CHÚC MỪNG NĂM MỚI 2010 ĐIỀU KHIỂN TỪ XA CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN QUA TIN NHẮN ĐIỆN THỌAI REMOTE CONTROL OF CIVIL ELECTRICAL DEVICES USING SMS GS.TSKH THÂN NGỌC HOÀN KS DƯƠNG VĂN TUYỀN Đại học Dân lập Hải phòng TS NGUYỄN TIẾN BAN Tóm tắt Điều khiển thiết bị điện nhà giữ vai trò quan trọng việc xây dựng nhà thông minh nhằm khai thác an toàn hiệu kinh tế Đây vấn đề giới quan tâm phát triển Việc điều khiển thiết bị điện nhà từ xa tin nhắn điện thoại di động ứng dụng điện thoại Bài báo giới thiệu thiết kế sử dụng tin nhắn để điều khiển thiết bị điện nhà từ xa Abstract The article deals with problem using SMS to control distantly the electrical device The article presents a design of software and hardware of motion control of civil electrical device The device allows control electrical devices in distance by SMS Mở đầu Trong năm gần đây, với phát triển mạnh mẽ kinh tế, công nghệ di động ứng dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực đời sống xã hội Nghiên cứu ứng dụng công nghệ di động sử dụng cho mục đích ngồi thơng tin liên lạc thu hút nhiều nhà khoa học giới nước Bài báo trình bày việc xây dựng hệ thống điều khiển từ xa thiết bị điện nhà công nghệ di động Hệ thống gồm phần mềm máy tính nhận, xử lý tin nhắn điều khiển, phần cứng thực thi lênh điều khiển Phần cứng xây dựng dựa modem GSM Nokia6230 chip PIC hãng Microchip Đối tượng điều khiển thiết bị điện gia dụng với mục tiêu tạo thuận tiện cho người dùng việc bật tắt nguồn giám sát thiết bị từ góp phần giảm thời gian tiêu dùng điện năng, thực tiết kiệm điện, Thiết bị điều khiển từ xa tin nhắn SMS thơng qua mạng điện thoại di động có khả phản hồi trạng thái, kết điều khiển thiết bị tin nhắn phản hồi, tự động gọi điện cho người điều khiển hệ thống hoàn thành nhiệm vụ, tạo cảm giác yên tâm cho người điều khiển Công nghệ di động hệ thống điều khiển giám sát nước giới Trong năm gần đây, phát triển bùng nổ công nghệ di động khiến công nghệ di động khơng đơn dùng để liên lạc đàm thoại ứng dụng vào nhiều lĩnh vực khác như: an ninh, giải trí, giao thơng vận tải, … Do ưu việt điện thoại di động, hệ thống điều khiển qua điện thoại động nhiều hãng sản xuất thiết bị giới ứng dụng Đặc điểm hệ thống có kết hợp chặt chẽ thiết bị xử lý viễn thơng hệ thống vi xử lý Trên hình hệ thống kết nối qua tin nhắn SMS (Short Message System), điện thoại di động ngồi tính xử lý thơng tin thơng thường kết nối với hệ thống máy tính Chúng ta coi điện thoại đầu cuối Client máy tính Server Thơng tin điều khiển chứa tin nhắn SMS tuỳ hệ thống quy định, ví dụ “on10” có tác dụng bật đầu Output 10 để bật sáng Led hay động thiết bị kết nối Tương tự, tin nhắn từ phần cứng Master thiết lập gửi trở lại thiết bị đầu cuối cho biết trạng thái hệ thống Tạp chí Khoa học Công nghệ Hàng hải Số 21 – 01/2010 CHÚC MỪNG NĂM MỚI 2010 S Syst em Hình Mơ hình hệ thống điều khiển qua SMS Trong cơng nghiệp, với trung tâm SMS giúp người sử dụng truy cập nhanh chóng tới hệ thống thơng tin thơng qua mạng nhắn tin GSM-SMS Với lợi ích từ hệ thống GSM (khơng dây), liệu truy nhập nơi, lúc người sử dụng mà khơng cần có mặt tận nơi, SMS công nghiệp phát triển linh hoạt nhằm kết nối với liệu chuẩn Yokogawa Exaquanium (gồm Wonderware InSQL, Oracle, SQL) sở liệu khác hỗ trợ DDE Bên cạnh hệ thống điều khiển sử dụng tin nhắn SMS có hệ thống sử dụng giao thức truyền liệu GPRS (General Packet Radio Service) MMS… Tại Việt Nam, mạng điện thoại di động phát triển với tốc độ cao Ngoài việc sử dụng điện thoại di động cho mục đích liên lạc, nước ta, điện thoại di động sử dụng với mục đích: + Dịch vụ truy cập internet điện thoại di động qua WAP GPRS; + Dịch vụ giải trí dự đốn kết q truyền hình dịch vụ dựa tin nhắn SMS khác; + Ứng dụng công nghệ GSM vào quản lý vận hành giao thông; + Ứng dụng điện thoại di động điều khiển thiết bị điện nhà Hệ thống điều khiển giám sát qua điện thoại di động hãng Siemens số hãng khác đưa vào giới thiệu nước ta năm 2006 Đặc tính hệ thống có khả tích hợp với thiết bị điều khiển lắp đặt Siemen cách đồng Tuy nhiên, thường sử dụng cho ứng dụng công nghiệp giá thành cao [8] Hệ thống điều khiển thiết bị qua tin nhắn Hệ thống điều khiển thiết bị qua tin nhắn nhằm tạo khả điều khiển thiết bị điện dân dụng qua điện thoại di động Đây vấn đề có ý nghĩa để tiết kiệm điện nước ta Có nhiều nguyên nhân khách quan chủ quan dẫn đến lãng phí điện Nếu tích hợp khả tắt, mở thiết bị dân dụng qua điện thoại di động tạo cho người khả quan sát điều khiển thiết bị gia đình nơi đâu Tiện ích góp phần hạn chế lãng phí điện Ví dụ để có nước nóng cần dùng điện thoại di động bật điện bình nóng lạnh trước 15 phút thay bật liên tục 3.1 Cấu trúc hệ thống Hệ thống cấu tạo từ thành phần bản: Thiết bị đầu cuối (Client) điện thoại di động, thiết bị phần cứng nhận, xử lý tin nhắn Hình sơ đồ khối hệ thống gồm: + Thiết bị đầu cuối - Client Mobile: điện thoại liên lạc người quản lý hệ thống (admin) Admin sử dụng điện thoại có gắn sim đăng kí số th bao hệ thống, để nhắn tin điều khiển Tạp chí Khoa học Công nghệ Hàng hải Số 21 – 01/2010 CHÚC MỪNG NĂM MỚI 2010 + Thiết bị phần cứng bao gồm: Thiết bị nhận tin nhắn (Điện thoại Nokia6230), máy tính có chạy phần mểm điều khiển card điều khiển Thiết Client Mobile Mode m GSM bị chấp hành M Máy tính USB Tín hiệu phản hồi digital Card điều khiển Tín hiệu phản hồi Analog RS232 Khi tin nhắn từ Admin gửi tới thiết bị nhận tin nhắn, xử lý qua máy tính, máy tính truyền lệnh điều khiển nội dung tin cho card điều khiển để bật tắt thiết bị Các tín hiệu phản hồi trạng thái on/off, nhiệt độ thiết bị liên tục cập nhập Card điều khiển, gửi tới Admin Admin yêu cầu Hình Sơ đồ khối hệ thống 3.2 Vi điều khiển pic16F877A PIC tên viết tắt Máy tính khả trình thơng minh (Programable Intelligent Computer) hãng General Instrument đặt tên vi điều khiển PIC1650 Hãng Microchip tiếp tục phát triển dòng sản phẩm Cho đến nay, sản phẩm vi điều khiển PIC Microchip gần 100 loại Trên hình sơ đồ chân Pic16f877A PIC vi điều khiển với kiến trúc RISC, sử dụng microcode đơn giản đặt ROM, chạy lệnh chu kỳ máy (4 chu kỳ dao động) Nhờ có EEPROM nên PIC tạo thành điều khiển vào khả trình, có nhiều dòng PIC với hàng loạt mơ-đun ngoại vi tích hợp sẵn (như USART, PWM, ADC ), với nhớ chương trình từ 512 Word đến 32K Word PIC16F877A dòng PIC phổ biến nhất, đủ mạnh tính năng, 40 chân, nhớ đủ lớn cho hầu hết ứng dụng thông thuờng Cấu trúc tổng quát PIC16F877A : + K Flash ROM; + 368 bytes RAM; + 256 bytes EEPROM; + Port I/O (A, B, C, D, E), ngõ vào/ra với tín hiệu điều khiển độc lập; + định thời bit Timer Timer 2; + định thời 16 bit Timer 1, hoạt động chế độ tiết kiệm lượng (Sleep Mode) với nguồn xung clock ngoài; + CCP, Capture/Compare/PWM - tạm gọi là: Bắt giữ / So sánh / Điều biến xung; + cổng song song (Parallel Port) bit với tín hiệu điều khiển; + Chế độ tiết kiệm lượng (Sleep Mode); + Nạp chương trình cổng nối tiếp ICSP (In-Circuit Serial Programing); + Nguồn dao động lập trình tạo cơng nghệ CMOS; + biến đổi tương tự – số (ADC) 10 bit, ngõ vào; + so sánh tương tự (Comparator); + định thời giám sát (WDT – Watch Dog Timer); + 35 tập lệnh có độ dài 14 bit; + Tần số hoạt động tối đa 20 MHz; + cổng nối tiếp (Serial Port); Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Hàng hải Số 21 – 01/2010