tiêu đã đề ra :

- Tìm hiểu, nghiên cứu được các phương pháp tính toán đặt thời gian cho các pha đèn tín hiệu và phương pháp tính toán thời gian chu kỳ T cho các pha đèn tín hiệu từ dữ liệu cảm biến

- Xậy dựng thành công các trạm dữ liệu Slave và trạm điều khiển trung tâm Master giúp chúng giao tiếp truyền nhận với nhau hình thành mạng lưới giúp điều khiển giám sát

- Thiết kế được giao diện giám sát trên WinCC hiện thị quá trình hoạt động của mô hình một cách giúp cho người dùng thuận tiện trong việc giám sát, điều khiển

- Xây dựng được thuật toán điều khiển các pha tín hiệu đèn giao thông, phân biệt tính toán tuyến đường chính và tuyến đường phụ để 4 tuyến đường trong 4 ngã theo mô hình ô bàn cờ không bị xung đột

- Kỹ năng cấu hình, sử dụng lập trình trên phần mềm S7-1200 và Arduino được nâng cao

- Làm quen với các thiết bị như Module Lora RS485, truyền thông Lora, truyền thông Modbus RTU

- Các thiết bị được đưa vào sử dụng phù hợp với hệ thống , giúp hệ thống vận hành ổn định và chính xác

- Tăng tính sáng tạo, linh hoạt và khả năng làm việc nhóm

NHỮNG HẠN CHẾ

Bên cạnh việc đạt những mục tiêu đã đề ra từ ban đầu sau khi hoàn thành đề tài , còn có những hạn chế :

- Quá trình ứng biến, khắc phục khi hệ thống xảy ra lỗi vẫn chưa tối ưu

- Kỹ thuật lập trình các bộ vi xử lý, vi điều khiển chưa tốt khiến việc hoàn thành mục tiêu bị hạn chế

- Đèn tín hiệu là đèn sợi sốt , khi mô hình hoạt động trong thời gian dài dẫn đến sinh ra nhiệt làm ảnh hưởng đến mô hình