95259691...

7
Hội nghị toàn quốc về Điều khiển và Tự động hoá - VCCA-2011 VCCA-2011 Nghiên cứu phát triển hệ thống giám sát, dịch vụ và điều khiển trên cơ sở định vị GPS và mạng không dây GSM/GPRS Researching and developing the monitoring, services and control system based on GPS positioning technology and wireless network GSM/GPRS Thái Quang Vinh, Chu Ngọc Liêm, Phạm Ngọc Minh, Nguyễn Tiến Phương, Nguyễn Anh Tuấn, Châu Văn Tú Viện Công Nghệ Thông Tin, Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam Nhà A3, 18 Hoàng Quốc Việt, Cầu Giấy, Hà Nội. e-Mail: [email protected] Tóm tắt Sự phát triển mạnh mẽ của cơ sở hạ tầng hệ thống mạng internet cả về số lượng và chất lượng là tiền đề cho sự phát triển của các hệ thống và ứng dụng trên cơ sở mạng truyền thông Bên cạnh đó, với sự bùng nổ của công nghệ truyền thông không dây GSM/GPRS, công nghệ thu GPS, công nghệ nhúng và công nghệ bản đồ số, các ứng dụng cung cấp dịch vụ dựa trên vị trí càng đi sâu vào các ứng dụng đời sống cũng như các ứng dụng trong sản xuất. Bài báo này trình bày kết quả nghiên cứu phát triển các ứng dụng giám sát và điều khiển từ xa trên cơ sở định vị GPS và mạng không dây GSM/GPRS. Abstract The strong development in quality and quantity of internet network infrastructure is the prerequisite for the development of system and application based on the communicationi network. In addition, the explosion of wireless communication technologies GSM/GPRS, GPS, embedded and digital mapping technology, all of the application of service providfers based on GPS positioning are playing a important role in lives and manufacturing. this article presents the research findings about about application of mornitoring and remote control based on GPS positioning and wireless GSM/GPRS Chữ viết tắt GPS Global Positioning System GIS Geographic Information System GSM Global System for Mobile Communications SMS Short Message Services GPRS General Packet Radio Service IMEI International Mobile Equipment Identity SIM Subscriber Identity Module TCP/IP Transmission Control Protocol/ Internet Protocol EEPROM Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory HTTP HyperText Transfer Protocol JSP Java Server Page LBS Location Based Services PDA Personal Digital Assistant 1. Phần mở đầu Các vấn đề kiểm soát thông tin liên quan vị trí là nhu cầu thực tiễn cho nhiều lĩnh vực trong xã hội, đặc biệt được phát triển mạnh mẽ nhờ sự phát triển của công nghệ GPS, hạ tầng mạng internet và mạng truyền thông không dây. Với sự trợ giúp của công nghệ bản đồ số, mọi di chuyển của các phương tiện di động có gắn hệ thống định vị vệ tinh, mọi thông tin liên quan đến chất lượng môi trường tại các vị trí cần quan sát và các dịch vụ tiện ích liên quan đến vị trí phục vụ tìm kiếm, tra cứu, hỏi đáp…đều có thể được đánh dấu, lưu trữ và giám sát trực tuyến. Một xu hướng thực tế đang diễn ra trong quá trình phát triển công nghệ viễn thông là phát triển mạng băng thông rộng không dây tốc độ cao, một kỹ thuật hiệu quả đảm bảo cho các dịch vụ tiện ích liên quan đến vị trí thực hiện trong thời gian thực. Hiện nay vấn đề này đã và đang được nghiên cứu phát triển thành các hệ thống cung cấp các dịch vụ đa phương tiện khác nhau dựa trên IP cho các đối tượng di động sử dụng các băng vô tuyến GSM. Trong khuôn khổ của đề tài ĐTCT-VT-06 thuộc Chương trình khoa học công nghệ vũ trụ, chúng tôi đã nghiên cứu phát triển hệ thống cung cấp dịch vụ giám sát phương tiện giao thông và môi trường dựa trên vị trí, hệ thống hỗ trợ thông tin du lịch bản đồ số trên thiết bị cầm tay. Hệ thống đã kết hợp nhiều công nghệ không dây khác nhau cho phép liên kết các thiết bị, các chip phục vụ cho việc xác định vị trí và các thông tin đo lường, thông tin hỗ trợ cá nhân liên quan của các đối tượng di động phục vụ cho nhiều loại hình ứng dụng. 2. Hệ thống cung cấp dịch vụ giám sát và điều khiển dựa trên vị trí 645

Upload: hoc-tu

Post on 19-Aug-2015

23 views

Category:

Engineering


1 download

TRANSCRIPT

Page 1: 95259691 nghien-cứu-phat-triển-hệ-thống-giam-sat-dịch-vụ-va-điều-khiển-tren-cơ-sở-định-vị-gps-va-mạng-khong-day-gsm-gprs

Hội nghị toàn quốc về Điều khiển và Tự động hoá - VCCA-2011

VCCA-2011

Nghiên cứu phát triển hệ thống giám sát, dịch vụ và điều khiển trên cơ sở

định vị GPS và mạng không dây GSM/GPRS

Researching and developing the monitoring, services and control system based

on GPS positioning technology and wireless network GSM/GPRS

Thái Quang Vinh, Chu Ngọc Liêm, Phạm Ngọc Minh, Nguyễn Tiến Phương,

Nguyễn Anh Tuấn, Châu Văn Tú

Viện Công Nghệ Thông Tin, Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam

Nhà A3, 18 Hoàng Quốc Việt, Cầu Giấy, Hà Nội.

e-Mail: [email protected]

Tóm tắt Sự phát triển mạnh mẽ của cơ sở hạ tầng hệ thống

mạng internet cả về số lượng và chất lượng là tiền

đề cho sự phát triển của các hệ thống và ứng dụng

trên cơ sở mạng truyền thông Bên cạnh đó, với sự

bùng nổ của công nghệ truyền thông không dây

GSM/GPRS, công nghệ thu GPS, công nghệ nhúng

và công nghệ bản đồ số, các ứng dụng cung cấp

dịch vụ dựa trên vị trí càng đi sâu vào các ứng dụng

đời sống cũng như các ứng dụng trong sản xuất. Bài

báo này trình bày kết quả nghiên cứu phát triển các

ứng dụng giám sát và điều khiển từ xa trên cơ sở

định vị GPS và mạng không dây GSM/GPRS.

Abstract The strong development in quality and quantity of

internet network infrastructure is the prerequisite

for the development of system and application

based on the communicationi network. In addition,

the explosion of wireless communication

technologies GSM/GPRS, GPS, embedded and

digital mapping technology, all of the application of

service providfers based on GPS positioning are

playing a important role in lives and manufacturing.

this article presents the research findings about

about application of mornitoring and remote control

based on GPS positioning and wireless GSM/GPRS

Chữ viết tắt GPS Global Positioning System

GIS Geographic Information System

GSM Global System for Mobile

Communications

SMS Short Message Services

GPRS General Packet Radio Service

IMEI International Mobile Equipment

Identity

SIM Subscriber Identity Module

TCP/IP Transmission Control Protocol/

Internet Protocol

EEPROM Electrically Erasable Programmable

Read-Only Memory

HTTP HyperText Transfer Protocol

JSP Java Server Page

LBS Location Based Services

PDA Personal Digital Assistant

1. Phần mở đầu Các vấn đề kiểm soát thông tin liên quan vị trí là

nhu cầu thực tiễn cho nhiều lĩnh vực trong xã hội,

đặc biệt được phát triển mạnh mẽ nhờ sự phát triển

của công nghệ GPS, hạ tầng mạng internet và mạng

truyền thông không dây. Với sự trợ giúp của công

nghệ bản đồ số, mọi di chuyển của các phương tiện

di động có gắn hệ thống định vị vệ tinh, mọi thông

tin liên quan đến chất lượng môi trường tại các vị

trí cần quan sát và các dịch vụ tiện ích liên quan

đến vị trí phục vụ tìm kiếm, tra cứu, hỏi đáp…đều

có thể được đánh dấu, lưu trữ và giám sát trực

tuyến. Một xu hướng thực tế đang diễn ra trong quá

trình phát triển công nghệ viễn thông là phát triển

mạng băng thông rộng không dây tốc độ cao, một

kỹ thuật hiệu quả đảm bảo cho các dịch vụ tiện ích

liên quan đến vị trí thực hiện trong thời gian thực.

Hiện nay vấn đề này đã và đang được nghiên cứu

phát triển thành các hệ thống cung cấp các dịch vụ

đa phương tiện khác nhau dựa trên IP cho các đối

tượng di động sử dụng các băng vô tuyến GSM.

Trong khuôn khổ của đề tài ĐTCT-VT-06 thuộc

Chương trình khoa học công nghệ vũ trụ, chúng tôi

đã nghiên cứu phát triển hệ thống cung cấp dịch vụ

giám sát phương tiện giao thông và môi trường dựa

trên vị trí, hệ thống hỗ trợ thông tin du lịch bản đồ

số trên thiết bị cầm tay. Hệ thống đã kết hợp nhiều

công nghệ không dây khác nhau cho phép liên kết

các thiết bị, các chip phục vụ cho việc xác định vị

trí và các thông tin đo lường, thông tin hỗ trợ cá

nhân liên quan của các đối tượng di động phục vụ

cho nhiều loại hình ứng dụng.

2. Hệ thống cung cấp dịch vụ giám sát

và điều khiển dựa trên vị trí

645

Page 2: 95259691 nghien-cứu-phat-triển-hệ-thống-giam-sat-dịch-vụ-va-điều-khiển-tren-cơ-sở-định-vị-gps-va-mạng-khong-day-gsm-gprs

Hội nghị toàn quốc về Điều khiển và Tự động hoá - VCCA-2011

VCCA-2011

Trên cơ sở đề tài ĐTCT-VT-06 “Nghiên cứu, thiết

kế, chế tạo các thiết bị thu GPS phục vụ các ứng

dụng giám sát và điều khiển các đối tượng từ xa

thông qua mạng điện thoại di động” thuộc Chương

trình KHCN vũ trụ, chúng tôi đã nghiên cứu phát

triển thành công hệ thống các thiết bị thu GPS, phần

mềm trên thiết bị di động và trung tâm giám sát trên

máy chủ phục vụ các ứng dụng giám sát và điều

khiển các đối tượng từ xa thông qua mạng điện

thoại di động.

H. 1 Hệ thống cung cấp dịch vụ giám sát dựa trên vị

trí

Hệ thống này bao gồm các thành phần chính sau:

Thiết bị giám sát hành trình VN-Tracker06 tích

hợp GPS/GSM/GPRS có khả năng lắp đặt trên

phương tiện giao thông

Thiết bị thu GPS VN-GBR06 tích hợp

GSM/Bluetooth.

Thiết bị giám sát môi trường di động VN-

Datacom.

Thiết bị di động (PDA, Smartphone) kết nối

thiết bị thu GPS hỗ trợ cá nhân trong chỉ dẫn

giao thông, tìm kiếm và cứu hộ

Trung tâm giám sát và điều khiển các đối

tượng, phương tiện sử dụng công nghệ GPS

VN-WebCC.

3. Các thiết bị giám sát trực tuyến trên

cơ sở công nghệ GPS 3.1. Thiết bị giám sát hành trình VN-Tracker06

Thiết bị VN-Tracker06 gắn trên phương tiện giao

thông di chuyển có tích hợp GPS, SIMCARD của

Viettel, Vinaphone hoặc MobiPhone sẽ thu nhận tín

hiệu GPS và một số tín hiệu khác của xe (tuỳ theo

yêu cầu của hệ thống). Sau đó, thiết bị điện tử này

(hay còn gọi là hộp đen) sẽ truyền các thông tin thu

nhận được về trạm giám sát trung tâm thông qua

mạng thông tin di động GSM, mạng thông tin di

động này phải hỗ trợ chức năng TCP/IP để có khả

năng kết nối với mạng Internet. Tại trung tâm, một

máy tính có kết nối Internet sẽ thu nhận các dữ liệu

này và chương trình xử lý sẽ lưu trữ và xử lý các

thông tin này.

H. 2 Sơ đồ khối của thiết bị điện tử VN-Tracker06

Chức năng chính của các thành phần như sau:

Giao tiếp với mô đun thu nhận tín hiệu GPS để

xác định các thông số chuyển động của xe như:

vị trí địa lý (kinh độ, vĩ độ), vận tốc, thời gian

thực,…

Giao tiếp với mô đun truyền số liệu qua mạng

GSM dựa trên công nghệ GPRS để truyền các

số liệu tập hợp được về trung tâm qua nền

TCP/IP của kết nối GPRS.

Giao tiếp với máy tính PC để thiết lập cấu hình

cho thiết bị: đặt địa chỉ IP của máy tính tại

trung tâm, đặt số IMEI của mô đun

GSM/GPRS hoặc số điện thoại di động của

SIM card, thiết lập cấu hình GPRS của nhà

cung cấp dịch vụ và các thông số khác.

Giao tiếp với bộ nhớ ngoài (EEPROM hoặc thẻ

nhớ) để lưu trữ số liệu: tùy vào chế độ hoạt

động của thiết bị mà các số liệu thu nhận được

có thể được truyền trực tiếp (real-time) về

trung tâm hoặc truyền theo định kỳ hoặc lưu

vào bộ nhớ.

Cung cấp các đường vào/ra dự phòng cho các

yêu cầu ứng dụng khác nhau: đường tín hiệu

khẩn cấp (emergency call), các đầu vào trạng

thái của xe hoặc các đầu vào từ các bộ cảm

biến,…

Đặc điểm kỹ thuật chính của thiết bị VN-

Tracker06:

Nguồn cung cấp : 9-24 VDC

Dòng tiêu thụ: ~200mA

Nhiệt độ làm việc : 20 – 60oC

Độ ẩm làm việc : < 80%

Khả năng chống va đập, rung lắc.

Sai số về vị trí < 10m

Định dạng dữ liệu : ASCII

Thời gian khởi động thu nhận tín hiệu từ GPS :

02 phút

Thời gian truyền dữ liệu về máy chủ : 8-10

giây.

Sai số về tốc độ: 0,1m/s.

646

Page 3: 95259691 nghien-cứu-phat-triển-hệ-thống-giam-sat-dịch-vụ-va-điều-khiển-tren-cơ-sở-định-vị-gps-va-mạng-khong-day-gsm-gprs

Hội nghị toàn quốc về Điều khiển và Tự động hoá - VCCA-2011

VCCA-2011

H. 3 Sản phẩm phần cứng thiết bị VN-Tracker06

3.2. Thiết bị thu GPS VN-GBR06

Thiết bị thu GPS VN-GBR06 trên các chipset GPS

cơ sở eMD1000K và GSC3f/Lpx họ SiRF starIII,

đảm bảo khả năng kết nối và truyền các số liệu

định vị và các số liệu thu thập khác qua GSM và

Bluetooth trên nền chips Q2686 của Wavecom và

các chíp nhúng khác.

Chíp thu tín hiệu GPS

Chip thu GPS eMD1000K có tính năng kỹ thuật

đáp ứng yêu cầu thu tín hiệu có cường độ thấp, tiêu

thụ nguồn nhỏ, và đặc biệt cho độ chính xác cao

H. 4 Sơ đồ kiến tr c của chip e D

Và một phiên bản khác của thiết bị thu GPS tích

hợp chip GSC3f/Lpx thuộc họ SiRFstarIII GPS.

Trong đó, bao gồm phần khuyếch đại tần số cao

RF, phần sử lý tín hiệu BaseBand, chip GSC3f/Lpx

tích hợp 4MB bộ nhớ FLASH, Chip được đóng vỏ

dạng BGA 140 chân có tích hợp cả phần số và RF.

H. 5 Cấu tr c tổng quát của Chip GSC3f/Lpx

Bộ xử lý không dây GSM

Đồng thời, thiết bị thu GPS VN-GBR06 cũng tích

hợp bộ xử lý không dây (Wireless CPU®) Q2686,

Q2687 của Wavecom.

H. 6 iến tr c hệ thống của Q2686

Module truyền thông Bluetooth

Module truyền thông nối tiếp Bluetooth eb500-SER

có đặc điểm kỹ thuật sau:

Kết nối qua cổng nối tiếp

Dễ kết nối với các thiết bị Bluetooth khác

Giải pháp nhúng không yêu cầu Bluetooth host

stack

Tần số làm việc 2.4GHz FHSS trải phổ nhảy

tần

Có độ tin cậy cao và ít bị ảnh hưởng của giao

thoa.

Tiêu thụ nguồn ít

Trên cơ sở các chíp thu GPS, bộ xử lý không dây

GSM và chip truyền thông Bluetooth, chúng tôi đã

thiết kế và chế tạo thiết bị thu GPS VN-GBR06 cho

phép kết nối với một số thiết bị số cầm tay PDA

không có GPS và GSM để phục vụ cho một số dịch

vụ LBS như : hỗ trợ cá nhân trong chỉ dẫn giao

thông, tìm kiếm và cứu hộ.

H. 7 Sản phẩm phần cứng thiết bị VN-GBR06

3.3. Thiết bị giám sát môi trường di động VN-

Datacom

Việc nghiên cứu phát triển thiết bị giám sát môi

trường di động VN-Datacom để xây dựng hệ thống

cây đo môi trường phục vụ cho ứng dụng quan trắc

môi trường trên khu vực cần giám sát trên diện

rộng. Thiết bị có khả năng thu thập dữ liệu môi

trường khí CO, CH4, nhiệt độ, độ ẩm, định vị bằng

647

Page 4: 95259691 nghien-cứu-phat-triển-hệ-thống-giam-sat-dịch-vụ-va-điều-khiển-tren-cơ-sở-định-vị-gps-va-mạng-khong-day-gsm-gprs

Hội nghị toàn quốc về Điều khiển và Tự động hoá - VCCA-2011

VCCA-2011

GPS và truyền thông không dây qua mạng điện

thoại di động GSM/GPRS về trung tâm giám sát.

MicroController

CPU, RAM,

FLASH

FIRMWARE

12 VDC

RS232

GPS Anten

GSM/GPRS

Anten

LCD

MicroController

CPU, RAM,

FLASH

FIRMWARE

5 VDC

Cảm biến nhiệt độ

Cảm biến độ ẩm

Cảm biến đo khí CO

Cảm biến đo khí CH4

RS232

Module truyền dữ liệu GSM/GPRS

tích hợp GPS

Module đo môi trường từ các cảm biến

GSM/GPRS

Module

GPS

Receiver

H. 8 Sơ đồ khối thiết bị đo môi trường tích hợp GPS

Chức năng chính của thiết bị đo môi trường tích

hợp GPS VN-Datacom như sau:

Thu nhận dữ liệu vị trí về kinh độ, vĩ độ, tốc độ

và thời gian từ module thu GPS.

Thu nhận các thông số đo môi trường từ các

cảm biến CO, CH4, nhiệt độ, độ ẩm.

Truyền dữ liệu vị trí và các thông số đo môi

trường trực tuyến về trung tâm thông qua

đường truyền GPRS và mạng Internet.

Hiển thị thông số đo môi trường của các khu

vực cần giám sát theo vị trí trực tuyến trên bản

đồ số trên nền GIS.

Thiết bị sử dụng nguồn điện áp 12VDC được

cung cấp từ ắc quy trên xe ô tô. Hệ thống

nguồn của thiết bị cần độ ổn định cao do các

điều kiện vận hành khắc nhiệt. Điện áp cấp từ

xe thay đổi dải rộng có nhiều xung áp cao do

quá trình khởi động xe, các thiết bị công suất

lớn trên xe hoạt động.

Các đèn báo hiệu tình trạng của thiết bị hoạt

động như trạng thái hoạt động của bộ thu tín

hiệu vệ tinh GPS, kiểm tra hoạt động của bộ

nhớ an toàn, quá trình thu phát dữ liệu về trung

tâm.

H. 9 Thiết bị đo môi trường tích hợp GPS

4. Trung tâm giám sát và điều khiển

VN-WebCC GSM là một công nghệ dùng cho mạng thông tin di

động. GSM là chuẩn phổ biến nhất cho điện thoại di

động trên thế giới. Khả năng phủ sóng rộng khắp

nơi của chuẩn GSM làm cho nó phổ biến trên thế

giới. GSM khác với chuẩn tiền thân của nó cả về

tốc độ và tín hiệu, chất lượng cuộc gọi. Nó được

xem như là một hệ thống điệ thoại di động thế hệ

thứ 2 (2G). GSM là một chuẩn mở, hiện tại đang

được phát triển bởi 3rd

Generation Partnership

Project (3GPP). Về phía người sử dụng, lợi thế

chính của GSM là chất lượng cuộc gọi tốt hơn, giá

thành thấp và dịch vụ tin nhắn. GSM cho phép nhà

điều hành mạng có thể sẵn sàng dịch vụ ở khắp nơi,

vì thế người sử dụng có thể sử dụng điện thoại của

họ ở khắp nơi trên thế giới. Do đó, chúng tôi xây

dựng trung tâm giám sát và điều khiển các đối

tượng, phương tiện sử dụng công nghệ GPS VN-

WebCC trên cơ sở công nghệ bản đồ số, hệ quản trị

cơ sở dữ liệu nâng cao và công nghệ truyền thông

không dây GSM/ GPRS với 02 lựa chọn dịch vụ:

Dịch vụ tin nhắn ngắn (SMS - Short Message

Services): SMS là một giao thức viễn thông

cho phép gửi các thông điệp dạng text ngắn

(không quá 160 chữ cái). Giao thức này có trên

hầu hết các điện thoại di động và một số PDA

với khả năng truyền thông không dây.

GPRS Dịch vụ vô tuyến gói tổng hợp (General

Packet Radio Service - GPRS) là một dịch vụ

dữ liệu di động dạng gói dành cho những người

dùng Hệ thống thông tin di động toàn cầu

(GSM) và điện thoại cầm tay. Nó cung cấp dữ

liệu ở tốc độ từ 56 đến 114 kbps.

4.1. Mô hình hệ thống sử dụng SMS

Module nhận và xử lý tin nhắn: Tại trung tâm,

module này sử dụng một Modem GSM/GPRS kết

nối với máy chủ qua chuẩn USB hay RS232 có

nhiệm vụ nhận tin nhắn gửi về. Chương trình xử lý

tin nhắn gửi tín hiệu ra cổng USB hay RS232 tùy

thuộc loại kết nối để điều khiển Modem đọc nội

dung tin nhắn bằng các lệnh AT commands. Thông

tin chứa trong nội dung tin nhắn được phân tích,

tách và lưu vào vị trí cần thiết trên máy chủ để GIS

Server có thể quản lý.

H. 10 ô hình hệ thống sử dụng S S

4.2. Mô hình của hệ thống sử dụng GPRS

Trên các phương tiện, được trang bị thiết bị và phần

mềm có khả năng kết nối dịch vụ GPRS, thiết bị

định vị GPS,… Sau mỗi khoảng thời gian nhất định

phần mềm sẽ gửi thông tin trạng thái, vị trí tới trang

xử lý (dạng Web Services) trên máy chủ GIS Server

qua giao thức HTTP.

Trên GIS Server, được cài đặt dịch vụ Web

Services với các trang .JSP (Java Server Page) được

lập trình để thu thập và xử lý thông tin từ phương

648

Page 5: 95259691 nghien-cứu-phat-triển-hệ-thống-giam-sat-dịch-vụ-va-điều-khiển-tren-cơ-sở-định-vị-gps-va-mạng-khong-day-gsm-gprs

Hội nghị toàn quốc về Điều khiển và Tự động hoá - VCCA-2011

VCCA-2011

tiện gửi về. Thông tin về tọa độ, trạng thái sẽ được

cập nhật lên giao diện bản đồ phục vụ cho việc

giám sát, điều hành. Phần mềm trên trung tâm GIS

Server cũng cho phép tiếp nhận và xử lý các truy

vấn về tìm địa điểm (ATM, Trạm xăng, quán

Café…) từ thiết bị di động.

H. 11 ô hình hệ thống sử dụng GPRS

4.3. Mô hình hệ thống bản đồ số

Hệ thống bản đồ số (GIS) được xây dựng gồm có 5

thành phần cơ bản sau:

Các thiết bị di động (Mobile Device).

Mạng truyền tin (Comunication Network)

Thiết bị định vị (Positioning)

Nhà cung cấp ứng dụng và dịch vụ (Service

and Content Provider)

Nhà cung cấp dữ liệu và nội dung/CSDL không

gian (Geodatabase).

H. 12 Các thành phần cơ bản của hệ thống GIS

H. 13 Luồng thông tin trao đổi giữa các thành phần của

hệ thống GIS

Trên nền tảng công nghệ bản đồ số, chúng tôi đã

xây dựng kiến trúc cơ bản của hệ thống như sau:

Hệ thống hoạt động dựa trên kiến trúc

client/server. Server có nhiệm vụ xử lý các yêu

cầu từ client và trả về các thông tin bản đồ

tương ứng thông qua các dịch vụ server cung

cấp.

Dữ liệu bản đồ được gửi về client dưới nhiều

định dạng nhưng chủ yếu là dạng ảnh, các dữ

liệu về thuộc tính của các đối tượng địa lý được

gửi về chủ yếu dưới định dạng GML. Các

client là các máy trạm có kết nối mạng Lan

hoặc internet có nhiệm vụ hiển thị các thông tin

về bản đồ trả về từ server thông qua các trình

duyệt web.

Đồng thời tại Server có lắp đặt thiết bị

gửi/nhận tin nhắn và cài đặt chương trình để xử

lý tin nhắn từ các phương tiện mà hệ thống

đang quản lý gửi về và cho hiển thị lên phía

client như là một layer của bản đồ.

-

H. 14 ô hình hệ thống GIS đang phát triển

Phần mềm quản lý hệ thống trên trung tâm giám sát

hiển thị trực tiếp trên giao diện Web, cho phép

người dùng có thể truy cập và hiển thị thông tin từ

bất kì máy tính nối mạng internet nào mà không cần

phải cài đặt phần mềm độc lập nào.

Ứng dụng hiện đang được thử nghiệm tại 02 địa

chỉ:

http://210.245.62.44:8080/geoserver/QLTaxi/Home

/map.jsp

http://210.245.62.44:8080/geoserver/QLCaydoMT_

GPRS/Home/map.jsp.

H. 15 Giao diện WEB ở trung tâm giám sát và điều

khiển

649

Page 6: 95259691 nghien-cứu-phat-triển-hệ-thống-giam-sat-dịch-vụ-va-điều-khiển-tren-cơ-sở-định-vị-gps-va-mạng-khong-day-gsm-gprs

Hội nghị toàn quốc về Điều khiển và Tự động hoá - VCCA-2011

VCCA-2011

Phần mềm này cung ứng tất cả các dịch vụ liên

quan đến bản đồ số. Cho phép người dùng hiện thị

vị trí phương tiện trên nền bản đồ, phóng to/ thu

nhỏ đê quan sát chỉ tiêt và tổng thể khu vực phương

tiện đang hoạt động. Cho phép tìm tên đường phố ,

tìm kiếm và hiển thị thông tin phương tiện, cho

phép xem lộ trình của phương tiện và các thông tin

liên quan về quá trình vận hành phương tiện.

Ngoài ra phần mềm còn cung cấp dịch vụ quản trị

hệ thống, cho phép người quản trị tùy biến và điều

chỉnh hoạt động của hệ thống theo yêu cầu, dễ dàng

thêm bớt các đối tượng quản lí, đưa ra các cảnh báo

về các phương tiện đang được giám sát có dấu hiệu

vị phạm an toàn vận hành.

5. Phần mềm cung cấp thông tin LBS

trên thiết bị di động PDA,

SmartPhone Ngoài việc kết nối hệ thống với trung tâm giám sát

và điều khiển của các thiết bị thu GPS, chúng tôi đã

xây dưng phần mềm bản đồ số ứng dụng trên thiết

bị cầm tay PDA, SmartPhone người dùng truy vấn

các thông tin dịch vụ du lịch, tìm kiếm và cứu hộ.

Phần mềm bản đồ số sẽ được xây dựng và cài đặt

trên thiết bị di động. Mọi thao tác duyệt bản đồ,

truy vấn thông tin sẽ được thực hiện ngay trên đó.

H. 16 ô hình hệ thống phần mềm trên thiết bị PDA,

SmartPhone

Phần mềm hiển thị dữ liệu bản đồ Hà Nội theo

những tỉ lệ nhất định. Người sử dụng dùng phím

hoặc bút (với màn hình cảm ứng) thao tác các chức

năng như phóng to, thu nhỏ trực tiếp trên màn hình.

Phần mềm sẽ xác định chức năng và thực hiện rồi

trả lại kết quả theo yêu cầu.

H. 17 Biểu đồ phân cấp chức năng

Dữ liệu bản đồ Hà Nội là dữ liệu địa lý tuân theo

các chuẩn của các hãng lớn như shape file của ESRI

Inc. hay MapInfo file của MapInfor Corp… Dữ liệu

này đã được biên soạn, chỉnh sửa trên máy tính để

bàn bằng các công cụ thông dụng của chính các

hãng đó như MapInfo 8.5, ArcGIS 9.0 hay PopMap

4.1. Sau đó được chuyển đổi thành dạng riêng để sử

dụng. Nhìn chung dữ liệu nhỏ, khoảng 80KB nên

dễ dàng cài đặt và sử dụng trên cả các thiết bị di

động đời cũ, dung lượng bộ nhớ nhỏ.

H. 18 Tìm lộ trình ngắn nhất

H. 19 Tra cứu thông tin du lịch

Ngoài phiên bản chạy độc lập như trên, chúng tôi

cũng phát triển phiên bản chạy trên thiết bị di động

650

Page 7: 95259691 nghien-cứu-phat-triển-hệ-thống-giam-sat-dịch-vụ-va-điều-khiển-tren-cơ-sở-định-vị-gps-va-mạng-khong-day-gsm-gprs

Hội nghị toàn quốc về Điều khiển và Tự động hoá - VCCA-2011

VCCA-2011

luôn luôn kết nối truy vấn hỏi/đáp với máy chủ của

trung tâm giám sát và điều khiển VN-WebCC.

Trong đó,

- Theo mô hình hệ thống SMS (xem hình H.10),

các thiết bị di động được cài phần mềm cung

cấp dịch vụ LBS do chúng tôi phát triển với

khả năng hiển thị bản đồ, thực hiện các chức

năng tìm kiếm dẫn đường ngay trên thiết bị mà

không cần bất kỳ một kết nối nào với trung

tâm. Định kỳ (3-5 phút) thiết bị sẽ gửi tin nhắn

SMS lên máy chủ GIS. Tin nhắn này chứa các

thông tin về vị trí địa lý, trạng thái (tình trạng

giao thông: tắc đường, ngập lụt…, tình trạng

thiết bị: taxi chưa có khách, đo nhiệt độ, độ ẩm

môi trường…). Máy chủ ở trung tâm sử dụng

GPRS modem (Wavecom) có gắn SIM điện

thoại để nhận tin nhắn. Các thông tin này sẽ

được máy chủ xử lý và cập nhật lại. Nhờ đó có

thể theo dõi được vị trí của thiết bị và các

thông tin cần thiết khác.

- Theo mô hình sử dụng kết nối GPRS (xem hình

H.11) giữa thiết bị di động và máy chủ ở trung

tâm VN-WebCC. Nhờ GPRS mà phần mềm

cung cấp dịch vụ LBS có thể kết nối Internet

và gửi thông tin (vị trí, trạng thái…) lên máy

chủ. Thông tin được cập nhật liên tục nhờ đó

trung tâm có thể theo dõi, giám sát thiết bị

chính xác và hiệu quả hơn. Mô hình này cũng

phụ thuộc vào hạ tầng mạng viễn thông (tốc

độ, độ ổn định…).

Phần mềm này hỗ trợ được thiết kế chạy trên nền

tảng công nghệ JAVA có thể hỗ trợ cho các máy

cầm tay sử dụng hệ điều hành Window CE hoặc các

thiết bị cầm tay có hỗ trợ JAVA. Thiết bị kết nối

cần có giao tiếp Bluetooth để kết nối với các thiết bị

định vị được gắn trên phương tiện. Giao diện tiếng

Việt với thiết kế đơn giản nhưng hiệu quả trong

việc cung cấp thông tin kể cả với những người dùng

ít kinh nghiệm về công nghệ thông tin nhất.

6. Kết luận Việc nghiên cứu, thiết kế và chế tạo các thiết bị thu

tín hiệu định vị GPS với độ chính xác cao, các thiết

bị giám sát, điều khiển các đối tượng di động dựa

trên ứng dụng công nghệ định vị GPS và phát triển

hệ thống phần mềm trên các thiết bị di động có tích

hợp GPS, hệ thống phần mềm trên máy chủ tại

Trung tâm giám sát phục vụ điều khiển các phương

tiện giao thông, tìm kiếm, cứu hộ và dẫn đường và

các hệ thống quan trắc môi trường đòi hỏi sự phối

hợp kinh nghiệm nghiên cứu trong nhiều lĩnh vực

khác nhau như CNTT, viễn thám, công nghệ tự

động hóa, công nghệ nhúng, công nghệ viễn thông

Các thiết bị và các phần mềm hỗ trợ được chế tạo

và lắp đặt thử nghiệm trên các phương tiện cho kết

quả khá tốt. Kết quả nghiên cứu và phát triển hệ

thống này đã mở ra hướng ứng dụng trong việc

cung cấp cho các doanh nghiệp một công cụ hỗ trợ

quản lí hiệu quả đối với mọi đối tượng, phương tiện

di động, giám sát vận hành trực tuyến, thời gian

thực. Hệ thồng hỗ trợ giám sát di động môi trường

khí, phục vụ quan trắc và tìm kiếm nguồn ô nhiễm.

Hỗ trợ trực tiếp cho những người dùng cá nhân với

nhiều tiện ích liên quan đến các dịch vụ LBS phục

vụ du lịch, tìm kiếm và cứu hộ.

Hệ thống được thiết kế trên cơ sở hệ thống mở nên

dễ dàng tích hợp và phát triển các modul cũng như

các tính năng mới phát sinh trong quá trình hoạt

động và theo yêu cầu của khách hàng.

Các sản phẩm của đề tài được phát triển ở mức độ

thử nghiệm trong thực tế. Để thương mại hóa sản

phẩm ứng dụng trong thực tế và cạnh tranh với các

sản phẩm cùng loại trên thị trường, chúng tôi cần

phải đầu tư nhiều hơn nữa về công nghệ, hệ thống

sản xuất công nghiệp và chiến lược kinh doanh hiệu

quả.

Tài liệu tham khảo [1] Q26 family Wireless CPU®s Datasheet,

Wavecom.co

[2] Product Technical Specification Q2686

Wireless CPU®, Wavecom.co.

[3] Development Kit Q2686 and Q2687 User

Guide®, Wavecom.co.

[4] AT Commands Interface Guide for Open AT®

Firmware v7.4.

[5] Ahmed El-Rabbany; Introduction to GPS The

Global Positioning System; © 2002 ARTECH

HOUSE, INC. 685 Canton Street Norwood,

MA 02062.

[6] AG-MTI-1 User manual, Argo Technology

Company.

[7] Dao D., C. Rizos and J. Wang (2002) Location-

based services: technical and business issues,

GPS Solutions, Springer-Verlag, 6: pp.169-

178.

[8] Trần Mạnh Tuấn (2006), Các hệ thống vệ tinh

định vị toàn cầu và ứng dụng, NXB Giáo dục.

[9] SIM300 User manual (2006), SIMCOM Co.

Ltd.

[10] Thái Quang Vinh. “Phát triển các công nghệ

nhúng tiên tiến trong các hệ thống thiết bị

thông minh phục vụ đo lường điều khiển và

truyền thông” Kỷ yếu hội nghị khoa học kỷ

niệm 35 năm Viện KH&CN Việt Nam, Hà nội

10/2010, 95-104, ISBN: 978-604-913-010-6.

[11] Han S. and Rizos C. (1996a), Integrated

Method for Instantaneous Ambiguity

Resolution Using New Generation GPS

Receivers, IEEE PLANS’96, Atlanta, pp: 254-

261.

651