Hệ thống giám sát các thiết bị trong đường hầm

Hệ thống giám sát các thiết bị trong đường hầm phục vụ trong các đường hầm đào qua các con sông hoặc qua các ngọn núi lớn, sử dụng board mạch Arduino là nguồn nuôi và chuyển tiếp thông tin đến các thiết bị còi báo và đèn tín hiệu. Bài viết Hệ thống giám sát các thiết bị trong đường hầm trình bày thiết kế nguyên lý hoạt động của hệ thống; Kết quả thi công sản phẩm hệ thống báo cháy bằng camera.

HỆ THỐNG GIÁM SÁT CÁC THIẾT BỊ TRONG ĐƯỜNG HẦM Phạm Lê Phi Ân, Nguyễn Văn Đức Minh, Huỳnh Phú Vỹ* *Viện Kỹ Thuật HUTECH, Trường Đại học Công nghệ TP.Hồ Chí Minh GVHD: ThS Nguyễn Vạn Quốc TĨM TẮT Hệ thống giám sát thiết bị đường hầm phục vụ đường hầm đào qua sông qua núi lớn, sử dụng board mạch Arduino nguồn nuôi chuyển tiếp thông tin đến thiết bị cịi báo đèn tín hiệu Nhận biết camera sử dụng ngơn ngữ Python tích hợp với thư viện OpenCV Liên kết Python Labview để thực điều khiển giám sát Từ khóa: Arduino, đèn tín hiệu, mạng internet, Python, OpenCV GIỚI THIỆU Việc trì an ninh đường hầm cơng việc khó khăn nhạy cảm thời gian Vì ln u cầu giám sát nhiều khu vực đường hầm, công việc giám sát dựa vào thao tác thủ công xảy thiên tai gây chậm trễ dẫn đến thiệt hại lớn Các đường hầm phân chia làm loại dựa theo chiều dài chúng : đường hầm ngắn (dưới 250m ) , đường hầm trung bình (từ 250m đến 1000m ) , đường hầm dài ( từ 1000m đến 3000m ) đường hầm siêu dài với khoảng cách lớn 3000m Về mặt thiết bị phục vụ cho hệ thống giám sát chia làm nhóm thiết bị chính: thiết bị đo lường, thiết bị điều khiển, thiết bị hiển thị thiết bị kết nối Các thiết bị đo lường bao gồm cảm biến báo cháy, cảm biến vị trí, CoVI, cảm biến gió, cảm biến xác định vật cản Các điều khiển có nhiệm vụ điều khiển giao thông khu vực, điều khiển chiếu sáng điều khiển lưu lượng khơng khí Thiết bị hiển thị bao gồm máy tính hình hiển thị Cuối thiết bị truyền thông bao gồm switch, hub, thiết bị truyền nhận quang chuyển đổi tín hiệu từ quang sang ethernet Các điều khiển khu vực có trách nhiệm thu thập liệu từ thiết bị trường gửi thơng tin đến phịng điều khiển trung tâm Tại liệu xử lý điều khiển trung tâm đưa lệnh điều khiển đến điều khiển đặt khu vực để điều khiển quản lý điều khiển trực tiếp thiết bị khu vực quản lý 237 Hình 1: Hình ảnh minh họa cho hệ thống giám sát thiết bị đường hầm THIẾT KẾ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG - Nguyên lý hoạt động: trước hết tính nhận biết đám lửa từ nhỏ đến lớn để thơng báo tình trạng đến phịng giám sát, sử dụng board mạch Arduino nguồn nuôi chuyển tiếp thơng tin đến thiết bị cịi báo đèn tín hiệu Về phần nhận biết sử dụng phần mềm Python tích hợp với thư viện OpenCV để tạo hình ảnh mã hóa nhận biết đám cháy theo vị trí vng định - Việc kết hợp Python Arduino giúp việc truyền nhận liệu nhanh chóng Python vừa nhận thấy đảm lửa có cường độ nhỏ thơng qua kiện kết nối Serial Port Arduino nhận tín hiệu kích hoạt đến thiết bị hoạt động - Xuất hình HMI dùng hình ảnh giám sát từ Python liên kết với Labview để thực điều khiển giám sát Hình 2: Sơ đồ kết nối dây 238 - Với LCD 16x2 thực tế có Board Keypad Shield gắn vào hình LCD giúp bảo vệ, tích hợp nút nhấn điều khiển tích hợp cổng Serial kết nối mà không cần thêm dây điện từ Arduino LCD Hình 3: Sơ đồ khối thử nghiệm Kết hợp với Switch EDS-508A EDS-405A Các managed switches chuẩn quang cấu thành mạng X Ring với thời gian phục hồi 10ms đảm bảo liệu truyền liên tục có 01 switch gặp cố Chuẩn PoE trang bị switch giúp IP cameras bố trí linh hoạt dễ dàng Các trạm phát tín hiệu khơng dây máy tính sử dụng để kết nối với thiết bị cấp trường đường(các I/O, cảm biến…) KẾT QUẢ THI CÔNG SẢN PHẨM HỆ THỐNG BÁO CHÁY BẰNG CAMERA: Hình 4: Kết cố gắng đạt được(Hình ảnh minh họa) 239 3.1 Gia cơng lắp ráp: - Chi tiết kết nối mạch Arduino với hình LCD, mạch điều khiển cịi báo, đèn báo hiệu relay điều khiển bơm nước + Chân số Arduino nối với chân D7 LCD + Chân số Arduino nối với chân D7 LCD + Chân số Arduino nối với chân D7 LCD + Chân số Arduino nối với chân D7 LCD + Chân số Arduino nối với chân D7 LCD + Chân số Arduino nối với chân D7 LCD + Chân số 11 Arduino điều khiển loa + Chân số 12 Arduino điều khiển led báo hiệu + Chân số 13 Arduino điều khiển relay Hình 5: Kết thi cơng mạch báo cháy Hình 6: Switch EDS-508A Hình 7: Switch EDS-405A 240 + Chân số switch EDS-508A kết nối với chân số switch EDS-405A (1) để tiếp nhận tín hiệu từ cảm biến + Chân số switch EDS-508A kết nối với chân số switch EDS-405A (2) để điều khiển thiết bị + Chân số switch EDS-405A (1) kết nối với chân số switch EDS-405A (2) để nhận tín hiệu 3.2 - Lập trình: Chương trình nhận biết lửa thơng qua camera viết ngơn ngữ python máy tính Sau nạp vào arduino Chương trình arduino vận hành hoạt động mạch báo cháy Hình 8: Kết việc thử nghiệm chương trình KẾT LUẬN Đề tài thực việc giám sát tự điều khiển thiết bị kịp thời có có cháy đường hầm Do hạn chế nhiều mặt nên mơ hình mô giám sát trường hợp cháy nổ đường hầm qua việc điều khiển thiết bị như: hình LCD, loa, đèn led bơm nước Hoạt động thiết bị điều khiển qua mạch Arduino (chip vi điều khiển UNO R3) Độ an toàn hiệu phù hợp với đường hầm TÀI LIỆU THAM KHẢO https://linhkien.cxt.vn/1863-lcd-keypad-shield-arduino-sku-dfr0009.html http://www.delta-emea.com/Solutions/CategoryListT1.aspx?CID=020108&SID=391&hl=enGB&Name=Tunnel%20Control%20Solution https://oringnet.com/en-global/application/detail/49 https://new.abb.com/plc/plc-technology/ac500-plc-applications/ac500-plc-tunnel-automation-solutions 241 Tài liệu chương trình thảo khảo Python script, fire detection Tài liệu chương trình tham khảo Arduino code https://stackoverflow.com/ https://www.youtube.com/watch?v=QSFOtfUoelA&t=1s https://www.youtube.com/watch?v=u6E3MtdmfRY 10 https://create.arduino.cc/projecthub/muftawu/a-i-fire-detection-system-with-opencv-python-and-arduino233dfb 242 ... cho hệ thống giám sát thiết bị đường hầm THIẾT KẾ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG - Nguyên lý hoạt động: trước hết tính nhận biết đám lửa từ nhỏ đến lớn để thơng báo tình trạng đến phòng giám sát, ... tài thực việc giám sát tự điều khiển thiết bị kịp thời có có cháy đường hầm Do hạn chế nhiều mặt nên mơ hình mơ giám sát trường hợp cháy nổ đường hầm qua việc điều khiển thiết bị như: hình LCD,... bố trí linh hoạt dễ dàng Các trạm phát tín hiệu khơng dây máy tính sử dụng để kết nối với thiết bị cấp trường đường (các I/O, cảm biến…) KẾT QUẢ THI CÔNG SẢN PHẨM HỆ THỐNG BÁO CHÁY BẰNG CAMERA: