CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 1.1 Tính cấp thiết của đề tài Việc nghiên cứu xây dựng các hệ thống thông minh giám sát - cảnh báo và điều khiển từ xa rất cần thiết cho quá trình hiện đại hóa, tự động hóa của Việt Nam. Hiện nay đã có nhiều đề tài trong nước nghiên cứu xây dựng các hệ thống này dựa trên mạng Ethernet hoặc mạng điện thoại PSTN. Đối với các hệ thống này, độ linh động của hệ thống không cao. Hệ thống phải lắp đặt cố định tại nơi có các mạng Ethernet hoặc PSTN đã phát triển.
Vì vậy việc lắp đặt và sử dụng hệ thống trở nên khó khăn, tốn kém hoặc không thể thi công được tại các nơi có địa hình phức tạp như ven sông, biển, rừng và những nơi vùng sâu ở Việt Nam. Do đó việc xây dựng hệ hống thông minh giám sát - cảnh báo và điều khiển từ xa không dây trở nên phù hợp và cấp thiết đối với trường hợp trên. Hơn thế nữa, mạng thông tin di động GSM đã trở nên rất phổ biến tại Việt Nam. Có nhiều công ty cung cấp dịch vụ mạng thông tin di động như Vietel, Mobile Fone, Vina Fone.
có giá dịch vụ ngày càng giảm, chất lượng tăng và vùng phủ sóng rộng. Hơn thế nữa, ngày nay, mạng thông tin di động ngày càng được mở rộng phạm vi ứng dụng trên nó chứ không đơn thuần là chỉ thực hiện các cuộc gọi. Các phạm vi ứng dụng như là hệ thống quảng cáo qua tin nhắn, truy cập thông tin qua tin nhắn. Đây là tiền đề tốt cho việc phát triển hệ hống thông minh giám sát - cảnh báo và điều khiển từ xa không dây.2 Tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực đề tài.
Mạng thông tin di động đã được phổ biến rộng rãi ở khắp nơi trên thế giới và nó ngày càng được nâng cao chất lượng dịch vụ từ các thế hệ 2G, 2. Hơn thế nữa, theo điều tra và dự đoán của công ty Wavecom, công ty hàng đầu trên thế giới về cung cấp CPU không dây và các giải pháp không dây, dung lượng cho việc truyền dữ liệu qua mạng thông tin di động sẽ ngày càng chiếm ưu thế hơn so với dung lượng cho các cuộc gọi. Với các ưu điểm của mạng thông tin di đông, các công ty lớn trên thế giới như Wavecom, Multitech đã nghiên cứu và đưa ra các giải pháp không dây cho các ứng dụng điều khiển và thu thập dữ liệu trong môi trường công nghiệp dựa trên nền tảng mạng thông tin di động. một số giải pháp không dây có thể kể tới là: · Giải pháp không dây cho hệ thống quản lý các thiết bị đo tự động.
Hệ thống này sẽ thu thập và quản lý dữ liệu từ các thiết bị đo thông minh có khả năng giao tiếp qua mạng thông tin di động cũng như là mạng có dây. Nhờ mạng thông tin di động mà hệ thống có thể mở rộng phạm vi hoạt động. các thiết bị trong hệ thống có khả năng di động. Hình sau là mô hình của hệ thống.
Trang 3 Hình 1: Giải pháp không dây cho hệ thống quản lý các thiết bị đo tự động (www.com) · Công ty Proximity IT Ltd Anh Quốc (UK) đang cung --cấp thiết bị cho Hệ Thống Giám Sát – Thu Thập Dữ Liệu - Cảnh báo - Điều Khiển Từ Xa có tên gọi là netrix. Netrix là thiết bị dùng để thu thập dữ liệu – Cảnh báo – Điều khiển từ xa qua mạng di động GSM. · Giải pháp không dây dựa trên mạng di động GSM còn được sử dụng trong lĩnh vực y tế dùng để giám sát tình trạng sức khỏe của bệnh nhân và cảnh báo khi có tình trạng nguy cấp [2]. · Mạng di động GSM có độ phủ sóng rộng nên có khả năng triển khai ở các vùng mà hạ tầng internet chưa hoàn thiện như vùng nông thôn, vùng núi, vùng biển.
[3] nghiên cứu hệ thống thu thập mạng cảm biến không dây cho nông nghiệp và công nghiệp thực phẩm. Trang 4 CHƯƠNG II: NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 2.1 Nội dung I: Tìm hiểu mạng thông tin di động ở Việt Nam 2.1 Mô tả nội dung Tìm hiểu mạng thông tin di động, các dịch vụ SMS và GPRS trên mạng, lựa chọn ra mạng thông tin di động GSM ờ Việt Nam phù hợp với yêu cầu hệ thống 2.2 Phương pháp nghiên cứu Tìm và nghiên cứu tài liệu trên internet và thông tin của các nhà cung cấp dịch vụ di động ở Việt Nam [12].3 Sản phẩm cần đạt Thông tin, kiến thức về mạng thông tin di động, các dịch vụ SMS và GPRS trên mạng, lựa chọn ra mạng thông tin di động GSM ờ Việt Nam phù hợp với yêu cầu hệ thống.2 Nội dung II: Nghiên cứu công nghệ CPU không dây 2.1 Mô tả nội dung Nghiên cứu nắm bắt công nghệ CPU không dây và hệ điều hành thời gian thực OpenAT của Wavecom để ứng dụng trong thiết kế và thực hiện các hệ thống nhúng không dây.2 Phương pháp nghiên cứu Tìm và nghiên cứu tài liệu về dòng CPU không dây của Wavecom [11]. Thực hiện các ứng dụng ví dụ đơn giản để nghiên cứu hoạt động và phát triển ứng dụng dựa trên nền làm việc của CPU không dây.3 Sản phẩm cần đạt Tài liệu tìm hiểu về CPU không dây và nền làm việc và môi trường phát triển của CPU không dây.3 Nội dung III: Thiết kế mô hình hệ thống 2.1 Mô tả nội dung Đưa ra chi tiết mô hình cho hệ thống giám sát – báo động qua mạng thông tin di động GSM 2.2 Phương pháp nghiên cứu Tham khảo các mô hình ứng dụng dựa trên mạng GSM [1]-[8].3 Sản phẩm cần đạt Mô hình chi tiết và khả thi phù hợp với hạ tầng thông tin ở Viêt Nam 2.4 Nội dung IV: Thực hiện Thiết bị giám sát không dây 2.1 Mô tả nội dung Thiết kế thi công thiết bị giám sát nhiệt độ và độ ẩm có tích hợp công nghệ không dây truyền dữ liệu qua mạng SMS và GPRS.2 Phương pháp nghiên cứu Nghiên cứu về các cảm biến nhiệt độ độ ẩm. Dựa vào hệ điều hành OpenAT với các thư viện về SMS, GPRS, GPIO, Flash.
xây dựng thiết bị dùng CPU không dây giao tiếp cảm biến và truyền dữ liệu qua mạng SMS và GPRS 2.3 Sản phẩm cần đạt Trang 5 Thiết bị có khả năng đo nhiệt độ và độ ẩm truyền qua mạng SMS và GPRS 2.5 Nội dung V: Thực hiện Thiết bị thu thập không dây và xây dựng chương trình ứng dụng để thu thập dữ liệu 2.1 Mô tả nội dung Thiết kế thi công các thiết bị thu thập dữ liệu qua mạng SMS và giao tiếp máy tính. Xây dựng chương trình trên PC: Xử lý lưu trữ dữ liệu thu thập, giao tiếp người dùng và tạo các bản báo cáo thống kê.2 Phương pháp nghiên cứu Dựa vào hệ điều hành OpenAT với các thư viện về SMS, lệnh AT để xây dựng thiết bị dùng CPU không dây giao tiếp nhận dữ liệu qua mạng SMS và truyền lên máy tính. Trên máy tính, chương trình ứng dụng xây dựng trên nền VB6.0 cơ sỡ dữ liệu Microsoft Access để lưu trữ dữ liệu từ thiết bị thu thập.3 Sản phẩm cần đạt Thiết bị có khả năng đọc dữ liệu từ tin nhắn SMS và gửi lên máy tính. Chương trình ứng dụng xử lý lưu trữ dữ liệu thu thập, giao tiếp người dùng và tạo các bản báo cáo thống kê.6 Nội dung VI: Xây dựng Web server để thu thập dữ liệu 2.1 Mô tả nội dung Xây dựng Webserver để thu thập dữ liệu dựa trên mạng GPRS 2.2 Phương pháp nghiên cứu Tìm hiểu giao thức HTTP để truyền nhận dữ liệu trên Web server.
Dựa vào ngôn ngữ script ASP chạy trên server để lưu trữ dữ liệu.3 Sản phẩm cần đạt Website thu thập, lưu trữ và thể hiện dữ liệu. Trang 6 CHƯƠNG III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Nội dung I: Tìm hiểu mạng thông tin di động ở Việt Nam 3.1 Thế hệ công nghệ mạng di động Mạng 2G (Second-Generation wireless telephone technology) là mạng điện thoại di động thế hệ thứ 2. Đặc điểm khác biệt nổi bật giữa mạng điện thoại thế hệ đầu tiên (1G) và mạng 2G là sự chuyển đổi từ điện thoại dùng tín hiệu tương tự sang tín hiệu số. Tùy theo kỹ thuật đa truy cập, mạng 2G có thể phân ra 2 loại: mạng 2G dựa trên nền TDMA (Time Division Multiple Access) và mạng 2G dựa trên nền CDMA (Code Division Multiple Access).
Trong đó, TDMA là phương thức đa truy cập phân chia theo thời gian còn CDMA là phương thức đa truy cập phân chia theo mã. Trong kỹ thuật CDMA, tín hiệu của mỗi người dùng (user) sẽ được dàn trải (spreading) bằng một mã xác định trực giao (hoặc giả trực giao) với nhau. Tín hiệu truyền sẽ là tín hiệu chồng chập của nhiều người dùng khác nhau theo thời gian và trên cùng một băng tần số. 2G là thế hệ viễn thông của hệ thống di động số mà hiện đã được triển khai phổ biến trên thế giới (mạng GSM và CDMA).
Nó chủ yếu là vận chuyển thoại, tuy nhiên cũng có thể dùng cho vận chuyển dữ liệu (tốc độ thấp) và tin nhắn SMS 2.5G là bước chuyển đổi từ công nghệ truyền thông 2G sang 3G. Cụm từ "thế hệ di động hai rưỡi" được dùng để miêu tả hệ thống di động 2G có được trang bị hệ thống chuyển mạch gói bên cạnh hệ thống chuyển mạch kênh truyền thống. Trong khi các danh từ 2G và 3G được chính thức định nghĩa thì danh từ 2.5G không được như vậy. Danh từ này được chỉ dùng cho mục đích tiếp thị.5G cung cấp một số lợi ích của mạng 3G (ví dụ như chuyển mạch gói) và có thể dùng cơ sở hạ tầng đang tồn tại của 2G trong các mạng GSM và CDMA.
GPRS là công nghệ dùng bởi các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông GSM. Một vài giao thức, chẳng hạn như EDGE cho GSM và CDMA2000 1x-RTT cho CDMA, có thể đạt được chất lượng như các dịch vụ 3G (bởi vì chúng có dùng một tốc độ truyền dữ liệu 144 kbit/s), nhưng vẫn được xem như là dịch vụ 2.5G bởi vì chậm hơn vài lần so với dịch vụ 3G thực sự. Còn mạng 3G (Third-generation technology) là công nghệ truyền thông thế hệ thứ ba, cho phép truyền cả dữ liệu thoại và dữ liệu ngoài thoại (tải dữ liệu, gửi email, tin nhắn nhanh, hình ảnh. Chúng cung cấp cả hai hệ thống: chuyển mạch gói và chuyển mạch kênh.
Hệ thống 3G yêu cầu một mạng truy cập radio hoàn toàn khác so với hệ thống 2G hiện nay. Điểm mạnh của công nghệ này so với công nghệ 2G và 2.