(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 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 Chƣơng TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan tình hình nghiên cứu 1.1.1 Giới thiệu Tình trạng xe Việt Nam đặt biệt xe máy diễn ngày nhiều, bạn xe vòng 5-10 giây cảnh giác xe có khóa chống trộm Theo số thống kê Cơng an Thành phố Hà Nội, 10 vụ trộm tài sản có từ 3-4 vụ có liên quan đến ô tô, xe máy Nhiều người dùng chủ quan cho xe đắt tiền, cao cấp có khố ―xịn‖ khó trộm Trên thực tế, tội phạm thường vơ hiệu hố loại khố từ, khố cách đơn giản Các loại khoá cổ xe, khoá tốn thêm chúng phút để hồn tồn vơ hiệu hố chiếm đoạt tài sản Điều đáng nói trộm cắp xe xảy nhiều, tỉ lệ điều tra để tìm đối tượng lấy xe thấp Vì đối tượng hoạt động ngày chuyên nghiệp, tinh vi có tổ chức Tội phạm thường cấu kết với nhau, tạo đường dây khép kín từ khâu trộm cắp đến tiêu thụ Hiện trường vụ án không để lại dấu vết nào, khiến lực lượng điều tra vơ vất vả Do tình trạng trộm xe máy ngày nhiều, khơng người dùng chọn trang bị khoá chống trộm giải pháp tốn thời gian để bảo vệ tài sản Tuy nhiên, chủ xe thường gặp khó khăn tìm mua thiết bị phù hợp hàng loạt sản phẩm chống trộm xe máy đủ loại hình dáng, kích cỡ giá thành Hầu hết sản phẩm lưu hành thị trường tràn ngập thiết bị không rõ nguồn gốc mang xuất xứ Trung Quốc, thông tin chất lượng, kiểm định hay tiêu chuẩn sản xuất bao bì Kèm theo sản phẩm thường cơng nghệ khố sóng lỗi thời dễ dàng bị kẻ gian dị tần số vơ hiệu hố 1.1.2 Các cơng trình nghiên cứu nƣớc Hệ thống giữ xe thông minh thẻ từ: Hình 1.1 Sơ đồ giữ xe thơng minh Sau xác định vị trí xe vào tầm camera camera chụp hình xe (có thể bao gồm phần sau xe – biển số, thân xe, phần trước xe, khuôn mặt chủ xe tùy vào việc bố trí camera quan sát), sau thực nhận dạng biển số xe (nếu cần thiết), Nhân viên giữ xe thực thao tác quét tất liệu xe gồm mã thẻ (RFID Smart Card), hình ảnh, biển số xe, ngày xe vào lưu vào máy tính đưa thẻ cho khách hàng Khi xe ra, camera hiển thị hình ảnh xe so sánh với hình ảnh lưu đầu vào, trùng khớp thẻ xe hợp lệ, thẻ thu lại tiếp tục sử dụng thẻ cho xe khác vào gửi Với thao tác quét, thẻ chi từ 1-2 giây so với cách ghi vé thông thường 10 giây, khắc phục tình trạng ùn tắc Khơng gây phiền lịng cho người gửi xe không dùng phấn ghi lên xe, vé xe thẻ chíp có tính an tồn cao mã hóa nghiêm ngặt Vì trộm nhặt thẻ xe Thông tin xe, loại 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 tơ, 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 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 không 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 ngồi muốn phá hoại thiết bị, để lấy phương tiện Hình 18 Thiết bị trạng thái an toàn 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 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 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... 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