BÁO cáo NGHIÊN cứu KHOA học kĩ THUẬT “hệ thống đèn tín hiệu giao thông thông minh – thân thiện môi trường

CUỘC THI KHOA HỌC KỸ THUẬT – SÁNG TẠO TRẺ NĂM 2014 -2015  SYSTEM OF TRAFFIC LIGHTS: SMART – ENVIRONMENTTALY FRIENDLY Tên Đề Tài: SYSTEM OF TRAFFIC LIGHTS: SMART – ENVIRONMENTTALY FRIENDLY Hệ Thống Đèn Tín Hiệu Giao Thơng: Thông Minh – Thân Thiện Với Môi Trường Lê Nhật Hưng Lớp : 12A10 THPT Trần Phú Nguyễn Tiến Dũng Lớp : 11A5 THPT Chuyên Lê Quý Đôn Được Lập Trình Và Thiết Kế Bởi: SYSTEM OF TRAFFIC LIGHTS: SMART –ENVIRONMENTTALY FRIENDLY MỤC LỤC I Ý Tưởng II Ưu Điểm Hệ Thống III Đặc Tả Sản Phẩm IV Các Chức Năng Từng Thiết Bị V Các Chức Năng Chính Của Sản Phẩm VI Quy Trình Hoạt Động – Nguyên Lý Hoạt Động VII Môi Trường Và Công Cụ Phát Triển Sản Phẩm VIII Một Số Hình Ảnh Demo IX Hướng Phát Triển Sản Phẩm 12 X Tổng Kết 13 SYSTEM OF TRAFFIC LIGHTS: SMART –ENVIRONMENTTALY FRIENDLY I.Ý TƯỞNG Thời đại Công nghệ thông tin phát triển mạnh mẽ tác động đến đời sống xã hội Trong thời đại “bùng nở thơng tin” việc áp dụng Công nghệ thông tin để giải vấn đề xử lý điều cấp bách cần thiết Nó giúp người tiết kiệm thời gian chi phi lại để giải vấn đề Đồng thời kỷ 21 nay, việc bảo vệ môi trường điều đau đầu với nhà lãnh đạo Ý thức điều với vận dụng ý tưởng để đưa vào thực tế “Hệ thống đèn tín hiệu giao thông : Thông Minh – Thân Thiện Môi Trường” ( System Of Traffic Lights: Smart – Environmentally Friendly) đời II ƯU ĐIỂM HỆ THỐNG  Hệ thống đèn tín hiệu giao thơng : Thơng Minh – Thân Thiện Môi Trường viết C++ ( phần cứng) Net phần mềm giúp tương thích hầu hết với hệ điều hành  Giao diện trực quan, đơn giản, dễ sử dụng  Nhiều tính thuận lợi giúp quản lý phương tiện tham gia giao thông, đồng thời phát kịp thời hành vi vượt đèn đỏ hay dừng sai quy định,  Bảo mật tốt, tính thực tiễn cao  Sử dụng hệ thống tương tác sở liệu để nhận dạng người vi phạm giao thông  Khả xử lý thông tin lượng lớn thời điểm, tránh gây ảnh xung đột bị xử lý nhiều công việc  Báo cáo xác kết độ bảo mật cao  Chịu va đập mạnh, tác nhân ánh sáng, nhiệt độ SYSTEM OF TRAFFIC LIGHTS: SMART –ENVIRONMENTTALY FRIENDLY  Tính tốn kết báo cáo thống kê tường địa điểm  Hiển thị lược sử vi phạm người điều khiển tham gia giao thông  Sử dụng công nghệ định vị gps, sở liệu đám mây an toàn cho liệu trước cơng mạng Và cịn nhiều chức khác, III.ĐẶC TẢ SẢN PHẨM - Hệ thống đèn giao thông thông minh thân thiện với môi trường bao gồm phần cứng phần mềm : o Phần cứng gồm: + + + + + trời + + + + Thiết bị chụp ảnh quay phim rõ nét Bộ lưu trữ Bảng mạch điện tử odroid x2 ( Hoặc NUC Intel ) Bảng mạch điều chỉnh hệ thống đèn led đèn led matrix Bộ cảm biến âm dùng để đo khoảng cách bảng lượng mặt Bộ biến đổi định mức nguồn điện vào Bộ lưu trữ điện từ lượng mặt trời Wifi mạng dây sử dụng kết nối đường truyền tốc độ cao Bộ khung hợp chất có khả chịu va đập cách nhiệt tốt SYSTEM OF TRAFFIC LIGHTS: SMART –ENVIRONMENTTALY FRIENDLY + + + Bộ chia cổng usb Thời gian thực Một số linh kiện nhỏ khác: dây nối, ic,… o Phần mềm gồm: + + + + Dữ liệu điện toán đám mây Phần mềm nhận dạng lấy liệu từ liệu đám mây Phần mềm nạp để setup cho tín hiệu đèn lắp đặt lần đầu Sever online hoạt động 24/24 IV.CÁC CHỨC NĂNG TỪNG THIẾT BỊ - Quy trình kỹ thuật đèn giao thơng thơng minh thân thiện với môi trường khái quát sau : o Bảng lượng mặt trời dung để nhận lượng mặt trời chuyển hóa lượng mặt trời thành điện o Bộ biến đổi định mức nguồn điện vào giúp giới hạn điện mức cường độ dòng điện quy cách Đảm bảo cho việc bảng mạnh linh kiện xử lý không bị cháy hỏng o Bộ nhận gửi tín hiệu dùng để gửi tín hiệu tới máy chủ điện tốn đám mây, xử lý mã hóa hình ảnh theo chế 32 bit ngẫu nhiên ( md5) giúp đảm bảo an tồn tránh cơng mạnh o Bảng mạch nhận diện góc dùng để xác định góc quay khoảng cách giúp cho khả chụp xác o Bảng mạch điện tử galileo não giúp điều khiển trao đổi liệu mạch với o Đèn led dùng để hiển thị màu giúp người dùng nhận biết màu tín hiệu giao thơng o Bộ cảm biến khoảng cách sóng âm dùng để xác định nhận dạng người vi pham ANGT đo khoảng cách để máy chụp chụp o Bộ lưu trữ dùng để lưu ảnh vào ảnh khác xử lý để đưa lên sở liệu điện toán đám mây SYSTEM OF TRAFFIC LIGHTS: SMART –ENVIRONMENTTALY FRIENDLY o Máy chụp độ nét cao dùng để chụp ảnh người vi phạm đồng thời giúp ảnh rõ nét tang khả hiệu xử lý hình ảnh xác o Phần mềm quản lý nhận dạng quản lý liệu dùng lấy thông tin sở liệu điện tốn đám mây phân tích hình ảnh thành văn ( nhận diện biển số) , sau truy suất thơng tin đưa thơng tin người vi phạm ATGT o Phần mềm nạp setup dùng để tùy chỉnh cấu hình lần đầu sử dụng, khoảng cách đường, giây đèn xanh, đỏ, vàng o Về nhận dạng lấn hệ thống nhận dạng laser theo đường, có vật cắt ngang laser xử lý chụp lại xử lý hình ảnh o Về ngược chiều dựa nhận diện hình ảnh tọa độ để xử lý ngược chiều Đặt camera chiều với chiều tham gia phương tiện ATGT sau phát tọa độ ngày gần camera nhận diện chụp ảnh Sau xử lý hình ảnh V.CÁC CHỨC NĂNG CHÍNH CỦA SẢN PHẨM Sản phẩm “System Of Traffic Lights: Smart –Environmentally Friendly Hệ Thống Đèn Tín Hiệu Giao Thông: Thông Minh – Thân Thiện Với Môi Trường” có chức sau: o Theo dõi giám sát phương tiện tham gia giao thông ngã tư o Tự động phát phương tiện vi phạm an tồn giao thơng o Nhận dạng thơng minh thông tin chủ phương tiện vi phạm(Vd Họ tên chủ xe, ngày cấp, địa chỉ, ) o In đưa word nhanh gọn o Có thể cảnh báo ùn tắc giao thông thông qua khả xử lý ảnh thơng minh o Tạo nên hình ảnh động tín hiệu đèn để gây ấn tượng với người dùng o Sử dụng lượng mặt trời o Tự động thông minh chuyển đổi nguồn điện để đáp ứng hoạt động đèn o Có cởng usb giúp người dùng sạc điện đèn lúc cần o Tự động tính tốn chuyển đởi màu đèn vào thời gian thích hợp SYSTEM OF TRAFFIC LIGHTS: SMART –ENVIRONMENTTALY FRIENDLY o Tìm kiếm liên kết tiện ích phần mềm áp dụng vào sản phẩm o Tích hợp cơng cụ bảo mật thông minh o Nhận dạng ngược nhiều, phát lấn VI.QUY TRÌNH HOẠT ĐỘNG – NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG o Đèn giao thơng thơng minh có ánh sáng từ lượng mặt trời hệ thống tiếp nhận lượng mặt trời chuyển thành điện với điện quy định, hệ thống sử dụng lượng mặt trời từ lưu điện để xử lý hiển thị loại màu đèn ATGT Như số trường hợp ánh sáng yếu sử dụng điện từ lưu điện điện Khi lưu điện hết điện hệ thống chuyển từ sử dụng điện từ lưu sang sử dụng điện dây bình thường H1 Cách thức lấy điện từ lượng mặt trời SYSTEM OF TRAFFIC LIGHTS: SMART –ENVIRONMENTTALY FRIENDLY o Về cách hoạt động thơng minh đèn đỏ hoạt động hệ thống cảm biến khoảng cách sóng âm thiết lập chạy liên tục để đảm bảo tính xác Hệ thống cảm biến đặt trước kẻ vạch trắng ( kẻ vạch giới hạn người qua ngã tư phương tiện giao thông dừng lại gặp đèn đỏ) Khi gặp vật cản lúc đèn đỏ cảm biến khoảng cách sóng âm xác định khoảng cách thông báo máy chụp Bộ đo góc có nhiệm vụ tính tốn góc nhờ khoảng cách ước lượng góc người vi phạm 1s Máy chụp có nhiệm vụ chụp lại đưa lưu Bộ lưu hệ thống xử lý đưa lên sở liệu điện tốn đám mây thơng qua thiết bị truyền sóng wifi hay dây H2 Mơ hình truyền liệu thơng qua điện tốn đám mây o Ở phần tự động nhận diện ùn tắt giao thông, 10 phút camera ví trí chụp ảnh sử dụng khả nhận diện thông tin thông minh Nếu nhận diện đoạn đường tắc nghẽn hệ thống gửi tín hiệu người giám sát để cảnh báo SYSTEM OF TRAFFIC LIGHTS: SMART –ENVIRONMENTTALY FRIENDLY o Dựa thời gian thực, đèn tự động xử lý qua lại tín hiệu để đảm bảo hoạt động qua lại đèn chạy chữ đèn không bị ảnh hưởng thiết bị khác o Về phần người dùng (chiến sĩ CA) Dùng phần mềm tài khoản cấp để truy xuất sử dụng sở liệu để lấy hình ảnh Đồng thời lấy hình ảnh chương trình phần mềm nhận dạng biển số xe từ biển số xe phân tích thành văn Sau phân tích thành văn dự thơng tin biển số xe phần mềm tự truy xuất đến sở liệu chứa thông tin xe hiển thị chủ xe loại xe vi phạm an tồn giao thơng Ngồi phần mềm cung cấp ngày, , số lần vi phạm an tồn giao thơng địa điểm người tham gia giao thông vi phạm giúp công việc xử lý trở nên dễ dàng H3 Mơ hình nhận dạng biển số xe o Ngồi cài đặt lần đầu cho đèn giao thông thông minh người lắp ráp cần khai báo độ cao đèn tín hiệu độ rộng dừng lại gặp đèn đỏ ( đường chiều ) cịn chiều SYSTEM OF TRAFFIC LIGHTS: SMART –ENVIRONMENTTALY FRIENDLY cần khai báo độ rộng đường thơng qua phần mềm Phần phía người tham gia thơng lượng thiết bị thơng minh bị cạn kiệt người dùng kết nối thiết bị tới cởng usb nơi tín hiệu giao thơng để sạc o Về nhận dạng lấn hệ thống nhận dạng laser theo đường, có vật cắt ngang laser xử lý chụp lại xử lý hình ảnh o Về ngược chiều dựa nhận diện hình ảnh tọa độ để xử lý ngược chiều Đặt camera chiều với chiều tham gia phương tiện ATGT sau phát tọa độ ngày gần camera nhận diện chụp ảnh Sau xử lý hình ảnh VII.MƠI TRƯỜNG VÀ CƠNG CỤ PHÁT TRIỂN SẢN PHẨM - Công cụ, công nghệ dùng để làm hồn thiện sản phẩm: o Sử dụng ngơn ngữ C, C++ để lập trình phần cứng bo mạch o Sử dụng ngôn ngữ C#, PHP, SQL Database dùng để lập trình phần mềm quản lý sở liệu điện toán đám mây o Sử dụng công nghệ nhận diện biển số xe để xử lý biển số xe o Sử dụng mã để mã hóa giúp an tồn thơng tin tăng độ bảo mật an tồn thơng tin o Ngồi sản phẩm có sử dụng thư viện có sẵn để áp dụng phát triển sản phẩm VIII MỘT SỐ HÌNH ẢNH DEMO SYSTEM OF TRAFFIC LIGHTS: SMART –ENVIRONMENTTALY FRIENDLY H4 Demo mơ hình sản phẩm H5 Các mạch đèn tín hiệu 10 SYSTEM OF TRAFFIC LIGHTS: SMART –ENVIRONMENTTALY FRIENDLY H6 Demo đèn đỏ đèn tín hiệu giao thơng H7 Q trình sản phẩm hồn thành 11 SYSTEM OF TRAFFIC LIGHTS: SMART –ENVIRONMENTTALY FRIENDLY Hình Giao diện phầm mềm tương tác điện thoại máy tính 12 SYSTEM OF TRAFFIC LIGHTS: SMART –ENVIRONMENTTALY FRIENDLY IX HƯỚNG PHÁT TRIỂN SẢN PHẨM o Tận dụng khung đèn để tích hợp hệ thống phần mềm giúp khách du lịch tìm đường địa dễ dàng o Hiệu chỉnh phần mềm phần cứng để tăng hiệu năng, độ bảo mật giảm chi phí sản phẩm o Tạo thêm tương tác đèn led người thông qua hiệu ứng giao thông nhằm gây ấn tượng người o Tích hợp hệ thống phát wifi miễn phí cho người dùng o Tích hợp thêm công cụ thân thiện với người dùng như:” Bảng dự báo thời tiết tự động đèn đỏ lên,đồng hồ điện tử,… o Tích hợp thêm công cụ giám sát như:” Phát phương tiện ngược chiều, phát phương tiện chạy tốc độ cho phép, phát phương tiện lạng lách, đánh võng, …” o Phát triển hệ thống tạo dựng 3D giúp tái tạo lại tai nạn giao thông xảy 3D giúp thuận tiện cho trình điều tra dựng lại va chạm giao thông phần mềm X.TỔNG KẾT Với nhiều lí trực quan mà Hệ Thống Đèn Tín Hiệu: “Thơng Minh – Thân Thiện Với Mơi Trường” lập trình tạo ra, em tin với sản phẩm giúp cho người sử dụng quản lí phương tiện tham gia giao thơng, phát kiểm sốt tình trạng vượt đèn đỏ vi phạm luật giao thông Đồng thời giúp môi trường tiết kiệm chi phí thơng qua sử dụng lượng vĩnh cửu Và em hi vọng rằng, sau sử dụng người dùng hài lịng sản phẩm góp ý để phát triển sản phẩm ngày hoàn thiện Mọi đóng góp gửi đến địa thư điện tử: lenhathungreo@gmail.com 13 ... nay, việc bảo vệ môi trường điều đau đầu với nhà lãnh đạo Ý thức điều với vận dụng ý tưởng để đưa vào thực tế “Hệ thống đèn tín hiệu giao thơng : Thơng Minh – Thân Thiện Môi Trường? ?? ( System... Trường? ?? ( System Of Traffic Lights: Smart – Environmentally Friendly) đời II ƯU ĐIỂM HỆ THỐNG  Hệ thống đèn tín hiệu giao thơng : Thông Minh – Thân Thiện Môi Trường viết C++ ( phần cứng) Net phần... mềm nạp để setup cho tín hiệu đèn lắp đặt lần đầu Sever online hoạt động 24/24 IV.CÁC CHỨC NĂNG TỪNG THIẾT BỊ - Quy trình kỹ thuật đèn giao thông thông minh thân thiện với môi trường khái quát sau