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 :
Céng t¸c viªn chÝnh:
Ngµy
th¸ng
ks. §µo hång ch©u
TS. NguyÔn ViÕt H©n, KS. Hoµng Phi Thµnh
KS. §Æng Tïng MÉn
n¨m 200
Ngµy
Chñ nhiÖm ®Ò tµi
Ngµy
th¸ng
th¸ng
n¨m 200
Thñ tr−ëng c¬ quan chñ tr×
n¨m 200
Ngµy
Chñ tÞch Héi ®ång ®¸nh gi¸ chÝnh thøc
th¸ng
n¨m 200
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
M−a T§ 2
Tr¹m ®o
M−a T§ 1
Tr¹m ®o
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 On7
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
e
n
s
o
r
nèi ghÐp
HiÓn thÞ
B¸o ®éng
Khèi xö lý
L−u tr÷
Nóm ®k
Nèi m.tÝnh
m
o
d
e
m
Thuª bao
§T
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.
PhÇn mÒm
KTM_Net5
COM
®iÒu khiÓn
trung t©m
Modul 1
Modul 2
modem
modem
Nèi ghÐp
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
- Xem thêm -
.PDF 
277 
29 
108 
