Luận văn nghiên cứu xây dựng hệ thống giám sát vị trí và cảnh báo rung lắc của phao phục vụ quan trắc môi trường biển

Với việc tích hợp các cảm biển và công nghệ truyền thông hiện đại, hiện nay các hệ thông phao cho phép quan trắc, đo đạc các thông số môi trường biển theo thời gian thực.. Từ những phân

DAI HOC QUOC GIA HA NOI TRUONG DAI HOC CONG NGHE

Oars CTI NGHE

BUI XUAN THANH

NGHIEN CUU, XAY DUNG HE THONG GIAM SAT

VỊ TRÍ VÀ CANH BAO RUNG LAC CUA PHAO,

PHUC VU QUAN TRAC MOI TRUONG BIEN

LUAN VAN THAC SI CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG

DAI HOC QUOC GIA HA NOI TRUONG DAI HOC CONG NGHE

BÙI XUÂN THÀNH NGHIÊN CỨU, XÂY DỰNG HỆ THÓNG GIÁM SÁT

VỊ TRÍ VÀ CẢNH BÁO RUNG LẮC CỦA PHAO,

PHỤC VỤ QUAN TRẮC MÔI TRƯỜNG BIỂN

Ngành: Công nghệ Dién tử Viễn thông

Chuyên ngành Kỹ thuật Điện tử

Mã số 8510302 01

LUẬN VĂN THẠC SĨ

CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG

Xác nhận của cán bô hướng dẫn

TS NGUYEN TIEN ANH TS TRẢN THỊ THÚY QUỲNH

Hà Nội - 2019

LOI CAM ON

Trước hết, em xin bảy tỏ lỏng biết ơn sâu sắc tới T8 Nguyễn Tiến Anh

(HVKTQS) va TS Trần Thị Thủy Quỳnh (ĐHCN), những người đã lận tỉnh hướng dẫn em trong suốt thời gian thực hiện luận văn này Em xin chân thành

cảm ơn PGS TS Trần Đức Tân (Đại học Phenikaa), Th.S Lê Tiến Dung và

'Th.8 Ngô Thành Công Clrung tâm Vũ trụ - Viên Hản I.âm vả Khoa học Việt

am) đã giúp đỡ trong quá trình thực nghiệm

Em xin bay tỏ lòng biết ơn chân thành tới các thầy cô giáo tại Trường

Dai học Công nghệ - Đại học Quốc gia Hà nội đã trang bị cho em những kiến

thức vô cùng bổ ích trong suốt những năm học vừa qua lim cũng xin gửi lời

cảm om chân thành tới Ban Giám hiệu, Phòng Đảo tạo, Khoa diễn tử viễn

thông lrường Dại học Công nghệ - Dại học Quộc gia Hà nội đã tao điều kiên

cho em trong quá trình học lập

luận văn này được thực hiển với sự hỗ trợ một phần cúa để tài cẤp Hộ

Quốc Phòng: “Wghiên cúu, phát triển và tích hợp hệ thông phao thông manh để

quan triic, giảm sát phóng xạ trên biển”, thuậc Chương trình KHƠN KC ẤT

Cuối củng em xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè, những người đã luôn động viên vả khuyên khích em trong suốt thời gian học tập và thực hiện

dé tai nay

Hà Nội, ngày thang năm 2019

'tác giả

Bai Xuân Thành

LOI CAM DOAN

Tôi xi1 cam đoan luận văn này là công trình nghiên cứu của riểng tôi

dudi sự hướng dẫn khoa học của T8 Nguyễn Tiên Anh va TS Trân Thị Thúy

Quỳnh Các nội dung nghiên cứu, kết quả trong để tải nảy là trung thực và

chưa công bố dưới bất kỳ hình thức nào trước đây Những số liệu, công thức, hình ảnh, bảng biểu và các dữ liệu khác phục vụ cho việc phân tích, nhận xét,

đánh giá được chỉnh tác giả thu thập tử các nguồn khác nhau có ghi rõ trong

phân tài liệu tham khảo

Nếu phát hiện có bất kỳ sự gian lận nảo tôi xin hoàn toản chịu trách

nhiệm về nội dung luận văn của mình Trường đại học Công Nghệ không liên

quan dén những vi phạm tác quyển, bản quyền do tôi gây ra trong quá trình

thực hiện (nếu có)

Hà Nội, ngày - thẳng - năm 2019

‘Ve gid

Bùi Xuân Thành

L1 Vấn đề quan trắc, giám sát mỗi trường biển ở Việt Nam [1] 3

1.3 Tìm hiểu tổng quan vé hé théng dinhvi toan cdu GPS

13.1 Giới thiệu tổng quan vé GPS|3 J|26| 5

1.3.2 Các thành phần hệ thống GPS [5][25] 6

1.3.3 Nguyên lý hoạt động của hệ thống GPS [25][26] 8

CHUONG L: HE THONG DE XUAT

IL1 Mô hình tổng thể hệ thống phao théng minh quan trắc môi trường

TL2 So dé khéi va nguyén tic hoat déng chung của hệ thống phao L2

TL3 B6 thu GPS va GSM [6] 4 1L.3.1 Module EC25 snnenrrnirrsirrrrirrereorooe HE

11.4 Khôi đo quán tính MPU-6050 [8][9] -. -e LT

10.2 Phân mềm - - 24

1H.2.1 Lưu đỗ hoạt động của hệ thống phao 24

1.2.2 Giao tiép va tap lénh Module ECZ25 với PƠ 24

TH.2.3 Giáo Liếp của modulc căm biển MPU6050 .28

10.2.4 Xứ lý tín hiệu cảm biến MPU 6050 và IiC25 28

111.3 Kết quả chay thử hê thống s02 3 10.3.1 Bmh vi GPS khi dimg tai 1 vị trí - - - 32

13.2 “Thử nghiệm hoạt động trong điều kiện bình thường và khi có rung lắu vượi ngưỡng - - 34

IH.3.3 Thử nghiệm truyền và nhận SMS khi phao lệch vị trí 37

oo SD KET LUAN

Global Positioning System

¡Global System for Mobile

Universal Serial Bus

P Short Message Services

Hệ thông định vị toàn cầu

He thẳng thông tin đi động toản cầu |

TMỗi trưởng phát triển tích hợp

TH thống vệ tĩnh dẫn đường toàn cầu:

Tdi nguyễn và mỗi trường

[Tân số siêu cao Tan số ral cao

Tịch vụ võ tuyến gói tổng hợp

DANII SACILINNIT VE Hình 1: Bản đỗ các diém quan trắc môi trường biển

Hình 2: Vệ tỉnh GPS (nguén www.academia.edu)

Hình 3: Các trạm điều khiển GPS trên thế giới

Hình +: Nguyên lý hoạt động của GP8

nh 5: Mô hình hệ thống quan trắc giảm sát môi trường biển

Hình 6: Neo phao

Hình 7: Sơ đồ khối hệ thông phao thông minh

Hình 8: Sơ dễ khối hệ thống phao

Hình 14: Module cảm biến rung lắc MPU 6050

Hình 15: Khối PƠ box

Tinh 16: Kết nối phần cứng phao

Hình 19 Kat néi gira cam bién rung li

Hình 20: Lưu đề hoạt động của hệ thống phao

Tlnh 21 Cáu vị trí đo được khi rung lắc

Tình 22: Quỹ đạo di chuyển xác định bởi GPS khi hiển thị trên googlemap 33

Hình 23: Gia tốc rung đo theo trục x

Hinh 24: Gia tắc rung do theo trục y

Hình 25: Gia tốc rung theo trục Z- -

Tinh 26 Kết quả thử nghiệm đo rung ding MPU6050

34

Tinh 27 Kết quả cảnh báo rung lắc trên phần mềm

Hình 28: Kết quả gửi SMS cảnh báo rung lắc

Hình 29: Vị trí mặc định của phao trên phần mềm

Hình 30: Cảnh báo vị trí khi pháo dịch chuyển

Hình 31: Cảnh báo SMB khi phao dịch chuyển khỏi vị trí

MO DAU

Các số liệu khí tượng và hải dương học của môi trường biển có thể được

quan trắc, giám sắt thông qua các hệ thống phao biển Với việc tích hợp các

cảm biển và công nghệ truyền thông hiện đại, hiện nay các hệ thông phao cho phép quan trắc, đo đạc các thông số môi trường biển theo thời gian thực Tủy

theo bài toán và yêu cầu thực tiễn của khu vực biển cần quan trắc mà các cẩm

biến (nhiệt đệ, độ pIl, độ mặn, các tham số về ô nhiễm } cũng như công nghệ truyền tín hiệu (dùng sóng di động GSM/GPS, sóng ngắn UIIF/VIIE hoặc vệ tỉnh) được sử dựng phù hợp Tùy theo đặc điểm địa hình khu vực biển

nà phao được triển khai như: độ sâu, sức gid, tốc độ động chảy mà chọn

lựa phương án thiết kế kỹ thuật neo giằng phao Từ các hệ thống phao, các số

liêu quan trắc được đóng gói xử lý và truyền về các trung tầm thu thấp đữ

liệu trên đất liền Số liệu được quản lý, lưu trữ bảo mật trên máy chủ, hiển thị

thống kê theo thời gian thực thông qua các phần mềm và các kỹ thuật xử lý

chuyên dụng Tình trạng và vị trí của phao được theo dỡi giám sát liên tục

thông qua định vị toàn cầu GP§ giúp giảm thiểu các rủi ro do cáo sự cổ, phá

hoại, lấy cắp Từ những phân tích nêu trên, để tải "Nghiên cứu, xây dựng

hệ thông giảm sát vị trí và cảnh báo rung lắc của phao, phục vụ quan trắc

môi trường biển” dược lựa chọn dé thực hiện trong luận văn này Đây là dé

tài có tính khoa học, công nghệ và thực tiễn cao

Nội đung của luận văn gdm 5 phần chỉnh như sau:

Chương I: Tổng quan:

Tìm hiểu tổng quan về các hệ thống quan trắc, giám sát môi trường biển và nghiên

cứu dịnh vị P8 cảnh báo giám sắt vị trí của phao

Chương II: Hệ thống đề xuất

Trinh bảy tổng thé vé hệ thống phao théng minh dé quan tric môi trường

biển và nội đụng lựa chọn thực hiện trong phạm vi luận văn

Chương II: Kết quả

Trinh bay các kết quả thu được từ mô hình thực tế thí nghiệm

Kết luận: Dưa ra kết luận và kết quả của hệ thông, chỉ ra ưu nhược điểm

của hệ thống

Hướng phát triển: Nều các giải pháp dễ khắc phục một số nhược diễm

của hệ thống hiện tại đồng thời đưa ra hướng phát triển cho hệ thống.

CHUONG I: TONG QUAN

T.1 Vấn đề quan trắc, giám sát môi trường biển ứ Việt Nam [1]

Việt Nam là đất nước có bờ biển đài trải dọc từ Dắc vào Nam Chính vỉ

thể vấn dễ quan trắc môi trưởng biển có vai trỏ hết sức quan trọng nhằm dưa

Ta các cảnh báo sớm về ô nhiễm môi trường để đưa ra các giải pháp img pho

cho phủ hợp Đặc biết, nước ta có rất nhiều các nhà máy, xi nghiệp, khu công nghiệp đang dược xây dựng và hoạt động dọc ven biển nên vẫn đề môi trường,

biển cảng phải được quan tâm, đặc biệt là khu vực miễn Trung nơi có nhiều

nhả máy xã thải ra biển

Sau sự cố Homorsa về môi trường biển tại khu vực miễn 'Irung, theo

báo cáo các tỉnh Quảng Binh, Quang Trị, Thừa Thiển - TIuế và IIà Tĩnh đã

tiên hành quan trắc chất lượng nước biển ven bờ tại 24 bãi tắm Ngoài ra các

địa phương còn thực hiện quan trắc tại 19 bãi tắm với tần suất từ 1- 4 lân/ngày

và gửi báo cáo kết quả quan trắc về Tổng cục Môi trường Các kết quả đã

được công bố hàng ngày trên Cổng thông tin điện tử Bộ TN&MT

(www.monre.gov.vn) Cũng trong thời gian đó Trung tâm Quan trắc Môi

trường thuộc Tổng cục Môi trường đã phối hợp với các Trung tâm Quan trắc

Mỗi trường của các Sở địa phương thực hiện quan trắc tại 50 điểm ven bờ doc

vùng biển 8 tỉnhAhành phổ miền Trung với lần suất khá dày đặc như mình

họa trong Hình Ì

Dể đánh giá chỉnh xác về môi trường biển, các địa phương còn thực

hiên quan trắc môi trường gần bở trong phạm vi 15 km do 3 đơn vị thuộc

Viên Han lim KH&CIN Viet Nam (Vidn TN&MT Biển, Viện Cơ học, Viện

THải dương học Nha Trang) thực hiện với 27 điểm quan trắc, tần suất 2

lần/tuần Các chương trình quan tric xa bo do Trung tâm Điều tra Tài nguyên

Môi trường Biển, Trung tâm Hải văn (Tổng cục Biển và Hải đảo Việt Nam),

Trung tim Quan trắc và Phân tích Môi trường biển (Bộ Tư lệnh Hải quân, Bộ

Quốc phỏng), Trung tâm Quan trắc Môi trường Biển (Viện Nghiên cứu Hải

sin, Bộ NN&PTNT) thực hiên với tần suất 2 lầntuần (nguổn

tapchimoitruong.vn) Nhìn vào thực tế về việc quan trắc môi trường biển tại

Việt Nam, chúng ta thây rằng việc lấy các thông số quan trắc vẫn còn khá rời rac va phụ thuộc vào nhiều vảo sức lực con người

BAN BO CAC DIEM QUAN TRAC MOI TRUONG BIEN

Hinh 1: Ban đồ các điểm quan trắc môi trường biển

(nguồn tapchimoitruong.vn)

Để đánh giá chính xác chất lượng môi trường biển cần phải thực hiện

việc lấy mẫu thường xuyên và liên tục Tuy nhiên, việc lấy mẫu tại một khu

vực biển là việc làm hết sức phức tạp và tốn kém Hoạt động quan trắc liên

tục dài ngày trên biển hết sức tốn kém về chi phí cho các phương tiện di

chuyển và hao tổn về nguồn lực con người và đặc biệt nguy hiểm trong điều

kiện thời tiết không thuận lợi.

Giảm sát môi trường biển liên tục vả từ xa là mục tiêu của nhiễu quốu

gia nhằm dự báo chính xác về tỉnh trạng ö nhiễm, phát hiện sớm các mối rủi

ro, nguy hại môi trường, cũng như đánh giá lâu đài về các quá trình liên quan

đến biển đổi khi hậu Những phương pháp lẫy mẫu định kỳ hay sử dụng các

trạm khí tượng sẵn có là không đủ thông tin liên tục và không bao phủ hết

được các khu vực biển Gần đây, ứng dụng những phát triển về khoa học công

nghệ cho phép chế tạo những thiết bị thu thận dữ liệu tịch hợp trên các phao

biển cho phép thu thập đữ liệu một cách liên tục theo thời gian thực thông qua

nhân đữ liệu với các trạm điễu khiển trưng tâm trên đất liền hoặc

các tàu tuần tra trên biển sử dụng các kỹ thuật truyền thông hiện dại như sóng,

đi động GSM, sóng ngắn UIIF/VIIF hoặc sóng vệ tỉnh

1.2 Mục tiêu của luận văn

Bài toán xây dựng hệ thống phao biển tích hợp các cẩm biến để quan

trắc môi trường liên tục theo thời gian thực nhằm tiết kiệm chỉ phí, giảm thiểu công sức của con người là bài toán lớn trong tổng thể của dễ tải cấp Bộ Quốc

phòng Irong phạm vì thực hiển của luận văn nảy, tác giả tập trung váo khía

cạnh đảm bảo hoạt động an loàn, tin cậy của hệ thống phao kết hợp sử dụng

cảm biến gia tốc va dinh vi GPS Iữ liệu thu thận từ 2 cảm biến này sẽ được

ding để đánh giả vị trí hoạt động của phao neo, đưa ra cảnh báo trong trường

hợp phao neo bị đứt, trôi hoặc bị lai dắt một cách cố ý Thực nghiệm về sự

thay đổi vị trí khi sử dụng kết hợp cả thông tin vị trí tir GPS va cam biển gia

tốc được tiễn hành cả về phần cứng và phần mềm

T.3 Tim hie

tổng quan về hệ thống địnhvị toàn cầu GPS

1.3.1 Giới thiệu tổng quan về GPS[3]|26]

® Hệ thông định vị toàn cầu GPS là hệ thống xác định vị trí của một vật thể trên trái đất dựa trên vị trí tương đổi của nó so với các vệ tỉnh nhân

tao cita MY.

* Vé tinh GPS dau tién duoc phéng vao nim 1978 Hệ thống hoàn chỉnh đầy đủ 24 về tinh được hoan thành vào năm 1994

©_ Thời gian hoạt đông của mỗi vệ tinh tối đa là 10 năm

© Khối lượng mỗi vệ tinh khoảng 1500 kg va dài khoảng 5m với các tắm

năng lượng Mặt Trời mở rông có diện tích khoảng 7 m?

©_ Công suất phát bằng hoặc dưới 50 W

1.3.2 Các thành phần hệ thong GPS [5][25]

1.3.2.1 Mảng không gian

Mang khong gian của hệ thống GPS là các vệ tỉnh GPS Các chức năng

chính của các vệ tỉnh bao gồm

s _ Thu nhận và lưu trữ dữ liêu được truyền từ mảng điều khiển

© Cung cấp thời gian chính xác bằng các chuẩn tần số nguyên tử đặt trên

1.3.2.2 Mang diéu khiển

Để hệ thống GPS có thể hoạt đông cần các trạm điều khiển trên mặt đất Hiện

tại có 5 trạm điều khiển trên mặt đất duoe dat tai: Hawaii, Colorado Springs,

Ascension Is., Diego Garcia va Kwajalein Chire ning của chủng như sau:

¢ Tat cd 5 đều là tram giám sát, theo dõi vệ t¡nh và truyền đữ liệu đến

tram điều khiển chính

© Tram dat tai Colorado Springs la tram điều khiển chính (MSC) Tại đó dữ

liệu theo dõi được xử lý nhằm tính toạ độ và số hiệu chỉnh đồng hồ vệ tỉnh

® Ba trạm tại Ascension, Diego Gareia và Kwalalern là các trạm nạp dữ

liệu lên vệ tình Dữ liệu bao gồm các bản lịch và thông tin số hiệu

chỉnh đổng hồ vệ tỉnh trong thông báo hàng hai (ngudn www.academia.edu)

Global Positioning System (GPS) Master Control and Monitor Station Network

Hình 3: Các trạm diéu khién GPS trén thé gidi

(nguồn www.academia.eđu)

1.3.2.3 Mảng người sử dụng

Mảng người sử dụng bao gồm các thiết bị máy thu gồm

- Phần cửng (theo dõi tín hiệu và trị đo khoảng cách)

- Phần mềm (các thuật toán, giao diện người sử dụng)

- Các quá trình điều hành.

1.3.3 Nguyên lý hoạt động của hệ thong GPS [25] [26]

Các vệ tinh GP§ bay vòng quanh Trái Đất theo một quỹ đạo chính xác

đã được định trước và phát tín hiệu xuống Trái Đất Các máy thu GPS nhận thông tin này vả bằng các thuật toán, phép tính lượng giác để định vị vị

trí của người dùng Để tính khoảng cách giữa máy thu và vé tinh GPS, may

thu so sánh thời gian tín hiệu được phát đi từ vệ tinh với thời gian nhận được

chúng Máy thu tính toán dựa vào khoảng thời gian tính từ khi vệ tỉnh phát

tín hiệu đến lúc nó nhận được, sai lệch về khoảng thời gian cho biết khoảng

cách từ máy thu đến vệ tinh Khi máy thu nhân được tín hiệu của ít nhất ba

vệ tỉnh thì hoàn toàn có thể xác định được vị trí của máy thu là giao điểm

của 3 khối câu có tâm là các vệ tỉnh và bán kính là khoảng cách từ máy thu

tới các vệ tinh đó như mô tả trong Hình 4 Khi nhận được tín hiệu của cảng

nhiều vệ tỉnh thì đô chính xác sẽ càng tăng lên, ít nhất 4 vệ tinh thì máy thu

có thể tính được vị trí ba chiều kinh độ, vĩ độ và độ cao của máy thu

13.4, Ung dung hé thing GPS

Mục đích sử dụng ban đầu của hệ thống GP8 chỉ giới hạn trong lĩnh

vực quân sự nhưng ngày nay được mở rộng cho hầu hết các lĩnh vực Dựa

vào tính năng chính xác của GDS để thiết lập các bản đồ, khảo sát cáo công,

trình, tuyến kênh, tuyên đường, xác định vị trí chính xác của các trụ điện,

đường dây tải điện, quản lí các tuyến xe, đẫn đường (Navigation), quan li

thú hoang đã bằng cách gắn lên chủng những con chịp dã tích hợp gps, các

ting dụng trong du lịch, thám hiễm

1.4 Giải pháp của luận văn

từ những ứng dụng của hệ thống ŒPÄ như đã nêu ở trên, nội dung của

luận văn tập trung vào vẫn đề định vị vị trí và tình trạng của hệ thống phao

biển nhằm ngăn chăn và piãm thiểu các rủ ro do các sự cố, phá hoại, lấy cap cũng như đảm bảo việc lấy số liệu quan trắc môi trưởng đúng vị trí

Công nghệ MIEIMS ngày nay cho phép chế tạo được các cầm biến có độ

chính xác rất cao và kích thước nhỏ Điều này cho phép giảm sát dược dộ

rung lắc của phao thông qua các cảm biến này Irong khuôn khổ của luận văn

sử dựng cảm biến MPU-6050, là cảm biến tích hợp một cảm biến gia tốc 3

trục và một con quay hồi chuyển 3 trục để giám sát độ rung lắc

Các thông số về vị trí và độ rung lắc của phao sé được đóng gói gửi về

trạm bờ để xứ lý, trong trường hợp độ rung lắc va vị trí của phao vượt qua

ngưỡng cảnh báo do sóng gió của biến gây ra thi thông tin sẽ được gửi SMS

tới người quân lý để kịp thời đưa ra các biên pháp khắc phục

9

CHUONG II: HE THONG DE XUAT

1.1 Mô hình tổng thể hệ thống phao thông minh quan trắc môi trường biển

Mô hình tổng thể hệ thống phao thông minh quan trắc, giám sát môi

trường biển được minh họa trong Hình 5 gồm 3 thành phần chính: Phao biển,

các tàu tuần tra tích hợp cảm biến và trạm bờ

Hình 5: Mô hình hệ thông quan trắc giảm sát môi trường bién

Phao biển: Là thành phần chính trong hệ thống trên đó tích hợp 01 PC onboard; hệ thống liên lạc sử dụng sóng ngắn U/VHE, sóng di động GSM

hoặc thông tin vệ tinh; hệ thống nguồn nuôi (các ắc quy và panel năng lượng

mặt trời), hê thống các cảm biến (phóng xạ, nhiệt đô, hướng và tốc đô dòng

chảy, gia tốc ) Phao được thiết kế chế tạo đạt theo tiêu chuẩn IP 68 để các

thành phần thiết bị điện tử đặt bên trong hoạt động được ồn định và tuổi thọ cao nhất Các phao được neo giữ tại một vị trí bằng các mỏ neo nối với dây cáp Để han chế tỉnh trạng đứt cáp do dây bị kéo căng liên tục và phao ít bị ngập dưới nước khi có sỏng đây phao đi, dây cáp được tính toán đủ dải theo

mức thủy triều tại khu vực triển khai Vị trí của phao trên mặt biển sẽ giới hạn

trong một mặt phẳng tròn như mô tả trên Hình 6

Hinh 6: Neo phao

Tàu tuần tra tích hợp các cam bién: Hé thống quan trắc trên tàu tuần

tra tương tự như trên phao neo Tuy nhiên chỉ các cảm biến được tích hợp cùng với phao để đưa xuống biển, hệ thống truyền thông và điện tử được gắn

trên tàu Các tàu tuần tra có thể hoạt động độc lập như các trạm thu thập dữ

liệu hoặc đóng vai trò kết nối giữa các phao để lấy số liệu và thực hiện sự

điều khiển cần thiết

Trạm bờ: Là các hệ thống trên bờ đóng vai trò trung gian truyền nhận giữa

các phao - tàu tuần tra với trung tâm chỉ huy Các trạm bờ được tích hợp các hệ

thống điện tử và truyền thông tương tự như trên phao có vai trỏ thu nhận, xử lý số

liệu truyền về trung tâm chỉ huy và truyền các lệnh điều khiển tới các phao

11.2 Sơ đồ khối và nguyên tắc hoạt động chung của hệ thống phao

bảo việc quan trắc môi trường đúng vị trí, giảm thiểu các rủi ro về sự cố, đánh

cắp Tình trạng rung lắc của phao được giám sát thông qua các cảm biến gia tốc Khi sự rung lắc cũng như dịch chuyển của phao vượt ngưỡng cho phép thì thông tin cảnh báo sẽ được gửi về tram bờ và gửi SMS tới người quản lý Tại trạm bờ, các thông tin thu nhận từ hệ thống phao được lưu trữ, xử lý bằng các phần mềm chuyên dụng Các cơ quan quản lý có được thông tin quan trắc môi trường tư động, liên tục theo thời gian thực do hệ thống quan trắc đặt trên phao gửi về, từ đó đưa ra các cảnh báo về diễn biển bất thường của môi trường biển cũng như đưa ra các giải pháp khắc phục kịp thời

Kết hợp thông tin GPS và các cảm biến gia tốc, thông tin về sự dịch

chuyển va rung lắc quá ngưỡng của phao sẽ được gửi tới người quản lý bằng

những tín hiệu cảnh báo nhằm đưa ra các giải pháp ứng phó kịp thời

12

11.2.2 So đồ khối của phao

Sơ dd khdi cia hé théng phao dugc minh hoa trén [inh 8 bao gồm

- Khéi thu phat GPS va GSM: Hay 1a khdi cé nhigm vụ xác định vị trí

của phao thông qua hệ théng dinh vi toan cầu GPS và gửi đữ liệu vào trạm

Module K(225 trong so dd hé théng bao gdm mét module thu GPS va

một bộ GSM module Mfodule này có nhiệm vụ chính là xác định vị trí của

phao một cách chính xác, hiệu quả Các kết quả sau khi xứ lý sẽ được

module này gửi kết quả thông qua sóng 3G, 4G, GŒSM vào tới tram bờ

Module EC25 gồm rất nhiều biến thể: EC25-E, EC25-DU, EC25-EC,

HỮ25-A, HƠ25-V, EC25-AF, EC25-AU, EC25-AUT, KC25-AUTL và

TIC25-J Điều nay làm cho nó tương thích ngược với cdc mang EDGE va

GSM/GPRS hiện có, đăm báo rằng nó có thể đượo kốt nỗi ngay cá ở những

vủng xa xôi không có vủng phủ sóng 4G hoặc 3G

TC25 hỗ trợ công nghệ vi tri Qualcomm® IZat ™ Gen§C Lite hỗ trợ

định vị qua nhiều hệ thống dịnh vị toàn cầu khác nhau như GPS,

GLONASS, BeiDou, Galileo va QZ58 GNSS tich hợp rất đơn giản hóa

thiết kế sán phẩm, và cung cấp vị iti nhanh hơn, chính xác hơn và dang tin

cây hơn.

Hinh 10 Module EC25

Module nay được tích hợp trực tiếp vào bo mạch chủ của Marine PC

và kết nối với Marine PC qua 3 cổng COM ảo

Quectel USB AT port - COM21: kết nối cho phép điều khiển và nhận

phản hồi từ EC25 qua tâp lệnh AT Với cổng kết nối này, Marine PC có thể

điều khiển cả module GSM và module GPS của EC25 Đây là cổng trao đổi

dữ liệu chính giữa Marine PC và BC25

Quectel USB NMEA port - COM20: kết nói cho phép Marine PC nhận

bản tin GPS NMEA định kì từ EC25 Tốc độ nhận bản tin và định dạng kiểu bản

tin NMEA có thể được cầu hình bằng tập lệnh AT qua cổng COM 21

Quectel USB DM port - COM19: cổng debug và thay đổi firmware

Thường chỉ sử dụng trong một số trường hợp đặc biệt

TỊ.4 Khối đo quán tinh MPU-6050 [8][9]

Cảm bién MPU 6050 là một thiết bị theo dõi chuyến động từ công ty

Invensense Cảm biển này tích hợp một cảm biến gia tốc 3 trục tự đo và một

con quay hồi chuyển 3 trục trôn cùng một để silioon cùng với bộ xử lý tín hiệu

số chuyển động với khả năng xứ lý thuật toán phức tạp

MPU 6050 là một cắm biến MEME tích hợp 1 gyroscopo để do vận tốc

goc va Ì cắm biển gia tốc Các tỉnh năng chỉ tiết dược mỗ tả sau dây

'Với cắm bién gyroscope:

Cảm biến vận tốc góc ba trục X-, Y- và Z- dầu ra số với đãi du lập trình được là +250%/sec, +500°/sec, +10009/sec, và +20009/sec

Có khả năng đồng bệ nhờ nguần dao động ngoai để sử dụng trong

các ứng dụng thu thập hình anh, video hay GPS

‘lich hop 16-bit A2, giúp thực hiện quá trình lầy mẫu đồng thời Tăng cường khả năng ổn định với thay đối nhiệt độ cũng như giảm

dỗ tự trôi giúp giảm thiếu số lần hiệu chuẩn của người dùng,

Dong hoat ding 3.6mA

Dòng nghỉ: SuẢ

Với cảm biến pia tắc

Cảm biển gia tốc ba trục đầu ra số với dải đo lập trình được 12g,

Xác định được hướng vá tư thế

Xác định được rung động rất nhỏ như có vật thể gõ nhẹ vào cảm biển