Map API là một phƣơng thức cho phép 1 website sử dụng dịch vụ bản đồ của site khác (gọi là Map API) và nhúng vào website của mình. Một Map API tối thiểu phải cho phép tìm kiếm một địa điểm và đánh dấu trên bản đồ. Đồng thời, ngƣời dùng có thể sử dụng chuột để di chuyển trên bản đồ (trực tiếp trên site của ngƣời dùng) để tìm kiếm vị trí mong muốn.
Thị trƣờng cung cấp Map API ở Việt Nam có 4 nhà cung cấp thông dụng đó là: 1650km, diadiem, vietbando và google map. Mỗi công ty có mỗi cách thức cung cấp API khác nhau và kiểu hiển thị bản đồ cũng khác nhau nhƣ Hình 2.5.
.
Đầu tiên là 1650km(1)1(1650km.com), API của họ là miễn phí nên không cần lo ngại, chỉ theo các bƣớc họ chỉ dẫn là có thể nhúng đƣợc bản đồ vào website. API của 1650km là hoàn toàn miễn phí.
Tiếp theo là nói đến vietbando(2) (vietbando.vn), API của họ cũng miễn phí nhƣng cái chức năng quan trọng nhất là tìm vị trí của 1 địa chỉ lại thu phí, và giá hàng tháng khoảng từ 1triệu-20triệu và tính dựa trên số request. Đối với dự án cộng đồng không có tài trợ thì gánh chịu 1 số tiền nhƣ vậy là không nhỏ. Tuy nhiên, API của vietbando cũng khá mạnh mẽ, có nhiều chức năng (class, phƣơng thức) giúp việc thao tác trên bản đồ đƣợc phong phú hơn, cú pháp và cách hoạt động khá giống với Map API của google.
Tiếp nữa là diadiem(diadiem.com.vn), Diadiem có rất nhiều ngƣời sử dụng và biết về bản đồ này.
Cuối cùng là google map(3) (maps.google.com), với API đƣợc sử dụng miễn phí, và bản đồ là bản đồ thế giới. Chức năng hỗ trợ mạnh mẽ, bản đồ thì cũng sáng sủa, tìm hiểu tại. Chức năng tìm kiếm và đánh dấu một địa chỉ trên bản đồ khá đơn giản.
Tùy vào nhu cầu về địa chỉ (Việt Nam hay là thế giới), ngân sách của dự án và khả năng ứng dụng của dự án mà ta sẽ quyết định sử dụng Map API nào.
1
http://www.1650km.com/Api/MapApiRegister.aspx
2 http://www.vietbando.vn/api/userguide.aspx
CHƢƠNG III: XÂY DỰNG HỆ THỐNG GIÁM SÁT HÀNH TRÌNH 3.1 Tổng quan về hệ thống
3.1.1 Mục đích của hệ thống
Mục đích của hệ thống là để tạo ra sản phẩm có chức năng truyền dữ liệu hình ảnh, thông tin vị trí, thông tin trạng thái về Server tập trung thông qua sóng di động GPRS. Sản phẩm đáp ứng đầy đủ các tính năng của một thiết bị giám sát giát hành trình theo nghị định số 91/2009/NĐ-CP của Chính Phủ. Sản phẩm ứng dụng và triển khai đƣợc trong các lĩnh vực: Giao thông vận tải, An ninh quốc phòng,....
Xây dựng hệ thống phần mềm nhận dữ liệu từ các thiết bị giám sát và hiển thị thông tin lên bản đồ.
3.1.2 Sơ đồ tổng quan của hệ thống
View camera on Smartphone INTERNET GP S/N M EA GP RS /SO CK ET SERVER SERVER WEB MONITOR Mô hình hệ thống BTS Station BTS Station GPRS/SO CKET 2. Phần mềm server INTERNET SERVER Web SERVER Web CSDL GPS IMAGE/RS232 3. Phần mềm web giám sát 1. GPS Tracker
Hình 3.1: Sơ đồ tổng quan của hệ thống
3.1.3 Nguyên lý hoạt động
Nguyên lý hoạt động của hệ thống giám sát hành trình thứ nhất là thiết bị đƣợc gắn trực tiếp trên phƣơng tiện, kết nối với camera ghi hình, máy in và các sensor trên phƣơng tiện. Thứ hai, trên thiết bị có khe cắm key. Mọi thông tin về lái xe, và phƣơng tiện đƣợc lƣu trong key này. Trƣớc khi điều khiển phƣơng tiện ngƣời dùng phải cắm key này vào để khai báo và xác thực thông tin cá nhân. Thứ ba, dữ liệu GPS đƣợc xử lý liên tục mỗi giây và gửi lên server thông qua kết nối GPRS. Thứ
tƣ, ngƣời dùng có thể theo dõi hình ảnh, vị trí của thiết bị trên smart phone, web, máy tính cá nhân thông qua phần mềm giám sát…Thêm vảo đó, thiết bị có đầu vào cảm biến để nhằm mục đích theo dõi các đối tƣợng riêng, có đầu điều khiển sẵn để điều khiển hoạt động một số thiết bị khác trên xe nhƣ đèn, quạt...Ngoài ra, trong trƣờng hợp mất kết nối, thiết bị có khả năng backup dữ liệu tại thẻ nhớ đính kèm thiết bị. Khi có yêu cầu tin nhắn ra lệnh thiết bị sẽ gửi về sever những dữ liệu backup này. Cuối cùng, thiết bị hỗ trợ đầu vào MIC và đầu ra loa sử dụng trong trƣờng hợp cuộc gọi thoại, nghe nén, điều hành từ xa…
3.1.4 Phạm vi
- Nghiên cứu hệ thống mạng GPRS tại Việt Nam - Nghiên cứu về Module Camera RS232
- Nghiên cứu về máy in nhiệt cầm tay
- Lập trình giao thức TCP/IP theo mô hình Client/Server sử dụng VB.NET - Lập trình Firmware cho chip điều khiển trung tâm
- Khảo sát chất lƣợng mạng GPRS của 3 nhà mạng lớn Viettel, Vinaphone, MobiFone
- Nghiên cứu về thông tin định vị GPS
- Nghiên cứu module cung cấp và quản lý nguồn DC
- Phƣơng pháp phục hồi dữ liệu khi thiết bị vào vùng mất sóng GPRS
3.1.5 Tính bảo mật
- Sử dụng đƣờng truyền dữ liệu không dây qua sóng GPRS của các nhà mạng di động tại Việt Nam (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Dữ liệu truyền nhận giữa Server và Client đƣợc đóng gói và sử dụng mã CRC 16bit - Phân quyền quản lý và mã hóa mật khẩu MD5
3.1.6 Thiết bị giám sát hành trình
Bảng 3.1: Yêu cầu kỹ thuật và tiêu chuẩn đáp ứng của thiết bị giám sát hành trình STT Yêu cầu kỹ thuật Tiêu chuẩn đáp ứng
1 Lƣu trữ thông tin trên thiết bị phần cứng
- Thông tin về phƣơng tiện và ngƣời điều khiển phƣơng tiện
- Hành trình của phƣơng tiện - Tốc độ vận hành của phƣơng tiện
- Số lần và thời gian dừng đỗ phƣơng tiện
- Thời gian làm việc của ngƣời điều khiển phƣơng tiện
- Dữ liệu đƣợc backup tối thiểu là 30 ngày 2 Đọc dữ liệu ảnh và gửi
về Server tại trung tâm giám sát
- Tốc độ gửi ảnh là 10 phút/ảnh
- Cho phép kết nối từ 1 đến 4 Camera serial cùng lúc 3 Đọc dữ liệu GPS và
gửi về Server tại trung tâm giám sát
- Dữ liệu GPS chuẩn NMEA0183 V3.01 - Tần suất gửi dữ liệu GPS là 10s/1 bản tin. 4 Tự động kết nối và duy
trì kết nối với Server trung tâm
- Tự động đăng ký mạng khi khởi động
- Khởi tạo và duy trì kết nối tới Server trung tâm qua sóng GPRS
3 Truy xuất và in thông tin lƣu trữ trong thiết bị phần cứng
- Những thông tin đƣợc lƣu trữ trên thiết bị phần cứng có thể truy xuất và in ra bất cứ lúc nào
- Sử dụng máy in nhiệt cầm tay để in
- Sử dụng phần mềm phân tích dữ liệu để đọc dữ liệu từ thiết bị phần cứng lên máy tính
4 Thông tin cảnh báo trạng thái hoạt động của thiết bị phần cứng
- Ứng với mỗi trạng thái hoạt động của thiết bị phần cứng ( mất GPS, GPRS, Nguồn Accu…) đƣợc thể hiện qua led hoặc còi báo
5 Nguồn cung cấp cho thiết bị phần cứng
- Sử dụng Pin backup 450 mah
- Chuyển nguồn online, không gây gián đoạn cho hoạt động của thiết bị
- Tự động sạc cho pin khi pin yếu và ngừng sạc khi pin đầy
- Chức năng chống ngƣợc cực 6 Cổng kết nối ngoại vi
của thiết bị phần cứng
- Có ít nhất một cổng kết nối 9 chân theo chuẩn RS232( DB9-Male, DTE) (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Giao tiếp với camera serial, máy in nhiệt cầm tay - Có các ngõ vào phục cho việc giám sát(Mức xăng,
3.1.7 Hệ thống phần mềm
Bảng 3.2: Yêu cầu kỹ thuật và tiêu chuẩn đáp ứng của phần mềm STT Phần mềm Tiêu chuẩn đáp ứng
1 Phần mềm Server nhận, xử lý và lƣu trữ dữ liệu
- Quản lý các kết nối socket từ các thiết bị
- Nhận, bóc tách và phân loại đƣợc các gói tin từ các thiết bị gửi về khác nhau
- Lƣu gói tin khác nhau vào cơ sở dữ liệu
- Ghép các gói tin hình ảnh thành bức ảnh rồi lƣu vào hệ thống file máy tính 2 Phần mềm giám sát hành trình phƣơng tiện trên bản đồ số - Tích hợp bản đồ số
- Cập nhật vị trí, các thông tin hiện tại của các thiết bị đang quan sát và hiển thị trên bản đồ
- Xem lại hành trình xe trong một khoảng thời gian - Xem lại hình ảnh thiết bị trong một khoảng thời gian - Tìm kiếm thiết bị trong một vùng bán kính
- Báo cáo thống kê thông tin về xe
3.1.8 Các bảng dữ liệu trong CSDL
Bảng 3.3: Bảng danh sách các bảng dữ liệu chính trong CSDL
Chú ý: Để xem chi tiết các trường trong bảng dữ liệu chi tiết xem ở phụ lục I.
STT Tên bảng Mô tả
1. 1 tn_GPSService Danh mục các dịch vụ khách hàng có thể đăng ký xử dụng 2. 2 tn_AlarmType Danh mục loại cảnh báo
3. tn_State Danh mục trạng thái của xe trong quá trình vận hành (Mất GPS, Mất GPRS, quá tốc độ, ...)
4. tn_Capacity Danh mục sức chứa của xe (Định nghĩa các loại sức chứa nhƣ xe 4 chỗ, 5 chỗ, 7 chỗ, 9 chỗ, 12 chỗ...)
5. tn_GPSProvider Danh sách các nhà cung cấp thiết bị định vị, camera định vị 6. tn_Driver Danh sách Lái xe
7. tn_Route Mỗi nhóm xe sẽ vận hành theo mục đích khác nhau và sẽ có tuyến đƣờng đi khác nhau.
8. tn_Customer Bảng danh sách các khách hàng sử dụng dịch vụ của hệ thống 9. tn_GPSDevice Bảng danh sách các thiết bị (GPS hoặc camera GPS)trong hệ
thống. ở bảng này chỉ mới khai báo là có thiết bị, còn thiết bị này đƣợc vận hành hay khồng thì cần phải gắn nó vào một xe cụ thể
10. tn_Vehicle Danh sách các phƣơng tiện có trong hệ thống
11. tn_GPSGroup Dánh sách nhóm phƣơng tiện. Mỗi khách hàng sẽ phân phƣơng tiện của họ vào các nhóm khác nhau
12. tn_GPSGroup_R eportType
Quan hệ giữa nhóm phƣơng tiện và loại báo cáo. Mỗi nhóm phƣơng tiện sẽ có các loại báo cáo khác nhau.
13. tn_GPSVehicle Quan hệ giữa thiết bị định vị và phƣơng tiện. Mỗi thiết bị sẽ đƣợc gắn vào một phƣơng tiện (ô tô hoặc xe máy). Khi gắn vào sẽ đƣợc định nghĩa tại bảng này
14. tn_VehicleMaint ain
Lịch sử bảo trì phƣơng tiện. Các phƣơng tiện có chu kỳ bảo trì ( số tháng) sẽ đƣợc đƣa vào bảo dƣỡng. Mỗi lần bảo dƣỡng sẽ đƣợc tạo một bản ghi vào trong bảng này
15. tn_StopPoint Danh sách các điểm dừng trong hệ thống (VD: Cây xăng cầu giấy, Bệnh viện Bạch Mai, Đại Học Y,....). Mỗi điểm dừng sẽ đƣợc nằm các lịch trình của một nhóm phƣơng tiện (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
16. tn_RouteStopPoi nt
Gán các điểm dừng vào cho các tuyến chạy. Một tuyến sẽ có nhiều điểm dừng. Một điểm dừng cũng có thể nằm trong nhiều tuyến
17. tn_UserGPSGro up
Gán ngƣời dùng quản lý các nhóm phƣơng tiện. Khi ngƣời dùng đăng nhập vào sẽ hiển thị các nhóm phƣơng tiện ngƣời dùng đƣợc quản lý
18. tn_GPSGroup_G PSVehicle
Gán các bản ghi thiết bị đƣợc gắn trên phƣơng tiện vào các nhóm phƣơng tiện
19. tn_Alarm Danh sách các cảnh báo. Ví dụ nhƣ cảnh báo quá tốc độ, ăn chộm xăng, mở cửa, tắt điều hòa,....
20. tn_GPSVehicle_ GPSService
Gán dịch vụ cho từng phƣơng tiện 21. tn_GPSVehicle_
Driver
Phân lái xe cho phƣơng tiện, Mỗi lái xe có thể lái nhiều phƣơng tiện, mỗi phƣơng tiện có thể đƣợc lái bởi nhiều lái xe 22. tn_TrackingImag
e
Mỗi một ảnh đƣợc gửi từ một thiết bị về trung tâm sẽ tạo thêm một bản ghi lƣu thông tin về ảnh
23. tn_Tracking Thông thƣờng thiết bị định vị cứ mỗi 10s gửi thông tin vị trí lên server và lƣ vào database. Nội dung bản ghi nhƣ trong bảng này
24. tn_GPSStatus Thông thƣờng thiết bị định vị cứ mỗi phút gửi thông tin trạng thái thiết bị lên server và lƣ vào database. Nội dung bản ghi nhƣ trong bảng này
25. tn_CurrentGPSIn fo
Mỗi một thiết bị khi vận hành sẽ có một bản ghi tƣơng ứng trong bảng này. Khi thiết bị kết nối vào hệ thống. Nếu chƣa có bản ghi tƣơng ứng hệ thống sẽ tự động tạo thêm bản ghi tƣơng ứng với thiết bị. Nếu có rồi sẽ sử dụng lại bản ghi đó. Mọi thông trạng thái, vị trí, hình ảnh hiện tại của phƣơng tiện đƣợc lƣu trong bảng này. Do vậy web client (Trình duyệt) sẽ định kỳ request lấy thông tin mới nhất về các thiết bị theo dõi ở bảng này để hiển thị
3.1.9 Lựa chọn công nghệ
Lựa chọn phần cứng
Sau quá trình tham khảo các linh kiện thông dụng trên thị trƣờng và phù hợp nhất cho ứng dụng tôi đã quyết định chọn các linh kiện chính cho thiết bị nhƣ sau:
Bảng 3.4: Lựa chọn phần cứng
Tên linh kiện Lựa chọn
Chip vi điều khiển ARM IC điều khiển nguồn TPS5450
Module GPS UB93
Module GPRS SIM900
Camera Serial LCF-23IRC
Máy in nhiệt cầm tay E23 thermal
Lựa chọn các công nghệ để phát triển phần mềm server
- Công cụ lập trình: Visual Studio 2010 - Ngôn ngữ lập trình: VB.net
- Hệ quản trị CSDL: SQL Server 2008 - Kết nối: Socket TCP/IP (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Lựa chọn các công nghệ để phát triển phần mềm giám sát
- Công cụ lập trình: Visual Studio 2010 - Ngôn ngữ lập trình: VB.net
- Hệ quản trị CSDL: SQL Server 2008 - Map API: Google Map API
3.2 Các sơ đồ thiết kế phần cứng
Hình 3.2: Sơ đồ kết nối hệ thống phần cứng
Trong đó:
Máy in: giao tiếp với STM32F103 theo chuẩn RS232, baudrate = 9600
Bộ nhớ: sử dụng thẻ nhớ Micro SD, dung lƣợng lên tới 4GB
RS232: Cổng RS232 ( DB9 – Male, DTE)
Đo xăng: Đầu vào cảm biến đo mức xăng
GPS: Module GPS giao tiếp với STM32F103 theo chuẩn RS232, baudrate = 9600
Camera: Giao tiếp với STM32F103 theo chuẩn RS232, baudrate = 115200
Nguồn: cấp nguồn 3.3V cho STM32F103 và các IC, nguồn 4.2V cho Module kết nối mạng 2G, nguồn 5V cho camera, máy in.
GPRS: Module kết nối mạng 2G, giao tiếp với STM32F103 theo chuẩn RS232, baudrate = 115200
3.2.1 Sơ đồ khối nguồn
Hình 3.3: Sơ đồ nguyên lý bộ tạo nguồn 5.5V
- Mạch sử dụng IC nguồn TPS5450 của TI. Dải điện áp đầu vào 9 – 36VDC, đầu ra 5.5V – 3A
- Điện áp đầu ra phụ thuộc vào giá trị trở P_R1, P_R3, P_R8, đƣợc tính theo công thức sau:
- Tụ khởi động : 2 tụ 4.7uF/50V + 1 tụ 103 - Các tụ 100uF/16V dùng toàn bộ tụ dán
- Cuộn cảm L3 lựa chọn loại có dòng 3A trở lên, độ tự cảm >= 15uH - Chân 5 của TPS540 là chân ENABLE, IC chỉ hoạt động khi chân này bỏ
trống hoặc treo lên dƣơng nguồn
Hình 3.4: Sơ đồ nguyên lý tạo nguồn 5V
- Nguồn 5.5V đƣợc hạ xuống 5V bằng cách cho đi qua 2 diode SK34 . Sử dụng 2 diode để đảm bảo đủ dòng cấp cho tải
Hình 3.5: Sơ đồ nguyên lý mạch đóng mở nguồn dùng IRF5316
- U6_1 đƣợc sử dụng làm mạch điều khiển đóng mở cấp nguồn 5V sạc cho pin dự phòng
- Nguồn 5V đƣợc đƣa qua diode chống xung ngƣợc bên trong của U6_2 để tạo sụt áp còn 4.5V, tại đây điện áp đƣợc lọc và ổn định bằng tụ 100uF/16v. Điện áp 4.5V tiếp tục đƣợc đƣa qua 1 diode SK34 để sụt áp còn 4.1V, đây chính là nguồn nuôi cho SIM900.
- U10_1 điều khiển cấp nguồn 5V cho Camera Serial
- U10_2 thiết kế là một switch tự động cấp nguồn cho mạch từ pin dự phòng khi nguồn DC bị mất. Bình thƣờng khi có nguồn DC, điện áp 5V qua 2 trở phân áp tạo áp dƣơng tại cực G2 của U10, làm cho U10_2 không dẫn, điện áp BATTERY từ pin dự phòng bị ngắt khỏi nguồn 5V. Khi mất nguồn DC, nguồn 5V mất, lúc này cực G2 của U10 có điện áp bằng 0, U10_2 dẫn cấp nguồn cho mạch.
Hình 3.6: Sơ đồ nguyên lý tạo nguồn 3v3
- U7 – TC1264 là một IC LDO tạo nguồn 3V3, với dải điện áp đầu vào thấp (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});