Hệ thống quan trắc môi trường bằng GSM
Trang 1THIẾT KẾ HỆ THỐNG QUAN TRẮC TỰ ĐỘNG BẰNG GSM
Phạm Huỳnh Quang Thành (*) và Hà Đăng Khang(**)
1 ĐẶT VẤN ĐỀ
Đồng Nai là một trong những vùng trọng điểm phía Nam, hiện tại Tỉnh đã có 17 khu công nghiệp đã được Chính phủ phê duyệt thành lập, tỷ lệ lấp đầy trong Khu công nghiệp ngày càng được tăng lên Bên cạnh đó, GDP trên địa bàn cũng tăng theo nhịp điệu phát triển của nền kinh tế Do vậy, sức ép về môi trường ngày càng tăng Sau khi sự kiện Vedan xảy ra cho thấy cần phải có biện pháp kỹ thuật để giám sát chất lượng nước thải các công ty, nhà máy trước khi thải vào môi trường
Nước thải (Hình 1)[1]: là ống xả nước thải chưa qua xử lý của công ty Vedan
Hình 1 : Nước thải
Hình 2 : Hậu quả
Hậu quả (hình 2) [1] : tác động đến hệ sinh thái
Hậu quả (hình 2)[2] : sự ô nhiễm từ nhà máy Vedan
Từ vấn đề này, nhóm thực hiện đã triển khai nghiên cứu chế tạo một hệ thống quan trắc tự động
Trang 22 XÂY DỰNG HỆ THỐNG
Sau khi tham khảo một vài hệ thống quan trắc tự động trong và ngoài nước Nhóm đã đưa ra mô hình quan trắc như sau
2.1 Yêu cầu đặt ra:
Thu thập cơ sở dữ liệu quan trắc khắp mọi nơi trên địa bàn tỉnh Đồng Nai để ta có thể quản lý và kiểm tra bất cứ lúc nào
Khi hệ thống gặp vấn đề phải có một cơ chế thông báo đến nhà quản trị những sự cố xảy ra nhằm khắc phục kịp thời
Các cảm biến có 2 dạng ngõ ra: điện áp(0-5V) hoặc dòng (4-20ma)
Cảm biến (hình 4)[1]: là cảm biến đo nhiệt độ
Cảm biến (hình 4)[2]:Cảm biến này mang lại độ chính xác trong các ứng dụng môi trường bụi bẩn như HVAC/VAV (Heating Ventilation Air Conditioning/Variable Air Volume) bằng
cách cách ly chip cảm biến với môi trường bụi Cảm biến đo lưu lượng MEMS mang tín hiệu đầu ra khuếch đại, bù nhiệt độ với độ chính xác và độ lặp cao, thậm chí với lưu tốc cực thấp Độ chính xác này cực kỳ quan trọng trong các hệ thống điều khiển nhiệt độ tại vùng phức tạp
Hình 4: Cảm biến
2.2 Giải quyết yêu cầu:
Để giải quyết được vấn truyền dữ liệu từ các trạm về trung tâm Do yêu cầu về giá thành, ta có 2 phương án để lựa chọn, với mục đích là làm giảm giá thành Phương án 1 là sử dụng Modem GSM Phương án 2 là sử dụng điện thoại di động
Phương án 1: Sử dụng Modem
Hình 5: Modem GSM Hình 3: Mô hình quan trắc
Trang 3Chủ yếu modem GSM/GPRS hoạt động trên các băng tần như sau 900 / 1800 MHz hoặc 900 / 1900 MHz
Về cấu tạo modem GSM/GPRS là một hệ thống mạch vi xử lý có một khe cắm thẻ SIM, bộ nhớ tất cả được đặt bên trong một cái hộp và có một ăng ten kết nối bên ngoài Kích thước của các modem GSM/GPRS rất nhỏ chỉ khoảng 100 x 78 x 32 mm và trọng lượng cũng rất nhẹ chỉ khoảng 125 g nên rất dễ cho việc di chuyển lắp đặt
Các modem GSM/GPRS có thể hỗ trợ truy cập Internet trên môi trường GSM/GPRS , đường truyền dữ liệu, SMS, tín hiệu thoại (bao gồm cả FAX và các dịch vụ TCP/IP)
Hầu hết các modem GSM/GPRS sẽ được điều khiển bởi các câu lệnh AT (theo các chuẩn GSM 07.07 và GSM 07.05)
Phương án 2: Sử dụng điện thoại di động
Hình 6: Điện thoại di động
900/1800/1900 Mhz, gửi và nhận tin nhắn, gọi điện thoại
Hình 7: Board điện thoại di động Hình 7[1]: cho ta chuẩn truyền dữ liệu giữa máy vi tính và điện thoại di động
- M-Bus sử dụng 2 pin để truyền và nhận dữ liệu, tốc độ truyền 9600 bps, 8 bits dữ liệu, odd parity, 1 bit stop
- F-Bus sử dụng 3 pin để truyền và nhận dữ liệu, tốc độ truyền 115200 bps, 8 bits dữ liệu, no parity, 1 bit stop
Do yêu cầu đặt ra phải rẻ, khi gặp sự cố phải có linh kiện thay thế ngay lập tức Và phù hợp với địa hình của tỉnh Đồng Nai
Sơ đồ mạch gồm các linh kiện sau: 8051(89s52), ADC0809, LM324, 7414, Max 232, màn hình LCD…
2.3 Lưu đồ lập trình: Tại các trạm:
Nhóm thực hiện đã tiến hành viết chương trình điều khiển hệ thống Lưu đồ bên dưới là giải thuật của chương trình
Trang 4Hình 8: Lưu đồ
cầu nhập số trung tâm tin nhắn, số này sẽ phụ thuộc vào nhà cung cấp dịch vụ Nhập số điện thoại tại trung tâm Nhập thời gian để gửi dữ liệu từ các trạm về trung tâm Đến đây, kết thúc quá trình nhập các thông số Tiếp đến xử lý dữ liệu để gửi dữ liệu về trung tâm Cứ như thế, hệ thống sẽ gửi dữ liệu về theo thời gian mà người dùng đã thiết lập
Tại trung tâm:
Hình 9: Phần mềm
Hình 9[1]: giao diện phần mềm tại trung tâm Tại trung tâm gồm có máy vi tính, điện thoại di động Khi có tín hiệu từ các trạm gửi về thì phần mềm sẽ thu thập dữ liệu gồm ngày, tháng, năm, các thông số môi trường vào file có định dạng là db (Microsoft Access) Từ đây, nhân viên xử lý dữ liệu này để làm báo cáo tác động môi trường
Hệ thống có khả năng thông báo đến nhà quản trị của hệ thống khi database gặp sự cố như mất kết nối Và kiểm tra và hiển thị tình trạng của phần cứng và cơ sở dữ liệu
Trang 53 KẾT LUẬN
Hệ thống ra đời góp phần rất vào công việc quan trắc, giám sát trực tuyến các chỉ tiêu môi trường, giảm thiểu công việc đi quan trắc bằng tay của nhân viên ngành môi trường Không những thế mà còn góp phần làm cho môi trường ngày càng sạch thêm, và cải thiện môi trường sống của con người Hình 10[1] là sản phẩm đã được làm ra sau nhiều tháng
Hình 10: Sản phẩm
4 HƯỚNG PHÁT TRIỂN
Chúng ta thiết kế thêm bản đồ để xác định vị trí của các trạm và xem kết quả quan trắc qua internet
Hình 11: Xem kết quả qua internet
5 TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] -Nguyễn Thị Ngọc Mai (Chủ Biên),
Lập Trình Cơ Sở Dữ Liệu 6.0, NXB Lao Động – Xã Hội, 2004
[2] -Nguyễn Đức Thành, Đo lường điều
khiển bằng máy tính, NXB Đại Học Quốc Gia TP HCM, 2005
[3] - Lê Tiếng Thường – Điện Tử Căn
Bản
[4] - TS Hoàng Minh Trí – Giáo Trình
Đo Lường Cảm Biến
[5] - Tống Văn On và Hoàng Đức Hải –
mems-cam-bien-o-luu-luong-chong.html +http://www.oneoff-
+http://www.vinabot.com/2009/04/d6f-p-tshirt.com/greenblog/?p=28