Đang tải... (xem toàn văn)
Bài viết này đề xuất hệ thống phun sương dập bụi tự động cho khu vực chế biến than trên cơ sở ứng dụng công nghệ IoT. Hệ thống này cho phép giám sát thời gian thực nồng độ bụi, cảnh báo khi vượt ngưỡng cho phép, tự động bật/tắt hệ thống phun sương dập bụi theo nồng độ bụi đo được nhằm đảm bảo điều kiện làm việc an toàn cho người lao động, góp phần nâng cao tuổi thọ cho máy móc, thiết bị.
Journal of Mining and Earth Sciences Vol 63, Issue (2022) 95 - 104 95 Building an automatic system based on IoT technology for monitoring and suppressing dust at the coal processing area Huy Duy Nguyen 1,*, Duong Thuy Nguyen 1, Phong Cao Khong Nguyen 3, Trong Duc Vu 2, Thinh Van Faculty of Information Technology, Hanoi University of Mining and Geology, Vietnam Faculty of Electromechanics, Hanoi University of Mining and Geology, Vietnam Faculty of Mining, Hanoi University of Mining and Geology, Vietnam Mao Khe Coal Company - Vinacomin, Vietnam ARTICLE INFO ABSTRACT Article history: Received 8th Sep 2021 Accepted 20th Dec 2021 Available online 28th Feb 2021 Coal mining is one of the industries that makes many contributions to the national economy However, this industry also has many negative impacts on the environment, especially in areas: mining, processing, storing and transporting coal Although coal mining companies use dust suppression methods such as the use of high pressure water jets, or fixed sprinkler or misting systems However, they not suppress dust frequently can affect to coal quality due to consume too much water Besides, coal mines can not real-time monitor dust density in the air, also affect to the health of workers as well as reduces the life of machinery and equipment Therefore, the design and implementation of an automatic coal dust suppression and monitoring system is essential for coal mining industry in Vietnam This article proposes an automatic dust suppression system for coal processing area based on IoT technology The system allows real-time monitoring of dust density, warning when exceeding the allowable threshold, automatically turning on/off the mist spraying system according to the measured dust density to ensure safe working conditions for workers as well as the life of machinery and equipment increased Keywords: Automatic monitoring, Diode rectifier, Insulation resistive, Unearthed network Copyright © 2022 Hanoi University of Mining and Geology All rights reserved _ *Corresponding author E - mail: nguyenduyhuy@humg.edu.vn DOI: 10.46326/JMES.2022.63 (1).09 96 Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất Tập 63, Kỳ (2022) 95 - 104 Xây dựng hệ thống giám sát dập bụi mỏ tự động ứng dụng công nghệ IoT cho khu chế biến mỏ than Nguyễn Duy Huy 1, *, Nguyễn Thùy Dương 1, Khổng Cao Phong 2, Nguyễn Văn Thịnh 3, Vũ Đức Trọng Khoa Công nghệ Thông tin, Trường Đại học Mỏ - Địa chất, Việt Nam Khoa Cơ điện, Trường Đại học Mỏ - Địa chất, Việt Nam Khoa Mỏ, Trường Đại học Mỏ - Địa chất, Việt Nam Công ty Than Mạo Khê - TKV, Việt Nam THÔNG TIN BÀI BÁO TĨM TẮT Q trình: Nhận 8/9/2021 Chấp nhận 20/12/2021 Đăng online 28/2/2022 Ngành công nghiệp khai thác than ngành có nhiều đóng góp cho kinh tế quốc dân Tuy nhiên, ngành công nghiệp có nhiều tác động tiêu cực đến mơi trường, đặc biệt khu vực: khai thác, chế biến, lưu trữ, vận chuyển than Mặc dù công ty khai thác than có áp dụng biện pháp dập bụi như: sử dụng máy phun nước áp lực lớn hay hệ thống phun nước phun sương cố định dập bụi thường xuyên ảnh hưởng đến chất lượng than dư thừa nước Bên cạnh việc khơng giám sát thời gian thực nồng bụi khơng khí để dập bụi kịp thời gây ảnh hưởng đến sức khỏe người lao động, làm giảm tuổi thọ máy móc, thiết bị Do đó, việc thiết kế triển khai hệ thống tự động giám sát dập bụi tự động cần thiết Bài báo đề xuất hệ thống phun sương dập bụi tự động cho khu vực chế biến than sở ứng dụng công nghệ IoT Hệ thống cho phép giám sát thời gian thực nồng độ bụi, cảnh báo vượt ngưỡng cho phép, tự động bật/tắt hệ thống phun sương dập bụi theo nồng độ bụi đo nhằm đảm bảo điều kiện làm việc an toàn cho người lao động, góp phần nâng cao tuổi thọ cho máy móc, thiết bị Từ khóa: Chỉnh lưu điơt, Điện trở cách điện, Giám sát tự động, Mạng cách ly © 2022 Trường Đại học Mỏ - Địa chất Tất quyền bảo đảm Mở đầu Ngành công nghiệp khai thác than ngành công nghiệp mũi nhọn Việt Nam, _ *Tác giả liên hệ E - mail: nguyenduyhuy@humg.edu.vn DOI: 10.46326/JMES.2022.63 (1).09 sản phẩm ngành than nhiên liệu quan trọng cho nhiều ngành sản xuất khác Hiện tương lai gần mỏ khai thác than hầm lị đóng vai trò quan trọng ngành than Việt Nam Bụi mỏ than (bụi mỏ) tồn xuất hoạt động khai thác kết hợp với việc thơng gió gây nên Bụi mỏ khơng nguy hiểm sức khỏe người lao động mà làm giảm chất lượng, tuổi thọ trang thiết bị mỏ, đặc Nguyễn Duy Huy nnk./Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 63 (1), 95 - 104 biệt bụi mỏ tác nhân dẫn tới vụ cháy nổ bụi than mà hậu vô thảm khốc Trong năm gần đây, hoạt động khai thác, chế biến khoáng sản phát triển nhanh quy mô sản lượng, mà mơi trường khơng khí khu vực khai thác khoáng sản lân cận thường xuyên bị ô nhiễm bụi Do ảnh hưởng ngành khai thác than nên khu vực như: Cẩm Phả, ng Bí, Mạo Khê số phường Hạ Long phải sống chung với bụi Bụi gây nhiều loại bệnh, đặc biệt bệnh liên quan đến phổi Nguồn phát sinh bụi lớn từ khâu sàng, chế biến, vận chuyển than,dọc tuyến đường vận chuyển ô tơ Ngồi bụi cịn sinh từ bãi thải chưa dừng đổ thải bãi thải dừng đổ thải chưa cải tạo, phủ thảm thực vật Theo Báo cáo thống kê Phịng mơi trường, Viện Khoa học Công nghệ mỏ - Vinacomin năm 2017 cho thấy: bụi lơ lửng môi trường xung quanh, khu vực sản xuất vượt 10÷20 lần giá trị cho phép theo tiêu chuẩn quốc tế tiêu chuẩn Việt Nam Điều có hại cho hệ sinh thái môi trường, tới ngành sản xuất đặc biệt tới sức khỏe công nhân ngành than Hiện nay, ngành công nghệ thông tin phát triển mạnh mẽ ứng dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực đời sống, kinh tế xã hội, có khai thác chế biến than, bảo vệ mơi trường,… Thế giới nói chung, Việt Nam nói riêng tích cực chuẩn bị để bước vào cách mạng cơng nghiệp 4.0, Internet vạn vật (Internet of Things - IoT) đóng vai trị chủ đạo Có thể thấy rằng, xu hướng máy móc, thiết bị kết nối với thơng qua mạng Internet, việc theo dõi điều khiển máy móc, thiết bị trở nên dễ dàng thuận tiện hết, Đơn giản, IoT tập hợp thiết bị có khả kết nối với nhau, với Internet với giới bên ngồi để thực cơng việc Việc kết nối thực qua Wifi, Bluetooth, ZigBee, 6LowPan, XBee, Z-Wave, M-Bus, hồng ngoại, NFC, RFID, Ethernet, mạng viễn thông băng rộng (3G, 4G, 5G),… IoT ứng dụng vào nhiều lĩnh vực khác nhau, tập trung vào số lĩnh vực như: quản lí chất thải, quản lí lập kế hoạch quản lí thị, quản lí mơi trường, phản hồi tình khẩn cấp, mua sắm thơng minh, quản lí thiết bị cá nhân, đồng hồ đo thơng minh, tự động hóa ngơi nhà,… 97 Trong tương lai, tất thiết bị giới thực tham gia vào mạng IoT, ngành cơng nghiệp khai thác chế biến than, khống sản không ngoại lệ Theo Molaei F nnk (2020), IoT triển khai ứng dụng ngành mỏ vào công việc như: (1) Giám sát hoạt động khai thác nhằm giảm thiểu rủi ro; (2) Tăng cường an toàn khai thác dự báo ổn định đường lò, hư hỏng thiết bị,…; (3) Các hệ thống giám sát khai thác hầm lị định vị vị trí người lao động, cảnh báo hiểm họa môi trường cháy nổ, khí độc, bụi, nước, ; (4) Tối ưu hóa cách biểu diễn lại liệu hiệu quả, tức giám sát liệu thời gian thực cách đồng bộ, cảnh báo cần thiết, sử dụng kỹ thuật khai phá liệu lớn học máy để dự báo rủi ro xảy nhằm giảm tổn thất, tiết kiệm chi phí khai thác Các ứng dụng chủ yếu tập trung vào khu vực khai thác, hầm lò nơi có nguy cao an tồn Về phương pháp dập bụi nước phổ biến cho hoạt động khai thác mỏ, Akshatha M Kavyashree M K (2020) tổng hợp đề xuất nhà khoa học dập bụi nước có kết hợp với cảm biến bụi Các đề xuất tập trung vào số giải pháp cụ thể: sử dụng robot cứu hộ để trích xuất thơng tin liên quan đến nổ mìn giám sát vị trí làm việc từ phòng điều khiển cách cảnh báo; phun nước vào khơng khí để làm giảm nồng độ bụi sử dụng máy cắt than, gương lò chuẩn bị, Hệ thống đo trực tiếp lượng bụi sinh mỏ than hầm lò Hệ thống giám sát bụi trời phương pháp RFWPT để giải vấn đề tiêu thụ nguồn điện Các cảm biến dựa sợi quang thử nghiệm để đo nồng độ bụi hoạt động khai thác Hệ thống giám sát bụi hiệu chi phí có khả thu hồi mức bụi mịn vị trí cụ thể, gửi cảnh báo nhanh chóng cho người hỗ trợ cơng tác quản lý gần Hệ thống khơng dây chi phí thấp để đo mật độ bụi hệ thống thiết kế phát triển với thiết bị khả dụng thương mại hóa chi phí thấp cảm biến bụi GP2Y1010AU0F Hệ thống sử dụng kết đánh giá hình ảnh nhiễm bụi than thu thông qua độ tương phản hình ảnh để loại bỏ bụi cách phun liên hợp khử bụi Các đề xuất không nhắc đến dập bụi hệ thống phun sương tự động ứng dụng cơng 98 Nguyễn Duy Huy nnk./Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 63 (1), 95 - 104 nghệ IoT, đặc biệt cho khu chế biến kho than Ở mỏ than vùng Quảng Ninh chủ yếu dập bụi phun nước/sương sử dụng máy phun cao áp di động chuyên dụng Một số mỏ lắp đặt hệ thống phun sương cố định hoạt động gần ngày lẫn đêm, việc điều khiển hồn tồn thủ cơng Hiện Việt Nam, có nhiều cơng ty tập trung phát triển giải pháp sản phẩm công nghệ thông minh với tảng IoT Tuy nhiên, họ chủ yếu tập trung vào lĩnh vực như: nhà thông minh, nông nghiệp thông minh, nuôi trồng thủy sản thông minh, bãi đỗ xe thông minh, giám sát môi trường, cảnh báo cháy rừng, lũ lụt, Theo tìm hiểu nhóm nghiên cứu, ứng dụng IoT ngành khai thác mỏ chưa triển khai phổ biến cần phải đầu tư nghiên cứu mạnh mẽ Bài báo đề xuất mơ hình ‘‘Hệ thống chống bụi tự động dựa công nghệ IoT’’cho kho khu chế biến mỏ than Hệ thống đề xuất cho phép giám sát thông số nồng độ bụi cảm biến thu thập được, đồng thời đưa cảnh báo tự động điểu khiển thiết bị bơm nước, van nước để giảm nồng độ bụi vượt mức cảnh báo theo quy định Việc xây dựng hệ thống dập bụi cho kho khu chế biến mỏ than dựa tảng công nghệ thơng tin có độ an tồn tin cậy cao giúp bảo vệ sức khỏe người lao động trực tiếp môi trường xung quanh Hệ thống chống bụi tự động dựa công nghệ IoT cho kho khu chế biến mỏ than 2.1 Quy trình thực Để xây dựng hệ thống đề xuất, nhóm nghiên cứu thực theo quy trình sau: - Bước 1: phân tích tốn, tìm hiểu bụi, đặc biệt bụi kho khu chế biến mỏ than; - Bước 2: xây dựng sơ đồ khối phương pháp truyền liệu hệ thống; - Bước 3: kết nối thiết bị mô phần mềm mô phỏng; - Bước 4: xây dựng chức theo dõi bụi điều khiển thiết bị; - Bước 5: chạy thử nghiệm đánh giá Hình Sơ đồ khối hệ thống đề xuất 2.2 Sơ đồ khối phương thức truyền liệu hệ thống Sơ đồ khối giúp cho việc lắp đặt hệ thống dễ dàng hơn, hệ thống hoạt động ổn định dễ bảo trì Sơ đồ khối hệ thống miêu tả Hình Chức khối sau: - Khối nguồn: cung cấp nguồn cho toàn hoạt động hệ thống bao gồm: khối xử lý trung tâm kết nối wifi, khối web server, khối cảm biến, khối relay khối cấu chấp hành Nguồn điện áp AC 220 V điện áp DC 0-24 V tùy theo thiết bị - Khối xử lý trung tâm: xem trái tim tồn hệ thống, khối có chức tiếp nhận, xử lý tín hiệu ngõ vào thu từ cảm biến, tín hiệu điều khiển từ web, truyền nhận liệu web phần cứng để xử lý đem thông số đo được, xử lý hiển thị lên cho người dùng theo dõi, toàn hoạt động điều khiển hệ thống thông qua khối xử lý trung tâm Khối chia thành loại: khối xử lý trung tâm vệ tinh kết nối trực tiếp với cảm biến, nhận liệu từ cảm biến truyền không dây đến khối xử lý trung tâm chủ, sau liệu gửi lên web server - Khối web server: khối hoạt động song song, độc lập với khối xử lý trung tâm Nó có nhiệm vụ lưu trữ hiển thị liệu thu thập từ cảm biến khu vực kho chế biến than điều khiển thiết bị hệ thống - Khối cảm biến: có nhiệm vụ thu thập thông số bụi (nồng độ bụi PM 2.5) để cung cấp cho khối xử lý trung tâm - Khối Relay: có nhiệm vụ bật/tắt máy bơm nước Nó nhận lệnh điều khiển từ khối xử lý trung tâm chủ Nguyễn Duy Huy nnk./Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 63 (1), 95 - 104 - Khối cấu chấp hành: thông số bụi đọc từ cảm biến tăng lên giảm xuống, khối xử lý trung tâm tác động đến khối cấu chấp hành để điều khiển hoạt động thiết bị khối - Khối thiết bị ngoại vi: gồm thiết bị ngoại vi sử dụng hệ thống máy bơm nước, van nước,… Quy trình cập nhật liệu từ cảm biến lên web ngược lại để điều khiển thiết bị ngoại vi cụ thể hoá Hình 99 thống chống bụi tự động cho kho khu chế biến than hình đây: Hình Sơ đồ kết nối thiết bị hệ thống Hình Quy trình cập nhật liệu từ cảm biến lên webapp Dữ liệu đo từ cảm biến gửi đến NodeMCU vệ tinh Do mạch khơng có chức wifi nên tiếp tục chuyển đến ESP8266 NodeMCU Mạch tích hợp chip wifi ESP8266 nên gửi liệu lên web server qua mạng Internet hiển thị webapp Quy trình truyền liệu từ web đến thiết bị cấu chấp hành thể Hình Hình Quy trình truyền liệu từ webapp đến thiết bị Theo chiều ngược lại, thay đổi web app như: đặt lịch bật/tắt máy bơm/van điện từ tự động, bật/tắt máy bơm/van điện từ thủ công gửi đến ESP8266 NodeMCU, sau thiết bị tương ứng (van nước, khởi động từ) 2.3 Sơ đồ kết nối thiết bị Dựa vào phân tích, đặc biệt số hệ thống IoT triển khai thực tế Việt Nam, nhóm nghiên cứu đề xuất mơ hình triển khai cho hệ Tổng hợp thiết bị sử dụng gồm: - Cảm biến bụi: Sharp GP2Y10 (Sharp Corporation, 2006; 2013), sử dụng để đo nồng độ bụi PM 2.5 - Thiết bị kết nối trung tâm: bo mạch ESP8266 NodeMCU - Mạch tăng áp DIOO 0-3.3 V lên 0-5 V: tăng điện áp 3,3 V từ ESP8266 NodeMCU lên V để làm đầu vào cho van nước điện từ - Van nước điện từ: cho phép thay đổi độ mở van, nghĩa thay đổi lưu lượng nước chảy qua van phụ thuộc vào nồng độ bụi mà cảm biến đo nhằm góp phần tiết kiệm nước - Khởi động từ (Contactor): module relay khởi động thiết bị có cơng suất lớn máy bơm nước nên khởi động từ sử dụng kết nối với relay để khởi động máy bơm - Máy bơm nước: máy bơm nước công nghiệp cỡ vừa/nhỏ để mô bơm nước dập bụi - Access Point/Wireless Router: điểm truy cập Internet không dây, cho phép truyền/ nhận đến/từ ESP8266 NodeMCU - Máy chủ đám mây (Cloud Server): hệ thống sử dụng sở liệu Google Firebase (Firebase) cloud web hosting (000webhost) để đảm bảo hệ thống chạy nhanh, ổn định, dễ nâng cấp tích hợp cơng cụ xử lý liệu lớn sau - Mobile, Laptop: thiết bị người dùng sử dụng để giám sát nồng độ bụi điều khiển thiết bị (bơm nước, van nước) từ xa webapp qua Internet 100 Nguyễn Duy Huy nnk./Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 63 (1), 95 - 104 2.4 Xây dựng phần mềm theo dõi bụi Lập trình theo dõi bụi bước quan trọng hệ thống đề xuất Việc lựa chọn thiết bị phù hợp, ngơn ngữ lập trình, mơi trường phát triển, thuật toán tối ưu quan trọng để đảm bảo hệ thống hoạt động ổn định cho kết xác Để xây dựng phần mềm theo dõi bụi web cần thực công việc sau: - Ghép nối thiết bị phần cứng liên quan: Cảm biến bụi với ESP8266 NodeMCU (Hình 5) - Lập trình cho ESP8266 NodeMCU Arduino IDE (Arduino) - Lập trình web app theo dõi bụi theo thời gian thực - Xuất webapp lên web hosting (Web server) Hình Sơ đồ nối mạch hệ thống 2.4.1 Ghép nối thiết bị liên quan Các thiết bị phần cứng bao gồm: Mạch ESP8266 NodeMCU; Cảm biến bụi Sharp GP2Y10; Điện trở 150 Ω; Tụ điện 250 µF 2.4.2 Lập trình cho ESP8266 NodeMCU Arduino IDE Để lập trình vi điều khiển cho ESP8266 NodeMCU, nhóm tác giả sử dụng Arduino IDE để phát triển Arduino IDE mơi trường tích hợp phát triển tối ưu cho thiết bị Arduino với thư viện hỗ trợ phong phú Nhóm phát triển chương trình: cho NodeMCU vệ tinh (kết nối trực tiếp với cảm biến) cho NodeMCU chủ (nhận liệu từ NodeMCU vệ tinh gửi lên Firebase) Trong phạm vi nghiên cứu, cảm biến bụi sử dụng để mô Các giá trị nồng độ bụi thu thập cập nhật lên Firbase, sau hiển thị webapp Để xây dựng webapp, sử dụng số ngôn ngữ phổ biến sau: HTML, PHP, ASP/ASPX, Node.js, Java/JavaScript, Python, Go,… Tuy nhiên, Firebase hỗ trợ ngôn ngữ: Node.js, Java/JavaScript, Python, Go Căn vào đặc điểm hệ thống đặc điểm ngôn ngữ lập trình khả kết nối mạnh mẽ với Firebase, nhóm nghiên cứu lựa chọn JavaScript để xây dựng webapp Thực tế triển khai có nhiều cảm biến bụi sử dụng, tất ESP8266 NodeMCU phải kết nối với phần mềm Arduino IDE để ghi chương trình vào nhớ Do vậy, chương trình cần lập lần sử dụng cho nhiều board khác Các cảm biến bụi khơng cần lập trình, cần kết nối với board Giao diện lập trình cho NodeMCU Arduino IDE thể Hình Hình Giao diện Arduino IDE Nguyễn Duy Huy nnk./Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 63 (1), 95 - 104 Lập trình cho ESP8266 NodeMCU chia thành loại board đóng vai trị: (1) NodeMCU vệ tinh nhận liệu từ cảm biến, tính tốn nồng độ bụi gửi cho NodeMCU trung tâm qua kết nối wifi; (2) NodeMCU trung tâm gửi liệu nhận lên Firebase Nồng độ bụi (Nb) NodeMCU vệ tinh tính tốn theo cơng thức (1) Nb = (Vo × Vpd)/0.5 (1) Trong đó: Vo - giá trị điện áp cảm biến sau chuyển đổi thành điện áp số Vpd - giá trị điện áp cảm biến: Vpd = Vref/1024 (2) Vref - giá trị điện áp vào cung cấp nguồn cho cảm biến Công thức (1) Sharp đề xuất Tuy nhiên thực tế triển khai, giá trị nồng độ bụi đo không theo công thức nên nhà khoa học đề xuất cơng thức tính sau: Nb = 0.17 × (Vo × Vpd) – 0.1 (3) Trong phạm vi báo này, nhóm nghiên cứu sử dụng cơng thức (3) để tính tốn nồng độ bụi Khi lập trình cho ESP8266 NodeMCU vệ tinh, ngồi tính tốn nồng độ bụi cịn phải điều khiển mở/đóng van nước theo nồng độ bụi Các bước thực sau: Thuật tốn Điều khiển mở/đóng van nước void loop( ) //Hàm lặp {- Bước 1: Tính toán nồng độ bụi (Nb) mà cảm biến tương ứng đo - Bước 2: Điều khiển van nước theo nồng độ bụi domo = 0; //% độ mở van nước if (Nb > giới hạn cho phép (>100 µg/m3)) { domo = domo + 25; Mở van domo %; //Ghi giá trị xung tương ứng chân PWM NodeMCU} else {Đóng van; //domo = 0} Delay (20000); //Dừng 20s} //Đóng hàm loop Trong thuật tốn 1, giá trị giới hạn cho phép nồng độ bụi xác định theo quy định Bộ Tài nguyên Môi trường (2019) Tổng hợp mức cảnh báo bụi PM 2.5 theo định biểu diễn Bảng 101 Bảng Tiêu chuẩn chất lượng khơng khí theo nồng độ bụi PM 2.5 Chỉ số chất Nồng độ lng bi PM 2.5 khụng khớ (àg/m3) (AQI) 0ữ50 0ữ25 51÷100 26÷50 Chất lượng khơng khí Tốt Vừa phải Khơng tốt cho 101÷150 51÷80 người nhạy cảm Có hại cho sức 151÷200 81÷150 khỏe Rất có hại cho 201÷300 151÷250 sức khỏe 301÷500 351÷500 Rất nguy hiểm Màu sắc Xanh Vàng Cam Đỏ Tím Nâu 2.4.3 Lập trình webapp giám sát bụi thời gian thực Dữ liệu đo từ cảm biến tính tốn thành nồng độ bụi cập nhật lên Firebase Để lưu trữ kết đo nồng độ bụi Firebase cần đăng ký tài khoản, kích hoạt, tạo dự án ứng dụng Nhóm nghiên cứu đăng ký, kích hoạt tạo dự án, ứng dụng Dưới giao diện sở liệu webapp tạo Firebase Hình Cơ sở liệu hệ thống Firebase 102 Nguyễn Duy Huy nnk./Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 63 (1), 95 - 104 Webapp kết nối với sở liệu Firebase để lấy thông tin hiển thị lên giao diện Webapp ngồi nhiệm vụ hiển thị thời gian thực nồng độ bụi đưa cảnh báo nồng độ bụi vượt giá trị ngưỡng Vgh thực nhiệm vụ khác: tự động bật/tắt máy bơm nước điều khiển thủ cơng việc bật/tắt máy bơm đóng/mở van nước Việc bật/tắt tự động máy bơm nước nhằm tiết kiệm điện/nước đảm bảo không phun sương nhiều không cần thiết làm ảnh hưởng đến chất lượng than thể thuật toán Thuật toán Bật/tắt tự động máy bơm nước - Bước 1: Đọc liệu nồng độ bụi cảm biến từ Firebase vào mảng Ds - Bước 2: Kiểm tra nồng độ bụi mà cảm biến đo kt = false; for (i = 0; i Vgh) {kt = true; Break;} if (!kt && máy bơm mở) Tắt máy bơm; else Bật máy bơm; Việc thực bật/tắt thủ công máy bơm van nước thực webapp Tín hiệu điều khiển cập nhật vào firebase, đồng với ESP8266 NodeMCU trung tâm, sau chuyển đến khởi động từ để bật/tắt máy bơm đến NodeMCU vệ tinh để mở/đóng van nước 2.4.4 Xuất webapp lên web server Sau lập trình xong webapp tiến hành xuất webapp, tức upload toàn nội dung webapp lên web hosting Web hosting thuê sử dụng web hosting miễn phí Trong phạm vi đề tài, nhóm nghiên cứu sử dụng dịch vụ web hosting miễn phí (000webhost) để phục vụ cho chạy thử nghiệm hệ thống Chạy thử nghiệm đánh giá Để chạy thử nghiệm hệ thống, cần lắp đặt thiết bị Thiết bị sử dụng chạy thử nghiệm Công ty than Mạo Khê (Hình 8) liệt kê Bảng Bảng Thiết bị sử dụng chạy thực nghiệm TT Số Mô tả lượng Cảm biến bụi Đo nồng độ bụi Sharp GP2Y10 PM 2.5, giá trị điện áp DC ESP8266 thiết bị đóng NodeMCU vai trị vệ tinh, v1.0 đóng vai trị chủ Điện áp chân digitap (PWM) 0-3.3V Module relay Bật/tắt máy bơm Khởi động từ Để khởi động áy CHINT 20A bơm, dòng 20A Thiết bị tăng Chuyển điện áp áp DIOO 3.3V 0-3.3VDC PWM Signal to NodemCU lên 0-5V Voltage 0-5VDC để cung Converter cấp cho van D/A Digitalnước điện từ Analog PLC Module 10MA Van nước điện Van nước điện từ Tsai Fan từ điều khiển TFM10-B2-C độ mở van đề tăng/giảm lưu lượng nước chảy qua van Vịi phun Phun sương, có sương thể điều chỉnh độ mở để phun xa/gần Tên thiết bị Ngoài thiết bị trên, hệ thống sử dụng số thiết bị khác phục vụ chạy thực nghiệm máy tính, điện thoại thơng minh để truy cập vào webapp, Access Point để kết nối Internet qua wifi, ống dẫn nước, bình chứa nước,… Sau cài đặt chạy thử nghiệm với cảm biến bụi kết hợp với ESP8266 NodeMCU, kết theo dõi web app cho thấy tín hiệu gửi lên đặn hiển thị cảnh báo, điều khiển thiết bị theo lập trình Hình Tuy nhiên, việc truyền tải liệu từ cảm biến lên webapp có trễ so với lập trình Theo kết hiển thị Hình 9, thời điểm cảm biến có nồng độ bụi 144.8 µg/m3, cảm biến 123.28 µg/m3 Như theo quy định, Nguyễn Duy Huy nnk./Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 63 (1), 95 - 104 103 Hình Giao diện webapp dụng bật/tắt thiết bị thủ cơng webapp Kết luận Hình Một số hình ảnh chạy thực nghiệm Phân xưởng sàng tuyển than - Công ty than Mạo Khê hai cảm biến cho biết nồng độ bụi PM 2.5 khu vực thực nghiệm thuộc mức ô nhiễm nhẹ Như vậy, van nước trạng thái mở (van mở 50%, van mở 25%), bơm nước trạng thái hoạt động Việc đóng mở van nước bật/tắt máy bơm hoàn toàn tự động theo nồng độ bụi đo Tuy nhiên, người sử Trong báo này, nhóm nghiên cứu trình bày bước xây dựng hệ thống dập bụi tự động ứng dụng công nghệ IoT cho khu chế biến kho than Hệ thống chạy thực nghiệm phân xưởng sàng tuyển công ty Than Mạo Khê Kết ban đầu cho thấy hệ thống hoạt động ổn định cho kết khả quan Trong thời gian tới, nhóm tiếp tục xây dựng giải thuật lập trình chức cịn lại hệ thống như: Thực bật/tắt máy bơm, van nước theo hẹn giờ, chỉnh giao diện phù hợp trường hợp có nhiều cảm biến, van nước để có hệ thống dập bụi hồn chỉnh triển khai thực tế Lời cảm ơn Nhóm tác giả chân thành cảm ơn nhà khoa học Khoa Công nghệ Thông tin, Khoa Cơ – Điện Khoa Mỏ Trường Đại học Mỏ - Địa chất có 104 Nguyễn Duy Huy nnk./Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 63 (1), 95 - 104 góp ý quý báu chuyên môn, nghiệp vụ; Công ty Than Mạo Khê tạo điều kiện thuận lợi để nhóm nghiên cứu thực nghiệm Phân xưởng Sàng tuyển than Bài báo thực khuôn khổ đề tài KHCN cấp Bộ mã số B2019-MDA-07 Bộ Tài nguyên Môi trường, (2019) Hướng dẫn kỹ thuật tính tốn cơng bố số chất lượng khơng khí Việt Nam (VN_AQI) Quyết định số 1459/QĐ-TCMT ngày 12 tháng 11 năm 2019 Đóng góp tác giả Molaei F., Rahimi E., Siavoshi H., Afrouz S G., & Tenorio V., (2020) A comprehensive review on internet of things (IoT) and its implications in the mining industry American Journal of Engineering and Applied Sciences 13(3), 499515 Nguyễn Duy Huy: xây dựng cấu trúc báo, đọc, chỉnh sửa báo lập trình; Nguyễn Thùy Dương: viết thảo báo; Khổng Cao Phong: lựa chọn thiết bị, xây dựng sơ đồ truyền nhận liệu; Nguyễn Văn Thịnh Vũ Đức Trọng: kiểm thử hệ thống, lắp đặt hệ thống chạy thực nghiệm Cơng ty Than Mạo Khê, phân tích kết kết luận Tài liệu tham khảo Arduino Online: https://www.arduino.cc/ Akshatha M and Kavyashree M K, (2020) Survey Paper on Various Methods of Automating the Water System using Dust Sensor to Suppress the Dust in Mining International Journal of Engineering Research & Technology (IJERT) 9(5), 1163-1168 Firebase Online: https://firebase.google.com/ Sharp Corporation, (2006) GP2Y1010AU0F Compact optical dust sensor Sheet No.: E4A01501EN Sharp Corporation, (2013) Application note of Sharp dust sensor GP2Y1010AU0F Sheet No.: OP13024EN 000webhost Free Web Hosting - Host a Website for Free with Cpanel, PHP Online: https://www.000webhost.com/#featuretable ... triển khai hệ thống tự động giám sát dập bụi tự động cần thiết Bài báo đề xuất hệ thống phun sương dập bụi tự động cho khu vực chế biến than sở ứng dụng công nghệ IoT Hệ thống cho phép giám sát thời...96 Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất Tập 63, Kỳ (2022) 95 - 104 Xây dựng hệ thống giám sát dập bụi mỏ tự động ứng dụng công nghệ IoT cho khu chế biến mỏ than Nguyễn Duy Huy 1, *, Nguyễn... cứu, ứng dụng IoT ngành khai thác mỏ chưa triển khai phổ biến cần phải đầu tư nghiên cứu mạnh mẽ Bài báo đề xuất mơ hình ‘? ?Hệ thống chống bụi tự động dựa công nghệ IoT? ??? ?cho kho khu chế biến mỏ than