thiết kế và thi công hệ thống báo khói ứng dụng công nghệ narrowband iot

Được biết đến với tính đơn giản và tiêu thụ năng lượng thấp, các thiết bị báo khói thông minh kết nối Bluetooth đang nhanh chóng trở nên phổ biến, đáp ứng nhu cầu của người dùng khi tìm

TỔNG QUAN

TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC

Trong tháng 02 năm 2024, khắp cả nước ghi nhận 447 vụ cháy, khiến 15 người thiệt mạng và 10 người bị thương Tổng thiệt hại về tài sản ước tính lên đến khoảng 27,38 tỷ đồng và 14,95 ha rừng bị thiêu rụi Ngoài ra, xảy ra thêm 02 vụ nổ làm 02 người bị thương Phân tích chi tiết cho thấy, hầu hết các vụ cháy diễn ra tại các khu đô thị, với

227 vụ chiếm tỷ lệ lớn là 62% Trong khi đó, khu vực nông thôn có 170 vụ, chiếm 38% tổng số vụ cháy Trong số 240/449 vụ cháy đã được điều tra làm rõ nguyên nhân (chiếm 53,5%), cháy do sự cố hệ thống và thiết bị điện chiếm tỷ lệ cao nhất với 169 vụ, chiếm 70,4% [1] Để giảm thiểu rủi ro về tính mạng con người và bảo vệ tài sản, hệ thống báo khói đóng vai trò quan trọng Tuy nhiên, vẫn còn nhiều hạn chế về chất lượng và sự đa dạng về kiểu dáng của các sản phẩm báo cháy hiện nay Chất lượng của chúng thường không đồng đều với hiệu suất thấp và các sản phẩm dùng pin thường thiếu các tính năng quan trọng như kết nối, cảnh báo khi pin hết và không có cơ chế thông báo sự cố cho người sử dụng Trong khi đó, việc lắp đặt hệ thống có dây trong các tình huống nhỏ gặp phải nhiều khó khăn và chi phí Vì vậy, việc phát triển hệ thống báo cháy không dây với thời gian sử dụng pin lâu dài, tính năng kết nối và cảnh báo kịp thời là cần thiết

Khi nói đến công nghệ kết nối không dây cho hệ thống báo khói, thị trường mở ra một loạt các tùy chọn như Wi-Fi, Bluetooth, Z-Wave và Zigbee Chiếm lĩnh phân khúc này là các thiết bị báo khói thông minh kết nối Wi-Fi Việc áp dụng rộng rãi công nghệ Wi-Fi trong các hộ gia đình và không gian thương mại khiến các thiết bị này trở thành lựa chọn hàng đầu cho việc tích hợp liền mạch vào các mạng hiện có Trên đường đua về công nghệ kết nối cho hệ thống báo khói, công nghệ kết nối phát triển nhanh nhất là Bluetooth Được biết đến với tính đơn giản và tiêu thụ năng lượng thấp, các thiết bị báo khói thông minh kết nối Bluetooth đang nhanh chóng trở nên phổ biến, đáp ứng nhu cầu của người dùng khi tìm kiếm các giải pháp an toàn hiệu quả nhưng đơn giản Tuy nhiên, nhược điểm của các công nghệ kết nối không dây này là phạm vi kết nối ngắn và yêu cầu phải có điện liên tục để thiết bị có thể kết nối đến Wi-Fi hoặc qua một thiết bị trung gian để gửi dữ liệu lên mạng Các công nghệ này cũng gặp vấn đề về độ tin cậy, tính ổn định kém, tiêu thụ năng lượng cao và bảo mật Wi-Fi dễ bị nhiễu sóng và tiêu thụ nhiều năng lượng, Bluetooth có phạm vi kết nối ngắn và dễ bị gián đoạn, Z-Wave và Zigbee ổn định hơn nhưng vẫn có thể gặp độ trễ Tất cả các công nghệ này đều có nguy cơ bị tấn công bảo mật nếu không được cấu hình đúng cách, quy trình cài đặt và bảo trì cho các công nghệ này cũng phức tạp và tốn kém chi phí.

LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI

Báo khói NB-IoT mang lại nhiều ưu điểm hơn so với báo khói truyền thống Thay vì phụ thuộc vào việc kết nối dây điện phức tạp, NB-IoT sử dụng kết nối không dây và hoạt động hoàn toàn độc lập, giúp việc lắp đặt, triển khai trở nên đơn giản và tiện lợi hơn Đồng thời, báo khói NB-IoT hoạt động hiệu quả hơn với tiêu thụ năng lượng thấp, sử dụng mạng lưới vô tuyến để kết nối mạng, không như báo khói truyền thống sử dụng pin và thường xuyên cần thay pin và cần kết nối với wifi hoặc dây Lan trong nhà để kết nối với mạng Với khả năng hoạt động từ 5 đến 10 năm mà không cần thay pin, báo khói NB-IoT giảm công việc bảo trì và chi phí sửa chữa Điều quan trọng hơn, báo khói NB-IoT phát hiện khói ngay lập tức và gửi cảnh báo thông qua mạng vô tuyến, giúp chủ nhà hoặc người quản lý tài sản có thể thực hiện biện pháp ngăn ngừa thảm họa kịp thời Ngoài ra, NB-IoT hoạt động trên băng tần được cấp phép của nhà mạng nên đảm bảo về tính tin cậy của dữ liệu và độ bảo mật Với các ưu điểm trên, nhóm thực hiện đã tiến hành nghiên cứu và thực nghiệm đề tài “Thiết kế và thi công hệ thống báo khói ứng dụng công nghệ Narrow Band IoT”.

MỤC TIÊU ĐỀ TÀI

Thiết kế một hệ thống báo khói ứng dụng công nghệ NarrowBand IoT sử dụng trong hộ gia đình Hệ thống này phải đảm bảo tiết kiệm năng lượng, kéo dài thời gian sử dụng thiết bị và giảm thiểu nhu cầu sửa chữa và thay pin Hệ thống sẽ thực hiện đo lường định kỳ các thông số như khói, nhiệt độ, và độ ẩm, sau đó gửi dữ liệu này lên Server Sau mỗi lần gửi dữ liệu, thiết bị sẽ tự động chuyển sang chế độ tiết kiệm năng lượng cho đến chu kỳ tiếp theo Đặc biệt, khi phát hiện nồng độ khói bất thường, thiết bị sẽ ngay lập tức phát cảnh báo qua còi và gửi thông báo đến Server để đảm bảo an toàn cho gia đình

Xây dựng một ứng dụng điện thoại và một website quản lý cho hệ thống báo khói Ứng dụng điện thoại sẽ cho phép người dùng xem các số liệu cảm biến mà thiết bị đo và gửi lên Server định kỳ Người dùng sẽ nhận được thông báo qua email và ứng dụng khi có sự cố bất thường hoặc báo cháy Ngoài ra, người dùng có thể liên lạc với nhân viên hỗ trợ hoặc gửi báo cáo về các vấn đề họ gặp phải qua ứng dụng này Website quản lý thiết bị sẽ giúp người quản trị giám sát và quản lý các thiết bị được vận hành, họ có thể theo dõi trạng thái hoạt động của thiết bị, lịch sử dữ liệu mà thiết bị gửi lên.Website này cũng giúp người quản trị tương tác với người dùng và giải quyết các vấn đề nhanh chóng.

GIỚI HẠN ĐỀ TÀI

Công nghệ NB IoT chưa được phủ sóng toàn quốc nên thiết bị sẽ hoạt động tốt tại vùng có phủ sóng NB IoT Ứng dụng người dùng chỉ có thể chạy trên Android và phải luôn kết nối 4G/Wifi

Nhóm thực hiện chưa đánh giá và so sánh thực tế về ứng dụng giao thức CoAP vào hệ thống báo khói này cũng như với giao thức khác

Thiết bị mà nhóm thực hiện làm ra với mục đính chính là nghiên cứu ứng dụng công nghệ mới nên chưa thể đem ra thương mại trên thị trường và chi phí làm ra thiết bị chưa được tối ưu.

BỐ CỤC ĐỀ TÀI

Bố cục của quyển báo cáo được phân ra thành các chương như sau:

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC: Giới thiệu đề tài, mục tiêu nghiên cứu và các vấn đề cụ thể được tập trung giải quyết.

CƠ SỞ LÝ THUYẾT

TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ NARROWBAND IOT

2.1.1 Giới thiệu về hạ tầng kết nối LPWAN cho IoT

IoT là một hệ thống kết nối các thiết bị thông minh, cho phép chúng giao tiếp và chia sẻ dữ liệu với nhau thông qua mạng internet IoT không chỉ tác động đến cuộc sống hàng ngày mà còn là một công nghệ cốt lõi trong việc phát triển thành phố thông minh

Nó bao gồm việc triển khai nhiều thiết bị kết nối khác nhau trong các khu vực đô thị, và số lượng các thiết bị này ngày càng tăng Hình 2.1 minh họa một cái nhìn tổng quan từ IoT Analytics về số lượng thiết bị IoT được kết nối (còn gọi là Smart Object) từ năm

2015 đến 2025 Xu hướng tăng này cho thấy rằng cơ sở hạ tầng mạng vô tuyến là yếu tố then chốt cần được giải quyết trong các thành phố thông minh tương lai [2].

Hình 2.1: Xu hướng kết nối mạng IoT toàn cầu giai đoạn 2015 – 2025 [3]

Khi số lượng kết nối IoT toàn cầu tăng từ 7 tỷ vào năm 2018 lên 22 tỷ vào năm 2025, các Mạng Diện Rộng Công Suất Thấp (LPWAN) được dự đoán sẽ tăng trưởng rất nhanh Các công nghệ này cung cấp truyền thông công suất thấp và tốc độ dữ liệu thấp trên khoảng cách xa hoặc từ môi trường sâu trong các tòa nhà, cho phép các thiết bị chạy bằng pin hoạt động lên đến 10 năm mà không cần sự can thiệp của con người Sự phát triển này thúc đẩy việc áp dụng mạnh mẽ, với số lượng thiết bị kết nối dự kiến sẽ tăng 109% mỗi năm cho đến năm 2023, đạt hơn một tỷ kết nối hoạt động Mặc dù thị trường vẫn còn phân mảnh, NB-IoT, LoRa và Sigfox đang nổi lên như các công nghệ LPWAN phổ biến nhất cả về việc sử dụng của người dùng cuối và sự hỗ trợ của hệ sinh thái NB- IoT, LoRa được dự báo sẽ chiếm ưu thế, với NB-IoT chiếm ưu thế trong các triển khai mạng công cộng và LoRa trong các mạng riêng [3]

Các ứng dụng IoT có những yêu cầu cụ thể như phạm vi truyền thông dài, tiêu thụ năng lượng thấp và chi phí rẻ Các công nghệ truyền thông phạm vi ngắn được sử dụng rộng rãi như BLE và ZigBee không phù hợp với yêu cầu về phạm vi truyền dẫn Hơn nữa, các giải pháp dựa trên truyền thông di động (ví dụ: 2G, 3G và 4G) có thể đảm bảo phạm vi truyền dẫn lớn hơn, tuy nhiên, lại làm cạn kiệt năng lượng của thiết bị Do đó, yêu cầu của các ứng dụng IoT đã dẫn đến sự xuất hiện của mạng diện rộng công suất thấp (LPWAN) Các công nghệ LPWAN đảm bảo phạm vi truyền dẫn dài, tiêu thụ năng lượng thấp và giải pháp triển khai chi phí thấp Nó cho phép phạm vi truyền thông lên đến 40 km ở khu vực nông thôn và 10 km ở khu vực đô thị, tuổi thọ pin lên đến 10 năm, chi phí thiết bị dưới 5 USD và chi phí thuê bao của nhà mạng dưới 1 USD mỗi thiết bị mỗi tháng LPWAN được thiết kế đặc biệt cho các ứng dụng IoT yêu cầu truyền một vài thông điệp nhỏ mỗi ngày trong phạm vi sóng radio lớn Một số công nghệ kết nối LPWA phổ biến như LoRaWAN, NB-IoT, Sigfox [4]

Hình 2.2: Theo thống kê thị trường LPWAN [5]

Theo biểu đồ, kết nối LPWAN đang trên đà tăng trưởng Theo dự báo và theo dõi thị trường LPWAN toàn cầu của IoT Analytics giai đoạn 2015–2027 thì đến cuối năm

2023, có gần 1,3 tỷ kết nối IoT LPWAN trên toàn cầu Con số này dự kiến sẽ tăng trưởng với tỷ lệ tăng trưởng hàng năm kép là 26% cho đến năm 2027

NB-IoT là công nghệ LPWA có tốc độ tăng trưởng nhanh nhất, với tốc độ tăng trưởng là 58% cho đến năm 2027 Sự tăng trưởng nhanh chóng của NB-IoT được cho là do một số yếu tố, bao gồm:

• Hỗ trợ của các nhà mạng di động lớn: Nhiều nhà mạng di động lớn đã triển khai NB-IoT trên mạng của họ, mang lại khả năng tiếp cận rộng rãi cho công nghệ này

• Chi phí thấp: NB-IoT là một giải pháp LPWA giá cả phải chăng, khiến nó trở nên hấp dẫn đối với các doanh nghiệp và tổ chức

• Tiêu chuẩn mở: NB-IoT là một tiêu chuẩn mở, cho phép các nhà sản xuất thiết bị và dịch vụ phát triển các sản phẩm và dịch vụ tương thích với nhau [6]

Hình 2.3: So sánh các công nghệ LPWAN

Thế mạnh của công nghệ NB-IoT là sử dụng băng tần được cấp phép điều đó giúp dữ liệu truyền lên mạng không bị mất mát đảm bảo tối ưu đường truyền, không bị can nhiễu bởi các băng tần khác [7] Khác với Lora và Sigfox sử dụng băng tần không được cấp phép, điều đó sẽ dễ gây can nhiễu với các băng tần khác làm khó tránh khỏi việc mất mát dữ liệu Ngoài ra công nghệ NB-IoT có băng thông cũng như thông lượng đường truyền lớn nhất so với Lora và Sigfox đối với các ứng dụng cần gửi nhiều dữ liệu trong thời gian ngắn thì NB-IoT là phù hợp nhất

2.1.3 Công nghệ kết nối NB_IoT

NB-IoT là một công nghệ truyền thông không dây được thiết kế riêng cho các ứng dụng IoT, hoạt động trong phổ được cấp phép để đảm bảo kết nối an toàn và đáng tin cậy Công nghệ này là một phần của mạng diện rộng công suất thấp (LPWA), cung cấp vùng phủ sóng tuyệt vời, cho phép thiết bị giao tiếp hiệu quả ngay cả trong môi trường sóng yếu như tầng hầm, vùng nông thôn xa xôi hoặc sâu bên trong các tòa nhà [8] NB-IoT có nhiều ưu điểm so với các công nghệ không dây khác trong hệ thống IoT Một lợi thế lớn là tiết kiệm năng lượng, cho phép thiết bị NB-IoT hoạt động trong nhiều năm mà không cần thay pin thường xuyên, lý tưởng cho các ứng dụng công suất thấp như đồng hồ đo thông minh, thiết bị đo đếm và thiết bị theo dõi tài sản

Ngoài ra, NB-IoT hỗ trợ số lượng lớn thiết bị và khả năng mở rộng, phù hợp cho các ứng dụng cần triển khai hàng nghìn hoặc thậm chí hàng triệu thiết bị kết nối Công nghệ này cũng cung cấp mức độ bảo mật cao để bảo vệ dữ liệu nhạy cảm, đảm bảo tính riêng tư và tính toàn vẹn của các ứng dụng IoT

Hình 2.4: Cách thức hoạt động mạng NB-IoT

NB-IoT hiện có ba phương thức hoạt động sử dụng tần số trong mạng LTE Đầu tiên là phương thức độc lập (Stand alone), trong đó NB-IoT sử dụng một băng tần bên ngoài không thuộc băng tần của LTE Thứ hai là phương thức dải tần bảo vệ (Guard band), sử dụng phổ tần ở dải tần bảo vệ sóng mang LTE Cuối cùng là phương thức trong dải tần (In band), sử dụng một sóng mang LTE thông thường [9]

NB-IoT hoạt động trong các băng tần phổ được cấp phép giúp giảm thiểu can nhiễu và cải thiện chất lượng dịch vụ so với các công nghệ phổ không được cấp phép như Lora hoặc Sigfox Với vùng phủ sóng tốt hơn so với các mạng di động truyền thống, NB-IoT cho phép kết nối ngay cả trong những khu vực tín hiệu yếu Hơn nữa, NB-IoT là một giải pháp tiết kiệm chi phí, tận dụng cơ sở hạ tầng di động hiện có, giúp nhà khai thác mạng tối ưu hóa đầu tư và triển khai mạng dễ dàng với chi phí thấp.

TÍNH NĂNG PSM CỦA CÔNG NGHỆ NB IOT

Chế độ tiết kiệm năng lượng (PSM) được thiết kế để giúp các thiết bị NB-IoT tiết kiệm pin, mang lại thời lượng sử dụng dài hơn có thể đến 10 năm Trong các thiết bị IoT, việc tắt hoàn toàn mô-đun vô tuyến hoặc chipset để tiết kiệm năng lượng đòi hỏi thiết bị phải kết nối lại với mạng mỗi khi bật lại, dẫn đến quy trình gắn lại tiêu tốn năng lượng đáng kể và tạo ra tín hiệu không cần thiết Thay vì cách tiếp cận này, PSM cung cấp một giải pháp hiệu quả hơn bằng cách vô hiệu hóa một phần ngăn xếp giao thức của chipset Điều này giúp giảm mức tiêu thụ điện năng xuống phạm vi micro-Ampe, đồng thời vẫn giữ thiết bị kết nối với mạng [10]

Hình 2.5: Mô tả tính năng PSM

Khi thiết bị khởi tạo PSM với mạng, nó cung cấp hai bộ hẹn giờ quan trọng:

• Bộ đếm thời gian hoạt động trước khi vào chế độ PSM (T3324): Thời gian mà thiết bị nhàn rỗi nhưng vẫn lắng nghe tin nhắn tìm gọi

• Bộ đếm thời gian TAU định kỳ (T3412 mở rộng): Thời gian giữa hai lần cập nhật khu vực được theo dõi

Quy trình hoạt động được mô tả như sau: Khi thiết bị thực hiện truyền tải dữ liệu

(TAU/DATA Transfer), nó tiêu thụ một lượng năng lượng đáng kể Sau đó, thiết bị chuyển sang trạng thái RRC Connected với mức tiêu thụ năng lượng thấp hơn Khi không có hoạt động, thiết bị bước vào giai đoạn RRC Inactivity Timer, tiếp tục giảm tiêu thụ năng lượng Sau khi bộ đếm thời gian T3324 hết hạn, thiết bị chuyển sang trạng thái PSM, trong đó tiêu thụ năng lượng cực thấp trong phạm vi micro-Ampe [11]

Trong suốt thời gian của chế độ ngủ sâu, mạng giữ lại thông tin trạng thái của thiết bị, và thiết bị IoT vẫn được duy trì đăng ký với mạng Điều này có nghĩa là nếu thiết bị thức dậy trước khi hết khoảng thời gian gửi dữ liệu, nó không cần thực hiện lại quy trình đăng ký mạng, giúp tiết kiệm năng lượng một cách đáng kể Bằng cách này, PSM tối ưu hóa hiệu suất năng lượng của các thiết bị IoT, giảm thiểu tiêu thụ năng lượng không cần thiết và tăng cường hiệu quả hoạt động đáng kể.

TỔNG QUAN VỀ GIAO THỨC COAP

COAP là một giao thức chuyên dụng cho các thiết bị có tài nguyên mạng hạn chế, được thiết kế đặc biệt cho Internet of Things (IoT) Mục tiêu của COAP là cung cấp một kênh truyền thông hiệu suất cao, đáp ứng được các yêu cầu của các thiết bị IoT như thời gian đáp ứng thấp, kích thước gói tin nhỏ và tiêu thụ năng lượng ít

COAP được thiết kế để hoạt động trên các mạng không ổn định, có băng thông thấp và tiêu tốn ít năng lượng, đặc biệt là trong môi trường IoT Ngoài ra, CoAP cũng rất đáng tin cậy, với các cơ chế giúp đảm bảo giao nhận tin nhắn, ngay cả trong trường hợp kết nối mạng hoặc năng lượng của thiết bị bị hạn chế Điều này làm cho nó phù hợp cho các thiết bị IoT, thường hoạt động trong môi trường mạng phức tạp

Một trong những ưu điểm quan trọng nhất là tiết kiệm năng lượng Nhờ vào việc giảm thiểu overhead, COAP tiêu thụ ít năng lượng hơn so với các giao thức khác Ngoài ra, COAP cũng được thiết kế để có độ trễ thấp, đảm bảo giao tiếp nhanh chóng giữa các thiết bị và internet Sử dụng kích thước gói nhỏ, giao thức này giảm lượng dữ liệu truyền giữa các thiết bị và internet, giúp giảm tắc nghẽn mạng và tăng hiệu suất [12]

Hình 2.6: So sánh giao thức MQTT và CoAP [13]

Như có thể thấy MQTT sử dụng phương pháp publish/subscribe, trong khi CoAP sử dụng phương pháp request/response MQTT cần một broker trung tâm để truyền thông điệp giữa các thiết bị, còn CoAP giao tiếp trực tiếp giữa các thiết bị mà không cần qua trung gian CoAP sử dụng UDP, ít tin cậy hơn so với kết nối TCP mà MQTT sử dụng Tuy nhiên, MQTT tiêu tốn nhiều năng lượng hơn vì phải duy trì kết nối liên tục giữa client và broker CoAP chỉ giao tiếp một-một, trong khi MQTT cho phép nhiều thiết bị kết nối cùng lúc Không giống như giao thức dựa trên TCP, CoAP không cần kết nối trước, nên có thể giao tiếp trực tiếp giữa hai thiết bị mà không cần chuẩn bị trước MQTT phù hợp với các hệ thống dựa trên sự kiện, nơi nhiều thiết bị tương tác với nhau dựa trên dữ liệu cảm biến CoAP phù hợp hơn cho các hệ thống theo dõi sự thay đổi trạng thái, nơi thông tin trạng thái được chuyển giữa client và server [14].

TỔNG QUAN VỀ CẢM BIẾN KHÓI QUANG

Cảm biến khói quang điện là một thiết bị tiên tiến được thiết kế để phát hiện sự hiện diện của khói và cảnh báo nguy cơ hỏa hoạn một cách nhanh chóng và hiệu quả Khác với các loại cảm biến khói ion hóa truyền thống, cảm biến khói quang điện sử dụng công nghệ ánh sáng để phát hiện khói

Hình 2.7: Cách thức hoạt động của cảm biến khói quang [15].

Như có thể thấy thiết bị báo động này có một buồng chứa cảm biến ánh sáng bên trong Buồng này có một đèn LED chiếu một chùm sáng theo đường thẳng ngang qua buồng và nếu khói bằng cách nào đó xâm nhập vào buồng này, nó sẽ cản trở đường đi của chùm sáng đèn LED và làm lệch hướng chùm sáng Khi chùm sáng đèn LED bị khói làm lệch hướng, nó sẽ đi vào một cảm biến quang trong một ngăn khác của cùng buồng đó Vì vậy, mỗi khi chùm sáng đèn LED chiếu vào cảm biến quang, cảm biến quang sẽ phản hồi bằng các giá trị khác nhau tùy thuộc vào nồng độ khói Đặc biệt cảm biến khói quang phát hiện khói âm ỉ nhanh chóng trước khi có cháy xảy ra.

TỔNG QUAN VỀ WEBSOCKET

WebSocket là một giao thức hai chiều, full-duplex được sử dụng trong cùng một kịch bản của việc giao tiếp giữa máy khách và máy chủ, khác với HTTP nó bắt đầu từ ws:// hoặc wss:// Đó là một giao thức có trạng thái, có nghĩa là kết nối giữa máy khách và máy chủ sẽ được duy trì cho đến khi nó bị chấm dứt bởi một trong hai bên (máy khách hoặc máy chủ) Sau khi đóng kết nối bởi bất kỳ bên nào của máy khách và máy chủ, kết nối sẽ bị chấm dứt từ cả hai phía [16]

Hình 2.8: Mô tả kết nối WebSocket giữa client và server [16]

Lấy một ví dụ về giao tiếp giữa máy khách và máy chủ, có máy khách là trình duyệt web và máy chủ, bất cứ khi nào bắt đầu kết nối giữa máy khách và máy chủ, máy khách- máy chủ sẽ bắt tay và quyết định tạo kết nối mới và kết nối này sẽ tiếp tục tồn tại cho đến khi bị chấm dứt bởi bất kỳ máy chủ hay máy khách Khi kết nối được thiết lập và hoạt động, quá trình liên lạc sẽ diễn ra bằng cách sử dụng cùng một kênh kết nối cho đến khi kết thúc.

THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG

ĐẶC TẢ HỆ THỐNG

Nhóm thực hiện đã xác định các yêu cầu chi tiết để thiết kế hệ thống báo khói sử dụng công nghệ NB-IoT Đầu tiên, thiết bị phải có khả năng tự động kết nối vào mạng NB-IoT nhằm đảm bảo thiết bị có thể truyền dữ liệu lên mạng lưới Thiết bị sẽ gửi báo cáo trạng thái và dữ liệu cảm biến định kỳ, giúp người dùng theo dõi hoạt động và các giá trị đo được của thiết bị thông qua ứng dụng người dùng Khi phát hiện có khói, thiết bị sẽ ngay lập tức kích hoạt cảnh báo, đảm bảo phản ứng nhanh chóng trong tình huống khẩn cấp, lúc này người dùng sẽ nhận được cảnh báo thông qua mail và ứng dụng người dùng Ngoài ra, hệ thống còn cung cấp một giao diện web để quản lý và giám sát tất cả các thiết bị đang hoạt động, cung cấp thông tin chi tiết và khả năng quản lý tập trung

Hệ thống được thiết kế để tiêu thụ năng lượng thấp nhất có thể, kéo dài tuổi thọ pin và giảm chi phí vận hành Trong thiết kế này nhóm thực hiện tập trung vào việc nghiên cứu công nghệ mới cũng như chọn các thông số mang tính chất tương đối và phù hợp Sơ đồ khối hệ thống được mô tả trong hình 3.1

Hình 3.1: Sơ đồ khối toàn bộ hệ thống báo khói

Dựa vào sơ đồ khối trên, nhóm thực hiện đã phân tích được chức năng của từng khối sau:

- Khối xử lý trung tâm: đóng vai trò quan trọng nhất, là nơi thu thập dữ liệu từ các cảm biến, xử lý dữ liệu và điều khiển các thiết bị khác Đảm nhận vai trò điều khiển khối mạng vô tuyến để có thể truyền nhận dữ liệu và giao tiếp với người dùng

- Khối cảm biến: thu thập dữ liệu khói thông qua cảm biến khói BM22S2021 và nhiệt độ môi trường thông qua cảm biến nhiệt độ SHT30 Đây là 2 loại cảm biến có độ chính xác cao và được sử dụng rỗng rãi trong công nghiệp và ứng dụng IoT

- Khối cảnh báo: đảm nhận vai trò báo động tức thời khi phát hiện nồng độ khói vượt ngưỡng

- Khối mạng vô tuyến: đảm bảo thiết bị luôn sẵn sàng kết nối với mạng vô tuyến để truyền tải dữ liệu lên mạng lưới và điều khiển thiết bị từ xa

- Khối nguồn: thực hiện chức năng cấp nguồn cho toàn bộ thiết bị và giúp thiết bị hoạt động ổn định

- Khối máy chủ: Xử lý các yêu cầu nhận được thông qua Coap, HTTP, WebSocket Truy xuất và nhập dữ liệu vào Database lưu trữ trên Server

- Website quản lý: Công cụ để quản lý người dùng, khách hàng, các thiết bị của khách hàng Phương tiên là trao đổi trực tiếp hay gián tiếp với khách hàng

- Ứng dụng Mobile: Công cụ để người dùng, khách hàng dễ dàng truy cập, theo dõi và quản lý thiết bị

- Khối quản lý dữ liệu: Lưu trữ, truy cập và quản lý dữ liệu.

THIẾT KẾ PHẦN CỨNG

3.2.1 Chức năng của phần cứng

Phần cứng là một trong những thành phần không thể thiếu trong một hệ thống báo khói, đóng vai trò then chốt trong việc đảm bảo an toàn và hiệu quả của hệ thống Chức năng chính của phần cứng là thu thập định kỳ các thông số môi trường như nồng độ khói, nhiệt độ và độ ẩm, sau đó gửi dữ liệu thu thập được lên server để phân tích và giám sát Ngoài ra, phần cứng được trang bị còi báo động nhằm ngay lập tức kích hoạt khi phát hiện nồng độ khói vượt ngưỡng cho phép, đồng thời gửi cảnh báo khẩn cấp đến server để có biện pháp xử lý kịp thời

Một yếu tố quan trọng của phần cứng trong hệ thống báo khói là khả năng tiêu thụ năng lượng thấp, đảm bảo thời lượng sử dụng dài khi thiết bị hoạt động bằng pin Bằng cách tích hợp công nghệ NB IoT, phần cứng không chỉ giúp kéo dài tuổi thọ của thiết bị mà còn giảm thiểu chi phí bảo trì và thay thế pin thường xuyên

3.2.2.1 Khối xử lý trung tâm

Trên thị trường có nhiều dòng vi điều khiển (MCU) tiết kiệm năng lượng, được thiết kế đặc biệt cho các ứng dụng di động và IoT Những MCU này tích hợp các tính năng tiên tiến để tối ưu hóa hiệu suất và tiêu thụ năng lượng, đảm bảo tính linh hoạt và dễ dàng tích hợp Trong số đó, dòng STM32L của STMicroelectronics nổi bật với sự kết hợp giữa hiệu suất cao và tiêu thụ năng lượng thấp Đặc biệt, STM32L412 là một lựa chọn lý tưởng cho các ứng dụng IoT và cảm biến, nhờ hiệu suất cao và tiêu thụ năng lượng cực thấp Chip này tích hợp lõi Cortex-M4, cung cấp các chế độ tiết kiệm năng lượng siêu thấp và nhiều giao diện phong phú như I2C, SPI, ADC, UART, hỗ trợ việc đọc cảm biến cũng như giao tiếp với các thiết bị ngoại vi, làm cho nó trở thành một lựa chọn tuyệt vời cho các ứng dụng như hệ thống báo cháy

Nhóm thực hiện đã lựa chọn dòng vi điều khiển STM32L412 có khả năng tiết kiệm năng lượng vượt trội, phù hợp cho các ứng dụng yêu cầu hiệu suất cao và tiêu thụ năng lượng thấp Cụ thể, nó hỗ trợ chế độ Shutdown với mức tiêu thụ chỉ 16 nA và có 4 chân đánh thức Ở chế độ Standby, mức tiêu thụ là 32 nA với 4 chân đánh thức, và 245 nA khi cú sử dụng RTC Chế độ Stop 2 tiờu thụ 0.7 àA, hoặc 0.95 àA khi tớch hợp RTC Chế độ Stop 1 tiờu thụ 3.25 àA, hoặc 3.65 àA khi tớch hợp RTC [18] Tuy nhiờn tựy vào ứng dụng cũng như cơ chế hoạt động của hệ thống mà phải lựa chọn chế độ tiết kiệm năng lượng cho phù hợp do không phải chế độ nào cũng đáp ứng được mục tiêu đề ra

Hình 3.3: Sơ đồ nguyên lý khối xử lý trung tâm

Vi điều khiển STM32L412 mà nhóm thực hiện đã lựa chọn sẽ đóng vai trò trung tâm trong việc xử lý, điều khiển và quyết định các hành vi cần thực hiện trong từng tình huống cụ thể Cụ thể, vi điều khiển này sẽ sử dụng các giao diện UART và I2C để giao tiếp với các khối mạng vô tuyến và khối cảm biến, cho phép truyền tải dữ liệu và nhận lệnh một cách chính xác và nhanh chóng Ngoài ra, các GPIO của vi điều khiển sẽ được sử dụng để thực thi các yêu cầu cần thiết, chẳng hạn như kích hoạt cảnh báo hoặc điều khiển các thành phần khác trong hệ thống Với sự kết hợp của các tính năng này, STM32L412 không chỉ đáp ứng được các yêu cầu kỹ thuật mà còn đảm bảo tính linh hoạt và dễ dàng tích hợp vào hệ thống báo khói thông minh

Nhóm thực hiện đã lựa chọn Module Quectel BC660K với thiết kế để hoạt động ổn định và tin cậy trong các môi trường khắc nghiệt, với khả năng chống nước và chống sốc, đáp ứng được các yêu cầu về độ bền và ổn định của hệ thống báo khói Hơn nữa, việc tích hợp BC660k vào hệ thống rất dễ dàng và linh hoạt, cho phép nó hoạt động hiệu quả trong nhiều ứng dụng báo khói đa dạng, từ gia đình đến các tòa nhà và khu công nghiệp.Với sự kết hợp giữa các tính năng tiên tiến, độ tin cậy cao và khả năng tích hợp dễ dàng, module NB-IoT BC660k là một lựa chọn lý tưởng để cung cấp kết nối mạng IoT cho hệ thống báo khói Điều này đảm bảo an toàn và bảo vệ hiệu quả cho con người và tài sản, đồng thời tối ưu hóa chi phí và năng lượng sử dụng

Module NB-IoT BC660K là một giải pháp kết nối mạng hiệu quả và tiết kiệm năng lượng, lý tưởng cho các ứng dụng IoT Module này tiêu thụ dòng điện chỉ 800nA trong chế độ PSM (Power Saving Mode), 0.11mA trong chế độ chờ và 67mA trong chế độ hoạt động Với công suất phát tối đa 23 dBm ±2 dB và độ nhạy thu -116 dBm, BC660K đảm bảo khả năng kết nối mạnh mẽ và ổn định.Với kích thước nhỏ gọn 17.7 mm × 15.8 mm × 2.0 mm, module này dễ dàng tích hợp vào các thiết bị IoT BC660K hỗ trợ các chuẩn giao tiếp I2C, USART, và SPI, cung cấp sự linh hoạt cao trong việc kết nối với các cảm biến và thiết bị khác [19] Module NB-IoT BC660K là lựa chọn hoàn hảo cho các hệ thống yêu cầu hiệu suất cao và tiêu thụ năng lượng thấp, như hệ thống báo khói, đảm bảo hoạt động bền bỉ và tiết kiệm chi phí

Hình 3.5: Sơ đồ nguyên lý khối mạng vô tuyến

Khối mạng vô tuyến trong hệ thống bao gồm module Quectel BC660K kết hợp với khe SIM, cho phép người dùng gắn SIM vật lý để kết nối với mạng di động Bên cạnh đó, khối này còn được trang bị led báo hiệu kết nối mạng và anten giúp tăng cường khả năng thu nhận tín hiệu mạng vô tuyến, đảm bảo kết nối ổn định và mạnh mẽ

Trong hệ thống báo khói, các cảm biến đóng vai trò quan trọng trong việc phát hiện sự hiện diện của khói và các yếu tố môi trường khác, như nhiệt độ và độ ẩm, để nhận biết nguy cơ cháy nổ Những cảm biến này không chỉ cần phát hiện khói một cách chính xác mà còn phải đáp ứng các yêu cầu nghiêm ngặt về thiết kế và hiệu suất Cụ thể, các cảm biến phải có kích thước nhỏ gọn để dễ dàng tích hợp vào các thiết bị và hệ thống hiện có mà không gây cồng kềnh hay bất tiện Khả năng tiết kiệm năng lượng cũng là yếu tố quan trọng, giúp kéo dài tuổi thọ pin và giảm chi phí bảo trì Bên cạnh đó, các cảm biến cần thực hiện hiệu quả các chức năng như giám sát liên tục, phản ứng nhanh chóng và đáng tin cậy trong các tình huống khẩn cấp

Hình 3.6: Sơ đồ nguyên lý khối cảm biến

Cảm biến khói BM22S2021-1 và cảm biến nhiệt độ độ ẩm SHT30 được nhóm thực hiện lựa chọn vì chúng đáp ứng đầy đủ các yêu cầu về thiết kế nhỏ gọn và tiết kiệm năng lượng Cả hai loại cảm biến này không chỉ có kích thước nhỏ gọn mà còn tích hợp các tính năng tiên tiến, đảm bảo hiệu suất cao và độ tin cậy trong hệ thống báo khói hiện đại

Hình 3.7: Cảm biến khói BM22S2021-1

Cảm biến BM22S2021-1 là một thiết bị số chuyên dụng để phát hiện khói, tích hợp với một MCU làm thiết bị chính và giao diện truyền thông UART, mang lại sự linh hoạt và tiện lợi trong sử dụng Kích thước nhỏ gọn của BM22S2021-1 giúp dễ dàng tích hợp vào các ứng dụng sản phẩm khác nhau, từ hệ thống báo động khói đến các hệ thống nhà thông minh Cảm biến hoạt động trong khoảng điện áp từ 3.0V đến 5.0V và có phạm vi phát hiện khói từ 0,1 đến 0,8dB/m Chế độ giao tiếp UART và baudrate 9600bps mang lại sự tiện lợi và hiệu quả trong việc truyền dữ liệu Cảm biến BM22S2021-1 tiêu thụ dòng điện rất thấp, với dòng chế độ chờ dưới 15μA với điện áp 3V và dòng chế độ báo động dưới 20mA với điện áp 3V [20] Và theo đó là cảm biến nhiệt độ SHT30 có khả năng với sai số chỉ 0.2 độ C, và độ ẩm trong khoảng từ 0 đến 100% RH với sai số 2%

RH SHT30 tiờu thụ dũng điện trung bỡnh chỉ 1.7àA và tối đa 1500àA, giỳp tiết kiệm năng lượng và kéo dài tuổi thọ của hệ thống đảm bảo tiết kiệm năng lượng cho các hệ thống sử dụng [21]

Ngày nay, có rất nhiều thiết bị được sử dụng để cảnh báo trong các tình huống khác nhau, bao gồm đèn báo hiệu, loa báo hiệu và đồng hồ báo hiệu Nhóm thực hiện đã tiến hành xây dựng sơ đồ nguyên lý cho khối cảnh báo với một còi báo và một led báo hiệu

Hình 3.8: Sơ đồ nguyên lý khối cảnh báo

Nhóm thực hiện thiết kế sơ đồ nguyên lý điều khiển còi thông qua một transistor và điều khiển transistor bằng chip STM32L412 Và khi có cảnh báo cháy, MCU sẽ kích hoạt còi báo và led thông qua GPIO được cấu hình sẵn

Khối nguồn đóng vai trò then chốt trong việc cung cấp điện áp cho toàn bộ hệ thống báo khói, đảm bảo mọi thiết bị trong hệ thống hoạt động ổn định và hiệu quả Để đảm bảo hiệu suất tối ưu, nhóm thực hiện đã tính toán kỹ lưỡng các dòng điện tiêu thụ của thiết bị ở chế độ hoạt động.Việc tính toán này là cần thiết để xác định công suất nguồn điện phù hợp, đảm bảo rằng hệ thống có đủ năng lượng để vận hành liên tục mà không gặp sự cố Khối nguồn không chỉ cung cấp điện áp ổn định mà còn góp phần bảo vệ các thành phần trong hệ thống khỏi các hiện tượng quá tải hay sụt áp, giúp kéo dài tuổi thọ của thiết bị và đảm bảo độ tin cậy cao trong quá trình vận hành

Bảng 3.1: Bảng tính toán khối nguồn cung cấp cho mạch hoạt động

STT Tên linh kiện Số lượng Điện áp hoạt động Dòng điện tiêu thụ

Tổng dòng tiêu thụ khi hoạt động 133.579mA

SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ TOÀN MẠCH

Dựa trên các yêu cầu cần thiết của phần cứng như khả năng truyền dữ liệu, kích hoạt cảnh báo và tiết kiệm năng lượng, nhóm thực hiện đã tiến hành một quá trình nghiên cứu kỹ lưỡng Nhóm đã xem xét các tài liệu chuyên ngành liên quan, đồng thời tham khảo và phân tích nhiều sơ đồ nguyên lý khác nhau để đảm bảo đáp ứng đầy đủ các mục tiêu đề ra Qua quá trình nghiên cứu và đánh giá, nhóm đã phát triển một sơ đồ nguyên lý hoàn chỉnh, đảm bảo tính hiệu quả và độ tin cậy cao trong việc thực hiện các chức năng cần thiết của hệ thống báo khói Sơ đồ nguyên lý này không chỉ đáp ứng được yêu cầu về truyền dữ liệu và cảnh báo nhanh chóng mà còn tối ưu hóa việc tiết kiệm năng lượng, giúp kéo dài thời gian sử dụng thiết bị khi hoạt động bằng pin Sơ đồ nguyên lý tại hình 3.11 là kết quả của quá trình nghiên cứu và phát triển của nhóm thực hiện

Hình 3.11: Sơ đồ nguyên lý phần cứng

KẾT QUẢ THỰC HIỆN

KẾT QUẢ MÔ HÌNH THI CÔNG

4.1.1 Kết quả thi công phần cứng

Sau khi hoàn thiện sơ đồ nguyên lý của toàn bộ mạch, nhóm thực hiện tiến hành thiết kế mạch với kích thước board có đường kính 10cm Mạch được thiết kế gồm 2 lớp để tối ưu hóa không gian và đảm bảo sự sắp xếp hợp lý của các linh kiện Các linh kiện được sử dụng trong thiết kế mạch đã được lựa chọn và bố trí cẩn thận, dựa trên các thông số và yêu cầu kỹ thuật đã đề ra trong phần thiết kế phần cứng Điều này đảm bảo mạch không chỉ đáp ứng được mục tiêu đề ra mà còn phù hợp với yêu cầu về kích thước và hiệu suất a) Mạch in 2D b) Mạch in 3D

Hình 4.1: Mạch PCB được vẽ trên phần mềm

Quá trình vẽ mạch được thực hiện một cách cẩn thận, đảm bảo việc bố trí các linh kiện một cách hợp lý và không xảy ra sai sót, từng đường nối và vị trí linh kiện đều được xem xét kỹ lưỡng để tối ưu hóa không gian nhằm đảm bảo quá trình hàn kinh kiện được thực hiện dễ dàng a) Mạch điện thi công b) Sản phẩm hoàn chỉnh

Hình 4.2: Mạch PCB và vỏ bảo vệ thực tế

Sau khi hoàn thành, nhóm tiến hành hàn các linh kiện vào mạch dựa trên sơ đồ nguyên lý ở hình a Các linh kiện như điện trở, tụ điện, vi điều khiển và cảm biến được chọn và gắn đúng vị trí Sau đó, nhóm thực hiện kiểm tra kỹ lưỡng để đảm bảo không có đường mạch nào bị đứt hoặc điểm hàn nào bị kết nối sai Để đảm bảo yêu cầu về mặt thẩm mĩ, an toàn của hệ thống, sinh viên thực hiện đề tài đã thi công lớp vỏ của hệ thống bằng nhựa PLA chuyên dụng cho vẽ 3D nhằm che dấu đi các bộ phận điện tử bên trong Thiết kế vỏ hộp ở hình b có những khe hở xung quanh và ngay cảm biến khói có nhiểu khe hở hơn để khói có thể vào thiết bị dễ dàng

4.1.2 Kết quả thi công phần mềm

➢ Giao diện tổng quan Ứng dụng Web là công cụ để quản trị viên quản lý thiết bị và khách hàng của mình Để công việc của người quản trị viên diễn ra dễ dàng và việc quản lý trang Web trở nên thuận lợi, ứng dụng web phải đáp ứng về tính thẩm mĩ và trải nghiệm a) Phần Menu điều hướng b) Phần nội dung

Hình 4.3: Giao diện tổng quan ứng dụng Web Đây là giao diện cơ bản của ứng dụng web quản lý, giao diện này cung cấp đầy đủ mục, các mục này là công cụ để quản trị viên quản lý và thể hiện rõ trong phần menu như mục a hình 4.3 Ứng với các mục của Menu sẽ trả về một phần nội dung tương ứng ở hình b Cụ thể là ứng dụng được thiết kế bao gồm các nhóm trang quản lý thiết bị, quản lý khách hàng và trung tâm hỗ trợ Ở nhóm trang quản lý thiết bị, bao gồm hai trang, một trang để quản lý các thiết bị mà người dùng đã sử dụng và một trang để quản lý các thiết bị mới của hệ thống Ngoài việc quản lý các thiết bị này, trang này con có chức năng thêm mới các thiết bị khác và tạo mã QR cho các thiết bị Ở nhóm trang quản lý khách hàng, ở đây chỉ có 1 trang để quản lý thông tin của khách hàng Có thể xem thông tin về email, số điện thoại, họ và tên của khách hàng và một số thông tin khác Việc quản lý các thông tin này là cần thiết trong việc tương tác và hỗ trợ khách hàng Ở nhóm trang hỗ trợ, bao gồm một trang dùng để xử lý các báo cáo của người dùng và một trang để hội thoại để trả lời thắc mắc của người dùng

➢ Giao diện trang nhật ký thiết bị

Giao diện trang hiện nhật ký của thiết bị cung cấp cho quản trị viên nhật ký dữ liệu thiết bị gửi lên máy chủ thông qua Coap với dạng JSON Điều này giúp quản trị viên có thể xem, theo dõi và quản lý các thông tin về các hoạt động, sự kiện của thiết bị Giao diện này có thể dùng để điều tra sự cố, theo dõi xem thiết bị có gửi dữ liệu lên máy chủ hay không, đồng thời đảm bảo công tác bảo trì và quản lý

Hình 4.4: Giao diện trang web hiện nhật ký của thiết bị

Sau khi được thiết bị gửi lên, dữ liệu sẽ được lưu trữ trên máy chủ, đồng thời dữ liệu này sẽ được chuyển ngay lập tức đến ứng dụng Web của quản trị viên, cho phép họ quản lý một cách hiệu quả Các dữ liệu sẽ được hiển thị dưới định dạng JSON, bao gồm thông tin chi tiết về thời gian mà thiết bị gửi lên, điều này giúp quản trị viên dễ dàng theo dõi và xử lý thông tin theo thời gian thực

➢ Thêm thiết bị, theo dõi thiết bị

Trên màn hình "Home", người dùng chọn chuyển sang mục "Dashboard" Tại đây giao diện sẽ hiển thị như hình 4.6b Người dùng nhấn vào nút "Thêm thiết bị", hệ thống sẽ dẫn người dùng đến màn hình quét mã QR như hình a ở mục hình 4.6 a) Màn hình QR b) Thiết lập thiết bị c) Kết quả

Hình 4.5: Giao diện chức năng thêm thiết bị Đầu tiên, đưa camera đến mã QR của thiết bị, mã này thường được dán ở lớp vỏ của thiết bị Sau khi quét xong, thiết bị sẽ được thêm vào như hình 4.6c Từ thiết bị ta có thể theo dõi được các dữ liệu của thiết bị, để xem chi tiết thông tin thiết bị thì người dùng vào màn hình chi tiết của thiết bị như hình 4.7 a) Màn hình chính b) Thông tin thiết bị c) Màn hình lịch sử

Hình 4.6: Màn hình chi tiết, thông tin thiết bị và màn hình trang lịch sử Ở màn hình 4.7a, người dùng có thể theo dõi các thông tin như thời gian cập nhật, mức độ khói, nhiệt độ, độ ẩm, và dung lượng pin của thiết bị Ngoài ra, người dùng có thể tắt còi báo động của thiết bị bằng cách nhấn vào biểu tượng chuông, nhưng chức năng này chỉ khả dụng khi có sự cố cháy xảy ra Nếu không có sự cố, còi sẽ không thể tắt được Để xem chi tiết thông số của thiết bị, người dùng có thể nhấn vào nút "Thông tin", ứng dụng sẽ chuyển hướng đến trang thông tin chi tiết của thiết bị như hình 4.7c Tại đây, người dùng có thể xem các thông số về mạng và các thông tin chi tiết khác của thiết bị Nếu người dùng muốn xem lịch sử dữ liệu về khói, nhiệt độ, và độ ẩm, họ có thể nhấn vào nút "Lịch sử thiết bị" ở góc phải màn hình và được chuyển đến trang lịch sử như hình 4.7c, nơi họ có thể theo dõi các lần phát cảnh báo cháy của thiết bị Người dùng cũng có thể cài đặt khoảng thời gian muốn xem lịch sử dữ liệu Để theo dõi dữ liệu dưới dạng biểu đồ, người dùng chỉ cần chuyển sang tab "Đồ thị" bằng cách nhấn vào nút "Đồ thị", tại đây, tất cả các dữ liệu sẽ được hiển thị một cách trực quan, giúp người dùng dễ dàng theo dõi và phân tích a) Màn hình khói b) Màn hình nhiệt độ c) màn hình độ ẩm

Hình 4.7: Màn hình theo dõi lịch sử dữ liệu Ứng với mỗi biểu tượng, khi người dùng nhấn vào sẽ hiển thị đồ thị tương ứng về khói, nhiệt độ và độ ẩm Người dùng còn có thể theo dõi các dữ liệu này theo một khoảng thời gian đã chọn bằng cách nhấn vào phần thời gian và chỉnh thời gian mong muốn theo dõi

➢ Khi thiết bị ở trạng thái bình thường

Khi thiết bị ở trạng thái bình thường, định kì thiết bị sẽ thức dậy đo nồng độ khói, nhiệt độ, độ ẩm theo thời gian được cấu hình sau đó đẩy dữ liệu này lên server Phía ứng dụng người dùng cũng sẽ tự động cập nhật dữ liệu mới nhất từ thiết bị để dễ dàng cho người dùng biết được trạng thái hoạt động của thiết bị cũng như các giá trị được trả về từ các cảm biến

Hình 4.8: Ứng dụng khi ở trạng thái bình thường

Như có thể thấy trên ứng dụng người dùng, nồng độ khói, nhiệt độ, độ ẩm và dung lượng pin của thiết bị được hiển thị một cách rõ ràng và luôn được cập nhật với giá trị mới nhất từ thiết bị

➢ Khi thiết bị ở trạng thái cảnh báo

Khi thiết bị nhận thấy có nồng độ khói bất thường sẽ ngay lập tức thực hiện chương trình ngắt và vào chế độ cảnh báo ngay lập tức Lúc này, còi báo trên thiết bị sẽ được bật, thiết bị tiến hành đọc nồng độ khói và nhiệt độ, kết nối với mạng lưới và gửi cảnh báo lên server a) Thông báo qua điện thoại b) Thông báo qua email

Hình 4.9: Thông báo cảnh báo qua mail và ứng dụng

Phía server khi nhận được cảnh báo sẽ ngay lập tức gửi email đến người dùng về việc đã có hỏa hoạn xảy ra đồng thời, ứng dụng được kết nối với thiết bị cũng sẽ thông báo cảnh báo đến người dùng a) Cảnh báo hiển thị trên ứng dụng b) Ứng dụng hiển thị nồng độ khói cao

Hình 4.10: Cảnh báo hiển thị trên ứng dụng người dùng