(Luận văn thạc sĩ) nghiên cứu, thiết kế và chế tạo mẫu thiết bị giám sát và cảnh báo trộm xe

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN VĂN LUYỆN NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MẪU BỊ GIÁM SÁT VÀ CẢNH BÁO TRÔM XE NGÀNH : KỸ THUẬT CƠ KHÍ ÐỘNG LỰC - 60520116 S K C0 Tp Hồ Chí Minh, 2016 LÝ LỊCH KHOA HỌC I LÝ LỊCH SƠ LƢỢC: Họ & tên: NGUYỄN VĂN LUYỆN Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 18/07/1988 Nơi sinh: Thanh Hóa Quê quán: Hoằng Hải, Hoằng Hóa, Thanh Hóa Dân tộc: Kinh Chỗ riêng: Ấp 3A, Vĩnh Lộc A, Bình Chánh, TP Hồ Chí Minh Điện thoại quan: Điện thoại nhà riêng: 0909098163 Fax: E-mail: luyennv1988@gmail.com II QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: Trung học chuyên nghiệp: Hệ đào tạo: Thời gian đào tạo từ ……/…… đến ……/ …… Nơi học (trường, thành phố): Ngành học: Đại học: Hệ đào tạo: Chính Quy Thời gian đào tạo từ 09/2007 đến 03/ 2012 Nơi học (trường, thành phố): Đại Học Giao Thơng Vận Tải TP Hồ Chí Minh Ngành học: Cơ Khí Ơ Tơ Tên đồ án, luận án môn thi tốt nghiệp: Ngày & nơi bảo vệ đồ án, luận án thi tốt nghiệp: Người hướng dẫn: III Q TRÌNH CƠNG TÁC CHUN MƠN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC: Thời gian 2012 2016 Nơi cơng tác Cơng ty TNHH Ơ Tơ Hiệp Lợi Cơng Ty Cổ Phần Dịch Vụ Sài Gịn Ơ Tơ (Sài Gịn Ford) Cơng việc đảm nhiệm Kỹ thuật viên Điện, Điện lạnh Cố Vấn Dịch Vụ LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan cơng trình nghiên cứu tơi Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khác Tp Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 2016… (Ký tên ghi rõ họ tên) LỜI CẢM ƠN Sau trình tháng nghiên cứu thực đề tài ―Nghiên cứu, thiết kế chế tạo mẫu bị giám sát cảnh báo trộm xe‖ tác giả gặp nhiều khó khăn Nhưng nhờ giúp đỡ tận tâm thầy TS Nguyễn Bá Hải từ nhiều phía, khơng có lẽ tác giả khơng thể hồn thành đề tài Vì tác giả xin gửi lời cảm ơn chân thành:  Trước tiên tác giả xin chân cảm ơn TS Nguyễn Bá Hải, thầy nhiệt tình hướng dẫn, giúp đỡ tạo điều kiện tốt để tác giả hồn thành xong cơng trình nghiên cứu  Lời cảm ơn tác giả xin gửi đến Ban Giám Hiệu nhà trường, Phòng Đào Tạo Sau Đại Học, Ban Chủ nhiệm khoa Cơ Khí Động Lực trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP Hồ Chí Minh tạo điều kiện tốt để tác giả hoàn thành luân văn  Cuối cùng, tác giả gửi lời cảm ơn cha mẹ, thành viên gia đình bạn bè, đồng nghiệp, nhóm Học Để Làm động viên, giúp đỡ sát cánh bên tác giả suốt thời gian làm luận văn TP HCM Ngày … tháng … năm 2016 NGUYỄN VĂN LUYỆN 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 ngồi, 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 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 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 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 thông báo khách hàng: ―JAVI COFFEE xin kính chào quý 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 thông 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 trình nghiên cứu hoàn 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 mô 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 S K L 0 ... toàn cho ô tô 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... làm luận văn TP HCM Ngày … tháng … năm 2016 NGUYỄN VĂN LUYỆN 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,... 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