Luận văn nghiên cứu, xây dựng hệ đo cảnh báo ô nhiễm không khí trong tòa nhà

LỜI MỞ ĐẦU Ngày tình trạng nhiễm khơng khí giới Việt Nam vấn đề quan tâm đặc biệt Ơ nhiễm mơi trường khơng khí có tác động xấu đến sức khỏe người, đặc biệt tác nhân chủ yếu gây bệnh liên quan đến đường hô hấp như: viêm họng, viêm phế quản, viêm phổi, ho cịn đẩy nhanh q trình lão hóa gây bệnh khác suy nhược thần kinh, bệnh tim mạch làm giảm tuổi thọ người Ngoài tác động tới đời sống sức khỏe người, nhiễm mơi trường cịn ảnh hưởng đến hệ sinh thái tự nhiên nguyên nhân gây nên biến đổi khí hậu tồn cầu, chất gây nhiễm khơng khí gây tượng lắng đọng mưa axit, hủy hoại hệ sinh thái tự nhiên, ảnh hưởng tới cơng trình xây dựng làm cho nhiệt độ bề mặt trái đất tăng lên dẫn tới hàng loạt tác động xấu tới mơi trường tự nhiên Ơ nhiễm khơng khí nhà mức báo động cao Phần lớn thời gian sống làm việc nhà,trong khu chung cư, văn phịng kín với nhiều thiết bị văn phịng gây nhiễm, tác nhân gây tới 50% bệnh lý người Để nghiên cứu mức độ ô nhiễm tòa nhà nước ta - viện Khoa học Kỹ thuật Bảo hộ Lao động thực nghiên cứu nhằm đo đạc, đánh giá thông số môi trường văn phòng tòa nhà nội thành Hà Nội với đặc điểm văn phịng có kết cấu kín, kết nghiên cứu cho thấy nồng độ CO2 không khí trung bình 860ppm ( nơi cao 940ppm) nồng độ Formaldehyde 0,023 ppm(nơi cao 0,046ppm) nồng độ ozone 0,067ppm (cao 0,091ppm) Mặc dù khảo sát văn phòng nên chưa thể đánh giá cách xác chất lượng khơng khí cung cấp cho thơng tin sơ chất lượng khơng khí tịa nhà Ơ nhiễm khơng khí ngun nhân gây bệnh hàng đầu với bệnh hô hấp,ung thư tỉ lệ tử vong cao thứ sau bệnh thuốc lá, chế độ ăn uống bệnh béo phì gây ra, theo cơng bố WHO - năm 2012 có triệu ca tử vong liên quan tới nhiễm khơng khí tồn cầu Trong 3.3 triệu ca tử vong bắt nguồn từ ô nhiễm nhà, tập trung quốc gia có thu nhập thấp trung bình Đơng Nam Á Tây Thái Bình Dương Ý nghĩa khoa học thực tiễn Hiện Việt Nam chưa có tiêu chuẩn để đánh giá chất lượng mơi trường khơng khí nhà Vì cần có nghiên cứu để từ đưa tiêu chuẩn chất lượng khơng khí nhà, vào đánh giá cách xác chất lượng khơng khí, từ có biện pháp giải cụ thể để hạn chế ảnh hưởng tiêu cực nhiễm khơng khí gây sức khỏe người Ngoài cần có hệ thống đo đạc cách định kỳ thường xuyên có khả cảnh báo tới người cách kịp thời, tránh cố đáng tiếc xảy vụ việc ngộ độc khí độc BigC Garden(14/3/2015) Luận văn xây dựng hệ thống hồn thiện mạng cảm biến khơng dây nút mạng tích hợp cảm biến nhiệt độ cảm biến đo khí Hệ thống hoạt động tình có cố điện (luận văn cho phép tính tốn lượng tiêu thụ từ tính tốn thời gian sống nút mạng) Dữ liệu từ mạng cảm biến không dây đưa lên webserver mà người quản trị giám sát an tồn khơng khí tịa nhà chỗ truy cập internet Hệ thống triển khai thực nghiệm cho kết khả quan CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ Ô NHIỄM KHƠNG KHÍ 1.1 Tình hình nhiễm mơi trường khơng khí Với tốc độ kinh tế phát triển nhanh chóng nước ta hệ lụy kèm theo tình hình nhiễm mơi trường nghiêm trọng chưa có quan tâm cần thiết tới tình hình mơi trường cách mức Theo nghiên cứu trung tâm nghiên cứu môi trường thuộc Đại học Yale thực báo cáo thường niên The Environmental Performance Index (EPI) [4] để đánh giá, xếp hạng quốc gia dựa việc thực sách liên quan đến môi sinh- y tế chất lượng hệ sinh thái, nghiên cứu gồm nhiều thông số chất lượng khơng khí, nước,biến đổi khí hậu Theo báo cáo năm 2016 dựa số EPI, Việt Nam đứng vị trí thấp, đứng thứ 131/180 quốc gia khảo sát Đặc biệt nhiều khu công nghiệp nước ta chưa đáp ứng tiêu chuẩn mơi trường theo quy định Do tác động xấu làm cho môi trường sinh thái số địa phương bị ô nhiễm nghiêm trọng, điển vụ việc xả thải khu cơng nghiệp Formosa (Hà Tĩnh) phát ngày 29/03/2016 gây nhiều hậu nặng nề: hàng vạn ngư dân bỏ biển, loài động vật biển, loại cá chết hàng loạt, gây ảnh hưởng trực tiếp đến 100.000 người khơng có việc làm ổn định, thu nhập thấp 170.000 người phụ thuộc, thiệt hại lớn kinh tế làm ô nhiễm môi trường nghiêm trọng thời gian dài Hình 1: Ơ nhiễm mơi trường Hà Tĩnh( Nguồn: Internet) Ngồi ra, với phục hồi làng nghề thủ công giúp giải việc làm địa phương đơi với tình trạng nhiễm môi trường làng nghề mang lại nghiêm trọng cần phải giải cấp bách, ô nhiễm khơng khí chủ yếu nhiên liệu sử dụng làng nghề than, bụi loại khí độc q trình sản xuất gây Nước ta có hàng nghìn làng nghề, có hàng trăm làng nghề truyền thống, thu hút chục triệu lao động, bao gồm lao động thường xuyên lao động không thường xuyên Các làng nghề phân bố rộng khắp nước, gây ô nhiễm môi trường sinh thái ảnh hưởng trực tiếp đến sống, sinh hoạt sức khoẻ người dân làng nghề người dân sống vùng lân cận Hình 2: Ơ nhiễm làng nghề ( Nguồn: Internet) Tại khu vực Hà Nội, tính khoảng tháng đầu năm 2016, số chất lượng khơng khí(AQI) Hà Nội dao động khoảng từ 114 đến 388 mức độ nguy hiểm ảnh hưởng xấu tới sức khỏe người 10 Bảng 1: Bảng đánh giá mức độ AQI (Nguồn: Internet) Nếu so sánh số với Bắc Kinh- thành phố ô nhiễm giới 119 đến 430 Singapore số AQI từ 48 đến 78 cho thấy phần mức độ ô nhiễm nghiêm trọng Hà Nội Theo quan bảo vệ mơi trường Mỹ, mức độ nhiễm khơng khí nhà thường cao gấp đến lần so với ngồi trời, có chất gây nhiễm khơng khí nhà như: khói, khí ga, bụi Những chất độc hại sản phẩm thiết bị văn phòng máy in,máy photo, thiết bị điện dân dụng điều hòa, tủ lạnh, bếp ga, v.v Vì vậy, đề tài nghiên cứu đánh giá trạng nhiễm khơng khí tịa nhà cần thiết để từ có biện pháp khắc phục giảm thiểu ô nhiễm không khí, đồng thời cung cấp cảnh báo kịp thời để giúp chủ động việc xử lý, di dời biện pháp khắc phục để tránh thiệt hại nặng nề 1.2 Các nguồn phát thải Theo báo cáo Bộ tài nguyên môi trường [1], nguồn gây nhiễm khơng khí chủ yếu hoạt động giao thông, phương tiện giao thông nguồn phát thải ảnh hưởng lớn đến chất lượng khơng khí, q trình đốt nhiên liệu động cơ, trình hoạt động phương tiện chất lượng phương tiện gây ra, làm gia tăng chất độc hại : CO, Ox, SO2, VOCs, HC, Pb, bụi Như biết, tác dụng xanh quan trọng mơi trường khơng khí, có khả hấp thụ 50% bụi phóng xạ, hấp thụ độc, bụi thải từ hoạt động công nghiệp, dân sinh, nhiên diện tích xanh khu thị thấp, chưa thể vai trị tác dụng chất lượng khơng khí khu vực thị, diện tích rừng tồn quốc có xu hướng tăng chất lượng rừng lại giảm dần dẫn tới rừng chưa phát huy vai trị điều hịa khí hậu 11 Hình 3: Ơ nhiễm mơi trường phương tiện giao thông(Nguồn:Internet) Nguyên nhân thứ hai hoạt động sản suất cơng nghiệp, q trình khai thác, cung ứng nguyên nhiên liệu từ công đoạn sản xuất gây nhiễm khơng khí nghiêm trọng phát thải loại khí độc, kể đến nghành khai thác- chế biến than, sản xuất thép, sản xuất vật liệu xây dựng Hình 4: Ô nhiễm môi trường hoạt động sản xuất công nghiệp (Nguồn:Internet) Hoạt động nông nghiệp đốt rơm rạ,chăn nuôi hoạt động làng nghề hay trình sinh hoạt người trình xử lý chất thải nguyên nhân gây nên nhiễm khơng khí nước ta 12 Hình 5: Ơ nhiễm mơi trường hoạt động sản xuất nông nghiệp (Nguồn:Internet) 1.3 Tác hại ô nhiễm không khí Ơ nhiễm mơi trường khơng khí có tác động xấu sức khoẻ người đặc biệt gây bệnh đường hô hấp: ho, viêm họng Theo thống kê Bộ Y tế năm gần đây, bệnh đường hô hấp có tỷ lệ mắc cao tồn quốc, đặc biệt đô thị lớn Hà Nội, TP Hồ Chí Minh Các sản phẩm từ việc đốt cháy nhiên liệu phương tiện giao thông phát CO, Pb, SO2 , bụi số kim loại độc khác tác nhân trực tiếp gây bệnh: viêm nhiễm đường hô hấp, hen, lao, viêm phế quản mãn, ung thư Do ảnh hưởng ô nhiễm môi trường, sức khỏe người bị suy giảm chức phổi bị suy giảm làm giảm tuổi thọ người Mức độ ảnh hưởng chất nhiễm tùy thuộc vào tình trạng sức khỏe người, nồng độ loại chất thời gian tiếp xúc với mơi trường nhiễm Ngồi ra, nhiễm khơng khí gây ảnh hưởng xấu đến hệ sinh thái, phá hủy hệ sinh thái, đa dạng sinh học, gây nên hiệu ứng nhà kính, làm nhiệt độ trái đất tăng lên, hạn hán bão lụt xảy thường xuyên mức độ nghiêm trọng ngày tăng 13 CHƯƠNG 2: CÁC HỆ THỐNG ĐO Ơ NHIỄM KHƠNG KHÍ Các phương pháp đánh giá dự đốn nhiễm mơi trường khơng khí Hiện nay, Việt Nam giới thường sử dụng hai phương pháp để đánh giá dự báo nhiễm mơi trường khơng khí khu vực muốn khảo sát :  Phương pháp thực nghiệm: khảo sát, đo đạc nhiều điểm trường vùng sau dựa vào kết thu để thống kê, phân tích đánh giá chất lượng khơng khí vùng  Phương pháp thống kê nửa thực nghiệm: dùng mơ hình tốn học mơ dự báo lan truyền chất ô nhiễm theo không gian thời gian, sau kết hợp với số liệu đo đạc thực nghiệm số điểm để kiểm chứng độ xác mơ hình Trên sở áp dụng mơ hình để đánh giá cho vùng có điều kiện tương tự Ở nước ta, sử dụng phương pháp mơ hình hóa chủ yếu, ngun nhân mạng lưới quan trắc cịn ít, chưa cung cấp đầy đủ số liệu để phân tích đánh giá trạng môi trường mức độ ô nhiễm khơng khí Ngồi ra, kết hợp với số liệu quan trắc thường xun, sử dụng mơ hình tính tốn kết nhanh, xác so với việc dựa vào số liệu đo đạc quan trắc để đánh giá Trong hai mơ hình Berliand Sutton sử dụng phổ biến nước ta để đánh giá mức độ ô nhiễm không khí Hệ thống cảnh báo giám sát mức độ ô nhiễm không khí sử dụng ảnh vệ tinh đề tài nhóm nghiên cứu trường Đại học Công nghệ ĐHQGHN nghiên cứu phát triển thành công Hệ thống sử dụng sở liệu WebGIS, theo cung cấp thơng tin mức độ ô nhiễm, số ô nhiễm bụi mật độ bụi mịn khơng khí khu vực Thông qua việc tách liệu cho tỉnh thành, hệ thống giúp cung cấp nguồn hình ảnh tổng quan mật độ phân bố bụi PM2.5 AQI cho toàn lãnh thổ Việt Nam 2.2 Hệ thống giám sát nhiễm khơng khí dựa phản ứng oxit thiếc [5] Đây hệ thống sử dụng cảm biến khí oxit kim loại tích hợp thiết bị nhỏ tạo thành thiết bị phát khí nhiễm Kèm theo mẫu khơng khí bị nhiễm, quan sát phản ứng mà từ phân tích chất nhiễm Hệ thống sử dụng cơng cụ phân tích có chứa màng mỏng màng dày cảm biến khí oxit thiếc với phần tử gắn ngăn riêng biệt hình thành bo mạch nén khí Trên bo mạch này, hệ thống van điều khiển luồng khí thiết lập để điều khiển luồng khơng khí bị nhiễm chảy qua 2.1 14 đến buồng cảm biến, ngăn khơng cho khơng khí chảy qua, khơng khí bị nhiễm lấy mẫu vào buồng cảm biến Cảm biến khí oxit thiếc dùng để phát chất gây ô nhiễm khơng khí, có độ nhạy với chất khí ô nhiễm, chất khí gây ô nhiễm khác tác động với oxit thiếc khác nhau, độ dày mỏng màng cảm biến ảnh hưởng tới kết đo đạc khí gây nhiễm 2.2.1 Cấu trúc hệ thống cảm biến Cấu trúc hệ thống thiết kế sau: Hình 1: Sơ đồ hệ thống cảm biến [5] Để giữ cho kích thước hệ thống giám sát nhỏ, mức tiêu thụ lọc khí hiệu chuẩn khí lưu trữ hệ thống phải giữ mức thấp, kích thước buồng đo hệ thống ống dẫn phải giảm thiểu, khối lượng thiết bị nội nhỏ Với cảm biến hoạt động bình thường diễn không gian không giới hạn phân tử nhiễm khơng gian tự bổ sung khuếch tán khơng khí,cịn cảm biến hoạt động buồng nhỏ bị giới hạn kích thước khơng khí lấy mẫu, khí nhiễm giảm theo thời gian, tín hiệu cảm biến bị gián đoạn phụ thuộc vào thời gian Đặc điểm bật hệ thống là:  có khả hiệu chuẩn lặp lặp lại  có khả thu thập phân tích thơng tin từ phản ứng cạn kiệt khí buồng phản ứng siêu nhỏ Về nguyên tắc, bước mô tả thực cách áp dụng silicon-kỹ thuật vi Kỹ thuật không cho phép sản xuất thành phần cảm biến thu nhỏ mà cho phép bo mạch khí nén có chứa buồng phản ứng siêu nhỏ có thành phần cảm biến đặt Các bo mạch chủ gắn van bơm siêu nhỏ cần thiết để điều khiển luồng khí qua hệ thống cảm biến Bằng cách sử dụng loại màng mỏng oxit thiếc để thực thí nghiệm, người ta tiến hành phát khí nhiễm đơn lẻ phát thành phần hỗn hợp khí nhiễm 15 2.2.2 Các bước chuẩn bị Trước tiến hành thí nghiệm tiến hành đo thông số bao gồm bước sau: Bảng 2: Các bước đo trước thí nghiệm [5] Bước Thời gian(phút) Chức Khí thử nghiệm Điều kiện luồng 60 hiệu chỉnh hỗn hợp khí ẩm luồng khí cố định 500 sccm 90 hỗn hợp khí ẩm khơng có luồng khí 20 hỗn hợp khí ẩm luồng cố định 500 sccm/phút 30 khí nhiễm luồng khí cố định 500 sccm 90 khí nhiễm khơng có luồng khí 20 hỗn hợp khí ẩm luồng khí cố định 500 sccm đo thực tế Các bước chia thành hai nhóm với bước thuộc nhóm: nhóm qua chu kỳ hiệu chuẩn, nhóm thứ hai thơng qua chu kỳ phân tích thực tế Nhóm tiến hành thiết lập điều kiện luồng khí khơng đổi điều kiện khơng có luồng chảy qua để làm sở Các liệu đo được dùng để tham chiếu cho tín hiệu luồng cố định khơng có luồng tạo chu kỳ đo đếm sau Quan sát tín hiệu phụ thuộc thời gian tạo chu kỳ trước hiệu chuẩn Trong chu kỳ này, luồng khơng khí có độ ẩm 30% cung cấp cho hệ thống cảm biến Đầu tiên, luồng khí liên tục chảy qua buồng cảm biến, cảm biến hoạt động điều kiện bình thường, nghĩa với phân tử bề mặt chuyển đổi phản ứng phát khí nhiễm bổ sung liên tục Bước tiếp theo, người ta ngắt luồng khí cách sử dụng van đóng ngắt buồng cảm biến Trong điều kiện khơng có luồng khí, phần tử khí chuyển đổi phản ứng phát khí nhiễm không bổ sung ngắt luồng khí vào buồng cảm biến Sau lại cho luồng khơng khí chảy vào buồng cảm biến để xem phục hồi tín hiệu cảm biến vào giá trị khơng đổi luồng khí 16 Hình 23: Vị trí 42 Các thơng số đo : đặc tính cảm biến MQ-7 nên phải bật nguồn cho thiết bị cảm biến trước tiến hành đo 2h Sau đo ta thu kết hiển thị qua trình duyệt web sau: Bảng 3: Kết đo đạc vị trí Bảng : Kết đo đạc vị trí Bảng : Kết đo đạc vị trí 43 Bảng : Kết đo đạc vị trí Bảng 7: Kết đo đạc vị trí Bảng 8: Kết đo đạc vị trí 44 Vị trí 90 80 70 60 50 40 30 20 10 9:58:02 9:59:02 10:00:02 10:01:01 Pin 10:02:02 10:03:02 Nhiệt độ 10:04:01 10:05:01 10:06:02 10:07:01 10:07:01 10:08:01 Khí CO Đồ thị 1: Sự thay đổi thông số vị trí Vị trí 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 9:59:01 10:00:02 10:01:01 10:02:01 Pin 10:03:02 10:04:02 Nhiệt độ 10:05:01 10:06:02 Khí CO Đồ thị 2: Sự thay đổi thông số vị trí 45 Vị trí 90 80 70 60 50 40 30 20 10 10:00:01 10:01:02 10:02:02 10:03:01 Pin 10:04:01 10:05:01 Nhiệt độ 10:06:02 10:07:01 10:08:01 10:09:01 10:24:01 10:25:01 Khí CO Đồ thị 3: Sự thay đổi thơng số vị trí Vị trí 90 80 70 60 50 40 30 20 10 10:16:01 10:17:02 10:18:02 10:19:01 Pin 10:20:01 10:21:01 Nhiệt độ 10:22:02 10:23:01 Khí CO Đồ thị 4: Sự thay đổi thơng số vị trí 46 Vị trí 90 80 70 60 50 40 30 20 10 10:17:02 10:18:02 10:19:02 10:20:01 Pin 10:21:02 10:22:02 Nhiệt độ 10:23:01 10:24:02 10:25:01 10:26:01 10:26:02 10:27:01 Khí CO Đồ thị 5: Sự thay đổi thơng số vị trí Vị trí 90 80 70 60 50 40 30 20 10 10:18:01 10:19:01 10:20:02 10:21:01 Pin 10:22:02 10:23:02 Nhiệt độ 10:24:01 10:25:02 Khí CO Đồ thị 6: Sự thay đổi thơng số vị trí 47 a) Tỉ lệ truyền liệu Bảng 9: Tỷ lệ truyền liệu Tên thiết bị Vị trí ( Cách Coordinator 4.1m) Vị trí ( Cách Coordinator 12.1m) Vị trí 3-sàn tầng ( Cách Coordinator 21.3m) Vị trí ( Cách Coordinator 27.7m) Vị trí ( Cách Coordinator 40.1m) Vị trí ( Cách Coordinator 44m) Dữ liệu truyền 50 100 150 200 250 50 100 150 200 250 50 100 150 200 250 50 100 150 200 250 50 100 150 200 250 50 100 150 200 250 Dữ liệu nhận 50 100 150 200 250 49 98 148 197 247 46 95 143 190 238 45 94 141 187 233 44 94 140 186 230 44 92 138 180 225 Tỉ lệ truyền liệu 100% 100% 100% 100% 100% 98% 98% 99% 99% 99% 92% 95% 95% 95% 95% 90% 94% 94% 94% 93% 88% 94% 93% 93% 92% 88% 92% 92% 90% 90% b) Tính tốn cơng suất tiêu thụ Các nút sử dụng nguồn 6600 mAh, điện áp 3,7V Công suất: P=U.I= 3,7 x 6600=24420 mWh Một nút cảm biến bao gồm module DRF1605H, vi điều khiển, cảm biến khí MQ-7 cảm biến nhiệt độ LM35 Dòng Thiết bị Điện áp Hoạt động Chờ gửi: tối đa 120mA, Module DRF1605H 40mA 3,3V trung bình 80mA 48 nhận: tối đa 45mA Vi điều khiển Atmega128 (ATmega128/L Datasheet – Atmel page-319) Cảm biến khí MQ-7 Cảm biến nhiệt độ LM35 17mA - mức điện áp 5V: 152mA - mức điện áp 1,4V: 42mA 10mA 8mA 3,3V 60s – 5V 90s –1,4V 3,3V - Công suất Module DRF1605H:  Chế độ gửi: 80mA * 3,3V = 264mW  Chế độ nhận: 45mA * 3,3V = 148,5mW  Chế độ chờ: 40mA * 3,3V = 132mW - Công suất Vi điều khiển Atmega128  Chế độ hoạt động: 17mA * 3,3V = 56,1mW  Chế độ chờ: 8mA * 3,3V = 26,4mW - Công suất cảm biến khí MQ-7:  Mức điện áp 5V: 152mA * 5V = 760mW  Mức điện áp 1,4V: 42mA * 1,4V = 59mW - Công suất cảm biến nhiệt độ LM35: 10mA * 3,3V = 33mW - Chế độ hoạt động: nút cảm biến giao tiếp với Coordinator bao gồm trình truyền nhận liệu, vi điều khiển Atmega128, cảm biến khí MQ-7, cảm biến nhiệt độ LM35 - Chế độ chờ: công suất module DRF1605H (ở chế độ chờ), vi điều khiển Atmega128, cảm biến khí MQ-7, cảm biến nhiệt độ LM35 chế độ hoạt động Hệ thống thiết lập cách phút(chế độ chờ) sau truyền liệu lần - Tổng thời gian truyền liệu từ nút cảm biến tới Coordinator = thời gian nhận lệnh từ Coordinator + thời gian xử lý lệnh + thời gian truyền - Thời gian nhận lệnh từ Coordinator: Coordinator gửi chuỗi lệnh gồm 10 ký tự tương đương 110 bits với tốc độ 9600 bps tới nút cảm biến để nút bắt đầu trình truyền 110/9600 = 0,011s - Thời gian xử lý lệnh tính dựa tốc độ vi xử lý (8MHz) số lượng câu lệnh viết code, thời gian xử lý lệnh ~0,5s - Thời gian truyền: tốc độ baudrate 9600 bps, chuỗi liệu có 50 ký tự tương đương 50x11bits = 550bits Thời gian truyền liệu 550/9600 = 0,057s - Thời gian nhận chuỗi = thời gian coordinator gửi (0,011s) + thời gian xử lý lệnh(0,5s) + thời gian truyền (0,057s)=0,568s - Công suất tiêu thụ cảm biến MQ-7 mức điện áp 5V là: 760mW * 60/3600 = 12,7mWh - Công suất tiêu thụ cảm biến MQ-7 mức điện áp 1,4V là: 59mW * 90/3600 = 1,475mWh - Công suất tiêu thụ cảm biến LM35 33mWh 49 - Công suất tiêu thụ Coordinator trình gửi liệu là: 264mW * 0,057s/3600 = 0,004mWh - Công suất tiêu thụ Coordinator trình nhận liệu là: 148,5mW * 0,568/3600 = 0,022mWh - Công suất tiêu thụ module DRF1605H chế độ chờ là: 132mW * 60/3600 = 2,2mWh - Công suất tiêu thụ nút cảm biến là: (0,004 + 0,022) + 2,2 + (12,7 + 1,475) + 33 = 49,401mWh Số lần truyền liệu là: 24420 mWh/ 49,401 mWh= 494 lần Thực tế, pin nạp sử dụng 100% dung lượng nó, trước pin giảm xuống tới 25% cần phải nạp lại pin để sử dụng, pin thực tế sử dụng 75% dung lượng Tuổi thọ nút cảm biến : 494 lần * (0,568seconds + 60seconds)/3600 * (100%-25%)= 6,233 h Như vậy, trường hợp điện dùng nguồn điện áp xoay chiều hệ thống sử dụng 6,233 h pin dự phòng Với kết thu cho thấy hệ thống ta xây dựng với phương pháp phát chất gây nhiễm khơng khí áp dụng để giám sát nhiễm khí CO tịa nhà, văn phịng, vị trí đặt không bị giới hạn môi trường truyền liệu khơng dây Ngồi ra, thay đổi loại cảm biến khí nhiễm khác tích hợp phần cứng hệ thống, ta giám sát phát nhiều khí gây nhiễm khác 50 KẾT LUẬN Sau hoàn thành luận văn này, qua trình nghiên cứu xây dựng hệ thống đo, cảnh báo nhiễm khơng khí tịa nhà sử dụng cảm biến khí CO qua mạng cảm biến không dây, em thu kết sau: + Tìm hiểu nguyên lý cảm biến đo khí tích hợp đa cảm biến dùng VĐK + Thiết lập kết nối nút cảm biến để hình thành mạng cảm biến không dây + Thực truyền thông kết nối liệu từ mạng cảm biến để quản lý, cảnh báo dùng webserver + Làm chủ toán lượng (khi điện lưới) Dữ liệu từ mạng cảm biến không dây đưa lên webserver mà người quản trị giám sát an tồn khơng khí tịa nhà chỗ truy cập internet Hệ thống triển khai thực nghiệm cho kết khả quan Ta thấy với ưu điểm đơn giản, khả mở rộng hệ thống này, nhờ tăng tính khả thi việc đưa hệ thống vào tịa nhà để giám sát chất lượng khơng khí với chi phí phù hợp với yêu cầu khách hàng Chúng ta phát triển hệ thống việc thêm nút cảm biến nhiều vị trí cần thiết tích hợp thêm cảm biến khí độc CO 2, NO2, cảm biến nhiệt độ, độ ẩm góp phần cảnh báo cho người có tình nguy hiểm xảy để có phản ứng kịp thời, nhờ làm tăng chất lượng sống người tòa nhà, văn phòng 51 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] Bộ Tài nguyên Môi trường (2013), Báo cáo môi trường Quốc gia (2013) - Mơi trường khơng khí, Hà Nội [2] Hồng Văn Bính (2002), Độc chất học cơng nghiệp dư phòng nhiễm độc Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội [3] Lê Trung Thắng (2007), Vi điều khiển AVR ATmega128, Đại học khoa học tự nhiên TP Hồ Chí Minh, TP Hồ Chí Minh Tiếng Anh [4] Yale Center for Environmental Law & Policy, Yale University Yale Data Driven Environmental Group, Yale University Yale-NUS College Center for International Earth Science Information Network, Columbia University In collaboration with the World Economic Forum With support from Samuel Family Foundation McCall MacBain Foundation (2016) GLOBAL METRICS FOR THE ENVIRONMENT - The Environmental Performance Index ranks high-priority environmental issues New Haven, Connecticut,U.S [5] Th Becker, St Mühlberger, Chr.Bosch-v Braunmühl, G Müller, Th Ziemann, K.V Hechtenberg, Air pollution monitoring using tin-oxide-based microreactor systems DaimlerChrysler AG, Research and Technology, Postfach 80 04 65, D-81663 München, Germany [6] David Hasenfratz, Olga Saukh, Silvan Sturzenegger, and Lothar Thiele Computer Engineering and Networks Laboratory (2012) , Participatory Air Pollution Monitoring Using Smartphones, ETH Zurich, Switzerland [7] John A Stankovic(2006),Wireless Sensor Networks, Department of Computer Science University of Virginia Charlottesville, Virginia 22904 [8] HANWEI ELECTRONICS CO , LTD, TECHNICAL DATA MQ-7 GAS SENSOR [9] DTK Electronics, Zigbee Module User Guide –DRF Series [10] Texas Instruments LM35 Precision Centigrade Temperature Sensors (Rev G) [11] Arduino R3 UNO Overview https://www.arduino.cc/en/Main/ArduinoBoardUno [12] ATmega128/L Datasheet – Atmel www.atmel.com/images/doc2467.pdf [13] Nguyen, C D., Tran, T D., Tran, N D., Huynh, T H., & Nguyen, D T (2015) Flexible and efficient wireless sensor networks for detecting rainfall-induced landslides International Journal of Distributed Sensor Networks, 2015, 238 52 [14] Duc-Tan, T., Dinh-Chinh, N., Duc-Nghia, T., & Duc-Tuyen, T (2015) Development of a Rainfall-Triggered Landslide System using Wireless Accelerometer Network International Journal of Advancements in Computing Technology, 7(5), 14 [15] Duc-Tuyen, T., & Duc-Tan, T (2013) Efficient and reliable GPS-based wireless ad hoc for marine search rescue system In Multimedia and Ubiquitous Engineering (pp 911-918) Springer Netherlands 53 PHỤ LỤC: CODE CẤU HÌNH COORDINATOR // Gui du lieu toi Coordinator va nhan du lieu tu Coordinator #include char incomingByte[50],data[50]; char income; unsigned int count=0; String NodeName = "node1"; // thay doi tuong ung voi tung node String node = "1"; int i=0,j=0; unsigned int gas=1,temp=1,bat=0; int LM35 = A0; // cam bien LM35 int MQ7 = A1; // cam bien MQ7 void setup() { Serial.begin(38400); // MQ7 control pinMode(7,OUTPUT); // dieu khien che 5V pinMode(8,OUTPUT); // dieu khien che 1.4V // Set Interup cli(); /* Reset Timer/Counter1 */ TCCR1A = 0; TCCR1B = 0; TIMSK1 = 0; /* Setup Timer/Counter1 */ TCCR1B |= (1