Đề tài Nghiên cứu chế tạo thiết bị chuyển đổi bằng kỹ thuật điện tử để truyền thông tin định vị tàu cá qua thiết bị liên lạc vô tuyến icom

nhằm vạch ra lộ trình nhanh nhất giữa vị trí hiện tại của xe cấp cứu, dựa trên cơ sở dữ liệu giao thông. Nó cũng được sử dụng như một công cụ nghiên cứu dịch bệnh, phân tích nguyên nhân bộc phát và lây lan bệnh tật trong cộng đồng. Quản lý địa phương: Các lãnh đạo chính quyền địa phương đua GIS vào quản lý quy hoạch công trình, tìm kiếm thửa đất, điều chỉnh ranh giới, bảo dưỡng các công trình công cộng, phân tích tội phạm, chỉ huy và quản lý lực lượng công an, cứu hoả. Giao thông: GIS được dùng trong việc lập kế hoạch và duy trì cơ sở hạ tầng. Tiếp nữa, GIS còn được ứng dụng để định vận tải hàng hoá, và hải đồ điện tử. Ngoài các lĩnh vực trên, GIS còn được sử dụng trong các dịch vụ điện, nước, gas, điện thoại, dịch vụ bán lẻ … và nhiều các ứng dụng khác. 5.1.2 Tổ chức hệ thống thông tin địa lý GIS Các số liệu thu thập được từ GPS sẽ phải tích hợp với các hệ thống thông tin địa lý GIS để cho ta các khả năng về kiểm soát các vùng địa lý, toạ độ có đặt modul thu GPS. Sự tích hợp giữa các dữ liệu thu thập được từ GPS với các hệ thống thông tin GIS sẽ cho chúng ta khả năng quản lý trực quan, đặt ra được nhiều bài toán quản lý trong việc quản lý các phương tiện giao thông bằng công nghệ GPS. 5.1.3 Khả năng của công nghệ GIS. Khả năng của GIS rất phong phú, nhưng bất kỳ một hệ GIS nào cũng phải tối thiểu giải quyết quản lý được 5 vấn đề chính sau: - Vị trí (Location): quản lý và cung cấp vị trí đối tượng theo yêu cầu - Điều kiện (Condition): xác định các đối tượng thỏa mãn một điều kiện nào đó - Chiều hướng (Trend): cung cấp hướng thay đổi của đối tượng thông qua phân tích các dữ liệu theo thời gian. - Kiểu mẫu (Pattern): cung cấp mức độ sai lệch của đối tượng so với kiểu mẫu. - Mô hình hóa (Modelling): Xác định xu thế phát triển của đối tượng, ngoài thông tin địa lý, hệ thống cần có thêm các thông tin quy luật hay luồng thông tin thống kê. 5.1.4 Các thành phần cơ bản của GIS Các thành phần cơ bản của GIS bao gồm các thành phần được thể hiện như ở sơ đồ sau: Người dùng GIS Phần mềm CSDL Thế giới thực Kết quả Hình 5.1. Sơ đồ hệ thống GIS Ở đây, các tín hiệu nhận được từ modul thu GPS sẽ phản ánh thế giới thực bên ngoài của một vật thể về không gian 3 chiều: + Kinh độ + Vĩ độ + Cao độ và thêm vào đó là tham số thời gian. Các thông tin này sẽ được hệ thống thông tin địa lý GIS xử lý bằng các phần mềm và cơ sở dữ liệu để trả ra các kết quả theo yêu cầu của người sử dụng. Cần các thông tin gì về vật thể có gắn modul GPS (ô tô, tàu biển, máy bay), người sử dụng có thể tương tác với hệ thống thông tin địa lý GIS để nhận được các thông tin phục vụ mục đích quản lý của mình. Chẳng hạn ta có thể xem việc quản lý các phương tiện trên biển trực tuyến bằng công nghệ GPS nhờ hệ thống thông tin địa lý GIS như minh hoạ sau. Hình 5.2. Hệ thống GIS quản lý tàu biển Các phầm mềm GIS. GIS software Windows Mac OS X Linux BSD Unix Web CARIS Có Không Có Có Có Có Chameleon Có Có Có Có Có AMP ERDAS IMAGINE Có Không Không Không Có Không ESRI Có Không Có Không Có Có GeoServer Có Có Có Có Có Java GeoTools Java Java Java Java Java Không GRASS Có Có Có Có Có via pyWPS gvSIG Java Java Java Java Java Không IDRISI Có Không Không Không Không Không ILOG JViews Maps [1] Java Java Java Java Java Java & DHTML/Ajax ILWIS Có Không Không Không Không Không Intergraph [2] Có Không Không Không CLIX Có JUMP GIS Java Java Java Java Java Không LandSerf Java Java Java Java Java Không Manifold System Có Không Không Không Không Có MapInfo Có Không Có Không Có Có MapServer Có Có Có Có Có AMP Maptitude Có Không Không Không Không Có MapWindow GIS Có (ActiveX) Không Không Không Không Không My World GIS Có Có Không Không Có Không Oracle Spatial Có Có Có Không Có Có Panorama "GIS Map 2005" Không "GIS Panorama" Không Không Không PostGIS Có Có Có Có Có Có Quantum GIS Có Có Có Có Có Có Smallworld Có ? Có ? Có Có SPRING Có Không Có Không Solaris Không TatukGIS Có Không Không Không Không ? TransCAD Có Không Không Không Không Có TerraView Có Không Có Không Không Không TNTmips Có Có Có Không Có Không TransModeler Có Không Không Không Không Không uDIG Có Có Có Không Không Không AvisMap GIS Engine Template: CÓ Không Không Không Không Template:DHTML Trong phạm vi nghiên cứu đề tài, chúng tôi chỉ giới thiệu danh sách các phần mềm GIS nguồn mở, vì đây là phương án tối ưu nhất cho việc triển khai GIS hiệu quả và chi phí thấp: Phần mền sử dụng phổ biến nhất: GRASS – Được phát triển ban đầu bởi các kỹ sư quân đội Mỹ, là hệ thống nguồn mở GIS. MapServer – Web-based mapping server, được phát triển bởi trường Đại học Minnesota. Các phần mềm nguồn mở khác gvSIG 1.0Chameleon – Các môi trường xây dựng ứng dụng với MapServer. GeoTools – Là toolkit nguồn mởi cho GIS viết bằng Java, sử dụng đặc tả của OGC. gvSIG –GIS nguồn mở viết bằng Java. ILWIS – ILWIS (Integrated Land and Water Information System) hợp nhất hình ảnh, vecto và dữ liệu chuyên đề. JUMP GIS – Java Unified Mapping Platform MapWindow GIS – Miễn phí, ứng dụng Desktop nguồn mở. OpenLayers – thư viện AJAX nguồn mở cho việc truy xuất các lớp dữ liệu bản đồ, được phát triển và đảm bảo bởi MetaCarta. PostGIS – Spatial extensions for the open source PostgreSQL database, allowing geospatial queries. Quantum GIS – QGIS là phần mềm nguồn mở thân thiện với người dùng chạy trên hầu hết các hệ điều hành: Linux, Unix, Mac OSX và Window. TerraView – GIS desktop sử dụng dữ liệu vector và raster lưu trữ trong cơ sở dữ liệu quan hệ hoặc cơ sở dữ liệu bản đồ. uDigSo Các hướng phát triển và lựa chọn giải pháp Hướng phát triển Rất nhiều các vấn đề có thể giải quyết được nhờ công nghệ GIS nhưng sau đây là các hướng mới mà các hệ thống thông tin địa lý có xu hướng tiếp cận. GIS phân tán GIS phân tán bản thân nó đã nói lên được hệ thống thông tin địa lý mà không phải tất cả các thành phần của nó cùng nằm trên một vị trí vật lý. Hệ thống có thể là nơi xử lý (the processing), cơ sở dữ liệu, biểu diễn (the rendering) hay giao diện người dùng. Chuẩn OGC Chuẩn OGC giúp các công cụ GIS giao tiếp được. Giáo diện và giao thức mở được định nghĩa bởi đặc tả OpenGIS hỗ trợ các giải pháp tương tác Web hỗ trợ địa lý, dịch vụ không dây và cố định và cho phép nhà phát triển công nghệ tạo ra các dữ liệu không gian phức tạp và các dịch vụ dễ sử dụng với mọi kiểu ứng dụng. Giao thức của OGC bao gồm Web Map Service (WMS) và Web Feature Service (WFS) Các sản phẩm GIS được OGC chia làm hai loại, dựa trên tính trọn vẹn và đúng đắn của phần mềm theo đặc tả OGC. Web mapping Hình 5.3 Quan hệ giữa Client/Server và các giao thức OGC Trong những năm gần đây, các ứng dụng bản đồ trên web đã có, như Google Maps và Live Maps. Các website này cung cấp kết nối công cộng tới lượng lớn dữ liệu bản đồ, đặc biệt là được chụp trên không. Các dịch vụ ví dụ như dịch vụ Google Maps và Live Maps Services cho phép người sử dụng chú giải và chia sẻ bản đồ cho người khác. Các nhà cung cấp GIS tạo ra hệ thống bản đồ web như ESRI's WebADF chọn cách làm nhiều các tính hữu dụng và cả tốc độ của hệ thống bản đồ web. Các bản đồ truyền thống sử dụng để khám phá trái đất và khai thác nguồn tin đó. Ngày nay, công nghệ GIS trở thành một công cụ hữu ích trong việc tìm hiểu sự thay đổi toàn cầu. Nhiều bản đồ và thông tin vệ tinh có thể kết hợp trong các phương thức mà mô hình tương tác với các hệ thống tự nhiên phức tạp. Bằng việc sử dụng chức năng gọi là visualization, GIS có thể sử dụng để đưa ra các hình ảnh, các hoạt động và các sản phẩm vẽ bản đồ. Các hình ảnh đó cho phép các nhà nghiên cứu xem các chủ đề của họ theo cách chưa từng có trước đây. Thêm chiều thời gian Điều kiện bề mặt trái đất, khí quyển, lớp dưới bề mặt có thể được nghiên cứu bằng các dữ liệu cung cấp bởi về tinh đưa vào GIS. Công nghệ GIS còn có thể cung cấp cho các nhà nghiên cứu khả năng xem xét được rất nhiều sự biến đổi của trái đất theo ngày, tháng, năm. Bằng việc tính hợp thêm thời gian vào trong các nghiên cứu về môi trường, GIS cũng có thể được khám phá bởi khả năng theo dõi và mô tả hoạt động của con người suốt cả ngày. Sử dụng các mô hình này để đưa ra dữa liệu giúp nhà hoạch định thử nghiệm các chính sách giải quyết. Hệ thống này còn được gọi là Spatial Decision Support Systems. Ngữ nghĩa và GIS Phân tích các điểm mạnh và yếu. * Phần mềm GIS Với hai phần mềm nguồn mở phổ biến nhất là MapServer và GRASS ta thấy được các đặc tính nổi trội gần như tương đồng với nhau: Tương thích hệ điều hành là như nhau (đáp ứng đầy đủ các hệ điều hành phổ biến hiện nay). Hỗ trợ chuẩn OGC. Làm việc với cả file định dạng GIS (bao gồm Shapefile) và DBMS (ví dụ như PostgresSQL/PostGIS, MySQL). Hỗ trợ dịch vụ Web. MapServer phù hợp với xu hướng ứng dụng web mapping vì MapServer là ứng dụng thuần về Web. GRASS có giao diện đồ hoạ, dễ dàng cho người sử dụng, do đó thích hợp với ứng dụng Desktop. * Hệ quản trị cơ sở dữ liệu Thông tin chung Công ty Ngày phát hành phiên bản đầu tiên Phiên bản ổn định mới nhất Giấy phép sử dụng Adaptive Server Enterprise Sybase 1987 15.0 Độc quyền ADS ADS 2003 3.4 Độc quyền Apache Derby Apache 2004 10.1.2.1 Giấy phép Apache DB2 IBM 1982 8.2 Độc quyền Firebird Firebird Foundation Ngày 25 tháng 7 năm 2000 1.5.3 Giấy phép Initial Developer's Public Informix IBM 1985 10.0 Độc quyền HSQLDB HSQL Development Group 2001 1.8.0 BSD H2 H2 Software 2005 0.9 Miễn phí Ingres Ingres Corp. 1974 Ingres 2006 II 9.0.4 GPL và Độc quyền InterBase Borland 1985 7.5.1 Độc quyền MaxDB MySQL AB, SAP AG  ? 7.6 GPL or Độc quyền Microsoft SQL Server Microsoft 1989 9.00.1399 (2005) Độc quyền MySQL MySQL AB Tháng 11 năm 1996 5.0 GPL or Độc quyền Oracle Oracle Corporation 1977 10g Release 2 Độc quyền PostgreSQL PostgreSQL Global Development Group Tháng 6 năm 1989 8.1.3 BSD Pyrrho DBMS University of Paisley Tháng 11 năm 2005 0.5 Độc quyền SmallSQL SmallSQL Ngày 16 tháng 4 năm 2005 0.12 LGPL SQLite D. Richard Hipp Ngày 17 tháng 8 năm 2000 3.3.5 Public domain Teradata Teradata 1984 V2R6.1 Độc quyền WX2 Kognitio 1988 5.x Độc quyền Công ty Ngày phát hành phiên bản đầu tiên Phiên bản ổn định mới nhất Giấy phép sử dụng Hệ điều hành được hỗ trợ Windows Mac OS X Linux BSD UNIX z/OS 1 Adaptive Server Enterprise Có Có Có Có Có Không ADS Có Không Có Có Có Có Apache Derby 2 Có Có Có Có Có Có DB2 Có Không Có Không Có Có Firebird Có Có Có Có Có Maybe HSQLDB 2 Có Có Có Có Có Có H2 2 Có Có Có Có Có Maybe Informix Có Có Có Có Có Không Ingres Có Có Có Có Có Có thể InterBase Có Không Có Không Có (Solaris) Không Adabas Có Không Có Không Có Có MaxDB Có Không Có Không Có Có thể Microsoft SQL Server Có Không Không Không Không Không MySQL Có Có Có Có Có Có thể Oracle Có Có Có Không Có Có PostgreSQL Có Có Có Có Có Có thể Pyrrho DBMS Có (.NET) Không Có (Riêng lẻ) Không Không Không SmallSQL Có Có Có Có Có Có SQLite Có Có Có Có Có Có thể Teradata Có Không Có Không Có Không Windows Mac OS X Linux BSD UNIX z/OS 1 Ghi chú (1): Hệ quản trị có mã nguồn mở có tính năng tương thích với UNIX sẽ chạy trên z/OS, một hệ thống con được dựng sẵn trong hệ thống dịch vụ của UNIX. Ghi chú (2): Hệ quản trị cơ sở dữ liệu phụ thuộc vào máy ảo Java không phụ thuộc vào hệ điều hành Tính năng cơ bản ACID Referential integrity Transactions Unicode Adaptive Server Enterprise Có Có Có Có ADS Có Có Có Có Apache Derby Có Có Có Có DB2 Có Có Có Có Firebird Có Có Có Có HSQLDB Có Có Có Có H2 Có Có Có Có Informix Có Có Có Có Ingres Có Có Có Có InterBase Có Có Có Có MaxDB Có Có Có Có Microsoft SQL Server Có Có Có Có MySQL Phụ thuộc 3 Phụ thuộc 3 Phụ thuộc 3 Có / UTF-8 (3-byte) & UCS-2 Oracle Có Có Có Có PostgreSQL Có Có Có Có / UTF-8 (4-byte) Pyrrho DBMS Có Có Có Có SQLite Có Không 4 Cơ bản 4 Có Teradata Có Có Có Có ACID Referential integrity Transactions Unicode Ghi chú (3): Để giao dịch và toàn vẹn liên quan, bảng kiểu InnoDB buộc phải sử dụng làm kiểu mặc định, MyISAM không hỗ trợ tính năng này. Mặc dù vậy ngay cả khi kiểm của bảng là InnoDB cho phép lưu trữ giá trị của nó vượt qua giới hạn giới hạn giữ liệu; một vài khung nhìn vẫn bắt buộc phải tuân thủ tính toàn vẹn của ACID. Ghi chú (4): Ràng buộc về khoá ngoại được phân tích nhưng không bị bắt buộc. Triggers có thể được dùng thay thế. Không được hỗ trợ các transactions lồng ghép. Giới hạn Max DB size   Max table size   Max row size   Max columns per row   Max Blob/Clob size   Max CHAR size   Max NUMBER size   DB2 512TB 512TB 32,677 bytes 1012 2GB 32KB 64 bits Firebird > 30 TB 37 GB compressed? 32,767 bytes  ? 2GB  ?  ? Microsoft Access 2GB 2GB 16MB 255 64KB (memo field) 255 bytes (text field) 32 bits Microsoft Visual Foxpro 4GB 4GB  ?  ?  ?  ? 32 bits Microsoft SQL Server 524,258TB (32,767 files * 16TB max file size) 524,258TB 8060 bytes 1024 2GB 8000 bytes 64 bits MySql 5 Unlimited 2GB (Win32 FAT32) to 16TB (Solaris) 64KB 3398 4GB (longtext, longblob) 64KB (text) 64 bits Oracle Unlimited (4GB * block size per tablespace) 4GB * block size (with BIGFILE tablespace) Unlimited 1000 4GB (or max datafile size for platform) 4000 bytes 126 bits PostgreSQL Unlimited 32TB 1.6TB 250-1600 depending on type 1GB (text, bytea) - stored inline 1GB 64 bits Max DB size   Max table size   Max row size   Max columns per row   Max Blob/Clob size   Max CHAR size   Max NUMBER size   Bảng và khung nhìn Bảng tạm Khung nhìn cụ thể Adaptive Server Enterprise Có  5 Không ADS Có Có Apache Derby Có Không DB2 Có Có Firebird Không Không HSQLDB Có Không H2 Có Không Informix Có Có Ingres Có Ingres r4 InterBase Có Không MaxDB Có Không Microsoft SQL Server Có Có MySQL Có Tương tự 6 Oracle Có Có PostgreSQL Có Tương tự 7 Pyrrho DBMS Không Không SQLite Có Không Teradata Có Có Bảng tạm Khung nhìn cố định Ghi chú (5): Máy chủ cung cấp tempdb, là một bảng tạm sử dụng trong một phiên làm việc có thể sử dụng chung và riêng. Ghi chú (6): Tương tự như Postgres, khung nhìn cố định có thể giả lập bằng cách sử dụng thủ tục lưu trữ và triggers. Ghi chú (7): Khung nhìn cố định có thể giả lập với PL/pgSQL, PL/Perl, PL/Python, hoặc các ngôn ngữ thủ tục khác. Chỉ mục Cây R-/Cây R+ Hàm băm Biểu thức (lập trình) Chỉ mục từng phần Chỉ mục đảo Bitmap GiST Adaptive Server Enterprise Không Không Không Không Có Không Không ADS Có Có Có Không Có Có Không Apache Derby Không Không Không Không Không Không Không DB2 Không  ? Không Không Có Có Không Firebird Không Không Không Không Không Không Không HSQLDB Không Không Không Không Không Không Không H2 Không Không Không Không Không Không Không Informix Có Có Có Có Có Có Không Ingres Có Có Ingres r4 Không Không Ingres r4 Không InterBase  ?  ? Không Không Không Không Không MaxDB  ?  ? Không Không Không Không Không Microsoft SQL Server  ? Non/Cluster & fill factor Có  8 Có  9 Có  8 Không Không MySQL trong SQL 5.0 MyISAM, BDB, hoặc bảng InnoDB chỉ có bảng HEAP Không Không Không Không Không Oracle chỉ có ở phiên bản EE Bảng gộp Có Không Có Có Không PostgreSQL Có Có Có Có Có  10 Có Có Pyrrho DBMS Không Không Không Không Không Không Không SQLite Không Không Không Không Có Không Không Teradata Không Có Có Có Không Có Không Cây R-/Cây R+ Hàm băm Biểu thức (lập trình) Chỉ mục từng phần Chỉ mục đảo Bitmap GiST Ghi chú (8): Có thể thực hiện bằng chỉ mục của cột có thể tính toán hay khung nhìn đã được sắp xếp chỉ mục. Ghi chú (9): Có thể thực hiện bằng khung nhìn đã được sắp xếp chỉ mục. Ghi chú (10): Chức năng chỉ mục của PostgreSQL có thể sử dụng để đảo ngược thứ tự của các trường dữ liệu. Các đối tượng khác Domain Cursor Trigger Hàm 11 Thủ tục 11 External routine 11 Adaptive Server Enterprise Có Có Có Có Có Có ADS Có Có Có Có Có Có Apache Derby Không Có Có Có  12 Có  12 Có  12 DB2 Không Có Có Có Có Có Firebird Có Có Có Có Có Có HSQLDB  ? Không Có Có Có Có H2  ? Không Có Có Có Có Informix  ? Có Có Có Có Có Ingres Có Có Có Có Có Có InterBase Có Có Có Có Có Có MaxDB Có Có Có Có Có  ? Microsoft SQL Server Có (2000 and beyond) Có Có Có Có Có MySQL Không Có Có Có Có Có Oracle Có Có Có Có Có Có PostgreSQL Có Có Có Có Có Có Pyrrho DBMS Có Có Có Có Có Có SQLite Không Không Có Không Không Có Teradata Không Có Có Có Có Có Domain Cursor Trigger Hàm Thủ tục External routine Ghi chú(11): Cả hàm và thủ tục đều nói đến các chương trình nhỏ để xử lý dữ liệu (internal routines) được viết bằng ngôn ngữ SQL và/hoặc ngôn ngữ thủ tục như PL/SQL. External routine được viết bằng các ngông ngữ lập trình như C, Java, Cobol v.v... Thủ tục lưu trữ là từ để nói đến internal routines và external routine. Nhưng nó được định nghĩa rất khác nhau giữa các nhà cung cấp phần mềm. Ghi chú (12): Trong Derby, mã của hàm và thủ tục được viết bằng ngôn ngữ Java. Phân tích yêu cầu và lựa chọn giải pháp Các yêu cầu chính về nội dung cần hoàn thành của đề tài Xây dựng được hệ thống biểu diễn bản đồ, các thông tin về tạo độ của đối tượng tàu cá. Đáp ứng được tính hiệu quả: sử dụng phần mềm miễn phí, có hiệu quả làm việc tốt, dễ thay đổi khi có yêu cầu mới. Có thể phục vụ tốt trên môi trường mạng. Hệ thống làm việc với lượng thông tin thay đổi thường xuyên và liên tục. Với các yêu cầu về nội dung cần hoàn thành đó đề tài đã chọn MapServer là ứng dụng chính để triển khai. Ở đây chúng ta lựa chọn làm việc với MapServer sử dụng một hệ quản trị cơ sở dữ liệu bản đồ là chính (PostgreSQL/PostGIS). Sau đây là các chương trình lựa chọn để triển khai. MapServer for Window (MS4W): Là gói phần mềm hỗ trợ cài đặt nhanh chóng MapServer trên Windows. MapServer bao gồm PHP MapScript, C# MapScript, Python 2.4 MapScript, Java 1.4 MapScript, và các dlls hỗ trợ cho SDE (9.1) và Oracle (10.2)… PostgreSQL 8.2: Là hệ quản trị cơ sở dữ quan hệ và đối tượng (object-relational database management system - ORDBMS). PostgreSQL là một chương trình mã nguồn mở xây dựng trên mã nguồn ban đầu của đại học Berkeley. Nó theo chuẩn SQL99 và có nhiều đặc điểm hiện đại. PostgreSQL được phổ biến bằng giấy phép BSD cổ điển. Nó không quy định những hạn chế trong việc sử dụng mã nguồn của phần mềm. Bởi vậy PostgreSQL có thể được dùng, sửa đổi và phổ biến bởi bất kỳ ai cho bất kỳ mục đích nào. PostGIS: Là add-on cơ sở dữ liệu không gian dành cho Hệ quản trị cơ sở dữ liệu PostgreSQL. Nó giúp hỗ trợ thêm về đối tượng bản đồ cho PostgreSQL. Bao gồm các hỗ trợ cho các chức năng và đối tượng được định nghĩa trong đặc tả OpenGIS “Simple Features Specification for SQL”. Bằng việc sử dụng các hàm của PostGIS, việc sử dụng dòng lệnh SQL có thể thực hiện các xử lý không gian cao cấp và truy vấn toàn vẹn (querying entirely). FIST (Flexible Internet Spatial Template) Là phần mềm nguồn mở, ngôn ngữ lập trình PHP. Cung cấp các chức năng bản đồ trên web và khả năng mở rộng các chức năng cá nhân. Dễ dàng thêm vào một module bản đồ riêng cho ứng dụng mà không cần phải triển khai lại. 5.4. Xây dựng chương trình quản lý dữ liệu GPS tàu cá trên nền GIS 5.4.1 Chức năng cơ bản Hệ thống chia ra làm hai chức năng cơ bản là Thu thập thông tin địa lý định vị tàu cá, lưu trữ: Chức năng này của hệ thống là lấy thông tin định vị thông qua thiết bị chuyển đổi, đưa vào hệ thống thông qua cổng COM; sau đó phân tích thông tin và đưa vào cơ sở dữ liệu để lưu trữ. Hiển thị thông tin địa lý, quản lý, báo cáo: Với thông tin nhận được từ phần thu thập, hệ thống sẽ tổ chức và đưa ra cho người dùng thông tin địa lý của tàu cá được quản lý; quản lý các đối tượng tàu cá và báo cáo các thông tin chi tiết và trực quan nhất cho người dùng. Các chức năng quan trọng nhất của hệ thống quản trị là quản trị nội dung, báo cáo. Các chức năng cơ bản nhất của một hệ thống thông tin địa lí đảm bảo: Hiển thị thông tin địa lý Quản lý các lớp bản đồ: bản đồ nền và chuyên đề Truy vấn chuyên đề riêng: xác định vị trí, xác định hành trình, tìm các đối tượng theo vùng, … Xuất bản thông tin Quản lý thông tin đối tượng: tàu cá, cảng cá. … 5.4.2 Cấu trúc cơ sở dữ liệu Hình 5.4 Cấu trúc cơ sở dữ liệu Cơ sở dữ liệu đáp ứng được nhu cầu tối thiểu của việc kiểm soát toạ độ của tàu cá dựa vào bảng Shiplocation với 2 khoá chính là Mã tàu (s_id) và thời gian (s_time) và trường lưu dữ liệu địa lý geom. Hệ thống thu thập thông tin Ngôn ngữ: Visual Basic 6.0 Môi trường: Window 2000/XP. Mô hình chức năng: Thiết bị chuyển đổi Server GIS Database Thu thập thông tin được gửi qua cổng COM, xử lý và lưu trữ xuống cơ sở dữ liệu GIS Hình 5.5. Lưu đồ thu thập dữ liệu Chức năng: Lọc thông tin từ cổng COM, lấy chuỗi định dạng thông tin toạ độ tàu cá1 và đưa vào cơ sở dữ liệu. Kết nối cơ sở dữ liệu, giao tiếp cổng COM tuỳ biến. Cho phép khi chương trình đang chạy có thể tiếp nhận thêm tàu mới nếu có. Tự động lưu thông tin tín hiệu của các tàu cá với ngày giờ của hệ thống khi đã nhận đủ lượng thông tin cần thiết (log). (1) Chuỗi định dạng thông tin toạ độ tàu cá: /*ID#Date&Time%Latitude$Longitude*/ Trong đó ID: số hiệu thiết bị định vị của tàu cá, định dạng dddddd (sáu chữ số) ứng với mỗi tàu có 1 thiết bị với id riêng. Date: ngày tháng năm, theo định dạng dd-mm-yyyy. Time: giờ phút giây, theo định dạng hh:mm:ss. Latitude: vĩ độ. Longitude: kinh độ. Trong đó định dạng của kinh độ và vĩ độ là dd.dddddd. Với dd trước dấu chấm (.) là độ, dddddd sau dấu chấm là dddddd x 10-4 phút Ví dụ: /*777777#11-12-2007&08:57:34%13.453061$109.150525*/ Thông tin trên chỉ con tàu có id thiết bị là 777777, tại ngày 11 tháng 12 năm 2007, lúc 8 giờ 57 phút 34 giây ở vào toạ độ: kinh độ: 109o15.0525’ hay 109.250875o, vĩ độ: 13o45.3061’ hay 13.755102o. 5.4.3 Kiến trúc chương trình hệ thống Quản trị hệ thống Hệ thống quản trị Cấu hình hệ thống Quản lý tài khoản Quản trị cơ sở dữ liệu GIS Quản trị nội dung Quản trị module GIS Quản trị module báo cáo Quản trị tàu cá Các chức năng quan trọng nhất của hệ thống quản trị là quản trị nội dung, báo cáo. Các chức năng cơ bản nhất của một hệ thống thông tin địa lí đảm bảo: Hiển thị thông tin địa lý Quản lý các lớp bản đồ: bản đồ nền và chuyên đề Truy vấn chuyên đề riêng: xác định vị trí, xác định hành trình, tìm các đối tượng theo vùng, … Xuất bản thông tin Quản lý thông tin đối tượng: tàu cá, cảng cá. … Hệ thống các giao diện 5..4.4.1 Giao diện hệ thống thu thập thông tin địa lý 5.4.4.2 Giao diện hệ thống hiển thị thông tin địa lý, quản lý, báo cáo Quản trị hệ thống : + Cấu hình hệ thống, tài khoản: 5.4.4.3 Gia diện quản trị cơ sở dữ liệu: 5.4.4.4 Quản trị nội dung, báo cáo: Giao diện chính của hệ thống: bản đồ với các nút chức năng trên menu: phóng to, thu nhỏ, đo khoảng cách và nhiều chức năng khác có thể tùy biến: 5.4.4.5 Giao diện chức năng quản lý các lớp thông tin (layer): 5.4.4.6 Giao diện chức năng tìm kiếm các tàu trong một khu vực: 5.4.4.7 Giao diện chức năng đo khoảng cách 5.4.4.8 Giao diện chức năng thông tin chi tiết hành trình của tàu cá 5.4.4.9 Giao diện chức năng hiển thị hành trình của một tàu cá: 5.4.4.10 Giao diện giao diện quản lý chung các tàu cá, cảng cá: 5.4.4.11 Giao diện chức năng thêm, sửa xóa các đối tượng Chương 6: QUÁ TRÌNH THỬ NGHIỆM TRÊN TÀU CÁ 6.1. Các tần số được phép thử nghiệm Gồm 6 tần số: Băng 6: 6793 KHZ, 6983 KHZ Băng 8: 8011 KHZ, 8096 KHZ Băng 12: 12100 KHZ, 12227 KHZ Trong quá trình thử nghiệm thường dùng băng 6 và băng 8 do khoảng cách thử nghiệm (phụ thuộc vào tàu ngư dân) tối đa là 800km 6.2- Các tàu tham gia thử nghiệm Tên chủ tàu Mã tàu Vùng biển hoạt động Bắt đầu Kết thúc Ngô Đức Tài BD5954 Khánh Hòa, Phú Yên, Bình Định 2-8-2007 31-10-2007 Nguyễn Văn Hiền BD5626 Vũng tàu 15-9-2007 15-12-2007 Nguyễn Văn Hữu BD7778 Phú Yên, Bình Định, Quảng Ngãi 15-8-2007 15-11-2007 Nguyễn Thanh Trú BD8434 Phú Yên, Bình Định 15-8-2007 15-11-2007 Nguyễn Văn Lời BD7026 Khánh Hoà, Phú Yên, Bình Định 15-8-2007 15-11-2007 Mỗi tàu tham gia thử nghiệm được yêu cầu bật máy 3 lần/ ngày, mỗi lần 1 giờ theo thời điểm đã quy định trước. 6.3 - Một vài kết quả: LỊCH THEO DÕI LIÊN LẠC CỦA 5 TÀU Tàu BD5954 Ngày Thời gian Địa điểm Tọa độ Thời tiết Tần số (KHZ) P(W) phát Nghe 3-8-2007 10h30 Phù cát 13.563585 109.273655 Mưa, áp thấp 6793 100 Rõ, hơi rè Dữ liệu thu /*145623#03-08-2007&03:35:22%13.563585$109.273655*/ ..?2007&03:57:06%13.563585$109.273€ºý 5*/ /*145 ü .23#10-12- Nhận xét Dữ liệu thu có tốt, có nhiễu xen kẽ, bị cắt xén Tàu BD5954 Ngày Thời gian Địa điểm Tọa độ Thời tiết Tần số (KHZ) P(W) phát Nghe 17-8-2007 15h Phú yên 13.244088 109.270366 Âm u 6793 80-100 Rõ Dữ liệu thu /*145623#17-08-2007&08:10:51%13.244088$109.270366*/ /*145623#17-08-2007&08:11:22%13.244126$109.275366*/ /*145623#17-08-2007&08:15:25%13.244274$109.270806*/ Nhận xét Dữ liệu thu tốt Tàu BD5954 Ngày Thời gian Địa điểm Tọa độ Thời tiết Tần số (KHZ) P(W) phát Nghe 15-9-2007 8h Khánh hòa 12.372644 109.572336 Nắng 6793 100 Rõ,hơi nhỏ Dữ liệu thu Dww Kh)/*145623#15-09-2007&01:23:51%12.372644$109.572336*/ /*145623#15-09-2007&01:28:202%12.372644$109.572336*/9;f/*225.,-- 9 j/*145623#15-09-2007&01:35:252%12.372644$109.572336*/ Nhận xét Dữ liệu thu tốt, có nhiễu nhưng không làm sai dữ liệu Tàu BD5626 Ngày Thời gian Địa điểm Tọa độ Thời tiết Tần số (KHZ) P(W) phát Nghe 17-9-2007 8h Vũng tàu 10.131315 107.493509 Nắng 8096 100 Nhỏ, rè Dữ liệu thu ô°
5œð/*22#2#2007-9-7&01:37:30%107.œ2171$10.16j068*/ ÿξþþþþ¿ÿ÷³¿¿¿×—]\ÝÝßžž Nhận xét Dữ liệu thu có nhiều nhiễu xen kẽ, bị cắt xén Do địa hình phức tạp Tàu BD7778 Ngày Thời gian Địa điểm Tọa độ Thời tiết Tần số (KHZ) P(W) phát Nghe 20-8-2007 9h30 Phú Yên 13.183403 109.270805 Mưa 6793 100 Rõ Dữ liệu thu 9 j/*333333#20-08-2007&02:38:25%13.183403$109.270805*/ξþþþþ Nhận xét Dữ liệu thu tốt, có nhiễu nhưng không làm sai dữ liệu Tàu BD8434 Ngày Thời gian Địa điểm Tọa độ Thời tiết Tần số (KHZ) P(W) phát Nghe 24-8-2007 10h30 Phú Yên 13.162851 109.244506 Âm u 6983 100 Rõ Dữ liệu thu /*555555#24-08-2007&03:40:05%13.162851$109.244506*/ Nhận xét Dữ liệu thu tốt. Tàu BD7026 Ngày Thời gian Địa điểm Tọa độ Thời tiết Tần số (KHZ) P(W) phát Nghe 29-10-2007 15h30 Qui Nhơn 13.402870 109.192287 Nắng 6793 70 Rõ Dữ liệu thu /*777777#29-10-2007&08:42:20%13.402870$109.192287*/ Ýßžž Nhận xét Dữ liệu thu tốt, có nhiễu nhưng không làm sai dữ liệu 6.4- Nhận xét: Nhìn chung, quá trình thử nghiệm đã cho ra các kết quả tốt, đảm bảo đạt được các yêu cầu của đề tài. Dữ liệu thu được đã biểu diễn được vị trí và hành trình của các tàu tham gia thử nghiệm. Tuy nhiên, bên cạnh những kết quả đạt được thì vẫn còn một số hạn chế như tình trạng nhiễu, sai hỏng tín hiệu. Qua phân tích đánh giá, nhóm thực hiện đề tài rút ra một số nguyên nhân sau: - Nguyên nhân thời tiết: khi thời tiết xấu trên diện rộng, có mưa dông, sấm sét…sóng HF và tín hiệu thu bị ảnh hưởng rất lớn, tín hiệu thu được bị sôi nổ. Nếu nghe đàm thoại không rõ thì chắc chắn không thu được dữ liệu. - Nguyên nhân địa hình và vị trí đặt thiết bị thu: thành phố Quy Nhơn được bao bọc bởi dãy núi Vũng Chua ở phía nam và dãy núi Phương Mai ở phía bắc. Việc thu tín hiệu của các tàu đi về cả hai hướng Bắc và Nam đều gặp nhiều khó khăn do bị cản, che khuất, phản xạ... Khi thử nghiệm với các tàu đi vùng biển Vũng tàu, nhóm thực hiện đề tài đã thử nghiệm đặt thiết bị thu trên núi Vũng Chua hoặc phía Đông bán đảo Nhơn Hội, hoặc tại xã Hoài Hương (Hoài Nhơn). Kết quả cho thấy hệ thống cho phép thu đúng dũ liệu với khoảng cách gần 800 km. - Nguyên nhân thiết bị thu: Hiện nhóm thực hiện đề tài đang sử dụng thiết bị thu vô tuyến ICOM IC-718 với anten dây. Đây là loại máy thu phát nghiệp dư, công suất thấp (100W), anten đơn giản, chưa được đặt ở độ cao thích hợp. - Nguyên nhân thiết kế: chưa có điều kiện thiết kế bộ nguồn kháng nhiễu và bộ dao động chuẩn. Hướng khắc phục: - Tập trung tìm vị trí lắp đặt không bị che khuất: đỉnh núi Vũng Chua hoặc bán đảo Nhơn Hội, hoặc các vị trí không bị che khuất khác. -Thiết kế bộ nguồn kháng nhiễu thông minh hoạt động ổn định, hạn chế nhiễu. - Đầu tư thiết bị thu phát chuyên dụng với anten dàn thông minh và các thiết bị phối hợp trở kháng chất lượng cao. Chương 7 PHÂN TÍCH HIỆU QUẢ KINH TẾ - Xà HỘI VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP XÂY DỰNG HỆ THỐNG QUẢN LÝ THÔNG TIN ĐỊNH VỊ VÀ HÀNH TRÌNH TÀU ĐÁNH BẮT CÁ XA BỜ 7.1. PHÂN TÍCH HIỆU QUẢ KINH TẾ - Xà HỘI 7.1.1. Về kinh tế Kết quả của Đề tài nếu được ứng dụng vào thực tiễn sẽ đem lại hiệu quả kinh tế rất lớn vì những lý do sau: - Giá thành thiết bị và kinh phí triển khai hệ thống thấp hơn rất nhiều so với việc đầu tư một hệ thống đồng bộ theo công nghệ ngoại nhập do tận dụng được hệ thống thông tin vô tuyến điện hiện có và các máy phát của ngư dân. Dự kiến giá thành 01 bộ định vị + giao tiếp phát với thiết bị ICOM chỉ khoảng 200USD (mỗi thiết bị nhập ngoại khoảng 1000USD). - Giá thành hệ thống quản lý trên bờ tùy thuộc quy mô và yêu cầu triển khai thực tế. Nếu tận dụng cơ sở hạ tầng sẵn có của các đài thông tin Duyên hải hoặc các trạm thông tin vô tuyến khác thì kinh phí triển khai 01 trung tâm chỉ khoảng 2000 USD. Do đó, việc triển khai ứng dụng giải pháp cho phép tiết kiệm được một khoản kinh phí đáng kể cho ngân sách nhà nước nhờ tận dụng cơ sở hạ tầng thông tin sẵn có mà không cần đầu tư xây dựng mới một hệ thống thông tin đồng bộ, hiện đại 7.1.2. Về xã hội Việc triển khai ứng dụng kết quả của đề tài trong thực tiễn rất phù hợp với đặc thù của hoạt động nghề biển ở nước ta, sẽ đáp ứng được yêu cầu cấp thiết hiện nay là nâng cao năng lực quản lý, hỗ trợ, hướng dẫn các phương tiện hành nghề trên biển, đồng thời hỗ trợ đắc lực cho công tác tìm kiếm cứu nạn, góp phần giảm thiểu thiệt hại về người và tài sản cho ngư dân Việt Nam. Nếu có cơ chế triển khai thích hợp, đề tài này có thể phát triển, mở rộng để xây dựng thành một hệ thống thông tin quản lý vị trí tàu cá ở quy mô cấp tỉnh hoặc toàn quốc. 7.2 Đề xuất giải pháp Cơ quan chủ trì và nhóm thực hiện đề tài xin đề xuất giải pháp thiết lập hệ thống quản lý thông tin và hành trình tàu đánh bắt cá xa bờ như sau: Trước mắt, đề nghị UBND tỉnh Bình Định đầu tư triển khai tại tỉnh Bình Định một Trung tâm quản lý thông tin và hành trình tàu đánh bắt cá xa bờ và hỗ trợ trang bị thiết bị chuyển đổi cho 200 tàu cá của Bình Định. Đồng thời tăng cường công tác tuyên truyền phổ biến pháp luật về tần số vô tuyến điện và kỹ năng sử dụng hệ thống thông tin công cộng cho ngư dân. Trên cơ sở kết quả triển khai hệ thống, tiếp tục mở rộng hệ thống và nhân rộng mô hình ra các tỉnh ven biển khác; đồng thời nghiên cứu phương án kết hợp với các giải pháp khác (ví dụ giải pháp hệ thống trực canh tự động) và đề xuất với các bộ ngành Trung ương hỗ trợ và cho phép tận dụng năng lực hệ thống các đài thông tin Duyên Hải để triển khai rộng rãi trong toàn quốc theo đề án và quy hoạch phát triển thông tin biển của Quốc gia. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ I. KẾT LUẬN 1. Giá trị khoa học và thực tiễn - Giá trị khoa học: đề tài đã thể hiện được tính mới, đó là lần đầu tiên đã nghiên cứu ứng dụng kết hợp các công nghệ hiện đại (công nghệ vi xử lý, công nghệ định vị vệ tinh GPS, công nghệ bản đồ số GIS) để thiết kế và chế tạo 05 bộ chuyển đổi và hệ thống quản lý định vị tàu cá. Kết quả đã đạt được của đề tài đáp ứng được yêu cầu đặt ra ban đầu là quản lý tọa độ và hành trình của tàu đánh bắt cá xa bờ có lắp thiết bị chuyển đổi, mở ra khả năng quản lý tập trung và giám sát tại các cơ quan quản lý và trung tâm cứu hộ cứu nạn trên biển. - Giá trị thực tiễn: quy trình công nghệ được xây dựng từ nghiên cứu thực nghiệm nên có thể ứng dụng rộng rãi và cho ra các sản phẩm phù hợp với tình hình thực tế. Nhóm chủ trì đề tài đã chế tạo 05 bộ chuyển đổi sử dụng hệ thống định vị vệ tinh toàn cầu GPS và triển khai thử nghiệm cho 05 tàu đánh bắt cá xa bờ. Bên cạnh đó, nhóm thực hiện đề tài cũng đã xây dựng được chương trình quản lý hành trình tàu cá trên nền GIS. 2. Khả năng áp dụng và phát triển công nghệ Việc giám sát tọa độ và hành trình các tàu đánh cá đã được triển khai dễ dàng với các sản phẩm của đề tài. Trong tương lai, nếu triển khai đồng loạt sản phẩm của đề tài cùng với việc thiết lập nhiều trung tâm giám sát dọc theo bờ biển Việt Nam thì việc quản lý tàu cá sẽ được tối ưu hoá và đem lại hiệu quả cao. Đề tài có thể áp dụng cho các địa bàn đã có mạng truyền thông vô tuyến dùng cho bộ đàm, hoặc có thể cải tiến để truyền thông tin qua hệ thống điện thoại di động và áp dụng cho việc quản lý các phương tiện di chuyển khác Khả năng ứng dụng và phát triển sản phẩm của đề tài này là rất cao, bởi nhu cầu thiết lập hệ thống quản lý hành trình tàu cá hiện đang rất cấp thiết. Mặt khác, điều kiện sản xuất trong nước và trong tỉnh cho phéphạ giá thành sản phẩm do chủ động về mặt công nghệ, không đòi hỏi đầu tư lớn, có thể tận dụng vật tư sẵn có trong nước, dễ làm, dễ chế tạo lắp ráp, và triển khai rộn rãi trong thực tế. Tuy còn gặp một số khó khăn nhỏ do điều kiện trang thiết bị kỹ thuật còn nhiều hạn chế, nhưng với các kết quả đã đạt được, chúng tôi hoàn toàn tin tưởng rằng việc triển khai áp dụng các sản phẩm của đề tài trong thực tế là hoàn toàn khả thi, đem lại hiệu quả cao về cả kinh tế lẫn xã hội, phù hợp với điều kiện thực tế của Việt Nam. II. KIẾN NGHỊ Nhóm thực hiện đề tài xin có một số kiến nghị sau: Đề nghị UBND tỉnh Bình Định và Bộ Thông tin và Truyền thông tạo điều kiện, hỗ trợ kinh phí và cho phép sở Bưu chính, Viễn thông Bình Định hoàn thiện quy trình sản xuất thiết bị chuyển đổi theo hướng bán công nghiệp để đảm bảo tiêu chuẩn chất lượng và hạ giá thành sản phẩm. Đề nghị UBND tỉnh Bình Định và Bộ Thông tin và Truyền thông, Bộ Nông nghiệp và PTNT, Hiệp hội Doanh nghiệp Điện tử Việt Nam tạo điều kiện để sở Bưu chính, Viễn thông phối hợp với Công ty Cổ phần Điện tử Hải Phòng nghiên cứu hoàn thiện sản phẩm tích hợp thiết bị trực canh và chuyển đổi thông tin định vị để triển khai trên hệ thống Đài thông tin Duyên Hải và ứng dụng rộng rãi vào thực tiễn. Nhóm thực hiện đề tài PHỤ LỤC I Họ vi điều khiển PsoC. Bên cạnh các họ vi điều khiển truyền thống như 89C51, PIC, AVR thì PSoC là một họ vi điều khiển có những tính năng khá mạnh mẽ. Khi phát triển các ứng dụng điện tử trên nền các họ vi điều khiển khác Psoc cần phải có các ngoại vi phụ trợ như các bộ khuyếch đại thuật toán OP-AM, khuyếch đại công cụ, các bộ định thời, các mạch số logic, các bộ biến đổi AD, DA... Việc xây dựng các phần tử này thường gặp nhiều khó khăn phức tạp: chúng chiếm nhiều không gian, đặc biệt mất nhiều thời gian khi thiết kế chế tạo mạch in, tiêu tốn công suất nguồn nuôi... Tất cả các yếu tố đó sẽ góp phần làm cho giá thành sản phẩm tăng cao, kéo dài thời gian hoàn thành sản phẩm (time-to- market)….. Họ vi điều khiển PSoC™ đã tích hợp một số ngoại vi cần thiết trong ứng dụng vào bên trong một chíp. PSoC là sản phẩm của hãng Cypress Micro System, dựa trên nền công nghệ SONOS được bình chọn là công nghệ sáng tạo năm 2001. PsoC có nhiều tính năng mới và hấp dẫn, đặc biệt phù hợp với điều kiện nghiên cứu ở Việt Nam do có công cụ hỗ trợ hiện đại giúp cho các cơ sở của Việt Nam dễ dàng nhanh chóng tạo ra được các sản phẩm mới . Hình 8. Cấu hình PSoC Cấu trúc của PSoC PSoC = MC8 + prorammable blocks PSoC ngoài những đặc điểm cơ bản giống với các họ vi điều khiển khác, nó còn có những tính năng nổi bật sau: - Đơn vị MAC, là phần cứng thực hiện phép nhân 8x8 bít, kết quả được lưu trong một thanh ghi tích lũy 32 bít. -Điện áp làm việc có thể thay đổi được, 3.3 hoặc 5 Volt -Các bộ biến đổi AD lên tới 14 bít -Các bộ biến đổi DA lên tới 9 bít -Các bộ khuếch đại điện áp khả trình -Bộ cảm biến nhiệt nội sinh cho phép PsoC tự cảm nhận nhiệt độ trong một dải cho phép mà không phải tốn thêm 1 sensor bên ngoài . - Các bộ lọc và bộ so sánh khả trình - Các bộ đếm và bộ định thời 8, 16 hoặc 32 bít - Bộ tạo mã CRC và bộ tạo chuỗi giả ngẫu nhiên - Hai bộ thu phát không đồng bộ vạn năng song công - Nhiều thiết bị lập trình nối tiếp SPI (Serial Programming Interface) - Các lựa chọn kết nối cho tất cả các chân lối ra (output pin) - Lựa chọn trong việc tổ hợp các khối - Lựa chọn lập trình trên từng không gian bộ nhớ xác định và bảo vệ ghi. - Đối với tất cả các chân đều có các trạng thái có thể lựa chọn: Pull up, Pull down, Hight Z, Strong hoặc Open. - Có khả năng sinh ra các ngắt trong quá trình thay đổi trạng thái trên tất cả các chân vào ra (Input/Output pin) - Truyền thông I2C chủ, tớ hoặc Multi I2C tốc độ có thể lên tới 400Khz - Mạch điện giám sát điện áp được tích hợp sẵn bên trong. - Điện áp tham chiếu chuẩn nội sinh. - Phần cứng tạo ra mã CRC (Cyclical Redanduncy Checker/Generator) và mã giả ngẫu nhiên giống như các bộ điều chế tương tự (Analog Modulators). Chức năng này chỉ có duy nhất trên PSoC™. - Không có một loại vi điều khiển nào khác có các bộ khuếch đại thuật toán thuận đảo, khuếch đại điện áp lập trình được….. - Khả năng lựa chọn hoạt động với điện áp nguồn nuôi thấp (~1Volt) là một lợi thế tuyệt vời khi làm việc trong các hệ thống sử dụng nguồn nuôi là pin. Những thuận lợi khi sử dụng PSoC - Nhờ các khối số tương tự được tích hợp sẵn trong PSoC, ta có thể thực hịện được cả một hệ thống trên một chip duy nhất. - Với kết cấu chân theo kiểu vào ra chung (GPIO), Chúng ta có thể dễ dàng giao tiếp với màn hình hiển thị LCD… bằng những thuật toán chỉ dành cho PSoC. - Nhờ sự hỗ trợ trực quan tối đa của phần mềm PSoC designer ta có thể lập trình thậm chí không tốn một câu lệnh nào. PHỤ LỤC II: I-GIỚI THIỆU VỀ CÁC LINH KIỆN CỦA MẠCH 1- VI MẠCH ỔN ÁP: Việc xây dựng nguồn ổn áp một chiều bằng transistor có nhược điểm lớn là việc chọn các transistor và tính toán chế độ cho chúng khá phức tạp đòi hỏi trình độ chuyên môn cao. Sự ra đời của các vi mạch ổn áp kiểu 78XX cho phép đơn giản hóa quá trình này, vì vậy hiện nay chúng được sử dụng khá rộng rãi trong thực tế. 1.1-L7809 : -Vi mạch L7809 có ba chân: chân đầu vào, chân đầu ra và chân mass -Áp ngõ ra V0=9VDC4% -Khoảng biến thiên áp vào Vi=11.5 26 VDC -Dòng =1A nếu được tản nhiệt tốt và áp vào Vi phù hợp. -Bảo vệ quá nhiệt -Bảo vệ ngắn mạch -Dải nhiệt độ : -L7809 kiểu T0-220 có tản nhiệt kim loại. Kiểu TO-3 :kích thước lớn và dòng tải lớn 1.2-L7805 : -Là vi mạch ổn áp, có hình dạng và tính năng tương tự như L7809C -Áp ngõ ra V0=5VDC4% -Khoảng biến thiên áp vào Vi=8 20 VDC Vậy cả hai loại IC ổn áp L7809 và L7805 đều chọn theo kiểu TO-220 vì có dòng phù hợp và kích thước nhỏ gọn. 2-LM358: 2.1-Phần tử khuyếch đại thuật toán (OP-AMP): -Là bộ khuyếch đại có hệ số khuyếch đại rất cao, làm việc ở dải tần rộng -Hệ số khuyếch đại lớn, không nhỏ hơn -Mức trôi “điểm không” bé -Dải tần rộng -Tổng trở vào lớn và tổng trở ra bé 2.2-Vi mạch LM358 -Chứa 2 bộ OP-AMP riêng biệt. -Dải nguồn cung cấp rộng: 3V32V (hoặc1.5V-16V) -Dải nhiệt độ hoạt động : -Hình dạng kiểu DIP, có vỏ bọc plastic, 8 chân. -Ứng dụng: làm bộ khuyếch đại tín hiệu thu, phát và bộ lọc tích cực. Hình 2. LM358 3-MAX232 : Là IC tạo kết nối truyền thông nối tiếp theo chuẩn RS232. Được ứng dụng nhiều trong các thiết bị: máy tính, modem và các thiết bị mạng. -Nguồn cung cấp -0.3V +6VDC -Tốc độ truyền từ : 120 200 kpbs -Có 2 khối truyền nhận nối tiếp: +Nhận: RS232 ---> TTL +Truyền: TTL ---> RS232 -Dải nhiệt độ hoạt động : -Hình dạng kiểu DIP, có vỏ bọc plastic, 16 chân. Hình 3 4- RELAY 12V : -Dùng truyền tín hiệu thoại, tín hiệu định vị vào máy Icom thông qua việc đóng mở các tiếp điểm. -Relay của hãng HKE. -Có 2 cặp tiếp điểm ON/OFF -Điện áp cuộn hút =12VDC -công suất cuộn hút: =200mW -điện trở cuộn hút: = -Dải nhiệt độ hoạt động : -Khối lượng: 5g -kích thước nhỏ gọn (21x8mm), hàn được trên board Hình 5 5- MÀN HÌNH LCD (DM1602A): -Là màn hình tinh thể lỏng hiển thị ma trận điểm. Có thể hiển thị được các kí tự số và kí tự chữ : Anh, Nga và Nhật (kata kana). -Số kí tự hiển thị: 16X2, gồm 2 hàng, mỗi hàng 16 kí tự. Mỗi kí tự là một dot matrix 5X8. -Dải nhiệt độ hoạt động : -Kích thước mặt hiển thị (Viewing Area): 64.5W x 13.5H -Kích thước mỗi kí tự (Character size): 2.95W x 4.35H -Kích thước mỗi điểm (Dot size): 0.55W x 0.5H -Có đèn nền (led blacklight) điều khiển bởi chân 15 và 16, công suất 777mW - DM1602A có 16 chân: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 Vss Vdd V0 RS R/W E DB0 DB1 DB2 DB3 DB4 DB5 DB6 DB7 A K Chức năng từng chân: Hình 6. Chỉnh độ contrast -Vss: nối đất (GND) -Vdd: nối nguồn (+5VDC) -V0: chỉnh độ tương phản. -RS: chọn thanh ghi lệnh/dữ liệu -R/W: Đọc/ghi dữ liệu -E: cho phép hoạt động -DB0 – DB7: bus dữ liệu -A: đèn nền (nguồn +) -K: đèn nền (nguồn -) Hình 7.Sơ đồ khối LCD Các thanh ghi lệnh (IR) và thanh ghi dữ liệu (DR) trong chip điều khiển KS0066 được điều khiển trực tiếp bởi MPU. Bảng mã vị trí để xuất các kí tự hiển thị theo dòng và cột: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 Line 1 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 8A 8B 8C 8D 8E 8F Line 2 C0 C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 C8 C9 CA CB CC CD CE CF Các tín hiệu điều khiển gồm: -RS =0 : là thanh ghi lệnh IR -RS =1 : là thanh ghi dữ liệu DR -R/W =1 : đọc dữ liệu -R/W =0 : ghi dữ liệu -Enable strobe (E): phụ thuộc vào MPU hoặc điều khiển bởi các chân I/O ngoài. Việc đọc/ghi dữ liệu, thời gian thực thi….được giải thích bởi các bảng sau: Thời gian đọc kí tự : Item Symbol standard unit min max Enable cycle time 500 _ ns Enable pulse width High level 230 _ ns Enable rise and fall time _ 20 ns Setup time RS,R/W-E 140 _ ns Adress hold time 10 _ ns Data delay time _ 160 ns Data hold time 5 _ ns Thời gian ghi kí tự : Item Symbol standard unit min max Enable cycle time 500 _ ns Enable pulse width High level 230 _ ns Enable rise and fall time _ 20 ns Setup time RS,R/W-E 140 _ ns Adress hold time 10 _ ns Data delay time 80 _ ns Data hold time 5 _ ns 6-GPS BOARD VÀ GPS ANTENNA: 6.1-GPS BOARD: Việc xác định tọa độ tàu cá được thực hiện nhờ module thu tín hiệu vệ tinh từ hệ thống định vị vệ tinh toàn cầu GPS. Đây là hệ thống được sử dụng trên toàn thế giới, được chuẩn hóa và hoạt động với độ tin cậy cao. 6.1.1 Modul thu GPS: Modul GPS có nhiệm vụ nhận các tín hiệu từ vệ tinh, xử lý tín hiệu đưa ra kết quả bao gồm các thông tin sau: Tọa độ kinh tuyến, vĩ tuyến của tàu. Thời gian hiện tại theo giờ GMT. Tốc độ và hướng chuyển động của tàu. Độ cao so với mặt biển. Số vệ tinh nhận được tín hiệu. Cường độ tín hiệu từ vệ tinh. Các thông tin trên được đóng gói ở dạng format chuẩn NMEA (National Marine Electronics Association ) Khi thiết kế thiết bị thu thập dữ liệu từ GPS đặt trên tàu cá, chúng tôi chọn Module thu GPS GB10 của hãng Skylab với các thông số như sau: Số kênh thu tín hiệu từ vệ tinh : 12 Tần số thu: L1, 1575.42 MHz trong giải UHF, Code C/A. Độ chính xác định vị tọa độ 1 10m. Thời gian khởi động: 38 giây. Format dữ liệu ra : NMEA –0183 Nguồn nuôi 3.3 5.0V. Nhiệt độ làm việc: Độ ẩm: 95% Kích thước nhỏ: 71x40x6.5mm Hình 8. Board GPS GB10 Với kích thước nhỏ, mỏng nên dễ dàng tích hợp vào các thiết bị giao thông trên bộ, biển, điện thoại di động và trong quân sự. Hình 9.Sơ đồ khối GB10 6.1.2 USART ports : GB10 cung cấp 2 kênh truyền nhận song công USART0 và USART1. Tốc độ baud của 2 kênh có thể thay đổi được bằng lập trình. Dạng dữ liệu: X,N,8,1 .Trong đó : X: tốc độ baud N: không bit chẵn lẻ 8: 8 bit dữ liệu 1: 1 bit Stop LSB được gởi đầu tiên. Tốc độ baud mặc định là 4800 bps, có thể thay đổi tốc độ từ 4800 bps đến 115 kpbs. 6.1.3 Giao thức NMEA 0183: Bắt đầu với kí tự “$” và kết thúc bằng CR/LF (carriage return/line feed). Tất cả các bản tin của GPS đều bắt đầu với $GPxxx, trong đó xxx là loại bản tin. Ngoài ra còn có Checksum: cho phép kiểm tra lỗi dữ liệu truyền. Có các loại bản tin (xxx): GGA, GLL, GSA, GSV, RMC, VTG. -GGA: Global positioning system fixed data -GLL: Geographic position-latitude/longitude -GSA: GNSS DOP and active satellites -GSV: GNSS satellites in view -RMC: Recommended minimum specific GNSS data -VTG: Course over ground and ground speed 3.2.1 Sơ đồ chân của Modul GPS. Chân số ( Pin number) Tên Mô tả Kiểu 1 VANT Điện áp Antenna DC Input 2 VDC 3.8V~6.5V DC 3 VBAT Dự phòng batery Input 4 VDC Nguồn (như chân 2) Input 5 PBRES Đầu vào Reset (Active Low) Input 6 RESERVED (Reserved) Input 7 SELECT Down-load dữ liệu từ RS232 xuống flash ROM (Reserved) 8 RESERVED (Reserved) 9 RESERVED (Reserved) 10 GND Đất 11 TXA Đầu ra dữ liệu nối tiếp A (Dữ liệu GPS) Output 12 RXA Đầu vào dữ liệu nối tiếp A (Lệnh) Input 13 GND Đất 14 TXB Đầu ra dữ liệu nối tiếp B (Dữ liệu GPS) Output 15 RXB Đầu vào dữ liệu nối tiếp B (dữ liệu DGPS) Input 16 GND Đất 17 RESERVED (Reserved) 18 GND Đất 19 TIMEMARK Đầu ra xung 1PPS Time mark đồng bộ với GPS. Output 20 RESERVED (Reserved) 3.2.2 Một số kiểu bản tin NMEA thu được của GPS a/ Bản tin kiểu GGA-Global Positioning System Fixed Data - Dữ liệu cố định GPS Ví dụ ta nhận được chuỗi bản tin $GPGGA,161229.487,3723.2475,N,12158.3416,W,1,07,1.0,9.0,M,,,,0000*18 Sau đây là diễn giải của bản tin Tên Ví dụ Đơn vị Mô tả Message ID $GPGGA Giao thức header (GGA protocol header) Thời gian (UTC Time) 161229.487 Giờ phút giây (% giây) hhmmss.sss Ví độ (Latitude) 3723.2475 ddmm.mmmm Chỉ dẫn Nam Bắc (N/S Indicator) N N = Bắc hoặc S=Nam N=north or S=south Kinh độ (Longitude) 12158.3416 dddmm.mmmm Chỉ dẫn Đông Tây (E/W Indicator) W E=Đông hoặc W=Tây E=east or W=west Chỉ thị vị trí cố định (Position Fix Indicator) 1 Xem bảng dưới Số vệ tinh được dùng (Satellites Used) 07 Range 0 to 12 HDOP (Horizontal Dilution of Precision) 1.0 Hiệu chỉnh độ chính xác MSL Altitude 9.0 meters Độ cao so với mặt nước biển Đơn vị (Units) M meters Geoid Separation meters Độ chia địa cầu Age of Diff. Corr. second Không có hiệu lực khi DGPS không được dùng Diff. Ref. Station ID 0000 ID trạm hiệu chỉnh GPS Kiểm tra (Checksum) *18 Kiểm tra mã truyền tin Kết thúc bản tin Giá trị chỉ thị vị trí cố định (Position Fix Indicator) Mô tả 0 Cho biết giá trị cố định không thể thực hiện 1 Định vị GPS, SPS Mode cố định 2 Định vị Differential GPS, SPS Mode cô định 3 Định vị GPS PPS Mode cố định b/ Bản tin kiểu GLL-Geographic Position-Latitude/Longitude - Bản tin địa lý theo kinh độ vĩ độ Ví dụ ta nhận được chuỗi bản tin $GPGLL,3723.2475,N,12158.3416,W,161229.487,A*2C Sau đây là diễn giải của bản tin Tên Ví dụ Đơn vị Mô tả Message ID $GPGLL Giao thức header GLL (GLL protocol header) Ví độ (Latitude) 3723.2475 ddmm.mmmm Chỉ dẫn Nam Bắc (N/S Indicator) N N = Bắc hoặc S=Nam N=north or S=south Kinh độ (Longitude) 12158.3416 dddmm.mmmm Chỉ dẫn Đông Tây (E/W Indicator) W E=Đông hoặc W=Tây E=east or W=west Thời gian (UTC Time) 161229.487 Giờ phút giây (% giây) hhmmss.sss Tình trạng A A: dữ liệu hợp lệ; V: dữ liệu không hợp lệ. Kiểm tra (Checksum) *2C Kiểm tra mã truyền tin Kết thúc bản tin c/ Bản tin kiểu RMC- Dữ liệu GNSS tối thiểu khuyến nghị (Recommended Minimum Specific GNSS Data) Ví dụ ta nhận được chuỗi bản tin $GPRMC,161229.487,A,3723.2475,N,12158.3416,W,0.13,309.62,120598,,*10 Sau đây là diễn giải của bản tin Tên Ví dụ Đơn vị Mô tả Message ID $GPRMC Giao thức header RMC (RMC protocol header) Thời gian (UTC Time) 161229.487 Giờ phút giây (% giây) hhmmss.sss Tình trạng A A: dữ liệu hợp lệ; V: dữ liệu không hợp lệ. Ví độ (Latitude) 3723.2475 ddmm.mmmm Chỉ dẫn Nam Bắc (N/S Indicator) N N = Bắc hoặc S=Nam N=north or S=south Kinh độ (Longitude) 12158.3416 dddmm.mmmm Chỉ dẫn Đông Tây (E/W Indicator) W E=Đông hoặc W=Tây E=east or W=west Tốc độ trên mặt đất 0.13 Knots Hướng bám trên mặt đất 309.62 Độ Đúng (True) Ngày tháng 120598 ddmmyy Kiểm tra (Checksum) *10 Kiểm tra mã truyền tin Kết thúc bản tin GPS ANTENNA: Trở kháng 50 Cáp RG174, kháng nước 100% Điện áp hoạt động: 2.5V12VDC Tần số thu: 1575.42 MHz Độ lợi :28dB Đầu cắm MMCX (hình 12) Nhiệt độ hoạt động: -40 Vỏ (đen): chất liệu Polycarbonate Hình 13.Hình dạng antena GPS Hình 12. Hình dạng đầu MMCX GIỚI THIỆU VỀ ICOM, BỘ CHUYỂN ĐỔI VÀ CÁCH LẮP ĐẶT 1- GIỚI THIỆU ICOM 718 Thông tin về sản phẩm được cập nhật trên www.icomamerica.com Bộ chuyển đổi có thể dùng cho tất cả các máy Icom trên biển, nhưng hiện nay do sử dụng đầu cắm 8 chân (5DIC8MX connector) nên chỉ sử dụng cho Icom 718 và 707(đời cũ). 1.1-Giới thiệu sơ lược về Icom 718: Là loại máy liên lạc tầm xa, thường dùng phổ biến cho các tàu đánh bắt xa bờ. Điện áp làm việc: 13.8VDC Dòng phát: =20A Dòng nhận: =2A Công suất: 100W Dải tần liên lạc (HF): 1.6 – 30 MHZ với antenna dây (dây CV11-lõi 7 sợi đồng) hoặc antenna lưỡng cực dẹt (folded dipole antenna) Số kênh : 101. Các chế độ: USB, LSB, CW, RTTY(FSK), AM. Hình 19. máy Icom 718 1.2 So sánh các phương pháp điều chế: MODE Chất lượng tín hiệu Công suất tiêu thụ Nhiễu Sử dụng AM Vừa Trung bình Phóng điện Dễ điều chỉnh USB LSB Kém hơn Nhỏ nhất Phóng điện Liên lạc xa Khó chỉnh CW Không thể đàm thoại được ở phương thức điều chế này RTTY Không thể đàm thoại được ở phương thức điều chế này