Thiết kế bộ điều khiển có giao tiếp không dây ứng dụng cho hệ thống chiếu sáng đường quốc lộ 5

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ Thiết kế điều khiển có giao tiếp khơng dây ứng dụng cho hệ thống chiếu sáng đường Quốc lộ TRẦN ANH TÙNG Tunganhtran96@gmail.com Ngành Kỹ thuật điều khiển tự động hóa Giảng viên hướng dẫn: PGS TS Hoàng Sỹ Hồng Viện: Điện Chữ ký GVHD CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc BẢN XÁC NHẬN CHỈNH SỬA LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên tác giả luận văn: Trần Anh Tùng Đề tài luận văn: Thiết kế điều khiển có giao tiếp khơng dây ứng dụng cho hệ thống chiếu sáng đường Quốc lộ Chuyên ngành: Kỹ thuật điều khiển tự động hóa Mã số SV: CBC19006 Tác giả, Người hướng dẫn khoa học Hội đồng chấm luận văn xác nhận tác giả sửa chữa, bổ sung luận văn theo biên họp Hội đồng ngày 22/4/2021 với nội dung sau: - Sửa lại số lỗi tả viết - Sửa lại hình có chứa font chữ nhỏ - Sử dụng lại số thuật ngữ dùng sai viết - Chuẩn lại kích thước bảng biểu, hình vẽ viết - Sửa lại số lưu đồ thuật tốn chưa xác - Sửa lại số nội dung lý thuyết chưa xác Ngày tháng Giáo viên hướng dẫn năm Tác giả luận văn CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG Tóm tắt nội dung luận văn Chúng ta thời kỳ mà công nghệ chiếu sáng LED hoàn thiện phát triển với tốc độ cao Với thành cơng việc tìm bí công nghệ chế tạo LED kỹ thuật chiếu sáng LED chuyển sang giai đoạn mới, tỏ rõ ưu tuyệt đối so với chiếu sáng cơng nghệ phóng điện chất khí Để đánh giá chất lượng hệ thống chiếu sáng người ta thường dùng ba tiêu: hiệu suất lượng tính đơn vị quang thơng (lumen) đơn vị cơng suất tính t, số màu CRI (Color Rendering Index) phản ánh mức độ trung thực màu nguồn sáng so với ánh sáng tự nhiên cuối tiêu tuổi thọ tính theo Các tiêu chất lượng bóng LED hồn tồn vượt qua đèn huỳnh quang Ngồi LED cịn có ưu điểm cho phép thay đổi (dimming) từ 0-100% quang thông, đổi màu, dải điện áp làm việc rộng, khởi động tức thời, độ bền cao Rào cản mà LED gặp phải giá thành cao Để cải thiện điều em muốn nghiên cứu phát triển phương án giám sát điều khiển chiếu sáng tự động để tối ưu hóa đặc tính mà đèn LED có dimming khởi động tức thời giúp tiết kiệm điện từ giảm đáng kể chi phí tiêu thụ điện cho cơng trình chiếu sáng Các cơng việc cần triển khai: - Tìm hiểu, khảo sát tốn thực tế - Tìm hiểu, phân tích lựa chọn ứng dụng biện pháp truyền thông không dây - Thiết kế phần cứng điều khiển trung tâm - Thiết kế phần mềm giám sát điều khiển tự động + Thiết kế phần mềm điều khiển slave đèn chiếu sáng + Thiết kế phần mềm điều khiển trung tâm tủ chiếu sáng + Thiết kế phần mềm TCP listen server - Thử nghiệm đánh giá Do hạn hẹp mặt kiến thức nên không tránh khỏi thiếu sót Em mong nhận hướng dẫn thầy cô để đồ án em tốt Em xin chân thành cảm ơn Em xin cảm ơn công ty Cổ phần chiếu sáng led thiết bị công nghệ LEDTEK tạo điều kiện cho em nghiên cứu xây dựng mơ hình hệ thống chiếu sáng quốc lộ đoạn qua tỉnh Hải Dương HỌC VIÊN Ký ghi rõ họ tên MỤC LỤC CHƯƠNG GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG ĐƯỜNG QUỐC LỘ 1.1 Giới thiệu 1.1.1 Bài toán thực tế 1.1.2 Tổng quan trạng hệ thống chiếu sáng 1.2 Các tiêu chí yêu cầu kỹ thuật 1.3 Chế độ điều khiển 1.4 Chiếu sáng giao thông 1.5 Các giải pháp cho hệ thống đèn đường 1.5.1 Giải pháp hãng Advantech[5] 1.5.2 Giải pháp hãng Philips[6] CHƯƠNG PHÂN TÍCH VÀ THIẾT KẾ TỔNG QUAN 2.1 Khảo sát thực trạng toán thực tế 2.2 Yêu cầu thiết kế 11 2.2.1 Tủ điều khiển chiếu sáng 11 2.2.2 Đèn đường Led công suất 138W 12 2.3 Giải pháp thiết kế tổng thể 12 2.4 Thiết kế sơ đồ khối 14 CHƯƠNG THIẾT KẾ PHẦN CỨNG 15 3.1 Chọn thiết bị truyền thông không dây 15 3.1.1 Giới thiệu công nghệ Zigbee 15 3.1.2 Tổng quan module Zigbee hãng DTK[8] 15 3.1.3 Module Zigbee DRF1609H 17 3.2 Thiết kế phần mềm cho Nema điều khiển đèn đường Led công suất 138W 19 3.3 Thiết kế tủ điều khiển chiếu sáng 20 3.4 Thiết kế phần cứng điều khiển trung tâm 21 3.4.1 Giới thiệu vi điều khiển ARM 21 3.4.2 Sử dụng Kit phát triển test ngoại vi trước thiết kế 22 3.4.3 Sử dụng phần mềm STM32CubeMX để hỗ trợ khởi tạo phần cứng, ngoại vi, xung nhịp cho vi điều khiển STM32 22 3.4.4 Sử dụng Altium thiết kế phần cứng 22 3.4.5 Chọn hình giao tiếp với người dùng 26 CHƯƠNG THIẾT KẾ PHẦN MỀM 28 4.1 Thiết kế phần mềm cho chip stm32f4vet6 điều khiển trung tâm 28 4.1.1 Nguyên lý tổ chức lập trình 28 4.1.2 Thư mục System 30 4.1.3 Thư mục GPIO 31 4.1.4 Thư mục LightControl 31 4.1.5 Thư mục UART_HMI 40 4.1.6 Thư mục GSM 42 4.1.7 Thư mục UpdateFirmware 47 4.1.8 Thư mục SPI_ADE7753 49 4.2 Thiết kế giao diện phần mềm cho hình HMI 49 4.3 Thiết kế phần mềm application server TCP IP Listen 53 4.3.1 Cấu hình NAT Port cho máy tính module wifi để tạo server ảo thiết kế debug ứng dụng TCP IP Listen 53 4.3.2 Sử dụng phần mềm visual studio thiết kế application window form tạo application server 55 CHƯƠNG KẾT QUẢ THỬ NGHIỆM, ĐÁNH GIÁ VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 61 5.1 Kết thử nghiệm phòng thí nghiệm 61 5.1.1 Bộ điều khiển trung tâm Nema 61 5.1.2 Thử nghiệm điều khiển từ server xuống điều khiển trung tâm 62 5.1.3 Lắp đặt vận hành thử hệ thống quốc lộ 65 5.2 Đánh giá hệ thống 69 5.3 Hướng phát triển 69 TÀI LIỆU THAM KHẢO 70 PHỤ LỤC 71 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Cơng nghệ chiếu sáng thơng minh IoT[4] Hình 1.2 Mơ hình chiếu sáng Advantech Hình 2.1 Thiết kế bố trị tủ đèn chiếu sáng Cầu Đồng Niên Hình 2.2 Thiết kế bố trị tủ đèn chiếu sáng Cầu Phú Lương Hình 2.3 Thiết kế bố trị tủ đèn chiếu sáng Cầu Lai Vu Hình 2.4 Thiết kế bố trị tủ đèn chiếu sáng đoạn Trạm biến áp 25 Hình 2.5 Thiết kế bố trị tủ đèn chiếu sáng đoạn Trạm biến áp 26 10 Hình 2.6 Thiết kế bố trị tủ đèn chiếu sáng đoạn Trạm biến áp 27 10 Hình 2.7 Thiết kế bố trị tủ đèn chiếu sáng đoạn Trạm biến áp 28 10 Hình 2.8 Thiết kế bố trị tủ đèn chiếu sáng đoạn Trạm biến áp 29 10 Hình 2.9 Thiết kế bố trị tủ đèn chiếu sáng đoạn Trạm biến áp 30 11 Hình 2.10 Thiết kế bố trị tủ đèn chiếu sáng đoạn Trạm biến áp 31 11 Hình 2.11 Hệ thống điều khiển chiếu sáng quốc lộ 13 Hình 2.12 Sơ đồ khối hệ thống 14 Hình 3.1 Mơ hình truyền data mạng Zigbee 15 Hình 3.2 Mơ hình định tuyến điều khiển đèn 16 Hình 3.3 Giao diện cài đặt cho module Zigbee DRF1609H 16 Hình 3.4 Sơ đồ kết nối module DRF1609H 17 Hình 3.5 Sơ đồ nguyên lí mạch chứa module DRF1609H giao tiếp MCU 18 Hình 3.6 Kết thử nghiệm ngồi trời lần 18 Hình 3.7 Thuật toán điều khiển cho Nema 19 Hình 3.8 Sơ đồ bố trí bên tủ điều khiển chiếu sáng 20 Hình 3.9 Ngun lí khối nguồn điều khiển 23 Hình 3.10 Ngun lí giao tiếp thẻ nhớ 24 Hình 3.11 Nguyên lí giao tiếp ADE7753 24 Hình 3.12 Ngun lí giao tiếp ADE7753 datasheet[9] 24 Hình 3.13 Bàn phím led báo trạng thái 25 Hình 3.14 Mạch điều khiển trung tâm 25 Hình 3.15 Mạch mở rộng ngoại vi cách ly 26 Hình 3.16 Màn hình HMI Nextion 26 Hình 4.1 Nguyên lí tổ chức code 28 Hình 4.2 Tạo struct toàn cục lưu biến struct biến 29 Hình 4.3 Chức quan trọng ngắt SysTick 29 Hình 4.4 Ví dụ vịng lặp 300ms main 30 Hình 4.5 Ngun lí vịng lặp while() 30 Hình 4.6 Chương trình thông thường 31 Hình 4.7 Lưu đồ thuật tốn 5000ms điều khiển hệ thống đèn 32 Hình 4.8 Lưu đồ thuật toán 100ms điều khiển hệ thống đèn 33 Hình 4.9 Bắt đầu điều khiển toàn hệ thống 34 Hình 4.10 Kết thúc điều khiển tồn hệ thống 35 Hình 4.11 Bắt đầu kết thúc điều khiển bật nhóm đèn 36 Hình 4.12 Lưu đồ xử lý bắt đầu kết thúc yêu cầu đèn báo cáo trạng thái 37 Hình 4.13 Lưu đồ thuật toán 300ms điều khiển hệ thống đèn 38 Hình 4.14 Lưu đồ thuật tốn phần thứ thuật toán điều khiển hệ thống đèn theo lịch 39 Hình 4.15 Lưu đồ thuật toán phần thứ hai thuật toán điều khiển hệ thống đèn theo lịch 40 Hình 4.16 Ngun lí xử lý tín hiệu nhận ngắt uart 41 Hình 4.17 Lưu đồ thuật toán xử lý liệu nhận từ cổng uart HMI 41 Hình 4.18 Lưu đồ thuật toán giao tiếp với module sim 42 Hình 4.19 Lưu đồ thuật tốn chương trình vịng lặp 100ms 44 Hình 4.20 Lưu đồ thuật tốn chương trình vịng lặp 10000ms 46 Hình 4.21 Mơ hình tổng quát firmware thiết bị 48 Hình 4.22 Phần mềm nạp chương trình cho xử lý sử dụng chip stm 49 Hình 4.23 Giao diện logo giao diện chờ khởi tạo ban đầu 50 Hình 4.24 Giao diện hình 50 Hình 4.25 Giao diện hiển thị kết đo thông số điện 51 Hình 4.26 Giao diện bàn phím 51 Hình 4.27 Giao diện cài đặt chung 52 Hình 4.28 Giao diện cài đặt đèn cho group 52 Hình 4.29 Giao diện hệ thống 53 Hình 4.30 Giao diện cài đặt lịch 53 Hình 4.31 Ví dụ cài đặt module Wifi để cấu hình NAT Port 54 Hình 4.32 Sử dụng phần mềm Hercules để kiểm tra đường truyền 55 Hình 4.33 Nguyên lý tổ chức lập trình ứng dụng TCP IP Listen (bản phóng to xem Phụ lục đính kèm) 56 Hình 4.34 Giao diện ứng dụng TCP IP Listen 57 Hình 4.35 Setting thơng số ứng dụng 57 Hình 4.36 Giao diện quản lí thiết bị 58 Hình 4.37 Giao diện test lệnh giao tiếp ứng dụng TCPIP listen thiết bị 58 Hình 4.38 Giao diện cập nhật phần mềm 58 Hình 4.39 Cơ sở liệu sql 59 Hình 4.40 DBEntities 59 Hình 5.1 Hình ảnh điều khiển trung tâm 61 Hình 5.2 Thử nghiệm giao tiếp khơng dây phịng thí nghiệm 61 Hình 5.3 Thử nghiệm cập nhật chương trình từ xa qua server 64 Hình 5.4 Tủ cầu Đồng Niên 65 Hình 5.5 Tủ cầu Phú Lương 65 Hình 5.6 Tủ cầu Lai Vu 66 Hình 5.7 Tủ trạm biến áp 25 66 Hình 5.8 Tủ trạm biến áp 26 66 Hình 5.9 Tủ trạm biến áp 27 67 Hình 5.10 Tủ trạm biến áp 28 67 Hình 5.11 Tủ trạm biến áp 29 67 Hình 5.12 Tủ trạm biến áp 30 68 Hình 5.13 Tủ trạm biến áp 31 68 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Quy định yêu cầu chiếu sáng cho loại đường giao thông Bảng 2.1 Khảo sát khối lượng hệ thống Bảng 3.1 Thông số module DRF1609H 17 Bảng 4.1 Phân vùng chức nhớ 47 Bảng 5.1 Nội dung câu lệnh giao tiếp server thiết bị 62 CHƯƠNG GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG ĐƯỜNG QUỐC LỘ 1.1 Giới thiệu 1.1.1 Bài toán thực tế Hệ thống điện chiếu sáng QL5 xây dựng, hoàn thành đưa vào sử dụng từ năm 2001 Trên dọc tuyến, hệ thống chiếu sáng bố trí chủ yếu tập trung khu đông dân cư, nút giao với đường dân sinh Trạm thu phí Hệ thống điện chiếu sáng QL5 đoạn từ Km49+000 đến Km82+800 có tổng số 15 khu vực bố trí hệ thống điện chiếu sáng bao gồm 422 cột đèn chiếu sáng lắp bóng đèn Sodium cơng suất 250W Nguồn điện cung cấp cho 15 khu vực lấy từ Trạm biến áp xây dựng riêng cho hệ thống điện chiếu sáng tuyến Qua thời gian khai thác vận hành, hạng mục thuộc hệ thống điện chiếu sáng cột điện, bóng đèn, đường dây, trạm biến áp đơn vị quản lý, vận hành sửa chữa thay nhiều lần Tuy nhiên, cịn nhiều hạng mục kết cấu, vị trí khu vực thuộc hệ thống bị hư hỏng, xuống cấp ảnh hưởng lớn đến chất lượng phục vụ, an toàn chưa đầu tư sửa chữa, thay Việc thực cơng trình “Sửa chữa thay hệ thống điện chiếu sáng, tăng cường chiếu sáng cho nút giao Trạm thu phí số Quốc lộ đoạn từ Km49+000 đến Km82+800, thay Trạm biến áp số 19 Km36+530” để đảm bảo an toàn cho hạng mục kết cấu nâng cao hiệu chiếu sáng giao thông, đảm bảo an toàn cho người phương tiện tham gia giao thông QL5 1.1.2 Tổng quan trạng hệ thống chiếu sáng Căn kết khảo sát, đánh giá yêu cầu Biên kiểm tra trường quan quản lý Nhà nước có thẩm quyền (Tổng cục ĐBVN, Cục Quản lý Đường I, Chi cục Quản lý Đường I.6) VIDIFI ngày 31/7/2019 ngày 08/10/2018 [1] Các tài liệu khảo sát, thống kê trạng QL5 phục vụ bàn giao, quản lý khai thác sửa chữa QL5 TECCO2 thực hiện.[2] Căn kết điều tra, khảo sát trường Công ty CP Tư vấn thiết kế Đường (HECO) - Tư vấn thiết kế hệ thống điện chiếu sáng QL5 đoạn từ Km49+000 - Km82+800 [3] Đánh giá tổng quan tình trạng hệ thống điện chiếu sáng QL5 đoạn từ Km49 - Km82+800, Trạm thu phí số (Km82+800) Trạm biến áp số 19 (Km36+530): Hệ thống bóng đèn cũ cường độ sáng yếu, nhiều vị trí bóng đèn bị cháy, không sáng Phần gá lắp đèn vào cần vươn cột bị mọt, han gỉ tương đối nặng, khơng đảm bảo độ chắn an tồn - Cột đèn bị bong tróc sơn chống gỉ, thân cột cần đèn bị gỉ sét, khớp nối bị mọt gỉ Ốc bắt chân đế cột bị mọt gỉ oxy hóa Nhiều cột đèn nắp cửa cột bị bị hỏng, cong vênh, khơng cịn tác dụng chống bụi nước mưa - Bảng điện cột đèn bị hư hỏng, mục nát bị - Cầu đấu bảng điện cửa cột bị lão hóa, gãy vỡ - Nhiều vị trí bị hư hỏng aptomat khơng có aptomat bảo vệ đèn Hình 4.33 Nguyên lý tổ chức lập trình ứng dụng TCP IP Listen (bản phóng to xem Phụ lục đính kèm) 56 b FormMain Hình 4.34 Giao diện ứng dụng TCP IP Listen Hình 4.34 giao diện ứng dụng TCPIP Listen Do phần hiển thị hiển thị lên web nên ứng dụng TCPIP Listen khơng cần có giao diện phức tạp mà tập trung vào vấn đề xử lý thu thập liệu từ thiết bị Khi ứng dụng mở giao diện xuất event load giao diện kích hoạt ứng dụng bắt đầu khởi tạo, mở port lắng nghe thiết bị gửi tin đến Các setting liên quan đến địa port, liên kết database, thời gian ping, xung nhịp timer để quét liệu,… cài đặt phần properties ứng dụng Hình 4.35 bên Hình 4.35 Setting thơng số ứng dụng Khi event load formMain gọi ứng dụng load thông số phần setting bên trên, kiểm tra đường truyền đến sở liệu, kích hoạt timer main khởi động server cách gọi đến hàm Start class clsProcess thuộc thư mục Server c FormDanhSachThietBi Giao diện quản lí thiết bị thiết kế hình 4.36 gồm bảng hiển thị thông tin thiết bị:GSM IMEI, SIM IMEI, tên, thời gian đăng nhập, thời gian nhận tin, liệu nhận sau thiết bị đăng nhập vào server Ấn nút Refresh để làm danh sách 57 Hình 4.36 Giao diện quản lí thiết bị d FormCauHinhThietBi Đây giao diện dùng để test câu lệnh giao tiếp ứng dụng server thiết bị, giao diện phục vụ mục đích test cho việc debug chạy thử cho người lập trình Hình 4.37 Hình 4.37 Giao diện test lệnh giao tiếp ứng dụng TCPIP listen thiết bị e FormUpdateFirmware Đây giao diện dùng để truyền lệnh liệu phần mềm xuống thiết bị giúp thiết bị tự nạp phần mềm từ xa Hình 4.38 Hình 4.38 Giao diện cập nhật phần mềm f Package Entities 58 Tạo sở liệu gồm bảng liên quan đến đối tượng đèn, tủ, người dùng, người quản lí,… sở liệu sql phát triển dần lên Hình 4.39 Hình 4.39 Cơ sở liệu sql Trong project add thêm Item Visual C# ADO.NET Entity Data Model phần Data vào project để liên kết project đến sở liệu sql sau Visual tự tạo thư mục Entities chứa khối database ta trỏ vào thấy tổng quan bảng sở liệu Hình 4.40 Hình 4.40 DBEntities g Package DAO 59 Đây package chứa tất class có phương thức tác động đến sở liệu đọc liệu, ghi liệu h Package ConfigDevices Đây package chứa class clsConfigDevices, class chứa phương thức xử lý liệu tổng hợp thành câu lệnh theo cấu trúc xây dựng trước để giao tiếp thiết bị server như: “@SV0100001…, @SV0200001…, @SV0300002…,…(trong @SV tiền tố thể liệu từ server, 01,02,03 mã câu lệnh,00001,00002 địa thiết bị nhận lệnh) phục vụ mục đích khác ứng với cấu trúc câu lệnh i Package ControlDevices Đây package chứa class clsControlDevices clsUpdateProcess clsControlDevices chứa phương thức liên quan đến thao tác điều khiển đèn trực tiếp từ server, với phương thức ta tùy ý điều khiển số đèn thuộc tủ từ server clsUpdateProcess chứa phương thức thực tất thao tác trình cập nhật phần mềm cho thiết bị từ xa j Package Data Package dùng để khai báo đối tượng thuộc tính đối tượng k Package LogData Package chứa class clsLogText có phương thức phục vụ chức tạo file ghi data ứng với thiết bị đảm bảo thiết bị có thư mục riêng ghi liệu truyền nhận thiết bị với server (cụ thể sử dụng số IMEI thiết bị để tạo thư mục đường dẫn riêng đến thư mục) l Package Messenger Package chứa clsLastReceive clsOnline Đây class phục vụ cho việc hiển thị trạng thái tủ web số hiển thị chức khác web m Package Server Đây package chứa class có vai trị khởi tạo timer, backgroundworker lắng nghe thiết bị từ Port, ghi nhận thời gian liệu, ghi nhận liệu, phân tích cấu trúc câu lệnh @CL0100001…, @CL0200001, …(trong @CL tiền tố thể liệu từ thiết bị client, 01,02 mã câu lệnh 00001 địa phân biệt thiết bị) Ứng với câu lệnh server phân tích đưa cách xử lý tương ứng Nguyên lí hoạt động ứng dụng TCP IP listen chạy vòng lặp timer để kiểm tra kết nối liệu Sử dụng backgroundworker để xử lý kết nối liệu mà không can thiệp đến thread UI chạy giúp ứng dụng không bị lỗi Not Responding hạn chế xung đột với main thread thread UI 60 CHƯƠNG KẾT QUẢ THỬ NGHIỆM, ĐÁNH GIÁ VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 5.1 Kết thử nghiệm phịng thí nghiệm 5.1.1 Bộ điều khiển trung tâm Nema Bộ điều khiển trung tâm chạy đủ thiết kế ngoại vi lỗi Hình 5.1 Hình 5.1 Hình ảnh điều khiển trung tâm Bộ Nema gắn đèn điều khiển ON OFF DIM theo thiết kế kết nối ổn định đến điều khiển trung tâm khoảng cách theo yêu cầu Hình 5.2 Hình 5.2 Thử nghiệm giao tiếp khơng dây phịng thí nghiệm Thử nghiệm giao thức điều khiển từ điều khiển trung tâm đến đèn phàn hồi từ đèn điều kiện phịng thí nghiệm đánh giá tính khả quan trước lắp đặt đường quốc lộ Hình 5.2 61 5.1.2 Thử nghiệm điều khiển từ server xuống điều khiển trung tâm a Thử nghiệm cài đặt điều khiển Thử nghiệm tất cấu trúc câu lệnh với nội dung Bảng 5.1 Bảng 5.1 Nội dung câu lệnh giao tiếp server thiết bị Client CMD Descript Server CMD Descript Gói tin login Gói tin định kỳ ACK nhận cấu hình lịch làm việc Cấu hình lịch làm việc Gửi cấu hình lịch làm việc Yêu cầu gửi cấu hình lịch làm việc Đồng thời gian thực Phản hồi login ACK điều khiển trực tiếp bắt đầu Điều khiển trực tiếp nhóm đèn tủ ACK điều khiển trực tiếp bắt đầu Điều khiển trực tiếp số đèn ACK điều khiển trực tiếp kết thúc ACK cấu hình đèn tủ Cấu hình đèn tủ Reset hệ thống b Thử nghiệm cập nhật phần mềm từ server Khi bấm nút “Cập nhật” server, server tiến hành đọc kích thước file thiết bị tính checksum file bin cách cộng tất byte file với Server gửi xuống thiết bị lệnh chuẩn bị update với nội dung sau: $DATA,FileName.bin,0,Filesize,[FileCRC],Checksum\r Trong đó: • $DATA: Header tin • FileName: Là tên file bin cần update • 0: Là id packet bắt đầu update • Filesize: Kích thước tồn file bin • FileCRC: Là checksum tồn file • Checksum: Là tổng byte tính từ ký tự ‘$’ đến dấu phẩy trước Checksum • Filesize FileCRC có nhiệm vụ để kiểm tra lại việc cập nhật liệu file bin có hay khơng trước bootloader xóa file cũ cập nhật file vừa download 62 Thiết bị nhận tin xử lý gửi tin phản hồi lên server với trường hợp: • Nếu tin nhận việc chuẩn bị hồn thành gửi o $RESDATA,0,[OK]\r • Nếu tin được sai có vấn đề việc chuẩn bị vùng nhớ gửi o $RESDATA,0,[FAIL]\r Sau nhận tin phản hồi $RESDATA,0,[OK]\r server biết việc thiết bị sẵn sàng cho việc nhận liệu file bin server định kỳ 20s gửi packet xuống có cấu trúc sau: $DATA,FileName.bin,Id,ChieuDai,[NoiDung],Checksum\r Trong đó: • $DATA: Header tin • FileName: Là tên file bin cần update • Id: Là id số thứ tự packet gửi xuống thiết bị • ChieuDai: Kích thước phần NoiDung, byte có id khác 512, riêng packet cuối khác 512 • NoiDung: Là nội dung file bin, có chiều dài định nghĩa phần ChieuDai • Checksum: Là tổng byte tính từ ký tự ‘$’ đến dấu phẩy trước Checksum Thiết bị nhận tin ghi vào nhớ thành cơng gửi phản hồi có nội dung o $RESDATA,Id,[OK]\r o Id số thứ tự packet nhận từ server Nếu thiết bị nhận tin sai việc ghi vào vùng nhớ không thành cơng phản hồi lại server với tin sau: o $RESDATA,Id,[FAIL]\r o Id số thứ tự packet nhận từ server Trong trình truyền nhận, server nhận tin phản hồi FAIL server tiến hành gửi lại tin thiết bị phản hồi OK, 20 lần mà thiết bị gửi FAIL trình update chấm dứt Sau thiết bị nhận số packet chiều dài lớn FileSize file bin cần tính tốn lại xem kích thước file nhận có khơng, kiểm tra xem tổng file ghi vào vùng nhớ lưu chương trình có với FileCRC nhận tin id Nếu thông tin khớp bật cờ báo có firmware reset thiết bị để chương trình Bootloader làm việc Cịn có sai khác cần xóa tồn file lưu Vùng nhớ chương trình mới, để đảm bảo thiết bị không nhận sai liệu cần update Kết thử nghiệm Hình 5.3  Kết quả: Mơ hình hoạt động hiệu đáp ứng đầy đủ yêu cầu đề 63 … Hình 5.3 Thử nghiệm cập nhật chương trình từ xa qua server 64 5.1.3 Lắp đặt vận hành thử hệ thống quốc lộ Thực nhập liệu trạm tủ, đèn web Hình 5.4 – 5.13 Trong ký hiệu đèn chiếu sáng tủ điều khiển chiếu sáng Hình 5.4 Tủ cầu Đồng Niên Hình 5.5 Tủ cầu Phú Lương 65 Hình 5.6 Tủ cầu Lai Vu Hình 5.7 Tủ trạm biến áp 25 Hình 5.8 Tủ trạm biến áp 26 66 Hình 5.9 Tủ trạm biến áp 27 Hình 5.10 Tủ trạm biến áp 28 Hình 5.11 Tủ trạm biến áp 29 67 Hình 5.12 Tủ trạm biến áp 30 Hình 5.13 Tủ trạm biến áp 31 Giao diện hình web gồm: - Màn hình giám sát để giám sát tồn hệ thống - Màn hình Cài đặt để cài đặt thông số đèn tủ - Màn hình Điều khiển gồm giao diện điều khiển trực tiếp điều khiển lập lịch - Màn hình Quản trị dùng để quản lí tài khoản người điều khiển, người giám sát - Màn hình Báo cáo gồm tab ghi lại lịch sử thay đổi lịch làm việc hệ thống, lịch sử lỗi, biểu đồ báo cáo tiêu thụ điện 68 5.2 Đánh giá hệ thống Đánh giá chung: - Tủ có chế độ làm việc: Tự động / Điều khiển từ xa / Bán tự động, điều khiển giám sát từ xa qua mạng thông tin di động 4G, tự động cảnh báo cố hệ thống tới người vận hành (đèn không phản hồi, áp, tủ kết nối, tủ sai thời gian thực), tủ điều khiển đèn chiếu sáng qua mạng khơng dây Zigbee, điều khiển cơng suất sáng nhóm đèn (tối đa nhóm đèn) / đèn, điều chỉnh ánh sáng đèn tự động (DIMMING) với số chế độ cài đặt tối đa 75 chế độ điều khiển toàn hệ thống - Đèn đường Led cơng suất 138W có module điều khiển tích hợp giao tiếp điều khiển khơng dây với điều khiển trung tâm - Phần mềm server có khả lắng nghe liệu cập nhật vào sở liệu hoạt động tốt không bị không bị trễ nhiều Hệ thống có giao diện đăng nhập web giúp cho việc kiểm tra hệ thống, điều khiển hệ thống dễ dàng đâu Giao diện đẹp thân thiện với người dùng thể rõ ràng thơng số hệ thống Hệ thống có phân quyền kiểm tra điều khiển tránh thao tác cài đặt ý Kết luận: Hệ thống hoạt động mức đạt yêu cầu nêu Một số phần giai đoạn phát triển hoàn thiện báo cáo điện tiêu thụ Hệ thống có tiềm nâng cấp tính đo điện áp dòng điện đèn gửi kết cho tủ điều khiển, tích hợp thêm cảm biến để điều khiển thông minh Ứng dụng TCP IP listen mở rộng lắng nghe thêm nhiều tủ điều khiển 5.3 Hướng phát triển Về phần cứng: module điều khiển đèn tận dụng từ hãng nước ngồi nên cần thiết kế lại để làm chủ tồn bộ, thiết kế tích hợp sensor cảm biến ánh sáng để tự động bật tắt xảy lỗi khơng nhận tín hiệu điều khiển từ điều khiển thiết kế lập trình thời gian thực cho module lập trình thêm chức ghi nhớ lịch làm việc đề phòng lỗi hệ thống Bộ điều khiển trung tâm tủ thiết kế mức thử nghiệm nên module trạng thái tách rời phục vụ cho việc thay nâng cấp cần thiết cần phải layout lại cho kích thước nhỏ gọn hơn, module ngoại vi Zigbee module sim thiết kế điều khiển để chắn đẹp Về phần mềm: phần mềm server lập trình thêm để thơng báo người quản lí xảy lỗi thơng qua tin nhắn email, phần mềm vi điều khiển lập trình thêm thư viện tích hợp trường hợp phát triển thêm phần cứng lắp đặt thêm sensor 69 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Kết khảo sát, đánh giá yêu cầu Biên kiểm tra trường quan quản lý Nhà nước có thẩm quyền (Tổng cục ĐBVN, Cục Quản lý Đường I, Chi cục Quản lý Đường I.6) VIDIFI ngày 31/7/2019 ngày 08/10/2018 [2] Tài liệu khảo sát, thống kê trạng QL5 phục vụ bàn giao, quản lý khai thác sửa chữa QL5 TECCO2 thực [3] Kết điều tra, khảo sát trường Công ty CP Tư vấn thiết kế Đường (HECO) - Tư vấn thiết kế hệ thống điện chiếu sáng QL5 đoạn từ Km49+000 - Km82+800 [4] https://aita.gov.vn/ung-dung-cong-nghe-iot-trong-quan-ly-chieu-sang-congcong [5] https://www.advantech.com/resources/case-study/2E4DB235-4782-409B92C6-D6288AFE9848 [6] https://denduongphilips.com/du-an-den-duong-philips/he-thong-den-duongled-philips-thong-minh-cho-mot-thanh-pho-thong-minh.html [7] https://banlinhkien.com/lcd-nextion-4.3-uart-hmi-touch-ver-nextionp8232046.html [8] Zigbee Module User Guide_CC2630_En.pdf [9] ade7753.pdf 70 ... văn: Trần Anh Tùng Đề tài luận văn: Thiết kế điều khiển có giao tiếp khơng dây ứng dụng cho hệ thống chiếu sáng đường Quốc lộ Chuyên ngành: Kỹ thuật điều khiển tự động hóa Mã số SV: CBC19006... Công nghệ điều khiển chiếu sáng: Xu hướng hệ thống chiếu sáng giám sát điều khiển từ xa thông qua thiết bị di động ngày phát triển Hình 1.1 sơ đồ hệ thống chiếu sáng đường phố tín hiệu điều khiển. .. Bộ điều khiển trung tâm Nema 61 5. 1.2 Thử nghiệm điều khiển từ server xuống điều khiển trung tâm 62 5. 1.3 Lắp đặt vận hành thử hệ thống quốc lộ 65 5.2 Đánh giá hệ thống 69 5. 3