2.3.1. Thu thập dữ liệu
- Điện ỏp nguồn điện lƣới 220VAC/ 3 pha (hoặc một pha) và điện ỏp nguồn mỏy phỏt điện 220VAC.
- Nhiệt độ phũng đài trạm tại từng thời điểm - Trạng thỏi ON/OFF của thiết bị sensor bỏo khúi. - Trạng thỏi ON/OFF của thiết bị sensor bỏo chỏy. - Thời gian sử dụng mỏy nổ.
- Phỏt hiện nguồn điện đang sử dụng là mỏy nổ hay điện lƣới đõy là một trong nhứng điểm tƣơng đối đặc trƣng giỳp nhà quản lý chủ động phỏt hiện gian dối trong việc quản lý sử dụng nguồn điện.
- Cú thể đƣợc phỏt triển, mở rộng: + Điện ỏp nguồn ACCU.
ο Điện ỏp của từng tổ ο Điện ỏp của từng acquy ο Dũng điện của từng tổ
+ Độ ẩm phũng đài trạm tại từng thời điểm
+ Trạng thỏi ON/OFF của đốn LED cảnh bỏo tớn hiệu thu phỏt RX/TX của thiết bị thu phỏt truyền dẫn.
+ Trạng thỏi ON/OFF của thiết bị Camera IP. + Trạng thỏi ON/OFF của thiết bị sensor khúa từ.
+ Trạng thỏi ON/OFF của thiết bị sensor dũ nƣớc ngập. + Đo mức xăng mỏy nổ
+ Đo đƣợc cụng xuất tiờu thụ của lƣới điện
+ Xỏc định đƣợc cụng xuất cực đại mạng điện đú mà nú cú thể cung cấp cho tải
Ghi chỳ: những thụng tin trờn sẽ được chuyền về trung tõm giỏm sỏt theo
thời gian định kỳ được cài đặt.
2.3.2. Cảnh bỏo
2.3.2.1. Sự cố cảnh bỏo
- Bỏo khúi - Bỏo chỏy
- Bỏo quỏ nhiệt cho phộp
- Cú thể đƣợc phỏt triển, mở rộng: + Bỏo đột nhập
+ Bỏo ngập nƣớc
+ Bỏo quỏ độ ẩm cho phộp
+ Điện ỏp nằm ngoài giải cho phộp + Hệ thống nguồn ACCU cú sự cố ο Một tổ acquy cú vấn đề.
ο Một acquy nào đú cú vấn đề.
2.3.2.2. Phương tiện cảnh bỏo
- Cảnh bỏo lờn hệ thống quản lý trung tõm - Cảnh bỏo qua tin nhắn tới nhõn viờn kỹ thuật
- Cảnh bỏo qua email tới bộ phận kỹ thuật.
Ghi chỳ: Khi cú sự cố hệ thống cảnh bỏo tức tời về hệ thống quỏn lý trung tõm theo cỏc phương tiện cảnh bỏo trờn.
2.3.3. Điều khiển
2.3.3.1. Chế độ tự động
- Để điều khiển mỏy ĐHKK và quạt thụng giú hoạt động theo nhiệt độ, độ ẩp của mụi trƣờng nhà trạm theo chế độ cài đặt đƣợc lập trỡnh theo yờu cầu của ngƣời sử dụng.
2.3.3.2. Chế độ manual
- Điều khiển đúng ngắt điều hoà - Cỏc quạt thụng giú
- Điều khiển một số thiết bị khỏc (cú thể điều khiển lờn hàng trăm thiết bị)
Ghi chỳ: Hệ thống điều khiển tức thời bằng phần mềm trờn trung tõm.
2.3.4. Cấu hỡnh cỏc tham số hệ thống
Cho phộp nhà khai thỏc hệ thống cấu hỡnh cỏc tham số ngƣỡng: Nhiệt độ, độ ẩm, AC, DC, thời gian chạy mỏy phỏt liờn tục, …
Cấu hỡnh cỏc hỡnh thức cảnh bỏo đối với một sự kiện cảnh bỏo.
Cú nhiều hỡnh thức cấu hỡnh hệ thống: thụng qua tin nhắn, thụng qua chƣơng trỡnh giỏm sỏt, mạng LAN, Internet, E1.
2.3.4.1. Truyền qua đường E1
- Ƣu điểm:
+ Nhanh, ổn định
+ Đƣờng E1sẵn cú cho tất cả cỏc trạm - Nhƣợc điểm:
+ Lóng phớ rất lớn tài nguyờn đƣờng truyền
2.3.4.2. Truyền thụng khụng dõy (GPRS, SMS)
- Ƣu điểm: + Dễ lắp đặt
+ Tự khụi phục khi gặp vấn đề về đƣờng truyền.
+ Phự hợp với tất cỏc trạm (khụng phụ thuộc outdoor hay indoor) + Khụng phải cấp địa chỉ IP tĩnh hay động.
+ Kết nối thu thập và điều khiển online 2 chiều. + Chi phớ vận hành thấp
+ Đún đầu cụng nghệ 3G cho camera IP (Cụng nghệ 3G đó và đang đƣợc triển khai)
- Nhƣợc điểm:
+ Khả năng điều khiển giỏm sỏt hạn chế, khụng trực quan.
2.3.4.3. Truyền qua mạng LAN
- Ƣu điểm:
+ Mạng cú tốc độ cao và ớt lỗi - Nhƣợc điểm:
+ Mạng cú quy mụ nhỏ, thƣờng là bỏn kớnh dƣới vài km
2.3.4.4. Truyền qua đường Internet (ADSL)
- Ƣu điểm:
+ Dễ lập trỡnh phần mềm server. + Cú sẵn tại tất cả cỏc trạm viễn thụng
+ Giao tiếp 2 chiều bằng cỏch: Quản lý IP động của cỏc trạm thụng qua dịch vụ miễn phớ Dyndns.
- Nhƣợc điểm:
+ Khi mất tớn hiệu phải trực tiếp khởi động lại.
Ghi chỳ: Trong luận văn này ta sử dụng truyền thụng qua đường Internet
(ADSL) và cú thể được phỏt triển mở rộng Truyền thụng khụng dõy (GPRS, SMS)
2.3.5. Khả năng quản trị hệ thống
2.3.5.1. Quản trị tập trung tại trung tõm
- Cho phộp nhiều ngƣời dựng đăng nhập vào hệ thống quản trị. - Cho phộp phõn quyền theo mức đối với ngƣời vận hành/giỏm sỏt. - Phõn quyền theo tớnh năng hệ thống đối với ngƣời sử dụng.
- Cho phộp phõn quyền theo khu vực địa lý (quản lý theo Host). - Giỏm sỏt đƣợc kết nối từ trung tõm tới cỏc trạm.
2.3.5.2. Lưu trữ và quản lý thụng tin
- Hệ thống cơ sở dữ liệu lƣu trữ toàn bộ trạng thỏi hoạt động của trung tõm và hệ thống tại từng trạm.
- Khả năng lƣu giữ thụng tin khi mất đƣờng truyền tới trung tõm. - Tỡm kiếm thụng tin.
2.3.6. Khả năng lƣu trữ
2.3.6.1. Lưu trữ tại trung tõm
- Tại trung tõm lƣu trữ cỏc thụng tin sau trong CSDL cài đặt trờn mỏy tớnh - Cỏc sự kiện cảnh bỏo/xúa cảnh bỏo từ cỏc sensor, đầu dũ, thiết bị.
- Cỏc tớn hiệu điều khiển mà bộ vi xử lý gửi đến thiết bị.
Mỗi sự kiện lƣu lại đều kốm theo thời gian và địa điểm xảy ra sự kiện. - Cỏc sự kiện đƣợc lƣu vào trong CSDL, và tự động xoỏ khỏi CSDL những sự kiện đó lƣu quỏ 6 thỏng so với thời điểm hiện tại (cú thể thiết lập lại tham số này).
- Cú thể đƣợc phỏt triển, mở rộng: + Cỏc hỡnh ảnh lƣu lại từ camera.
+ Cỏc lƣợt truy cập vào/ra của nhõn viờn qua hệ thống quản lý vào/ra bằng thẻ từ.
2.3.6.2. Lưu trữ tại trạm khi mất đường truyền
- Hệ thống lƣu trữ cỏc sự kiện tại trạm khi mất kết nối với trung tậm - Cỏc sự kiện cảnh bỏo/xúa cảnh bỏo từ cỏc sensor, đầu dũ, thiết bị.
- Số lƣợng lƣu trữ sự kiện là 1024. Khi đƣờng truyền đƣợc khụi phục thỡ cỏc sự kiện này đƣợc gửi lờn trung tõm.
2.3.7. Khả năng bảo mật
- Bảo mật theo tiờu chuẩn của Internet. - Tỡm kiếm, thống kờ, bỏo cỏo.
- Hệ thống hỗ trợ cỏc cụng cụ tỡm kiếm, thống kờ và in ấn sự kiện, hỡnh ảnh, cỏc lƣợt truy cập vào/ra trạm theo nhiều lựa chọn.
+ Theo trạm. + Theo thời gian.
+ Theo nội dung sự kiện.
2.3.8. Quản trị hệ thống và phõn quyền ngƣời sử dụng
- Hệ thống quản lý trung tõm cho phộp thờm mới ngƣời sử dụng, số lƣợng khụng hạn chế.
- Hệ thống cho phộp admin cú quyền cao nhất trong hệ thống. - Hệ thống cho phộp phõn quyền cụ thể từng ngƣời sử dụng.
- Hệ thống hỗ trợ việc thiết lập cấm hoặc cho phộp điều khiển từ xa đối với một thiết bị.
Chƣơng 3
GIẢI PHÁP ĐỀ XUẤT THỰC HIỆN XÂY DỰNG HỆ THỐNG 3.1. TỔNG QUAN THIẾT KẾ
Trong việc giỏm sỏt từ xa, cú cỏc vấn đề sau đƣợc quan tõm: - Giỏm sỏt cảnh bỏo: chỏy nổ, điều hoà tắt, mất điện, ... - Đo đạc chớnh xỏc cỏc thụng số: nhiệt độ, ...
- Điều khiển tự động cỏc thiết bị phụ trợ theo cỏc tổ hợp sự kiện, theo lịch - Điều khiển từ xa.
- Cú thể phỏt triển, mở rộng:
+ Giỏm sỏt camera và ghi lại hỡnh ảnh khi cú sự kiện. + Giỏm sỏt vào ra dựng thẻ.
Nhƣ vậy tại mỗi trạm sẽ cú một số phần tử (thiết bị) đặc thự để đảm trỏch đƣợc cỏc chức năng núi trờn, đồng thời tất cả đều phải cú khả năng kết nối lờn trung tõm qua IP và tớch hợp chung vào để quản lý trờn cựng một phần mềm.
Mụ hỡnh thiết kế đƣợc đƣa ra nhƣ hỡnh 3.1 tổng quan dƣới đõy:
Giải thớch cỏc từ viết tắt:
IMS (Intergrated Monitoring System) : Hệ thống giỏm sỏt tớch hợp. VSE (Video Surveilance Entity) : Thiết bị giỏm sỏt hỡnh ảnh.
Hỡnh 3.1. Mụ hỡnh thiết kế tổng quan VSE MCE ACE VS - Server VS - Storage MC - Server MC - Storage AC - Server AC - Storage OEs - Server OEs - Storage OEs EA Files SQL SQL SQL , Files VS - P MC - P AC - P OEs - P Video Surveilance Entity
Monitoring & Control Entity
Access Control Entity
Other Equipments
Ethernet Adapter ( if needed )
Video Surveilance Protocol
Monitoring & Control Protocol Access Control Protocol Other Equipments Protocols IMS - Server
( Intergrated Monitoring Server )
IMS Client ( Web based , java
applet ) IMS-P (IMS-Protocol) GSM modem ( SMS or Call ) Speaker Monitor SMTP Client ( E - mail )
Remote Site to be Monitored Monitoring and Control Center
MCE (Monitoring & Control Entity) : Thiết bị giỏm sỏt và điều khiển.
ACE (Access Control Entity) : Thiết bị quản lý vào ra (dựng thẻ, võn tay, ...).
OEs (Other Equipments) : Cỏc thiết bị khỏc cần giỏm sỏt từ xa qua hệ thống IMS.
EA (Ethernet Adapter) : Bộ thớch ứng mạng Ethernet để kết nối thiết bị vào hệ thống IMS (nếu thiết bị chƣa cú giao diện Ethernet). VS-P (Video Surveilance Protocol) : Giao thức giỏm sỏt hỡnh ảnh.
MC-P (Monitoring & Control Protocol): Giao thức giỏm sỏt và điều khiển. AC-P (Access Control Protocol) : Giao thức quản lý vào ra.
OEs-P (Other Equipments Protocols) : Cỏc giao thức quản lý thiết bị khỏc (SNMP, Telnet, Serial Console, ...). IMS-P (IMS-Protocol) : Giao thức IMS giữa mỏy trạm quản lý và mỏy chủ.
Theo nhƣ hỡnh 3.1, mỗi trạm sẽ cú 3 loại thiết bị chớnh là đầu mối kết nối IP lờn trung tõm:
- MCE: là thiết bị đảm trỏch việc thu thập cỏc thụng tin cảnh bỏo, đo đạc chớnh xỏc, hỗ trợ điều khiển tự động và từ xa cho cỏc thiết bị phụ trợ. Nú kết nối đến tất cả cỏc cảm biến, đầu đo, và cỏc thiết bị phụ trợ.
- VSE: là thiết bị đảm trỏch việc giỏm sỏt hỡnh ảnh từ xa (mở rộng). - ACE: là thiết bị đảm trỏch việc giỏm sỏt vào ra dựng thẻ (mở rộng). Cỏc thiết bị này đều nối mạng IP về trung tõm để phục vụ đỳng nhu cầu giỏm sỏt và điều khiển. Mỗi thiết bị sẽ trao đổi thụng tin 2 chiều với mỏy chủ IMS tại trung tõm theo đỳng giao thức mà nú hỗ trợ. Phần mềm IMS-server phải cú nhiệm vụ làm việc đƣợc với tất cả cỏc phần tử thực thi tại tất cả cỏc trạm xa qua một loạt cỏc giao thức với hiệu quả cao nhất. Trong cấu trỳc của phần mềm IMS-Server, mỗi loại giao thức sẽ đƣợc đảm trỏch bởi một modul phần mềm xử lý giao thức riờng. Theo sơ đồ trờn:
- Modul MC-Server dựng để xử lý giao thức MC-P của cỏc thiết bị giỏm sỏt và điều khiển.
- Modul VS-Server dựng để xử lý giao thức VS-P của cỏc thiết bị giỏm sỏt hỡnh ảnh.
- Modul AC-Server dựng để xử lý giao thức AC-P của cỏc thiết bị quản lý vào ra dựng thẻ.
- Cỏc modul OEs-Server để xứ lý cỏc giaothức OEs-P của cỏc thiết bị khỏc nếu muốn tớch hợp thờm vào hệ thống IMS.
Vỡ cỏc modul đều đƣợc xõy dựng trong một gúi phần mềm IMS duy nhất cho nờn chỳng cú khả năng tƣơng tỏc trao đổi thụng tin với nhau rất dễ dàng để cú thể phỏt triển thờm đƣợc một loạt cỏc tiện ớch khỏc cú khả năng liờn kết điều phối hoạt động giữa cỏc thiết bị khỏc nhau một cỏch nhịp nhàng.
Đối với mỗi loại thiết bị, đều cú một kho dữ liệu (dựng chung hoặc riờng tuỳ theo đặc tớnh kỹ thuật của thiết bị) đặt trờn mỏy chủ để thực hiện việc lƣu trữ thụng tin từ thiết bị.
Phần mềm IMS-Server đƣợc xõy dựng để hỗ trợ giỏm sỏt từ xa qua WEB, nhƣ vậy trỏnh đƣợc cụng việc cài đặt phần mềm giỏm sỏt trờn mỏy trạm và rất dễ dàng khi cần nõng cấp hệ thống, đồng thời rất tiện lợi cho việc sử dụng.
- Cỏc mỏy trạm sử dụng để giỏm sỏt chớnh là cỏc WEB Client đƣợc xõy dựng trờn Java Applet, làm việc với mỏy chủ qua giao thức IMS-P là giao thức tự định nghĩa.
Ngoài việc hỗ trợ giỏm sỏt cho cỏc mỏy trạm IMS-Client, phần mềm IMS- server cũn cú thể kết nối thờm đến GSM modem để thực hiện gửi tin nhắn SMS hoặc gọi đến ngƣời sử dụng khi cú cảnh bỏo từ trạm xa hoặc khi cú ngƣời quẹt thẻ ra/vào trạm, ...
Đối với một trạm giỏm sỏt điều khiển từ xa khụng ngƣời trực của đơn vị Viễn thụng, đối tƣợng giỏm sỏt là cỏc nhà trạm thiết bị Viễn thụng Tỉnh/TP nằm rải rỏc trờn mạng, cần phải cú một hệ thống giỏm sỏt và điều khiển cú độ an toàn cao và hoạt động ổn định, vỡ vậy cỏc phần tử thực thi (Entity) ở cỏc trạm cần đƣợc chọn lựa cẩn thận khi triển khai hệ thống, trỏnh sử dụng cỏc thiết bị cú độ ổn định thấp.
3.2. LỰA CHỌN GIẢI PHÁP CHI TIẾT3.2.1. Thiết bị giỏm sỏt và điều khiển MCE 3.2.1. Thiết bị giỏm sỏt và điều khiển MCE
Đối với nhà trạm Viễn thụng (khụng ngƣời trực), cú rất nhiều thụng tin cần giỏm sỏt từ xa: chỏy nổ, cửa mở, kớnh vỡ, nguồn, ăcquy, điều hoà, mỏy nổ, dũng điện, điện ỏp, ... Và một số thiết bị cần điều khiển từ xa và điều khiển tự động nhƣ: điều hoà, mỏy nổ, ATS, mỏy nạp ăcquy, hệ thống đốn chiếu sỏng, ... Trong tƣơng lai, vẫn cũn cú thể phỏt sinh thờm cỏc nhu cầu giỏm sỏt và điều khiển khỏc nữa để hỗ trợ cho việc quản lý từ xa đạt hiệu quả cao hơn.
Nhƣ đó kờ ở trờn, nhu cầu giỏm sỏt và điều khiển là rất đa dạng và cú thể khỏc nhau tuỳ theo quy mụ và cấu hỡnh thiết bị của từng trạm, vỡ vậy cần tỡm đƣợc một thiết bị MCE cú đủ độ linh hoạt và cú tớnh mở rộng tốt để đỏp ứng tất cả cỏc nhu cầu giỏm sỏt và điều khiển của trạm kể cả trong hiện tại và tƣơng lai, đồng thời phải hoạt động bền bỉ và tin cậy.
Căn cứ vào cỏc nhu cầu thực tế nhƣ trờn, tụi nghiờn cứu sản phẩm MCE dựa trờn nền phần cứng điều khiển logic lập trỡnh (PLC-Programmable Logic Controller) của hóng Siemens.
PLC thực chất là một thiết bị đƣợc cỏc hóng sản xuất nổi tiếng trong lĩnh vực tự động hoỏ (bao gồm Siemens, Omron, Mitsubishi, Honeywell, Allen- Bradley...) sản xuất ra để thực hiện việc giỏm sỏt và điều khiển tự động trong mụi trƣờng cụng nghiệp, vỡ vậy độ bền của PLC là khụng cần bàn cói.
PLC cú cấu trỳc nhỏ gọn, hỗ trợ nhiều cổng cú cỏc kiểu giao diện điện khỏc nhau cho phộp kết nối đến tất cả cỏc chủng loại cảm biến (sensor) và cỏc thiết bị điều khiển cú trờn thị trƣờng. Khả năng mở rộng số lƣợng cổng giao tiếp của PLC là rất tốt, chỉ cần lắp thờm cỏc modul I/O mở rộng nối tiếp nhau dƣới dạng chuỗi là xong. Tổng số lƣợng cổng giao tiếp đƣợc mở rộng cú thể lờn đến hàng trăm, thậm chớ hàng ngàn tuỳ theo từng loại PLC.
Dƣới đõy sẽ mụ tả thiết bị PLC đƣợc sử dụng cho hệ thống IMS phục vụ thớch hợp nhất để giỏm sỏt điều khiển từ xa cho cỏc nhà trạm Viễn thụng (khụng ngƣời trực).
- Cổng DI (Digital Input):
Cổng DI chấp nhận 2 mức tớn hiệu điện: 24V tƣơng đƣơng logic "1" và 0V tƣơng đƣơng logic "0". Việc đấu nối đầu ra tiếp điểm của cỏc cảm biến đến cổng DI rất đơn giản nhƣ sau:
MC - Server MC - P Cỏc cổng DI (Digital Input) Cỏc cổng AI (Analog Input) Cỏc cổng DO (Digital Output) PLC DIs AIs DOs . . . . . . . . . . . . . . . Cỏc cảm biến cú đầu ra dạng tiếp điểm (kh chỏy...)
Cỏc cảm biến đo giỏ trị chớnh xỏc cú đầu ra dạng tớn hiệu tƣơng tự (đầu đo nhiệt độ, độ ẩm, điện ỏp, dũng điện...) Cỏc thiết bị điều khiển bằng điện (mỏy nổ, điều hũa, ATS...)
Trong trƣờng hợp muốn tiết kiệm số cổng DI sử dụng của PLC và khụng cần thiết phõn biệt chớnh xỏc từng sensor chỳng ta cú thể thực hiện việc đấu nối song song cỏc sensor cú đầu ra tiếp điểm thƣờng mở (N.O.) hoặc đấu nối tiếp cỏc sensor cú đầu ra tiếp điểm thƣờng đúng (N.C.) rồi đƣa vào 1 cổng DI duy