(Tiểu luận) nghiên cứu, thiết kế chế tạo nút cảm biến không dây kết hợp dùng nguồn năng lượng mặt trời sử dụng cho mạng cảm biến cảnh báo cháy

TRƯỜNG HỌC VIỆN KỸ THUẬT MẬT MÃ BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ CHẾ TẠO NÚT CẢM BIẾN KHÔNG DÂY KẾT HỢP DÙNG NGUỒN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI SỬ DỤNG CHO MẠNG CẢM BIẾN CẢNH BÁO CHÁY Sinh viên thực hiện: Đặng Trường Giang – CT030217 Lê Ngọc Bảo – Đàm Khắc Thành - Người hướng dẫn: thầy Lê Đức Thuận Hà Nội, 17/09/2021 MỤC LỤC Chương 1.Tình hình hỏa hoạn giải pháp khắc phục 1.1 Tình hình hỏa hoạn thêế gii giiớ 1.2 Tình hình hỏa hoạn Việt Nam 1.3 Giải pháp phòng chốế giing haỏ hoạn 1.4 Ứng dụng mạng cảm biêế giin khống dây cảnh báo cháy 1.4.1 Mạng cảm biến không dây 1.4.2 Mạng cảm biến không dây cảnh báo cháy Chương 2: Thiết kế nút cảm biến không dây sử dụng lượng mặt trời 2.1 Phân tích chức nút 2.1.1 Bộ cảm biến 2.1.2 Bộ xử lý 2.1.3 Bộ truyền thông 2.1.4 Bộ cảnh báo 2.1.5 Bộ nguồn 2.2 Các thiêế giit bị câ n dùng 2.2.1 Modul arduino nano 2.2.2 Modul NRF24N01 2.2.3 DHT22 2.2.4 Cảm biến phát lửa(Flame sensor) 2.2.5 Cịi báo đơng Buzzer 2.2.6 Thiết kế mạch nguồn 2.2.6.1 Pin lượng mặt trời 2.2.6.2 TP4056 Mơ-đun sạc pin Li-Ion có bảo vệ 2.2.6.3 Pin – Ion 18650 2.2.6.4 Mạch ổn áp 5V (mạch tăng áp ) 2.3 Thiêế giit kêế giinút cảm biêế giin 2.3.1 Sơ đồ mạch nút cảm biến: 2.3.2 L ưu đồồ thuật toán Chương Kết 3.1 Kêế giit thực 3.2 Những vâế giin đê ưcha thực MỞ ĐẦU Phòng cháy chữa cháy (PCCC) vấn đề quan tâm hàng đầu sản xuất sinh hoạt, để xảy cháy hậu khơng thể lường trước Tại Việt Nam, quy định PCCC tổ chức thành luật Phòng Cháy Chữa Cháy.Hàng năm, Nhà nước thường xuyên tổ chức tuần lễ, tháng cao điểm an toàn vệ sinh lao động phòng chống cháy nổ nhiều vụ cháy lớn xảy ra, gây nhiều thiệt hại lớn người Theo kết luận quan chức năng, phần lớn vụ cháy gây hậu nghiêm trọng hệ thống báo cháy khơng hoạt động khơng phát tín hiều cảnh báo kịp thời Thêm vào đó, hệ thống báo cháy không kết nối tới trung tâm PCCC nên phải thời gian lâu lực lượng chức tiếp cận khu vực hỏa hoạn.Việt Nam nằm khu vực có khí hậu gió mùa nên vào mùa khơ, nhiều khu vực rừng có nguy cháy cao Do địa hình hiểm trở, lực lượng kiểm lâm lâm trường mỏng, trang bị phòng cháy chữa cháy thiều thốn, nên để xảy cháy hậu nghiêm trọng.Từ thực tế nêu trên, phát sớm cảnh báo cháy kịp thời có ý nghĩa lớn trịng phịng chống cháy nổ, giúp hạn chế thiệt hại xảy hỏa hoạn.Với khả sử dụng lượng hiểu quả, mơ hình trao đổi thơng tin tin cây, cơng nghệ mạng cảm biến không dây ngày chứng tỏ ưu điểm hệ thống giám sát tự động Từ yêu cầu thực tế đó, nhóm nghiên cứu chúng em chọn đề tài: “Nghiên cứu, thiết kế chế tạo nút cảm biến không dây kết hợp dùng nguồn lượng mặt trời sử dụng cho mạng cảm biến cảnh báo cháy”, với mong muốn xây dựng nên hệ thống có khả giám sát liên tục cảnh báo sớm nguy cháy, giúp hạn chế tối đa hậu hỏa hoạn gây ra.Hiện nay, hệ thống cảnh báo cháy chưa tối ưu tính tự động chưa đảm bảo tính xác xử lý cách nhanh chóng.Mục tiêu đề tài nhằm xây dựng giải pháp tối ưu cho việc phát hỏa hoạn thực phương thức xử lý, chữa cháy cách nhanh chóng kịp thời Hệ thơng cần đảm bảo tính tối ưu lượng, hoạt động ổn đinh xác Giải pháp đưa nhằm đáp ứng yêu cầu sau: Quản lý thiết bị nút mạng ,Giám sát truy cập, điều khiển thông qua giao diện từ xa,Tự động đưa cảnh báo xử lý hỏa hoạn ,Sử dụng nguồn lượng mặt trời làm nguồn nuôi cho nút cảm biến nhằm đảm bảo tối ưu lượng tính ổn định hệ thống Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: Cơ sở lý thuyết mạng cảm biến không dây,thông số kỹ thuật thiết bị,tính tốn thơng số mạch, tính chọn thiết bị phù hợp Phương pháp thực nghiệm: Thiết kế, mơ mạch phần mềm máy tính => xây dựng mơ hình phần cứng => viết chương trình => test thử => Kết nối thử nghiệm Đối tượng:Nghiên cứu phương thức truyền liệu,cách thức giao tiếp nguyên lý hoạt động thiết bị mạch ,nghiên cứu xây dựng giao diện Phạm vi:Nghiên cứu lý thuyết,xây dựng mơ hình,thử nghiệm hương 1.Tình hình hỏa hoạn giải pháp khắc phục 1.1 Tình hình hỏa hoạn giới Hỏa hoạn vấn đề cần quan tâm có biện pháp khắc phục xảy hỏa hoạn để lại thiệt hại người Từ trước đến có nhiều biện pháp để vấn đề hỏa hoạn vấn mối lo ngại lớn người Sau số vụ hỏa hoạn lớn giới cho thấy hậu nghiêm trọng khơng phịng chống xử lý kịp thời: * Hỏa hoạn nhà thờ Đức Bà Paris(15/4/2019) Nhà thờ Đức bà Paris vào chiều 15/4/2019 (giờ địa phương) đến kiểm soát, song di sản văn hóa mà nước Pháp nhân loại sau vụ cháy khiến giới phải nuối tiếc Cơng trình hàng trăm năm tuổi in đậm ký ức người biết đến văn hóa Pháp nói riêng châu Âu nói chung Trong lịch sử nhân loại, nhiều vụ cháy lớn xảy ra, phá hủy cơng trình di sản văn hóa lớn giới Hình 1.1.1 Nhà thờ Đức Bà Paris bốc cháy ngùn ngụt ngày 15/4 * Cháy rừng Amazon Có 74.155 vụ cháy rừng Brazil từ tháng đến tháng năm 2019, đại diện cho số vụ cháy rừng cao kể từ Brasil bắt đầu thu thập liệu vào năm 2013, theo Cơ quan Vũ trụ Brasil, Viện nghiên cứu không gian quốc gia (INPE), sử dụng vệ tinh để theo dõi vụ cháy Hình 1.1.2 Cháy rừng Amazon (ảnh 1) Hơn 60 phần trăm Amazon nằm biên giới Brasil, nửa vụ cháy rừng xảy rừng nhiệt đới Amazon, khu rừng nhiệt đới lớn giới coi "quan trọng để chống lại ấm lên tồn cầu Hình 1.1.3 Cháy rừng Amazon ( ảnh 2) Có đám cháy bùng cháy rừng nhiệt đới bốn bang Amazon Brazil gồm Amazonas, Rondônia, Mato Grosso Pará Ít 39.194 vụ cháy phát Amazonas, bang lớn Brazil (theo khu vực) có "vùng mưa nhiệt đới lớn giới" Brasil tuyên bố tình trạng khẩn cấp vào ngày 11 tháng Tuy nhiên thủ tướng Jair Bolsonaro yêu cầu từ chối giúp đỡ quốc gia G7, quốc gia châu Á, quốc gia châu Âu, Điều náy làm tệ hại dẫn đến khu vực rừng Amazon ảnh hưởng đến biến đổi khí hậu 20% lượng oxy rừng Amazon cung cấp bay lên khí có ảnh hưởng liên quan đến trái đất sau Hình 1.1.4 Cháy rừng Amazon (ảnh 3) Bảng 1.1.1 Bảng thống kê vụ cháy/năm giới năm gần Thời gian Số vụ cháy 2020 875.489 vụ 2019 723.621 vụ 2018 712.862 vụ Thiệt hại Vật chất Con người Thiệt hại lên Chết khoảng tới gần 500 tỷ 6.539 người đôla Bị thương 24.956 người Thiệt hại lên Chết khoảng tới gần 521 tỷ 7.625 người đôla Bị thương 25.853 người Thiệt hại lên Chết khoảng tới gần 497 tỷ 6.423 người đôla Bị thương 23.519 người Nguyên nhân Sự cố chập cháy ,do người,thiên nhiên Sự cố chập cháy ,do người,thiên nhiên Sự cố chập cháy ,do người,thiên nhiên