Đèn giao thông thông minh

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ

THUYẾT MINH
ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP CƠ SỞ
(DO TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ QUẢN LÝ)

THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÔ HÌNH ĐÈN GIAO THÔNG
THÔNG MINH ĐIỀU KHIỂN QUA INTERNET SỬ DỤNG
PLC S7 1200
Mã số:

Chủ nhiệm đề tài: ThS. Phạm Duy Dưởng

Đà Nẵng, 12/2016


Phụ lục III. Mẫu2. Thuyết minh đề tài KH&CN cấp cơ sở

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ
THUYẾT MINH ĐỀ TÀI
KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ CẤP CƠ SỞ NĂM 2017
1. TÊN ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÔ HÌNH ĐÈN GIAO THÔNG
THÔNG MINH ĐIỀU KHIỂN QUA INTERNET SỬ DỤNG PLC S7 1200

2. MÃ SỐ

3. LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU

4. LOẠI HÌNH NGHIÊN

CỨU

Tự nhiên

Kỹ thuật

X
Môi

Cơ
bản

trường
Kinh tế;
XH-NV
Giáo dục

Nông Lâm

ATLĐ

Y Dược

Sở hữu
trí tuệ

Triển
Khai

X

12 tháng

5. THỜI GIAN THỰC HIỆN

Từ tháng

Ứng
dụng

01

năm 2017

đến tháng 12

năm 2017

6. CƠ QUAN CHỦ TRÌ ĐỀ TÀI

Tên cơ quan: Trường Cao đẳng Công nghệ
Điện thoại: 0511.3822571
E-mail:
Địa chỉ: 48 Cao Thắng, Quận Hải Châu, TP. Đà Nẵng
Họ và tên thủ trưởng cơ quan chủ trì: PGS.TS. Phan Cao Thọ
7. CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI

Họ và tên: Phạm Duy Dưởng
Chức danh khoa học: Giảng viên
Địa chỉ cơ quan: 48 Cao Thắng - Đà Nẵng

Điện thoại cơ quan: 0511.3519690
Di động: 0932132693
E-mail:

Học vị: Thạc sĩ
Năm sinh: 1986
Địa chỉ nhà riêng: K19/7 Đinh Tiên Hoàng, ĐN
Điện thoại nhà riêng :
Fax:

8. NHỮNG THÀNH VIÊN THAM GIA NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI

TT

Họ và tên

1

Phạm Duy Dưởng

Đơn vị công tác và
Nội dung nghiên cứu cụ thể
lĩnh vực chuyên môn
được giao
Bộ môn tự động hóa, Khảo sát hệ thống
Khoa Điện, trường CĐCN Xây dựng phần cứng
Lập trình
Viết báo
Báo cáo nghiệm thu đề tài

Chữ ký

9. ĐƠN VỊ PHỐI HỢP CHÍNH

Tên đơn vị
trong và ngoài nước

Nội dung phối hợp nghiên cứu

Họ và tên người đại
diện đơn vị


10. TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU THUỘC LĨNH VỰC CỦA ĐỀ TÀI Ở TRONG VÀ
NGOÀI NƯỚC

10.1. Ngoài nước
Ở các quốc gia tiên tiến trên, giải pháp đưa ra là lắp đặt các hệ thống camera để tự động điều tiết
giao thông tại các giao lộ trọng yếu. Trong quá trình phát triển hệ thống kiểm soát giao thông, đã có
rất nhiều công bố về việc nghiên cứu thông qua mô phỏng và thực nghiệm nhằm tối ưu hóa các bộ
điều khiển đèn tín hiệu. Trong đó, các nghiên cứu điển hình về việc sử dụng kỹ thuật xử lý ảnh kết
hợp với điều khiển mờ (fuzzy control) đèn tín hiệu đã được áp dụng thành công [1-4]. Các hệ
thống này có giá rất cao, ví dụ, một hệ thống đèn giao thông thông minh thương mại sử dụng
máy tính công nghiệp và các camera giám sát được giới thiệu bởi AdvanTech lên đến hàng
tỉ đồng cho mỗi chốt giao thông [5].
[1] Lin, H., K.M. Aye, H.M. Tun, Theingi and Z.M. Naing: Design and Construction of Intelligent Traffic Light Control System Using
Fuzzy Logic, Proc. AIP Conf., Vol. 1052, pp. 237-239, 2008.
[2] Wiering M., J.v. Veenen, J. Vreeken and A. Koopman: Intelligent Traffic Light Control, Technical report UU-CS-2004-029,
Utrecht University, The Netherlands, 2004. [3] Tan K. K., M. Khalid and R. Yusof: Intelligent Traffic Lights Control By Fuzzy Logic,
Malaysian Journal of Computer Science, Vol. 9 No. 2, pp. 29-35, 1996

[4] Kulkarni, G.H.; Waingankar, P.G: Fuzzy logic based traffic light controller, Proc. IEEE Conf. ICIIS 2007, Issue 9-11 Aug. 2007
pp.107 – 110.
[5] AdvanTech: Digital Traffic Light Detection System, địa chỉ:
/>
10.2. Trong nước
Ở nước ta, hầu hết các hệ thống đèn giao thông hiện đại đều được nhập khẩu với giá thành cao và
kèm theo hàng loạt các vấn đề cần khắc phục, do chúng ta chưa làm chủ được công nghệ. Chẳng
hạn, để lắp đặt 121 trụ đèn giao thông do Tây Ban Nha sản xuất, trong dự án “Tăng cường năng
lực giao thông Thành phố Hồ Chí Minh”, cần đến 3,5 triệu USD. Tuy nhiên, chưa đầy một năm
sử dụng, chúng ta đã “phơi nắng” số tiền khổng lồ này, do các trụ đèn giao thông trên không hoạt
động được [1]. Năm 2007, Sở Giao Thông Công Chánh Thành phố Hồ Chí Minh triển khai lắp đặt
48 chốt đèn gắn cảm biến để điều tiết giao thông tự động, bằng nguồn vốn ODA [2]. Tuy vậy,
mới sau một thời gian ngắn sử dụng, các chốt đèn giao thông này đã bị bệnh “nan y”. Ủy Ban Nhân
Dân thành phố Hồ Chí Minh phải chi hơn 8.456 USD để mời chuyên gia nước ngoài “chẩn
bệnh” [3]. Rõ ràng làm chủ công nghệ đèn giao thông thông minh là nhu cầu thiết thực mà xã hội đã
và đang đặt ra.
[1] Ngọc Ẩn: Đèn tín hiệu giao thông mới: “Phơi nắng” 3,5 triệu đôla!, Báo Tuổi Trẻ, số ra 21/12/2004.
[2] Lê Mỹ: Gần 50 chốt đèn giao thông được lắp hệ thống cảm biến, Báo Dân Trí, số ra ngày 17/12/2007.
[3] Ánh Nguyệt và Thu Hồng: 48 đèn tín hiệu giao thông mắc chứng “nan y”, Báo Người Lao Động, số ra ngày 20/10/2008.

10.3. Danh mục các công trình đã công bố thuộc lĩnh vực của đề tài của chủ nhiệm và những thành
viên tham gia nghiên cứu


11. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI

Hiện nay, cùng với sự của xã hội, số lượng người tham gia giao thông ngày một tăng lên nhanh
chóng. Việc ứng dụng các hệ thống tín hiệu giao thông vào phân luồng đã góp phần giảm thiểu đáng
kể việc ách tắt giao thông, đặt biệt vào giờ cao điểm. Tuy nhiên, các hệ thống đèn giao thông cổ điển
còn gặp nhiều bất cập trong trường hợp lưu lượng trên các tuyến đường là khác nhau, và thay đổi tùy

thời điểm. Với việc sử dụng cố định thời gian sáng tắt của các bóng đèn xanh, đỏ trên từng tuyến, hệ
thống giao thông cổ điển sẽ điều tiết giao thông không hiểu quả, thậm chí có thể gây tắt nghẽn giao
thông.
Trong đề tài này, chúng tôi đề xuất một mô hình đèn giao thông thông minh tại 1 nút ngã tư. Trong
đó PLC S7-1200 được sử dụng để điều khiển đèn giao thông. Trên PLC này, một modun web server
được sử dụng để cập nhật trạng thái của các bóng đèn về một máy chủ và nhận tín hiệu điều khiển từ
máy chủ để điều khiển đèn giao thông. Người dùng có thể dễ dàng thay đổi chế độ, thay đổi thời
gian sáng của bóng đèn xanh, đỏ phù hợp với lưu lượng trên từng tuyến, từng thời điểm sau khi đăng
nhập vào hệ thống. Đồng thời, thời gian sáng bóng đèn còn có thể được thay đổi tự động phù hợp
với lưu lượng người tham gian giao thông trên từng tuyến đường (trong đề tài này, do không có thiết
bị giám sát lưu lượng nên giá trị này sẽ được giả lập) bằng một thuật toán thích nghi.

12. MỤC TIÊU ĐỀ TÀI

Chế tạo mô hình thực nghiệm đèn giao thông thông minh tại 1 nút ngã tư.
Viết giao diện giám sát và điều khiển trên modun web server của PLC S7 1200.
Viết giao diện giám sát và điều khiển bằng Matlab trên máy chủ.
Viết thuật toán thích nghi tự động điều chỉnh thời gia sáng của bóng đèn giao thông phù hợp với
lưu lượng.
13. ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI NGHIÊN CỨU

13.1. Đối tượng nghiên cứu: Đề tài tập trung nghiên cứu về thiết lập khả năng điều khiển giám sát từ
máy chủ đến đèn giao thông. Đồng thời đề tài cũng hướng đến thử nghiệm thuật toán thích nghi đơn
giản để điều khiển thời gian sáng của bóng đèn.
13.2. Phạm vi nghiên cứu: Đèn giao thông tại 1 ngã tư, giả lập tín hiệu lưu lượng đầu vào.
14. CÁCH TIẾP CẬN, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

14.1. Cách tiếp cận
Khảo sát thực tế kết hợp với ứng dụng modun web server của PLC S7 1200
14.2. Phương pháp nghiên cứu

- Nghiên cứu thực tế.
- Tìm các tài liệu trên internet.
- Đọc datasheet về PLC S7 1200.
- Tìm hiểu các video hướng dẫn.
15. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU VÀ TIẾN ĐỘ THỰC HIỆN

15.1. Nội dung nghiên cứu (trình bày dưới dạng đề cương nghiên cứu chi tiết)
CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
1.1 Tổng quan về đèn giao thông thông minh
1.2 Tổng quan về PLC S7 1200
1.3 Giới thiệu về modun web server của PLC S7 1200
1.4 Giới thiệu phần mềm TIA lập trình cho PLC S7 1200
CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH, THIẾT KẾ HỆ THỐNG
2.1 Lập trình điều khiển hệ thống đèn giao thông tại 1 nút ngã tư dùng PLC S7 1200
2.2 Viết giao diện giám sát và điều khiển đèn giao thông trên modun webserver của PLC S7
1200
2.3 Thiết lập cập nhật dữ liệu từ modun webserver lên máy chủ và truyền dữ liệu từ máy chủ
xuống modu webserver
2.4 Viết giao diện giám sát, điều khiển trên máy chủ sử dụng Matlab
2.5 Viết thuật toán thích nghi điều chỉnh độ sáng bóng đèn theo lưu lượng


CHƯƠNG 3: TRIỂN KHAI MÔ HÌNH VÀ CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN
3.1 Thiết kế, chế tạo phần cứng cho mô hình đèn giao thông
3.2 Thử nghiệm việc thu thập và điều khiển của PLC
3.3 Thử nghiệm việc cập nhật dữ liệu lên máy chủ khả năng điều khiển của máy chủ xuống hệ
thống đèn giao thông.
3.4 Kiểm nghiệm hoạt động của thuật toán thích nghi
CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ THỰC HIỆN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
4.1 Kết quả thực hiện.

4.2 Hướng phát triển của đề tài.
15.2. Tiến độ thực hiện
STT

Các nội dung, công việc

Sản phẩm

thực hiện

Thời gian
(bắt đầu-kết thúc)

Người thực
hiện

1

Sưu tầm tài liệu, hoàn chỉnh đề Đề cương chi tiết
cương chi tiết

1/20172/2017

Phạm Duy
Dưởng

2

Tìm hiểu PLC S7 1200, modun Tài liệu nghiên cứu
webserver và phần mềm lập sơ bộ

trình TIA

2/20174/2017

Phạm Duy
Dưởng

3

Chế tạo mô hình

4/20177/2017

4

Viết chương trình điều khiển đèn Chương trình PLC +
giao thông trên PLC và giao diện website
điều khiển, giám sát trên modun
webserver

7/20179/2017

Phạm Duy
Dưởng
Phạm Duy
Dưởng

5

Viết giao diện điều khiển, giám Chương trình

sát trên máy chủ sử dụng Matlab Matlab
và thử nghiệm thuật toán thích
nghi đơn giản

9/201711/2017

Phạm Duy
Dưởng

6

Hoàn thiện và báo cáo nghiệm Báo cáo hoàn chỉnh
thu đề tài

11/201712/2017

Phạm Duy
Dưởng

Mô hình


16. SẢN PHẨM

16.1.

Sản phẩm khoa học
Bài báo đăng tạp chí nước ngoài
Bài báo đăng tạp chí trong nước
Bài đăng kỷ yếu hội nghị, hội thảo quốc tế

Sản phẩm khác (giáo trình, tài liệu tham khảo…..)

16.2.

Sản phẩm đào tạo
Cao học

16.3.

NCS

Sản phẩm ứng dụng

Mẫu
Giống cây trồng
Tiêu chuẩn
Tài liệu dự báo
Phương pháp
Dây chuyền công nghệ
16.4.

x

Vật liệu
Giống vật nuôi
Qui phạm
Đề án
Chương trình máy tính
Báo cáo phân tích

Thiết bị máy móc
Qui trình công nghệ
Sơ đồ, bản thiết kế
Luận chứng kinh tế
Bản kiến nghị
Bản quy hoạch

Các sản phẩm khác……………………………………………………

16.5.
Stt
1

Tên sản phẩm, số lượng và yêu cầu khoa học đối với sản phẩm
Tên sản phẩm
Số lượng
Yêu cầu khoa học
Mô hình đèn giao thông
01
Mô hình đèn giao thông tại ngã tư,
kích thước 80x80x40cm
2
Chương trình điều khiển đèn giao 01
Chương trình có khả năng điều
thông trên TIA
khiển đèn giao thông hoạt động,
cập nhật dữ liệu lên máy chủ và
thực thi các lệnh điều khiển từ máy
chủ
3

Giao diện điều khiển giám sát dùng 01
Hiển thị các thông số của đèn giao
Matlab
thông, chạy thuật toán thích nghi
đơn giản và đưa các thông số điều
khiển xuống PLC
4
Bài báo đăng trong tạp chí trong 01
Bài báo trong tạp chí có ISSN hoặc
nước
nằm trong danh mục của hội đồng
giáo sư nhà nước.
17. HIỆU QUẢ (giáo dục và đào tạo, kinh tế - xã hội)
Giúp làm chủ PLC S7 1200 và phần mềm lập trình TIA.
Sản phẩm có thể trưng bày tại phòng thí nghiệm tự động hóa làm nguồn tham khảo, nghiên cứu cho
sinh viên.
Sản phẩm có thể được ứng dụng vào thực tế để góp phần giải quyết vấn đề ách tắt giao thông.
18. PHƯƠNG THỨC CHUYỂN GIAO KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ ĐỊA CHỈ ỨNG DỤNG

18.1 Phương thức chuyển giao kết quả:
Chuyển giao mô hình, báo cáo và chương trình về cho phòng thí nghiệm Tự Động Hóa.
18.2 Địa chỉ ứng dụng
- Trưng bày tại phòng thí nghiệm tự động hóa.
- Áp dụng vào một trạm đèn giao thông tại ngã tư


19. KINH PHÍ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI VÀ NGUỒN KINH PHÍ

Tổng kinh phí: 15.000.000 vnđ
Trong đó:

Ngân sách Quỹ KHCN:

15.000.000 vnđ

Các nguồn kinh phí khác: 0

Dự trù kinh phí theo các mục chi (phù hợp với nội dung nghiên cứu):
Stt

Khoản chi, nội dung chi

Tổng
kinh phí

Đơn vị tính: 1000 đồng
Nguồn kinh phí
Kinh
phí từ
Quỹ
KHCN

1

Chi tiền công lao động trực tiếp

9000

9000

2

Chi mua vật tư, nguyên vật liệu

3350

3350

3

Chi sửa chữa, mua sắm tài sản cố định

4

Chi hội thảo khoa học, công tác phí

5

Chi trả dịch vụ thuê ngoài phục vụ nghiên cứu

6

Chi điều tra, khảo sát thu thập số liệu

1000

1000

7

Văn phòng phẩm, thông tin liên lạc, in ấn

900

900

8

Chi Hội đồng tự đánh giá

9

Quản lý chung nhiệm vụ KHCN

750

750

10

Chi khác liên quan
15000

15000

Tổng cộng

Ghi chú

Các nguồn
khác

Ngày…....tháng……năm……
TM. HỘI ĐỒNG KH&ĐT ĐƠN VỊ

Ngày……tháng……năm……
Chủ nhiệm đề tài

(ký, họ và tên)

(ký, họ và tên)

Đà Nẵng, ngày
tháng năm
Cơ quan Chủ trì duyệt
(ký, họ và tên, đóng dấu)


DỰ TRÙ KINH PHÍ CHI TIẾT THEO CÁC MỤC CHI
(Chi theo Quy định Một số định mức xây dựng, phân bổ dự toán và quyết toán kinh phí đối với
đề tài khoa học và công nghệ cấp Cơ sở ban hành kèm theo Quyết định số 122/QĐ-CĐCN ngày
23 tháng 3 năm 2016 của Hiệu trưởng Trường Cao đẳng Công nghệ)
Đơn vị tính: 1000 đồng
Dự toán kinh phí
STT

Các khoản chi phí

Số
ngày
công

Tổng
kinh phí

Kinh phí
từ Quỹ
KHCN

9000

9000

3350

3350

1

Chi tiền công lao động trực tiếp

2

Chi mua vật tư, nguyên vật liệu

3

Chi sửa chữa, mua sắm tài sản cố định

4

Chị hội thảo khoa học, công tác phí

5

Chi trả dịch vụ thuê ngoài phục vụ nghiên cứu

6

Chi điều tra, khảo sát thu thập số liệu

1000

1000

7

Văn phòng phẩm, thông tin liên lạc, in ấn

900

900

8

Chi Hội đồng tự đánh giá

9

Quản lý chung nhiệm vụ KHCN

750

750

10

Chi khác liên quan

37,19

(Tổng số tiền 15.000.000 vnđ)

Các nguồn
khác


BẢNG CHI TIẾT SỐ CÔNG THỰC HIỆN ĐỀ TÀI CỦA CÁC THÀNH VIÊN
STT
1

Họ và tên

Chức danh

Phạm Duy Dưởng

Chủ nhiệm

Hệ số

Ngày công

0,2

37,19

9000

37,19

9000

Tổng cộng

STT

Nội dung, công việc

Kết quả,
sản phẩm

Sưu tầm tài liệu, hoàn chỉnh Đề cương 1/20172/2017
đề cương chi tiết
chi tiết

2

Tìm hiểu PLC S7 1200, Tài
liệu 2/20174/2017
modun webserver và phần nghiên cứu

mềm lập trình TIA
sơ bộ
Chế tạo mô hình
Mô hình
4/20177/2017

3
4

5

6

Viết chương trình điều khiển
đèn giao thông trên PLC và
giao diện điều khiển, giám
sát trên modun webserver
Viết giao diện điều khiển,
giám sát trên máy chủ sử
dụng Matlab và thử nghiệm
thuật toán thích nghi đơn
giản
Hoàn thiện và báo cáo
nghiệm thu đề tài

Phạm Duy Dưởng
7 ngày
Phạm Duy Dưởng
7 ngày
Phạm Duy Dưởng

7 ngày

Chương
7/20179/2017
trình PLC
+ website
Chương
trình
Matlab

9/201711/2017

Phạm Duy Dưởng
7 ngày

Báo
cáo 11/201712/2017
hoàn chỉnh

Đà Nẵng, ngày
Chủ nhiệm đề tài

Cá nhân thực
hiện –
Số ngày thực hiện
Phạm Duy Dưởng
4.19 ngày

Thời gian
thực hiện

1

Thành tiền

Phạm Duy Dưởng
5 ngày

tháng năm

Cơ quan chủ trì