Luận văn Thiết kế trạm thu phí ấn chỉ mã vạch một dừng” thông qua phần mềm PLC giám sát bằng Visual Basic 6.0

ợc lắp đặt tại vị trí sao cho quan sát được toàn bộ hoạt động tại phòng kế toán. 2.6. Hệ thống phụ trợ. Hệ thống thiết bị phụ trợ nhằm phục vụ cho việc kết nối hoạt động của các thiết bị cũng như bảo vệ thiết bị chống lại tác động của thiên nhiên. Hệ thống thiết bị phụ trợ bao gồm: Hình 2.35:Điện thoại - Thiết bị mạng; - Thiết bị liên lạc nội bộ; - Thiết bị chống sét trực tiếp và lan truyền; - Thiết bị cung cấp nguồn điện. 2.6.1. Thiết bị mạng. Mục đích: Thiết bị mạng là thiết bị kết nối các máy tính, nó được ví như dây thần kinh truyền tải các tín hiệu từ các máy tính con về máy chủ và ngược lại. Thiết bị mạng thường bao gồm các thiết bị chính như sau: - Bộ chuyển đổi mạng máy tính - Bộ chuyển đổi quang điện. Hình 2.36: Switch Bộ chuyển đổi mạng máy tính: Hay còn gọi là switch mạng là thiết bị kết nối với nhiều máy tính qua cổng mạng LAN. Bộ chuyển đổi thường 8, 16, 24 hay 48 cổng. Tùy vào nhu cầu mà ta có thể chọn số lượng cổng kết nối sao cho phù hợp. Lắp đặt: Bộ chuyển đổi mạng được lắp đặt tại tủ Rack phòng điều hành. Bộ chuyển đổi quang điện: Là thiết bị chuyển đổi tín hiệuquang sang điện (hay chuyển đổi tín hiệu từ đường truyền cáp quang sang đường truyền dây mạng qua cổng RJ 45). Khi cần truyền tín hiệu đi với khoản cách xa và đảm bảo ít suy hao tín hiệu người ta dùng cáp quan và bộ chuyển đổi quang điện. Lắp đặt: Thiết bị này cũng được lắp đặt tại tủ Rack phòng điều hành. 2.6.2. Thiết bị liên lạc nội bộ. Thiết bị liên lạc nội bộ bao gồm: 1 tổng đài liên lạc nội bộ và các máy con được kết nối với tổng đài. Tùy theo nhu cầu của số lượng máy con mà ta lựa chọn loại tổng đài nào cho phù hợp. Tổng đài liên lạc nội bộ: Chức năng: Kết nối và cung cấp nguồn hoạt động cho tất cả các máy con được kết nối vào nó. Có thể kết nối nội bộ hoặc kết nối với đường dây ngoài. Lắp đặt: Tổng đài liên lạc nội bộ thường được bố trí tại phòng điều hành. Chức năng: Máy nhánh dùng để liên lạc nội bộ giữa các máy được kết nối với nhau. Khi cần gọi đến máy nào ta chỉ cần nhấn đúng địa chỉ của máy đó. Lắp đặt: Máy nhánh được lắp đặt tại các phòng làm việc và tại bàn làm việc của cabin soát vé. 2.6.3. Thiết bị chống sét và lan truyền. Hình 2.37: Thiết bị chống sét Để đảm bảo hệ thống thiết bị thu phí hoạt động ổn định thì đòi hỏi các thiết bị phải được bảo vệ chống lại những tác động của thiên nhiên đặt biệt là sét đánh. Việc sét đánh có thể tác động trực tiếp vào thiết bị hoặc gián tiếp đánh vào đường dây điện lưới cung cấp cho trạm. Do vậy tất cả các trạm thu phí điều phải lắp đặt hệ thống chống sét trực tiếp và lan truyền. Hệ thống chống sét trực tiếp: Chức năng: Hệ thống chống sét trực tiếp có nhiệm vụ thu sét mỗi khi có sét đánh trong phạm vi của trạm. Thiết bị thu sét là thiết bị thu sét phóng điện sớm, phát ra các tia tiên đạo để định hướng tia sét đánh vào kim thu sét mà không làm ảnh hưởng đến các thiết bị, bán kính bảo vệ của kim thu sét là rất lớn khoảng từ 90~100m có thể bao phủ toàn bộ thiết bị thu phí trong khu vực trạm. Kim thu sét được nối với hệ thống tiếp đất thông qua dây cáp đồng. Hệ thống tiếp đất có điện trở <10 Omh để đảm bảo được khả năng thoát sét. “Nếu điện trở đất chưa nhỏ hơn 10 Ohm thì thi công phải tăng cường thêm điện trở để R<10 Ohm” (theo tiêu chuẩn TCVN 4756). Lắp đặt: Kim thu sét được lắp trên cột sắt cao, tầm cao so với mặt đất. Hệ thống chống sét lan truyền: Chức năng: Hệ thống chống sét lan truyền có nhiệm vụ bảo vệ sét lan truyền trên đường nguồn và đường tín hiệu. Lắp đặt: Thiết bị chống sét trên đường nguồn được lắp đặt tại vị trí trước khi vào điện lưới vào tải tiêu thụ. Thiết bị chống sét trên đường camera được lắp đặt trước khi đấu nối vào camera và đầu cuối tại phòng điều hành trước khi gắn vào bộ ghép kênh. Thiết bị chống sét trên đường mạng thường được gắn ở đầu cuối trước khi gắn vào máy tính và bộ chuyển đổi mạng máy tính. CHƯƠNG 3: GIẢI PHÁP THU PHÍ VÀ CÔNG NGHỆ SỬ DỤNG MÃ VẠCH. 3.1. Tổng quan và đặt vấn đề sử dụng công nghệ. Hiện nay trên thế giới sử dụng nhiều công nghệ để thu phí giao thông. Hệ thống các công nghệ. Sử dụng công nghệ RFID (Radio Frequency Identification) là hệ thống nhận dạng qua sống Radio. Công nghệ này có ưu điểm: Độ chính xác cao, giảm phiền toái do ùn tác giao thông qua các trạm thu phí do phải mua vé soát vé. Bên cạnh đó tồn tại môt số nhược điểm: Giá thành còn quá cao, hệ thống chưa trang bị đồng đều ở các xe, hệ thống công nghệ thông tin chưa mạnh. Công nghệ sử dụng OBU (On Broad Unit) sử dung OBU gắn trên xe và angten thu sóng gắn ở trạm. Công nghệ này có độ chính xác cao, giảm ùn tắc giao thông, nhưng giá thành cao. Công nghệ dùng mã vạch công nghệ này sử dụng rông rãi ở các trạm thu phí tại Viêt Nam. Công nghệ này có ưu điểm độ chính xác cao, giá thành rẽ, dễ sử dụng... Nhược điểm: hệ thống này xử lý còn chậm… So sánh những công nghệ trên nên nhóm em sử dụng công nghệ ấn chỉ mã vạch 1 dừng để nghiên cứu trong đề tài. 3.2. Thuật toán mã hóa dữ liệu mã vạch trên vé thu phí giao thông. 3.2.1. Giới thiệu mã vạch (barcode). Trên thế giới công nghệ mã vạch đã áp dụng hơn 20 năm qua và không ngừng phát triển, tuy nhiên ở Việt Nam công nghệ này tương đối mới mẻ. Đối với Việt Nam việc áp dụng mã vạch là cấp thiết với các lý do: Nhu cầu xuất khẩu đi các nước. Nhu cầu trong nước. Các lợi thế khi sử dụng mã vạch. Năng suất và hiêu quả cao. Độ chính xác rất cao. Thông tin cho lảnh đạo kịp thời, đúng lúc để đề ra các quyết đinh hợp lý và đúng thời điểm. Phục vụ khach hang nhanh chóng không nhầm lẫn. Khả năng áp dụng mã vạch ở Viêt Nam. Do yêu cầu thị trường ngày càng phát triển ở trong nước và quan hệ giữa các nước trên thế giới ngày càng mở rộng cho nên đã đến lúc chúng ta không thể khong áp dụng công nghệ mã vạch ở Việt Nam. Việc áp dụng mã vạch ở Việt Nam chủ yếu phục vụ cho các đối tượng sau: Các sản phẩm hang hóa trong nước và xuất khẩu. Giao thông, dịch vụ, y tế. Các ngành quản lý nhân sự, an ninh, chấm công… Hoạt động của EAN-VN (European Article Numbering- Việt Nam) Hướng dẫn cấp mã số vật phẩm. Xây dựng và ban hành bộ TCVN về mã vạch phẩm cho Việt Nam. Đào tạo và chuẩn bị những dự án áp dụng công nghệ mã vạch sản xuất kinh doanh và các dich vu khác. Tham gia các hoạt động của EAN quốc tế. Tổ chức mã số vạch phẩm Quốc Tế. Hệ thống tiêu chuẩn EAN. Tiêu chuẩn phân định hàng hóa. Tiêu chuẩn mã bổ sung để thông tin các dữ liệu lấy không thể lấy từ may tính hoăc truyền qua EDI các mã vạch tiêu chuẩn cho phép lấy tự động. Mã số và mã vạch. Mã số: Là một dãy các con số dùng để phân định sản phẩm, áp dụng trong quá trình luân chuyển sản phẩm từ người sản xuất đến buôn bán, lưu kho, người tiêu dùng. Mã vạch: Là loại mã số biểu trưng bằng hình chữ nhật chứa các vạch thẳng liên tiếp có độ dày và dãn cách khác nhau (mã vạch một chiều) hoặc chứa các tổ hợp thẳng đứng và đứt đoạn có độ dày xếp liên tiếp tạo thành mảng lộn xộn (mã vạch hai chiều). 3.2.2. Đầu đọc barrier quang học. Cấu tạo cơ bản: Một máy quét barcode quang học cơ bản và đầy đủ gồm 3 thành phần: Bộ phận quét barcode: Phát ra 1 chùm tia sáng vào ký hiệu mã vạch để lấy thông tin. Tùy theo công nghệ chế tạo mà người ta chia làm 2 loại barcode scanner: Loại CCD Scanner: Gồm 1 dãy đèn LED bố trí sao cho các tia sáng phát ra tạo thành 1 vệt sáng thẳng theo chiều ngang cắt ngang qua bề mặt của ký hiệu mã vạch. Ánh sáng phản xạ thu được bởi "tròng CCD" (CCD Scanner lense) (hình bên cạnh). Hình 3.1: Barcode Scanner Loại Laser Scanner: Gồm 1 mắt đọc tựa như mắt đọc của đầu đĩa hình, phát ra tia laser đỏ, sau đó người ta dùng kính phản xạ để tạo thành vệt sáng cắt ngang qua bề mặt của mã vạch. Loại laser scanner không cần dùng tròng thu ánh sáng. Bộ phận truyền tín hiệu: Phát ra các xung điện tượng trưng cho các vạch và các khoảng trống thu được từ bộ phận quét. Thường bộ phận quét và bộ phận truyền được tích hợp trên cùng 1 board mạch. Bộ phận giải mã (Decoder): Nhận tín hiệu xung điện từ bộ phận truyền và giải mã theo dạng thức của loại barcode được lập trình sẵn trong bộ nhớ. Nếu giải mã thành công, 1 tiếng kêu "bíp" sẽ phát ra và tín hiệu được giải mã sẽ xuất hiện trên màn hình của phần mềm đang sử dụng. Nguyên tắc hoạt động: Các máy quét barcode bắn ra 1 chùm tia sáng, thường là màu đỏ. Nếu nó rơi vào 1 vùng sáng, thì 1 con số zero sẽ được đọc. Còn nếu nó rơi vào 1 vùng tối, thì máy sẽ nhận dạng là con số 1. Như vậy, việc quét barcode sẽ phát ra 1 chuỗi gồm những con số zero và 1. Chuỗi này sẽ tượng trưng cho các ký tự hoặc ký số đã được mã hoá và được truyền vào bộ giải mã. Bộ giải mã có thể là phần cứng (bộ phận giải mã) có Firmware, hoặc cũng có thể là phần mềm được cài vào máy tính. Khi chuỗi zero và 1 đưa vào bộ giải mã được nhận dạng là 1 loại barcode nào đó, thì nó sẽ được biên dịch thành mã số ban đầu và 1 tiếng "bíp" sẽ báo hiệu. Còn bằng ngược lại thì máy sẽ không báo hiệu gì cả và không có mã số nào được hiển thị vì tín hiệu thu được không nằm trong các loại barcode được lập trình sẵn trong Firmware của phần cứng hoặc trong Sowftware của phần mềm. Đặc điểm của scanner quang học là các vạch càng cao thì góc quét càng lớn và khả năng đọc mã vạch càng cao. Vạch càng thấp thì chùm tia sáng đập vào nó càng ít (tức góc quét càng thấp) và khả năng đọc mã vạch càng thấp. Như vậy, trong nguyên lý hoạt động của máy quét barcode quang học, ta thấy rằng khi 1 máy quét barcode còn tốt (tức bộ phận phát tia sáng còn tốt) không đọc được 1 loại barcode nào đó thì điều này có nghĩa là máy vẫn đọc được tín hiệu, nhưng không giải mã được vì chuỗi (0, 1) thu được không nằm trong bất kỳ loại barcode nào có sẵn trong Firmware của máy 3.2.3 Mô tả mã vạch trên vé. Nội dung trong mã vạch gồm 15 kí tự như sau: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 X1 X2 / X3 X4 - T X5 X6 X7 X8 X9 X10 X11 X12 - Hai ký tự đầu tiên là ký hiệu của lô vé, có giá trị từ A -> Z. VD: AA, AB… - Ký tự thứ 3 là ký tự có giá trị cố định “/”. Trong mọi mã vạch ký tự thứ 3 luôn có giá trị là “/”. - Hai ký tự 4 và 5 đại diện cho năm phát hành mã vạch có giá trị từ 0 -> 9. VD: vé phát hành năm 2004 thì X4 = 0, X5 = 4. - Hai ký tự 6 và 7 có giá trị cố định lần lượt là “-T“. Trong mọi mã vạch ký tự thứ 6 luôn có giá trị là “-“ và ký tự thứ 7 có giá trị là “T”. - Hai ký tự 8 và 9 đại diện cho loại vé, ký tự 8 có các giá trị 1:Vé lượt, 2:Vé tháng, 3:Vé quí. Ký tự 9 có giá trị từ 1 -> 6 đại diện cho 6 mức thu phí giao thông. - Các ký tự cuối cùng 10 -> 15 là dãy số serial của mã vạch có giá trị từ 0 -> 9, số serial đầu tiên là 000001. Ta sẽ tiến hành mã hóa trên các ký tự số, còn những ký tự còn lại sẽ được giữ nguyên không tham gia vào quá trình mã hóa. Như vậy các ký tự 4, 5 và 8 -> 15 sẽ bị mã hóa. Các bước mã hóa: Bước 1: Tách các ký tự số và ký tự chữ Bước 2: Ghép các ký tự số lại thành 1 dãy liên tục theo 1 thứ tự sau: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 X3 X4 X5 X6 X7 X8 X9 X10 X11 X12 Bước 3: Chuyển dãy gồm 10 chữ số này từ hệ thập phân sang hệ 36 (Tam-Thập-Lục-Phân). Kết quả thu được gồm 1 dãy 6 ký tự ở dạng cơ số 36. 1 2 3 4 5 6 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Bước 4: ghép 2 ký tự X1 và X2 vào đầu dãy vừa được mã hóa ta thu được dãy 8 ký tự đã được mã hóa từ dãy 15 ký tự ban đầu. 1 2 3 4 5 6 7 8 X1 X2 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Hệ cơ số 36 được xây dựng trên bộ 26 ký tự in hoa từ A -> Z và 10 ký tự số từ 0 -> 9, sắp xếp chúng theo 1 thứ tự bất kỳ nhưng phải nhất định. Sau đây là một số bộ kí tự cho các trạm thu phí. “0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E,F,G,H,I,J,K,L,M,N,O,P,Q,R,S,T,U,V,W,X,Y,Z” Hoặc “U,C,H,5,S,A,D,T,7,I,9,Y,L,G,M,W,Z,N,8,E,2,F,O,B,6,P,3,4,J,V,1, K,R,0,X,Q” Hệ cơ số 36 chúng ta biểu diễn bằng 6 bits thì nó sẽ mã hóa được số thập phân tối đa là 36^6 = 2.176.782.336. Như vậy áp dụng thuật toán này vào chương trình thì chương trình sẽ hoạt động được đối với những vé có năm phát hành <= 2021. Khi quá thời hạn này thì chương trình sẽ bị sự cố Y22K. Các bước giải mã: Bước 1: Từ 1 dãy gồm 8 ký tự đã được mã hóa, ta tách thành 2 nhóm, nhóm 1 gồm 2 ký tự đầu tiên(G1), nhóm 2 gồm 6 ký tự còn lại(G2). Bước 2: 6 ký tự ở nhóm 2 ở hệ cơ số 36, ta chuyển chúng về lại hệ thập phân. Kết quả sẽ được 1 dãy gồm 10 ký tự số. Bước 3: Tách kết quả tìm được từ bước 2 thành 2 nhóm, nhóm 1 gồm 2 ký tự đầu tiên (G3) nhóm 2 gồm 8 ký tự còn lại (G4). Bước 4: ghép các nhóm vừa tách được cùng với những ký tự cố định “/”, ”-“, ”T” theo thứ tự sau: S = G1 + “/” + G3 + “-T” + G4. S chính là nội dung của mã vạch ở dạng ban đầu. Dữ liệu nguồn Ghép chuỗi Kết quả tách chuỗi Tách chuỗi Kết quả chuyển đổi Đổi cơ số 36 -> 10 Kết quả tách Tách chuỗi Kết quả mã hóa (Encrypted chars) Giải mã Dữ liệu nguồn Tách chuỗi Kết quả tách chuỗi Ghép các ký tự số Kết quả ghép Đổi cơ số 10 -> 36 Kết quả chuyển đổi Ghép chuỗi Kết quả mã hóa (Encrypted chars) Mã hóa 3.2.4Biểu diễn bằng sơ đồ. Luu đồ 3.1: Mã hóa và giải mã Thuật toán. Function Encrypt(Source as string) as string //Tách chuỗi 1 S1 = Left(Source,2) S2 = Mid(Source,4,2) S3 = Right(Source,8) //Ghép các ký tự số S4 = S2 + S3 //Đổi cơ số 10 -> 36 S5 = DecemalToThirtysix(S4) //Ghép chuỗi Encrypt = S1 + S5 End Function Function Decrypt(Destination as string) as string //Tách chuỗi 1 S1 = Left(Destination,2) S2 = Right(Destination,6) //Đổi cơ số 36 -> 10 S3 = ThirtysixToDecemal (S2) //Tách các ký tự số S4 = Left(S3,2) S5 = Right(S3,8) //Ghép chuỗi Decrypt = S1 + “/” + S4 + “-T” + S5 End Function Hình 3.2: Mã vạch in trên vé Sau đây là một số mẫu mã vạch trên vé tháng, vé ngày, vé ưu tiên, nhân viên. 3.3. Mô hình hệ thống. Sơ đồ 3.1: Hệ thống thu phí 3.4. Vấn đề in và phát hành vé. Việc phát hành vé cho hệ thống thu phí bán tự động hoàn toàn không làm thay đổi hay làm trái lại các qui định của BTC đã ban hành. Số liên, ấn chỉ, nội dung in trên vé, chất liệu làm vé (giấy) hoàn toàn không thay đổi. Vé sẽ được in thêm một mã vạch lên liên soát (đối với vé trả tiền trước thì in lên liên của khách hàng). Việc kiểm soát được thực hiện bằng mã vạch trên vé nên không cần in chữ to như trước đây. Do đó kích thước của vé sẽ giảm đi, đặc biệt là đối với vé trả tiền trước (vé tháng, vé quý). Vé gồm có 3 liên đối với vé lượt và 2 liên đối với vé trả tiền trước. Vé được in thành nhiều màu khác nhau tương ứng với nhiều mệnh giá vé. Nội dung, chỉ tiêu ghi trên vé được quy định thống nhất, gồm các chỉ tiêu cơ bản như: Đơn vị phát hành, loại vé, loại phương tiện, thời hạn sử dụng, mệnh giá vé. Ví dụ đối với Trạm thu phí xa lộ Hà Nội, vé do nhà in Bộ Tài Chính (chi nhánh TP.HCM) phát hành theo quy trình như sau: Giai đoạn 1: In và đóng số seri trên máy in offset. (Đối với các máy in offset công nghệ cũ, việc đóng số seri phải thực hiện sau) Giai đoạn 2: In mã vạch lên vé bằng máy in laser. Giai đoạn 3: Vé được giao cho trạm Thu phí xa lộ Hà Nội, đăng ký hiệu lực trước khi bán. Giá thành: Hiện tại nhà in BTC đang cung cấp vé cho CII với giá thành như sau: Vé lượt (3 liên, mã vạch): 4,200 + 2,800 = 7,000 đồng/cuốn hay 70 đồng/ vé Vé tháng/ quí (2 liên, mã vạch, phủ màng nhựa bảo vệ): 23,000 + 2,800 = 25,800 đồng/cuốn hay 2,580 đồng/vé Trong đó: 1 cuốn = 100 vé Kích thước lien khách hàng: 10x8 (cmxcm) Mẫu vé lượt mới. Hình 3.3: Mẫu vé xe 3.5. Hệ thống điều khiển thiết bị làn xe. Sơ đồ điều khiển tại làn xe. Sơ đồ 3.2: Điều khiển làn xe . Đây là hệ thống điều khiển các thiết bị tại làn xe, gồm máy tính điều khiển cho mỗi làn xe, bộ xử lý PLC và các thiết bị ngoại vi khác. Hệ thống này được dùng để truyền dữ liệu về tình trạng làn xe và các giao dịch tới hệ thống máy chủ tại nhà điều hành cũng như quản lý, xử lý các kết quả tin nhắn báo lỗi hoặc tin nhắn hệ thống. Đầu đọc vé: Đọc mã vạch trên vé, gởi thông tin giải mã (số seri) về máy tính xử lý. Máy tính điều khiển làn xe: Trong điều kiện bình thường (có kết nối với máy chủ): Điều khiển hoạt động của các thiết bị tại làn dựa trên thông tin soát vé và CSDL trên máy chủ. Trong trường hợp có sự cố (mất kết nối với máy chủ): Vẫn điều khiển các thiết bị tại làn hoạt động bình thường dựa trên CSDL lưu tạm tại máy, và những thông tin soát vé khi có sự cố sẽ được cập nhật lên máy chủ khi kết nối được phục hồi. Các thiết bị ngoại vi sau đây được nối chung với bộ thiết bị điều khiển làn xe (PLC) để đảm bảo rằng mọi hoạt động và dữ liệu tại làn đều kiểm soát được: Đèn vào làn (đường kính 300mm): Để chỉ dẫn cho người lái xe biết thông tin về trạng thái làn xe. Đỏ: Làn xe ngừng hoạt động. Xanh: Làn xe đang hoạt động. Đèn ra làn (đường kính 200mm): Để chỉ dẫn cho người lái xe khi vào trạm. Đỏ: Dừng xe. Xanh: Được phép qua trạm. Đèn flashing: Báo hiệu khi có xe qua trạm trong trường hợp khẩn cấp (xe ngoại giao, xe cứu hỏa…) Còi hú: Cảnh báo người lái xe phải dừng xe ngay vì có vi phạm nguyên tắc soát vé. Bảng quang báo: Hiển thị thông tin giá phí, loại xe, ngày hết hạn… Thanh chắn barrier, bộ điều khiển và các vòng từ: Barrier tự động đóng/mở theo sự điều khiển của máy tính và vòng từ. Bộ điều khiển PLC: Đây là thiết bị nhận tín hiệu điều khiển từ máy tính và điều khiển hoạt động của các thiết bị ngoại vi khác tại làn xe (đèn giao thông, barrier …). Ngoài ra, trong trường hợp máy tính điều khiển gặp sự cố, PLC còn có khả năng tự động điều khiển, lưu trữ thông tin giao dịch tạm thời trên chính bản thân, rồi cập nhật dữ liệu vào máy tính điều khiển sau sự cố. Bàn điều khiển: Đây là bàn điểu khiển cơ, bao gồm 3 chức năng (mở 1 xe qua, mở cho đoàn xe qua, đóng barrie sau khi mở đoàn xe). Trên bàn điều khiển còn có chức năng khóa làn, khóa bàn điều khiển. Trong trường hợp máy tính điều khiển không còn hoạt động, nhân viên soát vé thực hiện công việc của mình hoàn toàn bằng bàn điều khiển. Bàn phím điều khiển: Loại chuyên dụng, giao tiếp máy tính, điều khiển các chức năng của phần mềm soát vé. Loa: Đọc số xe, cảnh báo các trường hợp không bình thường. 3.6. Hệ thống soát vé. Việc kiểm soát của hệ thống thu phí được thực hiện theo phương pháp “dừng lại mua vé và dừng lại kiểm soát”. Nghĩa là người lái xe trước khi vào trạm soát vé cần phải có vé. Vé có thể mua tại Kios bán vé đối với vé lượt hoặc mua tại trạm thu phí đối với các loại vé trả trước (vé tháng, vé quý, vé trừ dần). Với công nghệ mã vạch, nếu đổi cơ chế “hai dừng” thành “một dừng” thì hoàn toàn thích hợp. Nghĩa là bán vé và soát vé tại kiosk trên làn soát vé. 3.6.1. Các loại vé thu phí. Vé thu phí gồm các loại: Vé lượt, vé trả tiền trước (vé tháng, vé quý, vé do BTC cấp, vé trừ dần). Vé được in sẵn mệnh giá theo mức thu lượt qui định tương ứng với từng loại phương tiện. Vé lượt: Dùng để thu phí đối với phương tiện tham gia giao thông qua trạm thu phí nơi phát hành một lượt. Vé tháng: Dùng để thu phí đối với phương tiện tham gia giao thông qua trạm thu phí nơi phát hành trong một tháng. Thời gian có hiệu lực của vé tháng được qui định khi vé tháng đó được bán ra. Vé quý: Phát hành theo thời hạn quý (I, II, III, IV) trong năm dương lịch, dùng để thu phí đối với phương tiện tham gia giao thông qua trạm thu phí nơi phát hành trong một quý kể từ ngày 1 của tháng đầu quý đến ngày kết thúc quý theo thời hạn ghi trên vé. Vé trừ dần: Mỗi lần xe qua trạm, phí giao thông sẽ được trừ dần vào số tiền trả trước khi mua vé. 3.6.2. Hệ thống soát vé. Hệ thống soát vé bao gồm: Thiết bị đọc mã vạch (1 cho vé lượt, 1 cho vé tháng, hoặc sử dụng chung). Máy tính điều khiển làn xe. Bộ điều khiển PLC. Bàn điều khiển cơ. Đèn điều khiển giao thông. Hệ thống loa và còi báo động. Barrier, bộ điều khiển và hệ thống vòng từ. Bảng quang báo. Phần mềm kiểm soát vé. Với việc ứng dụng giải pháp sử dụng mã vạch, các trạm thu phí hoàn toàn tuân thủ các quy định của Bộ Tài chính theo thông tư số 109/2002/TT-BTC, cụ thể như sau: - Vé thu phí đường bộ là chứng từ “phí đường bộ”, là biên lai thu phí, lệ phí thuộc ngân sách nhà nước. - Vé thu phí đường bộ là chứng từ “cước đường bộ”, là hóa đơn đặc thù sử dụng khi cung ứng dịch vụ sử dụng đường. - Việc in, phát hành và quản lý sử dụng vé thu phí đường bộ hoàn toàn tuân thủ các quy định của Bộ Tài chính. Ngoài ra, hệ thống còn đạt được các lợi ích khác như: - Chi phí in vé không đổi so với in vé thường. - Việc soát vé được thực hiện thông qua thiết bị đọc mã vạch với tốc độ cao và độ chính xác tuyệt đối. - Thao tác của nhân viên soát vé đơn giản, nhanh chóng. 3.7. Hệ thống điều khiển trung tâm. Sơ đồ hệ thống. Sơ đồ 3.3: Mạng nhà điều hành trung tâm Nhà điều hành là nơi đặt hệ thống máy chủ (server), máy trạm phục vụ cho công tác điều hành hoạt động thu phí cho toàn trạm thu phí, gồm có: Máy chủ dữ liệu (Database server): là nơi cài đặt CSDL và các phân hệ của phần mềm hệ thống thu phí. Do yêu cầu hoạt động 24/24 và mức độ quan trọng của dữ liệu, nên máy chủ dữ liệu có cấu hình mạnh, có thể chạy ở chế độ song hành, tăng khả năng dự phòng. Đồng thời, sử dụng băng từ (tape backup) để sao lưu định kỳ dữ liệu, phòng khi có sự cố xảy ra thì có thể phục hồi lại hệ thống trong thời gian ngắn nhất. Vì lý do an toàn, chúng ta sử dụng 2 máy chủ (có cùng tính năng). Tuy nhiên, cũng có thể sử dụng 1 máy chủ mà không ảnh hưởng đến chất lượng hệ thống, nếu có sự cố về phần cứng máy chủ thì máy chủ phải tạm ngừng hoạt động chờ sửa chữa thay thế. Mặt khác hệ thống máy tính soát vé tại các làn soát vé có thể làm việc tốt trong thời gian máy chủ tạm ngừng hoạt động. Các máy trạm phục vụ cho các công việc quản lý vé, bán vé, quản trị hệ thống, tổng hợp báo cáo… 3.8. Hệ thống truyền dữ liệu. Hệ thống truyền nhận dữ liệu giữa kiosk soát vé và Nhà điều hành rất quan trọng. Thông qua hệ thống này trạm soát vé gửi dữ liệu về Nhà điều hành, kiểm tra tính hợp lệ của vé, gửi thông tin cho hệ thống giám sát… Do tính quan trọng trong hệ thống thu phí và để đảm bảo tốc độ của mạng nhanh nhất, hệ thống thu phí được triển khai mạng máy tính hình sao, sử dụng Switching Hub tối thiểu 10/100Mbps, và cáp mạng loại UTP Cat-5. Ngoài ra cáp quang sẽ được sử dụng để nối các Switching Hub từ Nhà điều hành tới kiosk soát vé do khoảng cách xa hơn phạm vi của 10/100BaseT. Tuy nhiên, trong trường hợp nhà điều hành và kiosk soát vé cách nhau không xa (dưới 100 mét) thì cáp quang có thể thay thế bằng cáp UTP/STP. Sơ đồ 3.4: Mạng hệ thống trạm thu phí Do khoảng cách lớn từ các kiosk soát vé về Nhà điều hành, nên các đường cáp mạng không được kéo trực tiếp từ kios soát vé về Nhà điều hành mà được tập trung về một switch đặt tại kiosk soát vé, rồi từ đó mới được truyền về Nhà điều hành. 3.9. Hệ thống giám sát. Sơ đồ hệ thống máy tinh chồng tín hiệu: Sơ đồ 3.5: Hệ thống camera giám sát Giải pháp hạn chế và chống tiêu cực hiệu quả là việc sử dụng hệ thống giám sát để giám sát các hoạt động tại các làn xe. Thông tin được lưu trữ, phục vụ công tác hậu kiểm hoặc tìm kiếm lại hình ảnh kèm theo thông tin tại một thời điểm bất kỳ một cách nhanh chóng. Hệ thống CCTV Camera được bố trí ở mỗi làn xe để thu nhận các hình ảnh của tất cả các phương tiện đi ngang qua trạm. Hệ thống này bao gồm 2 phần chính: Thiết bị camera: Ở mỗi lane đều có bố trí một camera màu. Máy tính chụp hình: Nhiệm vụ chính của máy tính chụp hình là chuyển tín hiệu video sang tín hiệu số (digital), và dựa trên tín hiệu đọc vé tại các kios soát vé để chụp lại những hình ảnh xe qua trạm. Máy tính chồng tín hiệu: Nhiệm vụ của máy tính là chồng dữ liệu soát vé lên tín hiệu video (04 làn sử dụng 01 máy chồng tín hiệu, có thể sử dụng 01 máy tính chồng tín hiệu cho 01 làn nếu muốn hình ảnh rỏ và sắc nét). Dữ liệu soát vé bao gồm mệnh giá vé, tình trạng của vé, hiệu lực của vé, nhân viên soát vé… Các thiết bị khác Monitor được dùng để hiển thị hình ảnh. Đầu ghi kỹ thuật số để lưu trữ các dữ liệu hình ảnh đã thu được để có thể đối chiếu và kiểm tra. Bộ sao lưu kỹ thuật số (Tape Backup) nối vào Đầu ghi kỹ thuật số để lưu trữ dữ liệu để có thể kiểm tra lại nếu cần. 3.10. Hệ thống phần mềm thu phí. 3.10.1. Giới thiệu tổng quan các phân hệ phần mềm. Các phân hệ phần mềm liên kết với nhau, tạo thành một hệ thống quản lý nghiệp vụ thu phí bán tự động hoàn chỉnh. Kế toán vé: Nhập xuất vé, quản lý kho vé, giao nhận vé, bán vé trả tiền trước, thu tiền vé. Soát vé: Dựa vào thông tin cung cấp từ phân hệ “Kế toán vé”, phân hệ “Soát vé” kiểm tra tính hợp lệ của vé và điều khiển hệ thống thiết bị tại làn cho xe qua trạm. Phân hệ này cũng cung cấp tín hiệu và thông tin soát vé cho “Hậu kiểm” chụp hình, và hậu kiểm các trường hợp xe qua trạm không bình thường. Giám sát: Giám sát công việc thu phí của nhân viên soát vé thông qua hệ thống quan sát (camera) và dữ liệu từ phân hệ “Soát vé” cung cấp. Hậu kiểm (Kiểm soát sau): Cho phép kiểm lại ngẫu nhiên hoặc tất cả các lần xe qua trạm, hệ thống cung cấp một hình chụp của xe ngay trước khi xe qua thanh chắn (barrier) để người hậu kiểm phát hiện ra các trường tiêu cực có thể xảy ra. Quản trị: Dành cho chuyên gia trong công việc cài đặt, bảo trì hệ thống, phân quyền sử dụng, xử lý số liệu… Ngoài ra, hệ thống còn một phân hệ khác không kém phần quan trọng là phân hệ in vé (in mã vạch lên vé). Nội dung của mã vạch trên vé là duy nhất, nghĩa là không có bất kỳ hai vé nào có mã vạch cùng nhau. 3.10.2. Phân hệ kế toán vé. Nhập xuất tồn kho vé. Thực hiện các nghiệp vụ của kế toán về quản lý kho vé. Vé hợp lệ là những vé hiện hữu trong kho (xác định thông qua nội dung các mã vạch trên vé). Giao vé cho nhân viên bán vé lượt. Cấp vé cho nhân viên bán vé lượt (bán vé tại các kiosk dọc hai bên đường) Thống kê, kiểm tra tồn, thu tiền nhân viên bán vé lượt hàng ngày. Bán vé trả tiền trước. Vé trả tiền trước bao gồm vé tháng, vé quý. Quy trình bán vé được thực hiện tuần tự như sau: Khách hàng yêu cầu loại vé cần mua. Kế toán bán vé lấy đúng loại vé được yêu cầu. Kế toán bán vé sử dụng thiết bị đọc mã vạch đọc số seri trên vé trả tiền trước. Kế toán bán vé chọn ngày bắt đầu sử dụng và ngày kết thúc theo yêu cầu của khách hàng. Chương trình hiển thị thông tin số xe, giá vé, thời hạn sử dụng để khách hàng kiểm tra. 3.10.3. Phân hệ soát vé. Phân hệ soát vé chỉ mở barrier cho xe qua đối với các vé hợp lệ. Vé hợp lệ bao gồm các loại sau: Vé lượt đã giao cho nhân viên bán vé lượt, và chưa qua lần trạm lần nào (xem hình bên dưới). Vé tháng, vé quý được bán bằng phân hệ “Bán vé trả tiền trước” và còn trong thời gian sử dụng. Vé do bộ tài chính cấp, không có mã vạch. Các trường hợp vé không hợp lệ, phân hệ “Soát vé” không mở barrier cho xe qua. Trường hợp bắt buộc phải mở barrier cho xe qua thì nhân viên soát vé thực hiện mở barrier bằng các cách: Trường hợp 1 (vé lượt đã sử dụng, vé tháng và vé quý không có hiệu lực, mã vạch bị hỏng): Nhấn nút “Cho qua”, barrier mở lên và tự động đóng lại khi xe vừa qua khỏi barrie. Phân hệ soát vé sẽ ghi nhận lại số seri để phục vụ cho công tác hậu kiểm. Trường hợp 2 (các trường hợp 1 xe ưu tiên): Nhấn nút “Cưỡng bức 1 xe”, barrier tự động mở lên cho xe qua. Khi xe vừa qua, barrier đóng lại thông qua tín hiệu nhận được từ vòng cảm ứng từ ngay dưới thanh chắn. Trường hợp 3 (đoàn xe ưu tiên): Nhấn nút “Cưỡng bức đoàn” barrier tự động mở lên, không tự đóng lại mà nhân viên soát vé phải tự đóng lại. 3.10.4. Phân hệ giám sát. Giám sát hoạt động thu phí thông qua số liệu cung cấp từ phân hệ “Soát vé” từ các làn gửi về. 3.10.5. Phân hệ hậu kiểm. Hậu kiểm nghĩa là kiểm lại các lần xe qua trạm để phát hiện các trường hợp tiêu cực có thể xảy ra, việc kiểm tra được thực hiện thông qua ảnh chụp và số liệu trong cơ sở dữ liệu trung tâm. Công việc hậu kiểm không đòi hỏi thời gian 24/24 như là giám sát, và có thể “kiểm tra chéo” giữa nhiều nhân viên hậu kiểm. Chụp ảnh. Hình 3.4: Chụp ảnh xe qua trạm Với mỗi xe qua trạm, phân hệ “Soát vé” gửi tín hiệu về trung tâm để yêu cầu chụp ảnh xe ngay lúc dừng tại quầy soát vé. Ảnh là hình của xe và thông tin soát vé ghi ngay phía trên xe. Đối chiếu thông tin soát vé và hình ảnh. Người hậu kiểm lọc ra các trường hợp xe qua các làn để “hậu kiểm”. Ứng với mỗi lần qua, chương trình hiển thị một hình đã chụp ngay vào lúc xe qua. Ảnh bao gồm hình thật của xe (nhìn thấy được biển số xe) và thông tin soát vé. Theo hình trên thì xe 60LD-0982 qua làn bằng vé tháng loại 300.000 đồng/tháng, còn trong thời hạn sử dụng và vé này đăng ký cho xe có biển số là 60LD-0982. Lượt soát vé này do anh Nguyễn Trung Thành (nhân viên soát vé) thực hiện vào lúc 16:40:41, ngày 18/02/2004 tại làn số 002. Như vậy nếu có tiêu cực như: biển sổ đăng ký (60LD-0982) khác với hình ảnh thật, giá tiền của vé không phù hợp với kích thước xe thì dễ dàng phát hiện… 3.10.6. Phân hệ quản trị. - Cấp quyền cho các đối tượng sử dụng hệ thống thu phí, bao gồm nhân viên soát vé, kế toán vé, nhân viên giám sát và lãnh đạo. - Chỉnh sửa thay đổi dữ liệu cần thiết. - Cấu hình các thông số cho hệ thống. CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG TRẠM THU PHÍ MỘT DỪNG. 4.1. Giới thiệu mô hình. Trạm thu phí em thiết kế là trạm gồm 8 lane đối xứng nhau trong đó bố trí 6 lane sử dụng công nghệ mã vạch 1 dừng, ngoài ra em cũng bố trí 2 lane tự động. Năng suất (lưu lượng thông qua) của mỗi lane được xác định bằng số xe qua trạm trong 1 giờ. Tính theo công thức: N = 3600tl N: Lưu lượng thông qua. tl=t1+t2 Tổng thời gian lảng phí. t1 : Thời gian dừng lại mua vé. t2 : Thời gian đi hết quảng đường. Theo tiêu chuẩn thiết kế (TCVN). t1= 3 ÷ 5s s = 20m (chiều dài lane) v = 5 ÷ 10km/h =1.4 ÷ 3.6m/s (vận tốc cho phép chạy trong lane) t2=5.5 ÷ 14.3s tl =8.5 ÷ 19.3s Vậy trong 1 giờ số xe qua 1 lane lớn nhất là: N = 423 xe/giờ Để tăng số lượng xe qua trạm thì ta phải giảm thời gian dừng mua vé (quét vé), tăng vận tốc lưu thông qua trạm. Viết chương trình PLC với yêu cầu sau: 1. Ở chế độ bằng tay: Barrier được điều khiển thông qua bàn phím cơ được nối trực tiếp với PLC và được gắn trên mô hình. Đây là bàn phím khẩn cấp, chỉ được dùng thay thế khi chế độ tự động có sự cố.Các nút điều khiển bao gồm: Mở làn, mở khóa, mở ưu tiên một xe, mở ưu tiên đoàn xe và đóng barrier. Những thông tin về vé đã quét, số lần mở ưu tiên, số lượng xe qua làn và tên nhân viên điều khiển đều được lưu ở cơ sở dữ liệu để phục vụ cho việc kiểm tra sau này. 2. Ở chế độ tự động: Barrier được điều khiển thông qua việc quét vé có mã vạch bằng thiết bị barcode. Mã barcode này được so sánh với cơ sở dữ liệu, nếu như nó hợp lệ thì máy tính sẽ gửi lệnh điều khiển xuống PLC.Vé được dùng trong mô hình này có 3 loại: Vé lượt, vé tháng và vé ưu tiên. Vé ưu tiên bao gồm: Ưu tiên một xe và ưu tiên đoàn xe. Vé ưu tiên sẽ được quét nhiều lần, riêng những vé lượt thì chỉ được quét duy nhất một lần và không hợp lệ nếu như dùng những vé này để quét lần sau. 4.2. Giới thiệu phần mềm trong đề tài. 4.2.1. Giới thiệu về PLC S7-200. PLC viết tắt của Programmable Logic Controller, là thiết bị điều khiển lập trình được (khả trình) cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển logic thông qua một ngôn ngữ lập trình. Người sử dụng có thể lập trình để thực hiện một loạt trình tự các sự kiện. Hình 4.1: PLC S7-200 Hình 4.2: Ứng dụng PLC S7-200 S7-200 là thiết bị của hãng Siemens, cấu trúc theo kiểu modul có các modul mỡ rộng, thành phần cơ bản của S7-200 là khối vi xử lí CPU212, CPU224, CPU214… Hình 4.3: Cấu trúc PLC Bộ điều khiển PLC có những ưu điểm sau: Lập trình dễ dàng, ngôn ngữ lập trình dễ học. Gọn nhẹ dễ dàng bảo quản, sữa chữa. Dung lượng bộ nhớ lớn, có thể chứa được những chương trình phức tạp. Hoàn toàn tin cậy trong môi trường công nghiệp. Giao tiếp đươc với các thiết bị thông minh như: Máy tính, nốimạng, nối các modul mỡ rộng. Cấu trúc của CPU224 gồm: 4096 từ đơn (wold) để lưu chương trình thuộc miền nhớ ghi/đọc được và không bị mất dữ liệu nhờ có giao diện với EEPROM . 2560 từ đơn để lưu dữ liệu. 14 cổng vào logic và 10 cổng ra logic. Có thể ghép nối them 7 modul mỡ rộng. Tổng số cổng vào ra cực đại là 128 cổng vào và 128 cổng ra. 256 bộ tạo thời gian trễ, trong đó có 4 timer có độ phân giải 1ms, 16 timer có độ phân giải là 10ms, cos timer có độ phan giải là 100ms. 256 bộ đếm được chia làm 2 loại, một loại chỉ đếm lên(CTU), một loại vừa đếm xuống vừa đếm lên (CTUD). 256 bít nhớ đặc biệt (lưu trạng thái bằng tụ hoặc pin) và 112 bit (lưu trong EEPROM) dùng làm các bit trạng thái hoặc các bít đặt chế độ làm việc. Hai đầu vào tương tự có độ phân giải 8 bít Tốc độ thực hiện lệnh: 0.37ms cho 1 lênh logic. Tích hợp đồng hồ thời gian thực. Tích hợp cổng truyền thông RS-485. Cấu trúc bộ nhớ. Phân chia bộ nhớ. Bộ nhớ của S7-200 được chia làm 4 vùng nhớ với 1 tụ có nhiệm vụ dùy trì dữ liệu trong thời gian nhất định khi mất nguồn cung cấp. Bộ nhớ có tính năng động cao, đọc và ghi được trong toàn vùng, loại trừ phần các bít nhớ đặc biệt. Bốn vùng nhớ gồm: -Vùng nhớ chương trình: là miền nhớ được sử dụng để lưu giữ các lệnh của chương trình. -Vùng tham số: Là miền lưu giữ các tham số như từ khóa địa chỉ trạm… -Vùng dữ liệu: Là miền nhớ động, có thể truy cập từng bit, từng byte, từng từ đơn và từ kép. Được dùng để lưu trữ các thuật toán, các hàm truyền thông, lập bảng, các hàm dịch chuyển, xoay vòng thanh ghi, con trỏ địa chỉ. Vùng dữ liệu được chia thành nhiều miền nhớ nhỏ với các chức năng khác nhau như: V : Variable momory I : Input image register O : Output image register M : Intermal memory bits SM: Special memory bits -Vùng đối tương: được sử dụng để lưu trữ cho các đối tượng lập trình như các giá trị tức thời, giá trị đặt trước của bộ đếm hay timer. c. Địa chỉ các vùng nhớ của S7-200 CPU224. - Đầu vào (Input): I0.0 đến I0.7;I1.0 đến I.5: I2.0 đến I2.7 - Đầu ra (Output): Q0.0 đến Q0.7; Q1.0 đến Q1.1 - Bộ đếm ảo đầu vào: I0.0 đến I15.7 - Bộ đếm ảo đầu ra: Q0.0 đến Q15.7 - Đầu vào tương tự: AIW0 đến AIW62 - Đầu ra tương tự: AQW0 đến AQW62 - Vùng nhớ V: VB0 đên VB5119 - Vùng nhớ L: LB0 đến LB63 - Vùng nhớ M: M0.0 đến M31.7 - Vùng nhớ SM: SM0.0 đến SM549.7 SM0.0 đến SM29.7 (read only) - Vùng nhớ Timer: T0 đến T255 - Vùng nhớ Counter: C0 đến C255 - Vùng nhớ đếm tốc độ cao: HC0 đến HC5 - Vùng nhớ trạng thái: S0.0 đến S31.7 - Vùng nhớ thanh ghi tổng: AC0 đến AC3 - Khả năng quản lý Label: 0 đến 255 - Khả năng quản lý chương trình con: 0 đến 63 - Khả năng mỡ rộng chương trình ngắt: 0 đên 127 d. Ngôn ngữ lập trình. Có 3 phương pháp lập trình cho PLC S7-200 của hảng Siemen là: -Lader Logic (LAD) -Statement List (STL) -Function Block Diagram (FBD) e. Nguyên lý hoạt động. CPU điều khiển các hoạt động bên trong PLC. Bộ xử lý sẽ đọc và kiểm tra chương trình được chứa trong bộ nhớ, sau đó sẽ thực hiện từng lệnh trong chương trình, sẽ đóng hay ngắt các đầu ra. Các trạng thái ngõ ra ấy được phát tới các thiết bị liên kết để thực thi, toàn bộ các hoạt động thực thi đó đều phụ thuộc vào chương trình điều khiển được giữ trong bộ nhớ . f. Ghép nối các phần tử vào PLC. Hình 4.4: Ghép nối PLC 4.2.2. Giới thiệu về Visual Basic. Visual Basic 6.0 (Vb6) là một phiên bản của bộ công cụ lập trình Visual Basic, cho phép người dùng tiếp cạnh nhanh cách thức lập trình trên môi trường Windows. Với VB6 chúng ta có thể: Khai thác thế mạnh của các điều khiển mỡ rộng. Làm việc với các điều khiển mới. Làm việc với tính năng ngôn ngữ mới. Làm việc với DHTML. Làm việc với cơ sở dữ liệu. Các bổ sung về lập trình hướng tới đối tượng. 4.3. Thi công mô hình. 4.3.1. Mô hình trạm thu phí. a. Ngõ vào: Công tắc 1: KHÓA ON/ OFF dùng để chuyển sang TỰ ĐÔNG, BẰNG TAY. Công tắc 2: ĐÓNG/ MỞ LÀN dùng để chuyển làn hoạt động hay nghỉ. Nút nhấn 1: MỞ MỘT XE dùng để mở cho một xe qua (BẰNG TAY). Nút nhấn 2: MỞ ĐOÀN XE dùng để mở cho đoàn xe qua (BẰNG TAY). Nút nhấn 3: ĐÓNG BARRIER dùng để đóng barrier khi đoàn xe qua hết (BẰNG TAY).. Nút nhấn 4: LOOP C (cảm biến vòng từ) dùng để ra lệnh camera chụp ảnh xử lý biển số đối với trường hợp vé tháng, vé ưu tiên.... Nút nhấn 5: LOOP B (cảm biến vòng từ) dùng để báo động khi xe vào vùng cấm; nếu vé hợp lệ thì không báo động. Nút nhấn 6: LOOP A (cảm biến vòng từ) dùng để ra lệnh cho barrier đóng với trường hợp cho phép 1 xe qua. b. Ngõ ra: -Đèn đỏ, đèn xanh phía trên: Đèn báo tình trạng làn. -Đèn đỏ, đèn xanh phía dưới: Đèn tín hiệu giao thông. -Đèn vàng: Đèn cảnh báo đầu đảo làn. -Dãy đèn barrier đỏ nằm ngang: Chỉ thị barrier đang đóng. -Dãy đèn barrier xanh thẳng đứng: Chỉ thị barrier đang mở cho 1 xe qua. -Dãy đèn barrier vàng thẳng đứng: chỉ thị barrier đang mở cưỡng bức cho đoàn xe qua (ưu tiên barrier vàng cao hơn barrier xanh). -Loa: dùng để cảnh báo xe vào vùng cấm. c. Nguyên tắc hoạt động: Khi công tắc 1 ở vị trí ON thì hệ thống chuyển sang chế độ BẰNG TAY. Khi công tắc 2 ở vị trí ĐÓNG thì đóng làn không cho hoạt động, đèn đỏ phía trên sáng. Khi ở vị trí MỞ thì hệ thống sẵn sàng hoạt động, đèn xanh phía trên sáng. Khi có 1 xe đến, bấm Nút nhấn 1, dãy barrier xanh sáng, đèn xanh phía dưới sáng. Khi xe đi qua LOOP C, LOOP B rồi LOOP A thì barrier đóng và đèn đỏ phía dưới sáng. Khi có đoàn xe đi qua, bấm Nút nhấn 2, dãy barrier vàng sáng, đèn xanh phía dưới sáng. Khi xe đi qua LOOP A, barrier vẫn không đóng đến khi bấm nút nhấn 3 thì barrier đóng, đèn đỏ phía dưới sáng. Khi công tắc 1 ở vị trí OFF thì hệ thống chuyển sang chế độ TỰ ĐỘNG. Khi đó dùng phần mềm quét mã vạch để điều khiển hệ thống. Khi xe đến vị trí LOOP C, camare chụp ảnh biển số xe vào và máy tính xử lý ảnh. Nếu biển số hợp lệ nằm trong cơ sở dữ liệu thì barrier tự động mở. Nếu không hợp lệ thì lái xe phải mua vé lượt và nhân viên soát vé quét vé vào hệ thống đọc mã vạch; hoặc lái xe mua vé tháng thì hệ thống cập nhật biển số và barrier tự động mở. Nếu camera nhận dạng biển số không hợp lệ mà lái xe không mua vé lượt hoặc vé tháng cứ tiếp tục đi vào LOOP B thì loa báo động. Đối với các trường hợp xe ưu tiên, xe đặc biệt đi qua thì nhân viên soát vé dùng thẻ mã vạch cứng quét vào máy đọc để mở barrier. Khi xe lưu thông vào làn phụ vào làn thu phí tự động nhân viên phải xác định loại xe là thu phí, miễn phí, vé ngày, vé tháng hay vé năm. Đối với xe thu phí vé lượt vào: Khi xe lưu thông vào làn có vị trí phù hợp hệ thống nhận dạng tự động sẽ báo cho hệ thống ghi hình chụp toàn cảnh xe (có biển số), khi xe đến gần cabin thì hệ thống đã nhận dạng xong. Lúc này máy tính làn đã nhận được thông tin mệnh giá xe (do hệ thống nhận dạng PLC gửi lên). Sau đó máy tính làn mở một hộp thoại chờ thu phí viên quét vé. Sau khi quét vé thông tin vé sẽ được kiểm tra tính hợp lệ như sau: + Kiểm tra vé đầu vào hay ra: Nếu xe lưu thông đầu vào mà mã vé là đầu ra thì sẽ xuất hiện thông báo “ Vé không có thực” . + Kiểm tra vé mới hay đã sử dụng: Nếu vé đã dùng thì sẽ hiện thông báo “ Vé đã sử dụng”. + Nếu vé hợp lệ hệ thống phần mềm của trạm thu phí sẽ kiểm tra mã nhận dạng của thiết bị nhận dạng tự động và mã của vé được quét vào giống nhau thì máy tính cho phép mỡ barrier, lưu trữ số liệu về data server. Ngược lại nếu mã nhận dạng của trạm thu phí và mã của vé được quet vào khác nhau thì máy tính làn mỡ hộp thoại chờ thu phí viên xác nhận và sau đó mỡ barrier đồng thời gửi hình ảnh về video server trong trường hợp có lỗi hệ thống. Sau khi xe qua trạm barrier sẽ đóng xuống kết thúc một chu kỳ quét vé. Hình 4.5: Mô hình trạm thu phí 4.3.2. Thi công phần cứng trạm thu phí. Sơ đồ kết nối phần cứng. Hình 4.6: Sơ đồ kết nối phần cứng Các ngõ vào từ bàn phím cơ. Hình 4.7: Sơ đồ kết nối ngõ vào từ bàn phím cơ Các ngõ vào từ các vòng loop. Hình 4.8: Sơ đồ kết nối ngõ vào các vòng từ Hinh 4.9: Sơ đồ đấu nối vòng từ Trong đó LOOPA, LOOPB, LOOPC là các vòng từ. Các ngõ ra từ bàn phím cơ. Đ Đèn THGT: Q0.1=1 thì đèn xanh sáng và ngược lại thì đèn đỏ sáng. 1 2 4 5 3 Q0.1 24V X Hình 4.10: Sơ đồ kết nối ngõ ra đèn THGT Đèn trạng thái làn: Q0.2=1 thì đèn xanh sáng và ngược lại thì đèn đỏ sáng. Đ 1 4 5 3 Q0.2 24V 2 X Hình 4.11: Sơ đồ kết nối ngõ ra đèn trạng thái làn Còi Q0.3 gắn vào chân thường hở của role Q0.3 4 5 1 2 24V 3 X Hình 4.12: Sơ đồ kết nối ngõ ra trạng thái còi Sơ đồ kết nối Barrier: Barrier được nối với động cơ barrier đóng hay mở phụ thuộc vào tác động các tiếp điểm. Đ 1 2 4 5 3 Q0.7 24V X Hình 4.13: Sơ đồ kết nối barrier Hình 4.14: Sơ đồ điều khiển động cơ của barrier 4.3.3. Thi công phần mềm. 4.3.3.1. Chương trình PLC S7-200 a. Bảng định nghĩa các ngõ vào – ra: Bảng định nghĩa các ngõ vào. INPUT DEVICE VALUE Bit = 0 Bit = 1 BYTE 0 I0.0 Mở 1 xe Không có xe Mở 1 xe 1 I0.1 Mở đoàn xe Không có xe Mở đoàn xe 2 I0.2 Đóng barier Không có xe Đóng Barrier 3 I0.3 Mở làn Không có xe Mở làn 4 I0.4 5 I0.5 6 I0.6 Khóa mở Không tác động Mở khóa 7 I0.7 0 I1.0 Loop A Không có xe Có xe 1 I1.1 Loop B Không có xe Có xe 2 I1.2 Loop C Không có xe Có xe 3 I1.3 Loop D Không có xe Có xe Bảng 4.1: Định nghĩa các ngõ vào Bảng định nghĩa các ngõ ra: OUTPUT DEVICE VALUE BIT = 0 BIT = 1 BYTE Q0 Q0.0 Q0.1 Đèn THGT Đỏ Xanh Q0.2 Đèn TT làn Đỏ Xanh Q0.3 Còi Còi tắt Còi kêu Q0.4 Đèn đầu đảo Đỏ Xanh Q0.5 Mở đoàn xe Không tác động Mở Barrier cho đoàn Q0.6 Mở 1 xe Không tác động Mở Barrier 1 xe Q0.7 Đóng Barrier Không tác động Đóng Barrier Q1 Q1.0 Reset Count Reset Counter ngoài (cạnh lên) Q1.1 Tăng Count Kích đếm Count ngoài (cạnh lên) Bảng 4.2: Bảng đĩnh nghĩa các ngõ ra Lưu đồ giải thuật. 1. PC truyền dữ liệu xuống PLC. N Y Mã hóa các nút lệnh truyền dữ liệu Kiểm tra việc truyền dữ liệu Truyền dữ liệu đến PLC PLC nhận tín hiệu xử lý và điều khiển trạm thu phí . Kiểm tra lại chương trình và thông báo lỗi BEGIN END Lưu đồ 4.1: Truyền từ PC xuống PLC 2. PC nhận dữ liệu từ PLC. N Y PC chờ dữ liệu từ PLC Kiểm tra việc truyền dữ liệu PC nhận dữ liệu Đệm dữ liệu vào bộ đệm nhận MSComm.INPUT = DATA Kiểm tra lại chương trình và thông báo lỗi Đọc dữ liệu từ bộ đệm nhận và xử lý chương trình đó Chạy chương trình mô phỏng BEGIN END Lưu đồ 4.2: PC nhận dữ liệu từ PLC 3. Mỡ 1 xe. START Mở một xe_I0.0_ON 1. Mở làn_I0.3_ON 2.Mở khóa_I0.6_ON 1. Mở một xe_Q0.6_ON. 2. Đèn THGT xanh_Q0.1_ON. 3. Bit TT Barrier_V101.7_ON. Loop A_I1.0_N BitTTBarrier_V101.7_OFF. END N N N Y Y Y Lưu đồ 4.3: Mở 1 xe 1.Bit đếm xe_V101.5_ON 2.Gửi số xe trong đoàn_C1_ lên PC 3.Bit TT Barrier_V101.7_OFF Mở đoàn xe_I0.1_ON 1. Mở làn_I0.3_ON 2.Mở khóa_I0.6_ON Xe cán loop A_I1.0_ON 1.Tăng biến đếm số xe trong đoàn_C1_ lên 1 2.Tăng biến đếm số xe ca_C0 lên 1 Đóng Barrier_I0.2_ON 1.Mở đoàn xe_Q0.5_ON. 2.Đèn THGT xanh_Q0.1_ON. 3.Bit TT Barrier_V101.7_ON. 4.Bit đoàn xe_V101.6_ON. START END N N N N Y Y Y Y 4. Mỡ đoàn xe. Lưu đồ 4.4: Mở đoàn xe 5. Đóng Barrier Y Đóng Barrier_I0.2_ON 1. Mở làn_I0.3_ON 2. Mở khóa_I0.6_ON 1. Đóng Barrier_Q0.7_ON. 2. Đèn THGT_Q0.1_ đỏ_OFF. 3. Bit TT Barrier_V101.7_OFF START END N N Y Lưu đồ 4.5: Đóng barrier Y N Mở làn_I0.3_ON Đèn TT làn_Q0.2_ON START END 6. Đóng/Mở làn. Lưu đồ 4.6: Đóng /mỡ làn Xe cán loop B_I1.1_ON Bit TT Barrier _V101.7_ON Còi kêu_Q0.3_ON START END N N Y Y 7. Còi. Lưu đồ 4.7: còi Y Y N N Xe cán loop A_I1.0_ON 1.Tăng biến đếm xe trong đoàn_C1_ lên 1. 2. Kích 1 xung cho bộ đếm ngoài_Q1.1_ON Bit đoànxe_V101.6_ON ? 1.Tăng biến đếm xe ca_C0_ lên 1. 2. Kích 1 xung cho bộ đếm ngoài_Q1.1_ON START END 8. Đếm xe. Lưu đồ 4.8: Đếm xe Bit Reset_V0.7_ON 1. Gửi số đếm xe ca về PC. 2. Reset bộ đếm C0 và C1 về 0 3. Kích xung reset cho bộ đếm ngoài_Q1.0_ON START END N Y 9. Reset. Lưu đồ 4.9: Reset c. Định dạng khung truyền từ PLC: Để dễ dàng cho PC nhận chuỗi dữ liệu từ PLC và hiển thị số xe trên PC theo thời gian thực, ta cố định khung truyền là 4 byte, có cấu trúc sau: Byte 1 Byte 2 Byte 3 Byte 4 Byte cao input Byte thấp input Byte cao số xe Byte thấp số xe Bảng 4.3: Khung truyền dữ liệu Cách thức truyền 4 byte data như sau xảy ra 1 trong 2 trường hợp sau: 1. Khi không có tín hiệu đoàn xe: Nếu có sự thay đổi ngõ vào thì PLC sẽ thực hiện gửi một gói data 4 byte như trên, với byte 3 và byte 4 là số xe trong một ca. 2. Khi có tín hiệu đoàn xe: PLC thực hiện gửi một gói data cũng gồm 4 byte như rên, với byte 3 và byte 4 là số xe trong đoàn cho đến khi không còn tín hiệu đoàn xe thì PLC sẽ tự chuyển sang trường hợp 1. Chi tiết hai byte 1 và 2 như sau: Byte 101 7 Bit TT Barrier 1: mở - 0: Đóng 6 Bít đoàn xe 1: Có đoàn xe đang qua 5 4 3 Loop D 1: Xe đang cán loop D 2 Loop C 1: Xe đang cán loop C 1 Loop B 1: Xe đang cán loop B 0 Loop A 1: Xe đang cán loop A Byte 100 7 6 Khóa mở 1: Có lệnh mở khóa từ bàn cơ 5 4 3 Mở làn 1: Có lệnh mở làn từ bàn cơ 2 Đóng 1: Có lệnh đóng Barrier từ từ bàn cơ 1 Mở đoàn xe 1: Có lệnh mở đoàn xe từ bàn cơ 0 Mở 1 xe 1: Có lệnh mở 1 xe từ bàn cơ Bảng 4.4: Định nghĩa 2 byte trạng thái ngõ vào 4.3.3.2. Chương trình Visual Basic 6.0. a. Bảng định nghĩa các byte lệnh. Byte lệnh từ PC xuống PLC: STT Công việc Byte lệnh 4 Lệnh để lấy TT từ PLC E 3 Reset Counter D 2 Đóng Barrier C 1 Mở đoàn xe B 0 Mở 1 xe A Bảng 4.5: Các byte lệnh từ máy tính b. Lưu đồ giải thuật Cấu hình ngắt 2 Port nối tiếp START END Kiểm tra các Bit để hiện thị trạng thái các ngõ vào START END Main Sự kiện ngắt nhận 1: Nhận data từ PLC: Lưu đồ 4.10: main Lưu đồ 4.11: Ngắt nhận 1 Sự kiện ngắt nhận 2: Nhận mã barcode từ thiết bị đọc Barcode. Kiểm tra tính hợp lệ của mã barcode thông qua cơ sở dữ liệu Access Phát lệnh điều khiển xuống PLC START END Lưu đồ 4.12: Ngắt nhận 2 Giao diện điều khiển Visual Basic: Hình 4.15: Giao diện điều khiển Visual Basic 4.3.3.3. Cơ sở dữ liệu Access. a. Giới thiệu. Máy tính đã trở nên thông dụng trong mỗi cơ quan, gia đình. Máy tính chỉ thật sự có ý nghĩa khi mà nó thay con người quản lý, lưu trữ và xử lý một lượng thông tin lớn mà con người không thể kiểm soát nổi. Các chương trình quản trị cơ sở dữ liệu liên quan khá thông dụng hiện nay tại Việt Nam là Foxpro, Access cho ứng dụng nhỏ, DB 2, MS SQL và Oracle cho ứng dụng vừa và lớn. Microsoft Access là một Hệ Quản Trị Cơ Sở Dữ Liệu (QTCSDL) tương tác người sử dụng chạy trong môi trường Windows. Microsoft Access cho chúng ta một công cụ hiệu lực và đầy sức mạnh trong công tác tổ chức, tìm kiếm và biểu diễn thông tin. Microsoft Access cho ta các khả năng thao tác dữ liệu, khả năng liên kết và công cụ truy vấn mạnh mẽ giúp quá trình tìm kiếm thông tin nhanh. Người sử dụng có thể chỉ dùng một truy vấn để làm việc với các dạng cơ sở dữ liệu khác nhau. Ngoài ra, có thể thay đổi truy vấn bất kỳ lúc nào và xem nhiều cách hiển thị dữ liệu khác nhau chỉ cần động tác nhấp chuột. Microsoft Access và khả năng kết xuất dữ liệu cho phép người sử dụng thiết kế những biểu mẫu và báo cáo phức tạp đáp ứng đầy đủ các yêu cầu quản lý, có thể vận động dữ liệu và kết hợp các biểu mẫu vào báo cáo trong một tài liệu và trình bày kết quả theo dạng thức chuyên nghiệp. Microsoft Access là một công cụ đầy năng lực để nâng cao hiệu suất công việc Bằng cách dùng các Wizard của MS Access và các lệnh có sẵn (macro) ta có thể dễ dàng tự động hóa công việc mà không cần lập trình. Đối với những nhu cầu quản lý cao Access đưa ra ngôn ngữ lập trình Access Basic (Visual Basic For application) một ngônngữ lập trình mạnh trên CSDL. b. Tạo cơ sở dữ liệu. Lần lượt tạo 6 table bằng phương thức “Create table in Design view” có tên sau: 1. DLVe: chứa tất cả các vé lượt chưa quét. 2. Vethang: chứa tất cả các vé tháng chưa quét. 3. Tkxeve: thống kê các vé lượt đã quét. 4. Tkxeuutien: thống kê những lần mở ưu tiên. 5. Tkxethang: thống kê các vé tháng đã quét. 6. Nhanvien: chứa tên các nhân viên. Hình 4.16: Các table Hình 4.17: Talbe nhân viên Hình 4.18: Table chứa vé tháng Hình 4.19: Table chứa dữ liệu vé Hình 4.20: Table thống kê xe vé Hình 4.21: Table thống kê xe ưu tiên Hình 4.22: Talbe thống kê xe tháng 4.4. Kết quả đạt được và hướng nghiên cứu tiếp theo. 4.4.1. Kết quả đạt được. Sau quá trình tìm hiểu và thi công mô hình, em đã hoàn thành các công việc sau: Viết được chương trình PLC theo hướng mới để tối ưu thời gian giao tiếp dữ liệu. Viết được chương trình Visua Basic 6.0 để thực hiện việc điều khiển và giám sát. Xây dựng cơ sở dữ liệu Access để lưu trữ thông tin xe qua trạm thu phí. Thực hiện một panel để demo quá trình làm việc của trạm thu phí. 4.4.1. Hướng nghiên cứu tiếp theo. Nhằm tự động hóa trạm thu phí cũng như giảm ùn tắc giao thông tai trạm sau đây em xin giới thiệu công nghê ETC(Electronic Toll Collection ) Nhật Bản có thể áp dụng ở Việt Nam. Hệ thống ETC Nhật Bản (OBU) Ưu điểm: - Có độ tin cậy cao nhờ song vô tuyến đã truyền tín hiệu từ thiết bị (OBU) trên xe đến các trạm thu phí. - Tỉ lệ lỗi it hơn 1/1.000.000. (chính xác gấp 1000 lần). - Hiệu suất cao: Phạm vi truyền tín hiệu dài sẽ đảm bảo cho việc thu phí ngay cả khi xe chạy qua cổng tín hiệu với tốc độ cao (120 ÷ 160km/h). - Khả năng phù hợp với hệ thống thẻ hiện có: Hệ thống này có khả năng phù hợp cao với thẻ trả trước đang đươc sử dụng tại Việt Nam. - Nâng cao việc sử dụng hệ thống: Hệ thống này có thể cung cấp những dich vụ ITS khác nhau. Tốc độ truyền tối đa là 4Mbps. - Công nghệ này sẽ được xem xét để ứng dụng vào trạm thu phí ở Việt Nam trong tương lai. Hình 4.23: Thu phí ETC Hình4.24: Nguyên lý hoạt động của OBU Hình 4.25: Sơ đồ bố trí thu phát song 2 đầu trạm Phát triển hệ thống ITS (Incompatible Timesharing System) tại Việt Nam. - Thông tin kiểm soát giao thông. - Thu phí không dừng. - Kiểm soát xe tải nặng. - Hỗ trợ xe khách liên tỉnh. - Hỗ trợ đỗ xe thuận lợi. - Phí lưu thông nội bộ. Để kế hoạch phát triển ITS thuận lợi ta phải: - Thành lập nhóm cố vấn ITS quốc gia. - Xây dựng chính sách quốc gia về ITS tại Việt Nam. - Đưa ITS vào quy hoạch giao thông chung(VITRANSS2). - Hình thành một tổ chức xúc tiến ITS cấp quốc gia, như ITS Việt Nam. - Áp dụng tiêu chuẩn quốc gia cho ITS. - Khuyến khích thành phần tư nhân phát triển ITS. - Hỗ trợ đào tạo ITS.