Mô hình hệ thống phòng cháy chữa cháy trong toà nhà đồ án tốt nghiệp

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ ĐÔNG Á ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TÊN ĐỀ TÀI: MƠ HÌNH HỆ THỐNG PHỊNG CHÁY CHỮA CHÁY TRONG TỊA NHÀ Giảng viên hướng dẫn : Th.S Vũ Quang Hậu Sinh viên thực : Lê Văn Dũng Ngày sinh : 04/11/2000 Lớp: : DCĐ-ĐT9.10 Ngành : CNKT Điện - Điện Tử Khoa : Điện - Điện Tử Khóa : Mã sinh viên : 187510301283 Bắc Ninh, năm 2022 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ ĐÔNG Á LÊ VĂN DŨNG TÊN ĐỀ TÀI: MÔ HÌNH HỆ THỐNG PHỊNG CHÁY CHỮA CHÁY TRONG TỊA NHÀ Giáo viên hướng dẫn: Th.S Vũ Quang Hậu Bắc Ninh, năm 2022 LỜI CAM ĐOAN Em xin cam đoan đề tài: Mơ hình hệ thống phịng cháy chữa cháy tòa nhà tiến hành cách minh bạch, công khai Mọi thứ dựa cố gắng nỗ lực thân với giúp đỡ không nhỏ từ đơn vị thực tập, giảng viên hướng dẫn thầy cô môn Các số liệu kết nghiên cứu đưa đồ án trung thực không chép hay sử dụng kết đề tài nghiên cứu tương tự Nếu phát có chép kết nghiên cứu đề đề tài khác thân tơi xin chịu hồn toàn trách nhiệm Bắc Ninh, ngày tháng năm 2022 Sinh Viên Thực Hiện Lê Văn Dũng LỜI CẢM ƠN Kính thưa : - Ban giám hiệu trường: Trường Đại Học Cơng Nghệ Đơng Á - Phịng đào tạo - Khoa Điện - Điện Tử - Giảng viên hướng dẫn : Th.S Vũ Quang Hậu Lời em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới Ban Giám hiệu nhà trường, phòng quản lý đào tạo thầy cô giáo khoa Điện – Điện Tử tận tình dìu dắt, dạy dỗ, giúp đỡ chúng em kiến thức tạo điều kiện để chúng em tiếp cận gần với thực tế Nhờ móng thầy truyền dạy giúp em hiểu biết kiến thức liên quan tới lĩnh vực nghiên cứu thời gian thực đề tài Trong suốt thời gian thực đề tài học tập Trường Đại Học Công Nghệ Đông Á thầy cô người gần gũi, quan tâm để em đạt kết tốt học tập nghiên cứu đề tài khoa học Cháy nổ an tồn phịng tránh cháy nổ vấn đề cần đề cao, ảnh hưởng trực tiếp đến người vật chất Đề tài “Mơ hình hệ thống phịng cháy chữa cháy tịa nhà” mà nhóm em lựa chọn cho đồ án tốt nghiệp hướng đến mục tiêu nắm bắt nội dung kiến thức lĩnh vực báo cháy an toàn cháy nổ, đưa kiến thức đào tạo vào ứng dụng thực tế Trong trình thực báo cáo, nhóm em cố gắng để hoàn thành cách tốt Nhưng với lượng kiến thức trải nghiệm cịn hạn chế nên khó tránh khỏi thiếu sót mong thầy khoa Điện – Điện Tử đóng góp để đề tài em hoàn thiện Chúng em xin gửi lời cảm ơn đến thầy Vũ Quang Hậu nhiệt tình quan sát, tận tình hướng dẫn bảo điều cần sửa đổi bổ sung giúp đỡ để nhóm đạt yêu cầu đề tài Chúng em xin chân thành cảm ơn! Bắc Ninh, ngày tháng năm 2022 Sinh Viên Thực Hiện Lê Văn Dũng MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC .5 DANH MỤC HÌNH ẢNH .8 DANH MỤC BẢNG BIỂU 10 DANH MỤC CỤM TỪ VIẾT TẮT 11 LỜI MỞ ĐẦU .12 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 13 1.1 Lời nói đầu .13 1.2 Mục tiêu thực đề tài 13 1.3 Đối tượng nghiên cứu 14 1.4 Khái quát chung hệ thống báo cháy tự động .14 1.4.1 Khái quát chung 15 1.4.2 Các thành phần hệ thống báo cháy .16 1.4.3 Phân loại báo cháy 22 1.4.4 Nguyên lý hoạt động 23 1.4.5 Một số loại hệ thống chữa cháy tự động 25 1.5 Kết luận chương 26 CHƯƠNG 2: 2.1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 27 Phần mềm 27 2.1.1 Arduino IDE 27 2.1.2 Visual studio 30 2.2 Một số chuẩn giao tiếp vi điều khiển 33 2.2.1 Giao tiếp I2C .33 2.2.2 Giao tiếp UART 34 2.3 Lựa chọn linh kiện .36 2.4 Tìm hiểu linh kiện 37 2.4.1 Arduino nano .37 2.4.2 LCD 1602 38 2.4.3 Module Sim800A 39 2.4.4 Hạ áp LM2596 40 2.4.5 Cảm biến nhiệt độ LM35 41 2.4.6 Cảm biến khói MP-2 41 2.4.7 Cảm biến phát lửa (flame sensor) .43 2.4.8 Relay trung gian 44 2.5 Kết luận chương 44 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG .45 3.1 Sơ đồ khối 45 3.2 Cơ sở tính tốn lựa chọn thiết bị 46 3.2.1 Lựa chọn giải pháp cho hệ thống báo cháy tự động .46 3.2.2 Lựa chọn cảm biến thiết bị 46 3.2.3 Lựa chọn bơm van chữa cháy 48 3.2.4 Lựa chọn khối nguồn 50 3.3 Thiết kế khối 51 3.3.1 Khối xử lý trung tâm 51 3.3.2 Khối cảm biến 52 3.3.3 Khối hiển thị 52 3.4 Lưu đồ thuật toán .53 3.5 Nguyên lý hoạt động hệ thống 54 3.6 Giao diện điều khiển giám sát 55 3.7 Mơ hình thực tế 56 3.8 Kết luận chương .58 CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 59 PHỤ LỤC 60 TÀI LIỆU THAM KHẢO .69 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1-1: Hệ thống báo cháy 14 Hình 1-2: Trung tâm báo cháy .16 Hình 1-3: Đầu báo khói 17 Hình 1-4: Đầu báo nhiệt gia tăng DSC-EA 17 Hình 1-5: Đầu báo lửa 18 Hình 1-6: Đầu báo gas 18 Hình 1-7: Công tắc khẩn 19 Hình 1-8: Bảng hiển thị phụ .19 Hình 1-9: Cịi báo động 20 Hình 1-10: Đèn Exit đèn báo động 20 Hình 1-11: Bộ quay số điện thoại tự động .21 Hình 1-12: Bàn phím (Keypad, Bàn phím điều khiển) 21 Hình 1-13: Module địa .21 Hình 1-14: Sơ đồ báo cháy thường 22 Hình 1-15: Sơ đồ báo cháy địa 23 Hình 1-16: Nguyên lý hoạt động hệ thống báo cháy tự động 24 Hình 1-17: Hệ thống báo cháy bán tự động .25 Hình 1-18: Hệ thống báo cháy tự động sprinkler .25 Hình 1-19: Hệ thống chữa cháy tự động FM-200 26 Hình 2-1: Arduino IDE……………………………………………………………… 27 Hình 2-2: Giao diện làm việc Arduino IDE .28 Hình 2-3: Phần mềm Visual Studio 30 Hình 2-4: Phần mềm hỗ trợ đa ngôn ngữ 31 Hình 2-5: Kho lữu trữ Visual Studio 32 Hình 2-6: Giao tiếp I2C 33 Hình 2-7: Giao tiếp UART .34 Hình 2-8: Sơ đồ khối UART 35 Hình 2-9: Arduino Nano 37 Hình 2-10: LCD I2C 38 Hình 2-11: Module Sim800A 39 Hình 2-12: Hạ áp LM2596 40 Hình 2-13: Cảm biến nhiệt độ LM35 .41 Hình 2-14: Cảm biến khói MP-2 41 Hình 2-15: Cảm biến phát lửa flame sensor .43 Hình 2-16: Module relay 5V 44 Hình 3-1: Sơ đồ khối………………………………………………………………… 45 Hình 3-2: Bơm áp mini 12V .48 Hình 3-3: Van điện từ 24V 49 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1: Một số hàm chức Arduino IDE .29 Bảng 2: Các linh kiện sử dụng 36 Bảng 3: Kết nối LCD với Arduino 36 Bảng 4: Kết nối module sim với Arduino 36 10 3.6 Giao diện điều khiển giám sát Hình 3-5: Giao diện giám sát máy tính Chương trình giao diện điều khiển thiết kế phần mềm visual studio với nên tảng winform c# Giao diện giám sát máy tính nhân hỗ trợ người giám sát nắm bắt giá trị cảm biến tầng, trạng thái thiết bị hệ thống trạng thái an toàn hay cố cháy tầng, vị trí cháy, nguy cháy 55 3.7 Mơ hình thực tế Van chữa cháy Relay trung gian Đường nước mơ Hình 3-6: Mơ hình thực tế 56 Còi báo động Quạt hút Đèn báo thang máy vận hành LCD tầng Hình 3-7: Mơ hình thực tế 57 Module hạ áp Arduino nano Module sim Hình 3-8: Bố trí thiết bị mạch điều khiển 3.8 Kết luận chương Chương báo cáo trình bày sở tính tốn lựa chọn linh kiện, sơ đồ khối, lưu đồ hoạt động thiết bị giới thiệu giao diện giám sát, mơ hình hồn thiện nhóm 58 CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN Trong khoảng thời gian tuần làm đồ án em học hỏi nhiều kinh nghiệm kiến thức lĩnh vực điện tử hoàn thành đồ án tốt nghiệp Những việc làm: Về phần cứng: Đã tự thiết kế thi cơng hồn chỉnh mạch điện tử cho mơ hình Hệ thống đưa vào thực tế chạy ổn định Hệ thống thiết kế dễ cài đặt, dễ điều chỉnh dễ sử dụng Về phần mềm: Thiết kế lưu đồ thuật toán Viết chương trình hồn chỉnh cho mạch điện hoạt động theo yêu cầu Thiết kế giao diện điều khiển máy tính Những điểm cịn hạn chế: Khi xảy điện hệ thống dừng lại đợi có điện trở lại tiếp tục hoạt động Hướng phát triển đề tài: Sử dụng linh kiện chất lượng tốt, hoạt động ổn định Tối ưu phần cứng phầm mềm để giảm chi phí giá thành thời gian thi công Cuối em xin lần gửi lời cám ơn chân thành đến thầy Th.S Vũ Quang Hậu thầy cô môn giúp em nhiều suốt trình thực đề tài học tập trường Em xin chân thành cảm ơn! 59 PHỤ LỤC Chương trình chính: #include"sim.h" #include"khaibao.h" #include"control.h" void setup() { // put your setup code here, to run once: khoi_tao(); } void loop() { // put your main code here, to run repeatedly: doc_cam_bien(); hienthi_lcd(); gui_len_giaodien(); test_sim(); canhbaochay(); } Chương trình code file sim.h: #include SoftwareSerial SIM(2, 3); // RX, TX void sim(String text, long delay_) { SIM.println(text); delay(delay_); } void khoi_tao_sim() { //=============== khoi tao nhan========== SIM.begin(9600); //Serial.println("Khởi tạo sim"); delay(1000); sim("AT", 1000); sim("AT+CMGF=1", 1000); 60 sim("AT+CNMI=2,2,0,0", 1000); } //===============khoi tao =========== void sim_send(String text, String sdt) { sim("AT", 1000); sim("AT+CMGF=1", 2000); sim("AT+CSCS=\"GSM\"", 2000); sim("AT+CMGS=\"" + sdt + "\"", 2000); sim(text, 1000); SIM.write(26); // ctlrZ } void sim_get() { while (SIM.available() > 0) { String c = SIM.readString(); //Serial.println(c); } } void test_sim() { if (Serial.available()) { String data = Serial.readString(); if (data.indexOf("test") != -1) { sim_send("CANH BAO NGUY HIEM", "0365100252"); } } if (SIM.available()) { String data = SIM.readString(); Serial.print(data); } } Chương trình code file khaibao.h: #define dht11_pin #define lm35_pin A0 // tầng 61 #define cb_khoi1 A3 // tầng #define cb_khoi2 A2 // tầng #define cb_lua A1 // tầng #define relay_1 // báo động #define relay_2 // van2 #define relay_3 // van3 #define relay_4 // van #define relay_5 10 // quạt hút #define relay_6 11 // bơm bool on = 1, off = 0; int gt_cb_lua = 0, gt_cb_khoi1 = 0, gt_cb_khoi2 = 0, gt_lm35 = 0; int d1 = 0, d2 = 0, d3 = 0, d4 = 0; int canhbao_1 = 0, canhbao_2 = 0, canhbao_3 = 0; int chuachay = 0; long time_update_lcd = 0; long time_update_data = 0; long time1 = 0; int stt_sms = 0; #include LiquidCrystal_I2C lcd1(0x27, 16, 2);// tầng LiquidCrystal_I2C lcd2(0x26, 16, 2);// tầng void pinmode() { pinMode(cb_lua, INPUT_PULLUP); pinMode(relay_1, OUTPUT); pinMode(relay_2, OUTPUT); pinMode(relay_3, OUTPUT); pinMode(relay_4, OUTPUT); pinMode(relay_5, OUTPUT); 62 pinMode(relay_6, OUTPUT); digitalWrite(relay_1, off); digitalWrite(relay_2, off); digitalWrite(relay_3, off); digitalWrite(relay_4, off); digitalWrite(relay_5, off); digitalWrite(relay_6, off); } void khoi_tao() { Serial.begin(9600); Serial.setTimeout(5); pinmode(); khoi_tao_sim(); lcd1.init(); lcd1.backlight(); lcd1.setCursor(0, 0); lcd1.print("DO AN TOT NGHIEP"); lcd2.init(); lcd2.backlight(); lcd2.setCursor(0, 0); lcd2.print("DO AN TOT NGHIEP"); delay(500); lcd1.clear(); lcd2.clear(); Serial.println("run"); } void check_in_out() { Serial.print(analogRead(cb_khoi1)); Serial.print(" _ "); Serial.print(analogRead(cb_khoi2)); Serial.print(" _ "); 63 Serial.print(analogRead(lm35_pin)); Serial.print(" _ "); Serial.print(digitalRead(cb_lua)); Serial.println(" _ "); } Chương trình code file control.h void doc_cam_bien() { // Cảm biến lửa gt_cb_lua = digitalRead(cb_lua); // cảm biến khói tầng int a = analogRead(cb_khoi1); gt_cb_khoi1 = map(a, 0, 1024, 0, 100); // cảm biến khói tầng int b = analogRead(cb_khoi2); gt_cb_khoi2 = map(b, 0, 1024, 0, 100); // cảm biến lm35 tầng int c = analogRead(lm35_pin); gt_lm35 = (c * 5.0 / 1024.0) * 100.0; } void hienthi_lcd() { if (millis() - time_update_lcd > 500) { //tầng lcd1.setCursor(0, 0); lcd1.print("CB LUA: "); lcd1.print(gt_cb_lua); lcd1.setCursor(0, 1); lcd1.print("CB KHOI: "); lcd1.print(gt_cb_khoi1); // tầng lcd2.setCursor(0, 0); lcd2.print("CB LM35: "); lcd2.print(gt_lm35); lcd2.setCursor(0, 1); lcd2.print("CB KHOI: "); 64 lcd2.print(gt_cb_khoi2); time_update_lcd = millis(); } } void gui_len_giaodien() { if (millis() - time_update_data > 200) { Serial.print(gt_cb_lua); Serial.print("_"); Serial.print(gt_cb_khoi1); Serial.print("_"); Serial.print(gt_cb_khoi2); Serial.print("_"); Serial.print(gt_lm35); Serial.print("_"); Serial.print(digitalRead(relay_1)); Serial.print(digitalRead(relay_2)); Serial.print(digitalRead(relay_3)); Serial.print(digitalRead(relay_4)); Serial.print(digitalRead(relay_5)); Serial.print(digitalRead(relay_6)); Serial.print("_"); Serial.print(digitalRead(canhbao_1)); Serial.print(digitalRead(canhbao_2)); Serial.print(digitalRead(canhbao_3)); Serial.print(" "); time_update_data = millis(); } } void canhbaochay() { // xác định tín hiệu cháy tầng // tầng sử dụng lm35 xác định cảnh báo có nhiệt độ cao 60*C if (gt_lm35 > 60) { if (d1 < 100) { d1++; } if (d1 == 5) { canhbao_1 = 1; } 65 } else { d1 = 0; canhbao_1 = 0; } // tầng sử dụng cb khói xác định cảnh báo có khói cao 40% if (gt_cb_khoi1 > 25) { if (d2 < 100) { d2++; } if (d2 == 5) { canhbao_2 = 1; } } else { d2 = 0; canhbao_2 = 0; } // tầng sử dụng cb khói xác định cảnh báo có khói cao 40% phát lửa if (gt_cb_khoi2 > 25 || gt_cb_lua == 0) { if (d3 < 100) { d3++; } if (d3 == 5) { canhbao_3 = 1; } } else { d3 = 0; canhbao_3 = 0; } 66 // đưa cảnh báo lần còi báo if (canhbao_1 == || canhbao_2 == || canhbao_3 == 1) { digitalWrite(relay_1, on); if (millis() - time1 > 500) { if (d4 < 100) { d4++; } if (d4 == 10) { chuachay = 1; stt_sms = 1; } time1 = millis(); } } else { d4 = 0; chuachay = 0; digitalWrite(relay_1, off); } // bật bơm chưa cháy if (chuachay == 1) { digitalWrite(relay_6, on); if (canhbao_1 == 1) { digitalWrite(relay_4, on); } else { digitalWrite(relay_4, off); } if (canhbao_2 == 1) { digitalWrite(relay_2, on); } else { 67 digitalWrite(relay_2, off); } if (canhbao_3 == 1) { digitalWrite(relay_3, on); } else { digitalWrite(relay_3, off); } } else { digitalWrite(relay_6, off); digitalWrite(relay_2, off); digitalWrite(relay_3, off); digitalWrite(relay_4, off); } // gửi tin nhắn if (stt_sms == 1) { sim_send("CANH BAO CHAY", "0365100252"); stt_sms = 0; } } 68 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] http://canhsatpccc.gov.vn/ Cục cảnh sát phòng cháy chữa cháy, Những văn quy phạm pháp luật phòng cháy chữa cháy, Nhà xuất Công An Nhân Dân [2] https://www.servodynamics.com.vn/ [3] https://baochaysiemens.com/ [4] https://maybomchuachay.com.vn/ [5] https://pcccsonganh.net/ [6] https://mlab.vn/ [7] https://visualcpp.net/ 69