Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Bối cảnh thực tiễn và lý do chọn đề tài

Theo số liệu thống kê từ Hiệp hội các nhà sản xuất xe máy Việt Nam (VAMM), trong năm 2022, thị trường Việt Nam tiêu thụ hơn 3 triệu xe máy, tăng 20,49% so với cùng kỳ năm 2021. Đồng thời, báo cáo từ Hiệp hội sản xuất ô tô Đông Nam Á chỉ ra rằng trong nửa đầu năm 2022, lượng xe ô tô tiêu thụ tại Việt Nam đạt khoảng 201.840 xe, tăng 34,1% so với cùng kỳ năm trước. Sự gia tăng nhanh chóng về mật độ phương tiện cá nhân tại các đô thị lớn dẫn đến nhu cầu cấp thiết về điểm đỗ xe tại các siêu thị, trung tâm thương mại, chung cư và khu dân cư.

Các hình thức giữ xe truyền thống bộc lộ nhiều hạn chế: khó kiểm soát chính xác thời gian xe ra vào, vé giấy chỉ dùng một lần gây lãng phí và rác thải môi trường, dễ rách nát hoặc mất thông tin khi trời mưa dẫn đến tranh chấp, cùng nguy cơ mất an toàn tại các bãi xe tự phát ngoài trời do phí giữ xe bị đội cao và an ninh lỏng lẻo. Trước thực tế đó, nhóm tác giả thuộc Bộ môn Điện tử Công nghiệp – Y sinh, Khoa Điện – Điện tử, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh đã thực hiện đề tài nhằm xây dựng một mô hình quản lý bãi đỗ xe tự động hóa, ứng dụng vi điều khiển, thẻ từ không tiếp xúc và thị giác máy tính.

Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu

Mục tiêu chính của đề án là thiết kế và thi công hoàn chỉnh hệ thống bãi giữ xe thông minh, bao gồm mô hình phần cứng bãi xe kết hợp phần mềm quản lý trên máy tính (PC). Hệ thống ứng dụng công nghệ nhận dạng qua tần số vô tuyến (RFID) đọc mã thẻ NFC, thuật toán xử lý ảnh nhận diện biển số xe, lưu trữ dữ liệu vào hệ quản trị cơ sở dữ liệu SQL Server và tự động so khớp thông tin khi xe ra vào để điều khiển thanh chắn barrier.

Các nhiệm vụ nghiên cứu cụ thể được xác định theo 10 nội dung:

  1. Tìm hiểu thực trạng các hệ thống bãi giữ xe trên thị trường.
  2. Tìm hiểu nguyên lý hoạt động của vi điều khiển Arduino UNO R3, công nghệ RFID, module RFID RC522, ngôn ngữ lập trình C#, động cơ bước 28BYJ-48 kết hợp mạch điều khiển ULN2003, cảm biến vật cản hồng ngoại E18-D80NK và cơ sở dữ liệu SQL.
  3. Kết nối Arduino với module RC522, động cơ bước, cảm biến vật cản và công tắc hành trình.
  4. Lập trình vi điều khiển Arduino điều khiển và giao tiếp các module ngoại vi.
  5. Xây dựng giao diện phần mềm quản lý bãi giữ xe bằng ngôn ngữ C# trên môi trường Microsoft Visual Studio.
  6. Thiết kế và tạo lập cơ sở dữ liệu SQL Server để lưu trữ thông tin hệ thống.
  7. Thiết kế sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển và mô hình không gian bãi giữ xe.
  8. Thi công mạch in (PCB), lắp ráp mô hình phần cứng, chạy thử nghiệm và hiệu chỉnh.
  9. Viết báo cáo khóa luận tốt nghiệp.
  10. Bảo vệ khóa luận tốt nghiệp trước hội đồng chuyên môn.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

  • Đối tượng nghiên cứu: Quy trình kiểm soát phương tiện ra vào bãi đỗ xe, phần cứng điều khiển nhúng (Arduino, RFID, cảm biến, động cơ barrier), phần mềm giám sát trên PC và thuật toán nhận diện ký tự quang học từ ảnh biển số xe.
  • Phạm vi nhận dạng: Hệ thống hỗ trợ nhận dạng biển số xe ô tô (loại biển số ngắn) và xe gắn máy có dung tích xi lanh trên 50cc.
  • Phạm vi kỹ thuật và mô hình: Đề tài dừng lại ở quy mô mô hình thử nghiệm trong phòng thí nghiệm; sử dụng 02 webcam USB để chụp ảnh tại làn vào và làn ra; hệ thống chưa tích hợp nút bấm cơ học dự phòng để điều khiển barrier đóng/mở khi xảy ra sự cố phần mềm. Độ chính xác nhận dạng phụ thuộc vào điều kiện ngoại cảnh: biển số không bị mờ, không quá nghiêng, kích thước ký tự đủ rõ và cường độ ánh sáng đạt chuẩn.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khung lý thuyết và công nghệ nền tảng

Hệ thống được xây dựng dựa trên sự tích hợp của các chuẩn truyền thông công nghiệp, công nghệ nhận dạng không dây, thị giác máy tính và cơ sở dữ liệu quan hệ:

  • Chuẩn giao tiếp UART: Bộ truyền nhận nối tiếp bất đồng bộ sử dụng 2 đường tín hiệu TX và RX. Dữ liệu truyền từ data bus được đóng gói thành khung truyền (data frame) bao gồm 1 bit Start, 5–9 bit dữ liệu (truyền bit LSB trước), 1 bit Parity kiểm tra tính chẵn lẻ và 1–2 bit Stop.
  • Chuẩn giao tiếp SPI: Giao thức truyền thông nối tiếp đồng bộ, toàn phần (Full-Duplex) theo cấu trúc Master-Slave với 4 đường dây: MOSI (Master Out Slave In), MISO (Master In Slave Out), SCLK (xung nhịp do Master phát) và SS/CS (chọn Slave mức tích cực thấp).
  • Công nghệ RFID tần số cao (13.56 MHz): Sử dụng cảm ứng điện từ giữa đầu đọc RFID và thẻ tag thụ động. Thẻ RFID có bộ nhớ 8 Kbit chia thành 16 sector, truyền dữ liệu không tiếp xúc qua giao tiếp trường gần (NFC).
  • Thị giác máy tính và xử lý ảnh (EmguCV/OpenCV): Thư viện EmguCV cung cấp các hàm bao (wrapper) cho OpenCV trên nền tảng .NET/C#. Các thuật toán nền tảng bao gồm:
    • Thuật toán Canny: Trích xuất cạnh ảnh qua 4 bước: làm mịn giảm nhiễu bằng bộ lọc Gaussian (Gaussian Filter), tính toán đạo hàm và gradient cường độ sáng theo trục x và y, triệt tiêu các điểm không cực đại (Non-maximum Suppression) để làm mỏng biên, và phân ngưỡng trễ (Hysteresis Thresholding) để chọn lọc đường biên thực.
    • Sắp xếp đường biên dạng cây (Contour Tree): Phân cấp quan hệ giữa đường bao ngoài (C0) và các đường biên nhánh con (C1, C2... C7). Vùng biển số xe được định vị khi tìm thấy đường biên chứa tối thiểu 3 nhánh con tương ứng với cấu trúc ký tự biển số.
    • Nhận dạng ký tự quang học (OCR): Phân tích ảnh nhị phân, tiền xử lý khử nhiễu, nhận dạng văn bản thông qua so khớp mẫu (Pattern Matching) và phát hiện đặc trưng hình học (Feature Detection) của chữ số/ký tự chữ cái.
  • Hệ quản trị cơ sở dữ liệu SQL Server: Lưu trữ dữ liệu dạng bảng quan hệ, chuẩn hóa dữ liệu để giảm dư thừa, hỗ trợ truy vấn thông tin xe gửi, tính toán thời gian đỗ xe và doanh thu theo thời gian thực.

Phương pháp nghiên cứu

Đề tài sử dụng phương pháp thiết kế kỹ thuật kết hợp thực nghiệm:

  1. Phương pháp phân tích - tổng hợp: Nghiên cứu lý thuyết truyền thông vi điều khiển, kỹ thuật thị giác máy tính và cấu trúc cơ sở dữ liệu quan hệ.
  2. Phương pháp thiết kế hệ thống: Thiết kế sơ đồ khối, tính toán công suất tiêu thụ của linh kiện, vẽ sơ đồ nguyên lý trên phần mềm chuyên dụng và thiết kế mạch in PCB.
  3. Phương pháp thực nghiệm kiểm thử: Lắp ráp mô hình vật lý, nạp chương trình điều khiển cho Arduino, lập trình giao diện C#, kết nối cơ sở dữ liệu SQL và tiến hành quét thẻ, chụp ảnh nhận diện biển số trên các mẫu biển số xe thực tế để đánh giá sai số.

Thiết kế và triển khai

Kiến trúc sơ đồ khối hệ thống

Hệ thống được phân chia thành các khối chức năng có mối liên kết chặt chẽ:

  • Khối nguồn: Tiếp nhận nguồn điện 5V từ cổng USB máy tính để phân phối cho vi điều khiển và các module ngoại vi.
  • Khối xử lý trung tâm (Arduino UNO R3): Thu nhận tín hiệu từ cảm biến và RFID, điều khiển mạch công suất động cơ barrier và giao tiếp nối tiếp với máy tính.
  • Khối RFID (Module RC522): Giao tiếp SPI với vi điều khiển để đọc mã định danh duy nhất (UID) của thẻ xe.
  • Khối cảm biến vật cản (E18-D80NK): Phát hiện phương tiện đi qua cổng để kích hoạt đóng barrier.
  • Khối công tắc hành trình (YL-99): Giới hạn hành trình quay của thanh chắn barrier tại hai điểm đóng và mở.
  • Khối công suất (Mạch ULN2003): Đệm dòng khuếch đại tín hiệu điều khiển cho động cơ bước.
  • Khối động cơ (28BYJ-48): Chuyển động cơ học đóng/mở thanh chắn barrier.
  • Khối PC & Giao diện C#: Trung tâm điều phối hệ thống, xử lý ảnh từ Camera, truy vấn SQL và giám sát trực quan.
  • Khối Camera (Webcam USB 2.0): Thu nhận hình ảnh biển số tại làn vào/ra.
  • Khối cơ sở dữ liệu SQL: Lưu trữ thông tin đăng nhập, danh mục thẻ, dữ liệu xe vào/ra và cấu hình biểu phí.

Thông số kỹ thuật của các linh kiện chính

Toàn bộ phần cứng được lựa chọn dựa trên các chỉ số kỹ thuật tiêu chuẩn:

Thiết bị / Linh kiện Thông số kỹ thuật chính Vai trò trong hệ thống
Arduino UNO R3 Vi điều khiển ATmega328P 8-bit, 16 MHz, 14 chân Digital I/O, 6 chân Analog, Flash 32KB, SRAM 2KB Trung tâm điều khiển phần cứng
Module RFID-RC522 IC MFRC522, điện áp 3.3V, tần số 13.56 MHz, chuẩn SPI, tốc độ tối đa 10 Mbps Đọc thẻ từ không tiếp xúc
Cảm biến E18-D80NK Hồng ngoại, điện áp 5V, khoảng cách phát hiện 3–80 cm, ngõ ra NPN cực thu hở, đáp ứng <2 ms Phát hiện xe đi qua barrier
Công tắc hành trình YL-99 Điện áp 3–12V, dòng tiêu thụ 100 mA, tích hợp LED trạng thái, kích thước 25 x 19 mm Xác định giới hạn góc quay barrier
Mạch đệm ULN2003 IC 16 chân gồm 7 cặp Darlington, điện áp ra tối đa 50V, dòng ra liên tục 500 mA Mạch công suất lái động cơ bước
Động cơ bước 28BYJ-48 Đơn cực 4 pha 5V, góc bước 5.625°/64, tần số hoạt động 100 Hz, cách điện >10 MΩ Đóng/mở thanh chắn barrier
Webcam USB 2.0 Cảm biến CMOS, độ phân giải tối đa 1280x720, tốc độ khung hình 30 fps, chuẩn USB 2.0 Chụp ảnh biển số xe

Tính toán cân bằng nguồn điện

Để đảm bảo hệ thống vận hành an toàn từ cổng USB máy tính, nhóm nghiên cứu đã lập bảng thống kê dòng và áp tiêu thụ toàn mạch:

STT Thiết bị Số lượng Điện áp hoạt động Dòng điện định mức Tổng dòng tiêu thụ
1 Arduino UNO R3 2 5V 30 mA 60 mA
2 Module RFID-RC522 2 3.3V 13 ~ 26 mA 26 ~ 52 mA
3 Động cơ bước 28BYJ-48 2 5V 240 mA 480 mA
4 Mạch điều khiển ULN2003 2 5V 5.8 mA 11.6 mA
5 Module công tắc hành trình 2 5V 100 mA 200 mA
6 Cảm biến E18-D80NK 2 5V 100 mA 200 mA
Tổng Toàn bộ hệ thống - - - ~ 1.003 A

Đánh giá cấp nguồn: Cổng USB 3.0 của máy tính có khả năng cấp dòng điện tối đa 1.5A tại điện áp 5V (công suất tương đương 7.5W), đáp ứng dòng tải đỉnh xấp xỉ 1A của mô hình phần cứng mà không cần sử dụng bộ nguồn rời.

Quy trình vận hành và liên kết phần mềm

  1. Quy trình xe vào: Xe dừng trước vạch vào -> Quẹt thẻ RFID tại đầu đọc vào -> Camera chụp ảnh biển số -> Phần mềm C# nhận diện biển số qua thuật toán Canny/OCR -> Thông tin (Mã thẻ, Giờ vào, Biển số, Đường dẫn ảnh) được lưu vào bảng dữ liệu SQL -> Arduino nhận lệnh kích hoạt ULN2003 quay động cơ bước mở barrier -> Xe đi qua, cảm biến E18-D80NK phát hiện và gửi tín hiệu về chân D2 của Arduino để đóng barrier.
  2. Quy trình xe ra: Xe dừng trước vạch ra -> Quẹt thẻ RFID tại đầu đọc ra -> Camera chụp ảnh biển số xe ra -> Phần mềm C# truy xuất dữ liệu biển số lúc vào dựa trên mã thẻ trong SQL -> So sánh hai biển số:
    • Trường hợp trùng khớp: Phần mềm tính toán số tiền giữ xe dựa trên thời gian đỗ, hiển thị lên giao diện, kích hoạt mở barrier cho xe ra và xóa dữ liệu lượt gửi khỏi danh sách xe đang trong bãi.
    • Trường hợp sai lệch biển số: Hệ thống kích hoạt chuông/âm thanh cảnh báo, barrier giữ nguyên trạng thái đóng để nhân viên bảo vệ xử lý thủ công.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan

Trình bày bối cảnh công nghệ và tính cấp thiết của đề tài; phân tích số liệu thống kê xe máy và ô tô năm 2022 tại thị trường Việt Nam; chỉ ra những bất cập của bãi giữ xe truyền thống dùng vé giấy; xác định rõ mục tiêu chế tạo hệ thống bãi xe thông minh, 10 nội dung nghiên cứu chi tiết, 4 điểm giới hạn của đề tài và bố cục 6 chương của báo cáo.

Chương 2: Cơ sở lý thuyết

Trình bày chi tiết lý thuyết về chuẩn truyền thông UART (cấu trúc khung truyền, bit Start/Data/Parity/Stop, cơ chế chuyển đổi nối tiếp - song song) và chuẩn SPI (mô hình bus dữ liệu Master-Slave, 4 đường tín hiệu MOSI/MISO/SCLK/SS). Giới thiệu nguyên lý công nghệ RFID dải tần 13.56 MHz, cấu trúc phần cứng thẻ/đầu đọc và tầng phần mềm trung gian. Phân tích nguyên lý thư viện EmguCV/OpenCV, thuật toán phát hiện cạnh Canny, thuật toán OCR nhận dạng ký tự, kỹ thuật phân cấp cây đường biên (contour tree) để định vị biển số có 5–9 ký tự, và cấu trúc cơ sở dữ liệu quan hệ SQL Server.

Chương 3: Tính toán và thiết kế

Xây dựng sơ đồ khối chức năng tổng quát và giải thích nguyên lý vận hành hai chiều vào/ra. Lựa chọn linh kiện và tính toán thiết kế chi tiết từng khối: khối xử lý trung tâm Arduino UNO R3, khối RFID RC522 (giao tiếp SPI qua chân D9, D10, D11, D12, D13), khối cảm biến E18-D80NK (kết nối chân D2), khối công tắc hành trình YL-99 (kết nối chân D3, D4), khối công suất ULN2003 (kết nối chân D5–D8), khối động cơ bước 28BYJ-48, khối webcam và khối cơ sở dữ liệu SQL (thiết kế các bảng Taikhoan, MaThe, Xe, BangGia). Lập bảng tổng hợp dòng áp để chứng minh tính khả thi khi cấp nguồn qua cổng USB 3.0 và vẽ sơ đồ nguyên lý toàn hệ thống.

Chương 4: Thi công hệ thống

Trình bày quy trình thiết kế và chế tạo mạch in PCB; lắp ráp phần cứng và thi công hộp barrier, hộp quét thẻ, bố trí không gian sa bàn mô hình bãi đỗ xe; xây dựng giao diện người dùng trên Visual Studio C# (gồm màn hình đăng nhập, màn hình chọn cổng COM và Camera, màn hình cài đặt biểu phí, giao diện quản lý xe vào/ra); xây dựng lưu đồ giải thuật cho chương trình chính trên PC, lưu đồ thuật toán nhận diện biển số, lưu đồ giải thuật điều khiển của vi điều khiển Arduino và các chương trình con đọc RFID, điều khiển bước động cơ; biên soạn tài liệu hướng dẫn vận hành hệ thống.

Chương 5: Kết quả - Nhận xét - Đánh giá

Trình bày kết quả thử nghiệm mô hình thực tế và giao diện phần mềm khi xử lý các trường hợp: khởi động thiết lập ban đầu, ghi nhận xe vào bãi, kiểm tra xe ra trùng khớp biển số và cảnh báo xe ra không trùng khớp biển số. Báo cáo bảng thử nghiệm nhận diện với các mẫu biển số xe khác nhau, đưa ra nhận xét đánh giá về độ ổn định của mạch, tốc độ đáp ứng của cơ cấu chấp hành và tổng hợp bảng dự toán chi phí linh kiện của đề tài (Tổng chi phí thực hiện đạt 61 trang báo cáo).

Chương 6: Kết luận và hướng phát triển

Đánh giá tổng kết mức độ hoàn thành nhiệm vụ theo mục tiêu ban đầu; khẳng định các tính năng đã vận hành chính xác giữa phần cứng Arduino, module RFID, camera nhận diện và cơ sở dữ liệu C#/SQL Server; nêu rõ các điểm tồn tại kỹ thuật và đề xuất các giải pháp nâng cấp trong tương lai nhằm ứng dụng hệ thống vào môi trường thực tế.

Kết quả và đóng góp

Kết quả kỹ thuật đạt được

  1. Mô hình phần cứng hoàn chỉnh: Chế tạo thành công mô hình bãi giữ xe thu nhỏ tích hợp 02 làn xe (vào/ra), trang bị đầu đọc RFID RC522, hệ thống cảm biến hồng ngoại E18-D80NK, công tắc hành trình YL-99 và cơ cấu nâng hạ thanh chắn barrier sử dụng động cơ bước 28BYJ-48 qua mạch đệm ULN2003. Toàn bộ phần cứng vận hành ổn định từ nguồn cấp 5V qua cổng giao tiếp máy tính.
  2. Phần mềm quản lý và nhận diện thông minh trên PC: Xây dựng phần mềm C# giao tiếp đồng thời với 02 webcam và Arduino qua cổng COM, thực hiện trích xuất và nhận dạng ký tự biển số xe tự động bằng EmguCV/Canny/OCR, lưu trữ đường dẫn ảnh và dữ liệu vào SQL Server, tự động tính cước phí và đưa ra cảnh báo chính xác khi có hiện tượng sai lệch biển số giữa chiều vào và chiều ra.

Đóng góp của đề tài

  • Ứng dụng thành công giải pháp kết hợp giữa vi điều khiển chi phí thấp (Arduino) và thuật toán xử lý ảnh trên máy tính để tự động hóa toàn diện quy trình kiểm soát bãi đỗ xe.
  • Giảm thiểu rủi ro bảo mật và thất thoát xe so với phương pháp phát vé giấy thủ công, đồng thời loại bỏ rác thải giấy, bảo vệ môi trường.
  • Cung cấp tài liệu thiết kế chi tiết từ sơ đồ nguyên lý mạch, tính toán phụ tải dòng điện, layout mạch in PCB đến lưu đồ giải thuật phần mềm và cơ sở dữ liệu quan hệ.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế kỹ thuật (theo công bố của tác giả)

  • Hệ thống mới dừng lại ở quy mô mô hình mô phỏng, chưa triển khai thử nghiệm trên tải trọng và kích thước barrier thực tế ngoài trời.
  • Chưa thiết kế nút nhấn cơ học dự phòng để điều khiển mở/đóng thanh chắn barrier khi hệ thống máy tính hoặc phần mềm gặp sự cố.
  • Khả năng nhận dạng của thuật toán phụ thuộc nhiều vào điều kiện môi trường: chỉ nhận diện tốt biển số xe máy >50cc và biển số ô tô dạng ngắn; dễ phát sinh sai số nếu biển số bị mờ, nghiêng, quá nhỏ hoặc thiếu sáng.
  • Cấu hình phần cứng giới hạn ở 02 camera đơn giản cho 02 luồng phương tiện.

Hướng nghiên cứu và phát triển tiếp theo

  • Mở rộng quy mô phần cứng: Tích hợp nút điều khiển cơ khí tại chốt bảo vệ; nâng cấp cơ cấu barrier công nghiệp chịu tải cao.
  • Nâng cấp thuật toán xử lý ảnh: Tích hợp trí tuệ nhân tạo (Deep Learning/YOLO/CNN) để nâng cao độ chính xác nhận diện biển số trong điều kiện ban đêm, thời tiết mưa gió hoặc biển số bị biến dạng, nghiêng góc lớn.
  • Mở rộng chức năng quản lý: Bổ sung tính năng hiển thị vị trí chỗ trống trong bãi đỗ xe (Parking Guidance System), tích hợp cảm biến tại từng ô đỗ và kết nối đồng bộ dữ liệu qua nền tảng Internet vạn vật (IoT) / điện toán đám mây.

Giá trị tham khảo

Báo cáo khóa luận là tài liệu tham khảo có giá trị chuyên môn cao cho:

  • Sinh viên ngành Kỹ thuật Điện tử - Viễn thông, Điện tử Công nghiệp và Kỹ thuật Máy tính: Tham khảo phương pháp ghép nối ngoại vi với Arduino (giao tiếp SPI với RFID RC522, giao tiếp UART với máy tính qua cổng Virtual COM, kỹ thuật băm xung điều khiển động cơ bước 4 pha qua IC Darlington ULN2003).
  • Sinh viên và kỹ sư phát triển ứng dụng thị giác máy tính: Tham khảo quy trình tiền xử lý ảnh nhị phân, thuật toán Canny phát hiện cạnh, thuật toán sắp xếp đường biên dạng cây để định vị ký tự và thư viện OCR trên nền tảng C#/EmguCV.
  • Người thực hiện các đề tài đồ án tốt nghiệp liên quan: Tham khảo cách thức phân bổ công suất nguồn tiêu thụ, thiết kế cấu trúc cơ sở dữ liệu SQL Server quản lý giao dịch theo thời gian thực và phương pháp viết tài liệu kỹ thuật hoàn chỉnh từ sơ đồ nguyên lý đến mạch in PCB.

Câu hỏi thường gặp

1. Hệ thống sử dụng những chuẩn truyền thông nào để liên kết các khối phần cứng?

Hệ thống sử dụng hai chuẩn giao tiếp chính: chuẩn SPI (4 dây: MOSI, MISO, SCK, SS) để truyền nhận dữ liệu tốc độ cao giữa vi điều khiển Arduino UNO R3 và module đọc thẻ RFID-RC522; và chuẩn UART (thông qua giao tiếp nối tiếp ảo qua cáp USB) để truyền nhận dữ liệu trạng thái và lệnh điều khiển hai chiều giữa Arduino và phần mềm quản lý C# trên máy tính.

2. Tổng dòng điện tiêu thụ của phần cứng là bao nhiêu và nguồn cấp được lấy từ đâu?

Tổng dòng điện tiêu thụ cực đại của toàn bộ phần cứng (gồm 2 Arduino, 2 module RFID, 2 động cơ bước, 2 mạch ULN2003, 2 cảm biến E18-D80NK và 2 công tắc hành trình) được tính toán là xấp xỉ 1A tại điện áp 5V. Toàn bộ nguồn điện được cấp trực tiếp từ cổng USB 3.0 của máy tính (có khả năng cấp dòng lên tới 1.5A / 7.5W), giúp hệ thống hoạt động ổn định mà không cần nguồn cấp ngoài.

3. Thuật toán định vị và nhận diện biển số xe được thực hiện qua các bước nào?

Quy trình nhận diện gồm các bước: (1) Thu nhận ảnh từ Webcam USB; (2) Chuyển ảnh sang dạng nhị phân; (3) Áp dụng thuật toán Canny để trích xuất đường viền và lọc dữ liệu dư thừa; (4) Phân tích cây đường biên (contour tree) để tìm vùng chứa tối thiểu 3 nhánh con phù hợp với cấu trúc 5–9 ký tự biển số; (5) Dùng thuật toán OCR để phân tích đặc trưng hình học/so khớp mẫu trích xuất chuỗi ký tự biển số.

4. Hệ thống xử lý như thế nào khi xe ra bãi nếu biển số không trùng khớp với lúc vào?

Khi xe ra quét thẻ, phần mềm C# sẽ đối chiếu mã thẻ với dữ liệu trong SQL Server để lấy ảnh và biển số lúc vào rồi so sánh với biển số xe vừa chụp tại cổng ra. Nếu phát hiện biển số không trùng khớp, hệ thống sẽ phát âm thanh/tín hiệu cảnh báo, không gửi lệnh kích hoạt mở thanh chắn barrier và giữ xe lại để bảo vệ kiểm tra giấy tờ tùy thân và đăng ký xe theo quy trình xử lý sự cố.

5. Cơ sở dữ liệu SQL Server của hệ thống lưu trữ những bảng thông tin cụ thể nào?

Cơ sở dữ liệu của hệ thống lưu trữ các bảng dữ liệu gồm: bảng tài khoản người dùng (Taikhoan, Matkhau), bảng danh mục quản lý thẻ (MaThe, NgaySet), bảng thông tin xe gửi trong bãi (MaThe, GioVao, BienSo, Path - đường dẫn lưu ảnh) và bảng quản lý biểu phí (Tien, Phat).

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của sinh viên Lê Minh Kha và Nguyễn Anh Tiến đã thiết kế và thi công thành công mô hình hệ thống bãi giữ xe thông minh ứng dụng vi điều khiển Arduino UNO R3, công nghệ nhận dạng thẻ RFID 13.56 MHz và phần mềm giám sát C# tích hợp cơ sở dữ liệu SQL Server. Công trình đã kết hợp hiệu quả kỹ thuật thị giác máy tính EmguCV/Canny/OCR để tự động nhận dạng biển số xe, kiểm soát barrier tự động và nâng cao tính minh bạch, an toàn cho bãi đỗ xe. Mặc dù còn một số hạn chế về quy mô thử nghiệm và độ nhạy ánh sáng của thuật toán nhận diện, đề tài đã giải quyết trọn vẹn mục tiêu kỹ thuật đặt ra và cung cấp tài liệu tham khảo thực tiễn giá trị cho các nghiên cứu ứng dụng điện tử - tự động hóa.