(Đồ án tốt nghiệp) nghiên cứu hệ thống giám sát an ninh và năng lượng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT MÁY TÍNH NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG GIÁM SÁT AN NINH VÀ NĂNG LƯỢNG GVHD: NGUYỄN NGÔ LÂM SVTH: HUỲNH MINH PHÚC MSSV: 14119043 SVTH: NGUYỄN CÔNG TUẤN ANH MSSV: 14119137 SKL006566 Tp Hồ Chí Minh, tháng 07/2018 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƢỢNG CAO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG GIÁM SÁT AN NINH VÀ NĂNG LƢỢNG SVTH: HUỲNH MINH PHÚC NGUYỄN CÔNG TUẤN ANH Khố : 2014 - 2018 Ngành : CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT MÁY TÍNH GVHD: Th.S NGUYỄN NGƠ LÂM Tp Hồ Chí Minh, tháng năm 2018 CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc *** -Tp Hồ Chí Minh, ngày 19 tháng năm 2018 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: - Huỳnh Minh Phúc - Nguyễn Công Tuấn Anh Ngành: Công nghệ kỹ thuật máy tính Giảng viên hƣớng dẫn: ThS Nguyễn Ngơ Lâm Ngày nhận ề tài: 09/02/2018 Tên ề tài: NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG GIÁM SÁT AN NINH VÀ NĂNG LƢỢNG Các số liệu, tài liệu ban ầu: Tài liệu: - Đồ án “Xử lý ảnh kit myRIO”, Lê Khánh Nhựt, 2015 - Đồ án “Điều khiển xe từ xa sử dụng kit myRIO”, Phan Tấn Anh Nguyễn Anh Tuấn, 2016 Nội dung thực ề tài: - Tìm hiểu ngơn ngữ lập trình họa Labview - Tìm hiểu kit myRIO - Tìm hiểu module o lƣợng - Tìm hiểu xử lý ảnh Labview - Xây dụng ứng dụng o lƣợng phát chuyển ộng Sản phẩm: Chƣơng trình mơ hình hệ thống giám sát an ninh lƣợng TRƢỞNG NGÀNH GIẢNG VIÊN HƢỚNG DẪN i CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh Phúc ******* PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƢỚNG DẪN Họ tên Sinh viên: MSSV: Ngành: Tên ề tài: Họ tên Giáo viên hƣớng dẫn: NHẬN XÉT Về nội dung ề tài & khối lƣợng thực hiện: Ƣu iểm: Khuyết iểm: Đề nghị cho bảo vệ hay không? Đánh giá loại: Điểm:……………….(Bằng chữ: ) Tp Hồ Chí Minh, ngày …… tháng……năm 2018 Giáo viên hƣớng dẫn (Ký & ghi rõ họ tên) ii CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh Phúc ******* PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Họ tên Sinh viên: MSSV: Ngành: Tên ề tài: Họ tên Giáo viên phản biện: NHẬN XÉT Về nội dung ề tài & khối lƣợng thực hiện: Ƣu iểm: Khuyết iểm: Đề nghị cho bảo vệ hay không? Đánh giá loại: Điểm:……………….(Bằng chữ: ) Tp Hồ Chí Minh, ngày……tháng……năm 2018 Giáo viên phản biện (Ký & ghi rõ họ tên) iii LỜI MỞ ĐẦU Hiện với tiến khoa học công nghệ kỹ thuật, ứng dụng công nghệ ƣợc áp dụng rộng rãi ngành kỹ thuật góp phần ƣa chất lƣợng sống ngƣời ngày ƣợc nâng cao Nó giúp việc từ trồng trọt chăn nuôi ến khám phá iều lạ sống Với ngày phát triển mạnh mẽ Kit phát triển việc tự ộng hóa iều khiển ứng dụng trở nên dễ dàng nhanh chóng hơn, ồng thời giúp ngƣời lập trình dễ dàng thao tác tạo nhiều ứng dụng khác Nhu cầu ảm bảo an ninh ngày cao, muốn ƣợc ảm bảo an ninh cho tài sản ngƣời khơng ơn ngƣời tham gia mà bên cạnh ó cần phải có hệ thống tự ộng giám sát phân tích Vì mà nhóm ã chọn ề tài tốt nghiệp theo hƣớng xây dựng hệ thống ó giám sát ảm bảo an ninh, bên cạnh theo dõi ƣợc mức tiêu hao lƣợng thiết bị iv LỜI CÁM ƠN Trƣớc hết, nhóm thực ề tài xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy Nguyễn Ngô Lâm ã hƣớng dẫn, góp ý giúp nhóm có kiến thức nhƣ kinh nghiệm trình thực ề tài Nhóm xin gửi lời cảm ơn ến quý nhà trƣờng ã hỗ trợ trang thiết bị cho ề tài Bên cạnh ó nhóm xin gửi lời cảm ơn ến bạn lớp ã hỗ trợ nhóm q trình thực Mặc dù có nhiều cố gắng, song thời gian thực án có hạn lĩnh vực nghiên cứu rộng lớn nên án có nhiều hạn chế Nhóm mong nhận ƣợc nhiều góp ý thầy/cơ ể hồn thiện sản phẩm Xin chân thành cảm ơn! v MỤC LỤC NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP PHI U NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƢỚNG DẪN PHI U NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN LỜI MỞ ĐẦU LỜI CÁM ƠN MỤC LỤC DANH MỤC CÁC TỪ VI T TẮT DANH MỤC BẢNG BIỂU DANH MỤC HÌNH ẢNH Chƣơng TỔNG QUAN 1.1 Tình hình nghiên cứu 1.2 Mục tiêu ề tài 1.3 Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu 1.4 Bố cục án Chƣơng 2.1 CƠ SỞ LÝ Module o iện 2.1.1 Giới thiệu 2.1.2 Chuẩn truyền thông UART 2.2 Xử lý ảnh thị giác máy tính 2.2.1 Giới thiệu 2.2.2 Những vấn 2.3 MyRIO 1900 2.3.1 Giới thiệu 2.3.2 Phần cứng 2.3.3 Ngõ vào 2.3.4 Môi trƣờng phát triển - Labview Chƣơng 3.1 3.1.1 THI T K Sơ khối hệ th Yêu cầu hệ vi 3.1.2 3.2 Sơ khối Thiết kế, tính tốn hệ thống 3.2.1 Thu ảnh từ môi trƣờng camera 3.2.2 Khối o iện 3.2.3 Thiết kế khối xử lý trung tâm 3.2.4 Khối nguồn cung cấp cho hệ thống Chƣơng PHẦN MỀM 4.1 Xử lý o iện 4.2 Xử lý web service 4.3 Xử lý phát chuyển ộng 4.3.1 Lƣu thuậ 4.3.2 Thu ảnh từ camera 4.3.3 Tách ảnh nề 4.3.4 Tiền xử lý 4.3.5 Phân oạn 4.3.6 Lọc nhiễu 4.3.7 Tìm bao lồi (convex hull) 4.3.8 Nhận dạng Chƣơng K T QUẢ T 5.1 Phần cứng 5.2 Phần mềm 5.2.1 Kết o 5.2.2 Web service 5.2.3 Phát ch Chƣơng K T LUẬN 6.1 Kết luận 6.1.1 Ƣu iểm 6.1.2 Khuyết iểm 6.2 Hƣớng phát triển TÀI LIỆU THAM KHẢO Phụ lục HƢỚNG DẪN CÀI ĐẶT LABVIEW DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Ký hiệu viết tắt MXP MSP UART TTL Tên đầy đủ NI myRIO Expansion Port NI myRIO System Port Universal Asynchronous Receiver-Transmitter Transistor-transistor logic DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1 Các lệnh giao tiếp với module Pzem004 Bảng 2.2 Bảng mơ tả tín hiệu dạng MXP 15 Bảng 2.3 Bảng mơ tả tín hiệu dạng MSP 16 Bảng 4.1 Mô tả công cụ tách ảnh 30 Bảng phụ lục Cấu hình yêu cầu 51 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 2.1 Module Pzem004 Hình 2.2 Sơ kết nối Pzem004 Hình 2.3 Kết nối chuẩn truyền thơng UART Hình 2.4 Minh họa cách xử lý thứ Hình 2.5 Minh họa cách xử lý thứ hai Hình 2.6 Ảnh trƣớc sau phân oạn Hình 2.7 Lƣợc mức xám 10 Hình 2.8 Ảnh trƣớc lọc nhiễu (trái) sau lọc nhiễu (phải) 11 Hình 2.9 Convex hull 12 Hình 2.10 Sơ dồ khối phần cứng NI myRIO 14 Hình 2.11 Các ngõ kết nối dạng MXP 15 Hình 2.12 Các ngõ kết nối dạng MSP 16 Hình 2.13 Chƣơng trình mẫu Labview 17 Hình 3.1 Sơ khối chức hệ thống 18 Hình 3.2 Camera có kết nối cổng USB với thiết bị iều khiển 20 Hình 4.1 Cấu hình cho UART chế ộ ghi liệu 23 Hình 4.2 Cấu hình cho UART chế ộ ọc liệu 24 viii Hạn chế thứ nhất: giá trị không ƣợc cập nhật ồng với chƣơng trình máy tính mà phải phụ thuộc vào thời gian refresh trang web, cụ thể sau giây refresh trang web lần ể update lại giá trị iện áp Hạn chế thứ hai: so với kế hoạch ban ầu, nhóm dự tính hiển thị hình ảnh từ camera lên web, nhiên nhóm chƣa thực ƣợc mà phải phụ thuộc vào việc refresh tự ộng trang web Hạn chế thứ ba: giao diện trang web thơ sơ Hình 5.7 Giao diện web service 5.2.3 Phát chuyển động Một số hình ảnh thử nghiệm thực tế mơ hình nhƣ bên dƣới 46 Hình 5.8 Khơng có chuyển ộng Ảnh khơng có ối tƣợng chuyển ộng, èn báo hiệu Motion Detected không sáng Khi có ối tƣợng chuyển ộng èn báo hiệu sáng nhƣ bên dƣới Hình 5.9 Khi có chuyển ộng 47 Hình 5.10 Khi có chuyển ộng Kết ạt ƣợc xác, nhận dạng ƣợc chuyển ộng nhỏ, ộ trễ hình ảnh thấp Hạn chế gặp phải ối với chuyển ộng vùng bao lồi phát ƣợc, ví dụ nhƣ chuyển ộng mắt, miệng cử ộng nhỏ nhƣng không làm thay ổi vùng bao lồi 48 Chƣơng KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN 6.1 Kết luận Mặc dù hệ thống nhiều hạn chế, số chức chƣa hoàn thiện theo kế hoạch ban ầu Tuy nhiên, hệ thống có khả áp ứng ƣợc yêu cầu ã ặt Nhóm xin úc kết lại số ƣu iểm nhƣợc iểm hệ thống nhƣ bên dƣới Đồng thời, nhóm ề hƣớng phát triển cho hệ thống 6.1.1 Ƣu điểm Hệ thống hoạt ộng xác - Kết o ƣợc từ Pzem004 với mức sai số thấp Có ăng nhập vào mạng - thể truy cập Web service từ nhiều thiết bị, cần wifi kit myRIO Nhận dạng chuyển ộng xác với ộ trễ thấp 6.1.2 Khuyết điểm - Độ ổn ịnh hệ thống chƣa mức tốt nhất, vài lỗi xảy với tần xuất thấp Web service cịn thơ sơ, cập nhật liệu web phụ thuộc vào việc refresh trang web Chƣa hiển thị ƣợc ảnh web cách liên tục Xử lý ảnh dừng lại ộ phân giải 320x240, ảnh cho chƣa thật rõ nét 6.2 Hƣớng phát triển - Cải thiện ộ ổn ịnh hệ thống, giải số lỗi tồn hệ thống Cải tiến giao diện trang web, có khả cập nhật liệu liên tục hiển thị hình ảnh từ camera cách liên tục Xây dựng hệ thống thông minh hơn, tích hợp khả iều khiển thiết bị từ xa, thu thập liệu ể tự ộng ƣa cảnh báo mức tiêu thụ lƣợng, hƣ hỏng thiết bị - Ứng dụng nhận diện khn mặt ể nhận dạng xác ngƣời vào 49 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] Lê Khánh Nhựt, “Xử lý ảnh kit myRIO,” TP.HCM, 2015 [2] Phan Tấn Anh Nguyễn Anh Tuấn, “Điều khiển xe từ xa sử dụng kit myRIO,” TP.HCM, 2016 Tiếng Anh [3] National Instruments Corporation, "NI Vision Assistant Tutorial," 2011 [4] Nguyen Thanh Hai, PhD, "IMAGE PROCESSING," TP.HCM 50 Phụ lục HƢỚNG DẪN CÀI ĐẶT LABVIEW Cấu hình yêu cầu ể cài ặt phiên bàn Labview 2014 Bảng phụ lục Cấu hình yêu cầu Windows Processor RAM Screen Resolution Operating System Disk Space Color Palette Temporary 51 Files Directory Adobe Reader Note: The following list describes restrictions for using LabVIEW on Windows: LabVIEW does not support Windows 2000/NT/Me/98/95 or Windows XP x64 You cannot access LabVIEW using a Guest account on Windows Hƣớng dẫn cài ặt Labview - NI myRIO Software Bundle 2014 Đây gói phần mềm dành riêng cho lập trình ứng dungk kit myRIO, ƣợc tích hợp sẵn thƣ viện hỗ trợ NI myRIO, driver nhiều cơng cụ hỗ trợ khác Có thể tải miễn phí cài ặt gói phần mềm trang chủ Labview theo ƣờng link sau: Link: http://www.ni.com/download/ni-myrio-software-2014/4855/en/ Định dạng: iso 7512.22 MB Dung lƣợng: Sau tải về, giải nén file iso burn ĩa ể tiến hành cài ặt Hình phụ lục 1.1 Thƣ mục chứa tệp tin cài ặt Bƣớc Khởi chạy tập tin Setup.exe thƣ mục ã giải nén ĩa cài ặt 52 Hình phụ lục 1.2 Giao diện cài ặt labview Bƣớc Giao diện cài ặt chƣơng trình nhƣ hình bên dƣới, click vào Next ể ến bƣớc Hình phụ lục 1.3 Giao diện cài Bƣớc Giao diện Product list hiển thị nhƣ hình bên cần thiết nhấn Next ặt labview ƣới Chọn module cài ặt 53 Hình phụ lục 1.4 Thông tin sản phẩm Bƣớc Tại giao diện Product information tick bỏ tick ể nhận thơng báo chƣơng trình từ nhà sản xuất, click next ể tiếp tục Hình phụ lục 1.5 Thơng tin ngƣời dùng Bƣớc Tại User Information iền thơng tin ngƣời dùng Serial Number Có thể bỏ trống Serial Number ể cài ặt dùng thử Click Next ể tiếp tục 54 Hình phụ lục 1.6 Đƣờng dẫn nơi cài ặt Bƣớc 6: Chọn ƣờng dẫn ến nơi cài ặt Labview 55 Hình phụ lục 1.7 Thỏa thuận cấp phép Bƣớc 7: Ở bƣớc iều kiện bắt buộc ngƣời dùng phải ồng ý ể tiến hành cài ặt Sau ã ọc ồng ý với iều kiện tick chọn I accept the above licese Agreement(s) tiến hành nhấn Next 56 Hình phụ lục 1.8 Quá trình cài ặt Bƣớc 8: Ở bƣớc này, chƣơng trình ang tiến hành cài ặt Tùy thuộc vào số lƣợng module ã chọn cấu hình máy tính khoản thời gian ể cài ặt Sau cài ặt thành công, nhấn Finish ể kết thúc trình cài ặt 57 ... pháp ể hỗ trợ giám sát lƣợng cách thuận tiện Bên cạnh việc giám sát lƣợng, giám sát an ninh ƣu tiên hàng ầu Nhóm thực án ã ề ý tƣởng nghiên cứu mơ hình hai một, vừa giám sát ƣợc an ninh thông qua... 09/02/2018 Tên ề tài: NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG GIÁM SÁT AN NINH VÀ NĂNG LƢỢNG Các số liệu, tài liệu ban ầu: Tài liệu: - Đồ án “Xử lý ảnh kit myRIO”, Lê Khánh Nhựt, 2015 - Đồ án “Điều khiển xe từ xa...BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƢỢNG CAO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG GIÁM SÁT AN NINH VÀ NĂNG LƢỢNG SVTH: HUỲNH