Tài liệu Xây dựng hệ thống cảnh báo và giám sát cho trạm vô tuyến CDR700 (tt)

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƢU CHÍNH VIỄN THÔNG --------------------------------------- ĐÀO TRỌNG NGHĨA XÂY DỰNG HỆ THỐNG CẢNH BÁO VÀ GIÁM SÁT CHO TRẠM VÔ TUYẾN CDR700 Chuyên ngành: Kỹ thuật Viễn Thông Mã số: 60.52.02.08 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ HÀ NỘI - 2017 Luận văn đƣợc hoàn thành tại: HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƢU CHÍNH VIỄN THÔNG Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS.VŨ TUẤN LÂM Phản biện 1: …………………………………………………………………………… Phản biện 2: ………………………………………………………………………….. Luận văn sẽ đƣợc bảo vệ trƣớc Hội đồng chấm luận văn thạc sĩ tại Học viện Công nghệ Bƣu chính Viễn thông Vào lúc:……....... giờ ....... ngày ....... tháng ......... năm ............... Có thể tìm hiểu luận văn tại: - Thƣ viện của Học viện Công nghệ Bƣu chính Viễn thông 1 MỞ ĐẦU Trong các loại hình liên lạc qua sóng vô tuyến, mảng thông tin liên lạc vô tuyến bộ đàm tham gia và góp phần cung cấp giải pháp thoại đến ngƣời sử dụng mà các mô hình dịch vụ thoại khác không đáp ứng đƣợc. Mạng thông tin vô tuyến bộ đàm sử dụng chế độ liên lạc bán song công. Với tính năng gọi điểm – đa điểm cho phép một ngƣời nói cùng lúc với nhiều ngƣời nên mạng thông tin liệc lạc bộ đàm thƣờng đƣợc phục vụ cho mục đích an ninh, quân sự, thƣơng mại....Thiết bị bộ đàm ra đời khoảng năm 1936 cho quân đội và vẫn tiếp túc phát triển cho đến ngày nay, ƣớc tính từ năm 2010 số thiết bị bộ đàm trên thế giới có khoảng 40 triệu máy. Xu hƣớng trong tƣơng lai thiết bị vô tuyến bộ đàm đƣợc số hóa và ứng dụng nhiều phần mềm tiện ích. Trên thị trƣờng việt nam hiện có rất nhiều hãng cung cấp thiết bị vô tuyến bộ đàm.Tuy nhiên, trong lĩnh vực an ninh, quốc phòng và giao thông vận tải thì hãng Motorola vẫn dẫn đầu thị phần cung cấp thiết bị, trải dài khắp cả nƣớc. Ngoài thiết bị đầu cuối, nhà sản xuất cung cấp thêm trạm chuyển nhằm nâng cao khả năng phủ sóng liên lạc giữa các thiết bị đầu cuối bộ đàm. Đối với hãng Motorola, trạm chuyển tiếp CDR700 đƣợc sử dụng phổ biến nhất với những lý do ổn định, hiệu năng cao và giá thành hợp lý. Trạm chuyển tiếp vô tuyến bộ đàm CDR700 đƣợc sản xuất với tính năng chính là xử lý chuyển tiếp tín hiệu và đƣợc thiết kế ban đầu là trạm đơn lẻ không có hệ thống tích hợp để giám sát quản lý. Trong khi việc cử cán bộ ngồi trực giám sát trạm lại tốn kém nhiều chi phí nên việc quản lý điều hành gặp khó khăn do không biết sự hoạt động của trạm cho đến khi có lỗi xảy ra nhƣ: nhiệt độ quá cao, mất nguồn cấp điện, mức thu tín hiệu kém, công suất phát giảm…xảy ra. Khi nhân viên vận hành biết đƣợc sự cố cũng không nắm rõ là lỗi gì để chủ động phƣơng án sửa chữa. Từ những bất cập của việc điều hành, quản lý mạng vô tuyến bộ đàm sử dụng trong lĩnh vực an ninh, nghiên cứu vấn đề Thiết kế hệ thống giám sát và quản lý 2 trạm vô tuyến bộ đàm CDR700. Từ đó tác giả lựa chọn đề tài luận văn: “Xây dựng hệ thống cảnh báo và giám sát cho trạm vô tuyến CDR700”. Đƣợc sự hƣớng dẫn tận tình của các thầy cô trong Khoa sau đại học – Học viện Công nghệ Bƣu chính Viễn thông, đặc biệt là thầy giáo TS.Vũ Tuấn Lâm Phó Giám Đốc Học viên, luận văn cơ bản đáp ứng đƣợc yêu cầu đề ra với việc giám sát đƣợc các thông số về nhiệt độ, nguồn điện cấp, nguồn ắc quy, mức thu tín hiệu, công suất phát. Luận văn đƣợc chia làm 3 chƣơng: Chƣơng 1: Giới thiệu một số hệ thống cảnh báo giám sát điển hình. Chƣơng 2: Tổng quan về trạm vô tuyến bộ đàm Motorola CDR700. Chƣơng 3: Thiết kế mô hình hệ thống cảnh báo giám sát cho trạm CDR700. Do những hạn chế nhất định về trình độ và thời gian nên luận văn này không tránh khỏi đƣợc những thiếu sót trong quá trình làm, tác giả rất mong nhận đƣợc những sự chỉ bảo của các thầy cô để luận văn đƣợc hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn. 3 CHƢƠNG 1 GIỚI THIỆU MỘT SỐ HỆ THỐNG CẢNH BÁO GIÁM SÁT ĐIỂN HÌNH 1.1. Hệ thống cảnh báo và giám sát ứng dụng cho ngôi nhà thông minh Trong các ngôi nhà hiện đại ngày nay, số lƣợng trang thiết bị điện, điện tử đang không ngừng gia tăng. Tuy nhiên, do khác nhau về kiến trúc, việc điều khiển các thiết bị đôi khi bất cập. Thêm vào đó, việc điều khiển các thiết bị một cách thủ công với khoảng các địa lý lớn không dễ. Vì vậy, việc áp dụng các công nghệ điều khiển tự động nhằm giải quyết tƣơng tác giữa môi trƣờng và các thiết bị trong nhà một cách linh hoạt, dễ dàng là điều tất yếu, khái niệm nhà thông minh ra đời.Nhà thông minh hiểu đơn giản là ngôi nhà mà các thiết bị gia dụng trong nó nhƣ: Hệ thống chiếu sáng, sƣởi ấm, máy lạnh, TV, camera an ninh,…có khả năng tự động hóa và giao tiếp với nhau theo một lịch trình hay kịch bản định sẵn. Nguyên lý hoạt động của các hệ thống điều khiển tự động nói chung, hệ thống nhà thông minh nói riêng tập trung chủ yếu vào việc giải quyết tƣơng tác giữa hệ thống với môi trƣờng. Thông qua các cảm biến các tín hiệu đƣợc thu nhận, các tín hiệu này sẽ đƣợc lƣu trữ, xử lí và tùy theo yêu cầu của từng điều kiện đặt ra mà điều khiển các thiết bị theo mục đích cụ thể. Nhiều công nghệ đã đƣợc áp dụng khi xây dựng nhà thông minh.Tuy nhiên, sự phức tạp nằm ở chỗ các hệ thống điều khiển phải cân bằng giữa sự phức tạp của hệ thống và tính tiện dụng cho ngƣời dùng, đặc biệt là có thể đƣợc điều khiển ở bất cứ đâu, từ trong chính ngôi nhà đó hay bất kỳ nơi nào trên thế giới thông qua điện thoại hoặc internet.Công nghệ Internet of Things (IoT) đang trở lên phổ biến, hàng tỷ thiết bị đƣợc kết nối chung với nhau bằng internet. Với IoT mỗi đồ vật, thiết bị, con ngƣời đƣợc cung cấp một định danh của riêng mình, và tất cả có khả năng truyền tải, trao đổi thông tin, dữ liệu qua một mạng duy nhất 4 mà không cần đến sự tƣơng tác trực tiếp giữa ngƣời với ngƣời, hay ngƣời với máy tính. Bên cạnh đó, IoT có thể triển khai một mạng lƣới các thực thể thông minh, có khả năng tự tổ chức và hoạt động tùy theo tình huống, môi trƣờng, đồng thời chúng cũng có thể liên lạc với nhau để trao đổi thông tin, dữ liệu. Với khả năng định danh cao, số lƣợng các thực thể trong hệ thống đƣợc định danh chính xác, duy nhất, đảm bảo tốt khả năng quản lý, điều khiển của hệ thống. 1.2. Hệ thống cảnh báo giám sát trạm BTS  Các nhà trạm không ngƣời trực nhƣ trạm BTS, trạm biến thế, trạm tần số cần có hệ thống cảnh báo nhƣ báo cháy, báo khói, báo đột nhập, báo nhiệt độ độ ẩm, báo ngập nƣớc và các thông báo liên quan đến trạng thái thiết bị của nhà trạm. Đồng thời điều khiển tự động hoặc bằng tay đối với các thiết bị nhƣ điều hòa, quạt, đèn.. Các cảnh báo và điều khiển đều có thể thực hiện từ xa mà không cần phải đến trực tiếp.  Để thực hiện đƣợc các nhiệm vụ từ xa thì cần có thông tin truyền thông, phƣơng thức truyền tin qua mạng di động và mạng internet là phổ thông và không giới hạn khoảng cách.  Với rất nhiều trạm cần giám sát điều khiển thì phần mềm quản lý tập trung là rất cần thiết. Với phần mềm này ngƣời quản lý chỉ cần ngồi 1 địa điểm là có thể theo dõi đƣợc hoạt động của hàng nghìn nhà trạm ở khắp mọi nơi.  Ngoài các cảnh báo ngoài thì thiết bị và hệ thống còn biết đƣợc tình trạng hoạt động của thiết bị, thiết bị có hoạt động hay không, có lỗi gì không thì ở trung tâm sẽ biết đƣợc.  Phần mềm có thiết kế thân thiện với ngƣời sử dụng, đồng thời kết hợp giữa hình ảnh và âm thanh để sự việc cảnh bảo đƣợc nhanh chóng kịp thời.  Tại các trạm có camera IP đều đƣợc phần mềm giám sát trực tiếp qua hình ảnh và khi có cảnh báo phần mềm sẽ chụp lại các hình ảnh cảnh báo đó và 5 hiển thị trên phần mềm quản lý tập trung. Cho phép ngƣời quản lý nắm bắt đƣợc sự việc cảnh báo vừa xảy ra qua hình ảnh trực tiếp ghi lại. KẾT LUẬN CHƢƠNG Trong chƣơng 1, nội dung giới thiệu một số mô hình hệ thống cảnh báo giám sát điển hình đang đƣợc triển khai rộng khắp đem lại những lợi ích vô cùng thiết thực đối với việc cảnh báo giám sát trạng thái các thiết bị đang hoạt động độc lập. Với tƣơng lai phát triển mạnh mẽ của các công nghệ truyền thông không dây, cũng nhƣ xu hƣớng kết nối vạn vật thông qua internet (Internet Of Thing), dự đoán trong năm 2017 sẽ có khoảng 8,4 tỷ thiết bị kết nối internet góp phần nâng cao chất lƣợng sống của con ngƣời. 6 CHƢƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ TRẠM VÔ TUYẾN BỘ ĐÀM MOTOROLA CDR700 2.1. Mạng thông tin vô tuyến bộ đàm 2.1.1. Mô hình vô tuyến điểm – điểm Thông tin vô tuyến trực tiếp là liên lạc giữa các thiết bị thu-phát với nhau, cự ly liên lạc phụ thuộc vào công suất thiết bị, chiều cao an ten và tần số công tác. Ta tính đƣợc cự ly liên lạc tối đa dựa trên các thông số, từ đó có quyết định cho mô hình thông tin phù hợp địa bàn cần thiết kế. Mô hình thông tin điểm điểm không đòi hỏi yêu cầu cao, các thiết bị thu phát đàm thoại có cùng tần số công tác có thể bắt tay nhau và thực hiện cuộc thoại thông thƣờng 2.1.2. Mô hình vô tuyến điểm – đa điểm Mạng thông tin vô tuyến điểm – đa điểm, giống nhƣ mạng điểm – điểm ở chỗ có thể sử dụng nhiếu loại thiết bị có chức năng đàm thoại và cùng dải tần số công tác, nhƣng số trạm nhiều hơn. 2.1.3. Mô hình thông tin đa điểm ( Thông tin chuyển tiếp) Mô hình liên lạc kết nối một trạm chuyển tiếp phủ sóng bộ đàm 2 chiều trên một địa bàn rộng, thông qua một phần mềm quản lý các trạm và máy lẻ. Các máy lẻ thông qua trạm kết nối nhau trên một khu vực nằm trong bán kính vùng phủ sóng của trạm chuyển tiếp, Cự ly liên lạc phụ thuộc vào độ cao an ten trạm chuyển tiếp với độ cao an ten các máy lẻ và công suất thiết bị tham gia mạng. Với điều kiện thiết bị hiện nay, thông qua thiết lập một mạng chuyển tiếp ta có thể tổ chức nhiều hình thức liên lạc khác nhau, tùy thuộc vào quyền của quản trị mạng lập trình qua các phần mềm ứng dụng. 2.2. Cấu trúc trạm chuyển tiếp CDR700 Trạm chuyển tiếp CDR700 đƣợc sử dụng phổ biến trong hệ thống mạng vô tuyến bộ đàm của lực lƣợng Công an, các hãng taxi, vận tải ở trong nƣớc. Do tính 7 phổ biến về trạm chuyển tiếp CDR700 nên trong phạm vi của luận văn lấy trạm CDR700 là đối tƣợng nghiên cứu. Để hiểu hơn về trạm chuyển tiếp CDR700 ta đi vào tìm hiểu cấu tạo của trạm. Trạm chuyển tiếp CDR700 là một trong những sản phẩm tiện ích cung cấp giải pháp thông tin vô tuyến bộ đàm giá thành thấp. Trạm chuyển tiếp CDR700 này là sản phẩm đƣợc thiết kế mà cả máy thu và máy phát trên cùng một giá. Vì vậy nó đảm bảo yếu tố gọn nhẹ dễ triển khai lắp đặt, sửa chữa. Trong trạm CDR700, tất cả các bộ phận nằm trong một khối. Trong khối có 2 máy GM338, bộ điều khiển Repeater (thƣờng là IR20), khối nguồn, duplex. 2.3. Thực trạm trong công tác quản lý giám sát trạm CDR700 Trạm chuyển tiếp CDR700 đƣợc sử dụng khá phổ biến trong thông tin vô tuyến bộ đàm ở trong nƣớc cũng nhƣ ở nƣớc ngoài. Trong lực lƣợng Công an nói riêng, số lƣợng trạm CDR700 đƣợc trang bị trong 10 năm trở lại đây là rất nhiều, trung bình mỗi đầu mối huyện trên cả nƣớc đều đƣợc trang cấp 01 trạm chuyển tiếp CDR700 phục vụ cho công tác liên lạc, chỉ huy chỉ đạo, đấu tranh phòng chống tội phạm. Trạm chuyển tiếp CDR700, với thiết kế gọn và không quá lớn nên hầu nhƣ việc triển khai không khó khăn. Với việc các trạm chuyển tiếp hầu hết đƣợc cấp tới cấp huyện nên theo lẽ thƣờng cần số lƣợng cán bộ chuyên trách lớn để trực giám sát, kiểm tra vận hành trạm và thiết bị đầu cuối đƣợc trang cấp ở nội vùng. Tuy nhiên, hiện nay trong lực lƣợng thông tin trong ngành công an biên chế cho cán bộ quản lý thiết bị tin học, viễn thông còn hạn chế. Thực tế mỗi tỉnh biên chế hiện nay chỉ có một đội phụ trách lĩnh vực viễn thông tin học đặt ở tỉnh trong khi phạm vi quản lý khắp tỉnh. Cán bộ ở cấp Huyện phụ trách thƣờng có chuyên ngành khác và ôm đồm nhiều công việc khác, nên việc quản lý gặp nhiều khó khăn. Từ thực trạng về khả năng vận hành của trạm, cũng nhƣ yêu tố nhân lực quản lý giám sát nên thực tế hiện nay gặp khó khăn trong vấn đề quản lý giám sát, đòi hỏi 8 cần thiết bị giám sát nâng cao tính chuyên nghiệp trong xử lý tình huống, chất lƣợng mạng. 2.4. Đề xuất mô hình hệ thống cảnh báo giám sát trạm vô tuyến CDR700 Để giám sát hệ thống, đề xuất mô hình giám sát nhƣ sau: +Thiết kế một module giám sát từ xa kết nối qua đƣờng truyền tín hiệu GPRS. Tại Module này ta có thể giám sát các thông số nhƣ: +Giám sát nguồn điện áp cấp cho máy thu và máy phát với điện áp: 13,8V. Qua đó có thể biết đƣợc nguồn nuôi máy có đƣợc đảm bảo không. Tránh tình trạng máy mất nguồn mà không xử lý đƣợc. + Giám sát dòng tiêu thụ từ đó quy ra công suất của máy phát khi phát sóng. Việc máy phát khi phát tín hiệu sẽ tiêu thụ một dòng điện nhất định, qua đó ta giám sát việc tiêu thụ dòng cũng đồng nghĩa gián tiếp theo dõi công suất phát của máy. Sở dĩ làm đƣợc việc đó bởi, ta xây dựng bảng quy đổi công suất tiêu thụ bao nhiêu ứng với dòng tiêu thụ bao nhiêu. Từ đó, xây dựng mẫu quy đổi (Bảng quy đổi được nêu trong chương 3) và biết đƣợc máy phát có hoạt động hay không. + Giám sát độ nhạy của máy thu của trạm CDR700. Qua cổng Accessory của máy thu, tại chân số 15 có chức năng RSSI cho phép đo cƣờng độ thu tại đây. Tuy nhiên, tại chân 15 RSSI này chỉ cho ra điện áp, ta phải xây dựng bảng quy đổi cƣờng độ trƣờng của máy thu bao nhiêu dbm tại chân 15 RSSI cho ra điện áp tƣơng ứng bấy nhiêu. (Bảng đo xây dựng ở chương 3) . Qua việc theo dõi cƣờng độ thu ta cũng biết đƣợc máy thu có hoạt động hay không. + Giám sát nhiệt độ trạm : Máy phát vô tuyến luôn là thiết bị bức xạ nhiệt lớn nhất trong số thiết bị gắn trong trạm CDR700. Trong một số hoàn cảnh nhƣ thời tiết quá nóng, hoạt động liên tục hoặc thiết bị phụ trợ làm mát hỏng sẽ khiến cho máy phát quá nóng vƣợt quá khỏi giới hạn nhiệt độ hoạt động cho phép khiến thiết bị dễ hỏng hoặc làm sai lệch thông số hoạt động của máy. Nên việc giám sát nhiệt độ luôn là quan trọng và cần theo dõi thƣờng xuyên để kịp thời xử lý. 9 + Giám sát nguồn Battery: Việc giám sát nguồn Acquy 12V cấp cho trạm là cần thiết (Có thể sử dụng bình 100AH, 200AH tùy từng nhu cầu từng điểm). Bởi việc thông tin cần thông suốt mọi lúc và mọi nơi nhất là các vùng trọng điểm về an ninh trật tự. Việc giám sát nguồn cho phép ta biết đƣợc trạm nào đang mất điện, và qua điện áp cấp cho trạm ta phán đoán đƣợc ngƣỡng Acquy còn hoạt động. KẾT LUẬN CHƢƠNG Trong chƣơng 2, nội dung trình bày khái quát hệ thống thông tin vô tuyến bộ đàm, nhƣng tồn tại và khó khăn. Trong đó có, cách thức liên lạc, mô hình tổ chức và cự ly liên liên lạc của trạm CDR700. Cụ thể, cấu trúc trạm CDR700 đƣợc nêu ra chi tiết với các thành phần chức năng riêng biệt, đi kèm có sơ đồ chức năng các chân tín hiệu của máy thu và máy phát vô tuyến trong trạm. Từ hiện trạng và cấu trúc của trạm CDR700 tác giả đƣa ra mô hình hệ thống để giám sát hoạt động của trạm. Trong mô hình với các tính năng giám sát nhiệt độ, nguồn cấp, ắc quy, độ nhạy máy thu, công suất máy phát. Từ đó giúp ngƣời dùng quản lý, điều hành hiệu quả hơn. 10 CHƢƠNG 3 THIẾT KẾ MÔ HÌNH HỆ THỐNG CẢNH BÁO GIÁM SÁT CHO TRẠM CDR700 3.1. Chỉ tiêu tính năng hệ thống cảnh báo giám sát trạm CDR700 3.1.1. Tính năng của hệ thống Bảng 3.1: Tính năng của hệ thống cảnh báo giám sát TT Tên tính năng Mô tả - Giám sát nguồn điện áp cấp cho 1 Giám sát nguồn cấp thiết bị, giá trị chuẩn là 13,8V. Thiết lập các mức cảnh báo cho ngƣỡng trên và dƣới. - Giám sát dòng tiêu thụ từ đó quy ra công suất của máy phát khi 2 Giám sát dòng tiêu thụ phát sóng, thiết lập các mức cảnh báo cho ngƣỡng trên và dƣới. - Quy đổi mức điện áp đọc đƣợc 3 Giám sát độ nhạy của máy thu từ chân RSSI của máy thu ra thành cƣờng độ mức tín hiệu thu đƣợc. - Đọc giá trị nhiệt độ từ cảm biến LM35 từ đó xác định nhiệt độ 4 Giám sát nhiệt độ trạm môi trƣờng mà thiết bị đang hoạt động, thiết lập các mức cảnh báo cho ngƣỡng trên và dƣới. Ghi chú 11 Tên tính năng TT Ghi Mô tả chú - Đọc giá trị điện áp sau mạch phân áp điện trở từ đó quy đổi ra 5 Giám sát nguồn Battery giá trị điện áp của nguồn ắc quy dự phòng, thiết lập các mức cảnh báo cho ngƣỡng trên và dƣới. 3.1.2. Chỉ tiêu của hệ thống Bảng 3.2: Chỉ tiêu của hệ thống cảnh báo giám sát TT Tên chỉ tiêu 1 Điện áp nguồn cấp 2 Dòng tiêu thụ 3 4 5 6 7 Thời gian cập nhật dữ liệu Độ phân giải đầu đo nhiệt độ Độ phân giải đo độ nhạy máy thu Độ phân giải đo công suất máy phát Độ phân giải đo điện áp ắc quy và nguồn nuôi Đơn vị đo Mức VDC 12  10% mA ≤ 500 second ≤ 10 o C 1 dBm 1 W 1 V 0.01 Ghi chú 12 3.2. Sơ đồ khối module cảnh báo giám sát trạm CDR700 Căn cứ mô hình tổng quát chung của cả hệ thống giám sát đề xuất ở chƣơng 2, trong chƣơng này đi chi tiết hơn vào thiết kế module cảm biến trong hệ thống giám sát, cụ thể là đề xuất các khối có khả năng tích hợp với nhau tạo nên sản phẩm mong muốn. Thiết kế module với sơ đồ khối nhƣ sau: Hình 3.1: Sơ đồ khối mô hình module giám sát trạm CDR700 Với thiết kế các khối nhƣ hình vẽ 3.1, ta có thể giải quyết các yêu cầu từ bài toán đặt ra ở chƣơng 1. Mô hình đƣợc diễn giải nhƣ sau: + Khối xử lý dữ liệu trung tâm để xử lý các dữ liệu đƣa về đề phân tích xử lý và đẩy dữ liệu sang khối truyền dữ liệu qua GPRS. Khối xử lý trung tâm này, đề xuất dùng vi điều khiển STM32F103 cùng Broad phát triển sẵn để xử lý. + Khối truyền dữ liệu về server ở trung tâm, lựa chọn phƣơng thức truyền qua mạng di động GPRS. Với lý do, tận dụng hạ tầng mạng di động Gtel sẵn có của Bộ Công an, cũng nhƣ sự tiện lợi khi truyền sóng vô tuyến khắp mọi nơi. Khối nhận truyền dữ liệu này, đề xuất xử dụng Sim 900A đi cùng broad phát triển riêng cho Sim 900A. + Khối nguồn cấp cho tất các các Broad cũng nhƣ các cảm biển sử dụng đó là bộ nguồn hạ áp Conveter 5V DC. Nó có chức năng giảm áp từ nguồn DC có điện áp cao nhƣ Acquy, nguồn DC cấp máy sang nguồn DC 5V. 13 + Để giải quyết việc đo dòng tiêu thụ của máy phát để chuyển đổi sang mức công suất tiêu thụ, đề xuất sử dụng cảm biến đo dòng. Trên thị trƣờng có hai dòng đo cảm biến, một là cảm biến không tiếp xúc (Luồn dây cấp nguồn qua cảm biến), hai là cảm biến đấu nối tiếp (dây nguồn đối nối tiếp qua cảm biến). Trong hai loại này, chọn loại đấu nối tiếp để đảm bảo tính chính xác cao hơn. Đề xuất sử dụng cảm biến ACS712 20A, đi kèm cảm biến là module đƣợc phát triển sẵn để kết nối với broad STM32F103 + Với khối đo nhiệt độ máy phát. Có nhiều dạng cảm biến nhiệt, ở đây Sử dụng cảm biến nhiệt độ LM35 với dải nhiệt độ rộng, từ đây lấy dữ liệu truyền về broad STM32F103 + Với khối đo mức thu tín hiệu từ phần thu của trạm, do tín hiệu từ chân 15 ở cổng accessory của máy thu cho điện áp ra dao động thấp dƣới 5V nên đề xuất đƣờng tín hiệu điện áp này đƣợc đấu nối thẳng tới Broad STM32F103. + Với khối đo điện áp cấp nguồn cho phần thu và phần phát của trạm, sử dụng mạch phân áp điện trở để giảm áp để kết nối tới Broad STM32F103. + Với khối đo điện áp Acquy cũng tƣơng tự nhƣ khối đo điện áp cấp nguồn, sử dụng mạch phân áp điện trở giảm áp để kết nối tới Broad STM32F103. Bƣớc đầu với ý tƣởng từ những sơ khối xử lý ở trên, đi nghiên cứu chi tiết từng khối xử lý. 3.3. Thu thập số liệu RSSI từ máy thu và công suất máy phát trạm CDR700 Để tiến hành lấy số liệu phục vụ cho việc tính toán cho hệ thống giám sát trạm vô tuyến CDR700. Phƣơng pháp đo:  Bƣớc 1: Cắm rắc nguồn từ bộ nguồn DC 13,8V vào máy bộ đàm thu GM338 trong trạm CDR700. Bật nguồn DC và bật máy bộ đàm.  Bƣớc 2: Bật máy tính, chạy phần mềm và kết nối dây tín hiệu vào máy bộ đàm. Sau đó đọc thông tin trong máy bộ đàm nhƣ: tần số, mã bảo vệ. 14  Bƣớc 3: Bật máy đo R2600, Đấu nối dây từ máy đo tới cổng RF của máy bộ đàm, thiết lập chế độ máy phát tín hiệu với đúng tần số và mã bảo vệ với cƣờng độ ban đầu là -120 dBm.  Bƣớc 4: Bật máy đo Fluke Multimetter, đặt chế độ đo volt , lấy que đo để đo điện áp chân RSSI của máy bộ đàm với mức cƣờng độ tín hiệu phát -120 nhƣ ở bƣớc 3.Ghi giá trị đo đƣợc vào sổ.  Bƣớc 5: Thay đổi máy phát tín hiệu R2600 giảm dần từng dbm một nhƣ: -119, 118....cho đến -50 dbm và ghi giá trị lần lƣợt vào bảng số liệu. 3.3.3. Tiến hành đo lấy số liệu tiêu thụ dòng của máy phát trạm CDR700 và cảm biến ACS 712.  Phƣơng pháp đo: - Bƣớc 1: Đấu nối tiếp rắc nguồn qua máy đo Fluke Multimetter. Cắm rắc nguồn từ bộ nguồn DC 13,8V vào máy bộ đàm phát GM338. Bật nguồn DC và bật máy bộ đàm. - Bƣớc 2: Bật máy tính, chạy phần mềm và kết nối dây tín hiệu vào máy bộ đàm. Sau đó đọc thông tin trong máy bộ đàm nhƣ: tần số, công suất phát. - Bƣớc 3: Bật máy đo R2600, Đấu nối dây từ máy đo tới cổng RF của máy bộ đàm, thiết lập chế độ đo công suất với đúng tần số máy phát mà máy đƣợc lập trình - Bƣớc 4: Từ máy đo Fluke Multimetter, chọn chế độ đo dòng DC. - Bƣớc 5: Bóp PTT của máy bộ đàm, quan sát công suất máy, chỉ số dòng tiêu thụ từ máy đo và ghi lại. Tiếp theo, với dữ liệu có đƣợc nhƣ thông số công suất phát và dòng tiêu thụ giờ đây ta đo dữ liệu đầu ra từ cảm biến ACS712. - Bƣớc 1: Đấu nối tiếp rắc nguồn qua cảm biến dòng ACS712. Cắm rắc nguồn từ bộ nguồn DC 13,8V vào máy bộ đàm phát GM338. Bật nguồn DC và bật máy bộ đàm. 15 - Bƣớc 2: Bật máy tính, chạy phần mềm và kết nối dây tín hiệu vào máy bộ đàm. Sau đó đọc thông tin trong máy bộ đàm nhƣ: tần số, công suất phát.Thiết lập công suất máy tuần tự nhƣ ở bài đo nguồn dòng ở trên. - Bƣớc 3: Bật máy đo R2600, Đấu nối dây từ máy đo tới cổng RF của máy bộ đàm, thiết lập chế độ đo công suất với đúng tần số máy phát mà máy đƣợc lập trình - Bƣớc 4: Từ máy đo Fluke Multimetter, chọn chế độ đo Volt DC. Nối que đo đến chân Vout của cảm biến - Bƣớc 5: Bóp PTT của máy bộ đàm, quan sát điện áp ra của cảm biến trên máy đo. Ghi lại và lặp lại khi thay đổi công suất máy. 3.4. Cài đặt và thử nghiệm hệ thống cảnh báo giám sát trạm CDR700 3.4.1. Lắp đặt phần cứng Hình 3.2: Sơ đồ khối chi tiết của module giám sát 16 Đấu nối module giám sát: a) Đấu nối nguồn cấp Đầu vào của module hạ áp đƣợc thiết kế để sử dụng với dải điện áp rất rộng từ 7 – 42VDC, đầu vào này sẽ đƣợc nối chung với đƣờng nguồn 13.8VDC của máy CDR700. Nguồn 13.8VDC này đƣợc đƣa vào LED chỉ thị nguồn và công tắc on/off, đầu kia của công tắc on/off sẽ đƣợc nối vào module nguồn hạ áp. Đầu ra 5VDC cố định với dòng tải tối đa 3A của module nguồn hạ áp đáp ứng tốt yêu cầu cấp nguồn của hệ thống, đầu ra này đƣợc nối với module STM32F103, Module SIM900A , IC đo nhiệt độ LM35, module cảm biến dòng ACS712 b) Đấu nối giao tiếp giữa module STM32F1103 và module SIM 900A: Sử dụng chuẩn giao tiếp UART để truyền thong giữa hai module do vậy cần nối chéo hai chân TX, RX của hai module với nhau nhƣ hình 3.18 Hình 3.3: Minh họa đấu nối giữa module STM32F1103 và module SIM 900A Ở đây ta sử dụng cổng UART1 của STM32F103 do vậy cần đấu nối chân USART1_TX với chân Rx của SIM900 và ngƣợc lại USART1_RX với chân TX của SIM900. 17 Hình 3.4: Mô tả chân chức năng USART trên chip STM32F103 c) Đấu nối cảm biến: Cảm biến nhiệt độ: Đầu ra cảm biến nhiệt độ Vout LM35 đƣợc đấu nối vào kênh 5 của bộ ADC1 với độ phân giải cao 12 bit. Hình 3.5:Mô tả chân chức năng của bộ ADC kênh 5 Đo mức thu của máy RSSI: Đấu nối trực tiếp từ chân điện áp RSSI của CDR700 đến kênh 0 của bộ ADC1 module STM32F103 Hình 3.6: Mô tả chân chức năng của bộ ADC kênh 0 Đo điện áp acquy: Do dải điệp áp acquy rất cao từ 12 – 15VDC không thể kết nối trực tiếp vào ADC của STM32F103 do vậy cần đƣa qua một mạch phân áp điện trở nhƣ sơ đồ bên dƣới 18 Hình 3.7: Sơ đồ đấu nối điện trở phân áp mạch đo Ắcquy Điện áp Vout đầu ra mạch phân áp đảm bảo không vƣợt quá 3.3VDC để tránh hiện tƣợng hỏng IC, sau đó điện áp sẽ đƣợc đƣa vào kênh 1 của bộ ADC1 Hình 3.8: Mô tả chân chức năng của bộ ADC kênh 1 Đo điện áp nguồn cấp: Do điện áp nguồn cấp cố định 13.8VDC không phù hợp để đƣa trực tiếp vào module STM32F103 vì vậy cần đƣa qua mạch phân áp điện trở sau đó mới đƣợc đƣa vào kênh 3 của bộ ADC 1.Sơ đồ mạch giống nhƣ trong hình 38. Hình 3.9: Mô tả chân chức năng của bộ ADC kênh 3 Cảm biến đo dòng: Điện áp đầu ra cảm biến đo dòng đƣợc đƣa trực tiếp đến đầu vào kênh 6 của bộ ADC1 module STM32F103 Hình 3.10: Mô tả chân chức năng của bộ ADC kênh 6