Đang tải... (xem toàn văn)
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO PHENIKAA UNIVERSITY BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN Học phần Cơ sở và thiết kế hệ thống IoT TÊN ĐỀ TÀI Xây d ng hệ thống BÁO CHÁY tại CHUNG CƯ Sinh viên thực hiện Trần Quốc Huy Mã SV 190102[.]
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO PHENIKAA UNIVERSITY BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN Học phần: Cơ sở thiết kế hệ thống IoT TÊN ĐỀ TÀI Xây d ng hệ thống BÁO CHÁY CHUNG CƯ Sinh viên thực hiện: Trần Quốc Huy Mã SV: Trương Quốc Việt 19010213 19010 Lớp: K13-K14 Giảng viên hướng dẫn: TS Nguy n Đắc Cử Hà Nội 12/2022 Khoa Điện – Điện tử MỤC LỤC Lời mở đầu CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU 1.1 Tổng quan giải pháp 1.2 Cấu trúc hệ thống .6 CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH THIẾT KẾ HỆ THÔNG 2.1 Cách thức hoạt động hệ thống 2.2 Các nguy phần cứng cách xử trí 11 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO SẢN PHẨM 12 2.1 Tổng quan kết 12 2.2 Linh kiện sử dụng 13 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN 14 Tài liệu tham khảo .15 Lời mở đầu Các hệ thống IoT ngày có vai trị quan trọng sản xuất kinh doanh mặt sống thu hút quan tâm, nghiên cứu toàn giới với mục tiêu kết nối vạn vật, việc giám sát, thu thập thông tin phần quan trọng hệ thống IoT Việc nghiên cứu, xây dựng làm chủ hệ thống IoT thời gian thực phần cứng, phần mềm, phương thức kết nối, truyền tin có ý nghĩa khoa học cơng nghệ, từ làm tiền đề cho việc xây dựng ứng dụng phục vụ sống Việc phát hiện, cảnh báo nguy cháy hầu giới quan tâm xác định việc quan trọng việc phát sớm góp phần giảm thiểu nguy lan rộng đám cháy, thiệt hại người đám cháy sinh Việc giám sát, cảnh báo cháy giới thực tòa nhà, khu dân cư, cánh rừng với phương thức từ thủ công tự động, đặc biệt thời điểm với tiến vượt bậc khoa học kỹ thuật việc ứng dụng cảm biến, hệ thống IoT, big data việc giám sát, cảnh báo cháy trở nên thuận lợi Tuy vậy, dù áp dung nhiều biện pháp khoa học tiên tiến việc cảnh báo cháy khu chung cư, tòa nhà lớn gặp nhiều khó khăn nguy phát sinh nguồn cháy phong phú, đa dạng, đất nước khác người dân có thói quy sinh hoạt khác nên mơ hình nước tham khảo thực thi nước địa Các vụ hỏa hoạn tòa nhà, khu chung cư thường để lại nhiều hậu lớn người của, làm ảnh hưởng tiêu cực đến sống người dân, đất nước không Việt Nam giới Hiện Việt Nam, việc giám sát cảnh báo cháy nhận quan tâm đặc biệt cấp quản lý nhân dân đặc biệt sau tác động tiêu cực từ vụ hỏa hoạn xảy thời gian gần Các công việc giám sát, cảnh báo cháy thực giản đơn thông qua thiết bị cảm biến khói, nhiệt độ túy thường báo động đám cháy lớn lan rộng (để tham số giám sát vượt ngưỡng thiết bị cảm biến), phục vụ chữa cháy Biện pháp giải pháp tối ưu, lúc điều kiện chữa cháy thuận lợi Tiếp đến, vị trí địa lý, thời gian ngày gây khó khăn cho khí tài nhân cứu hỏa tiếp cận đám cháy Ngồi ra, hồn cảnh ngun nhân cháy tăng tốc độ lan truyền đám cháy Đặc biệt, việc sơ tán, di dời người tài sản khu chung cư Việt Nam vấn đề khó thói quen sinh hoạt, ý thức sử dụng thiết bị tạo nguồn phát sinh cháy (điện, ga ) nhiều bất cập Từ chung tơi đề xuất hệ thống báo cháy áp dụng IoT để hỗ trợ giám sát cảnh báo cháy cho chung cư CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU 1.1 Tổng quan giải pháp Bài báo thực với mục đích đưa giải pháp thiết kế cho thiết bị có khả phát cảnh báo cháy hoạt động môi trường nhà Cụ thể báo tập chung vào nghiên cứu giải pháp phát khói đám cháy, thu thập liệu từ cảm biến báo cháy(cảm biến nhiệt độ , cảm biến khói) khu vực cháy, cảnh báo có cháy áp dụng việc truyền thơng tin qua mạng wifi nội để truyền gửi thông tin khu vực cháy mức độ cháy để qua cung cấp thơng tin(qua moble app) để đưa phương án tiếp cận tìm kiếm giải cứu cho chiến sĩ cứu hỏa đồng thởi từ thông tin liệu nhận dân có phương án , đường hiểm ngắn an tồn cho thân gia đình Đồng thời bên cạnh hệ thống cịn cung cấp dịch vụ cảnh báo ngồi việc cảnh báo qua app điện thoại cịn kích hoạt còi báo động hệ thống báo cháy bình Ngồi việc áo cháy cho chủ nhân hộ bị cháy bá cháy cho phận lý tòa nhà bảo vệ mục tiêu quan trọng việc nắm bắt thông tin đám cháy để kiểm tra đánh giá mức độ cháy để đưa phương án xử lý mức độ vụ cháy kịp thời phương án sơ tán dập lửa Đối với báo cáo thiết bị cự thể sử dụng mang tín chất nghiên cứu khả hoạt động nhiều tính thực tế việc sử dụng cảm biến báo cháy DHT11 sử dụng Firebase làm server Trong thực tế áp dụng mơ hình sử dụng cảm biến báo cháy đại có tính chịu nhiệt cao độ xác lớn hơn, sử dụng server riêng để tăng tính bảo mật cho liệu thu thập 1.2 Cấu trúc tổng quan hệ thống Trong giải pháp chung đưa gồm lớp hệ thống IoT bao gồm Application: App mobile dùng để hiển thị thông tin cảm biến, phát cảnh báo, tín hiệu cầu cứu như, vị trí đám cháy đồng thời cho ta thấy sơ đồ tịa nhà vị trí đám cháy để giúp lực lượng cứu hộ d dàng tiếp cận người dân có thơng tin để khỏi đám cháy nhận hướng dẫn thoát hiển từ lực lượng cứu hộ xảy đám cháy, Network: Phạm vi báo cáo nhóm xin đề xuất xử dụng Firebase để làm server Perception: Đối với phần cứng bao gồm thiết bị cảm biến nhiệt độ , cảm biến báo khói , cảm biến khí gas, thiết bị thu thập truyền gửi module wifi ESP8266 hay cục phát wifi, pin dự phịng, chng cảnh báo Hình 0.1 System design block diagram CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH THIẾT KẾ HỆ THỒNG 2.1 Cách thức hoạt động hệ thống Như nói chương trước hệ thống xây dựng dựa theo lớp hệ thống Iot a, Vị trí trí lắp đặt phần cứng Đối với cảm biến thu thập liệu, triển khai cảm biến vị trí cụ thể cố định hộ như: cảm biến nhiệt độ cảm biến báo khói phịng ngủ, phòng khách, cảm biến báo ga bếp Ở bên ngồi hộ hành lang trần hành lang lắp đặt có cảm biến theo mộ mật độ định tùy thuộc vào tịa nhà, chúng tơi đề xuất khoảng cách trung bình 5-7 m b, Cách thức gửi thu liệu Để điện thoại chúng t nhận số liệu mà sensor thu sử dụng module Esp8266 kết nối với mạng wifi gửi liệu lên server Ở trogn nghiên cứu sử dụng Firebase đơn giản tiện lợi phù hợp cho dự án Từ liệu gửi lên Firebase (Realtime database ) tiến hành lấy liệu từ Firebase hiển thị lên ứng dụng điện thoại Hình 0.2 Cây liêu Firebase c, Thơng báo hướng dẫn hiểm Bên ứng dụng có phần hướng dẫn xử trí cho trường hợp hỏa hoạn xảy bao gồm phương pháp, phương án xử trí người gặp nạn xử trí Khi có sensor gửi giá trị tới ngững báo động ngưỡng báo động thông báo báo cho điện thoại đồng thời đổ chunbg ngừi dùng tắt Đối với đám cháy nhà người dùng nhận biết đám cháy bắt nguồn từ nơi nào, phòng cháy cháy tầng Để giúp việc hiểm ứng dụng hiển thị sơ đồ lớp tầng hiển thị mức độ nhiệt độ khói hành lang để giúp lực lượng cứu hộ dẽ dàng tiếp cận người dân biết đường an tồn để nạn Dưới hình ảnh demo sơ đồ tâng nhiệt độ hành lang cảm biến thu dựa mơ vụ cháy Hình 2.1 hình ảnh mô nhiệt độ hành lang vụ cháy hiển thị áp Từ hình ảnh tiếp cạn chung cư lực lượng cứu hộ biết trung tâm vụ cháy vùng ảnh hưởng để từ có cách tiếp cận đám cháy hợp lý Nếu tiếp tục click vào tầng thị thêm sơ đồ bố trí hộ tầng sơ đồ lối tầng để từ nạn nhân mắc kẹt lúc hỗn loạn tìm đường tới lối hiểm gần mà khơng bị đám cháy bao vây Hình 2.2 Hình ảnh mơ sơ đồ tầng bị cháy D, Mức độ hiển thị mức độ cháy Mức độ cảnh báo cháy cho cảm biến từ 50 độ Trong dự án cảm biến nhiệt độ sử dụng DHT11 nhiên mức hoạt động DHTT11 khoảng từ 0-50 độ c Trong thực tế hệ thống cần đưuọc trang bị cảm biến nhiệt độ chuyên dụng dụng chống chịu nhiệt tốt Việc sử dụng DHT11 nhưnđã nêu mang tính chất nghiên cứu việc truyền tải thông tin hệ thống mô thu nhỏ hệ thống báo cháy Đối với hộ cảm biến nhiệt độ lắp phòng Bảng 2.1: bảng hiển thị mức độ cháy Số phòng phòng phòng phòng Tất phòng Cảm biến nhiệt độ Cảm biến khói Đối với hành lang Bảng 2.2: bảng hiển thị mức độ cháy hành lang Hành lang 50 -65 độ 66-90 độ 10 90 -200 độ Trên 200 độ Cảm biến nhiệt độ Cảm biến khói Nếu tất hiển thị với màu xanh có nghĩa tất nhiệt độ bình thường khơng có chuyện xảnh 2.2, Các nguy phần cứng, liệu cách xử trí Về hệ thống điều gây lo ngại việc phần bị gặp trục trặc hảo hoạn Ví dụ tới nhiệt độ định cảm biến bắt đầu bị cháy gửi liệu Vì việc xử dụng Realtime database nên data gửi ko lưu lại Xử lý: để liệu hoản hoạn xảy có cảm biến vượt qua ngưỡng, sau app gửi thông báo cho người dùng quản lý tồn nhà Thì lúc liệu lấy từ Firebase xuống lưu xuống local máy cách sử dụng Roomdatabase đẻ cảm biesn hỏng hiển thị báo động vụ cháy khu vực cháy nhiệt độ cuối mà cảm biến thu lưu lại để hiển thị app phận quản lý gửi lệnh xóa liệu đưuọc xóa app người quản lý đồng thời xự kiện xóa gửi tới điện thoại cư dân xóa liệu cảnh báo cháy Bảo vệ việc lắp đặt yếu tố cần thiết hoản hoạn xảy điện bị ngắt tự động hệ thống báo cháy nhân viên quản lý tòa nhà ngắt dẫn đến việc nguồn cấp hệ thống bị ngắt Giải pháp đở sử dụng nguồn dự phòng để âm tường module hay cảm biến bảo vệ hộp làm nhực pvc chống cháy đồng thời thiết kế để cảm kiến hoạt đọng bình thường khơng bị che chắn cản trở 11 Về wifi đề xuất lắp đặt module wifi phụ âm tường che chắn để giữ kết nối ESP8266 với mạng wifi nội tất nhiên phải đảm báo đợc việc hệ thống bắt tính hiệu Tuy nhiên giải pháp che chắn bảo vệ phần cứng nhằm để trì thời thu thập liệu khơng thể hồn tồn bảo vệ module trong trường hợp hỏa hoạn xảy CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO SẢN PHẨM 3.1 Sơ lược kết th c nghiên cứu Trong nghiên cứu thực kết nối DHT11 kết nối với ESP8266 để lấy gửi liệu lên Realtime database Và tự code App để lấy liệu từ database máy hiển thị nhiệt độ App viết ngôn ngữ java ứng dụng hoạt động Android Phiên SDK nhỏ API 26: Android Với điện thoại với phiên Android thấp hươn khơng thể cài đặt Hình 3.1: kết gửi liệu lên Firebase (realtime database) 12 Hifnh3.2: kết thị lên máy tính 3.2 Linh kiện sử dụng - ESP8266 NodeMCU số lượng - DHT11 số lượng 13 Hình 3.3: Kết phần cứng kết nối Dht11 ESP8266 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN Nghiên cứu chủ yến nêu lên ý tưởng xây dựng lên mơ hình hệ thống mơn cách tổng qt nhóm nhiên cứu Các phần mà nhóm thực hiện mơ phần nhỏ hệ thống lớn cần thời gian để hồn thiện từ phần cứng đến ứng dựng điện thoại Trong trình thực nhóm chúng tơi nhận thấy việc sử dụng cảm biến DHT11 module wifi ESP8266 vào hệ thống lớn thực tế có tính khả thi thấp 14 Với ý tưởng nhóm nêu bài báo cáo để xây dựng mơ hình dựng dụng dược cần thời gian để nghiên cứu thêm phương thức truyền tải liệu loại mudule wifi có tính bảo mật cao hết kết nối với loại cảm biến cao cấp mang tính thực tế Với mơ hình hệ thống báo cháy tích hợp vào hệ thống IoT thơng minh cho tịan chung cư để xây dựng lên toàn chung cư thơng mang lại nhiều tiện ích cho người dân Tài liệu tham khảo https://firebase.google.com IoT làm cho hệ thống báo cháy thông minh 15 Phân công cơng việc Thành viên Cơng việc Mức độ hồn thành Đánh giá Trần Quốc Huy Viết báo cáo Viết app Kết nối thực nghiệm phần cứng Tìm hiểu phần cứng Tìm tài liệu 100% 10/10 100% 9/10 Trương Quốc Việt 16 ... bảo mật cao hết kết nối với loại cảm biến cao cấp mang tính thực tế Với mơ hình hệ thống báo cháy tích hợp vào hệ thống IoT thơng minh cho tịan chung cư để xây dựng lên tồn chung cư thơng mang... hoạt, ý thức sử dụng thiết bị tạo nguồn phát sinh cháy (điện, ga ) nhiều bất cập Từ chung tơi đề xuất hệ thống báo cháy áp dụng IoT để hỗ trợ giám sát cảnh báo cháy cho chung cư CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN... 1.2 Cấu trúc hệ thống .6 CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH THIẾT KẾ HỆ THƠNG 2.1 Cách thức hoạt động hệ thống 2.2 Các nguy phần cứng cách xử trí 11 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO SẢN