thiết kế trạm thu phí giao thông

Tất cả các thuật toán liên quan đến ngăn xếp, đều chỉ làm việc với bit đầu tiên hoặc với bit đầu và bit thứ hai của ngăn xếp S0 ữ S1 giá trị logic mới đều có thể đợc gửi vào ngăn xếp...

CHƯƠNG I: TÌM HIỂU VỀ HỆ THỐNG THU PHÍ GIAO THÔNG

I Giới thiệu chung

Hiện nay cả nước ta có khoảng 54 trạm thu phí trên 26 quốc lộ Được biết cho đến thời điểm này có khoảng 20 trạm thu phí điện

tử đang hoạt động, các trạm này sử dụng phương pháp thu phí bán tự động công nghệ bán tự động được sử dụng ở các thiết bị nhận dạng biển số xe, nhận dạng trọng tải xe, thiết bị soát vé từ/ giấy in/ thẻ Smart Card; thiết bị mạng máy tính, camera giám sát, barrie tự động, đèn tín hiệu Còn lại là chạm thu phí thủ công với quy trình hai dừng (dừng mua vé, dừng soát vé) Do vậy tình trạng ùn tắc giao thông và đặc biệt là hiện tượng tiêu cực trong quản lý ngày càng gia tăng như dùng vé cũ quay vòng xe, sử dụng mệnh giá vé thấp so với thực tế xe…

Những trạm thu phí dù đã được trang bị hệ thống thu phí tự động nhưng hoạt động còn mang tính chất độc lập, đơn lẻ, chưa đáp ứng khả năng chia sẻ thông tin quản lý và thống kê

Nhìn chung, các nước có hoạt động thu phí đường bộ cũng phải trải qua nhiều giai đoạn thăng trầm trong việc phát triển công nghệ thu phí, đi từ thủ công đến hiện đại, từ biên lai giấy in sẵn -> biên lai giấy in trực tiếp -> thẻ trừ tiền dần từ tính(rãnh tiếp xúc) -> thẻ trừ tiền dần smart card(mặt tiếp xúc) -> thẻ trừ tiền dần DSRC(vùng tiếp xúc) Nhưng tất cả các nước đều áp dụng quy trình thu từ một dừng đến không dừng

II Nghiên cứu sơ bộ

Mô tả tổng quát quy trình hoạt động của trạm thu phí:

Cơ quan đấu thầu quản lý trạm thu phí đến cơ quan thuế làm thủ tục nhận vé về nhập kho, sau đó vé được xuất cho nhận viên bán vé hàng ngày bằng phiếu xuất kho nội bộ Sau khi nhận viên bán vé nhận vé, kế toán ca căn cứ vào phiếu xuất kho (số thực nhận) ghi vào sổ kế toán và bảng theo dõi bán vé trong ngày

Tiếp theo quy trình bán vé và soát vé được thực hiện theo hai bước Dừng mua vé và dừng soát vé

Bước 1: Lái xe dừng ở trạm bán vé mua vé, Nhân viên bán vé tiến hành kiểm tra vé sau đó giao cho lái xe phần liên hai và thu giữ phần cuống để nộp về bộ phận kế toán kiểm tra sau đó cuống vé sẽ được tiêu hủy.(Chú ý nhân viên bán vé phải phân biệt được trọng tải của

xe để bán vé với mệnh giá tương ứng)

Bước 2: Lái xe sau khi mua vé đi tiếp đến trạm soát vé và đưa phần

vé liên hai cho nhân viên soát vé kiểm tra xem vé có hợp lệ và xé vé

III Các thành phần hệ thống

1 Kế toán vé

- Quản lý kho vé chi tiết theo từng số seri vé

- Quản lý cấp phát cho nhân viên bán vé

- Thiết lập hiệu lực cho vé: Vé chưa có hiệu lực thì chưa được phép sử dụng đây là điểm cốt lõi ngăn ngừa vé giả

- Quản lý thu chi liên quan đến hoạt động bán vé

- Kết xuất báo cáo liên quan

2 Quản lý nhân sự, phân ca làm việc

- Quản lý nhân sự theo sơ đồ tổ chức hành chính công bao

gồm các danh mục phòng ban, chức vụ ,nhân viên, ngày nghỉ,

ca làm việc, giờ làm thêm…

- Phân quyền người sử dụng theo chức vụ

3 Bán vé và soát vé

Tự động hóa khâu bán vé và soát vé áp dụng quy trình thu một dừng sử dụng dụng công nghệ nhận dạng biển số xe, mã vạch, cảm biến, đang nghiên cứu phát triển tự động xử lý từ A-Z vấn

đề cốt lõi ở đây là khi xe đến bốt thu vé hệ thống trước hết chụp ảnh theo sự kiện và nhận đọc biển số của xe, tiếp theo hệ thống

tự động phân loại xe theo trọng tải, và xác định mệnh giá vé tương ứng cho loại trọng tải đó, tiếp theo in lên hình ảnh một chuỗi ký tự chứa biển số xe và ngày giờ xe đi qua trạm, vắn nhân viên bán vé, vắn tắt thông tin về phương tiện, vắn tắt thông tin của chủ phương tiện nếu có thể, từ màn hình hiển thị nhận viên trực bán vé dễ dàng xác định loại vé cần bán sau đó xé cuống vé đưa cho lái xe và dữ lại phần liên hai dùng máy đọc mã vạch, đọc mã vạch phần liên hai và kiểm tra xem vé bán có hợp

lệ như vậy luồng công việc gổm nhận dạng biển số xe, tính trọng tải xe, kiểm tra vé bằng mã vạch phải liên kết với nhau để đưa ra kết quả chính xác

Trên thực tế mỗi xe chỉ dừng lại mua và kiểm soát vé trung bình 3-5 giây, các thông tin như đếm xe, mênh giá vé, số lượng vé ưu tiên, vé tháng, vé quốc lộ lượt được cập nhật hoàn toàn tự động thông qua phần mềm quản lý

Tất cả các thông tin này được thiết kế lưu vào cơ sở dữ liệu để phục vụ cho việc hậu kiểm sau này

Hệ thống soát vé bao gồm toàn bộ các thiết bị bố trí tại làn soát vé(trên đảo phân làn, dưới lòng đường) Hệ thống soát vé điển hình bao gồm các loại thiết bị như sau

- Thiết bị giao dịch phí, thiết bị điều khiển khẩn cấp, thiết bị đọc

vé mã vạch

- Thiết bị làn xe: Đèn tín hiệu, thanh chắn tự động, hệ thống cảm biến, Camera quan sát, camera chụp biển số xe, bảng thông báo điện tử, đèn chiếu bù sáng.

4 Giám sát hậu kiểm

• Hệ thống giám sát hậu kiểm được bố trí trong phòng điều hành Bao gồm các thành phần chức năng sau:

- Máy chủ dữ liệu: lưu trữ toàn bộ thông tin kế toán vé, soát vé, hình ảnh sự kiện của từng lượt xe

- Máy tính và phần mềm hậu kiểm : Cung cấp đầy đủ số liệu với nhiều hình thức khác nhau, sàn lọc dữ liệu theo nhiều loại điều khiển khác nhau, như: Làn xe, nhân viên thu phí, thời gian, số seri vé…

- Báo cáo nhanh tình hình hoạt động của trạm

• Tự động chụp ảnh biển số xe ôtô lưu thông qua trạm, gửi ảnh

về trung tâm giám sát

- Ảnh biển số được xử lý bằng phần mềm nhận dạng biển số (4 hoặc 5 số) với tốc độ 1,2s /1 ảnh

• Lưu trữ hình ảnh biển số xe đã lưu thông qua trạm phục vụ giám sát và tra cứu

- Tất cả hình ảnh biển số, toàn cảnh của xe lưu thông qua làn được lưu trữ với đầy đủ thông tin ngày, giờ lưu thông qua trạm

- Mã barcode của vé mà người điều khiển phương tiện sử dụng để lưu thông qua trạm cũng được lưu lại

- Toàn cảnh các loại xe lưu thông qua trạm đều được ghi hình và lưu trữ trên hệ thống.Có thể xem lại hình ảnh của một tháng trước đó

• Giám sát toàn bộ hoạt động của nhân viên bán vé trong cabin.

- Trong mỗi cabin bán vé đều có một camera giám sát

24/24h Mọi hoạt động trong cabin đều được giám sát tại phòng điều hành

• Điều khiển tự động hệ thống Barrier

- Hệ thống barrier sẽ tự động đóng mở cho xe đã mua vé hợp

lệ được phép lưu thông qua làn

- Có thể lựa chọn chế độ hoạt động của barrier là tự động hoặc bằng tay từ trên phần mềm giám sát

• Hiển thị thông tin kiểm soát vé trên bảng led matrix 32x64

- Mọi thông tin kiểm soát vé như giá vé, loại vé và vé có hợp lệ hay không, được hiển thị tức thời lên bảng led

IV Sơ đồ hệ thống

IV Chương trình demo

Khung hình bên trái chạy đoạn video ghi lại xe ô tô chạy với vận tốc 50km/h Các khung hình chữ nhật màu xanh sáng đặt động có nhiệm

vụ phân tích hình ảnh xe ô tô chạy qua khu vực này Khung hình bên phải hiển thị những xe đã được nhận dạng biển số và ghi lại nhật ký

CHƯƠNG II: TÌM HIỂU VỀ PLC S7-200 CỦA SIEMENS

I -

GI ỚI THIỆU VỀ PLC S7-200

* Cấu trúc bộ nhớ PLC:

Bộ điều khiển lập trình S7-200 đợc chia thành 4 vùng nhớ Với 1

tụ có nhiệm vụ duy trì dữ liệu trong thời gian nhất định khi mất nguồn

bộ nhớ S7-200 có tính năng động cao, đọc và ghi trong phạm vi toàn vùng loại trừ các bít nhớ đặc biệt SM ( Special Memory) chỉ có thể truy nhập để đọc

Vùng chơng trình

Chơng trình Chơng

trình

ngoài

Hình 2.3: Bộ nhớ trong và ngoài của S7-200

* Vùng chơng trình: Là vùng bộ nhớ đợc sử dụng để lu trữ các

lệnh chơng trình vùng này thuộc bộ nhớ trong đọc và ghi đợc

* Vùng tham số: Là vùng lu giữ các tham số nh: Từ khoá, địa chỉ

trạm….cũng giống nh vùng chơng trình thuộc bộ nhớ trong đọc và ghi

đợc

* Vùng dữ liệu: Là vùng nhớ động đợc sử dụng cất các dữ liệu của

chơng trình bao gồm các kết quả các phép tính nó đợc truy cập theo từng bit từng byte vùng này đợc chia thành những vùng nhớ với các công dụng khác nhau

C

Vùng I (Input image register): Là vùng nhớ gồm 16 byte I (đọc/ghi): I.O ữ I.15

Vùng Q (Output image register): Là vùng nhớ gồm 16 byte Q (đọc/ghi): Q.O ữ Q.15

Vùng M (Internal memory bits): là vùng nhớ gồm có 32 byte M (đọc/ghi): M.O ữ M.31

Vùng V (Variable memory): Là vùng nhớ gồm có 10240 byte V (đọc/ghi): V.O ữ V.10239

Vùng SM: (Special memory): Là vùng nhớ gồm:

- 194 byte của CPU chia làm 2 phần: SM0 – SM29 chỉ đọc và SM30 – SM194 đọc/ghi

- SM200-SM549 đọc/ghi của các module mở rộng

* Vùng đối tợng: Là timer (định thì), counter (bộ đếm) tốc độ cao

và các cổng vào/ra tơng tự đợc đặt trong vùng nhớ cuối cùng vùng này không thuộc kiểu non – volatile nhng đọc ghi đợc

- Timer (bộ định thì): đọc/ghi T0 ữ T255

- Counter (bộ đếm): đọc/ghi C0 ữ C255

- Bộ đệm vào analog (đọc): AIW0 ữ AIW30

- Bộ đệm ra analog (ghi): AQW0 ữ AQW30

- Accumulator (thanh ghi): AC0 ữ AC3

- Bộ đếm tốc độ cao: HSC0 ữ HSC5

Tất cả các miền này đều có thể truy nhập đợc theo từng bit, từng byte, từng từ đơn (word – 2byte), từ kép (Double word)

a Cấu trúc chơng trình:

Chơng trình cho S7-200 phải có cấu trúc bao gồm chơng trình chính (main program) sau đó đến các chơng trình con và các ch-

ơng trình xử lý ngắt

Chơng trình chính đợc kết thúc bằng lệnh kết thúc chơng trình (MEND)

Chơng trình con là một bộ phận của chơng trình Các chơng trình con phảI đợc viết sau lệnh kết thúc chơng trình chính đó là mệnh (MEND)

Các chơng trình xử lý ngắt là một bộ phận của chơng trình, nếu cần sử dụng chơng trình xử lý ngắt phải viết sau lệnh kết thúc MEND

Các chơng trình con đợc nhóm lại thành một nhóm ngay sau chơng trình chính, sau đó đến ngay các chơng trình xử lý ngắt bằng cách viết nh vậy cấu trúc chơng trình đợc rõ ràng và thuận tiện hơn trong việc đọc chơng trình có thể trộn lẫn các chơng trình con và ch-

- Cách lập trình cho S7-200 dựa trên hai phơng pháp cơ bản:

Ph-ơng pháp hình thang (ladder logic viết tắt là LAD) và ph– ơng pháp liệt kê lệnh (Statement List viết tắt là STL) và phơng pháp thứ 3 mà không đợc dùng thông dụng là phơng pháp sơ đồ khối chức năng (Funtion Block Diagram viết tắt là FBD)

- Chơng trình đợc viết theo kiểu LAD thiết bị lập trình sẽ tạo ra một chơng trình theo kiểu STL tơng ứng Nhng ngợc lại không phải tất cả các chơng trình viết theo kiểu STL đều có thể chuyển sang dạng LAD

* Phơng pháp LAD: LAD là ngôn ngữ lập trình đồ hoạ những

thành phần cơ bản dùng trong LAD tơng ứng với các thành phần cơ bản dùng để biểu diễn lệnh logic nh sau:

- Tiếp điểm: Là biểu tợng (Symbol) mô tả các tiếp điểm rơle các tiếp

điểm có thể thờng đóng: thờng mở

Q 0.0

- Cuộn dây (coil): là biểu tợng -( ) mô tả rơle mắc theo chiều dòng điện cung cấp cho rơle

Thực hiện khi có tín hiệu báo ngắt

- Hộp (box): là biểu tợng mô tả các hàm khác nhau nó làm việc khi có dòng điện chạy đến hộp thờng là các bộ thời gian (timer),

Để tạo một chơng trình dạng STL ngời lập trình cần phải hiểu

rõ phơng thức sử dụng của ngăn xếp logic của S7-200 (S0 ữ S8)

Ngăn xếp lôgic là một khối gồm 9 bit chồng lên nhau Tất cả các thuật toán liên quan đến ngăn xếp, đều chỉ làm việc với bit đầu tiên hoặc với bit đầu và bit thứ hai của ngăn xếp (S0 ữ S1) giá trị logic mới đều có thể đợc gửi vào ngăn xếp

ACD

đợc chỉ định trong lệnh chỉ đợc chuyển vào thanh ghi ảo khi thực hiện lệnh.

Bảng 3-1 : Một số lệnh của S7-200 thuộc nhóm lệnh thực hiện vô điều

kiện

Section I.1 Tên lệnh Section I.2 Mô tả

= n Giá trị của bit đầu tiên ngăn xếp đợc sao

chép sang điểm n chỉ dẫn trong lệnh

= I n Giá trị của bit đầu tiên ngăn xếp đợc sao

chép trực tiếp sang điểm n chỉ dẫn trong lệnh ngay khi lệnh đợc thực hiện

Thực hiện toán tử và (AND) giữa giá trị logic của bit đầu tiên ngăn xếp với giá trị logic của bit thứ 2 ngăn xếp Kết quả đợc ghi lại vào bit

đầu tiên của ngăn xếp Các giá trị còn lại trong ngăn xếp đợc kéo lên một bit

AN n Thực hiện toán tử và (AND) giữa giá trị logic

của bit đầu tiên ngăn xếp với giá trị logic nghịch đảo của điểm n chỉ dẫn trong lệnh Kết quả đợc ghi lại vào bit đầu tiên của ngăn xếp

CTU Cxx, PV Khởi động bộ đếm tiến theo sờn lên của tín

hiệu vào Bộ đếm đợc đặt lại trạng thái ban

đầu (reset) nếu đầu vào R của bộ đếm đợc kích (có mức logic 1)

CTUD Cxx,PV Khởi động bộ đếm tiến theo sờn lên của tín

hiệu đầu vào thứ nhất và đếm lùi theo sờn lên của tín hiệu đầu vào thứ hai Bộ đếm đợc reset lại nếu đầu vào R của bộ đếm đợc kích (có mức logic 1)

ED Đặt giá trị logic 1 vào bit đầu tiên của ngăn

xếp khi xuất hiện sỡn xuống của tín hiệu

DU Đặt giá trị logic 1 vào bit đầu tiên của ngăn

xếp khi xuất hiện sỡn lên của tín hiệu

LD n Nạp giá trị logic của điểm n chỉ dẫn trong

lệnh vào bit đầu tiên của ngăn xếp Các giá trong ngăn xếp đợc đẩy xuống một bit

LDN n Nạp giá trị logic nghịch đảo của điểm n chỉ

dẫn trong lệnh vào bit đầu tiên của ngăn xếp Các giá trong ngăn xếp đợc đẩy xuống một bit

LDW <=n1, n2 Bit đầu tiên trong ngăn xếp nhận giá trị logic

1 nếu nội dung hai từ n1 và n2 thảo mãn n1

n2.

≤

LDW = n1, n2 Bit đầu tiên trong ngăn xếp nhận giá trị logic

1 nếu nội dung hai từ n1 và n2 thảo mãn n1

= n2

LDW >=n1, n2 Bit đầu tiên trong ngăn xếp nhận giá trị logic

1 nếu nội dung hai từ n1 và n2 thảo mãn n1 n2

≥LPP Kéo nội dung ngăn xếp lên một bit Giá trị

mới của bit trên là giá trị cũ của bit dới, độ sâu ngăn xếp giảm đi một bit (Giá trị của bit

đầu tiên bị đẩy ra khỏi ngăn xếp xoá).–LRD Sao chép giá trị của bit thứ hai vào bit thứ hai

của ngăn xếp Các giá trị còn lại từ bit thứ hai trở đi đợc giữ nguyên vị trí

MEND Kết thúc phần chơng trình chính trong một

vòng quét

NOT Đảo giá trị logic của bit đầu tiên ngăn xếp

O n Thực hiện toán tử hoặc (OR) giữa giá trị logic

của bit đầu tiên ngăn xếp với giá trị logic của

điểm n chỉ dẫn trong lệnh Kết quả đợc ghi lại vào bit đầu tiên của ngăn xếp

OI n Thực hiện toán tử hoặc (OR) giữa giá trị logic

của bit đầu tiên ngăn xếp với giá trị logic của

điểm n chỉ dẫn trong lệnh Kết quả đợc ghi lại vào bit đầu tiên của ngăn xếp

OLD Thực hiện toán tử hoặc (OR) giữa giá trị logic

của bit đầu tiên ngăn xếp với giá trị logic của bit thứ hai ngăn xếp Kết quả đợc ghi lại vào bit đầu tiên của ngăn xếp Các giá trị còn lại trong ngăn xếp đợc kéo lên một bit

ON n Thực hiện toán tử và (AND) giữa giá trị logic

của bit đầu tiên ngăn xếp với giá trị logic của

điểm n chỉ dẫn trong lệnh Kết quả đợc ghi lại vào bit đầu tiên của ngăn xếp

RET Lệnh thoát khỏi chơng trình con và trả điều

khiển về chơng trình chính đã gọi nó

RETI Lệnh thoát khỏi chơng trình xử lý ngắt

(interrupt) và trả điều khiển về chơng trình chính

Bảng 3-2: Một số lệnh trong nhóm lệnh có đIều kiện (chỉ thực hiện khi

bit đầu tiên ngăn xếp có giá trị logic 1):

+D IN1, IN2 Thực hiện hai phép cộng hai số nguyên kiểu từ kép

IN1 và IN2 Kết quả đợc ghi lại vào IN2+I IN1, IN2 Thực hiện hai phép cộng hai số nguyên kiểu từ IN1

và IN2 Kết quả đợc ghi lại vào IN2-D IN1, IN2 Thực hiện hai phép trừ hai số nguyên kiểu từ kép IN1

và IN2 Kết quả đợc ghi lại vào IN2-I IN1, IN2 Thực hiện hai phép trừ hai số nguyên kiểu từ IN1 và

IN2 Kết quả đợc ghi lại vào IN2+R IN1,IN2 Thực hiện hai phép cộng hai số thực (32 bit) IN1 và

IN2 Kết quả đợc ghi lại vào IN2-R IN1,IN2 Thực hiện hai phép trừ hai số thực (32 bit) IN1 và IN2

Kết quả đợc ghi lại vào IN2

*R IN1,IN2 Thực hiện hai phép nhân hai số thực (32 bit) IN1 và

IN2 Kết quả đợc ghi lại vào IN2/R IN1,IN2 Thực hiện hai phép chia hai số thực (32 bit) IN1 và

IN2 Kết quả đợc ghi lại vào IN2ANDD

IN1.IN2

Thực hiện toán logic AND giữa các giá trị kiểu từ kép IN1 và IN2 Kết quả đợc ghi lại vào IN2

ANDW

IN1.IN2

Thực hiện toán logic AND giữa các giá trị kiểu từ kép IN1 và IN2 Kết quả đợc ghi lại vào IN2

CALL n Gọi chơng trình con đợc đánh nhãn n

CRET Kết thúc một chơng trình con và trả lại kiểu điều khiển

về chơng trình gọi nóCRTI Kết thúc một chơng trình xử lý ngắt và trả điều khiển

về chơng trình chínhMOVB

Thực hiện toán tử OR cho hai từ IN1 và IN2 Kết quả

đợc ghi lại vào IN2PLS x Đa bộ phát xung nhanh đã đợc định nghĩa trong bộ

nhớ đặc biệt vào trạng thái tích cực Xung đa ra đợc

đa ra cổng QO.xRLD IN, n Quay tròn từ kép IN sang trái n bit

RLW IN, n Quay tròn từ IN sang trái n bit

RRD IN, n Quay tròn từ kép IN sang phải n bit

RRW IN, n Quay tròn từ IN sang phải n bit

SLD IN, n Dịch từ kép IN sang trái n bit

SLW IN, n Dịch từ IN sang trái n bit