Đặt vấn đề SCADA Là hệ thống xác định, giám sát thu thập thông tin môi trường, thiết bị, cảnh báo… Các thành phần cơ bản của SCADA 1.. Đặt vấn đềVới khả năng ứng dụng lớn trong nh
Trang 1BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN THIẾT KẾ HỆ NHÚNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
VIỆN ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG
THIẾT KẾ CHẾ TẠO HỆ THỐNG GIÁM SÁT,
THU THẬP THÔNG TIN TỪ XA
GVHD TS Ngô Vũ Đức
SVTH Nguyễn Duy Thịnh – 20149575 – K56
Lê Quang Minh – 20159503 – K56 Nguyễn Việt Anh – 20121228 – K57
Trang 2NỘI DUNG TRÌNH BÀY
Trang 31 Đặt vấn đề
SCADA
Là hệ thống xác định, giám sát thu thập
thông tin (môi trường, thiết bị, cảnh báo…)
Các thành phần cơ bản của SCADA
1 Trạm điều khiển giám sát
Trang 41 Đặt vấn đề
Với khả năng ứng dụng lớn trong nhiều lĩnh vực như sản xuất công nghiệp, môi trường… nên việc xây dựng một hệ thống giám sát, thu thập thông tin là hết sức cần thiết.
Ở Việt Nam, cơ sở hạ tầng mạng hoàn toàn cho phép thực hiện các giải pháp công nghệ
Một hệ thống giám sát, thu thập thông tin cỡ nhỏ với các chức năng đưa ra cảnh báo hay điều khiển thiết bị khác chắc chắn sẽ rất hữu ích và phù hợp trong môi trường nghiên cứu và học tập của sinh viên
“Thiết kế chế tạo hệ thống giám sát, thu thập thông tin
từ xa”
Trang 5Hệ thống giám sát, thu thập thông tin
Trang 6Nghiên cứu các giao thức truyền nhận với module SIM
Các giai đoạn triển khai
Trang 72 Cơ sở lý thuyết
Mô hình Client-Server
Là một kỹ thuật mới, trong đó:
Client là một đối tượng cần được phục vụ
Server là đối tượng phục vụ những yêu cầu đó
do nhiều Client gửi đến
Khi cần phục vụ, Client sẽ tạo ra kết nối đến Server và gửi yêu
cầu nó cần → sau khi đuợc phục vụ, Client sẽ ngắt kết nối và trở lại trạng thái bình thường
Việc ứng dụng mô hình này sẽ làm giảm chi phí, tăng tốc độ →
rất cần thiết khi truy cập dữ liệu
Trang 82 Cơ sở lý thuyết
Giao thức SMS
SMS là một giao thức viễn thông cho phép gửi các thông điệp
dạng text ngắn (không quá 160 chữ cái)
Định dạng dữ liệu của một tin nhắn bao gồm nội dụng tin nhắn,
thời gian và số điện thoại gửi đến
Chi tiết tin nhắn được mô tả từ các đơn vị giao thức PDU
Cấu trúc của một tin nhắn
Trang 92 Cơ sở lý thuyết
Giao thức TCP/IP
Là một tập hợp các giao thức hoặc cụm giao thức (giao thức
điều khiển truyền TCP và giao thức Internet)
TCP/IP có 4 lớp có thể kể đến: Application, Transport, Internet
và Network Interface
Cấu trúc của TCP/IP
so với mô hình OSI
Trang 102 Cơ sở lý thuyết
Truyền thông USART
USART là bộ truyền nhận nối tiếp đồng bộ và không đồng bộ
Có 2 cách giao tiếp song song và giao tiếp:
• Hệ thống truyền thông song song cồng kềnh, kém hiệu quả
Truyền 8 bit theo phương pháp song song và nối tiếp
• Truyền nối tiếp thì hạn chế về
tốc độ và độ chính xác khi
truyền nhận
• Khung truyền dữ liệu phổ biến
nhất: 1 start bit + 8 bit data +
1 stop bit
Trang 113 Phân tích thiết kế mạch phần cứng
Sơ đồ khối mạch phần cứng
MCU
Cảm biến
Module truyền thông
Nguồn cung cấp
Server
Trang 123 Phân tích, thiết kế mạch phần cứng
Các số thông số kỹ thuật yêu cầu của phần cứng
Điện áp đầu vào +12V/2A
Điện áp nguồn (mạch tương tự) 4.3÷4.8V/3A
Điện áp logic (mạch số) +3.3V
Truyền thông module SIM900 USART
Giao thức truyền thông SMS, UDP, TCP/IP
Hỗ trợ mạch nạp J-Link, ST-Link
Trang 13Điện áp đầu vào +12V
Điện áp đầu ra Adjustable
Trang 14Package 4-pin Single Row
Giao thức Serial Interface
Nguồn cung cấp 3÷5.5V
Các thông số của cảm biến
Trang 153 Phân tích, thiết kế mạch phần cứng
MCU STM32F103C8T6
Dải điện áp 2.0÷3.6V
Tần số thạch anh tối đa 72MHz
Truyền thông USART, I 2 C, SPI, CAN…
Giao thức Serial Interface
Các đặc tính nổi bật của MCU
Trang 163 Phân tích, thiết kế mạch phần cứng
Các thông số kỹ thuật của module SIM900
Thông số Giá trị Nguồn cung cấp 3.4÷4.5V/2A
Giao tiếp AT command
Giao thức hỗ trợ UDP, TCP/IP, SMS
External antenna Antenna pad
GPRS data downlink / uplink 85.6kbps / 42.8kbps
Trang 173 Phân tích, thiết kế mạch phần cứng
Sơ đồ nguyên lý phần cứng hoàn thiện
Trang 183 Phân tích, thiết kế mạch phần cứng
Hình ảnh phần cứng thiết kế 3D và thực tế
Trang 193 Phân tích, thiết kế mạch phần cứng
Các số thông số kỹ thuật đã đạt được của phần cứng
Điện áp đầu vào +12V/2A
Điện áp nguồn (mạch tương tự) +4.5V/3A
Điện áp logic (mạch số) +3.3V
Truyền thông module SIM900 USART
Giao thức truyền thông SMS, UDP, TCP/IP
Hỗ trợ mạch nạp J-Link, ST-Link
Trang 204 Thử nghiệm và kết quả
Phần mềm dùng trong quá trình thử nghiệm
Trang 214 Thử nghiệm và kết quả
Cấu hình thông số cho Server
Trang 224 Thử nghiệm và kết quả
Quá trình kết nối, truyền
nhận dữ liệu từ Client của
Server
Trang 23Cảnh báo trên màn hình
Kết thúc Yes
Lưu đồ thuật toán
Trang 244 Thử nghiệm và kết quả
Phần cứng thiết kế ra đáp ứng được các thông
số kỹ thuật đề ra ban đầu
Dữ liệu thu nhận được có khả năng đóng gói
thành các bản tin như mong muốn (tùy thuộc theo giao thức truyền thông được sử dụng)
Kết quả thử nghiệm với phần cứng cho thấy độ
ổn định cao, nguồn cung cấp cho module SIM đảm bảo
Phần cứng hoàn toàn có khả năng tương thích
với các tầng ứng dụng bên trên
Trang 255 Kết luận
Kết quả thu được là tiền đề phát triển một
hệ thống thu thập dữ liệu hoàn chỉnh hơn
Mở ra nhiều hướng phát triển như
webserver, smartphone-apps, sercurity…
Trang 26TÀI LIỆU THAM KHẢO
1 SIM Com, Hardware Design SIM900A_HD_V1.01
2 SIM Com, SIM900_AT Command Manual_V1.03
3 D-Robotics, DHT11 Humidity & Temperature Sensor,
Trang 27CÁM ƠN THẦY VÀ CÁC BẠN
ĐÃ LẮNG NGHE!