- Quản lý, giám sát và điều khiển thiết bị bằng phần mềm trên Android thông qua mạng điện. - Tổng quan về mạng thông tin di động (Vinaphone): cấu trúc, các thành phần chức năng hệ thống GSM. - cấu trúc, các thành phần chức năng hệ thống GPRS/EDGE. - cấu trúc, các thành phần chức năng hệ thống 3G. - Mô hình giải pháp và thiết kế phần mềm trên Android. - Phần mềm. - Broadcast Receiver: Một broadcast receiver là một thành phần để phản ứng với những thông tin quảng bá trong toàn hệ thống. - Hình Error! No text of specified style in document.-2: Mô Hình TCP/IP 2.2. - Cấu trúc, các thành phần chức năng hệ thống GSM. - Hình Error! No text of specified style in document.-4: Cấu trúc hệ thống thông tin di động trong hệ thống GSM. - Trung tâm chuyển mạch di động có chức năng xử lý các cuộc gọi đi và đến, đồng thời cung cấp các chức năng điều khiển hoạt động cho tất cả các trạm cơ sở trong cùng một hệ thống. - Chính vì vậy MSC là một bộ phận quan trọng nhất trong hệ thống thông tin di động.. - Bộ ghi định vị thường trú có chức năng quản lý toàn bộ dữ liệu thuê bao. - EIR (Equipment Identification Register): Bộ ghi nhận dạng thiết bị. - EIR kiểm tra tính hợp lệ của thuê bao dựa trên yêu cầu đặc tính thiết bị di động quốc tế theo số IMEI từ MS sau đó gửi nó tới bộ ghi nhận dạng thiết bị EIR.. - BSC (Base Station Controller): Bộ điều khiển trạm gốc. - Bộ điều khiển trạm gốc BSC cung cấp những chức năng thông minh điều khiển mọi hoạt động của hệ thống con vô tuyến. - Một BSC có thể điều khiển nhiều BTS.. - Trạm thu phát gốc BTS bao gồm các thiết bị thu phát, anten và xử lý tín hiệu đặc thù cho giao diện vô tuyến.. - OSS (Operation Support System): Hệ thống hỗ trợ giám sát. - Cấu trúc, các thành phần chức năng hệ thống GPRS/EDGE. - Về cơ bản hệ thống GPRS và EDGE được nâng cấp, bổ sung hệ thống chuyển mạch gói vào hệ thống GSM trước đây chủ yếu dành cho dịch vụ thoại. - Điều này sẽ làm cho mạng PLMN tồn tại 2 hệ thống song song là chuyển mạch kênh cho thoại và chuyển mạch gói cho dữ liệu.. - Để nâng cấp từ hệ thống GSM lên hệ thống GPRS/EDGE cần bổ sung vào lõi thiết bị phần cứng mới là các thành phần quản lý chuyển mạch gói: nút hỗ trợ dịch vụ GPRS phục vụ (SGSN) và nút hỗ trợ dịch vụ GPRS cổng (GGSN). - Trong các GGSN có thêm cổng BG (Border Gateway) để chia sẻ các giao diện vật lý đến các mạng ngoài và đến mạng trục khi liên kết với hệ thống GPRS/EDGE của mạng khác, hãng thiết bị khác.. - Hình Error! No text of specified style in document.-5:Sơ đồ các khối chức năng hệ thống GPRS/EDGE kết hợp với GSM. - Cấu trúc, các thành phần chức năng hệ thống 3G. - Trong kiến trúc mạng 3G này, các phần tử mạng được phân thành 3 thành phần: thiết bị người dùng (UE), mạng vô tuyến UMTS (UTRAN) và mạng lõi (CN). - Hình Error! No text of specified style in document.-6: Sơ đồ kết nối mạng lõi 3G theo 3GPP Release 4. - Mô hình giải pháp. - Giải pháp điều khiển thiết bị qua mạng IP đến thời điểm này không còn là điều mới mẻ. - Trong những mô hình này, việc sử dụng 1 server trung gian làm nhiệm vụ điều phối, cầu nối giữa các điểm với nhau là điều cần thiết. - Giá thành sẽ lớn với những mô hình điều khiển nhỏ, tỉ trọng giá của server có IP tĩnh sẽ cao.. - Bên cạnh đó, dịch vụ tin nhắn ngắn cũng đã được mô hình và thực nghiệm tương đối nhiều trong việc điều khiển thiết bị, nhưng còn nhiều hạn chế: về độ tin cậy, bảo mật, thời gian đáp ứng. - Từ những đặc tính của hai mô hình, nếu chúng ta thực hiện việc kết hợp một cách linh hoạt giữa các giao thức, lúc đó sẽ có một mô hình điều khiển không cần sử dụng server IP tĩnh, việc điều phối, hay bắt tay giữa các thiết bị với nhau thực hiện qua dịch vụ tin nhắn.. - Dưới đây là cấu trúc hai mô hình điều khiển này.. - Mô hình điều khiển có sử dụng Server. - Hình Error! No text of specified style in document.-7: Mô hình điều khiển có sử dụng Server Với mô hình này, cả thiết bị điều khiển (Android phone) và thiết bị chấp hành (Device) đều phải kết nối tới Server có địa chỉ IP tĩnh.. - Mô hình kết nối:. - Thiết bị điều khiển kết nối với server để gửi lệnh điều khiển cũng như lấy thông tin trang thái của thiết bị chấp hành và lưu thông tin lên Server.. - Thiết bị chấp hành thường xuyên kết nối tới server để lấy lệnh điều khiển, cũng như gửi lên trạng thái của mình.. - Các thiết bị đều phải nghe ngóng từ server.. - Hình Error! No text of specified style in document.-8:Mô hình điều khiển không sử dụng Server Mô hình này không có máy chủ, các thiết bị tham gia với tư cách là MS (Mobile Station) đối với nhà cung cấp dịch vụ di động.. - Thiết bị điều khiển và thiết bị chấp hành đều có thể khởi tạo kết nối qua phương thức SMS.. - Lựa chọn mô hình giải pháp. - Đề tài này hướng tới mô hình không sử dụng máy chủ, nhưng vẫn mong muốn sử dụng đường truyền dữ liệu tốc độ cao. - Luôn kết nối khi có tín hiệu sóng của nhà mạng di động.. - Trong mô hình điều khiển này, có điểm lợi và khác biệt lớn so với mô hình điều khiển thiết bị qua mạng IP:. - Không giới hạn phạm vi nội bộ như hệ thống điều khiển trong mạng nội bộ. - Phạm vi điều khiển lớn theo phạm vi DNS của nhà mạng di động.. - Riêng với giao thức SMS là không giới hạn bởi phạm vi của nhà mạng, mà thực hiện được trên mô hình toàn cầu.. - Mô hình Usecase. - Mô hình Usecase là mô hình chức năng người dùng yêu cầu trên hệ thống. - Hình Error! No text of specified style in document.-9: Mô hình Usecase của phần mềm điều khiển Trong đó:. - Actor: Người dùng sử dụng phần mềm điều khiển trên thiết bị Android.. - Add Device: Chức năng thêm mới 1 thiết bị có thể được quản lý và điều khiển bởi phần mềm.. - Update Device: Chức năng thay đổi các thông số của thiết bị điều khiển.. - Manage Device: Chức năng quản lý thiết bị, có thể xem báo cáo, gửi các lệnh điều khiển, xem các thông số, trạng thái mà thiết bị gửi lên.. - Message Content: Xem dữ liệu mà thiết bị gửi lên.. - Ví dụ: Với thiết bị kiểm soát công suất, có thể xem được mức công suất theo thời gian.. - Command Control: Thiết lập cấu hình các tập lệnh điều khiển cho thiết bị, có thể có 2 lựa chọn: theo dạng command, theo dạng chat window,... - Mô hình Package. - Mô hình Package thể hiện các chức năng của hệ thống.. - Hình Error! No text of specified style in document.-10: Mô hình Package của phần mềm điều khiển Trong đó:. - Có chức năng quản lý, thiết lập các thông số, tổ chức lưu trữ dữ liệu, tạo báo cáo cho quá trình hoạt động của các thiết bị.. - Service Manager: Service độc lập của chương trình, được khởi động ngay khi chương trình khởi động, hay hệ điều hành khởi động, chịu trách nhiệm hứng tất cả cả sự kiện sms input của các thiết bị được kiểm soát và cung cấp dịch vụ gửi tin nhắn đi khi chương trình có yêu cầu.. - SMS Receiver: Module nhận sự kiện SMS từ hệ thống.. - File System to store data: Hệ thống các file dữ liệu được lưu trên thẻ nhớ của điện thoại Android.. - Hình Error! No text of specified style in document.-11: Giao diện quản lý và thêm thiết bị. - Hình Error! No text of specified style in document.-12: Màn hình ContextMenu và cập nhật mô tả thiết bị. - Thiết kế phần cứng thiết bị Yêu cầu phần cứng. - Phần cứng sử dụng trong mô hình điều khiển này cần phải đáp ứng được các khối chức năng chính như sau:. - MCU - Vi xử lý điều khiển trung tâm. - SIM900 – Module kết nối GSM, GPRS (hỗ trợ SMS và IP). - USB – Chuẩn kết nối phổ biến.. - Khối điều khiển:. - Module cảm biến thiết bị.. - Module điều khiển thiết bị.. - Dưới đây là biểu đồ mô hình hóa thiết bị điều khiển:. - Điều khiển. - Hình Error! No text of specified style in document.-16: Biểu đồ mô hình hóa thiết bị điều khiển tiêu chuẩn. - Thiết kế phần mềm nhúng trên thiết bị. - Các module phần mềm điều khiển các khối chức năng phần cứng cơ bản: LCD, Keyboard, RS-232, USB, giao tiếp với thẻ nhớ ngoài SD card không nói tới ở phần mô tả trong đề tài này.. - Thiết bị này có thể coi như một thiết bị trung tâm, điều phối các thiết bị điện khác được kết nối tới nó như các thiết bị kiểu ON-OFF, các thiết bị cảm biến, hay các thiết bị cần truyền dữ liệu lớn như camera, audio,... - Do đó cần phải giải quyết các bàn toán cụ thể khi có yêu cầu cụ thể của thiết bị đầu cuối.. - Giải thuật mô tả kết nối giữa thiết bị và phần mềm trên Android được mô tả chi tiết như sau:. - Thiết bị nhận tín hiệu đồng bộ đi vào điều khiển bằng tin nhắn SMS từ Android.. - Thiết bị tự kiểm tra trạng thái kết nối GPRS của mình, thông báo tới Android địa chỉ IP của mình, khi địa chỉ IP thay đổi do DNS của nhà mạng di động cấp lại cũng sẽ được thông báo tới Android qua SMS. - Android sẽ lưu trữ thông tin kết nối thay đổi này.. - Thiết bị mở IP Port để nhận dữ liệu như là 1 server.. - Khi Android cần gửi lệnh điều khiển hay gửi yêu cầu lấy trạng thái cũng như các tham số của thiết bị sẽ mở kết nối Socket tới thiết bị và gửi dữ liệu.. - Khi kết nối IP không thể thành công, giao tiếp giữa Android và thiết bị sẽ thông qua SMS.. - Hình Error! No text of specified style in document.-17: Biểu đồ tuần tự quá trình giao tiếp giữa thiết bị với phần mềm trên Android. - Nắm được kiến trúc điều khiển tự động hóa trên các hệ thống nhúng.. - Kiểm soát được phương pháp truyền thông giữa các thiết bị.. - Cụ thể hơn, tác giả đã dựng được mô hình kết nối giao thức hỗn hợp, hoàn thiện phần mềm giám sát điều khiển trên Android. - Demo được kết nối giữa các thiết bị Android với nhau qua mô hình kết nối này.. - Hiện tại đồ án chưa thể đi đến hoàn thiện một sản phẩm thương mại hóa được, do những giới hạn về thời gian, nhưng đã chứng minh được tính đúng đắn của mô hình khi phần mềm trên Android đã kết nối thành công với thiết bị có yêu cầu tiêu chuẩn.. - Với khả năng công nghệ này, cũng như những tiến bộ và phổ cập của các thiết bị công nghệ (Android, iphone, winphone. - Phan Tuấn Anh (2002), Hệ thống dịch vụ vô tuyến gói chung GPRS, Đồ án tốt nghiệp, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, tr 6-16.. - Đào Nam Thái (2012), Thử nghiệm thiết bị điều khiển giám sát dòng điện thông qua mạng GSM, Luận văn Thạc sĩ, Trường Đại học Công nghệ, Đại học Quốc gia Hà Nội, tr 70-76. - Trần Ngọc Việt (2009), Xây dựng chương trình kiểm soát lưu lượng thông tin trao đổi qua hệ thống mạng, Đồ án tốt nghiệp, Trường Đại học Hàng Hải Việt Nam, tr