Hệ thống quan trắc môi trường bằng GSM phần 1

THIẾT KẾ HỆ THỐNG QUAN TRẮC TỰ ĐỘNG
BẰNG GSM

Phạm Huỳnh Quang Thành
(*)
và Hà Đăng Khang
(**)

(*)
E-mail:


(**)
E-mail:
(*)
,
(**)
Sinh viên lớp 05DV khoa Điện - Điện Tử trường Đại Học Lạc Hồng


TÓM TẮT


Hệ thống quan trắc tự động sẽ thay thế nhân viên ngành môi trường. Hệ thống này
giúp nâng cao độ chính xác, tính ổn định cho việc quan trắc. Đồng thời giảm đến mức
thấp nhất những sai sót do quá trình thao tác bằng tay gây ra.


1. ĐẶT VẤN ĐỀ

Đồng Nai là một trong những vùng

trọng điểm phía Nam, hiện tại Tỉnh đã có
17 khu công nghiệp đã được Chính phủ
phê duyệt thành lập, tỷ lệ lấp đầy trong
Khu công nghiệp ngày càng được tăng
lên. Bên cạnh đó, GDP trên địa bàn cũng
tăng theo nhịp điệu phát triển của nền
kinh tế. Do vậy, sức ép về môi trường
ngày càng tăng. Sau khi sự kiện Vedan
xảy ra cho thấy cần phải có bi
ện pháp kỹ
thuật để giám sát chất lượng nước thải
các công ty, nhà máy trước khi thải vào
môi trường.
Nước thải (Hình 1)[1]: là ống xả
nước thải chưa qua xử lý của công ty
Vedan



Hình 1 : Nước thải




Hình 2 : Hậu quả
Hậu quả (hình 2) [1] : tác động đến
hệ sinh thái .
Hậu quả (hình 2)[2] : sự ô nhiễm từ
nhà máy Vedan.
Từ vấn đề này, nhóm thực hiện đã

triển khai nghiên cứu chế tạo một hệ
thống quan trắc tự động.







2. XÂY DỰNG HỆ THỐNG

Sau khi tham khảo một vài hệ
thống quan trắc tự động trong và ngoài
nước. Nhóm đã đưa ra mô hình quan trắc
như sau.





2.1. Yêu cầu đặt ra:
Thu thập cơ sở dữ liệu quan trắc
khắp mọi nơi trên địa bàn tỉnh Đồng Nai
để ta có thể quản lý và kiểm tra bất cứ
lúc nào.
Khi hệ thống gặp vấn đề phải có
một cơ chế thông báo đến nhà quản trị
những sự cố xảy ra nhằm khắc phục kịp
thời.
Các cảm biến có 2 dạng ngõ ra:

điện áp(0-5V) ho
ặc dòng (4-20ma).
Cảm biến (hình 4)[1]: là cảm biến
đo nhiệt độ.
Cảm biến (hình 4)[2]:Cảm biến này
mang lại độ chính xác trong các ứng
dụng môi trường bụi bẩn như
HVAC/VAV (Heating Ventilation Air
Conditioning/Variable Air Volume) bằng
cách cách ly chip cảm biến với môi
trường bụi. Cảm biến đo lưu lượng
MEMS mang tín hiệu đầu ra khuếch đại,
bù nhiệt độ với độ chính xác và độ lặp
cao, thậm chí với lưu tốc cự
c thấp. Độ
chính xác này cực kỳ quan trọng trong
các hệ thống điều khiển nhiệt độ tại vùng
phức tạp.

Hình 4: Cảm biến

2.2. Giải quyết yêu cầu:

Để giải quyết được vấn truyền dữ
liệu từ các trạm về trung tâm. Do yêu cầu
về giá thành, ta có 2 phương án để lựa
chọn, với mục đích là làm giảm giá
thành. Phương án 1 là sử dụng Modem
GSM. Phương án 2 là sử dụng điện thoại
di động.

Phương án 1: Sử dụng Modem

Hình 5: Modem GSM

Hình 3: Mô hình quan trắc
Chủ yếu modem GSM/GPRS hoạt
động trên các băng tần như sau 900 /
1800 MHz hoặc 900 / 1900 MHz.
Về cấu tạo modem GSM/GPRS là
một hệ thống mạch vi xử lý có một khe
cắm thẻ SIM, bộ nhớ... tất cả được đặt
bên trong một cái hộp và có một ăng ten
kết nối bên ngoài. Kích thước của các
modem GSM/GPRS rất nhỏ chỉ khoảng
100 x 78 x 32 mm và trọng lượng cũng
rất nhẹ chỉ khoảng 125 g nên rất dễ
cho
việc di chuyển lắp đặt.
Các modem GSM/GPRS có thể hỗ
trợ truy cập Internet trên môi trường
GSM/GPRS , đường truyền dữ liệu,
SMS, tín hiệu thoại (bao gồm cả FAX và
các dịch vụ TCP/IP).
Hầu hết các modem GSM/GPRS sẽ
được điều khiển bởi các câu lệnh AT
(theo các chuẩn GSM 07.07 và GSM
07.05)
Phương án 2: Sử dụng điện thoại di
động.

Hình 6: Điện thoại di động
Hoạt động trên băng tần
900/1800/1900 Mhz, gửi và nhận tin
nhắn, gọi điện thoại.

Hình 7: Board điện thoại di động
Hình 7[1]: cho ta chuẩn truyền dữ
liệu giữa máy vi tính và điện thoại di
động
- M-Bus sử dụng 2 pin để truyền và
nhận dữ liệu, tốc độ truyền 9600 bps, 8
bits dữ liệu, odd parity, 1 bit stop.
- F-Bus sử dụng 3 pin để truyền và
nhận dữ liệu, tốc độ truyền 115200 bps, 8
bits dữ liệu, no parity, 1 bit stop.
Do yêu cầu đặt ra phải rẻ, khi gặp
sự cố
phải có linh kiện thay thế ngay lập
tức. Và phù hợp với địa hình của tỉnh
Đồng Nai.
Sơ đồ mạch gồm các linh kiện
sau: 8051(89s52), ADC0809, LM324,
7414, Max 232, màn hình LCD…


2.3. Lưu đồ lập trình:

Tại các trạm:
Nhóm thực hiện đã tiến hành viết
chương trình điều khiển hệ thống. Lưu

đồ bên dưới là giải thuật của chương
trình.


Hình 8: Lưu đồ
Khi bật nguồn, hệ thống sẽ yêu
cầu nhập số trung tâm tin nhắn, số này sẽ
phụ thuộc vào nhà cung cấp dịch vụ.
Nhập số điện thoại tại trung tâm. Nhập
thời gian để gửi dữ liệu từ các trạm về
trung tâm. Đến đây, kết thúc quá trình
nhập các thông số. Tiếp đến xử lý dữ liệu
để gửi dữ li
ệu về trung tâm. Cứ như thế,
hệ thống sẽ gửi dữ liệu về theo thời gian
mà người dùng đã thiết lập.

Tại trung tâm:

Hình 9: Phần mềm

Hình 9[1]: giao diện phần mềm tại
trung tâm. Tại trung tâm gồm có máy vi
tính, điện thoại di động. Khi có tín hiệu
từ các trạm gửi về thì phần mềm sẽ thu
thập dữ liệu gồm ngày, tháng, năm, các
thông số môi trường vào file có định
dạng là db (Microsoft Access). Từ đây,
nhân viên xử lý dữ liệu này để làm báo
cáo tác động môi trường.

Hệ thống có khả năng thông báo
đến nhà quản trị củ
a hệ thống khi
database gặp sự cố như mất kết nối. Và
kiểm tra và hiển thị tình trạng của phần
cứng và cơ sở dữ liệu.


3. KẾT LUẬN.

Hệ thống ra đời góp phần rất vào
công việc quan trắc, giám sát trực tuyến
các chỉ tiêu môi trường, giảm thiểu công
việc đi quan trắc bằng tay của nhân viên
ngành môi trường. Không những thế mà
còn góp phần làm cho môi trường ngày
càng sạch thêm, và cải thiện môi trường
sống của con người. Hình 10[1] là sản
phẩm đã được làm ra sau nhiều tháng .

Hình 10: Sản phẩm

4. HƯỚNG PHÁT TRIỂN

Chúng ta thiết kế thêm bản đồ để
xác định vị trí của các trạm và xem kết
quả quan trắc qua internet.


Hình 11: Xem kết quả qua internet

5. TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] -Nguyễn Thị Ngọc Mai (Chủ Biên),
Lập Trình Cơ Sở Dữ Liệu 6.0, NXB Lao
Động – Xã Hội, 2004.
[2] -Nguyễn Đức Thành, Đo lường điều
khiển bằng máy tính, NXB Đại Học Quốc
Gia TP HCM, 2005.
[3] - Lê Tiếng Thường – Điện Tử Căn
Bản.
[4] - TS. Hoàng Minh Trí – Giáo Trình
Đo Lường Cảm Biến.
[5] - Tống Văn On và Hoàng Đức Hải –
Họ Vi Điều Khiển 8051.
-

[6] - Lê Hoàng Anh – Tài Liệu Học Vi
Điều Khiển.
+ />View.aspx?ArticleID=156692&ChannelI
D=2
+ />mems-cam-bien-o-luu-luong-chong.html
+off-
tshirt.com/greenblog/?p=28