(Đồ án hcmute) hệ thống phòng cháy chữa cháy giám sát qua internet

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ - TRUYỀN THƠNG THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHỊNG CHÁY CHỮA CHÁY GIÁM SÁT QUA INTERNET GVHD: NGUYỄN NGÔ LÂM SVTH: TRẦN QUỐC BẢO MSSV: 13141605 SVTH: KEOONLA SENGSOULISEUM MSSV: 11141CL01 SKL 0 Tp Hồ Chí Minh, tháng 12/2019 an TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬTTHÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHÒNG CHÁY CHỮA CHÁY GIÁM SÁT QUA INTERNET SVTH : TRẦN QUỐC BẢO MSSV: 13141605 KEOONLA SENGSOULISEUM MSSV: 11141CL01 Khoá : 2015 Ngành: Công nghệ kỹ thuật Điện tử - Truyền thơng GVHD: ThS.CỘNG NGUYỄN NGƠ HỊA XÃ HỘILÂM CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc *** Tp Hồ Chí Minh, tháng 12 năm 2019 an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc *** Tp Hồ Chí Minh, ngày 30 tháng 12 năm 2019 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên 1: TRẦN QUỐC BẢO MSSV: 15141002 Họ tên sinh viên 2: KEOONLA SENGSOULISEUM MSSV: 11141L01 Ngành: Công nghệ kỹ thuật Điện tử - Truyền thông Lớp: 15141CLDT2A Giảng viên hướng dẫn: THS NGUYỄN NGÔ LÂM ĐT: 0908434763 Ngày nhận đề tài: 15/09/2019 Ngày nộp đề tài: 30/12/2019 Tên đề tài: HỆ THỐNG PHÒNG CHÁY CHỮA CHÁY GIÁM SÁT QUA INTERNET Các số liệu, tài liệu ban đầu: giáo trình vi xử lý, giáo trình kĩ thuật số, điện tử Nội dung thực đề tài: Thiết kế thi cơng hệ thống Phịng cháy chữa cháy có khả giám sát và điều khiển trang web Sản phẩm: Mơ hình hệ thống phòng cháy chữa cháy TRƯỞNG NGÀNH GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN i an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh Phúc ******* PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Họ tên sinh viên 1: TRẦN QUỐC BẢO MSSV: 15141002 Họ tên sinh viên 2: KEOONLA SENGSOULISEUM MSSV: 11141L01 Ngành: Công nghệ kỹ thuật Điện tử - Truyền thông Tên đề tài: Hệ thống phòng cháy chữa cháy giám sát qua internet Họ và tên Giáo viên hướng dẫn: THS NGUYỄN NGÔ LÂM NHẬN XÉT Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện: Ưu điểm: Khuyết điểm: Đề nghị cho bảo vệ hay không? Đánh giá loại: Điểm:……………….(Bằng chữ: ) Tp Hồ Chí Minh, ngày 30 tháng 12 năm 2019 Giáo viên hướng dẫn (Ký & ghi rõ họ tên) ii an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh Phúc ******* PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Họ tên sinh viên 1: TRẦN QUỐC BẢO MSSV: 15141002 Họ tên sinh viên 2: KEOONLA SENGSOULISEUM MSSV: 11141L01 Ngành: Công nghệ kỹ thuật Điện tử - Truyền thơng Tên đề tài: Hệ thống phịng cháy chữa cháy giám sát qua internet Họ tên Giáo viên phản biện: NHẬN XÉT Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện: Ưu điểm: Khuyết điểm: Đề nghị cho bảo vệ hay không? Đánh giá loại: Điểm:……………….(Bằng chữ: ) Tp Hồ Chí Minh, ngày 30 tháng 12 năm 2019 Giáo viên phản biện (Ký & ghi rõ họ tên) iii an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP LỜI CẢM ƠN Xin chân thành cảm ơn: Ban giám hiệu trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM tạo điều kiện tốt cho chúng em học tập nghiên cứu Khoa Điện - Điện tử, Khoa Đào tạo Chất lượng cao, thư viện trường cung cấp giáo trình nhiều tài liệu tham khảo cho em suốt trình học tập nghiên cứu Sự hướng dẫn và giúp đỡ chi tiết tận tình thầy Nguyễn Ngô Lâm số thầy cô giáo khoa Điện tử tận tình giảng giải phân tích rõ vấn đề thắc mắc tình nghiên cứu và thi cơng Đồ án Mặc dù cố gắng trình tìm hiểu kiến thức cịn hạn chế nên khơng tránh khỏi sai sót Chúng em mong sự góp ý, nhận xét đánh giá nội dung hình thức trình bày thầy Đồ án chúng em để chúng em hoàn thiện Chúng em xin chân thành cảm ơn! Nhóm thực TRẦN QUỐC BẢO KEOONLA SENGSOULISEUM iv an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TÓM TẮT NỘI DUNG Nội dung báo cáo Đồ án tốt nghiệp bao gồm nghiên cứu nhóm sinh viên chúng tơi việc thực đề tài:“Hệ thống PCCC giám sát qua Internet” Trong đó, bao gồm thực trạng hệ thống PCCC nay, kiến thức liên quan đến thiết bị, công nghệ, kỹ thuật sử dụng trình thiết kế hệ thống, trình lên ý tưởng, tìm biện pháp tiến hành thi công hệ thống Cuối phần kết luận tìm ưu điểm, khuyết điểm, hướng phát triển hệ thống và code chương trình hệ thống v an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP SUMMARY The contents of the Graduation Project include researches by us on the project "Design the fire protection system for apartment building" This includes the actual state of the fire protection systems in apartment buildings, the theoretical knowledge related to the equipment, technologies and techniques, which are used in the process of design this system, ideas and proceed to build the system Finally, the conclusion is to find out the advantages, disadvantages and development for system and program code of the system vi an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP MỤC LỤC NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP i PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ii PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN iii LỜI CẢM ƠN iv TÓM TẮT NỘI DUNG v SUMMARY vi MỤC LỤC vii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ix DANH MỤC BẢNG BIỂU x DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH xi Chương 1: TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu tình hình nghiên cứu 1.2 Tính cấp thiết đề tài: 1.3 Mục tiêu thiết kế: 1.4 Giới hạn đề tài 1.5 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 1.6 Phương pháp tiếp cận 1.7 Nội dung đồ án 1.8 Bố cục đồ án Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT LIÊN QUAN 2.1 Tổng quan PCCC bên 2.1.1 Mô tả chung hệ thống báo cháy 2.2 Các chuẩn giao tiếp 2.2.1 Chuẩn giao tiếp UART 2.2.2 Chuẩn giao tiếp I2C 2.2.3 GSM 2.3.Lý thuyết IoT 2.3.1 Giới thiệu 2.3.2 Ứng dụng IoT 2.4.Lập trình web 2.4.1 Ngôn ngữ lập trình HTML 2.4.2 Thư viện Bootstrap 2.5 Giao thức MQTT Database 10 2.5.1 MQTT 10 2.5.2 Cơ sở liệu-CloudMQTT 10 2.6 Phần cứng 10 2.7 Phần mềm 29 2.7.1 Arduino IDE 29 Chương 3: XÂY DỰNG VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG 31 3.1 Thiết kế mơ hình hệ thống phịng cháy chữa cháy 31 3.2 Thiết kế xây dựng hệ thống 33 3.2.1 Sơ đồ khối hệ thống 33 3.2.2 Tính tốn, thiết kế phần cứng 34 vii an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 3.2.3 Thiết kế phần mềm cho hệ thống 49 Chương 4: KẾT QUẢ,THỰC NGHIỆM VÀ NHẬN XÉT 88 4.1 Thi công phần cứng 88 4.1.1 Thi công mạch 88 4.1.2 Thi cơng mơ hình 91 4.2 Kết thi công 92 4.3 Thực nghiệm 94 4.4 Nhận xét 96 Chương 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 98 5.1 Kết luận 98 5.2 Hướng phát triển 98 Phụ lục 1: Tài liệu tham khảo 99 Phụ lục 2: Hướng dẫn sử dụng trang web 100 viii an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Giải thích lưu đồ: Chọn giá trị nhiệt độ, mức khói, mức lửa cài đặt Nếu nhấn nút Cài đặt, giá trị lựa chọn gửi xuống arduino Sau đó, Arduino thực tách chuỗi lấy liệu vừa nhập trang cài đặt hiển thị liệu string.Ta thực đổi dạng string sang kiểu int gán liệu vừa đổi cho biến lưu mức ngưỡng báo động Nếu nhấn vào nút Quay lại hệ thống tự động chuyển sang trang hiển thị và điều khiển Nếu nhấn vào nút Đăng xuất hệ thống tự động chuyển lại trang đăng nhập.Kết thúc phiên làm việc Hình 3.45: Lưu đồ giải thuật trang cài đặt 87 an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương 4: KẾT QUẢ,THỰC NGHIỆM VÀ NHẬN XÉT 4.1 Thi công phần cứng 4.1.1 Thi công mạch  Thi công bảng mạch với chức sau: - Mạch 1: Mạch khối xử lí trung tâm khối chữa cháy - Mạch 2: Mạch khối giao tiếp điện thoại di động khối thoát hiểm - Mạch 3: Mạch in khối nút điều khiển khối hiển thị - Mạch : Mạch kết nối chung cư tầng - Mạch 5: Mạch kết nối chung cư tầng Đồng thời, module relay, tăng,giảm đặt riêng để tránh làm mạch cồng kềnh Dưới là hình ảnh mạch in phần mềm Proteus: Hình 4.1:Mạch in khối xử lí trung tâm khối chữa cháy 88 an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Hình 4.2: Mạch in khối giao tiếp điện thoại di động khối thoát hiểm Nhóm thực đồ án tiến hành tạo mạch điều khiển gồm nút nhấn điều khiển chế độ auto/manual, nút nhấn test bơm, đèn, buzzer, nút done, reset, nút chuyển hình LCD, LCD hiển thị Các nút nhấn khẩn cấp đưa vào mạch điều khiển để tiện cho việc tháo tác mơ hình mơ Hình 4.3: Mạch in khối nút điều khiển khối hiển thị 89 an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Nhóm thực đồ án tiến hành tạo mạch kết nối tầng nhằm dễ quản lý, kiểm tra cảm biến, buzzer, đèn exit, mức điện áp và dòng điện phân bố tầng hệ thống Hình 4.4: Mạch in tầng Hình 4.5:Mạch in tầng 90 an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 4.1.2 Thi công mô hình Cần có mơ hình để mơ hoạt động hệ thống Nhóm thực đề tài tiến hành thi cơng mơ hình tịa nhà có hai tầng, tầng có hai phịng để mơ tả hết tính hệ thống Giấy form chọn làm vật liệu để thi công mơ hình dễ tạo hình có giá thành rẻ Đối với bồn chứa nước cứu hỏa, nhóm thực đề tài sử dụng bình nước dung tích lít, đồng thời sử dụng ống nước PVC làm giá đỡ cho bồn chứa nước Hình 4.6: Mơ hình chung cư bồn chứa nước cứu hỏa 91 an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 4.2 Kết thi cơng Hình 7: Mạch khối nút nhấn điều khiển khối hiển thị 92 an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Hình 4.8: Mạch kết nối tầng chung cư Hình 4.9: Mạch kết nối tầng chung cư Hình 4.10: Mạch giao tiếp mạng di động, khối hướng dẫn thoát hiểm 93 an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Hình 4.11: Mạch khối relay khối xử lý trung tâm 4.3 Thực nghiệm Khi khởi động hệ thống, hình mặc định hiển thị chế độ vận hành hệ thống thơng tin phịng cần hỗ trợ Ở chế độ tự động, hình hiển thị chữ “Auto”, chế độ vận hành tay, hình hiển thị chữ “Manual” Khi xảy cháy, phòng cần sự hỗ trợ nhân viên kỹ thuật, họ nhấn vào nút nhấn khẩn cấp để cầu cứu Khi đó, màn hình thị số phịng có tín hiệu cầu cứu 94 an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Hình 4.12: Màn hình hiển thị chế độ hoạt động hệ thống Nhân viên kỹ thuật theo dõi thơng số phịng giá trị báo động thơng qua hình LCD Hình 4.13b Hình 4.13a Hình 4.13:Màn hình hiển thị thơng số phịng Hình 4.13 – a hiển thị thơng số phịng Lúc này, nhiệt độ 28.32oC ,mức khói 72 mức lửa 1006 Hình 4.13 – b hiển thị nhiệt độ báo động 35oC, mức khói báo động 800 mức lửa 900 Khi thơng số phịng nào vượt q giá trị báo động khối phát cháy phát tín hiệu báo cháy Khi xảy cháy, hệ thống điện thoại tự động gọi điện cho người có trách nhiệm để thơng báo, sau gửi tin nhắn thơng báo số phịng cháy Giả sử phịng A cháy, hệ thống điện thoại gửi tin nhắn cho quản lý tòa nhà với nội dung sau: 95 an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Hình 4.14: Hệ thống gửi tin nhắn thơng báo phịng xảy cháy Ngồi việc theo dõi hệ thống hình LCD bảng điều khiển, nhân viên kỹ thuật giám sát hệ thống qua trang web: Hình 4.15: Hệ thống gửi liệu lên trang web giao diện 4.4 Nhận xét Khối phát cháy: Các cảm biến phát cháy hoạt động xác, có độ nhạy cao, truyền tín hiệu báo cháy nhanh xảy sự cố Khối báo động: còi báo động kêu to, đèn hiểm hoạt động xác Khối chữa cháy: module relay bật tắt nhanh chóng để đáp ứng kịp thời trình chữa cháy Khối hiển thị: Màn hình LCD hiển thị rõ thơng số cần hiển thị 96 an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Khối nút nhấn điều khiển: Hoạt động ổn định mơi trường thí nghiệm Test Board Tuy nhiên, đưa vào mơ hình thực tế xuất tình trạng dội phím ,mặc dù chống dội Ngun nhân xuất phát từ độ dài dây tín hiệu từ bảng điều khiển khối xử lý trung tâm Khối giao tiếp wifi: Gửi liệu lên Web nhanh chóng Tuy nhiên, có tượng trễ nhận tín hiệu điều khiển từ trang web Khối xử lý trung tâm: hoạt động ổn định xử lý nhanh Khối nguồn: cung cấp đầy đủ nguồn cho thiết bị khác hoạt động Web: Giao diện dễ nhìn, hiển thị tốt liệu gửi lên 97 an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 5.1 Kết luận Sau khoảng thời gian nghiên cứu thực hiện, mơ hình Hệ thống phịng cháy chữa cháy giám sát qua Internet vào hoạt động cách ổn định, đáp ứng yêu cầu thiết kế như:  Có thể hoạt động hai chế độ: vận hành tự động vận hành tay  Xây dựng trang web để giám sát và điều khiển hệ thống qua Internert  Thực việc phát cháy, báo động, chữa cháy cách nhanh chóng  Các thơng tin hiển thị rõ ràng, xác  Trang web xây dựng hoạt động ổn định, việc truyền nhận liệu trang web hệ thống thực cách nhanh chóng Nhìn chung, mơ hình đạt 90% yêu cầu dự kiến nhóm đặt với ưu điểm và nhược điểm sau:  Ưu điểm:  Sử dụng cơng nghệ IoT để giám sát và điều khiển hệ thống qua Internet, đem lại tính tiện lợi cho hệ thống  Khắc phục hạn chế hệ thống phòng cháy chữa cháy việc đưa vào hệ thống đèn thoát hiểm thông minh hệ thống điện thoại tự động báo tin cho người có trách nhiệm xảy sự cố cháy  Nhược điểm:  Xuất hiện tượng dội phím nút nhấn bảng điều khiển  Việc truyền nhận liệu hệ thống trang web phụ thuộc vào tốc độ mạng 5.2 Hướng phát triển Dựa tảng hệ thống, đề tài phát triển ứng dụng cho tịa nhà có quy mơ lớn hơn, đồng thời kết hợp thêm loại module khác để điều khiển hệ thống chữa cháy chữa cháy khí CO2, chữa cháy bột foam,… Xây dựng trang web hiển thị thêm thông tin trạng thái hoạt động máy bơm, loa báo động, đèn thoát hiểm,…hiển thị mực nước bồn Ngoài ra, khuyết điểm đề tài xem hướng phát triển làm cho hệ thống hoàn thiện 98 an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Phụ lục 1: Tài liệu tham khảo Tiếng Việt: [1] Giáo trình Điện tử bản, Trương Thị Bích Ngà – ĐH Sư phạm Kỹ thuật TP Hồ Chí Minh [2] Hướng dẫn học lập trình Web từ đến nâng cao, Web http://webcoban.vn/ [3] Lập trình IoT với ESP8266 Arduino - https://arduino.esp8266.vn [4] Tổng quan hệ thống Phòng cháy chữa cháy, CTCP Giải pháp tịa nhà thơng minh - http://www.ibs.com.vn/ Tiếng Anh: [5] ESP8266 Web Server with Arduino IDE, Random Nerd Tutorials – http://randomnerdtutorials.com/ [6] ESP826 MQTT with Aruduino IDE, Random Nerd Tutorials https://randomnerdtutorials.com/what-is-mqtt-and-how-itworks/?fbclid=IwAR0iSosk5A8gyIHw8-u1kUyCFQ-nHmSxHE2w4xM_6xC9L5J8C2fzwAUFlo 99 an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Phụ lục 2: Hướng dẫn sử dụng trang web Bước 1: Truy cập vào địa trang Web: https://iotpccc2019.000webhostapp.com/ Bước 2: Nhập tên tài khoản mật khẩu, nhấn nút “Đăng nhập” để đăng nhập vào trang hiển thị hệ thống Bước 3: Sau đăng nhập xong hệ thống chuyển tới trang hiển thị và điều khiển.Ở trang hiển thị và điều khiển nhấn nút “Trang cài đặt” để tới trang để tới trang cài đặt thông số hệ thống Quay trở trang hiển thị và điều khiển cách nhấn vào nút “Quay lại” Tại trang hiển thị điều khiển, thực tác vụ điều khiển thông qua nút nhấn hình Tại trang cài đặt, cài đặt thông số cho hệ thống cách chọn nhập thơng số muốn cài đặt, sau nhấn nút “Cài đặt” để thiết lập thông số cho hệ thống Ngoài ra, muốn đổi mật khẩu, cần phải nhập mật cũ, sau nhập mật nhấn vào nút “Đổi” để hoàn thành Để đăng xuất, nhấn vào nút “Đăng xuất” 100 an S an K L 0 ... lắp đặt hệ thống phịng cháy chữa cháy bảo trì bảo dưỡng hệ thống ln đề lên hàng đầu Cùng với sự phát triển khoa học công nghệ đại, hệ thống phòng cháy chữa cháy ngày càng cải tiến đáng kể... hệ thống Đồng thời hệ thống kết hợp với hệ thống khác như: hệ thống chữa cháy tự động chỗ, hệ thống thông tin truyền thông (điện thoại, mạng Internet? ??) để thông báo đến cho trung tâm phòng cháy. .. tầng hay phòng kết hợp với tính khác, đề tài phát triển phần cứng hệ thống giải thuật phức tạp 1.5 Đối tượng phạm vi nghiên cứu Đề tài “Thiết kế hệ thống Phòng cháy chữa cháy giám sát qua Internet? ??