cảm biến qua ADC, được xử lý nội trong Vi xử lý và hiển thị trên LCD. Mặt khác, qua khối truyền thông (MAX232-COM) sẽ được mã hóa và truyền phát không dây
60
3.2.6. Khối truyền phát dữ liệu sử dụng IP modem
Phần lớn các máy đo phóng xạ cầm tay phổ biến trên thị trường thực hiện nhiệm vụ tương tự như khối đo lường, tính toán và hiển thị đã đảm nhiệm. Nhưng đối với những địa điểm quan trọng, như khu vực dân cư, khu vực trong cơ sở hạt nhân,… đòi hỏi một hệ thống giám sát, cảnh báo quy mô, trong đó tín hiệu đo được gửi về trung tâm dữ liệu (data center) trước khi gửi đi xử lý tại các địa điểm khác. Đó là những gì mà phần tiếp theo của Đề tài này sẽ thực hiện. Ở đây tác giả sẽ không đi sâu vào phạm vi khoảng cách phát dữ liệu, do nó liên quan đến các tiêu chuẩn an toàn hạt nhân, nhưng bán kính nguy hiểm thường được sử dụng cho phạm vi khảo sát cơ sở phóng xạ thường vào khoảng 30km. Điều này có nghĩa là hệ thống giám sát phóng xạ trong báo cáo này được yêu cầu để người giám sát có thể thực hiện nhiệm vụ của mình liên tục, không gián đoạn, nhận dữ liệu ổn định từ địa điểm đo cách giám sát viên ít nhất vào khoảng trên 30km.
Chức năng truyền phát dữ liệu không dây nói trên, được khối IP Modem đảm nhiệm.
IP Modem GPRS F2103 là sản phẩm của Công ty công nghệ truyền thông
Xiamen Four-Faith, là thiết bị đầu cuối dạng chia ô (cellular) có chức năng truyền dữ liệu tận dụng mạng GPRS trong nước. GPRS IP Modem sẽ sử dụng chuẩn giao tiếp RS232, RS485 (hoặc RS422) để kết nối thiết bị trường. GPRS IP Modem đóng vai trò là TCP/ client giao tiếp với máy chủ trung tâm (TCP/ sever) qua giao thức TCP/IP. Đặc biệt, thiết bị hỗ trợ 5 chân I/O, trong đó có 3DI/O, 2 AI - thu thập tín hiệu từ các
cảm biến hiện trường. Thiết bị áp dụng hệ điều hành nhúng thời gian thực và CPU
16/32 bit, hỗ trợ RS232 để kết nối thiết bị truyền tín hiệu với mạng di động. Thiết bị đang được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực M2M (Máy nối máy) như giao thông thông minh, lưới điện thông minh, tự động hóa trong công nghiệp, quan trắc… Đặc biệt, qua các ứng dụng thực tế, thiết bị đã nhanh chóng thể hiện được các ưu điểm nổi trội của mình như: hoạt động ổn định, chi phí đầu tư ban đầu thấp, dễ dàng sử dụng vận hành lắp đặt,...
61
Hình 3-14 Phần thân chƣa kết nối của IP Modem
Các thông số chính của IP Modem thể hiện ở Bảng dưới đây
Bảng 3-5 Thông số cơ bản của IP Modem
IP Modem GPRS F2103
Mục thông số Chi tiết Ghi chú
Thông số mạng
Mạng Sử dụng mạng di động GPRS Thiết kế theo chuẩn giao thức TCP/IP
Module công nghiệp di động hiệu suất cao hỗ trợ TCP server và nhiều TCP Client kết nối Tiêu chuẩn và băng thông EGSM900/GSM1800MHz, GSM850/900/1800/1900MHz(optional) Compliant to GSM phase 2/2+ GPRS class 10, class 12(optional)
Bandwidth 85.6Kbps
TX power GSM850/900: <33dBm GSM1800/1900: <30dBm RX sensitivity <-107dBm
Thông số phần cứng
62 Flash 1MB (mở rộng được) SRAM 512KB (mở rộng được) Thông số kết nối Nối tiếp Cổng RS232, một cổng RS485 (hoặc RS422), mức bảo vệ 15KV ESD
Ở đây chỉ quan tâm áp dụng chuẩn RS232
Chế độ hiển thị Các chế độ “POWER”, “ACT”, “ONLINE”
Giúp quan sát trạng thái hoạt động tại chỗ
Antenna SMA cái tiêu chuẩn, 50 Ohm, bảo vệ chống sét (tùy chọn)
Nghiên cứu khả năng áp dụng chống sét khi áp dụng thực tế SIM/UIM 1.8V/3V SIM/UIM Thông số nguồn Điện tiêu chuẩn
DC 12V/0.5A Bảo vệ chống ngược và
quá áp Nguồn điện DC 5~35V
Nguồn tiêu thụ <250mA (12V)
Thông số vật lý
Vỏ Vỏ sắt công nghiệp, IP30 Bảo vệ chống tác động của vật liệu rắn, như công cụ, dây dẫn dày, đường kính tiếp xúc >2.5mm. Không có tác dụng bảo vệ chống tác động của vật chất lỏng Không trang bị tiêu chuẩn chống nổ (EX) Kích thước 91x58.5x22 mm Nhỏ gọn Cân nặng 205g Giới hạn môi trƣờng Nhiệt độ hoạt động -25~+65ºC
63
động mở rộng môi trường bình thường
Giới hạn độ ẩm
95% (Không sương mù, ngưng đọng) Yêu cầu kiểm tra, bảo dưỡng thường xuyên nếu lắp đặt trong môi trường độ ẩm cao (Như ở Việt Nam)
Đối với đề tài này, IP Modem được lựa chọn để truyền tải dữ liệu đo từ Vi xử lý đến mạng di động, với các ưu điểm như sau:
- IP Modem sẵn có tại thị trường Việt Nam, với giá thành hợp lý
- IP Modem là sản phẩm trọn gói, bao gồm anten phát tín hiệu, đảm nhiệm hoàn toàn nhiệm vụ truyền phát tín hiệu không dây của hệ thống, giúp đề tài không cần đi sâu vào các chi tiết truyền thông phức tạp
- Truyền phát tín hiệu GPRS được phủ sóng rộng khắp cả nước, thời gian trễ không quá dài (khoảng vài giây sau dữ liệu đã hoàn tất truyền tải từ điểm đo đến vị trí giám sát), mặt khác độ ổn định tương đối cao
- Kích thước nhỏ gọn, đáp ứng hoạt động ổn định trong điều kiện môi trường bình thường
- Tín hiệu truyền đi qua giao thức mạng TCP/IP, giao thức mạng phổ biến, dễ cài đặt ứng dụng. Tín hiệu mã hóa giúp ích mục tiêu bảo mật năng lượng khi ứng dụng thực tiễn. (Chi tiết về ưu điểm của giao thức mạng TCP/IP sẽ được trình bày kỹ hơn trong mục 3.4.2)
- Hỗ trợ tối đa đến 5 Data Center (Gửi trực tiếp tín hiệu về tối đa 5 trung tâm dữ liệu tại các địa điểm khác nhau)
Một số nhược điểm (điểm xem xét nâng cấp, mở rộng của đề tài) đối với việc sử dụng IP Modem:
- IP Modem có tiêu chuẩn IP30, tức là không hoạt động an toàn dưới tác động của chất lỏng. Nếu được lắp đặt phục vụ thực tế, IP đòi hỏi phải lắp đặt kèm theo hộp, tủ có mức IP cao hơn. Đặc biệt đối với hệ thống giám sát lắp trong bán kính nguy hiểm do ảnh hưởng điện hạt nhân (bán kính 5km), cần nghiên cứu các tiêu chuẩn kỹ thuật liên quan để không tác động đến các tiêu chí An toàn Điện hạt nhân (Điều này sẽ được bàn luận mở rộng trong chương cuối)
- Một IP Modem chỉ nhận được dữ liệu xử lý từ một Vi xử lý. Điều này nâng giá thành của cả hệ thống đo và truyền phát dữ liệu thông minh nếu lắp đặt nhiều bộ Vi xử lý, do phải lắp đặt nhiều Modem (Tuy nhiên trong phần mở rộng ở chương cuối, tác giả sẽ bàn đến việc sử dụng một Vi xử lý nhận dữ liệu từ nhiều điểm đo)
64 - Tín hiệu truyền GPRS có thời gian trễ, nghĩa là độ ổn định của hệ thống phụ thuộc vào khả năng cung cấp dịch vụ của các nhà mạng viễn thông, cũng đồng nghĩa với việc giám sát không hoàn toàn là giám sát thời gian thực
Các bước cấu hình chính đối với IP Modem để phục vụ đề tài: cấu hình cho hoạt động của IP Modem khá đơn giản, khái quát như sau:
- Kết nối Modem (có gắn SIM điện thoại hỗ trợ GPRS) với Máy tính về qua RS232. Sử dụng phần mềm IP Modem Configure (Nhà cấp hàng cung cấp), để thiết lập Modem gửi tín hiệu đo về Cổng máy tính đã mở sẵn (xác lập địa chỉ IP công cộng (public IP address) của máy tính nhận dữ liệu cho Modem)
- Phần mềm IP Modem Configure hiển thị trạng thái “Connected”, cho thấy dữ liệu GPRS của Modem gửi đi đã tới được máy tính (qua Cổng router đã mở- port forward)
- Đèn hiển thị “ONLINE” trên Modem cho thấy nó đang hoạt động và tín hiệu (mã hóa) đang được gửi đi
Hình 3-15 Giao diện phần mềm cấu hình IP Modem