(TIỂU LUẬN) báo cáo đề tài NGHIÊN cứu KHOA học hệ THỐNG PHÁT tín HIỆU s o s BẰNG NĂNG LƯỢNG tái tạo

TRƯỜNG ĐẠI HỌC DUY TÂN KHOA ĐIỆN ĐIỆN TỬ BÁO CÁO ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC HỆ THỐNG PHÁT TÍN HIỆU S.O.S BẰNG NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO Sinh viên thực hiện: Võ Minh Vương Nguyễn Thanh Hùng Trịnh Nguyễn Anh Quốc ThS Nguyễn Phạm Giảng viên hướng dẫn: Công Đức Đà Nẵng, 22 tháng 06 năm 2020 MỤC LỤC MỤC LỤC .2 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 1.1 Tính cấp thiết đề tài 1.2 Mục tiêu đề tài .7 1.3 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 1.3.1 Đối tượng nghiên cứu .7 1.3.2 Phạm vi nghiên cứu 1.4 Cách tiếp cận – Phương pháp nghiên cứu .8 1.4.1 Cách tiếp cận 1.4.2 Phương pháp nghiên cứu CHƯƠNG II: THIẾT KẾ HỆ THỐNG 2.1 Thiết kế hệ thống 2.1.1 Sơ đồ khối hệ thống 2.1.1.1 Cấu tạo sản phẩm: 2.1.1.2 Sơ đồ khối chi tiết hệ thống mô hình: .10 2.1.2 Linh kiện công cụ tảng hệ thống 10 2.1.2.1 Blynk 10 2.1.2.2 Module ESP8266 V1.0 ESP-12E 12 2.1.2.3 Module GPS NEO-6M V2 13 2.1.2.4 Hệ thống pin lượng Mặt Trời 14 2.1.2.5 Hiệu ứng Seebeck từ Peltier TEC1-12715 15 2.1.2.6 Bộ phát wifi smartpro: 17 2.1.2.7 Pin 18650 19 2.1.2.8 Mạch hạ áp L2596 DC-DC 2.1.2.9 Mạch sạc cho pin 18650 2.2 Thiết kế phần cứng phần mềm 2.2.1Nguyên lý làm việc hệ thốn 2.2.2Thiết lập phần mềm lập trình ch 2.2.3Thiết lập chương trình 2.2.4Thiết lập App Blynk 2.2.5Nguồn cấp cho mạch từ pin năn 2.2.5.1 Sơ đồ khối phần nguồn 2.2.5.2 Sơ đồ kết nối linh kiện 2.3 Lưu đồ thuận toán hệ thống: CHƯƠNG III: THỬ NGHIỆM VÀ THẢO LUẬN 3.1 Mô tả môi trường thử nghiệm 3.2 Các tiêu đánh giá thử nghiệm 3.3 Đưa thử nghiệm 3.3.1Sai số định vị GPS 3.3.2Hiệu suất tái tạo lượng từ 3.3.3Hiệu suất tái tạo lượng từ 3.4 Kết thử nghiệm 3.4.1Sai số định vị GPS 3.4.2Hiệu suất tái tạo lượng từ 3.4.3Hiệu suất tái tạo lượng từ CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN KẾT LUẬN HƯỚNG PHÁT TRIỂN 44 TÀI LIỆU THAM KHẢO 45 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 1.1 Tính cấp thiết đề tài Những năm gần đây, du lịch sinh thái hay dịch vụ trải nghiệm thám hiểm dần quen thuộc phát triển Việt Nam Nhờ có lợi cảnh quan thiên nhiên đa dạng địa hình, đặc biệt rừng sinh thái thúc đẩy trào hoạt động du lịch ngày nhiều người tham gia trải nghiệm Tuy nhiên, lĩnh vực mẻ ngành dịch vụ nước nhà, công tác quản lý bảo đảm an toàn cho du khách khu du lịch sinh thái hay khu bảo tồn thiên nhiên nhiều khó khăn, hạn chế chưa thể khắc phụ như: đảm bảo an toàn cho du khách, đảm bảo tìm kiếm cứu hộ kịp thời khách du lịch lạc gặp tai nạn, thiếu thiết bị hỗ trợ, cung cấp điện cho đoàn thám hiểm dài ngày khu bảo tồn thiên nhiên Hình Khách du lịch lạc nhiều ngày bán đảo Sơn Trà Hình Tiêu chí an tồn khu du lịch sinh thái đặt lên hàng đầu Hiểu khó khăn hạn chế cịn tồn đọng, thành viên nhóm cho ý tưởng thiết bị hỗ trợ báo hiệu cứu hộ dành cho khu du lịch, thiết bị sử dụng nguồn lượng tái tạo lượng mặt trời lượng từ nhiệt đốt trường hợp khẩn cấp Nhờ vào khả định vị từ GPS, cho kết vị trí du khách cần hỗ trợ đội ngũ cứu hộ xác, ổn định Hiện thị trường chưa có nhiều sản phẩm ứng dụng cơng nghệ với mục đích đảm bảo an tồn cho du khách Hình Sammy Mohamed, hai du khách người Anh bị lạc phía núi rừng Sơn Trà du lịch dã ngoại 1.2 Mục tiêu đề tài - Thiết bị cung cấp tín hiệu cứu hộ khu vực trạm kiểm sốt, kèm theo vị trí định vị du khách ban quản lý nắm thông qua google map để kịp thời triển khai cứu hộ - Thiết bị có cấu tạo hoạt động đơn giản, dễ sử dụng nhờ vào thao tác kích hoạt cứu hộ đơn giản thơng qua nút nhấn - Thiết bị cung cấp thêm nguồn lượng dự phòng khẩn cấp Trên thiết bị cung cấp cổng usb người dùng sạc lại thiết bị điện cá nhân cho trường hợp khẩn cấp đèn pin, điện thoại, Thiết bị tồn thời gian dài mà khơng cần phải bảo trì bảo dưỡng tự nạp lượng hay nặp lượng gián tiếp từ tác động người dùng 1.3 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 1.3.1 Đối tượng nghiên cứu Tìm hiểu Blynk, Plaform sử dụng cho ứng dụng IoT, hiểu cách thức truyền liệu nhận liệu thơng qua điện tốn đám mây Nghiên cứu cách thức hoạt động, nguyên lý làm việc NodeMCU EPS8266 GPS 6M v2 - Nghiên cứu cách thức truyền tín hiệu cách thức nhận tín hiệu, thiết bị nhận tín hiệu qua thiết bị Nghiên cứu cách tích hợp nhanh tọa độ vào google map Nghiên cứu độ xác tọa độ mà thiết bị gửi với sai số khoảng cách rộng hay hẹp 1.3.2 Phạm vi nghiên cứu Thiết bị sau kích hoạt gửi chuỗi mã cho người quản ký sau người quản lý gửi mã vào trang web thiết bị cho phép quy đổi toạn độ thiết bị google map Ngồi du khách sử dụng điện khẩn cấp từ thiết bị mà thiết bị tự sạc lại sạc lại nhờ trợ giúp phần từ người dùng - Thiết bị gửi tín hiệu đến trang web từ đổi tọa độ google map - Kiểm thử đánh giá tốc độ gửi tín hiệu, độ xác tọa độ khả sạc thiết bị 1.4 Cách tiếp cận – Phương pháp nghiên cứu 1.4.1 Cách tiếp cận Tiếp cận từ nhu cầu thực tiễn, từ trường hợp thương tâm xảy ra, từ đưa giải pháp phù hợp để sử lý vấn đề 1.4.2 Phương pháp nghiên cứu Nhóm thực nhiều phương pháp nghiên cứu: Cách tiếp cận: Sư dung kiên thưc đa hoc lơp, cac bai thưc hanh, kinh nghiệm thân, học hỏi kinh nghiệp từ người có chun mơn Phương pháp nghiên cứu: Dưa vân đê đa đăt ta co cac phương phap đê hoan tôt đê tai: Phương pháp thu thập liệu: Thu thập tài liệu nghiên cứu, bao gồm tài liệu lý thuyết thực nghiệm Phương pháp thực nghiệm: Khảo sát thực tế yếu tố liên quan đến thực nghiệm sở vật chất, địa hình mơi trường, mặt kỹ thuật cơng nghệ, thiết bị sẵn có, linh kiện có mặt thị trường CHƯƠNG II: THIẾT KẾ HỆ THỐNG 2.1 Thiết kế hệ thống 2.1.1 Sơ đồ khối hệ thống 2.1.1.1 Cấu tạo sản phẩm: Hình Sơ đồ khối cấu tạo sản phẩm * Trong chức khối hệ thống sau: Hệ thống thu thập liệu: Thu thập liệu vị trí hệ thống thông qua module GPS liệu báo hộ SOS Hệ thống truyền liệu: Khi thu thập liệu tọa độ liệu báo hộ truyền lên Blynk Server Hệ thống truyền liệu lên thư viện Blynk: Dữ liệu truyền thư viện thông báo SOS liệu tọa độ Hiển thị tín hiệu App Blynk: Thông báo SOS truyền thơng báo smartphone nhìn thấy vị trí từ liệu tọa đồ xử lý thành vị trí tính Map AppBlynk 2.1.1.2 Sơ đồ khối chi tiết hệ thống mô hình: Hình Sơ đồ khối chi tiết sản phẩm Như thấy, sơ đồ mạch điện sản phẩm linh kiện cấu tạo đơn giản, gọn nhẹ, phận đảm nhận chức riêng biệt đồng hoạt động hiệu sử dụng cao, ưu điểm vượt trội so với thiết bị cồng kềnh khác, thao tác sử dụng lại dễ dàng, tiếp cận sử dụng Điều cho phép sản phẩm có khả thương mại hóa cao Việc thiết kế chế tạo sản phẩm tương đối đơn giản, không tốn nhiều thời gian công sức Tiếp theo trình bày sơ lược việc thiết kế, cấu hình, chế tạo để tạo nên mơ hình hồn chỉnh Bước 3: Bước 4: Bước 5: Bước 6: Bước 7: Bước 8: Bước 9: Bước 10: Bước 11: Bước 12: Khi nhấn nút button, có tín hiệu gửi điện thoại Nhấn vào thông báo để xem vị trí thiết bị 2.2.5 Nguồn cấp cho mạch từ pin lượng mặt trời Sị nóng lạnh 2.2.5.1 Sơ đồ khối phần nguồn Hình 16 Tấm pin lượng mặt trời sị nóng lạnh thiết bị tái lượng tuyệt vời Hình 17 Sơ đồ khối nguồn lượng tái tạo Phần nguồn cấp mắc nối tiếp thay mắc song song điện áp từ pin từ Sị nóng lạnh chênh lệch lớn, nên cần mắc nối tiếp để trở kháng thấp, an tồn sử dụng Mạch sạc dự phịng cho pin cần mức điện áp đầu vào 5V không đổi, điện áp từ pin NLMT sị nóng lạnh có biến thiên khơng ổn định nên phải cho thiết bị qua mạch ổn áp LM2596 để có mức điện áp mong muốn để cấp vào mạch sạc 5V Sau kết nối pin 18650 với đầu B+ B- mạch sạc ta hoàn thiện phần nguồn hệ thống Thêm vào đó, du khách sạc thiết bị từ cổng USB 5V-1A 5V-2A Đây ta yếu tố giúp cho hệ thống hoạt động liên tục khoảng thời gian dài với nguồn lượng tái tạo vô thuận tiện 2.2.5.2 Sơ đồ kết nối linh kiện Hình 18 Sơ đồ kết nối linh kiện nguồn lượng tái tạo 2.3 Lưu đồ thuận tốn hệ thống: Hình 15 Lưu đồ thuật toán hệ thống thu thập liệu hiển thị thơng báo, vị trí GPS CHƯƠNG III: THỬ NGHIỆM VÀ THẢO LUẬN 3.1 Mô tả môi trường thử nghiệm Trong phạm vi nghiên cứu, nhóm chúng tơi tiến hành đặt thiết bị khu vực có điều kiện tự nhiên hạ tầng viễn thông tương đương khu rừng sinh thái Thiết bị cần đến cần chiết Smartphone có kết nối Internet có sẵn phần mềm Blynk 3.2 Các tiêu đánh giá thử nghiệm Thời gian nhận tín hiệu SOS điện thoại kể từ nhấn nút Khoảng cách từ smartphone thiết bị Vị trí hiển thị google so với thực tế sai số Lượng điện tạo từ pin lượng mặt trời Lượng điện tạo từ sò nóng lạnh 3.3 Đưa thử nghiệm 3.3.1 Sai số định vị GPS Nội dung: Sau lần di chuyển hộp đến vị trí khác, tiến hành đo đạc xem vị trí Map thực tế chênh lệch Mục tiêu: Đánh giá độ xác hệ thống 3.3.2 Hiệu suất tái tạo lượng từ pin lượng mặt trời Nội dung: Đo đạt thông số I, U ánh sáng ban ngày Mục tiêu: Đo hiệu suất pin lượng mặt trời 3.3.3 Hiệu suất tái tạo lượng từ Sị nóng lạnh Nội dung: Đo đạt thông số I,U mức chênh lệch nhiệt độ khác Mục tiêu: Đo hiệu suất sị nóng lạnh 3.4 Kết thử nghiệm 3.4.1 Sai số định vị GPS Bảng 3.1 Lần thử 10 => Vẫn chênh lệnh hiển thị GPS Map so với thực tế, nhiên không đáng kể ảnh hưởng ứng dụng hệ thống cứu hộ SOS 3.4.2 Hiệu suất tái tạo lượng từ Pin lượng mặt trời Mức giá trị khảo sát pin lượng mặt trời tùy thuộc vào cường độ sáng mà pin hứng được, việc khảo sát vơ khó khăn Trong vòng 30p quan sát: Bảng 3.2 Umax = 10.05 V Umin = 3.95 V 3.4.3 Hiệu suất tái tạo lượng từ Sị nóng lạnh Tường minh ký hiệu Thot : Nhiệt độ mặt nóng sị nóng lạnh (K) ΔT: Nhiệt độ chênh lệch hai mặt (K) I : Dòng điện đầu (μA) U : Điện áp đầu (V) W : Công suất (mW) Bảng 3.3 => Mức chênh lệch nhiệt độ cao, áp dịng lớn Tăng nhiệt độ mặt nóng tản nhiệt thật tốt mặt lạnh cách hữu hiệu CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN KẾT LUẬN Qua thời gian nghiên cứu tìm tịi, nhóm chúng tơi tạo sản phẩm Hệ thống phát tín hiệu SOS lượng tái tạo dựa platform Blynk, ứng dụng quang điện nhiệt điện Thiết bị giúp cho việc thu thập truyền tín hiệu trở nên dễ dàng hơn, sử dụng điện tái tạo lương lượng tự nhiên để phục vụ cho nhu cầu khách du lịch hỗ trợ quản lý, cứu hộ, đảm bảo an toàn cho du khách khu du lịch có phạm vi to lớn Việc sử dụng lượng tái tạo từ ánh sáng nhiệt đốt , bên cạnh tối ưu thiết kế phần cứng phần mềm giúp cho hệ thống vận hành liên tục vơ ổn định Thơng qua đề tài này, nhóm chúng tơi học hỏi nâng cao hiều kiến thức, kỹ chun mơn Trong q trình nghiên cứu tìm tịi nắm rõ giao thức truyền tín hiệu, kiến thức tái tạo lượng hiệu ứng Seebeck, hiệu ứng chuyển photon ánh sáng thành điện HƯỚNG PHÁT TRIỂN Để hoạt động hiệu hệ thống phải nghiên cứu cải tiến, hoàn thiện tốt như: - Giải vấn đề sai số định vị GPS Map so với thực tế - Liên kết với trạm cứu hộ quốc gia, khu vực quản lý quân quân đội để nâng cao tính ứng dụng sản phẩm - Hồn thiện tính thẩm mỹ sản phẩm - Phát triển để ứng dụng sản phẩm khơng rừng mà biển Phân tich thêm vê phân cưng, vê chương trinh, lam thê nao đê ưu kinh tê nhât TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]: T Seetawan , U Seetawan, A Ratchasin, S Srichai, K Singsoog, W Namhongsa, C Ruttanapun, S Sỉidejachai – Analysis for Thermoelectric Generator by Finite Element Method - Procedia Engineering [1] [2]: Rucinski & Artur Rusowicz – Thermoelectric generation of current – theoretical and experimental analysis – Adan Devision of Refrigeration and Energy in Buildings, Institute of Heat Engineering, Falcuty of Power and Aeronautical Engineering, Nowowiejska 21/25, 00-665 Warsaw, Poland [2] [3]: Marco Nesarajah, and Georg Frey – Thermoelectric Power Generation: Peltier Element versus Thermoelectric Generator (TEC & TEG) – Saarland University, Dept of Mechatronics Engineering, Chair of Automation and Energy Systems, D-66123 Saarbrucken, Germany [3] [4]: Lý Ngọc Thắng – Nghiên cứu, thiết kế hệ thống tự động thích ứng với vị trí mặt trời nhằm nâng cao hiệu sử dụng thiết bị dùng lượng mặt trời – Viện Năng lượng, Bộ Công Thương[4] [5]: [https://hocarm.org/dieu-khien-va-giam-sat-qua-dien-thoai-voi-esp8266-va-blynk/] [5] [6]:[https://www.arduino.cc/][6] [7]: [https://hshop.vn/products/so-nong-lanh-peltier-tec-12715-40x40mm][7] [8]: [https://www.sunrom.com/p/dc-dc-step-down-switching-regulator-based-on-lm2596] [8] [9]: http://machtudong.vn/sanpham/gps-neo-6m-v2-module-dinh-vi.html[9] [10]: https://thermoelectricsolutions.com/how-thermoelectric-generators-work/[10] [11]: https://vogiasolar.com/so-do-cau-tao-va-nguyen-ly-hoat-dong-cua-he-thong-diennang-luong-mat-troi-ap-mai/[11] [12]: https://tapit.vn/dong-bo-giua-dieu-khien-bang-tay-va-tu-xa-su-dung-ung-dungblynk/[12] [13]: https://arduinokit.vn/cai-dat-esp8266-voi-blynk[13] ... The serial connection to the GPS device BlynkTimer timer; float spd; //Variable to store the speed float sats; //Variable to store no of satellites response String bearing; //Variable to store orientation... định vị GPS 3.3. 2Hiệu suất tái t? ?o lượng từ 3.3. 3Hiệu suất tái t? ?o lượng từ 3.4 Kết thử nghiệm 3.4.1Sai s? ?? định vị GPS 3.4. 2Hiệu suất tái t? ?o lượng từ 3.4. 3Hiệu suất tái t? ?o lượng từ... char pass[] = "YourPassword"; //unsigned int move_index; unsigned int move_index = 1; // Corresponding Password // moving index, to be used later // fixed location for now void setup() { Serial.begin(115200);