thiết kế hệ thống báo cháy

Hệ thông này sử dụng cảm biến khói và nhiệt độ dé phát hiện cháy và gửi thông tin qua mạng Wi-Fi nội bộ.. Tuy nhiên, trong thực tế và khi triển khai, chúng ta sẽ sử dụng các thiết bị cảm

BO CONG THUONG TRUONG DAI HOC CONG NGHIEP THANH PHO HO CHi MINH

KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỬ

NHÓM

THIET KE HE THONG BAO CHAY

Môn thi: NHẬP MÔN IOT

LỚP: DHIOT17B - 420301412602

TIỂU LUẬN THỊ CUỎI KỲ

THANH PHO HO CHI MINH, NAM 2023

THONG TIN CHUNG

tên

Hải

Trung

Tinh

Phat

Thanh

DANH MUC HINH ANH

Hình I Sơ đồ khôi thiết kê hệ thông

Hình 2 Cảm biên nhiệt độ phòng khách

Hình 3 Cảm biến khói phòng bếp

Hinh 5 Mô phỏng nhiệt độ khu chung được hiển thị trên app

Hình 7 Kết quá kết nỗi ESP8266 và DHTII

MUC LUC

DANH MỤC HINH ANH.ooocccccseccssssssessssssssnsssssssesssessetsntasitsittistisssintusetinssietenstentensteneasess 3 MUC LUCoieccsescesscsssessssesssessvesssssseesssessvetsensaressisasessivssssessnssseseresivesssesseaiessttsetaeseseseen 4 Lời mở đầu 22 2 21 21122112112211271211211211211112212121122 2112121 ere 5 CHƯƠNG 1 TỎNG QUAN VẺ ĐỀ TÀI 52252222 2122211211211 2112122212 re 6

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYT 2-5225 2212212271221122122112212211211212112 2 e0 8

QD Krai iS CHU Ngư 8

2.3 Các thành phần của hệ thông báo cháy nghe 8 CHUONG 3 PHAN TICH VA THIET KE HE THONG | cccccccccccccccsccsceeeeeeeee 10 3.1 Về cách thức hoạt động TH HH HH na 10

3.2 Các nguy cơ vê phần cứng, dữ liệu và cách xử trí nhe re 14

CHƯƠNG 4 THỰC NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUÁ 525cc l6

Tài Liệu Tham Khảo - 2200211101919 11015511 n1 111k KH TT kế 17

Loi mo dau

IOT ngay nay co val tro quan trong trong môi trường kinh tế và mọi mặt của đời sống

Với mục tiêu kết nối trăm ngàn thiết bị với nhau Vai trò kiểm tra và lấy thông tin rất quan trọng trong hệ thống Đề tạo ra một hệ thông IOT liên quan đến phần cứng, phần mềm, hình thức kết nối không thể thiếu trong lĩnh vực khoa học và công nghệ Chính vì thể, nó là nền tảng đẻ thúc đây sự phát triển của IOT tạo ra các giải pháp và các ứng dụng của IOT nang cao khả năng sản xuất và nhu cầu trong cuộc sông của con người Tình hình đất nước ta dạo gần đây xuất hiện rất nhiều các vụ cháy bởi nhiều nguyên nhan khác nhau và đề phát hiện cũng như cảnh báo mọi người là vô cùng cần thiết Phát hiện và thông báo sớm giúp giảm khả năng lan rộng của đám cháy, không gây thiệt hại về con người và tài sản Phạm vi thế giới, giám sát và thông báo nguy cơ cháy được áp dụng cho nhiều loại địa hình từ tòa nhà nhỏ đến chung cư đến các khu vực rừng Sự phát triển của nhiều loại cảm biến, IOT, Làm cho việc cảnh báo cháy càng trở nên hiệu quả Vì thé phân ánh mạnh mẽ của các ứng dụng khoa học công nghệ, tận dụng triệt để sự phát triển mạnh mẽ đó đề có biện pháp chống cháy một cách hiệu quả nhất Không chỉ Việt Nam không mà mọi quốc gia trên thế giới đều quan tâm đến những biện pháp này Sự kết hợp giữa IOT với sự phát triển của công nghệ các hệ thống cháy nâng cao việc phát hiện cảnh

báo chảy một cách nhanh nhất ngăn chặn sự lan rộng, bảo vệ người và tài sản Dựa trên mức độ nguy hiểm về con người thiệt hại nhiều về tài sản nhóm chung em đã đề ra một

hệ thống IOT báo cháy an toàn nhất đề hỗ trợ cuộc sống của con người giảm khả năng vụ cháy xảy ra ở tòa nhà cũng như chung cư

CHUONG 1 TONG QUAN VE DE TAI

1.1 Tổng quan giải pháp

Bài báo cáo này tập trung vào việc phát triển một hệ thông phát hiện và cảnh báo nguy cơ cháy trong tòa nhà Hệ thông này sử dụng cảm biến khói và nhiệt độ dé phát hiện cháy và gửi thông tin qua mạng Wi-Fi nội bộ Thông tin nay sé được hiển thị lên một ứng dụng di động, giúp người dùng biết về tình hình cháy và lập kế hoạch an toàn Ngoài ra, hệ thống cũng kích hoạt cảm biến báo động truyền thông, như còi báo động, để đảm bảo sự cảnh báo hiệu quả Mục tiêu cuối cùng là bảo vệ người dân, tài sản và cung cấp thông tin cho lực lượng cứu hỏa và quản lý tòa nhà Thông tin này rất quan trọng dé xác định tình hình cháy, đánh giá mức độ cháy, và đề xuất phương án xử lý thích hợp Ngoài ra, nó cũng đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp thông tin đề thực hiện sơ tán an toàn và dập tắt đám cháy kịp thời Trong nghiên cứu của này, chúng em đã sử dụng các thiết bị cụ thể như DHTII và Firebase làm server Điều này có tính chất nghiên cứu và phục vụ mục đích hoạt động thử nghiệm Tuy nhiên, trong thực tế và khi triển khai, chúng ta sẽ sử

dụng các thiết bị cảm biến báo cháy hiện đại hơn, có khả năng chịu nhiệt cao và độ chính

xác cao hơn Đồng thời, chúng ta sẽ triển khai một máy chủ riêng biệt để đảm bảo tính

bảo mật và an toàn trong việc thu thập và lưu trữ dữ liệu Những cải tiễn này sẽ tôi ưu

hóa hiệu suất và độ tin cậy của hệ thống trong việc phát hiện và cảnh báo nguy cơ cháy trong môi trường bên trong các tòa nhà và căn hộ

Cầu trúc tông quan của hệ thông bao gồm ba lớp chính của một hệ thống IoT cơ bản: 1.Ứng dụng

Bao gồm ứng dụng di động được thiết kế đề hiển thị thông tin từ các cảm biến, cung cấp cảnh báo, tín hiệu cầu cứu, và hiển thị vị trí của đám cháy Ứng dụng cung cấp sơ đồ tòa

nha va vi tri chay dé hé tro luc lượng cứu hộ tiếp cận dễ đàng Nó cũng cung cấp thông

tin cho người dân để giúp họ thoát khỏi đảm cháy và nhận hướng dẫn từ lực lượng cứu hộ

khi có sự cổ cháy

2.Mạng

Trong phạm vi của bài nghiên cứu, chúng tôi đề xuất sử dụng Firebase làm máy chủ Firebase được sử dụng đề lưu trữ và quán lý dữ liệu thu thập từ các cảm biến, và nó cung cấp giao tiếp giữa ứng dụng di động và phần cứng

3.Cảm biến và Thiết bị

Phân này bao gồm các thiết bị cảm biến như cảm biến nhiệt độ, cám biến báo khói, cảm biến khí gas, và các thiết bị thu thập và truyền dữ liệu như module wiñ ESP8266, cục

phát wiñ, pin dự phòng và chuông cảnh báo Các cảm biến và thiết bị này thu thập thông tin về nguy cơ cháy và truyền dữ liệu đến máy chủ Firebase thông qua mạng wiÑ

Tổng cộng, hệ thông hoạt động như một hệ thống IoT đề phát hiện, cảnh báo và cung cấp thông tin về nguy cơ cháy trong tòa nhà, giúp người dân và lực lượng cứu hộ ứng phó

một cách hiệu quả

L—————> ESP8266

WIFI)

FIREBASE(realtime database)

Hist |

Hình I Sơ đồ khối thiết kế hệ thống

CHUONG 2 CO SO LY THUYET

2.1 Khải niệm chung

Hệ thống báo cháy tự động được thiết kế để phát hiện và cảnh báo xuất hiện của đám

cháy, có khả năng tự động hoặc thủ công đề phát hiện các nguy cơ cháy và truyền thông tin cảnh báo một cách liên tục, ngay cả khi xảy ra mắt điện

2.2 Các chức năng của hệ thông báo cháy

Phát hiện đám cháy: Hệ thống sử dụng các đầu dò khói, nhiệt độ, hoặc lửa đề phát hiện

sự xuất hiện của đám cháy Phát hiện có thé xảy ra tự động hoặc thông qua tương tác của

con người sử dụng nút nhắn khẩn cấp

Cảnh báo: Hệ thống phát ra tín hiệu như còi hú và đèn báo về nguy cơ cháy và cung cấp thông tin về tình huống sơ tán

Truyền tín hiệu cho cơ quan chữa cháy: Hệ thống truyền tín hiệu cảnh báo cháy đến cơ quan chữa cháy hoặc các cơ quan cùng cấp bậc để huy động nhân lực cứu hỏa

Điều khiến thiết bị ngoại vỉ: hệ thống tự động ngắt các thiết bị điện trong khu vực như

nguồn điện, hệ thông thông gió, thang máy, đóng cửa ngăn cháy đề tránh sự thâm nhập của đám cháy gây hại đến tài sản và con người về mức tối thiểu Sau đó mở cửa thoát nạn, đưa ra hướng dẫn cải thiện quá trình sơ tán và đảm bảo an toản cho người sử dụng

và tài sản

2.3 Các thành phần của hệ thông báo cháy

Hệ thống báo cháy tự động tiêu biêu bao gồm ba thành phân chính:

2.3.1 Trung tâm báo cháy: Được thê hiện dưới đạng một tủ, bao gồm các thành phan

quan trọng như bo mạch chủ, bộ nguồn cung cấp năng lượng, và năng lượng dự phòng thường là ác quy giúp hệ thống vẫn bình thường kể cả khi mat điện Trung tâm báo cháy chịu trách nhiệm xử lý và quản lý thông tin từ các thiết bị giám sát, đồng thời có khả

năng kích hoạt các thiết bị báo động

2.3.2 Thiết bị đầu vào (Thiết bị giam sat):

Đầu báo: Bao gồm các loại cảm biến như khói, nhiệt độ, khí gas, cảm biến lửa, đầu báo

Beam, v.v Các thiết bị đầu vào có nhiệm vụ phát hiện đám chảy hoặc các tín hiệu nguy

cơ cháy

Nút nhắn khẩn cấp: Được sử dụng để kích hoạt cảnh báo bằng tay trong trường hợp khân cấp

Module giám sát (Hệ địa chỉ): Được sử dụng đề kết nối và quản lý các thiết bị giám sát khác trung hệ thống

2.3.3 Thiết bị đầu ra:

Chuông, còi và đèn báo động.: Các thiết bị này được kích hoạt để tạo ra âm thanh và ánh sáng cảnh báo khi xảy ra sự cô cháy

Bảng hướng dẫn.: hiền thị thông tin cảnh báo và hướng dẫn lối sơ tán an toàn Thiết bị liên lạc tự động.: Có nhiệm vụ thông báo cho các bên liên quan hoặc cơ quan chữa cháy khi có tình huống cháy xảy ra

Module điều khiến.: điều khiển các thiết bị chữa cháy và giúp quá trình dập tắt đám cháy diễn ra nhanh chóng

CHUONG 3 PHAN TICH VA THIET KE HE THONG

3.1 Về cách thức hoạt động

3.1.1 Về vị trí lắp đặt phần cứng thu thập dữ liệu,

Chúng em sử dụng tất cả 3 cảm biến bao gồm cám biến nhiệt độ, cảm biến báo khói và

cảm biến báo khí gas Irong đó cảm biến nhiệt độ và cảm biến báo khói chúng em đặt ở

các phòng ngủ và phòng khách,còn cảm biến khí gas sẽ lắp đặt tại bếp.Ở bên ngoài căn

hộ khu vực hành lang, và di lai ching em lắp cảm biến trên các khu vực đó mực độ cách

nhau của các cảm biến sẽ tùy thực vào từng tòa nhà,nhưng nó ra vào khoảng trung bình

từ 5-7 mét để đảm bảo các chức năng của cảm biến được hoạt động | cach tốt nhất

Hình 2 Cảm biến nhiệt độ tại phòng khách

10

Phát hiện khói và nhiệt độ cao

Gửi tín hiệu báo động về trung tâm

3.1.2 Cách thức gửi và thu dít liệu

Để nhưng chiếc điện thoại có thể nhận được những số liệu mà sensor thu được chúng ta

sử dụng module Esp8266 kết nỗi với mạng wil và gửi dữ liệu lên server Ở đề tài này chúng ta sử dụng Firebase bởi sự đơn giản và tiện lợi rất phù hợp cho đề tài Từ nhưng dữ liệu được gửi lên Firebase (Realtme database ) chủng ta tiến hành lay dữ liệu từ FIrebase

về và hiển thị lên ứng dụng trên điện thoại

p192 + x

temp_bedRoom + X

name bedRoom1 ABC xX

temp 25 13 X

location p102 ABC x

temp_kitchen + xX

name temp kitchen asc x

temp 26 123 &X

Hình 4 Cây dữ liệu trén Firebase

lãi

3.1.3 Thông báo và hướng dẫn thoát hiểm

Đề đảm bảo sự an của người dùng trong nhưng trường hợp hỏa hoạn nên bên trong ứng dụng chúng em có tích hợp l chứ năng khi xảy ra hỏa hoạn sẽ thông báo đến người dùng những phương pháp kèm theo đó là cách xử lý cho người gặp nạn khi các cảm biến gửi

đữ liệu vượt qua ngưỡng cảnh báo

Đối với ứng dụng này khi xảy ra cháy sẽ thông báo ngay lập tức trên điện thoại và kích hoạt chuông cảnh báo cho đến khi người dùng tắt ngoài ra đối với những trường hợp xảy

ra cháy trong nhà thì ứng dụng này sẽ cung cấp cho chung cho cháy ở đâu đầu tiên, số lượng phòng bị ảnh hưởng và vị trí của phòng đó Từ các thông tin trên ứng dụng sẽ nêu

ra cách phương án để giúp con người xa tán đến nơi an toàn,đồng thời gọi lực lượng phòng chảy chữa cháy đến để kiểm soát tình hình

Điều này giúp tạo ra đường dẫn an toàn để thoát hiểm và hỗ trợ lực lượng cứu hộ tiếp

cận dễ đàng

?

ro |

¬¬——

| —=T—T—T—T—T———

—

CS |

r2 | BH

2 |

'—|

Oo | a

Hình 5 Mô phỏng nhiệt độ tai các tầng được hiển thị trên app

12

è

@| |: oi #

Hình 6 Sơ đồ mô phỏng mức độ cháy các phòng

Nếu người dùng click vào từng tầng, ứng dụng sẽ hiển thị thêm sơ đồ bố trí các căn hộ trên tầng đó, cũng như lối đi của tầng đó Điều này giúp các nạn nhân mắc kẹt trong tình huống hỗn loạn có khả năng tìm con đường tới lối thoát hiểm gần nhất mà không bị đám cháy bao vây

3.1.4 Mức độ thông báo cháy

Mức độ cảnh báo cháy cho cảm biến là trên 50 độ

Trong đề tài này, chúng em sử dụng cảm biến nhiệt độ DHTII đề tìm hiểu và sử dụng

chức năng truyền tải đữ liệu.Đề đảm bảo hiệu suất và ổn định của hệ thống ở ngoài đời, thì chúng ta cần trang trị cảm biến nhiệt độ chuyên dụng có độ ổn định cao hon,ngoai ra

cần nhận biến tín hiệu nhiệt từ mợi phía(giới hạn nhiệt độ lớn hơn so với bây giờ) Việc sử

dụng con cảm biến nhiệt DHTII của đề tài tụi em chỉ mang tính chất là tìm hiểu một dự

án quy mô nhỏ và chưa có đưa ra thực nghiệm

Đối với l căn hộ cảm biến được lắp ở từng phòng

Cảm biến nhiệt độ

Cảm biên khói

Hình 3.5 Hiên thị mức độ cháy

13

Đối với hành lang

Hành lan

Cam biển nhiệt

độ

Cảm biên khói

3.2 Các nguy cơ về phần cứng, dữ liệu và cách xử trí

An toàn trong quá trình cải đặt là một yếu to quan trọng, đặc biệt khi có sự cô xảy ra và

nguồn điện bị tắt tự động do hệ thông báo cháy hoặc can thiệp từ nhân viên quản lý tòa nhà Đề giải quyết vẫn đề này, chúng em có ý tưởng là sử dụng nguồn dự phòng và đã lắp đặt chúng một cach ân trong tường

Các module và cảm biến cũng được bảo vệ bằng hộp làm từ vật liệu chống cháy như

nhựa PVC Tuy nhiên, thiết kế của hộp đảm bảo rằng các thiết bị có thể hoạt động bình

thường mà không bị che khuất hoặc cắn trở

Về vấn đề kết nói và gửi nhận dữ liệu, vì cảm biến này chúng ra sẽ đặt ân ở trong tường nên em sẽ lắp cho cảm biến này I bộ truyền tải dữ liệu di bang day ở trong đường luôn để

ôn định và nguồn cung cấp cho bộ truyền tải này sẽ được lấy chung với nguôồn cấp cho

cảm biến.Những dữ liệu này sẽ được chuyển đi bằng phương thức ko dây là wiñ với

nguồn cấp là nguồn riêng đề khi xảy ra những sự cô sẽ không bị ảnh hưởng

Tuy nhiên, các giải pháp che chắn và bảo vệ phần cứng chỉ nhằm mục đích duy trì thời gian thu thập dữ liệu, nhưng không thể hoàn toàn bảo vệ được module trong trường hợp

xảy ra hỏa hoạn

3.3 Thiết kế hệ thông

ESP8266 NodeMCU số lượng 1

DHTII số lượng I

14