Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo mẫu thiết bị giám sát và cảnh báo trộm xe

Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo mẫu thiết bị giám sát và cảnh báo trộm xe Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo mẫu thiết bị giám sát và cảnh báo trộm xe Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo mẫu thiết bị giám sát và cảnh báo trộm xe Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo mẫu thiết bị giám sát và cảnh báo trộm xe Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo mẫu thiết bị giám sát và cảnh báo trộm xe

THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MẪU THIẾT BỊ GIÁM SÁT VÀ CẢNH BÁO TRỘM XE Tóm Tắt Hiện tình trạng cắp xe, đặc biệt xe gắn máy bãi giữ xe vỉa hè, cửa hàng, quán ăn, quán café… Đang vấn đề nan giải ngành chức người dân Vấn đề khắc phục cách chủ cửa hàng hay nhà dân thuê nhân công để giữ xe, lại khoảng tiền lớn để trả lương cho họ hay gắn camera để quan sát trạng phương tiện khách tài sản cá nhân Những giải pháp dùng hệ thống cắp xe điện thoại Vietel, hệ thống xác định vị trí xe Ngồi ra, hệ thống bãi giữ xe thông minh sử dụng thẻ từ, hệ thống phải sử dụng bãi xe có cổng vào, khơng giám sát tình trạng xe bãi giữ xe… Nhưng chưa giải pháp tối ưu cửa hàng nhỏ, khách hàng để xe phía trước sau mua hàng hay qn café có số lượng xe xảy trạng xe thiếu cảnh giác Vì vậy, ý tưởng thiết kế hệ thống giám sát cảnh báo trộm xe để khắc phục vấn đề cần thiết Sau tháng nghiên cứu, tác giả chế tạo thành công hệ thống giám sát cảnh báo trộm xe Hệ thống hoạt động dựa tín hiệu từ cảm biến khoảng cách, thu phát sóng RFID đặt vị trí xe mã hóa thẻ từ, hình ảnh thu từ camera giám sát để giám sát tình trạng xe bãi giữ xe cảnh báo cho người dùng Ngoài ra, thiết bị giám sát cảnh bảo trộm xe trang bị tính cảnh báo cho người dùng biết có trộm tác nhân bên ngoài, muốn phá hoại hay lấy trộm thiết bị Thiết bị sử dụng phần mềm LabVIEW cho giao diện thân thiện, dễ sử dụng với người dùng Abstract Currently the state of stolen vehicles, especially motorcycles in the parking lot pavement, shops, bars, cafés is that a problem for the industry and the people function This problem is overcome by the shop owner or hiring people to keep the car, but it takes a considerable amount of money to pay them or attach a camera to observe the current state of the hotel facilities and assets personal These solutions such as stolen vehicle system used by Viettel phone, this system is only determined vehicle position In addition, parking systems using smart card, the system must use parking entrances, not monitoring the current status of the vehicle in the parking lot But that is not the best solution advantages for small stores, customers just to the vehicle in front and then purchase or café with the number of vehicles at the loss still occurs when lack of vigilance car So, the idea of designing a monitoring system and vehicle theft alerts to fix problems is necessary After more than months of research, the author has successfully built monitoring system and vehicle theft alert This operating system is based on signals from the sensor distance, the RFID transceiver located at the location of each cell is encoded by car from the card, and images obtained from surveillance cameras to monitor vehicle status in parking lot and alert the user In addition, monitoring equipment and vehicle theft warning equipped alert features let the user know there is theft or external agents, to undermine or stolen devices Equipment using LabVIEW software for user-friendly interface, ease of use to users MỤC LỤC Trang tựa TRANG Quyết định giao đề tài Lý lịch cá nhân i Lời cam đoan ii Lời cảm ơn iii Tóm tắt iv Mục lục v Danh sách chữ viết tắt vi Danh sách hình vii Danh sách bảng viii Chƣơng TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan tình hình nghiên cứu 1.1.2 Các cơng trình nghiên cứu nước 1.1.3 Các cơng trình nghiên cứu ngồi nước 1.2 Lý chọn đề tài 1.3 Mục đích đề tài 1.4 Đối tƣợng nghiên cứu đề tài 1.5 Phạm vi nghiên cứu đề tài 1.6 Phƣơng pháp nghiên cứu đề tài 1.7 Hƣớng đề tài Chƣơng CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Cấu trúc hệ thống 2.2 Lập trình LabVIEW 10 2.2.1 Card Hocdelam USB 9090 12 2.2.2 Xử lý ảnh 14 2.3 Họ AVR 16 2.3.1 Vi điều khiển Atmega8 18 2.3.2 Vi điều khiển ATmega328 20 2.3 Thẻ từ sử dụng công nghệ RFID 22 2.4 Cảm biến 26 2.4.1 Cảm biến hồng ngoại 26 2.4.2 Cảm biến rung HDX-2 29 2.5 Camera 30 2.5.1 Camera kết nối có dây (camera analog) 31 2.5.2 Camera kết nối khơng có dây (camera IP) 32 2.5.3 Webcam 33 2.6 Giao tiếp Module 36 2.6.1 Truyền liệu không dây sử dụng tần số vô tuyến (radio frequence) 36 2.6.2 Truyền nối tiếp SPI (Serial Peripheral Bus) 37 2.6.3 Giao tiếp UART 40 2.6.4 Giao tiếp USB 42 Chƣơng NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO THIẾT BỊ GIÁM SÁT VÀ CẢNH BÁO TRỘM XE 45 3.1 Tổng quan hệ thống 45 3.1.1 Sơ đồ thực tế 45 3.1.2 Sơ đồ khối 47 3.2 Thiết bị thu tín hiệu bãi đậu xe 48 3.3 Hệ thống thu thập liệu trung tâm 51 3.4 Bộ điều khiển trung tâm 54 3.4.1 Xử lý ảnh xác định người vào bãi giữ xe 58 3.4.2 Xử lý tín hiệu cảm biến hồng ngoại xác định người ra, vào bãi giữ xe 62 3.5 Cơ cấu phản hồi thông tin 66 3.6 Code lập trình giả thích 66 3.6.1 Code thiết bị phát tín hiệu bãi giữ xe 66 3.6.2 Code thu tín hiệu trung tâm 69 Chƣơng THỰC NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ ỨNG DỤNG HỆ THỐNG 81 4.1 Kịch thí nghiệm 81 4.2 Đánh giá kết thí nghiệm 91 Chƣơng KẾ LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN 92 5.1 Kết luận 92 5.2 Hạn chế đề tài 92 5.3 Hƣớng phát triển 92 TÀI LIỆU THAM KHẢO 93 THUẬT NGỮ, KÝ HIỆU VIẾT TẮT LabVIEW (Laboratory Virtual Instrumentation Engineering Workbench): Phần mềm máy tính phát triển hãng National Instrument, Hoa Kỳ Camera: Thiết bị dùng để thu hình HDL USB 9090: Mạch giao tiếp máy tính Wireless LAN: Mạng giao tiếp liệu nội khơng dây Wifi: Sóng thu phát khơng dây Menu: Danh sách tùy chọn chức điều khiển USB (Univeral Serial Bus): Chuẩn kết nối thiết bị điện tử VI (Virtual Instrument): Thiết bị ảo phần mềm LabVIEW SubVI: Là VI sử dụng VI khác IR (Infrared remote): Hồng ngoại CPU (Central Processing Unit): Bộ xử lý trung tâm DVR (Digital Video Recorder): Đầu thu hình camera UART (Universal Asynchronous Receiver – Transmitter) mạch tích hợp sử dụng việc truyền dẫn liệu nối tiếp máy tính thiết bị ngoại vi DANH SÁCH CÁC BẢNG BẢNG TRANG Bảng Mô tả chân hàm USB HDL 9090 để lập trình bảng sau: 14 Bảng Kết thực nghiệm 91 DANH SÁCH CÁC HÌNH HÌNH TRANG Hình 1.1 Sơ đồ giữ xe thơng minh Hình Sơ đồ chống trộm cắp điện thoại Hình Sơ đồ hệ thống chống trộm xe TOYOTA Hình Sơ đồ hệ thống chống trộm xe Mitsubishi Hình Cấu trúc hệ thống Hình 2 Giới thiệu phần mềm LabVIEW 10 Hình Card HDL 9090 12 Hình Sơ đồ chân card HDL9090 13 Hình Giao diện card HDL9090 kết nối với LabVIEW 13 Hình Xác định điểm ảnh 15 Hình Sơ đồ chân ATmega8 18 Hình Sơ đồ khối ATmega8 20 Hình Sơ đồ chân ATmega328 21 Hình 10 Bộ đọc RFID RDM 6300 24 Hình 11 Module HC-11 CC1101 25 Hình 12 Ra vào cổng sử dụng thẻ từ 26 Hình 13 Cảm biến hồng ngoại SHARP GP2Y0A02YK0F 27 Hình 14 Sơ đồ cấu trúc cảm biến hồng ngoại SHARP GP2Y0A02YK0F 27 Hình 15 Đồ thị liên hệ khoảng với điện áp SHARP GP2Y0A02YK0F 28 Hình 16 Cảm biến hồng ngoại SHARP GP2Y0A710K0F 28 Hình 17 Đồ thị liên hệ khoảng với điện áp SHARP GP2Y0A710K0F 29 Hình 18 Cảm biến rung HDX-2 30 Hình 19 Mơ tả ngun lý hoạt động camera 31 Hình 20 Camera analog 31 Hình 21 Camera quan sát AHD WIT ST-2166SMA10 32 Hình 22 Thiết bị ghi hình /Webcam Logitech B525 35 Hình 23 Mơ hình truyền phát song RF 36 Hình 24 Giao diện SPI 38 Hình 25 Truyền liệu SPI 39 Hình 26 Giao tiếp UART 40 Hình 27 Giao tiếp USB 2.0 USB 3.0 43 Hình 28 Đầu kết nối giao tiếp USB 43 Hình Sơ đồ thực tế thiết bị 45 Hình Sơ đồ nguyên lý thiết bị 46 Hình 3 Sơ đồ khối hệ thống 48 Hình Sơ đồ khối thiết bị xe 49 Hình Lưu đồ thuật tốn thiết bị xe 50 Hình Sơ đồ nguyên lý thiết bị giám sát vị trí xe 50 Hình Mơ hình thiết bị đặt xe 51 Hình Sơ đồ khối hệ thống thu thập liệu trung tâm 51 Hình Lưu đồ thuật tốn hệ thống thu thập liệu trung tâm 52 Hình 10 Sơ đồ nguyên lý hệ thống thu thập liệu trung tâm 53 Hình 11 Mơ hình thực tế hệ thống thu thập liệu trung tâm 54 Hình 12 Sơ đồ khối điều khiển trung tâm 55 Hình 13 Lưu đồ thuật tốn điều khiển trung tâm 56 Hình 14 Sơ đồ nguyên lý điều khiển trung tâm 57 Hình 15 Lưu đồ thuật tốn xác định người vào bãi giữ xe 58 Hình 16 Code lập trình Vision Assistant 59 Hình 17 Code nhận dạng chuyển động 59 Hình 18 Code trích xuất phần tử màu R, G, B 16 vùng chia 60 Hình 19 Code xác định người vị trí gần xa 60 Hình 20 Code phát âm 61 Hình 21 Code xác định có vật vùng qt camera 61 Hình 22 Xác định người vào quán Coffee 62 Hình 23 Lưu đồ thuật toán xác định khoảng cách 63 Hình 24 Code chương trình nhận tín hiệu từ Card HDL USB 9090 lọc nhiễu 64 Hình 25 Giao diện kết mơ 65 Hình 26 Sơ đồ cấu phản hồi thông tin 66 Hình Khách hàng vào quán Café 81 Hình Hình ảnh camera giám sát xác định người vào bãi giữ xe 82 Hình Cảm biến khoảng cách giám sát người vào bãi giữ xe 82 Hình 4 Xác định người phương tiện vào bãi giữ xe 83 Hình Bộ giám sát xe vị trí 83 Hình Xe xếp vào vị trí 84 Hình Khách hàng quẹt thẻ xe 84 Hình Xe vị trí số mã hóa 85 Hình Cảm biến khoảng cách giám sát khách hàng 85 Hình 10 Khách hàng quẹt thẻ 86 Hình 11 Khách hàng vui vẻ 86 Hình 12 Khách hàng vào bãi giữ xe 87 Hình 13 Khách hàng để xe khơng vị trí 87 Hình 14 Khách hàng để xe khơng vị trí vào quẹt thẻ 88 Hình 15 Xe thiết bị giám sát an tồn 88 Hình 16 Trộm vào lấy xe 89 Hình 17 Thiết bị thơng báo ―có trộm‖ 89 Hình 18 Thiết bị trạng thái an toàn 90 Hình 19 Thiết bị có tác nhân phá hoại 90 if(tf7 ==true &&millis()-tg>100) {tg=millis(); tf7=false; byte mh[6]={0,0,1,1,1,0};mahoa();} if(tf8 ==true &&millis()-tg>100) {tg=millis(); tf8=false; byte mh[6]={0,0,1,1,0,1};mahoa();} if(tf9 ==true &&millis()-tg>100) {tg=millis(); tf9=false; byte mh[6]={0,0,1,0,1,1};mahoa();} if(tf10==true &&millis()-tg>100) {tg=millis();tf10=false; byte mh[6]={0,0,0,1,1,1};mahoa();} if(baodong==true&&millis()-tg>100) {tg=millis();baodong=false; byte mh[6]={1,1,1,1,1,1};mahoa();} } void setup() { pinMode(d1, OUTPUT); pinMode(d2, OUTPUT); pinMode(d3, OUTPUT); pinMode(d4, OUTPUT); pinMode(d5, OUTPUT); pinMode(d6, OUTPUT); RFID.begin(9600); // start serial to RFID reader RF.begin(9600); Serial.begin(9600); // start serial to PC } void loop() { //docrf(); 79 docthe(); //guidulieu(); } 80 Chƣơng THỰC NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ ỨNG DỤNG HỆ THỐNG 4.1 Kịch thí nghiệm - Đối tượng: Đối tượng tham gia thí nghiệm gồm xe gắn máy, xe ô tô, chủ phương tiện, nhân viên quán cafe, bãi gửi xe quán JAVI COFFEE - Vị trí: Tại quán JAVI COFFEE, số 1A Khổng Tử, quận Thủ Đức, Thành Phố Hồ Chí Minh - Thời gian: từ 7h - 21h, liên tục vòng ngày Để đánh giá tất tính an tồn thiết bị thí nghiệm chia trường hợp sau: Trường hợp 1: Thiết bị làm việc bình thường Hình Khách hàng vào quán Café 81 Cảm biến khoảng cách camera xử lý ảnh xác định người vào bãi giữ xe để thơng báo khách hàng: ―JAVI COFFEE xin kính chào q khách, mời quý khách để xe vào vị trí vào quầy thu ngân lấy thẻ‖ Hình Hình ảnh camera giám sát xác định người vào bãi giữ xe Hình Cảm biến khoảng cách giám sát người vào bãi giữ xe 82 Hình 4 Xác định người phương tiện vào bãi giữ xe Hình Bộ giám sát xe vị trí 83 Hình Xe xếp vào vị trí Khi nghe thơng báo khách hàng để xe ngắn vào vị trí vào quầy quẹt thẻ xe Hình Khách hàng quẹt thẻ xe 84 Khi khách hàng vào quầy thu ngân lấy thẻ quẹt thẻ, vị trí xe khách hàng mã hóa Hình Xe vị trí số mã hóa Sau khách hàng thưởng thức café, xe khách hàng hệ thống làm việc an toàn Khi khách hàng về, cảm biến khoảng cách giám sát, xác định sau hệ thống thơng báo ―JAVI xin cám ơn, mời quý khách quẹt thẻ lấy xe’ Hình Cảm biến khoảng cách giám sát khách hàng 85 Hình 10 Khách hàng quẹt thẻ Lúc này, thiết bị xe giải mã khách hàng lấy xe bình thường Hình 11 Khách hàng vui vẻ Trường hợp 2: Khi khách hàng để xe khơng vị trí 86 Hình 12 Khách hàng vào bãi giữ xe Hình 13 Khách hàng để xe khơng vị trí 87 Khi khách hàng để xe khơng vị trí sau vào quẹt thẻ hệ thống thơng báo ―Xin mời q khách để xe lại vị trí‖ Hình 14 Khách hàng để xe khơng vị trí vào quẹt thẻ Trường hợp 3: Khi vị trí xe bị khóa có người lấy xe Hình 15 Xe thiết bị giám sát an tồn 88 Hình 16 Trộm vào lấy xe Hình 17 Thiết bị thơng báo ―có trộm‖ 89 Trường hợp này, hệ thống thơng báo ―có trộm‖ nhân viên, khách hàng biết có trộm đột nhập bắt tên trộm Trường hợp 4: Khi có tác nhân phá hoại thiết bị Thiết bị sử dụng bãi xe nhỏ, vỉa hè…Vì vậy, khơng thể tránh khỏi tác nhân bên muốn phá hoại thiết bị, để lấy phương tiện Hình 18 Thiết bị trạng thái an tồn Hình 19 Thiết bị có tác nhân phá hoại 90 Khi điều xảy xa hệ thống thơng báo ―Trộm‖ 4.2 Đánh giá kết thí nghiệm Trong ngày liên tục, quay camera thu hình, vấn nhân viên Bảng Kết thực nghiệm Ngày Thành 46 lần 48 lần 50 lần 50 lần 50 lần lần lần lần lần lần công Thất bại 91 Chƣơng KẾ LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN 5.1 Kết luận Sau q trình nghiên cứu hồn thiện đề tài “Nghiên cứu, thiết kế chế tạo mẫu thiết bị giám sát cảnh báo trộm xe” nhóm thực đề tài xin đưa kết luận: - Nghiên cứu thiết kế thành công thiết bị giám sát cảnh báo trộm xe - Chế tạo thành công mẫu thiết bị giám sát cảnh báo trộm xe - Tìm hiểu tình trạng cắp xe bãi đậu xe, đặc biệt bãi xe vỉa hè - Áp dụng kiến thức lý thuyết thực tiễn qua mơ hình - Ứng dụng thành cơng mơ hình thực nghiệm thiết bị giám sát cảnh báo trộm xe - Kết thực nghiệm chứng minh giả thiết nghiên cứu hệ thống áp dụng thực tế Kết luận: Đề tài đạt mục tiêu ban đầu 5.2 Hạn chế đề tài - Trong qua trình làm thời gian có hạn nên tác giả ứng dụng thử nghiệm bãi giữ xe nhỏ, tầm quan sát tốt - Đề tài áp dụng cho bãi xe khách hàng để xe ngắn vi trí 5.3 Hƣớng phát triển - Tối ưu hệ thống chống trộm bãi đậu xe - Ứng dụng thiết bị nhiều bãi đậu xe khác - Giảm giá thành hệ thống 92 TÀI LIỆU THAM KHẢO TIẾNG VIỆT [1] Nguyễn Bá Hải, ―Lập trình LabVIEW‖, 2011 [2] Đỗ Văn Dũng ―Trang bị điện động cơ‖ Nhà XB ĐHQG TP HCM 2004 [2] Jeffrey Travis, ―LabVIEW for Everyone‖, 2007 [3] Tạp chí tự động hóa ngày nay, ―Thu thập liệu sử dụng card DAQ – NI phần mềm LabVIEW‖, Số 10 (62) năm 2005 TIẾNG NƢỚC NGOÀI [4].Ford Motor Company, ―Anti-theft system with remote controlled verification of arming‖, 1996 [5] Thomas E Valiulis, ―Theft detection device and method for controlling‖, 2014 [6] Charlotte Docking, ―Bicycle with integrated bike-locking mechanism‖, 2009 [7] Robert B Anthonyson, ―Automated vehicle parking system for a plurality of remote parking facilities, 1995 [8] Shlomo Zeitman, ―Parking management system‖, 1999 [9] Tsung-hua Hsu, Jing-Fu Liu, Pen-Ning Yu, Wang-Shuan Lee, Jia-Sing Hsu, ―Development of an automatic parking system for vehicle‖, 2008 [10] Gongjun Yan, Weiming Yang, Danda B Rawat, Stephan Olariu, ―SmartParking: A Secure and Intelligent Parking System‖, 2011 93 ... an tồn cho tơ xe gắn máy, đề tài ―NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MẪU THIẾT BỊ GIÁM SÁT VÀ CẢNH BÁO TRỘM XE? ?? nhằm nghiên cứu lựa chọn, giám sát cảnh báo cho chủ phương tiện có trộm đột nhập 1.3... 42 Chƣơng NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO THIẾT BỊ GIÁM SÁT VÀ CẢNH BÁO TRỘM XE 45 3.1 Tổng quan hệ thống 45 3.1.1 Sơ đồ thực tế 45 3.1.2 Sơ đồ khối 47 3.2 Thiết bị thu tín hiệu bãi đậu xe 48 3.3... giữ xe nhỏ, cửa hàng, quán café… 1.7 Hƣớng đề tài Đề tài ― NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MẪU THIẾT BỊ GIÁM SÁT VÀ CẢNH BÁO TRỘM XE ” dựa sở xử lý ảnh thẻ từ thông minh Chƣơng2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT