Báo cáo tổng kết đề tài nghiên cứu khoa học nghiên cứu và xây dựng mạng đo và truyền số liệu mưa thời gian thực tại lưu vực sông ngàn phố ngàn sâu

  • 277 trang
  • file .pdf
Bé tµi nguyªn vµ m«i tr−êng
ViÖn khÝ t−îng thuû v¨n
----[\----
B¸o c¸o tæng kÕt ®Ò tµi nghiªn cøu khoa häc
Tªn ®Ò tµi:
Nghiªn cøu vµ x©y dùng m¹ng ®o vµ truyÒn
sè liÖu m−a thêi gian thùc t¹i l−u vùc s«ng
ngµn phè –ngµn s©u
Chñ nhiÖm ®Ò tµi:
Ks. ®µo hång ch©u
6492
27/8/2007
Hµ néi –2006
B¸o c¸o tæng kÕt ®Ò tµi nghiªn cøu khoa häc
Tªn ®Ò tµi:
Nghiªn cøu vµ x©y dùng m¹ng ®o vµ truyÒn
sè liÖu m−a thêi gian thùc t¹i l−u vùc s«ng
ngµn phè – ngµn s©u
ChØ sè ph©n lo¹i:
ChØ sè ®¨ng ký:
ChØ sè l−u tr÷:
Chñ nhiÖm ®Ò tµi : ks. §µo hång ch©u
Céng t¸c viªn chÝnh: TS. NguyÔn ViÕt H©n, KS. Hoµng Phi Thµnh
KS. §Æng Tïng MÉn
Ngµy th¸ng n¨m 200 Ngµy th¸ng n¨m 200
Chñ nhiÖm ®Ò tµi Thñ tr−ëng c¬ quan chñ tr×
Ngµy th¸ng n¨m 200 Ngµy th¸ng n¨m 200
Chñ tÞch Héi ®ång ®¸nh gi¸ chÝnh thøc Thñ tr−ëng c¬ quan chñ qu¶n
Hµ néi - 2006
môc lôc
Môc Néi dung Trang
Lêi nãi ®Çu…………………………………………………. 1
Ch−¬ng 1 Tæng quan ®Ò tµi
1.1 Sù cÇn thiÕt cña ®Ò tµi……………………………………… 2
1.2 T×nh h×nh nghiªn cøu ¸p dông hÖ thèng trong vµ ngoµi n−íc 3
1.3 Môc tiªu cña ®Ò tµi………………………………………… 4
1.4 Tãm t¾t néi dung ®Ò tµi……………………………………. 5
1.5 C¸c s¶n phÈm dù kiÕn cña ®Ò tµi…………………………... 5
Ch−¬ng 2 CÊu tróc m¹ng vµ c¸c thµnh phÇn cña hÖ thèng
2.1 CÊu tróc hÖ thèng………………………………………….. 6
2.2 Tr¹m ®o m−a tù ®éng ®a n¨ng…………………………….. 7
2.2.1 M« t¶ c«ng nghÖ chÕ t¹o thiÕt bÞ…………………………... 7
2.2.2 TÝnh n¨ng kü thuËt cña thiÕt bÞ……………………………. 16
2.3 Trung t©m qu¶n lý m¹ng ®o……………………………….. 17
2.3.1 CÊu tróc tr¹m trung t©m…………………………………… 17
2.3.2 M« t¶ kü thuËt thiÕt bÞ ®iÒu khiÓn trung t©m………………. 18
2.4 PhÇn mÒm ®iÒu khiÓn m¹ng (KTM_NET5)……………….. 22
2.4.1 ChÕ ®é lµm viÖc……………………………………………. 23
2.4.2 Tham sè lµm viÖc cña m¹ng………………………………... 25
2.4.3 Qu¶n lý danh s¸ch tr¹m ®o…………………………………. 25
Ch−¬ng 3 M¹ng ®o vµ truyÒn sè liÖu m−a thêi gian thùc l¾p ®Æt t¹i l−u
vùc Ngµn Phè – Ngµn S©u .
3.1 Kh¶o s¸t thùc ®Þa, l¾p ®Æt thiÕt bÞ vµ vËn hµnh m¹ng……… 29
3.2 Sè liÖu quan tr¾c m−a cña m¹ng ®o ®−îc l¾p ®Æt…………... 31
Ch−¬ng 4 KÕt luËn vµ kiÕn nghÞ cña ®Ò tµi.
Tµi liÖu tham kh¶o…………………………………………. 36
Danh môc c¸c phô lôc…………………………………….. 37
lêi nãi ®Çu
N»m trong vïng khÝ hËu nhiÖt ®íi giã mïa, hµng n¨m lò vµ lò quÐt g©y
ra nh÷ng thiÖt h¹i nÆng nÒ vÒ vËt chÊt vµ con ng−êi ®èi víi chóng ta. Víi
®Þa h×nh hÑp vµ ®é dèc lín, lò ë c¸c l−u vùc s«ng n−íc ta th−êng cã diÔn
biÕn rÊt nhanh v× vËy viÖc dù b¸o vµ c¶nh b¸o lò, lò quÐt kÞp thêi ®Ó thùc
hiÖn nh÷ng biÖn ph¸p phßng tr¸nh sÏ lµm gi¶m ®¸ng kÓ thiÖt h¹i do chóng
g©y ra. HiÖn nay trªn thÕ giíi, c¸c hÖ thèng quan tr¾c vµ truyÒn sè liÖu m−a
thêi gian thùc phôc vô cho dù b¸o vµ c¶nh b¸o lò ®−îc sö dông réng r·i vµ
rÊt hiÖu qu¶. T¹i c¸c n−íc cã nÒn kinh tÕ ph¸t triÓn, c¸c khu vùc cã nguy c¬
lò vµ lò quÐt ®Òu ®−îc ®−a vµo sö dông hÖ thèng nµy. ë n−íc ta, t¹i mét vµi
l−u vùc s«ng ®· l¾p ®Æt nh÷ng hÖ thèng t−¬ng tù, tuy nhiªn do c¸c nguyªn
nh©n kh¸c nhau chóng kh«ng ph¸t huy ®−îc hiÖu qu¶, thËm chÝ cã hÖ thèng
l¾p ®Æt xong kh«ng thÓ vËn hµnh ®−îc.Víi môc tiªu x©y dùng mét hÖ thèng
quan tr¾c vµ truyÒn sè liÖu m−a thêi gian thùc phôc vô cho c«ng t¸c dù b¸o
vµ c¶nh b¸o lò vµ lò quÐt, Bé Tµi Nguyªn M«i Tr−êng ®· giao cho ViÖn
KTTV chñ tr× thùc hiÖn ®Ò tµi ” Nghiªn cøu vµ x©y dùng m¹ng ®o vµ truyÒn
sè liÖu ®o m−a thêi gian thùc cho l−u vùc Ngµn Phè – Ngµn S©u”. §©y lµ ®Ò
tµi cã tÝnh thùc tiÔn cao, nÕu thµnh c«ng sÏ cho phÐp nh©n réng trªn quy m«
lín c¸c hÖ thèng t−¬ng tù trªn c¬ së c«ng nghÖ do chóng ta hoµn toµn lµm
chñ vµ gi¸ thµnh h¹ h¬n rÊt nhiÒu so víi c¸c hÖ thèng cïng lo¹i do n−íc
ngoµi s¶n xuÊt.
Trong qu¸ tr×nh thùc hiÖn, nhãm thùc hiÖn ®Ò tµi ®· nhËn ®−îc sù quan
t©m vµ mäi ®iÒu kiÖn thuËn lîi cho viÖc thùc hiÖn ®Ò tµi cña l·nh ®¹o viÖn
KTTV vµ sù gióp ®ì to lín cña l·nh ®¹o cïng tËp thÓ c¸n bé cña ®µi KTTV
B¾c Trung Bé vµ Trung T©m dù b¸o KTTV Hµ TÜnh.
Thay mÆt nhãm thùc hiÖn ®Ò tµi xin ®−îc bµy tá sù c¶m ¬n v× nh÷ng
gióp ®ì quý b¸u trªn.
Chñ nhiÖm ®Ò tµi
1
ch−¬ng 1
tæng quan ®Ò tµi
1.1. Sù cÇn thiÕt cña ®Ò tµi
Hµng n¨m c¸c lo¹i h×nh thiªn tai nh−: b·o, lò, ®éng ®Êt, lë ®Êt… g©y ra
nh÷ng tæn thÊt nÆng nÒ vÒ ng−êi vµ cña c¶i vËt chÊt cña nhiÒu quèc gia.
Trong c¸c lo¹i h×nh thiªn tai nªu trªn, lò, lôt th−êng cã tÇn suÊt lÆp l¹i cao
nhÊt vµ g©y tæn thÊt nÆng nÒ vÒ ng−êi vµ tµi s¶n.
Lò, lôt vµ lò quÐt ë c¸c n−íc cã khÝ hËu giã mïa vµ xo¸y thuËn nhiÖt ®íi
ë Ch©u ¸ ngµy cµng diÔn biÕn phøc t¹p, nhiÒu trung t©m d©n c−, kinh tÕ bÞ
®e däa ngµy mét nguy cÊp h¬n. Nh÷ng thay ®æi chñ yÕu trong viÖc sö dông
nguån n−íc vµ nguån ®Êt ®· t¸c ®éng râ rÖt ®Õn m«i tr−êng, tr−íc hÕt lµ tíi
chÕ ®é thñy v¨n ë c¸c l−u vùc s«ng, xu h−íng nµy lµm gia t¨ng ph¸t sinh lò
vµ lò quÐt. ë ViÖt Nam cø vµo mïa m−a, lò, lôt vµ lò quÐt lµ hiÖn t−îng khÝ
t−îng thñy v¨n th−êng xÈy ra vµ g©y thiÖt h¹i rÊt lín vÒ ng−êi vµ tµi s¶n. T¹i
c¸c l−u v−c s«ng suèi miÒn nói trªn toµn l·nh thæ tõ B¾c Bé, Trung Bé vµ
T©y Nguyªn ®Òu cã nguy c¬ x¶y ra lò quÐt khi cã m−a lín hoÆc m−a cùc
lín. Tuy nhiªn c«ng t¸c dù b¸o vµ c¶nh b¸o lò, lò quÐt ch−a thu ®−îc nh÷ng
kÕt qu¶ cÇn thiÕt v× c«ng t¸c nµy ®ßi hái ph¶i cã nh÷ng hÖ thèng quan tr¾c vµ
c¶nh b¸o ë nh÷ng l−u vùc cã nguy c¬ cao. Mét trong nh÷ng c¬ së quan träng
trong viÖc dù b¸o, c¶nh b¸o lò vµ lò quÐt trªn quy m« réng lµ viÖc sö dông
hÖ thèng radar thêi tiÕt, hÖ thèng nµy cã −u thÕ trong viÖc cung cÊp dù b¸o
®Þnh l−îng m−a trong c¸c khu vùc ®Þa h×nh kh¸c nhau, tuy nhiªn trong ®iÒu
kiÖn hiÖn nay viÖc ®−a vµo hÖ thèng radar phôc vô cho c«ng t¸c dù b¸o lò, lò
quÐt ch−a hiÖu qu¶. C¸c hÖ thèng ®o m−a thêi gian thùc lµ nh÷ng c«ng cô
phôc vô cho viÖc dù b¸o vµ c¶nh b¸o lò, lò quÐt ®ang ®−îc ¸p dông réng r·i
ë nhiÒu n−íc mµ trong ®iÒu kiÖn kinh tÕ vµ x· héi cña n−íc ta hiÖn nay viÖc
®−a vµo sö dông nh÷ng hÖ thèng t−¬ng tù lµ gi¶i ph¸p kinh tÕ vµ hiÖu qu¶
nhÊt.
2
Theo thèng kª trong c¸c tµi liÖu chuyªn ngµnh KTTV, t¹i c¸c l−u vùc
s«ng suèi n−íc ta, lò vµ lò quÐt th−êng xÈy ra rÊt nhanh vµ c−êng ®é m¹nh
do l−u vùc nhá vµ ®Þa h×nh cã ®é dèc lín nªn søc tµn ph¸ cña nã rÊt lín
nh− c¸c trËn lò n¨m 1989 vµ 2002 trªn l−u vùc s«ng Ngµn Phè, viÖc dù b¸o
vµ c¶nh b¸o kÞp thêi sÏ gi¶m thiÓu ®−îc thiÖt h¹i ®Õn møc thÊp nhÊt. V× vËy
viÖc ®−a vµo ¸p dông t¹i c¸c l−u vùc s«ng, suèi c¸c hÖ thèng quan tr¾c thêi
gian thùc phôc vô dù b¸o vµ c¶nh b¸o lò, lò quÐt lµ mét ®ßi hái cÊp b¸ch.
Trong khu«n khæ ®Ò tµi nµy, chóng t«i mong muèn x©y dùng hÖ thèng
quan tr¾c vµ truyÒn sè liÖu ®o m−a thêi gian thùc t¹i l−u vùc s«ng Ngµn Phè
– Ngµn S©u, sè liÖu quan tr¾c qua ®−êng ®−êng ®iÖn tho¹i cè ®Þnh ®−îc
truyÒn vÒ trung t©m dù b¸o KTTV tØnh phôc vô cho c«ng t¸c dù b¸o. ViÖc
lùa chän l−u vùc Ngµn Phè – Ngµn S©u cho phÐp chóng ta thö nghiÖm hÖ
thèng trong c¸c ®iÒu kiÖn kh¾c nghiÖt nhÊt vÒ m−a, lò do ®Þa h×nh cã ®é dèc
lín, l−îng m−a trung b×nh hµng n¨m cao, th−êng xÈy ra m−a to vµ diÔn biÕn
lò th−êng xÈy ra rÊt nhanh. §©y lµ mét ®Þa chØ rÊt cÇn ®−a vµo ¸p dông hÖ
thèng cung cÊp sè liÖu quan tr¾c thêi gian thùc phôc vô dù b¸o lò vµ lò quÐt,
vµ l−u vùc còng kh«ng lín phï hîp víi quy m« ®Æt ra cho ®Ò tµi.
1.2 . T×nh h×nh nghiªn cøu vµ ¸p dông hÖ thèng trong vµ ngoµi n−íc
HiÖn nay ë nhiÒu n−íc trªn thÕ giíi c¸c hÖ thèng quan tr¾c thêi gian thùc
®−îc sö dông rÊt réng r·i, chóng ®−îc khai th¸c rÊt hiÖu qu¶ phôc vô cho c«ng
t¸c dù b¸o thiªn tai. CÊu h×nh hÖ thèng, ph−¬ng thøc truyÒn sè liÖu ®−îc quyÕt
®Þnh dùa trªn c¸c ®Æc thï vÒ khÝ hËu, ®Þa h×nh, c¬ së h¹ tÇng cña n¬i l¾p ®Æt hÖ
thèng. HiÖn nay trªn thÞ tr−êng c¸c hÖ thèng quan tr¾c thêi gian thùc do n−íc
ngoµi s¶n xuÊt rÊt ®a d¹ng víi cÊu h×nh kh¸c nhau ®¸p øng ®Çy ®ñ c¸c ®ßi hái
cña ng−êi sö dông, tuy nhiªn gi¸ c¶ cña chóng còng rÊt cao ch−a kÓ ®Õn
nh÷ng yÕu tè kh«ng thuËn lîi trong qu¸ tr×nh b¶o hµnh kü thuËt vµ duy tr×
chóng.
HiÖn nay, trªn m¹ng l−íi cña ngµnh KTTV cña n−íc ta, hÇu nh− c¶ c¸c
thiÕt bÞ quan tr¾c tù ®éng ®Òu do n−íc ngoµi s¶n xuÊt, mét sè hÖ thèng quan
3
tr¾c thêi gian thùc phôc vô c«ng t¸c dù b¸o vµ c¶nh b¸o lò vµ lò quÐt ®Òu do
n−íc ngoµi s¶n xuÊt víi c«ng nghÖ còng nh− cÊu h×nh kh¸c nhau. Cho ®Õn nay
hÇu nh− tÊt c¶ c¸c hÖ thèng ®· kh«ng cßn ho¹t ®éng. Võa qua, chóng t«i ®·
tiÕn hµnh ®ît kh¶o s¸t t×nh tr¹ng kü thuËt vµ nguyªn nh©n g©y háng c¸c thiÕt
bÞ ®o ®¹c tù ®éng trªn m¹ng l−íi vµ ®· cã nh÷ng kÕt luËn sau:
- SÐt lµ nguyªn nh©n chñ yÕu g©y háng thiÕt bÞ.
- khÝ hËu nhiÖt ®íi kh¾c nghiÖt, nhiÖt ®é vµ ®é Èm qu¸ cao lµ t¸c nh©n
xÊu ®èi víi thiÕt bÞ.
- L−íi ®iÖn kh«ng æn ®Þnh còng lµ nguyªn nh©n g©y tæn h¹i tíi thiÕt bÞ.
- C«ng t¸c b¶o d−ìng kü thuËt kh«ng ®−îc tiÕn hµnh theo quy ®Þnh, viÖc
söa ch÷a háng hãc kh«ng kÞp thêi lµm háng hãc nhá trë nªn trÇm träng
h¬n do thiÕt bÞ ph¶i ®Ó trong c¸c ®iÒu kiÖn m«i tr−êng kh¾c nghiÖt, c¸c lo¹i
c«n trïng vµo lµm tæ g©y chËp, ch¸y thiÕt bÞ.
Nh÷ng kÕt luËn trªn rÊt h÷u Ých ®èi víi ®éi ngò kü thuËt trong qu¸ tr×nh
chÕ t¹o vµ b¶o tr× c¸c thiÕt bÞ ®o tù ®éng.
Trong nh÷ng n¨m võa qua, nhiÒu c¬ së nghiªn cøu khoa häc vµ c«ng nghÖ
cña n−íc ta ®· cã nh÷ng kÕt qu¶ ban ®Çu trong viÖc chÕ t¹o c¸c thiÕt bÞ ®o ®¹c
tù ®éng, tuy nhiªn vÉn ch−a cã thiÐt bÞ nµo ®−îc cho phÐp l−u hµnh réng r·i
trªn m¹ng l−íi. ViÖn KTTV lµ mét ®¬n vÞ tiªn phong trong lÜnh vùc nµy vµ
b−íc ®Çu ®· cã nh÷ng thµnh c«ng trong viÖc tù ®éng ho¸ c¸c thiÕt bÞ quan tr¾c
®¬n lÎ trªn c¬ së sö dông c¸c ®Çu ®o cña n−íc ngoµi s¶n xuÊt. Víi viÖc ¸p
dông nh÷ng thµnh tùu míi nhÊt cña c«ng nghÖ ®iÖn tö vµ tin häc cïng víi
nh÷ng kinh nghiÖm tÝch luü ®−îc, nhãm thùc hiÖn ®Ò tµi hy väng sÏ x©y dùng
mét hÖ thèng quan tr¾c thêi gian thùc víi kü thuËt ®¶m b¶o vµ vËn hµnh æn
®Þnh, l©u dµi t¹i n¬i l¾p ®Æt.
1.3 . Môc tiªu cña ®Ò tµi
- Nghiªn cøu chÕ chÕ t¹o thiÕt bÞ ®o m−a tù ®éng trªn c¬ së ¸p dông
c«ng nghÖ vi xö lý vµ sensor m−a do n−íc ngoµi s¶n xuÊt.
4
- X©y dùng hÖ thèng quan tr¾c m−a thêi gian thùc t¹i l−u vùc s«ng
Ngµn Phè – Ngµn S©u víi ph−¬ng thøc truyÒn sè liÖu qua ®−êng ®iÖn
tho¹i cè ®Þnh.
- §¸nh gi¸ hiÖu qu¶ cña m¹ng l−íi quan tr¾c do ®Ò tµi thùc hiÖn, kiÓm
®Þnh x¸c ®Þnh ®é tin cËy vµ tÝnh æn ®Þnh cña thiÕt bÞ.
- N©ng cao tr×nh ®é trong lÜnh vùc tù ®éng ho¸ cho ®éi ngò c¸n bé.
1.4. Tãm t¾t néi dung ®Ò tµi:
- Nghiªn cøu chÕ t¹o thiÕt bÞ ®o m−a tù ®éng vµ thiÕt bÞ ®iÒu khiÓn trung
t©m cña m¹ng ®o sö dông c«ng nghÖ vi xö lý.
- Kh¶o s¸t l−u vùc Ngµn Phè – Ngµn S©u phôc vô cho l¾p ®Æt vµ thö
nghiÖm hÖ thèng trong thêi gian 6 th¸ng.
- Nghiªn cøu so¹n th¶o ch−¬ng tr×nh vËn hµnh, ®iÒu khiÓn m¹ng l−íi
c¸c thiÕt bÞ ®o m−a tù ®éng, b¶o ®¶m cung cÊp sè liÖu thêi gian thùc
cho ng−êi sö dông.
- KiÓm ®Þnh thiÕt bÞ ®o m−a, x¸c ®Þnh kh¶ n¨ng øng dông hÖ thèng.
1.5. C¸c s¶n phÈm dù kiÕn cña ®Ò tµi:
- C«ng nghÖ chÕ t¹o thiÕt bÞ ®o m−a tù ®éng vµ thiÕt bÞ ®iÒu khiÓn m¹ng.
- HÖ thèng quan tr¾c vµ truyÒn sè liÖu m−a thêi gian thùc ®−îc l¾p
®Æt hoµn chØnh t¹i Hµ TÜnh víi 7 thiÕt bÞ ®o m−a tù ®éng vµ trung
t©m ®iÒu khiÓn. ( 4 bé hiÓn thÞ dù tr÷ ).
- C¸c ch−¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn thiÕt bÞ vµ ch−¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn
m¹ng.
- B¸o c¸o tæng kÕt ®Ò tµi.
5
Ch−¬ng 2
cÊu tróc hÖ thèng vµ c¸c thµnh phÇn cña m¹ng.
2.1 . CÊu tróc hÖ thèng
HÖ thèng ®−îc tæ chøc theo m« h×nh mét m¹ng ®o, c¸c tr¹m ®Çu cuèi ®−îc
®Æt t¹i c¸c vÞ trÝ kh¸c nhau cã thÓ gÇn hoÆc xa trung t©m ®iÒu hµnh vµ ®−îc kÕt
nèi víi trung t©m qua m¹ng ®iÖn tho¹i.
Tr¹m ®o Tr¹m ®o Tr¹m ®o
M−a T§ 1 M−a T§ 2 M−a T§ n
M¹ng
®iÖn tho¹i
MODul 1 MODul 2
m¸y tÝnh
Khèi ®iÒu khiÓn
Trung t©m qu¶n lý
H×nh 2.1 S¬ ®å nguyªn lý m¹ng ®o
Tr¹m trung t©m ®−îc thiÕt kÕ theo Modul, mçi Modul ®−îc nèi víi mét
thuª bao ®iÖn tho¹i, trong qu¸ tr×nh lÊy sè liÖu tõ c¸c tr¹m ®o, c¸c Modul lµm
viÖc ®ång thêi qua thuª bao ®iÖn tho¹i riªng, sè l−îng Modul cña tr¹m trung
6
t©m ®−îc thiÕt kÕ tuú thuéc vµo quy m« m¹ng vµ chu kú thêi gian tèi thiÓu lÊy
sè liÖu tõ tÊt c¶ c¸c tr¹m ®Çu cuèi cña m¹ng. §Ó phôc vô cho ®Ò tµi, thiÕt bÞ
®iÒu khiÓn trung t©m ®−îc thiÕt kÕ víi hai Modul nh»m b¶o ®¶m kh¶ n¨ng më
réng quy m« m¹ng.
Trung t©m ®iÒu hµnh m¹ng gåm mét m¸y tÝnh ®−îc cµi ®Æt phÇn mÒm
®iÒu khiÓn m¹ng KTM_NET5 vµ thiÕt bÞ ®iÒu khiÓn trung t©m ®−îc nèi víi
hai thuª bao ®iÖn tho¹i. Theo chu kú kÕt nèi ®−îc ®Æt t¹i m¸y tÝnh trung t©m,
phÇn mÒm sÏ ®iÒu khiÓn c¸c Modul lµm viÖc víi c¸c tr¹m ®o cã trong danh
s¸ch do phÇn mÒm qu¶n lý. §Õn thêi ®iÓm lÊy sè liÖu, c¸c Modul cña tr¹m
trung t©m sÏ tù ®éng thùc hiÖn kÕt nèi víi c¸c tr¹m ®o, sau khi kÕt nèi thµnh
c«ng tr¹m trung t©m sÏ trao ®æi sè liÖu víi c¸c tr¹m ®o, b¸o c¸o kÕt qu¶ vÒ
m¸y tÝnh vµ chÊm døt kÕt nèi. Th«ng th−êng thêi gian kÕt nèi vµ trao ®æi sè
liÖu víi mçi tr¹m ®o kho¶ng 1 phót. Cø nh− vËy, c¸c Modul cña tr¹m trung
t©m sÏ lu©n phiªn lµm viÖc cho tíi khi hoµn tÊt chu tr×nh kÕt nèi víi tÊt c¶ c¸c
tr¹m ®o trong danh s¸ch qu¶n lý. Sè liÖu thu ®−îc tõ c¸c tr¹m ®o ®−îc chuyÓn
vÒ m¸y tÝnh, ch−¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn cµi ®Æt t¹i ®©y sÏ s¾p xÕp vµ l−u tr÷ ë
d¹ng thuËn tiÖn cho ng−êi sö dông.
2.2. Tr¹m ®o m−a tù ®éng ®a n¨ng
2.2.1. M« t¶ c«ng nghÖ
Trong qu¸ tr×nh thiÕt kÕ c¸c hÖ thèng ®o ®¹c chuyªn dông, viÖc sö dông
c«ng nghÖ Onechip cho phÐp chóng ta x©y dùng ®−îc c¸c hÖ thèng cã tÝnh
mÒm dÎo cao, tèc ®é xö lý nhanh, dÔ dµng thay ®æi c¸c th«ng sè lµm viÖc vµ
tr×nh tù vËn hµnh kÓ c¶ viÖc thay ®æi chøc n¨ng cña hÖ thèng chØ b»ng viÖc
thay ®æi phÇn mÒm cµi ®Æt bªn trong hÖ thèng mµ kh«ng cÇn thay ®æi cÊu tróc
phÇn cøng cña nã. ViÖc sö dông c«ng nghÖ Onechip cho phÐp chóng ta ®¹t
®−îc nh÷ng môc tiªu thiÕt kÕ tèi −u, sù v−ît tréi vÒ ®é tin cËy, ®Æc biÖt viÖc tæ
chøc phÇn cøng rÊt thuËn tiÖn do nhiÒu thµnh phÇn chøc n¨ng cã s½n trong On-
7
chip nh−: Rom, Ram, Timer, cæng vµo/ra… mµ cÊu tróc phÇn cøng cña thiÕt bÞ
trë nªn rÊt gän. Víi nh÷ng −u ®iÓm trªn, c«ng nghÖ Onechip trë nªn rÊt phæ
biÕn vµ cã mÆt hÇu nh− trong tÊt c¶ c¸c øng dông cña kü thuËt hiÖn ®¹i. §èi
víi viÖc thiÕt kÕ c¸c hÖ thèng ®o ®¹c tù ®éng chuyªn ngµnh viÖc ¸p dông c«ng
nghÖ Onechip cho phÐp chóng ta thiÕt kÕ c¸c hÖ thèng ®o ®¹c ®a n¨ng víi c¸c
tham sè ®o ®¹c cã thÓ thay ®æi theo yÒu cÇu cña ng−êi sö dông. §©y lµ gi¶i
ph¸p c«ng nghÖ mµ tÊt c¶ c¸c h·ng s¶n xuÊt thiÕt bÞ ®o ®¹c chuyªn nghµnh cã
uy tÝn trªn thÕ giíi ®ang ¸p dông.
§Ó thiÕt kÕ vµ chÕ t¹o thiÕt bÞ ®o m−a tù ®éng ®a n¨ng phôc vô cho ®Ò
tµi, nhãm thùc hiÖn ®· ¸p dông c«ng nghÖ On-chip. ViÖc tæ chøc On-chip, x©y
dùng c¸c khèi chøc n¨ng, tæ chøc ghÐp nèi, ®−îc thùc hiÖn theo thuËt to¸n ®·
®Þnh s½n. ViÖc ph©n chia thùc hiÖn chøc n¨ng gi÷a phÇn cøng vµ ch−¬ng tr×nh
®−îc phèi hîp chÆt chÏ vµ tÝnh to¸n cô thÓ sao cho viÖc sö dông c¸c tµi nguyªn
phÇn cøng cã s½n trong On-chip lµ tèi −u nhÊt. (S¬ ®å thiÕt kÕ kü thuËt t¹i Phô
lôc 1, s¬ ®å 1.1.) S¬ ®å thiÕt kÕ theo c¸c khèi chøc n¨ng ®−îc thÓ hiÖn nh−
sau:
s nèi ghÐp HiÓn thÞ B¸o ®éng
e m
n o
s Khèi xö lý d
Thuª bao
o e
§T
r L−u tr÷ Nóm ®k
m
Nèi m.tÝnh
H×nh 2.2 S¬ ®å chøc n¨ng thiÕt bÞ ®o m−a tù ®éng ®a n¨ng
Sensor SL-3 do Trung Quèc s¶n xuÊt, víi ®é nhËy 0,1mm ®Æt t¹i ®iÓm ®o ®−îc
nèi vÒ thiÕt bÞ ®o. L−îng m−a ®o ®−îc tõ sensor chuyÓn thµnh tÝn hiÖu ®iÖn
8
truyÒn vÒ thiÕt bÞ ®o. Khèi nèi ghÐp cã chøc n¨ng phèi ghÐp tÝn hiÖu, läc c¸c
can nhiÔu trªn c¸p nèi vµ ®−a tíi khèi xö lý.
Khèi xö lý tiÕp nhËn l−îng m−a ®o ®−îc tõ sensor, tÝnh to¸n, xö lý, hiÓn
thÞ sè liÖu ®o vµ l−u gi÷ sè liÖu ®o theo thêi gian nhê ®ång hå cña thiÕt bÞ (khi
lµm viÖc ®éc lËp), hoÆc theo thêi gian thùc cña m¹ng (khi lµm viÖc trong m¹ng),
®ång thêi s½n sµng lµm viÖc víi trung t©m nÕu viÖc kÕt nèi víi trung t©m ®−îc
thùc hiÖn th«ng qua Modem. Modem ®−îc nèi víi m¹ng ®iÖn tho¹i d−íi d¹ng
mét thuª bao ®−îc cµi ®Æt c¸c tham sè tù ®éng kÕt nèi khi cã yªu cÇu tõ Modem
tr¹m trung t©m.
ë chÕ ®é lµm viÖc ®éc lËp, thiÕt bÞ sÏ liªn tôc ®o, xö lý vµ l−u tr÷ l−îng
m−a theo thêi gian ®−îc b¶o ®¶m b»ng mét thiÕt bÞ ®ång hå cã ®é chÝnh x¸c cao
cã s½n trong thiÕt bÞ, sè liÖu ®−îc ghi liªn vµo bé nhí cña thiÕt bÞ theo chu kú 5
phót (mçi « nhí ghi l−îng m−a ®o ®−îc trong 5 phót). ViÖc kiÓm tra ng−ìng
m−a nguy hiÓm cã nguy c¬ g©y lò quÐt ®−îc thùc hiÖn 5 phót mét lÇn theo thuËt
to¸n tr−ît, nÕu tháa m·n c¸c ®iÒu kiÖn ®· ®−îc cµi ®Æt s½n, thiÕt bÞ sÏ ®−a ra tÝn
hiÖu b¸o ®éng b»ng c¶ ©m thanh vµ ¸nh s¸ng. Sè liÖu l−u tr÷ trong thiÕt bÞ cã thÓ
chuyÓn sang m¸y tÝnh ë d¹ng thuËn tiÖn cho ng−êi sö dông b»ng viÖc nèi trùc
tiÕp m¸y tÝnh víi thiÕt bÞ nhê phÇn mÒm chuyªn dông KTM_DIR. Víi viÖc sö
dông ch−¬ng tr×nh KTM_DIR ng−êi sö dông còng cã thÓ ®Æt l¹i c¸c tham sè
lµm viÖc cña tr¹m vµ thùc hiÖn mét sè lÖnh ®iÒu khiÓn kh¸c.
Khi thiÕt bÞ n»m trong sù qu¶n lý cña m¹ng, thêi gian thùc cña toµn m¹ng
®−îc tr¹m trung t©m qu¶n lý vµ ®iÒu chØnh ®ång bé theo ®ång hå cña m¸y tÝnh
trung t©m. Khi cã yªu cÇu kÕt nèi tõ tr¹m trung t©m (th«ng qua viÖc quay sè),
thiÕt bÞ sÏ tù ®éng tr¶ lêi vµ b¾t tay víi Modem tr¹m trung t©m, nÕu kÕt nèi ®−îc
thùc hiÖn, thiÕt bÞ ®o sÏ tu©n thñ mäi mÖnh lÖnh vµ yªu cÇu tõ thiÕt bÞ trung t©m.
Víi mçi tr¹m ®o, trung t©m cña nã lµ khèi xö lý vµ ®iÒu khiÓn ®−îc x©y
dùng trªn mét hÖ Onechip 89C52 bªn trong cµi ®Æt ch−¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn qu¸
tr×nh lµm viÖc cña thiÕt bÞ. Mäi chøc n¨ng vµ nhiÖm vô ®−îc thùc hiÖn theo
9
®óng tr×nh tù ®iÒu khiÓn cña ch−¬ng tr×nh nµy. l−u ®å thuËt to¸n cña ch−¬ng
tr×nh ®iÒu khiÓn thiÕt bÞ ®−îc thÓ hiÖn trªn c¸c h×nh: 2.3a, 2.3b, 2.3c.
10
Chu tr×nh lµm viÖc cña thiÕt bÞ ®−îc m« t¶ nh− sau: Sau khi ®−îc cÊp
nguån, thiÕt bÞ b¾t ®Çu lµm viÖc vµ ngõng lµm viÖc sau khi nguån bÞ ng¾t
(ngo¹i trõ khèi qu¶n lý thêi gian). Ngay sau khi cÊp nguån, b¾t ®Çu kiÓm tra sù
lµm viÖc cña c¸c khèi chøc n¨ng vµ khëi t¹o l¹i c¸c tham sè lµm viÖc cho
Modem, ®ång hå, khèi hiÓn thÞ… NÕu bé nhí vÉn trèng rçng( bé nhí ®−îc tæ
chøc trªn c¬ së EEPROM), khèi ®iÒu khiÓn sÏ khëi t¹o vµ ®Þnh d¹ng l¹i toµn
bé bé nhí. Sau khi hoµn tÊt viÖc khëi t¹o, c¸c chøc n¨ng cña thiÕt bÞ b¾t ®Çu
®−îc thùc hiÖn.
Cã 4 tham sè ®o ®−îc hiÓn thÞ:
- Tæng l−îng m−a nöa ngµy tr−íc;
- Tæng l−îng m−a nöa ngµy hiÖn t¹i;
- L−îng m−a ®o ®−îc cña chu kú tr−íc;
- L−îng m−a ®o ®−îc cña chu kú hiÖn t¹i.
Víi mçi sù thay ®æi tÝn hiÖu tõ sensor, mét l−îng m−a 0,1mm sÏ ®−îc céng
vµo tæng l−îng m−a cña nöa ngµy hiÖn t¹i (CR-SR) vµ l−îng m−a cña chu kú
hiÖn t¹i (CR-R). Kho¶ng thêi gian nöa ngµy ®−îc tÝnh tõ 7h00- 17h00 vµ
19h00- 7h00 ngµy h«m sau.
T¹i bÊt cø thêi ®iÓm nµo, nÕu tr¹m trung t©m ®−a ra yªu cÇu kÕt nèi, Modem
sÏ tù ®éng nhËn biÕt vµ kÕt nèi theo c¸c yªu cÇu ®· ®Æt ra. NÕu kÕt nèi thµnh
c«ng, tïy theo lÖnh cña tr¹m trung t©m, c¸c c«ng viÖc kh¸c nhau cã thÓ ®−îc
thùc hiÖn:
- §Æt l¹i ®ång hå lµm viÖc cho tr¹m,
- Göi sè liÖu m−a ®o ®−îc vÒ trung t©m,
- TruyÒn c¸c tham sè tr¹ng th¸i lµm viÖc vÒ trung t©m,
- §Þnh d¹ng l¹i bé nhí l−u sè liÖu.
ViÖc trao ®æi th«ng tin víi trung t©m sÏ kÕt thóc khi cã tÝn hiÖu hñy bá kÕt
nèi, gi¶i phãng ®−êng truyÒn do tr¹m trung t©m ph¸t ra.
13
Nhê ®ång hå cña thiÕt bÞ mµ CPU biÕt ®−îc thêi gian t cña sè liÖu (tÝnh
b»ng hh:mm:ss vµ dd/mm/yyyy) mµ nã ®ang tÝnh to¸n do vËy c¸c sè liÖu m−a
®o ®−îc lu«n b¶o ®¶m tÝnh x¸c thùc vÒ thêi gian, chóng ta hoµn toµn cã thÓ
biÕt ®−îc t¹i thêi ®iÓm t nµo ®ã (n»m trong kho¶ng l−u tr÷ cña bé nhí), l−îng
m−a tr¹m ®· ®o ®−îc lµ bao nhiªu. Víi thiÕt bÞ ®· ®−îc thiÕt kÕ, cø 5 phót mét
lÇn, l−îng m−a l¹i ®−îc l−u vµo bé nhí. B»ng nh÷ng thuËt to¸n tèi −u hãa sè
liÖu, chØ víi bé nhí 32Kbyte, thiÕt bÞ cã kh¶ n¨ng l−u gi÷ sè liÖu liªn tôc trong
kho¶ng 3,5 th¸ng.
CPU còng lµm viÖc víi khèi ®ång hå th«ng qua chøc n¨ng ng¾t sù kiÖn,
cø mçi gi©y, c¸c tham sè thêi gian ®−îc cËp nhËt mét lÇn. NÕu chu kú ®o ®ñ 5
phót (sè phót chia hÕt cho 5), th× l−îng m−a võa ®o sÏ ®−îc l−u gi÷ vµo « nhí
t−¬ng øng víi thêi gian hh:mm:ss, dd/mm/yyyy hiÖn t¹i, ®ång thêi xãa R=0,
vµ s½n sµng cho viÖc tÝch lòy sè liÖu cña 5 phót tiÕp theo. NÕu chu kú hiÖn t¹i
kÕt thóc, sè liÖu tæng l−îng m−a cña chu kú hiÖn t¹i sÏ ®−îc chuyÓn sang tæng
l−îng m−a chu kú tr−íc (PR_R= CR_R), ®ång thêi xãa l−îng m−a chu kú hiÖn
t¹i CR_R=0 vµ chuÈn bÞ cho chu kú sau. Khi hÕt nöa ngµy lµm viÖc (thêi ®iÓm
7h00 hoÆc 19h00), ngoµi viÖc thùc hiÖn c«ng viÖc khi kÕt thóc chu kú, thiÕt bÞ
cßn ®ång thêi chuyÓn tæng l−îng m−a cña nöa ngµy hiÖn t¹i cho tæng l−îng
m−a cña nöa ngµy tr−íc (PR_SR=CR_SR) vµ xãa CR_SR=0 s½n sµng cho nöa
ngµy míi.
Trong tr−êng hîp thiÕt bÞ lµm viÖc nh− mét thiÕt bÞ quan tr¾c m−a vµ
c¶nh b¸o lò quÐt ®éc lËp, chu kú quan tr¾c t ®−îc ®Æt b»ng tay nhê hai c«ng t¾c
g¹t ë mÆt sau cña thiÕt bÞ theo c¸c gi¸ trÞ: 30, 60, 180 vµ 360 phót. HÖ sè k liªn
quan ®Õn ng−ìng c¶nh b¸o lò quÐt cã thÓ thay ®æi víi c¸c gi¸ trÞ: 0.8, 1.0, 1.2
hoÆc off t−¬ng ®−¬ng víi t¾t b¸o ®éng. ViÖc chän hÖ sè k tuú thuéc vµo c¸c
yÕu tè nh−: ®Þa h×nh, thæ nh−ìng, m«i tr−êng,… t¹i n¬i ®Æt thiÕt bÞ.ViÖc thay
®æi hÖ sè nµy còng ®−îc thùc hiÖn nhê 2 c«ng t¾c g¹t ë mÆt sau thiÕt bÞ. (xem
H×nh 2.4)
14
H×nh 2.4 S¬ ®å bè trÝ c¸c phÝm chøc n¨ng
15
Khèi nguån ®−îc thiÕt kÕ víi ®é tin cËy cao, c¸c khèi chøc n¨ng ®−îc
cÊp nguån nu«i tõ ¡c quy qua æn ¸p 5V ®Æc dông víi ®é æn ®Þnh ®Æc biÖt.
Nguån 220VAC chØ ®−îc sö dông cho viÖc n¹p bæ sung ¡c quy.
ViÖc chèng sÐt cho thiÕt bÞ ®−îc thùc hiÖn ë c¸c ®Çu vµo tõ sensor vµ tõ
®−êng ®iÖn tho¹i. M¹ch b¶o vÖ sÐt ®−îc thiÕt kÕ trªn c¬ së sö dông c¸c linh
kiÖn ®¸p øng tiªu chuÈn cña ViÖt Nam ®èi víi sÐt lan truyÒn theo ®−êng truyÒn
cã tèc ®é cao vµ b¨ng th«ng réng.ViÖc sö dông nguån nu«i tõ ¡c quy còng
h¹n chÕ ®¸ng kÓ sÐt lan truyÒn theo ®−êng nguån.
2.2.2. TÝnh n¨ng kü thuËt cña thiÕt bÞ
Trong qu¸ tr×nh thiÕt kÕ thiÕt bÞ, ngoµi viÖc ®¸p øng c¸c chøc n¨ng
lµmviÖc nh− thiÕt bÞ ®Çu cuèi cña m¹ng ®o, nhãm thùc hiÖn ®Ò tµi mong muèn
x©y dùng mét thiÕt bÞ ®o ®a n¨ng cã thÓ lµm viÖc nh− mét thiÕt bÞ ®o ®éc lËp
víi ®Çy ®ñ c¸c chøc n¨ng kü thuËt cÇn thiÕt cã thÓ sö dông trªn m¹ng l−íi hoÆc
t¹i c¸c ®iÓm ®o m−a nh©n d©n víi chÕ ®é b¸o ®éng t¹i chç m−a lín vµ lò quÐt.
2.2.2.1. TÝnh n¨ng kü thuËt khi lµm viÖc trong m¹ng
- Thùc hiÖn kÕt nèi theo yªu cÇu tõ trung t©m ®iÒu khiÓn m¹ng.
- Thùc hiÖn ®Çy ®ñ c¸c lÖnh tõ trung t©m ®iÒu hµnh m¹ng.
- Chu kú lÊy sè liÖu nhá nhÊt tõ c¸c thiÕt bÞ ®o lµ 5 phót.
- TruyÒn vÒ trung t©m tÝn hiÖu b¸o ®éng kh¶ n¨ng xÈy ra lò quÐt.
- Sè liÖu ®o ®−îc l−u tr÷ 5 phót mét lÇn liªn tôc trong 3.5 th¸ng.
2.2.2.2. TÝnh n¨ng kü thuËt ë chÕ ®é lµm viÖc ®éc lËp
- Sè liÖu ®o vµ c¸c tham sè lµm viÖc ®−îc hiÓn thÞ trªn LCD.
- B¸o ®éng kÞp thêi b»ng c¶ ©m thanh vµ ¸nh s¸ng khi xuÊt hiÖn c¸c
ng−ìng m−a cã kh¶ n¨ng xÈy ra lò quÐt.
- Cã thÓ ®Æt chu kú quan tr¾c sè liÖu t¹i chç theo c¸c gi¸ trÞ : 30, 60, 180,
360 phót b»ng c«ng t¾c g¹t.
- Ng−ìng b¸o ®éng cã thÔ thay ®æi theo c¸c gi¸ trÞ: 0.8, 1.0, 1.2 hoÆc off
t−¬ng øng víi t¾t b¸o ®éng nhê c¸c c«ng t¾c g¹t.
16
- Cã ®ång hå lµm viÖc ®éc lËp, cã thÓ chØnh l¹i giê b»ng tay.
- ChÕ ®é lµm viÖc ®éc l©p vµ chÕ ®é lµm viÖc trong m¹ng lµ hai chÕ ®é
lµm viÖc ®éc lËp hoµn toµn kh«ng phô thuéc vµ ¶nh h−ëng ®Õn nhau.
- ThiÕt bÞ ®−îc nu«i tõ nguån ¡c quy 6V cho phÐp thiÕt bÞ lµm viÖc liªn
tôc trong 5 ngµy nÕu mÊt nguån ®iÖn l−íi.
2.2. Trung t©m qu¶n lý m¹ng ®o m−a thêi gian thùc.
2.3.1. CÊu tróc tr¹m trung t©m:
Tr¹m trung t©m gåm:
- M¸y tÝnh ®−îc cµi phÇn mÒm ®iÒu khiÓn m¹ng quan tr¾c.
- ThiÕt bÞ ®iÒu khiÓn trung t©m.
®iÒu khiÓn
PhÇn mÒm trung t©m
KTM_Net5
Modul 1 Modul 2
COM Nèi ghÐp
modem modem
trung t©m qu¶n lý m¹ng
h×nh 2.5 S¬ ®å nguyªn lý trung t©m ®iÒu khiÓn m¹ng.
M¸y tÝnh ®−îc cµi phÇn mÒm KTM_NET5 lµ phÇn mÒm ®iÒu khiÓn m¹ng,
th«ng qua khèi ®iÒu khiÓn trung t©m qu¶n lý toµn bé qu¸ tr×nh lµm viÖc vµ
ph©n phèi lÖnh cho hai Modul.
- C¸c Modul cã vai trß vµ cÊu tróc hoµn toµn gièng nhau, tiÕp nhËn lÖnh,
lÖnh tõ trung t©m ®iÒu khiÓn th«ng qua c¸c Modem quay sè, kÕt nèi vµ
trao ®æi th«ng tin víi c¸c tr¹m lÎ, tiÕp nhËn vµ göi sè liÖu vÒ khèi ®iÒu
khiÓn trung t©m.
17