Nghiên cứu ứng dụng các công nghệ tự động hóa tiên tiến để nâng cao chất lượng dịch vụ bưu chính viễn thông ở việt nam

Đề tài KHCN cấp nhà nước KC.03.16

Bộ Bưu chính Viễn thông
Viện Khoa học và Kỹ thuật Bưu điện
122 Hoàng Quốc Việt Hà Nội

Báo cáo tổng kết khoa học và kỹ thuật Đề tài:

Nghiên cứu ứng dụng các Công nghệ Tự động hóa tiên
tiến để nâng cao chất lượng Dịch vụ Bưu chính Viễn
thông ở Việt nam

PGS.TS. Nguyễn Minh Dân

5701
01/03/2006

Hà Nội, 4-2005

Chương trình KC.03

i


Đề tài KHCN cấp nhà nước KC.03.16

Danh sách những người thực hiện
TT

Họ và tên

Cơ quan công tác

A

Chủ nhiệm đề tài

Bộ Bưu chính Viễn thông

PGS.TS. Nguyễn Minh Dân
B

Cán bộ tham gia nghiên cứu

1

KS. Trần minh Sơn

Viện Khoa học Kỹ thuật Bưu điện

2

TS. Lê Anh Tuấn

Viện Tên lửa-Trung tâm KHKT & CNQS

3

KS. Đoàn Đình Phương

Viện Khoa học Vật liệu-Viện Khoa học và

Công nghệ Việt nam

4

Ths. Nguyễn Thái

Viện Khoa học Kỹ thuật Bưu điện

5

KS. Trần Thế Truyền

Viện Khoa học Kỹ thuật Bưu điện

6

Ths. Phạm Quốc Huy

Viện Khoa học Kỹ thuật Bưu điện

7

TS. Nguyễn Xuân Huy

Viện Tên lửa-Trung tâm KHKT & CNQS

8

KS. Nguyễn Hồng Quyền

Viện Khoa học Vật liệu-Viện Khoa học và
Công nghệ Việt nam

9

KS. Lê Tuấn Minh

Viện Khoa học Vật liệu-Viện Khoa học và
Công nghệ Việt nam

KS. Biện Văn Quang

Viện Khoa học Kỹ thuật Bưu điện

10

Chương trình KC.03

ii


Đề tài KHCN cấp nhà nước KC.03.16

Tóm tắt báo cáo tổng hợp đề tài KC.03.16
Mục tiêu của đề tài “ Nghiên cứu ứng dụng các công nghệ tự động hóa tiên tiến để
nâng cao chất lượng dịch vụ Bưu chính ở Việt nam” là nghiên cứu, chế tạo thử nghiệm
hệ thống chia chọn thư tự động với các tính năng kỹ thuật: Tốc độ chia thư: 4000
thư/giờ, Số hướng chia: 4 hướng và 1 hướng Reject, kích cỡ phong bì từ 105x190 đến
245x210mm. Với yêu cầu đặt ra như thế, nhóm thực hiện đề tài đã khảo sát và nghiên
cứu các loại thiết bị chia chọn trên thế giới, đặc biệt là thiết bị chia chọn thư của hãng

COSMOS hiện đang hoạt động tại Công ty Bưu chính liên tỉnh và quốc tế (VPS).Với
những gì mà nhóm thực hiện đã khảo sát được, chúng tôi đã tìm ra được hướng đi để
thực hiện đề tài. Trước khi bắt tay vào xây dựng và chế tạo hệ thống, chúng tôi đã xác
lập mô hình và những yêu cầu kỹ thuật cơ bản của hệ thống. Nội dung này làm tiền đề
cho việc xác định công nghệ và các công cụ thực hiện sau này. Trước khi bắt đầu thực
hiện các công việc thiết kế và chế tạo hệ thống, chúng tôi đã nghiên cứu và xây dựng
phần mềm mô phỏng hệ thống chia chọn tự động dựa trên hệ thống chia chọn của hãng
COSMOS của Công ty VPS. Qua phần mềm mô phỏng, một lần nữa chúng tôi lại
nghiên cứu kỹ hơn về hệ thống chia chọn COSMOS về các chức năng hoạt động và
tính năng kỹ thuật của hệ thống. Để có thể thiết kế và chế tạo hệ thống, chúng tôi cần
phải xác định nguyên lý điều khiển cho hệ thống điều khiển. Dựa vào nguyên lý trên
chúng tôi đã thiết kế cụ thể các module cơ khí đọc Barcode, module bẻ ghi và ngăn
xếp, thiết kế chi tiết các cơ cấu cơ khí. Chế tạo các cơ cấu, lắp ráp và hoàn chỉnh về
phần cơ khí của hệ thống. Về phần điều khiển, chúng tôi đã nghiên cứu và đưa ra các
thuật toán điều khiển, xây dựng và phát triển các phần mềm điều khiển hệ thống: Phần
mềm đọc Barcode, Phần mềm phân phối thư. Hệ thống tổng hợp số liệu và cảnh báo
hỏng hóc được xây dựng dựa trên nguyên lý điều khiển hệ thống và nguyên lý cơ khi
khi chế tạo. Công việc tích hợp các module và tích hợp hệ thống dựa trên các chuẩn
tích hợp. Hệ thống chia chọn thư tự động mà nhóm thực hiện đề tài đã xây dựng và
chế tạo đạt được các chỉ tiêu kỹ thuật đặt ra trong đề cương.

Chương trình KC.03

iii


Đề tài KHCN cấp nhà nước KC.03.16

MỤC LỤC
Lời nói đầu……………………………………………………………………………………..1

Tổng quan tình hình nghiên cứu trong nước và ngoài nước………………....3
Đối tượng nghiên cứu………………………………………………………………………7
Các công trình Khoa học có liên quan………………………………………………..9
Chương 1: Xây dựng mô hình hệ thống chia chọn tự động………………….10
1. Lập mô hình hệ thống chia chọn tự động…………………………………………….10
2. Xác định công nghệ điều khiển cho hệ thống chia chọn tự động………..15
3. Kết luận………………………………………………………………………………………………….16
Chương 2: Xây dựng chương trình mô phỏng hệ thống chia chọn tự
động……………………………………………………………………………………………17
1. Phương pháp mô phỏng………………………………………………………………………..17
2. Mô hình hóa các thực thể mô phỏng ……………………………………………………18
3. Phát triển phần mềm mô phỏng….. ……………………………………………………..19
4. Đánh giá kết quả thu được……………………………………………………………………24
5. Kết luận và kiến nghị…………………………………………………………………………….24
Chương 3: Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo hệ thống cơ khí cho modul đọc
Barcode……………………………………………………………………………………….25
1. Sản phẩm……………………………………………………………………………………………..25
2. Tóm tắt nội dung báo cáo…………………………………………………………………….25
3. Tóm tắt kết quả xây dựng hệ thống cơ khí cho module đọc Barcode, bẻ
ghi và ngăn xếp…………………………………………………………………………………….25
4. Kết luận…………………………………………………………………………………………………32
Chương 4: Nghiên cứu, xây dựng hệ thống điều khiển cho module đọc
Barcode, bẻ ghi và ngăn xếp…………………………………………………………..33
1. Sản phẩm……………………………………………………………………………………………….33
2. Tóm tắt nội dung báo cáo……………………………………………………………………..33
3. Tóm tắt kết quả xây dựng hệ thống điều khiển cho module đọc
Barcode, bẻ ghi và ngăn xếp…......................................................37

Chương trình KC.03

iv


Đề tài KHCN cấp nhà nước KC.03.16

4. Kết luận………………………………………………………………………………………………….42
Chương 5: Nghiên cứu, xây dựng hệ thống tổng hợp xử lý số liệu và cảnh
báo hỏng hóc.........................................................................................43
1. Sản phẩm……………………………………………………………………………………………….43
2. Tóm tắt nội dung báo cáo……………………………………………………………………..43
3. Tóm tắt kết quả xây dựng hệ thống tổng hợp số liệu, cảnh báo hỏng
hóc...........................................................................................43
4. Kết luận………………………………………………………………………………………………….50
Chương 6: Tích hợp các module của hệ thống chia chọn…………………….51
1. Sản phẩm…………………………………………………………………………………………….…51
2. Tóm tắt nội dung báo cáo…………………………………………………………….……….51
3. Tóm tắt kết quả đạt được………………………………………………………………….….51
4. Kết luận…………………………………………………………………………………………….……51
Kết quả của đề tài…………………………………………………………………………53
Kết luận và khuyến nghi………………………………………………………………..54
Tài liệu tham khảo………………………………………………………………………..56

Chương trình KC.03

v


Đề tài KHCN cấp nhà nước KC.03.16

Lời mở đầu

Ngành Bưu chính nước ta trong thời gian gần đây phát triển rất nhanh, nhiều dịch vụ
mới được đưa vào khai thác và bước đầu đã tạo nên bộ mặt mới của Bưu chính. Việc
ứng dụng công nghệ mới, tiên tiến để nâng cao chất lượng phục vụ cũng như hiệu quả
kinh doanh của Ngành là rất cần thiết. Tin học hoá công việc quản lý và điều hành đã
từng bước được áp dụng và đã đem lại những hiệu quả ban đầu. Tuy nhiên công nghệ
khai thác bưu gửi của Ngành hầu như vẫn là thủ công và tốn rất nhiều công sức. Tự
động hoá trong qui trình khai thác sẽ nâng cao được chất lượng phục vụ và hiệu quả
kinh doanh của Ngành. Hiện nay mới có Trung tâm I của Công ty VPS tại Hà nội được
trang bị hệ thống chia thư và bưu kiện tự động. Các Công ty bưu chính của các tỉnh,
thành phố vẫn khai thác thủ công. Tuy nhiên giá thành một hệ thống chia chọn tự động
rất cao, vì thế không thể đầu tư các thiết bị chia chọn tự động vào nhiều điểm trong
mạng lưới Bưu chính Quốc gia ngay được.
Giải pháp nghiên cứu và chế tạo từng phần trong hệ thống chia chọn thư tự động để
tiến tới chế tạo toàn bộ hệ thống chia chọn thư tự động với những chỉ tiêu kỹ thuật đáp
ứng được yêu cầu công việc ở những Trung tâm hoặc các Công ty Bưu chính tỉnh,
thành phố có lưu lượng Bưu gửi thấp là một nhu cầu thực sự. Với việc nghiên cứu và
chế tạo trong nước các thiết bị chia chọn, Giá thành của hệ thống sẽ thấp hơn rất nhiều
so với nhập ngoại. Đồng thời đáp ứng một cách linh hoạt các yêu cầu kỹ thuật cũng
như công việc của Ngành Bưu chính.
Đề tài KC.03.16 “Nghiên cứu ứng dụng các công nghệ tự động hoá tiên tiến để
nâng cao chất lượng dịch vụ bưu chính ở Việt Nam” thuộc Chương trình Khoa học
Công nghệ Nhà nước về Tự động hoá là bước đi đầu tiên cho giải pháp nghiên cứu và
chế tạo ở trong nước các hệ thống tự động để phục vụ và nâng cao hiệu xuất sản xuất .
Sản phẩm của chính đề tài là hệ thống chia chọn thư tự động có hai module: Module
đọc Barcode, module bẻ ghi và ngăn xếp cùng các phần mềm điều khiển kèm theo hệ
thống và phần mềm mô phỏng hệ thống chia chọn thư tự động theo như đề cương của
đề tài. Đề tài được chia làm 6 chương .
1. Xây dựng mô hình hệ thống chia chọn tự động
Chương trình KC.03

1


Đề tài KHCN cấp nhà nước KC.03.16

2. Xây dựng chương trình mô phỏng hệ thống chia chọn tự động
3. Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo hệ thống cơ khí cho modul đọc Barcode, bẻ ghi và
ngăn xếp
4. Nghiên cứu, xây dựng hệ thống điều khiển cho modul đọc Barcode, bẻ ghi và
ngăn xếp
5. Nghiên cứu, xây dựng hệ thống tổng hợp xử lý số liệu và cảnh báo hỏng hóc
6. Tích hợp các modul của hệ thống chia chọn
Kết quả nghiên cứu của các nội dung sẽ được trình bày phần sau.

Chương trình KC.03

2


Đề tài KHCN cấp nhà nước KC.03.16

Tổng quan tình hình nghiên cứu trong nước và ngoài
nước
• Ngoài nước
a) Tình hình phát triển tự động hoá chia chọn bưu phẩm ở các nước
Hiện nay, ở các nước phát triển việc ứng dụng tự động hoá trong Bưu chính đã
phát triển từ lâu và đã được ứng dụng hầu hết các nước. Một số nước như: Mỹ, Nhật
bản, Đức, Pháp ... đã chế tạo và thương mại hoá các thiết bị chia chọn tự động. Các
nước trong khu vực như Trung quốc, Thái lan, Indonesia cũng đang sử dụng các thiết
bị chia chọn tự động của các hãng châu Âu và Nhật bản.

Các hệ thống chia chọn tự động tiên tiến ngày nay đã đạt được tốc độ và tính
mềm dẻo rất cao. Tốc độ của hệ thông chia chọn bưu phẩm cỡ nhỏ có thể đạt được
40.000 thư/giờ (hệ thống của hãng SOLYSTIC), các hệ thống chia chọn bưu phẩm cỡ
lớn có thể chia chọn được các dạng phong bì lớn (thiết bị của hãng ALCATEL). Tuy
nhiên, giá thành của hệ thống rất cao (hệ thống của SOLYSTIC khoảng trên 3 triệu
USD).
Các hệ thống chia chọn bưu phẩm tuy về mặt công nghệ không quá phức tạp
mang tính bí quyết nhưng hệ thống chia chọn bưu phẩm tự động đòi hỏi khả năng hệ
thống hoá, ghép nối, chính xác và đồng bộ ở trình độ rất cao. Hệ thống đã được
nghiên cứu và phát triển trong nhiều năm với đầu tư lớn và nền tảng về tự động hoá
của các nước chế tạo là rất cao.
b. Các sản phẩm của các hãng nước ngoài đang được sử dụng phổ biến:
Sản phẩm của hãng NEC Nhật bản: có thể đạt đến tốc độ 30.000 thư/giờ hoạt
động cả 2 chế độ nhận dạng (OCR) hoặc chế độ người đọc (VCS). Có hai kiểu máy là
kiểu đựng thư bằng thùng và đựng thư bằng ngăn xếp. Hệ thống sử dụng VCS có thể
hoạt động theo hai chế độ trực tiếp (online) hoặc gián tiếp (offline). Các máy đều hoạt
động trên nguyên lý chuyển địa chỉ sau khi đọc được thành mã vạch và chia. Ngoài
các hệ thống chia chọn NEC còn đưa ra một số máy móc phụ trợ khác như: máy xoá
tem, Dung lượng của máy có thể giao động từ vài chục ngăn đến vài trăm ngăn tùy
thuộc vào yêu cầu sử dụng. Hãng NEC đã bán ra số lượng máy ở nước ngoài khoảng
Chương trình KC.03

3


Đề tài KHCN cấp nhà nước KC.03.16

trên 100 cho trên 10 nước ở cả châu Âu và châu á, tại Nhật bản số lượng máy của NEC
khoảng trên 200 máy.
Sản phẩm của hãng ALCATEL: hãng ALCATEL đưa ra sản phẩm máy chia

thư cỡ lớn có tốc độ 21.600 thư/giờ. Máy này có thể chia được phong bì giao động từ
90x140 đến 260x360, độ dày từ 0.5 mm đến 20 mm cân nặng từ 10 đến 1000 gam.
Máy của ALCATEL hoạt động ở cả chế độ nhận dạng hoặc chế độ người đọc.
Nguyên lý hoạt đông của máy là thư sau khi được nhận dạng thì được chia đến các
thùng. Máy của ALCATEL được sử dụng tại Pháp và một số nước ở châu Âu. Máy
hoạt động trên nguyên lý chuyển địa chỉ sau khi đọc được thành mã vạch và chia.
Sản phẩm của hãng SIEMENS: Hãng SIEMENS đưa ra máy chia từ nhỏ đến
lớn, số lượng ngăn có thể từ 10 đến 20 ngăn, tốc độ của máy <47.000 thư/giờ, tốc độ
truyền tải là 3,8 m/s, có khả năng mềm dẻo cho các loại phong bì khác nhau có kích
thước từ 89x156 đến 152x255 trọng lượng lên đến 1 kg. Máy của SIEMENS hoạt
động ở cả chế độ nhận dạng hoặc chế độ người đọc. Nguyên lý hoạt đông của máy là
thư sau khi được nhận dạng thì được chia đến các thùng hoặc các ngăn xếp. . Máy hoạt
động trên nguyên lý chuyển địa chỉ sau khi đọc được thành mã vạch và chia.
Sản phẩm của hãng SOLYSTIC: đây là hãng đa quốc gia. Thiết bị chính được
sản xuất tại Pháp nhưng do một công ty của Mỹ thiết kế. Máy này được công ty VPS
mới nhập đang trong giai đoạn thử nghiệm. Máy do công ty VPS chỉ hoạt động theo
chức năng người đọc địa chỉ, có thể mở rộng ra thành OCR. Tốc độ của máy đạt được
40.000 thư/giờ, kích cỡ phong bì loại nhỏ. Máy hoạt động trên nguyên lý ngăn xếp.
Dung lượng 128 ngăn. Hệ thống truyền tải sử dụng băng tải để chuyển thư. Máy hoạt
động trên nguyên lý chuyển địa chỉ sau khi đọc được thành mã vạch và chia.
Sản phẩm của hãng BELL + HOWELL: đây là hãng của Anh. Máy chia được
các loại phong bì từ C6 đến B4, độ dầy có thể đạt được dến 15 mm, tốc độ của máy có
thể điều chỉnh được. Máy của BELL + HOWELL hoạt động ở cả chế độ nhận dạng
hoặc chế độ người đọc. Máy hoạt động trên nguyên lý chuyển địa chỉ sau khi đọc được
thành mã vạch và chia.

• Trong nước

Chương trình KC.03

4


Đề tài KHCN cấp nhà nước KC.03.16

Một số sản phẩm áp dụng công nghệ điều khiển tự động hoá đã được nghiên
cứu phát triển và ứng dụng trong nước. Các sản phẩm trên hầu hết có quy mô nhỏ, đơn
lẻ và khả năng áp dụng trong Bưu chính hạn chế. Tuy nhiên, với kinh nghiệm và kiến
thức thu được cùng với sự hỗ trợ của nhà nước và ngành, khả năng chế tạo một thiết bị
chia chọn tự động cho ngành Bưu chính là hoàn toàn có thể.
Hiện nay, công nghệ tự động hoá và cơ khí chế tạo trong nước tuy chưa cao
nhưng đối với thiết bị chia chọn tự động bưu phẩm thì khả năng trong nước có thể chế
tạo được. Tuy nhiên, việc chế tạo một sản phẩm tự động hoá cần phải có thời gian
cũng như kinh phí khá nhiều để đạt được. Một số thiết bị nhỏ lẻ trong nước chưa chế
tạo được hiện nay có thể nhập từ nước ngoài với giá thành không đắt giúp cho chế tạo
các dây chuyền tự động hoá trở nên dễ dàng hơn.
Trước nhu cầu tất yếu tách Bưu chính khỏi Viễn thông, ngành Bưu điện cần
hiện đại hoá lĩnh vực Bưu chính để theo kịp các nước trong khu vực, đay cũng là
hướng ưu tiên của nhà nước. Các Bưu điện Tỉnh sẽ tách thành 2 công ty Bưu chính và
Viễn thông. Lưu lượng ngày càng tăng cao của dịch vụ Bưu chính, việc chia chọn tại
ngay các Bưu điện tỉnh là thực sự cần thiết, nó giúp cho các công ty Bưu chính giảm
được chi phí chuyên chở.
Ngành Bưu điện sẽ ban hành và thống nhất mã Bưu chính cho các vùng, các
Bưu cục. Từ đó, việc nhận biết địa chỉ thông qua mã Bưu chính sẽ được thực hiện.
Một số công trình nghiên cứu đã được thực hiện trong nước là những tài liệu
tham khảo bổ ích cho việc thực hiện đề tài như:
o Đề tài cấp Nhà nước KHCN-04-07"Nghiên cứu, ứng dụng và thử nghiệm
SCADA trong một số lĩnh vực quan trọng”.
o Đề tài cấp Nhà nước KHCN-04-09"Nghiên cứu tiếp cận và ứng dụng một số
công nghệ tiên tiến và phương pháp hiện đại trong tự động hoá”.

o Đề tài cấp Nhà nước KHCN-04-DA02"Sản xuất các thiết bị và phần mềm của
hệ thống tự động hoá liên nghành: Thuỷ lợi, thuỷ điện, thuỷ văn và phòng chống bão
lụt”.

Chương trình KC.03

5


Đề tài KHCN cấp nhà nước KC.03.16

o Đề tài cấp Tổng Công ty 94-97-TCT-RD "Nghiên cứu xây dựng hệ thống mã
Bưu chính Việt nam theo địa chỉ chuyển phát và hệ cơ sở dữ liệu danh bạ mã Bưu
chính Việt nam phục vụ sản xuất kinh doanh các dịch vụ Bưu chính”.

Chương trình KC.03

6


Đề tài KHCN cấp nhà nước KC.03.16

Đối tượng nghiên cứu
• Cách tiếp cận và phương pháp luận
Nghiên cứu, tìm hiểu nắm bắt công nghệ và kỹ thuật của các hệ thống chia chọn
bưu phẩm của các hãng nước ngoài.
Nghiên cứu áp dụng kỹ thuật điều khiển tự động cho các dây truyền cơ khí.
Nghiên cứu các công nghệ cơ khí về hút tách, truyền tải và phân chia bưu
phẩm, từ đó lựa chọn công nghệ thích hợp đối với chia chọn bưu phẩm.
Từng bước áp dụng các kết quả nghiên cứu để chế tạo sản phẩm chia chọn tự

động bưu phẩm.

• Kỹ thuật sử dụng để phát triển sản phẩm
Mô hình hoá hệ thống chia chọn theo cấu trúc modul
Xây dựng phần mềm, chạy trên các card Controller
Chế tạo các thiết bị cơ khí cho hệ thống chia chọn (một số thiết bị trong nước
chưa sản xuất được thì nhập khẩu) sử dụng công nghế chế tạo chính xác đảm bảo theo
chức năng yêu cầu.
Sử dụng các phần mềm thiết kế để thiết kế các cụm, máy, hệ thống.
Các phương tiện, thiết bị chuyên dụng cần thiết để phát triển sản phẩm:
o Hệ thống chia chọn tự động của hãng SOLYSTIC tại công ty VPS.
o Hệ thống máy tính và các thiết bị chuyên dụng.

• Tính mới và tính khoa học của đề tài
Đây là đề tài nghiên cứu về lĩnh vực tự động hoá đầu tiên ứng dụng trong ngành
Bưu chính.
Hệ thống chia chọn bưu phẩm hiện nay trên thế giới mới chỉ có một số hãng đã
phát triển và các hãng này đều thuộc các nước có nền công nghiệp cũng như tự động
hoá phát triển nhất thế giới (như Mỹ, Pháp, Đức, Nhật ). Sản phẩm đã được thương
mại hoá có giá thành rất cao (khoảng 3 triệu USD).

Chương trình KC.03

7


Đề tài KHCN cấp nhà nước KC.03.16

Hệ thống tự động chia chọn là một hệ thống tự động lớn, hệ thống điều khiển và
giám sát phức tạp, các thông số và số liệu đầu vào của hệ điều khiển rất nhiều, xử lý

tốc độ cao, độ chính xác cao. Các card điều khiển cho hệ thống rất phức tạp, được chế
tạo công nghệ rất cao, giá thành khá cao.
Do tính đặc thù của nghiệp vụ chia chọn bưu phẩm, hệ thống dây truyền cơ khí
đòi hỏi rất phức tạp, độ chính xác và tính đồng bộ cao. Hệ thống cơ khí của hệ thống
chia chọn đòi hỏi thiết kế và chế tạo ở trình độ cao.

Chương trình KC.03

8


Đề tài KHCN cấp nhà nước KC.03.16

Các công trình khoa học có liên quan
1. Bài báo Khoa học “Nghiên cứu thuật toán điều khiển luồng thư cho hệ thống chia
chọn thư tự động”, hội nghị toàn quốc lần thứ VI về tự động hóa.
Tác giả: PGS.TS Nguyễn Minh Dân, TS. Lê Anh Tuấn.
2. Bài báo Khoa học “Nghiên cứu và phát triển PLC cho hệ thống chia chọn thư tự
động”, hội nghị toàn quốc lần thứ VI về tự động hóa.
Tác giả: PGS.TS Nguyễn Minh Dân, TS. Lê Anh Tuấn, TS. Nguyễn Xuân Huy
3. Bài báo Khoa học “Thiết kế hệ thống phân loại thư cho các Công ty Bưu chính tại
các Bưu điện Tỉnh ”, Hội nghị Khoa học của Học Viện Công nghệ Bưu chính Viễn
thông.
Tác giả: ThS. Nguyễn Thái
4. Bài báo Khoa học “Ứng dụng mạng Neural trong nhận dạng chữ số viết tay ”, Hội
nghị Khoa học của Học Viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông.
Tác giả: KS. Trần Minh Sơn, KS. Trần Duy Dũng

Chương trình KC.03

9


Đề tài KHCN cấp nhà nước KC.03.16

Chương 1: Xây dựng mô hình hệ thống chia chọn tự động
Chương này giới thiệu mô hình hệ thống chia chọn tự động và lựa chọn công nghệ cho
hệ thống chia chọn đã đăng ký trong đề cương. Chương này gồm 2 nội dung chính

1. Lập mô hình hệ thống chia chọn tự động
Phần này đề cập đến phương pháp và nguyên lý lập mô hình hệ thống chia chọn thư tự
động. Các nội dung chính được chúng tôi đề cập tới:
• Nghiên cứu các loại hệ thống chia chọn tự động trên thế giới : Nghiên cứu các
modul chính của các hệ thống chia chọn bưu phẩm tự động hiện có trên thế giới.
Nghiên cứu các tính năng kỹ thuật và nguyên lý hoạt động của từng modul. Nhóm
thực hiện đề tài đã tìm hiểu kỹ các thiết bị và nhận thấy rằng:
Các thiết bị chia chọn chọn bưu phẩm của các hãng trên thế giới được chia
thành các chủng loại sau: thiết bị chia chọn bưu phẩm cỡ nhỏ và thiết bị chia chọn bưu
phẩm cỡ lớn
Về tốc độ thì các thiết bị của các hãng không có sự chênh lệch đáng kể
Về tính năng của các thiết bị tuỳ thuộc vào từng hãng cũng như mô hình lớn
nhỏ của thiết bị
Về nguyên lý hoạt động tương đối giống nhau
Sơ đồ khối một thiết bị chia chọn thư tự động với đầy đủ các module chức năng
được trình bày theo sơ đồ dưới đây.

Chương trình KC.03

10

Đề tài KHCN cấp nhà nước KC.03.16

Chiều thư vào
Module nạp thư

Module căn bằng thư

Hệ thống OCR,
Video Coding
Module giữ chậm
Module in mã vạch

Module đọc barcode

Tầng 1

Module phân tầng

Tầng n

Tầng 2

Module phân phối thư 1

Các ngăn chứa thư

Module phân phối thư 4

Các ngăn chứa thư

Các module phân
phối thư 1 ... 4 (mỗi
tầng)

Sơ đồ khối thiết bị chia chọn thư tự động hoàn chỉnh

Chương trình KC.03

11


Đề tài KHCN cấp nhà nước KC.03.16

• Xây dựng yêu cầu kỹ thuật cho hệ thống chia chọn thư tự động: Nhóm thực hiện
đề tài đưa ra các yêu cầu cơ bản của hệ thống chia thư sẽ được xây dựng theo đề
cương của đề tài. Các lựa chọn của nhóm dựa theo yêu cầu đủ của hệ thống. Các yêu
cầu chính là:
Tốc độ chia chọn thư: 4000 thư/giờ
Tốc độ băng truyền: 50 cm/giây
Tốc độ xử lý tín hiệu: <10ms
Số cổng tín hiệu cần thiết: 64 (Analog và digital Input/Output)
Động cơ điện: Công suất 250-500W
Điều khiển động cơ: Biến tần
Cảm biến: Sensor thu phát, điện áp tiêu chuẩn 5V
Nguồn nuôi: 220V,50Hz, 5KVA tiêu chuẩn; Điện áp ra: 5V
• Lựa chọn cấu trúc hệ thống chia chọn thư tự động: Đưa ra cấu trúc hệ thống
chia chọn thư tự động dựa trên nguyên lý băng tải kẹp thư để chuyển thư và mã vạch
địa chỉ để chia thư. Cấu trúc sản phẩm dự kiến và sự kết nối giữa hệ thống chia thư và
Hệ thống thu thập số liệu và cảnh báo hỏng hóc. Nhóm thực hiện đề tài lựa chọn cấu

trúc hệ thống cho thiết bị chia chọn thư tự động theo như đăng ký trong đề cương của
đề tài. Thiết bị chia chọn thư của đề tài bao gồm hai module chính: Module đọc
Barcode và Module bẻ ghi và ngăn xếp( module chia thư). Thư được đưa vào module
đọc Barcode bằng tay và đã được in mã vạch địa chỉ. Sơ đồ dưới đây mô tả cấu trúc hệ
thống chia chọn tự động. Hệ thống chia chọn thư tự động là một hệ thống mở, ta có thể
mở rộng ra nhiều hướng chia (từ 24 đến 32 ngăn chứa) tuy theo nhu cầu của thực tế

Chương trình KC.03

12


Đề tài KHCN cấp nhà nước KC.03.16

Modul đọc mã vạch

S
Modul điều khiển

C
Phần chế tạo
của đề tài

Modul bẻ ghi

A

D
Modul ngăn xếp
-------------------------------------------------------------------------------------Modul phân tầng 1

Modul phân phối thư 1

Phần có thể
nâng cấp và
mở rộng

Modul phân tầng n

Modul phân phối thư n

Sơ đồ cấu trúc hệ thống chia chọn tự động của đề tài
• Xây dựng mô hình hệ thống chia chọn thư tự động: Dựa vào các nghiên cứu
trên nhóm thực hiện đề tài đã xây dựng mô hình của hệ thống chia chọn thư tự động:
Mô hình tổng thể và các khối chức năng. Hệ thống điều khiển thiết bị chia chọn được
chia ra làm 2 module chính: Module đọc Barcode và modul phân phối thư. Các modul
này được liên kết qua trung tâm xử lý, Trung tâm xử lý thu nhận thông tin, xử lý và
gửi các số liệu cũng như yêu cầu điều khiển đến tùng bộ phận. Hệ thống điều khiển có
thể mở rộng và nâng cấp dễ dàng bằng cách ta chỉ cần bổ sung các PLC điều khiển
phân phối thư theo yêu cầu của hệ thống. Sơ đồ khối hệ thống điều khiển được trình
bày dưới đây.
Chương trình KC.03

13


Đề tài KHCN cấp nhà nước KC.03.16

Máy tính PC: lập trình, lưu dữ liệu, giao diện, điều khiển
và báo lỗi hệ thống

Nhận thông tin từ các cảm
biến và xử lý
Điều khiển các mô tơ của
băng truyền

PLC điều khiển băng truyền

Nạp thư vào băng truyền

Đọc barcode
Xử lý số liệu barcode

PLC điều khiển module đọc
barcode

Gửi số liệu đã xử lý tới
module phân phối thư tương
ứng

Nhận thông tin từ các cảm
biến và xử lý
Xác định thư theo số liệu nhận
được từ module đọc barcode

Điều khiển bẻ ghi các ngăn
chia tương ứng
Thông báo kết quả

Chương trình KC.03

PLC điều khiển module phân phối
thư 1

PLC điều khiển module phân phối
thư n (nếu có)

Phần dùng để mở rộng và nâng cấp

14


Đề tài KHCN cấp nhà nước KC.03.16

2. Xác định công nghệ điều khiển cho hệ thống chia chọn tự động
Phần này xác định công nghệ điều khiển cho hệ thống chia chọn thư tự động và các
giải pháp ghép nối và tích hợp hệ thống. Các nội dung chính được trình bày sau đây:
• Nghiên cứu và lựa chọn card điều khiển cho hệ thống chia chọn: Nhóm thực
hiện đề tài đã nghiên cứu và khảo sát một số card điều khiển đã được thương mại hóa
trên thế giới. Từ đó đưa ra sự lựa chọn thiết bị cho hệ thống chia chọn. Nhóm thực
hiện lựa chọn thiết bị PLC của hãng Siemens dòng S7 vì những lý do sau:
Dòng sản phẩm S7 cung cấp rất nhiều lựa chọn khác nhau, từ CPU, modul
mở rộng, RAM mở rộng, giao diện các loại. Tùy theo độ phức tạp của vấn đề điều
khiển có thể chọn các dòng S7 khác nhau. Với PLC dòng S7 có thể thực hiện các
nhiệm vụ điều khiển từ đơn giản tới phức tạp và mở rộng phát triển vẫn trên nền một
hệ thống chuẩn.
Chi phí công nghệ thấp
Chi phí vận hành thấp
Lựa chọn giải pháp ghép nối và tích hợp: Nhóm thực hiện đề tài đưa ra giải pháp cơ
khí, giải pháp điều khiển dựa trên cơ sở các tính năng kỹ thuật của hệ thống đã được

đăng ký trong đề cương. Hệ thống chia chọn theo đăng ký có 4 hướng chia và một
hướng reject, tốc độ chia: 4000 thư/giờ do đó gải pháp cơ khí được lựa chọn dựa trên
nguyên lý thư đi thẳng kẹp giữ 2 băng tải có bộ phận rẽ nhánh dùng thiết bị bẻ ghi để
chia thư vào các ngăn. Giải pháp điều khiển sử dụng PLC S7-200 của Siemens để điều
khiển chia thư cũng như đưa ra các thống báo về hỏng hóc và lưu lượng thư. Giải pháp
ghép nối và tích hợp hệ thống điều khiển được lựa chọn là phương pháp PPI MultiMaster cables. Chuẩn tích hợp các hệ thống điều khiển với các thiết bị cơ khí dựa trên
các chuẩn áp dụng cho các PLC công nghiệp dòng S7-200 của Siemens. Điện áp vào
của các CPU là 24VDC, ra 24VDC hoặc rơ le (5-250VAC). Các đầu ghép nối phải đáp
ứng các tiêu chuẩn công nghiệp. Động cơ băng tải được điều khiển PID có phản hồi
ngược. Các nam châm dùng cho bẻ ghi được thiết kế sử dụng điện áp là 24VDC. Các
cảm biếm quang điện được thiết kế để có tín hiệu ra là 24VDC.
• Lựa chọn giải pháp ghép nối và tích hợp hệ thống: Giải pháp ghép nối và tích
hợp hệ thống được lựa chọn dựa trên giải pháp điều khiển. Từ gải pháp điều khiển đưa

Chương trình KC.03

15


Đề tài KHCN cấp nhà nước KC.03.16

ra giải pháp cơ khí. Chính vì thế giải pháp ghép nối và tích hợp hệ thống cũng được
đưa ra dựa trên các giải pháp đó. Trong nội dung này nhóm thực hiên đề ra các giải
pháp sau:
Giải pháp điều khiển: Thiết bị điều khiển hệ thống chia chọn thư tự động
được chọn là các PLC công nghiệp dòng S7-200 của Siemens, một sản phẩm được sử
dụng rộng rãi trong công nghiệp. Dòng S7-200 có cấu trúc gọn nhẹ, giá thành thấp, có
số lượng lệnh lớn, thích hợp cho các ứng dụng tự động hoá cỡ nhỏ. Ngoài ra với sự đa
dạng các mẫu, khả năng mở rộng và liên kết cao, cộng với công cụ lập trình trong
Windows cho phép giải quyết các vấn đề một cách linh hoạt. Việc kết nối mạng cũng

như các cảm biến phải đạt tiêu chuẩn an toàn Nhà nước và tiêu chuẩn công nghiệp.
Các thiết bị được chọn phải đảm bảo độ hoạt động tin cậy theo môi trường công
nghiệp với các quy định cụ thể về nhiệt độ và độ ẩm
Giải pháp cơ khí: Thiết bị được thiết kế dựa trên nguyên lý thư đi thẳng kẹp
giữa hai băng tải, có bộ phận rẽ nhánh để đưa thư vào hướng được chia. Bộ phận bẻ
ghi áp dụng nguyên lý điện từ, thanh gạt. Các đoạn băng tải dài có thiết bị kéo căng.
Giải pháp tích hợp hệ thống: Phương pháp ghép nối và tích hợp các hệ
thống điều khiển của các modul dựa trên các tiêu chuẩn áp dụng cho các PLC công
nghiệp dòng S7-200 của Siemens. Có ba phương pháp chính: là PPI Multi-Master
cables, CP communication cards và Ethernet communication cards. Phương pháp đầu
được hỗ trợ sẵn, hai phương pháp sau đòi hỏi có các card tương ứng, phức tạp hơn
nhưng tính năng mở rộng và tốc độ cao hơn. Với yêu cầu hiện tại của chương trình, có
thể sử dụng PPI Multi-Master cables để kết nối và tích hợp các hệ thống điều khiển.
3. Kết luận : Nhóm thực hiện đã xây dựng mô hình hệ thống chia chọn, đưa ra các yêu
kỹ thuật cũng như công nghệ điều khiển để có thể chế tạo thành công hệ thống theo
các chỉ tiêu kỹ thuật đã đang ký trong đề cương. Việc xác định rõ mô hình cũng như
công nghệ tạo điều kiện thuận lơi cho việc tìm giải pháp và chế tạo các module của hệ
thống chia chọn cả phần cơ khí lẫn điều khiển.

Chương trình KC.03

16


Đề tài KHCN cấp nhà nước KC.03.16

Chương 2 : Xây dựng chương trình mô phỏng hệ thống
chia chọn tự động
Chương này nghiên cứu về phương pháp mô phỏng, các bước thực hiện để phát triển
phần mềm mô phỏng. Chương này có các nôi dung chính được trình bày dưới đây.

1. Phương pháp mô phỏng:
Nhóm thực hiện đề tài đã đưa ra phương pháp mô phỏng, giới hạn bài toán mô phỏng
hệ thống chia chọn thư tự động là kết hợp giữa mô phỏng và mô tả. Tìm hiểu các phần
mềm mô phỏng chia chọn thư trên thế giới từ đó đưa ra kiến trúc phần mềm mô phỏng
• Kiến trúc chung:
trung tâm phần mềm cấu thành bởi hai bộ phận chính là modul mô phỏng MASSIM
(Mail Sortation SIMulation) và modul mô tả MASAM (Mail Sortation AniMation).
Giao tiếp giữa hai modul này là thông qua Web Server nhằm tạo ra sự linh hoạt giữa
chúng.
Giao diện GUI
Giao diện CBT
Giao diện WBT

Modul giao tiếp CGI
Web Server

Thành phần
mô phỏng
MASSIM

Thành phần
mô tả
MASAM

SERVE

Kiến trúc phần mềm
Kiến trúc thành phần MASSIM:
Nhóm thực hiện lựa chọn kiến trúc cho thành phần MASSIM như sau

Chương trình KC.03

17


Đề tài KHCN cấp nhà nước KC.03.16

Mô hình ứng dụng

Chương
trình

mô

Tiện ích
API
Nhân mô phỏng

Thư
viện

Khung,
sườn

OS, Trình biên dịch, Driver

Chương
trình

mô

điều

Nền máy tính (CPU, RAM, Bus,

Đó là hình thức kiến trúc phân mức, hoặc phân bậc(hay lớp) được ứng dụng rộng rãi
trong các khung chương trình mô phỏng.

2. Mô hình hoá các thực thể mô phỏng: Thực chất của việc mô phỏng, là nằm
xung quanh việc mô hình hoá (modling) hệ thống thực bằng một hình thức toán học và
lập trình và thực hiện các vận hành (simulation) trên mô hình toán học trừu tượng đó.
Báo cáo trình bày các mô hình diễn giải trên máy tính tương ứng với các modul vật lý
và điều khiển.
Mô hình hoá hệ thống: Đặc trưng lớn nhất của hệ thống chia chọn thư tự động nếu xét
ở mức hệ thống là có đơn vị lưu lượng là rời rạc (là các bưu phẩm). Vì thế công nghệ
mô phỏng sự kiện rời rạc DES được lựa chọn cho bài toán này.
Mô hình lưu lượng thư: Để xây dựng mô hình lưu lượng thư, nhóm thực hiện đã đưa ra
giải thuật tiến trình lưu lượng thư, khảo sát lưu lượng thư và phát triển mô hình lưu
lượng thư bằng các phương pháp biến đổi toán học và xấy dựng các phân bố xác xuất.
Mô hình hoá thư: Thư được mô tả thành một tiến trình bởi vì thư cần nhận biết nó
đang được xử lý bởi modul nào. Tiến trình thư có các pha chính như sau:
Pha 1: Khởi tạo, thư được khởi tạo với các thông số cơ bản như địa chỉ, kích thước,
khối lượng, điều kiện bề mặt, điều kiện tem. Sau khi được khởi tạo, thư xếp hàng trước
bộ nạp và tự chuyển sang trạng thái nghỉ.
Pha 2: Thư được tiếp nhận và xử lý bởi Server(là modul bất kỳ, bao gồm bộ nạp)

Chương trình KC.03

18

Đề tài KHCN cấp nhà nước KC.03.16

Pha 3: Thư sau khi được xử lý tại một modul, nó di chuyển trong băng chuyền chờ
đến khi được tiếp nhận bởi modul tiếp theo.
FlowUnit
ID

Letter
address
dimension
weight
stampPosition
stamp
faceDirection
hardness
type

Dimension
length
height
width

Address
name
street
city
province
country
postalCode

init()

Mô hình lưu lượng thư
Mô hình hoá thiết bị và các modul chức năng: Các modul được mô hình hoá thành
Server trong mô hình Queue-Server, trong đó mỗi modul là một tiến trình.

3. Phát triển phần mềm mô phỏng: Phần này trình bày các nội dung trong quy
trình phát triển phần mềm mô phỏng hệ thống chia chọn thư tự động và nội dung của
phần mềm. Nhóm thực hiện đã đưa ra các yêu cầu chức năng, các công nghệ và công
cụ phát triển phần mềm và phát triển các thành phần của phần mềm: MASSIM,
MASSAM.
Thành phần MASSIM
o Thiết kế mô hình được thực hiện trên ngôn ngữ mô tả UML (Unified
Modeling Language), thông qua bộ Rational Rose và Visual Modeler của Visual
Studio. Rose và Visual C++ hoạt động rất tốt với nhau, hỗ trợ các thao tác dịch xuôi
(forward engineering) hoặc dịch ngược (reverse engineering).

Chương trình KC.03

19


Đề tài KHCN cấp nhà nước KC.03.16

o Môi trường phát triển được lựa chọn là Visual C++, một môi trường trên hệ
điều hành Windows đủ mạnh và rất thông dụng.
o Môi trường biên dịch C++ giả Unix là Cygwin B20. Đây là phần mềm giả
lập Unix trên Windows, hỗ trợ trình biên trình ngôn ngữ ANSI C/C++ là gcc và g++.
Môi trường này được sử dụng để kiểm tra tính tương thích của phiên bản MASSIM

cho Unix.
Thành phần MASSAM
o Kiến trúc UCM: MASAM được phát triển dựa trên công nghệ Flash MX.
Điều rất thuận lợi là Flash MX hỗ trợ bốn nguyên tắc trên một cách tự nhiên. Ngôn
ngữ lập trình ActionScript hỗ trợ hình thức lập trình hướng đối tượng và hình thức
phân lớp, phân cảnh, và phân tách giữa GUI và lập trình của Flash MX có thể dễ dàng
thể hiện được kiến trúc UCM (User Interface – Control Object – Model).
o Biểu đồ trạng thái: Một phương pháp quan trọng để mô phỏng được hành vi
của thiết bị là định nghĩa được các trạng thái của các phần tử và trạng thái của cả hệ
thống, và việc chuyển đổi giữa các trạng thái đó. Trạng thái được biểu diễn bằng một
công cụ đó là Biểu đồ trạng thái (State Chart) - một công cụ được sử dụng rất rộng rãi
trong việc mô hình hoá các hệ thống phần mềm và thiết bị phần cứng.
Mô phỏng có thể được thực hiện bởi phần mềm MASSIM chạy độc lập, hoặc thông
qua giao diện MASAM và Web khi chạy trên chế độ WBT. Quy trình các bước chạy
mô phỏng như sau:
Bước 1: Thiết lập tham số cấu hình hệ thống
a. Thiết lập thông qua giao diện GUI của MASSIM (Hình 2. 1)
b. Thiết lập thông qua giao diện GUI của MASAM (Hình 2. 2)
c. Thiết lập thông qua giao diện Web (Hình 2. 3)
Bước 2: Chạy mô phỏng
Bước 3: Quan sát kết quả thống kê (Hình 2. 4, Hình 2. 5)

Chương trình KC.03

20