Nghiên cứu thiết kế hệ thống cảnh báo cháy qua điện thoại di động

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẢNH BÁO CHÁY QUA ĐIỆN THOẠI DI ĐỘNG Ngành: Kỹ thuật điện - điện tử Giảng viên hƣớng dẫn: TS Đoàn Thị Bằng Sinh viên thực hiện: MSSV: Lớp: Đặng Hoàng Thanh Tú 1611020265 16DDCA2 Mai Gia Luân 1611020283 16DDCA2 Võ Tấn Khải 1611020281 16DDCA2 TP Hồ Chí Minh, 2021 LỜI CAM ĐOAN Sau tháng làm việc cuối chúng em hoàn thành xong đề tài giao tháng khoảng thời gian khơng dài lúc thực đề tài gặp nhiều vấn đề khó khăn, khó khăn tìm vật liệu linh kiện để làm đồ án, khó khăn thời gian người có phát sinh sống nên không dành hết trọn thời gian để làm Hơn vào lúc dịch bệnh hồnh hành việc gặp mua hoàn thành sản phẩm khó khăn hết Tuy nhiên với nỗ lực với hướng dẫn tận tình Cơ TS Đồn Thị Bằng giúp chúng em hồn thành đề tài Mặc dù khó khăn em xin cam đoan tất em làm đề tài hồn tồn thân chúng em làm khơng th, mướn khác làm thay hộ Vì tụi em biết quan trọng đồ án Đây không đơn đồ án tốt nghiệp mà qua giúp chúng em có thêm nhìn thực tế, kinh nghiệm kiến thức học trình làm đề tài Chúng em xin cam đoan chịu hoàn toàn trách nhiệm đồ án tốt nghiệp Em xin cảm ơn ! TP HCM, ngày 19 tháng năm 2021 Chữ ký sinh viên thực LỜI CẢM ƠN Sau năm học tập, rèn luyện, tu dưỡng Trường Đại học Công nghệ Thành phố Hồ Chí Minh, giảng dạy tận tâm giảng viên khoa ngành, hỗ trợ đắc lực từ gia đình giúp đỡ nhiệt tình từ bạn bè, anh chị khóa trước, ngày hôm chúng em bước vào chặng cuối hành trình hồn thành Đồ án Tốt nghiệp để trường, cống hiến tích lũy để góp phần xây dựng xã hội, đất nước Để ngày hơm nay, ngồi việc cố gắng, nỗ lực từ thân, cịn nhiều người giúp đỡ, khích lệ chúng em suốt chặng đường Vì vậy, chúng em muốn gửi lời cảm ơn chân thành sâu sắc, biết ơn suốt đời đến người sau đây: Chúng em xin cảm ơn gia đình chúng em Đặc biệt bố mẹ chúng em, họ người hy sinh nhiều chúng em, tạo điều kiện cho chúng em để học trường Đại học, bố mẹ ln theo dõi, khích lệ chúng em hồn thành việc học Chúng em xin cảm ơn TS Đồn Thị Bằng, chúng em cô hướng dẫn thực tập tốt nghiệp, Đồ án Tốt nghiệp Suốt hành trình dài đó, bảo, thúc dục chúng em hoàn thành nhiệm vụ Với kinh nghiệm dày dạn mình, gợi ý phương pháp, hướng đắn cho chúng em để bước giải vấn đề hóc búa đề tài Chúng em xin cảm ơn tất cán giảng viên khoa ngành, giảng dạy, truyền thụ kiến thức quý báu rèn luyện cho chúng em đạo đức, lối sống để chúng em trưởng thành ngày Chúng em xin cảm ơn nhà trường tạo điều kiện cho chúng em học tập rèn luyện mái trường thân yêu Và cuối cùng, qua em xin gửi lời cảm ơn tới người bạn chung nhóm Những lúc gặp khó khăn, chúng em giúp đỡ nhiều Gợi ý cho hướng giải phù hợp, qua giúp tự nghiên cứu vấn đề hóc búa gặp phải thời gian làm Đồ án MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU CHƢƠNG I: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 10 1.1 Giới thiệu đề tài 10 1.2 Tình hình nghiên cứu 11 1.3 Ý nghĩa khoa học đề tài 12 1.4 Mục đích nghiên cứu 13 1.5 Ý tƣởng thiết kế 14 1.6 Giới hạn đề tài 14 1.7 Phƣơng pháp thực 14 CHƢƠNG II: KHẢO SÁT THỰC TRẠNG VÀ NHU CẦU KHÁCH HÀNG 15 2.1 Thực trạng phòng cháy chữa cháy 15 2.1.1 Những tai nạn, hậu thiệt hại cháy nổ 15 2.2 Nhu cầu khách hàng 24 2.2.1 Thiết bị phịng cháy chữa cháy gia đình 24 2.2.2 Thiết bị cảnh báo cháy thông minh 25 2.2.3 Cịi chng báo cháy 26 CHƢƠNG III: CÁC HỆ THỐNG BÁO CHÁY ĐƢỢC ỨNG DỤNG TRÊN THỊ THƢỜNG 27 3.1 Tổng quan hệ thống cảnh báo cháy trung tâm 27 3.1.1 Khái niệm chung 27 3.1.2 Các thành phần hệ thống báo cháy tự động 27 3.1.3 Nguyên lý hoạt động hệ thống báo cháy 28 3.2 Phân loại hệ thống báo cháy 29 3.2.1 Hệ thống báo cháy thông thường 29 3.2.2 Hệ thống báo cháy địa 29 3.2.3 Tổng quan công nghệ GSM 30 3.2.4 Tổng quan SMS 30 3.2.5 Các hệ thống báo cháy có thị trường 34 3.2.6 Quy trình lắp đặt hệ thống báo cháy 36 CHƢƠNG IV: PHÂN LOẠI HỆ THỐNG BÁO CHÁY 40 4.1 Hệ thống báo cháy thông thƣờng 40 4.2 Hệ thống báo cháy địa 40 4.3 Giảỉ pháp tối ƣu tiết kiệm 41 4.3.1 Sơ đồ khối mơ hình 41 4.3.2 Mạch hệ thống báo cháy 42 CHƢƠNG V: THỰC HIỆN THIẾT KẾ MƠ HÌNH TRỰC TIẾP 54 5.1 Tổng quan hệ thống báo cháy 54 5.1.1 Nguyên lý hoạt động hệ thống báo cháy 54 5.1.2 Tính tốn thiết kế 55 5.1.2 Giới thiệu Module SIM800 57 5.1.3 Phần mềm lập trình Arduino 58 5.2 Thiết kế mơ hình thực tế, đặc điểm chức khối 60 5.2.1 Giới thiệu mơ hình 60 5.2.2 Thiết kế khí 61 5.3 Lựa chọn linh kiện mạch 64 5.4 Tiến hành thực mạch 76 5.5 Mô điều khiển mạch 78 5.5.1 Giới thiệu phần mềm Proteus 78 5.5.2 Mô điều khiển mạch 79 5.6 Kết luận 83 5.6.1 Chức mơ hình 83 5.6.2 Ưu, nhược điểm mơ hình 83 5.6.3 Hướng phát triển 84 TÀI LIỆU THAM KHẢO 85 PHỤ LỤC 86 Chƣơng trình điều khiển mạch phòng ngủ 86 Chƣơng trình điều khiển mạch phịng khách 88 Chƣơng trình điều khiển mạch phòng bếp 92 hệ vi điều khiển mà không cần thêm phần mềm phụ trợ Sau đó, phần mềm ISIS xuất file sang ARES phần mềm vẽ mạch in khác Trong lĩnh vực giáo dục, ISIS có ưu điểm hình ảnh mạch điện đẹp, cho phép ta tùy chọn đường nét, màu sắc mạch điện, thiết kế theo mạch mẫu (templates) Những khả khác ISIS là:  Tự động xếp đường mạch vẽ điểm giao đường mạch  Chọn đối tượng thiết lập thông số cho đối tượng dễ dàng  Xuất file thống kê linh kiện cho mạch  Xuất file Netlist tương thích với chương trình làm mạch in thơng dụng  Đối với người thiết kế mạch chuyên nghiệp, ISIS tích hợp nhiều công cụ giúp cho việc quản lý mạch điện lớn, mạch điện lên đến hàng ngàn linh kiện  Thiết kế theo cấu trúc (hierachical design)  Khả tự động đánh số linh kiện 5.5.2 Mô điều khiển mạch Hình 5.25 Ảnh tổng qt mơ mạch báo cháy qua SMS 79 Hình 5.26 Danh sách linh ki n  Những linh kiện lấy từ thư viện của: https://www.theengineeringprojects.com/ Hình 5.27 Mạch báo cháy phịng khách 80  Đây mạch tiếp nhận nhân tiến hiệu thông qua hai mạch phụ ( mạch phịng ngủ phịng bếp ) truyền tín hiệu sms tới điện thoại thông qua module SIM900A  Mạch bao gồm: Arduino Mega 2560, cảm biến nhiệt độ LM35, cảm biến khí gas MQ-2, hai điện trở 220 leg tín hiệu tự trưng cho cảm biến nhiệt LM35 cảm biến khí gas MQ-2 hoạt động, mạch mở rộng chân PCF8574 LCD LM016L hiển thị thơng báo mạch trạng thái Hình 5.28 ạch báo cháy phòng bếp phòng ngủ  Hai mạch tương đồng có nhiệm vụ thu nhận tín hiệu khói,cháy gas để gửi mạch  Mạch bao gồm: Arduino Nano, cảm biến khí gas MQ-2, hai điện trở 220 leg tín hiệu tượng trưng cho cảm biến nhiệt LM35 cảm biến khí gas MQ-2 hoạt động 81 Hình 5.29 Module SIM900A  Đây trung gian giúp cho Arduino gửi tín hiệu định dạng SMS đến điện thoại Hình 5.30 Code iều khiểu cho Arduino  Arduino nạp vào chương trình mơ Proteus thơng qua file có hex 82 5.6 Kết luận Nhóm hồn thành “ Thiết kế hệ thống cảnh báo cháy qua điện thoại di động ”về giải vấn đề đặt nội dung hình thức Đây đề tài so với học trường Trong tình hình dịch bệnh hồnh hành nhóm cố gắng hồn thành mơ hình thời hạn mà trường đưa Mặc dù mơ hình khơng hồn thiện cách chỉnh chu hoàn hảo đầy đủ tiêu chí thiết yếu mà nhóm đặt u cầu từ trước bắt tay vào triển khai 5.6.1 Chức mơ hình  Sử dụng hệ thống tự động cảm biến khí gas, khói nhiệt độ  Có hệ thống thơng báo SMS có họa hoạn rò rỉ gas  Sử dụng Arduino điều khiển thông báo cho người sử dụng  Bên cạnh làm giảm thiệu nguy hỏa hoạn thương vong đáng tiết xảy Mơ hình giải đƣợc vần đề trọng yếu nhƣ :  Phòng chống hỏa hoạn xảy từ xa bảo vệ an tồn cho gia đình người xung quanh  Giam bớt nỗi lo việc gặp cố bất ngờ  Việc sử dụng cảm biến giúp biết xác cố mà ngơi nhà gặp phải 5.6.2 Ƣu, nhƣợc điểm mơ hình Ƣu điểm:  Thiết bị có khả tích hợp với nhiều cảm biến an ninh khác nhau, gồm báo trộm, báo khói, báo cháy tạo thành hệ thống bảo vệ hoàn chỉnh đồng cho hộ gia đình Các thiết bị kết nối với hệ thống điều khiển trung tâm định tiếp nhận xử lý tín hiệu báo động Tại đây, thiết bị gắn sim điện thoại có kèm chức tự động gọi điện nhắn tín tới nhiều số di 83 động khác chủ nhân cài đặt nhằm thông báo cho họ biết có cố xảy Hiệu hoạt động sản phẩm tốt, độ xác cao, chức báo động thiết lập vài phút kèm công sử dụng đa dạng nên khơng gian ứng dụng ln có bảo vệ tuyệt đối  Giá thành cạnh tranh, đảm bảo giá tốt thị trường Nhƣợc điểm:  Đòi hỏi tín hiệu điện thoại di động ổn định, trì số tiền tài khoản thường xuyên Bạn cần sở hữu điện thoại thông minh để trải nghiệm tốt tính sản phẩm mang lại 5.6.3 Hƣớng phát triển  Phát triển hoàn thiện thêm Arduino tích hợp nhiều tính cho sẳn phẩm tương lai  Tìm hiểu nghiên cứu với thiệt bị điện công nghiệp tạo nên hệ thống tự động khép kín 84 TÀI LIỆU THAM KHẢO Thông tin vụ cháy: https://canhsatpccc.gov.vn Conventional Fire Alarm System: http://hccorp.vn/tin-tuc/he-thong-baochay-tu-dong-fire-alarm.html Addressable Fire Alarm System: http://hccorp.vn/tin-tuc/he-thong-baochay-tu-dong-fire-alarm.html Tài liệu quan khác : https://text.123docz.net/trang-chu.htm Công ty COMETECH: https://sieuthianninhvn.com/tin-tuc/lap-dat-hethong-bao-chay-tu-dong-tai-tphcm.html Hệ thống báo cháy khơng dây FireSmart: https://sieuthiphongchay.vn/baochay-khong-day-qua-dien-thoai Gỉai pháp phịng cháy chữa cháy: https://pcccantam.com/cac-bien-phapphong-chay-chua-chay-co-ban.html Mạch báo cháy GSM Arduino: https://dientutuonglai.com/he-thong-baochay-qua-sms-canh-bao-dua-tren-gsm-su-dung-arduino.html Arduino: http://srobot.saigontech.edu.vn 10 Linh kiện điện tử: https://nshopvn.com/ 11 Thư viện Arduino cho Proteus : https://www.theengineeringprojects.com/2015/03/arduino-projects.html 85 PHỤ LỤC Chƣơng trình điểu khiển mạch phịng ngủ /* */ #define gas #define led1 #define led2 int sensorPin = A2; void setup() { pinMode(gas, INPUT_PULLUP); pinMode(led1, OUTPUT); pinMode(led2, OUTPUT); digitalWrite(led1, LOW); digitalWrite(led2, LOW); Serial.begin(9600); } void loop() { int reading = analogRead(sensorPin); float voltage = reading * 5.0 / 1024.0; int temp1 = voltage * 100.0; if (temp1 > 50) { Serial.write('1'); digitalWrite(led2, HIGH); } else { 86 digitalWrite(led2, LOW); } if (digitalRead(gas)) { digitalWrite(led1, HIGH); Serial.write('2'); } else { digitalWrite(led1, LOW); } if (!digitalRead(gas) && temp1 < 50) { Serial.write('3'); } //delay(1000); } 87 Chƣơng trình điểu khiển mạch phịng khách /* */ #include #include LiquidCrystal_I2C lcd(0x27, 16, 2); #define led1 22 #define led2 23 #define gas 12 int sensorPin = A0; int c_slave1; int c_master; int c_slave2; void setup() { pinMode(gas, INPUT_PULLUP); pinMode(led1, OUTPUT); pinMode(led2, OUTPUT); digitalWrite(led1, LOW); digitalWrite(led2, LOW); Serial.begin(9600); Serial1.begin(9600); Serial2.begin(9600); Serial3.begin(9600); lcd.init(); lcd.backlight(); lcd.print("HT Bao Chay SMS"); //delay(2000); 88 //lcd.clear(); } void loop() { docCamBien(); uart_data(); } void uart_data() { if (Serial1.available() > 0) { c_slave1 = Serial1.read(); } if (Serial2.available() > 0) { c_slave2 = Serial2.read(); } if (c_slave1 == '1' || c_slave2 == '4' || c_master == '7') { lcd.setCursor(0, 1); lcd.print("Bao Chay "); Serial3.println("Bao Chay"); digitalWrite(led1, HIGH); } if (c_slave1 == '2' || c_slave2 == '5' || c_master == '8') { lcd.setCursor(0, 1); 89 lcd.print("Bao Gas "); Serial3.println("Bao Gas"); digitalWrite(led2, HIGH); } if (c_slave1 == '3' && c_slave2 == '6' && c_master == '9') { lcd.setCursor(0, 1); lcd.print("Binh thuong "); digitalWrite(led1, LOW); digitalWrite(led2, LOW); } } void docCamBien() { int reading = analogRead(sensorPin); float voltage = reading * 5.0 / 1024.0; int temp = voltage * 100.0; if (temp > 50) { //digitalWrite(led1, HIGH); c_master = '7'; } else { //digitalWrite(led1, LOW); } if (digitalRead(gas)) { //digitalWrite(led2, HIGH); 90 c_master = '8'; } else { //digitalWrite(led2, LOW); } if (!digitalRead(gas) && temp < 50) { c_master = '9'; } } 91 Chƣơng trình điều khiển mạch phòng bếp /* */ #define gas #define led1 #define led2 int sensorPin = A2; void setup() { pinMode(gas, INPUT_PULLUP); pinMode(led1, OUTPUT); pinMode(led2, OUTPUT); digitalWrite(led1, LOW); digitalWrite(led2, LOW); Serial.begin(9600); } void loop() { int reading = analogRead(sensorPin); float voltage = reading * 5.0 / 1024.0; int temp1 = voltage * 100.0; if (temp1 > 50) { Serial.write('4'); digitalWrite(led2, HIGH); } else { digitalWrite(led2, LOW); 92 } if (digitalRead(gas)) { digitalWrite(led1, HIGH); Serial.write('5'); } else { digitalWrite(led1, LOW); } if (!digitalRead(gas) && temp1 < 50) { Serial.write('6'); } //delay(1000); } 93