Khóa luận tốt nghiệp Kỹ thuật máy tính: Hệ thống chữa cháy tự động - nhận dạng lửa bằng camera

TÓM TẮT KHÓA LUẬNTrong dé tài này, nhóm dé xuất một mô hình hệ thống chữa cháy có khả năng dichuyên linh hoạt trong môi trường phòng nhỏ kín và hành lang dé khắc phục việc chữacháy cô đị

ĐẠI HỌC QUOC GIA TP HO CHÍ MINH

TRUONG DAI HOC CONG NGHE THONG TIN

KHOA KY THUAT MAY TINH

NGUYEN ĐỨC THANG

KHOA LUAN TOT NGHIEP

HE THONG CHỮA CHAY TỰ DONG - NHẬN DANG

LUA BANG CAMERA

Automatic fire extinguisher — fire detection using camera

KY SƯ KY THUAT MAY TÍNH

TP HO CHÍ MINH, 2023

ĐẠI HỌC QUOC GIA TP HO CHÍ MINH

KHOA KY THUAT MAY TÍNH

NGUYEN ĐỨC THANG - 18521393

KHOA LUAN TOT NGHIEP

HE THONG CHỮA CHAY TU ĐỘNG - NHAN DANG

LUA BANG CAMERA

Automatic fire extinguisher — fire detection using camera

KY SU KY THUAT MAY TINH

GIANG VIEN HUONG DAN ThS TRAN QUANG NGUYEN - TS PHAM QUOC HUNG

TP HO CHÍ MINH, 2023

THÔNG TIN HỘI ĐÒNG CHÁM KHÓA LUẬN TÓT NGHIỆP

Hội đồng chấm khóa luận tốt nghiệp, thành lập theo Quyết định số

75/QD-DHCNTT ngày 15 thang 02 năm 2023 của Hiệu trưởng Trường Đại học Công nghệ Thông tin.

LỜI CẢM ƠN

Đầu tiên, em xin gửi lời cảm ơn đến quý thầy cô tại trường Đại học Công nghệ

thông tin —- ĐHQG Trong quá trình học tập và rèn luyện tại trường, với sự day dỗ và chỉ

bảo tận tình của các quý thầy cô đã trang bị cho em những kiến thức về chuyên môn

cũng như kỹ năng mềm Qua đó, giúp em có thể hoàn thành đề tài nghiên cứu này.

Tiếp theo, em xin cảm ơn Khoa Kỹ thuật máy tính vì đã luôn tạo mọi điều kiện

thuận lợi cho em được học tập và phát triên.

Đặc biệt, dé hoàn thành dé tài nghiên cứu khoa học này, em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới thầy Trần Quang Nguyên và thầy Phạm Quốc Hùng đã tận tình chỉ bảo, hướng

dẫn và hỗ trợ trang thiết bị tốt nhất và vạch ra hướng đi cần thiết cho đề tài đề từ đó em

có thêm động lực đề thực hiện đề tài.

Em cũng muốn cảm ơn tất cả các công ty và nhà phát triển đã cung cấp các dịch

vụ miễn phí cũng như các thư viện và mã nguồn mở Không có những công cụ và những

thư viện này đê tài nghiên cứu khoa học này không thể hoàn thành được như bây giờ.

Cuối cùng, em xin cảm ơn đến gia đình, những người và đàn anh đồng thời cũng

là thành viên trong câu lạc bộ CEEC đã luôn dành sự động viên đến em trong suốt quá

trình thực hiện đề tài.

Mặc dù đã nỗ lực và cé gắng nhưng kiến thức cũng như kinh nghiệm van còn hạn

chế, nên dé tài và báo cáo không thé tránh khỏi nhiều thiếu sót Em rất mong nhận được

nhiều sự góp ý, nhận xét từ quý thầy cô.

Một lân nữa, em xin chân thành cảm ơn!

Thành phó Hồ Chí Minh, tháng 1 năm 2023

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Đức Thắng

Chương 1 Tổng quan đề tài -. -s<seevcvveseevvvvsseerrvoseel 4 1.1 Giới thiệu để tài 22222 2222222122 T221 re 4 1⁄2 Mục tiêu của đề tài .2ccc22 2222121 t2 1 4

13 Bố [li 0 5 Chương 2 Cơ sở lý thuyết -cesc©ccsseccvvveeeecrvesserrrxeseorroosevl 6 2.1 Tìm hiểu về các linh kiện điện tử, các công nghệ - ¿+2 6

2.1.1 Máy tính nhúng Raspberry Pi 4 - ¿5-5 5c Sx+xcterererrrrrrrre 6

2.1.1.1 Phần cứng 2222222ctSEE2EEEEErrrrEEEEEEkrrrrrrrrrrkrrrrrrrrerrre 6 2.1.1.2 Thông số kỹ thuật c¿+-22222222+++t2t2EEEEvrrrrrtrrrrrrrrrrrrrrrres 7

2.1.3.1 Giới thiệu chung -¿ 222222ccc+rttEEEEEEvverrrrrrrrkrrrrrrrree 10

2.1.3.2 Thông số kĩ thuật .-:-2222++222++++t2EEEErtttEEEvrrtrrkrrrrrrrrrrree ll 2.1.4 Nguồn xung 5VS5A cecsceccssssssesssssssescssssecscsssueesssussecsssusecsssssesesssieeessseeeeess 11

2.1.4.1 Giới thiệu CHUN « cceecccssscsssssssessscscosssssssssecsssssseseesccsssssieeseecessssueeseees 11

2.1.4.2 Thông số kĩ thuật -¿-222+22E22++22EES+rtttEEEvrttrrkrrrrrrrkrrree 12

2.1.5 Camera STC-N63SBJ

2.1.5.1 Giới thiệu chung 12

2.1.5.2 Thông số kĩ thuật

2.1.6 Bộ động cơ bước DG60 ::::¿+©22222222222222EEEAEEEEvvvrrrrrrrree 13

2.1.6.1 Giới thiệu chung cccccccccccccc+22222222222112111111112 2 re 13

2.1.6.2 Tính năng chính ¿55+ tt rên 13

2.1.7 Tim hiểu về vi điều khiển STM32F103C8T6 - 5-5252 ss+s+E+zszszs 14

2.1.7.1 Giới thiệu chung - 5 k3 ng nh ng nh như 14

2.1.7.2 Phần cứng SE 2kEESEEEEE211211211211271211 111111111 152.1.8 Tìm hiểu về mạch giảm áp MPI584EN Lee, 16

2.1.8.1 Giới thiệu chung - - 5 + tk HH ng ghi ngư 16

2.1.8.2 Thông số kỹ thuật - 2-2 ©E£+E2E2E2EE2E12712712171 712121 16

2.1.9 I/(090158002.05 672777 17

2.1.9.1 Giới thiệu chung - - 5 k3 E11 HH ng nh ng 17

2.1.9.2 Thông số kỹ thuật - ¿2-22 x2EE£EEt2EEEEEEEEE212221 21222121 xe 172.1.10 Encoder đọc tín hiệu bang hong ngoai c.ccccccscesseessessessesssessessseeseesses 182.1.11 Module chuyển mức logic 5V — 3.3V hai chiều - ¿255552 18

2.1.12 Bom chìm 24V 22W oo.cccccscsesccsssesssessessseessesseessssseesssssecssesscsseeseesseeseessees 19 2.1/13 Relay Š5V HH TH HT HH HH HH Hết 19

2.1.14 Chuan giao tiếp UART -5- 55c 2E 2E EEEEE1521E212171 211.21 1.ce 20

2.1.14.1 Khái niệm -©2c©2< E2 E2 E111 11.2111 20

2.1.14.2 Cách thức hoạt động của giao tiếp UARTT -52©5<+sz5cs+: 212.1.14.3 UU Gir ieee sccccctecccsssssecssessessieetecssessscssecsecsssesecssessecssesseessecseesseeseessecs 23

2.1.14.4 Nhược di6m vccceccccccccsccseessecsessessessesssessesssessesssessesssessesssessessseeseeesees 24

2.1.15 Giới thiệu về lập trình SOCKet - 6 51k 19 ng ng 24

2.1.18.1 Giới thiệu chung -¿-2¿222+2+++22EEEEEtEEEtEEkrtrkrerkrerkrerrree 27

2.1.19 Phần mềm VNC Vi€W€E 5- 5c S2 E2 1 E2E121157117171 711111 xe 29

QAV91 GiGi 0 4 29

2.1.20 So lược về YOLOV5 ¿ 2¿©2+22x2EESEEt2EEEEEEEEEEEEEkrrkrerkrrrrerrres 30

Chương 3 Hiện thực m6 lhình - G5 S3 559.9 9 9.09 9898 99 9Ø 30

3.1 Mô phỏng lại các linh kIỆn - - 5 G6 112311930 19119910 9v ng ng rưy 30

3.1.1 Mô phỏng lại động cơ DG60 - 5 Gv HgHnHgnH nniệt 31 3.1.2 Mô phỏng lại Driver DGÓÔ G5 1 1S HH key 31

3.1.3 | Mô phỏng lại nguồn DAV-6.5A U 33

3.1.4 Mô phỏng lại nguồn 5V-5A - 2-22 2+22E‡EE2EEEEEEEEEEEEEErrrrerkree 33

3.1.5 | Mô phỏng lai Camera STC-N63SB] - Ă Sàn, 34 3.1.6 Mô phỏng Raspberry Pi 4 - G - - nHnnHnH ng g ky 34

3.2 Thiết kế bộ khung dé chứa các linh kiện của phần điều khiển 35

3.2.1 Cấu trúc khe chữT -c-ccccrrrkrrrrrrrrirrrrtrirrrrrrrrrrrrrre 35

3.2.2 _ Thiết kế mặt cạnh .-:-cccccrrrktrrrrrrrrrrrtrrirrrrrrirrrrrrree 363.2.3 Thiết kế mặt trước và mặt sau . c-+ccerrrrterrrrrrkrrrrrrrrree 37

3.2.4 Thiết kế mặt đấy ccccserkerkerkerkerrecrerrecee 39

3.2.5 _ Thiết kế nắp hộp -:-©2¿+2++2E£Ekt2EEEEE2EEE2121121.EEcrkrrrres 39

3.2.6 Phần điều khiến sau khi hoàn thiện mô phỏng . ¿2 25+ 40

3.3 Thiết kế phần trục động cơ và vòi nước tích hợp camera - 40

3.3.1 Ghép hai động cơ lại với nhau <5 + +eE+*kE+eeEeeereeeeseeeree 40

3.3.2 _ Thiết kế đầu vòi nước tích hợp camera 2-2-5 s+s+zz+szzsz 423.4 Thiết kế hệ thống giao diện người dùng 2- 2£ ©52+SEc2zzv£xczrerrxerrxrree 44

3.5 Điều khiển động CƠ 2 7+ S22 2k2 2212112712112112111121111 211 11c cre 45

3.5.1 _ Lập trình truyền xung PWM ©+c22+22xc2EtEECEEEerkerkrrrrerreee 47

3.6 Truy cập vào Raspberry Pi 4 - «k1 HH HH Hy 48

3.7 Truyén hình ảnh từ camera lên UI dành cho chế độ Manual 483.8 Truyền hình ảnh thông qua Ethernet giữa Raspberry Pi và Laptop 493.9 Bật mở máy bơm với module Lora qua giao tiếp UART -. :- 513.10 Thuật toán dùng dé quét môi trường 2 2 2 s2 £++x+zxzxerxezxzree 523.11 Di chuyén theo toa độ mà mô hình nhận diện trả V6 eeeeeeseeeeeeees 533.12 Thuật toán nhận biết chuyên động bang Background Subtraction 543.13 Kiến trúc mô hình -+2++++trEEnHHH HH ưêu 55

3.14 Mach 8 57

3.14.1 Mach kết nối chân cho Raspberry Pi - 2-55 5 x>xc£xczxczsecsz 57

3.14.2, Mach điều khiển máy bơm -¿-2 +++++E+t2E++Ex++Exerkeerxrrxeerkeee 583.15 Điều chỉnh camera + 2 t+SE£SE+EEEEEE2E12212E122127122171 711.21 re 593.16 Huan luyện mô hình YOLOVS nhận diện lửa -¿s¿z2+z=sz 60

3.16.1 Tao Datasets ae 61 3.16.2 Train mô hình <1 kE+xkE*91 1191119119101 HH ky 61

3.16.3 Kết quả -.-Sc< 2k2 E2 E212211071211211211 112111 cxee 61

3.17 Chay mô hình YOLOv5 với module DNN của OpenCV 62

Chương 4 Kết qua thực nghiệm - e2 2s se s se sesssessessessessesse 63

4.1 Phần cơ khí c:+22+t2EEE2EE E222E T re 63

4.2 Quá trình XỊf HƯỚC - ĂĂ Q31 2111051 111211119 v 1H vn ng ết 67

4.3 Thực hiện chữa cháy thực t6 0 ccccccccccccssesssessseessessssecssesssecssecssecssecssecssecssecsseeess 674.4 Test trong điều kiện bình thường - 2: ¿2 +£+++2E£+Ex+x+erxzreerxesrxeree 694.5 Test trong điều kiện ngoài trời -¿- ¿2+ ++Ez+EE+EE£EEeEEeEkerkrrkerkrrerreee 714.6 Tổng thé toàn bộ hệ thống - 2 2£ £©E+2EE+EE££EE£EEEEEEtEEEtEEzEeerkerrkrree 72Chương 5 Kết luận và hướng phát triỄn -s s-s° se sesssssssessessesse 72

51 Kếtluận.Ẩ v1, 72

5.2 Khó khăn gặp phải «k1 HH TH TH TH TT TH Hàng nhi 73

5.3 Hướng phát triỀn + 2St+SE£EEE2EE21121121121122127121 7171.21.21.21 xe 73

DANH MỤC HÌNH

Hình 2.1: Hình minh hoa Raspberry Pi 4 - 5< 3+ 1121119115511 1 811 11g ngư 7

Hình 2.2: Hình ảnh các chân GPIO của Raspberry Pi 4 - «+ ksssseseerse 8

Hinh 2.3: BG loc CWID-1OA-T ee ec ceccescceceeseceeceseceeesecseeesesaecceeseceeeaeceeeseseeseaeeneeess 10

Hình 2.4: Nguồn xung 24V 6.5A voccecceccsssssessessessessessessessessessessecssesessesssessessessesseeseeseesees 11Hình 2.5: Nguồn xung 5V5A coscccscsssessssssssesssesssecssecssscssscsssessuesssesssecssecssecssecsseceseseseeessees 12

Hình 2.6: Động cơ bước DG6Ô - - - < + 111311931 15111 11191 1 HH HH t 13

Hình 2.7: Driver điều khiển DG60 -c5::252+vt2E vttrttEkttrrtrrtrrrrrrtrrrrrrrrrrrrrr 13Hình 2.8: Vi điều khiển STM32F103C876 -ccc¿cc5vccccccrvrrrrrrtrrrrrrrrrrrree 15Hình 2.9: Sơ đồ chân board STM32F103C8T6 csscsssesssessesssecssessessesssesssessessuessecsseeses 15

Hình 2.10: Mạch giảm áp MP1I584EÌN - Ghế 16

Hình 2.11: Module Lora E32 - - <5 +1 119111930 9111911 ng ng c 17

Hình 2.12: Encoder xác định vi trí KhỞI {ạO - c5 2c 3+2 1132233 ESEEEESseveressee 18

Hình 2.13: Mạch chuyên mức logic c.scscscsssssesssessesssesssessecsssssessusssecsusssecsuecsessssssessseeses 19

Hình 2.14: Bơm chìm 24V - 22WW 2 TL SH SH HH1 TH TH T1 TH TT HH HT, 19 Hinh 2.15: Relay SV Opto 43 20

Hình 2.16: Đường truyền tin hiệu giữa hai thiết bị UART -5¿©scsc2s<+cse2 21Hình 2.17: Frame dữ liệu truyền của UARTT -22+++£+£E+£++£++£Eezxerxezrezreee 22

Hinh 2.18: MG hinh socket T:ẦỒẳỪỪD 25

Hình 2.19: Logo của phần mềm SOLIDWORKS .cssssssesssessesssessssseesssssecssesseesseeses 27Hình 2.20: Logo của phần mềm VÌNC -2- 2-5 +E+E££E££E£+EE£EE+EE+EEeEEeEEerkerkerreee 29

Hình 3.1: Bản vẽ động cơ DG6U - - c1 1211121112111 11192111 111111 HH kg 31 Hình 3.2: Mô phỏng của động cơ D6 - c1 1121k E* 9k HH kg, 31 Hình 3.3: Bản vẽ của Driver D6( 5 1E E112 911211 91 9311011 ng ng rưệt 32 Hình 3.4: Mô phỏng Driver D6 c0 1119312111 11T KH TH 32

Hình 3.5: Mô phỏng nguồn 24V-6.5 A -2-©2- S522 E2 22E12112112212127171 21111 xe 33Hình 3.6: Mô phỏng nguồn 5 V-5 A -2- 2-52 5ESE2E2E2EE2E12E1E212212171 71211 33

Hình 3.7: Mô phỏng camera STC-N63SB] 0 cee eeceesceeseeesceesceceeeeeseecseeeeaeeseeeeaeseneeeaee 34 Hình 3.8: Mô phỏng Raspberry Pi 4 - SH TT Hit 34

Hình 3.9: Cấu trúc khe chữ T -¿-+2+++t+£E+kxtttEELrttEErrrirrriirrririrrrih 36Hình 3.10: Ứng dụng của khe chữ TT s2 s++£+Ex+EE££EEtEEEEEEtEEEerkrrxkerkerrrerkee 36Hình 3.11: Mặt cạnh 1 của hộp điều khiển - ¿2 2 2+£+E+2£E+£EtzEerxerkerrerreee 37Hình 3.12: Mặt cạnh 2 của hộp điều khiển 2 2 2+E£+EE+EE+EEeEEerEerkerrerreee 37Hình 3.13: Mặt trước của hộp điều khiến 2 2 2 £+E£+EE2£E+EEeEEerEerkerrerreee 38Hình 3.14: Mặt sau của hộp điều khiển - ¿- 2 52+2x+2E++EEtEEtExrrrxerxrrrrerxee 39Hình 3.15: Mặt đáy của hộp điều khiến - ¿5© 2+Ez+E2EE£EEEEEeEEEEEErkerkrrkrrrree 39Hình 3.16: Nắp của hộp điều khiển - 2-22 2£ ©52+2E+EE++EEtEEEEEEEEEerkrrrrerxrrrrervee 40

Hình 3.17: Phần điều khién khi hoàn thiện mô phỏng 2-5 52 52522522522 40

Hình 3.18: Mô phỏng đĩa nhôm VUÔng 5 + +11 *+3E#EE+sEEeeEsskeseeeseesrree 4I

Hình 3.19: Mô phỏng đĩa nhôm trÒH - 6 2+ +2 *+*E*E++EEEeEeeEEeereeereeeserrrrree 41

Hinh 3.20: Miéng Shep 1G c0 41Hình 3.21: Mô phỏng khối động cơ sau khi Shep c.ccccccsscecsesssessesssesseessessessesseesseesseeses 42

Hình 3.22: Mô phỏng VÒI THƯỚC ó5 3111 TT TT TH Hàng Hy 42

Hình 3.23: Mô phỏng trục camera trên Ống nưỚC - 2 2 2+2 ++£x+E++£EerEerxezreee 43Hình 3.24: Ngàm dé gắn vòi vào đĩa nhôm ¿ 2- 2 ++£+Ex+£E++Extzreerxerrrrerxee 43Hình 3.25: Thiết kế giao diện người dungg ¿- 2-2 x+2+£+£xt2xtrxrzreerxerrxerxee 44Hình 3.26: Hướng dẫn nối dây giữa Driver và bộ điều khiên -+-: 45Hình 3.27: Cau trúc xung điều khiển động cơ -2- +¿©22+x+2x+£xczrzerxezrserxee 46Hình 3.28: Thuật toán điều khiển PWM -2¿¿ 222++etrttEErrrrrrirrrrrriiiee 47Hình 3.29: Sơ đồ quá trình truyền video lên UI -2- 22 ©+z2+2zx+2zx++zx+zcsezez 49Hình 3.30: Mô hình truyền nhận giữa server va client thông qua socket 50Hình 3.31: Sơ đồ khối điều khiển máy bơm -2: 2 ¿+ £+x+2z£+£xzx++rxezzserxez 52

Hình 3.32: Thuật toán quét môi tTƯờỜng - + 1+3 1113111 *3 S3 HH kg kg 53 Hình 3.33: Hệ trục tọa độ của màn hình - - - ¿+2 2c 13322111322 E2 EESEEEESseeereszee 53

Hình 3.34: Hệ trục tọa độ khi có một điểm -cc¿-+cv+vcsccvverrrrrrerrrrrrrrrrrrr 54Hình 3.35: Thuật toán nhận biết chuyển 012257 li 55Hình 3.36: Kiến trúc mô hình -.c¿ ++¿222++ttEExtrrtrrktrrrrtrrtrrrtrrtrrrrrrtrrrrrr 56Hình 3.37: Schematic mạch kết nối cho Raspberry Pi 4 2-2 + +2++£sz252+2 57Hình 3.38: PCB của mạch kết nối cho Raspberry Pi 4 ¿©2¿ s¿©ss+cx+zz+cxe2 58Hình 3.39: Schematic mach điều khiển máy DOM c.ccecscsssessesssessesssecseesseessesseesseeees 59Hình 3.40: PCB mach điều khiển máy DOM cccccsccessesssessesssecssessesssessecssessecssessecsseeses 59Hình 3.41: Anh trước khi điều chỉnh shutter -.-¿-c¿c+ccv+e+svcvveerrrrreerrrrr 60Hình 3.42: Ảnh sau khi điều chỉnh shutter -. : c¿2ccvvcrecvvverrrrrrerrrrrrrrrrrrr 60

Hình 3.43: Hình anh của lửa trong môi trường phòng bật đèn - -«<- 60

Hình 3.44: Kết quả sau quá trình train YOLLOV5 2 2©2+2+£++£kerxerxerxerxerreee 61Hình 4.1: Mặt trước của phần 01510: 64Hình 4.2: Mặt cạnh của phan trục động CƠ - + 2©2+£+E£+E++EE+EEtrkerkerkerrerreee 64Hình 4.3: Mặt cạnh của phần điều khiến 2- 2-22 +22£+£xt£EtExzreerxezreerxee 65Hình 4.4: Mặt trước của phần điều khiỂn 22 2+ £+£+E££EE2EE+EEeEEerEerxerkerreee 65Hình 4.5: Phần điều khiển máy bơm bên ngoài 2-2 2 s2 s2 x+£x+£Ezxezxzzzzee 66Hình 4.6: Phần điều khiển máy bơm bên trong c.ccecceccessesseesessessessessessessessessesseeseesees 66Hình 4.7: Hệ thống chữa cháy tự d6ng cceccccccsscsssesssesseessecsssssessuessecsusssecsuecsesssessecsseeses 66Hình 4.8: Thời gian dập tắt ngọn lửa -:- 2-55 E+E2EE+E2EEEEEEEEEEEEEEEEErrkrrkrrreee 68Hình 4.9: Nhận diện sai đối với vật có màu trắng mờ - 2-2 +2 +z+x+++z+++: 69

Hình 4.10: Nhận diện sai với nền gạch bông trăng 2-2 2 s2 s+x£x+zxezxezszee

Hình 4.11: Mô hình hoàn thiện trên vật có màu trang ¬

Hình 4.12: Mô hình hoàn thiện trên nền gạch bông trắng - 25252:

Hình 4.13: Ngon lửa ngoài tTỜI -ó- 5 ch TH HH HH TH

DANH MỤC BANG

Bang 3.1: Quá trình train YOLOVS

Bang 4.1: Mô hình chữa cháy trong nhà hoàn thiện 5 5+ <++scsseeeeresee

Bảng 4.2: Mô hình nhận diện lửa ngoài trời

DANH MỤC TU VIET TAT

FPS Frame per second

UART Universal Asynchronous Receiver/Transmitter CPU Central Control Unit

GPU Graphics Processing Unit

PWM Pulse-width modulation

UI User Interface

RAM Random Access Memory

OEM Original Equipment Manufacturer

Al Artificial Intelligence

TÓM TẮT KHÓA LUẬN

Trong dé tài này, nhóm dé xuất một mô hình hệ thống chữa cháy có khả năng dichuyên linh hoạt trong môi trường phòng nhỏ kín và hành lang dé khắc phục việc chữacháy cô định của hệ thống sprinker Hệ thống được phát triển dựa trên mô hình chuyểnđộng pan tilt của các loại camera điều khiến truyền thống Sử dụng 2 động cơ bước làm

2 trục xoay của hệ thống dé có thé di chuyền ổn định và chính xác Hệ thống tích hopvòi nước va dùng cảm biến nhận diện lửa là camera công nghiệp STC-N63SBJ với ưuđiểm là khả năng chính xác cao và có khả năng điều chỉnh tiêu cự từ đó có thé điều chỉnhđược phạm vi nhận diện lửa linh hoạt hơn nhưng nhược điểm là độ chi tiết màu sắc không

được cao.

Nhóm thực hiện dé tài thông qua giải pháp sau: Sử dụng mô hình YOLOv5 dénhận diện ngọn lửa trong phạm vi 2m từ đó đưa tọa độ tâm của ngọn lửa đến cho phầnđiều khiến đề xử lí Từ tọa độ đó điều khién các trục động cơ di chuyên vào gần tâm nhất

có thé và dùng sóng LoRa dé truyền tín hiệu kích hoạt vòi bơm từ xa dé day nước tới vòinước dé dập tắt ngọn lửa Đề tài chỉ giới hạn trong phạm vi 2m và góc quét từ 0-80 độ

dé giảm thời gian dap tat đám cháy Nhóm thực hiện việc quét thông qua một process

riêng đê không cản trở hiệu năng xử lý của process chính.

Nhóm đã không thành công trong việc tích hợp mô hình YOLOvS vào Raspberry

Pi 4 vì giới hạn phần cứng của nó Nhưng nhóm đã khắc phục bằng cách thực hiện việctruyền hình anh tử Raspberry Pi tới laptop cá nhân dé xử lý hình ảnh thông qua côngEthernet có san của Raspberry Pi qua lập trình socket Tốc độ truyền tải hình ảnh ôn định

tử 25-27 fps Từ đó tốc độ xử lý ổn định đạt được là 9-14 fps với độ phân giải 480x320khi ding mô hình YOLOv5 đã được train Với tốc độ khung hình này thì việc xử lý gầnnhư là realtime Nâng tốc độ quét của 2 trục lên 2.083 vòng/phút

Mô hình được cấu tạo gồm 3 phần chính:

e Phần trục động co đảm nhận việc quét môi trường liên tục dé lấy dữ liệu

dưới dang anh và điều hướng lượng nước đến ngọn lửa trong khu vực.

e Phần điều khiển gồm các driver dé điều khién động cơ va Raspberry Pi đảm

nhận việc truyền hình ảnh đến laptop đề xử lí và đưa ra quyết định.

e Phần điều khiển máy bơm nhận tín hiệu từ phần điều khiển dé tắt mở máy

bơm.

MỞ DAU

Hiện nay, các thiết bị chữa cháy mang tính thiết thực và hiệu quả trở thành ưutiên hàng đầu đối với các khu công nghiệp hay những căn phòng có không gian lớn vớidiện tích tran cao Theo tìm hiểu của nhóm thì hệ thống chữa cháy tự động phô biến hiệnnay là hệ thống Sprinkler

Hệ thống Sprinkler là một hệ thống chữa cháy tự động sử dụng vòi xả kín luôn ởchế độ thường trực, các vòi xả chỉ làm việc khi nhiệt độ môi trường tại đó đạt đến mộtgiá trị kích hoạt nhất định Dựa trên các yếu tố trên nhóm nhận thấy hệ thống không đượcnhạy trong việc dập tắt các ngọn lửa nhỏ trong khu vực vì lý do đầu phun luôn đặt ở vịtrí rat cao cụ thé là trên trần nhà vì thé nên lửa phải that to dé nhiệt độ có thé chạm tớingưỡng làm bê miếng thủy ngân bịt kín miệng vòi nước dé từ đó vòi mới xả ra lượngnước lớn Nhóm đã có xem một vài video về việc phải dí sát mỗi lửa vào vòi nước

Sprikler mới làm vòi nước xả.

Từ đó nhóm nghĩ ra một hệ thống chữa cháy có thé dùng camera dé làm cảm biếnthay cho vòi nước của hệ thống Sprinkler Ý tưởng ban đầu là một camera tầm nhiệt cóthé lay được hình ảnh nhiệt của lửa nhưng sau khi tìm hiểu thì thấy camera tầm nhiệt cógiá rất cao Vì vậy, nhóm phải thay thé băng một camera màu bình thường dé phù hopvới giá tiền và quy mô của sản pham Camera màu cũng có nhược điểm là chỉ hiển thịmàu sắc của vật như lửa là lửa nên việc xử lí cũng khá là khó khăn đối với nhóm do kiến

thức về xử lí ảnh có giới hạn.

Chương 1 Tổng quan đề tài

1.1 Giới thiệu đề tài

Tên đề tài: Hệ thống chữa cháy tự động — nhận dạng lửa bằng camera.

Động lực thực hiện đề tài:

Các vụ cháy lớn ngày một xảy ra càng nhiều vào những năm gần đây Vì thế nhómnghĩ việc phát hiện và dập tắt các ngọn lửa từ lúc nó chưa lan rộng là một điều cần thiết

cho mọi người vì cháy không chỉ cướp đi sinh mạng của người bên trong nơi nó cháy

mà còn là những người bị thương và nhiều tài sản bị đốt cháy xung quanh Hiện tại ởViệt Nam chưa phé biến công nghệ chữa cháy này do giá thành cao Vì vậy nhóm hivọng nếu thành công thì nhóm có thê phô biến công nghệ này và bảo vệ nhiều người

khỏi những đám cháy lớn hơn.

1.2 Mục tiêu của đề tài

Tìm hiểu, nghiên cứu, tham khảo và xây dựng một mô hình hệ thống chữa tự độngmới, đồng thời học hỏi thêm về máy học với dữ liệu về lửa

Tìm hiểu và thiết kế thuật toán để chương trình có thê vừa quét môi trường xung

quanh một cách đầy đủ và nhận diện được lửa nhanh nhất có thể

Sản phẩm đồng thời có tính thâm mỹ, làm từ kim loại, không rung lắc, độ bền và

độ chắc chắn cao và dé dàng sửa chữa nếu gặp trục trac

Có thê gia nhập vào thị trường, cho thuê đề triển lãm, trưng bày

Lam tiền dé dé tiếp tục nghiên cứu và phát triển sản phẩm kích thước lớn hon,nhiều chức năng hơn, cải thiện tốc độ quay, số lượng khung hình xử lý trong một giây

và nhận diện chính xác hơn.

1.3 BO cục luận văn

Báo cáo này được chia làm năm chương chính Chương đầu tiên giới thiệu về đề

tài luận văn và động lực và mục tiêu dé tài ma nhóm đã chọn Các chương tiép theo được trình bày như sau:

Chương 1: Tổng quan đề tài

Chương | sẽ giới thiệu về động lực, mục tiêu mà nhóm đã chọn dé tài và thôngtin về bố cục của luận văn, sơ bộ nội dung của từng chương

Chương 2: Cơ sở lý thuyết

Chương 2 sẽ trình bày tổng quan những lý thuyết điều khiến, các linh kiện điện

tử, các công nghệ sử dụng trong đề tài

Chương 3: Hiện thực mô hình

Dựa vào những kiến thức đã trình bày ở chương 2, chương 3 là phần trình bày vềcác giải pháp nhóm đã từng thực hiện, nghiên cứu và đề xuất hướng đi cuối cùng và bảnthiết kế của nhóm về hệ thống chữa cháy Đồng thời các thành phần của thiết kế sẽ đượctrình bày một cách chỉ tiết Các tối ưu cho phần cứng, phương pháp đánh giá và kiểm trakết quả của hệ thống sẽ được trình bày trong chương này

Chương 4: Kết quả thực nghiệm

Chương 4 trình bày về việc kết quả đạt được của hệ thống như tốc độ quay, độchính xác của mô hình đã được huấn luyện, thời gian nhận diện được lửa, thời gian dậptắt ngọn lửa, nhiễu của mô hình khi nhận diện Các phương pháp đánh giá và kiểm trakết quả của hệ thống cũng sẽ được trình bày trong chương này

Chương 5: Kết luận và hướng phát triển

Chương 5 tóm tắt toàn bộ công việc của nhóm và những kết quả, thành tích đãdat được, những diém cần cải tiến và cải thiện Đồng thời, các hướng nghiên cứu khả thicho đề tài trong tương lai cũng được trình bày trong chương này.

Chương 2 Cơ sở lý thuyết

2.1 Tìm hiểu về các linh kiện điện tử, các công nghệ

2.1.1 Máy tính nhúng Raspberry Pi 4

Raspberry Pi là chiếc máy tính có kích thước nhỏ được tích hợp nhiều phần

cứng mạnh mẽ đủ khả năng chạy hệ điêu hành và cài đặt nhiêu ứng dụng trên nó.

Rasberry Pi được sản xuất bởi 3 OEM: Sony, Qsida, Egoman Và đượcphân phối chính bởi Element14, RS Components và Egoman

Mục đích ban đầu của dự án Raspberry Pi là tạo nên chiếc máy tính có giá

thành rẻ và có khả năng lập trình cho những sinh viên, nhưng P1 đã được sự quan

tâm của nhiều đối tượng khác nhau Raspberry Pi được xây dựng xoay quanh bộ

xử lí SoC Broadcom BCM2837 bao gồm CPU, GPU, RAM, khe cam thẻmicroSD, WiFi, Bluetooth, tất cả được tích hợp bên trong con chip có điệnnăng thấp này

2.1.1.1 Phần cứng

SD card (underneath)

e Tích hop Wireless LAN (băng tan kép 802.11 b/g/n/ac)

e Bluetooth 5.0 tích hợp, năng lượng thấp (BLE)

e 2công USB 3.0

e 2công USB 2.0

e Gigabit Ethernet

e Công nghệ Power-over-Ethernet (điều này sẽ yêu cầu PoE HAT)

e Header GPIO 40 pin

e 2céng micro-HDMI (hỗ trợ tối da 4K p60)

e H.265 (giải mã 4Kp60)

e H.264 (giải mã 1080p60, mã hóa 1080p30)

e Card đồ hoa OpenGL ES, 3.0

e Chuan kết nối DisplayPort DSI

e Cổng CSI cho camera

e Jack video composite và âm thanh analog 3,5mm

e Khe cam thẻ micro-SD

e Nguồn USB Type-C

2.1.1.3 Cac chân GPIO

GPIO của Raspberry Pi có thé cấu hình dé được dùng lay dữ liệu ngõ vào(từ nút nhắn, sensor, ) Hoặc dé điều khiến, giao tiếp với các thiết bị Một số

chân GPIO có chức năng khác như UART, I2C, SPI.

Hình 2.2: Hình anh các chân GPIO của Raspberry Pi 4

2.1.1.4 Hệ điều hành

Một số Distribution Linux chạy trên Raspberry Pi như Raspbian, Pidora,

openSUSE, OpenWRT, OpenELEC,

Raspbian: Là một hệ điều hành thuận tiện cho việc cài đặt và sử dụng với

sự hỗ trợ lớn từ cộng đồng mã nguồn mở trên thế giới Raspian ở 2 dạng: NOOBS

hoặc file Raspian.

Ưu điểm:

Với NOOBS, khi thực hiện cài đặt chúng ta sẽ được lựa chọn giữa các

hệ điều hành khác nhau cho Raspberry Pi

Với file Rasplan, khi đó sẽ không có quá trình lựa chọn giữa các hệ

điều hành, mà Raspberry PI sẽ tự thực hiện nhiệm vụ của mình déchuyén tới việc khởi động cua Linux kernel

Ưu điểm và nhược điểm của Raspberry Pi 4

Hiện nay, Raspberry có giá thành khá rẻ so với các máy tính nhúng

cùng cấu hình khác và có kích thước vô cùng nhỏ gọn

Những thiết bị này có thể phục vụ cho nhiều mục đích sử dụng khác

nhau.

Có nhiễu thư viện hỗ trợ

Raspberry PI có khả năng hoạt động liên tục không ngừng nghỉ.

Nhược điểm:

GPU và CPU có cấu hình thấp không thích hợp cho nhiều tác vụ xử lí

AI và Deep Learning nặng.

Người dùng phải có kiến thức cơ bản về Linux, điện tử

2.1.2 Tìm hiểu về bộ lọc nguồn 1 pha CW1D-10A-T

2.1.2.1.

Bộ

Giới thiệu chung

lọc có tác dụng tạo ra nguôn điện ôn định Giúp cho các loại motor

trong quá trình khởi động và hoạt động sẽ không tạo ra các sóng mang (sóng hài,

harmonic) quay ngược lại hệ thống xung quanh Làm cho biên độ hình sin củanguôn điện bị thay đôi liên tục hay tạo ra các xung điện áp Từ đó làm giảm nhiệt

độ hoạt động của các thiết bị và làm tăng tuôi thọ hoạt động của hệ thống

Hình 2.3: Bộ lọc CW1D-10A-T

2.1.2.2 Thông số kỹ thuật

e Dòng điện áp định mức max: [0A

e Điện áp định mức max: 250V AC

2.1.3 Nguồn xung 24V-6.5A

2.1.3.1 Giới thiệu chung

Là nguồn xung chuyên đổi nguồn điện xoay chiều 110V — 220V (có thể chuyêngiữa hai mức điện áp) thành điện một chiều 24V cung cấp cho 2 bộ động cơ Với cấu tạo

bằng vỏ nhôm và thiết kế tổ ong giúp cho bộ nguồn có thé tản nhiệt tốt và có thé hoạt

động liên tục trong thời gian dài.

10

Hình 2.4: Nguồn xung 24V 6.5A

2.1.3.2 Thông số kĩ thuật

e_ Điện áp đầu vào: 110V/220V ACe_ Điện áp đầu ra: 24V DC

e Cường độ dòng điện: 6.5A

e©_ Công suất tối đa: 156W

2.1.4 Nguồn xung 5V5A

2.1.4.1 Giới thiệu chung

Là nguồn xung chuyên đổi nguồn điện xoay chiều 110V — 220V (có thể chuyêngiữa hai mức điện áp) thành điện một chiều 5V cung cấp cho Raspberry Pi Với cấu tạo

bằng vỏ nhôm và thiết kế tổ ong giúp cho bộ nguồn có thé tản nhiệt tốt và có thé hoạt

động liên tục trong thời gian dài.

11

2.1.4.2 Thông số kĩ thuật

e Điện áp đầu vào: 110V/220V AC

e Điện áp đầu ra: 5VDC

e Cường độ dòng điện: 5A

e Công suất tối đa: 25W

2.1.5 Camera STC-N63SBJ

2.1.5.1 Giới thiệu chung

Camera do hãng Orom sản xuât Camera đi kèm với ông lens có khả năng điêu chỉnh tiêu cự và đóng mở shutter Giúp điêu chỉnh lượng anh sáng di vào và khoảng cách

[Z]-—— Power Input Connector

Hinh 2.7: Driver diéu khién DG60

2.1.6.1 Giới thiệu chung

Bộ động cơ bao gom một động cơ bước DG60 va driver điều khiển Động cơ dùng

đê thực hiện các tác vụ cân đên độ chính xác cao.

2.1.6.2 Tính năng chính

e Lắp đặt trực tiếp trên vật tải

Một bảng, cánh tay máy hoặc bắt kì vật tải nào có thể được gắn trực tiếp lên trục xoay Do đó, nó giảm nhu cầu gắn chặt các bộ phận như khớp nối và các

dụng cụ tạo ma sát, các bộ phận truyền lực như đai puli, và hàng giờ lắp ráp

13

e Xoay chính xác vị trí mà không có phản ứng dữ dội

Cơ chế không phản ứng dữ đội cho phép định vị chính xác cao với khoảng

0.033 độ của chuyền động bị mat.

e Cấu trúc rỗng, đường kính lớn

Trục xoay có cau trúc rỗng với đường kính 28mm Nhu vậy kết quả đạtđược là thiết kế của người dùng có thé được đơn giản hóa và không gian lắp đặt

giảm đi nhờ vào việc định tuyên ông và dây dan qua tiệt diện rong.

e Phan ứng nhanh, độ tin cậy cao

Các động cơ bước trong series DG không được phép mắt bước, ngay cả

khi có sự thay đôi đột ngột về tải Tốc độ và số vòng quay đều được theo dõi trongquá trình hoạt động, và khi có có một sự có về mat bước do quá tai, độ trễphản hồi được sửa chữa và hoạt động tiếp trong phạm vi hoạt động mô-men xoắntối đa

e Kha năng điều chỉnh được bước quay

Động cơ DG60 mang lại khả năng tùy chỉnh giữa 4 độ phân giải: 0.04

°/step, 0.02°/step, 0.004°/step, 0.002°/step mang lại sự chính xác cực ki cao cho

hệ thống khi xoay với tốc độ nhanh

2.1.7 Tim hiểu về vi điều khiến STM32F103C8T6

2.1.7.1 Giới thiệu chung

Vi điều khiển STM32F103C8T6 có kích cỡ nhỏ gon với nhiều chức năng và dễdàng lập trình với phan mềm STM IDE

14

Hình 2.8: Vi điều khiển STM32F103C8T62.1.7.2 Phần cứng

STM32F103C8T6 Pinout HN) es aes Gree

Ẳ«)(@) 2of2

Hình 2.9: Sơ đô chân board STM32F103C8T6

Thông số kỹ thuật chỉ tiết:

© Số chân:4§

e Chip: Arm Cortex M3

15

e_ Tần số hoạt động: 72MHz

e 64KB Flask

e 20KB SRAM

e 2x SPI, 3x USART, 2x I2C, 1x CAN, 37x I/O ports

e 2x ADC (12-bit/16 channel)

e 3 general timers va | advance timer

e Điện áp hoạt động từ 3V3 — 5V

2.1.8 Tìm hiểu về mạch giảm áp MP1584EN

2.1.8.1 Giới thiệu chung

MP1584EN là một mạch giảm áp có dai điện áp vào rộng từ 4.75 đến 28 VDC,hiệu suất chuyền đôi lên đến 96% Với kích thước nhỏ, trọng lượng nhẹ, tiêu thụ điệnnăng thấp làm cho phù hợp với nhiều ứng dụng khác nhau

Hình 2.10: Mạch giảm áp MP1584EN

2.1.8.2 Thông số kỹ thuật

e Điện áp ngõ vào: 4.75V-28V

16

e Điện áp ngõ ra: 1.0V-20V

e Dòng ngõ ra: 0-3A

e Nhiệt độ làm việc: ~40°C - ~85°C

e Tần số hoạt động: 340KHz

e Hiệu suất: 96% (tối đa)

2.1.9 Module Lora E32

2.1.9.1 Giới thiệu chung

Module Lora E32 sử dụng chip SX1278 được chuyên đổi phần giao tiếp SPI sangUART giúp việc giao tiếp rat dé dang và phạm vi truyền nhận rat xa lên tới 3km theo

e Tan số: 410 —441Mhz

e Dung lượng bộ nhớ đệm: 512 bytes

se H6 trợ 65536 địa chỉ cấu hình

2.1.10 Encoder doc tín hiệu bằng hồng ngoại

Encoder sử dụng nguồn ánh sáng hồng ngoại để xác nhận xem có vật cản có điqua hay không Khoảng cách giữa hai mắt phát và thu là 5mm Tín hiệu được sử dụng

để xác nhận xem động cơ có ở vị khởi tạo hay chưa và từ điểm đó mới bắt đầu hoạt động

tiếp

Hình 2.12: Encoder xác định vị trí Khởi tạo

2.1.11 Module chuyển mức logic 5V — 3.3V hai chiều

Module giúp chuyên đổi mức logic 5V từ encoder sang 3.3V dé phù hợp với

điện áp của chân GPIO của Raspberry Pi 4.

18

Hình 2.13: Mạch chuyển mức logic

2.1.12 Bom chìm 24V 22W

Bơm nước với công suất lớn lên tới 800L/H giúp cho nước tạo ra áp lực lớn

giúp dập tắt lửa nhanh hơn

2.1.13 Relay 5V

Relay có công dụng đóng mở dòng điện tiếp xúc với máy bơm từ đó ta có thé dễdàng điều khiển máy bơm từ tín hiệu của vi điều khiến Relay có tín hiệu điều

khiển ở mức 5V nên phù hợp với vi điều STM32F103C§T6 Relay có thêm opto

dé chống nhiễu trong quá trình động cơ quay

19

dụng và phổ biến trong công nghiệp.

Trong giao tiếp UART, hai thiết bị UART giao tiếp trực tiếp với nhau UART

truyền chuyên đổi dữ liệu song song từ một thiết bị điều khiển như CPU thành dạng nối

tiếp, truyền nối tiếp đến UART nhận, sau đó chuyền đổi dữ liệu nối tiếp trở lại thành dữ

liệu song song cho thiết bị nhận.

20

Hình 2.16: Đường truyén tín hiệu giữa hai thiết bị UART

Hai đường dây mà mỗi thiết bi UART sử dụng dé truyền dữ liệu đó là:

Transmitter (Tx) Receiver (Rx)

UART truyền dit liệu không đồng bộ, có nghĩa là không có tín hiệu đồng hồ déđồng bộ hóa đầu ra của các bit từ UART truyền đến việc lấy mẫu các bit bởi UARTnhận Thay vì tín hiệu đồng hồ, UART truyền thêm các bit start và stop vào gói dit liệuđược truyền Các bit này xác định điểm bắt đầu và điểm kết thúc của gói dữ liệu đểUART nhận biết khi nào bắt đầu đọc các bit

Khi UART nhận phát hiện một bit start, nó bắt đầu đọc các bit đến ở một tần số

cụ thé được gọi là tốc độ truyền (baud rate) Tốc độ truyền là thước đo tốc độ truyền dữ

liệu, được biéu thị bằng bit trên giây (bps — bit per second), có nhiều tốc độ truyền khác

nhau từ 9600 bps -> 115200 bps Cả hai UART đều phải hoạt động ở cùng một tốc độtruyền Tốc độ truyền giữa UART truyền và nhận chỉ có thể chênh lệch khoảng 10%

trước khi thời gian của các bit bị lệch quá xa.

Cả hai UART cũng phải được cấu hình đề truyền và nhận cùng một cấu trúc gói

dữ liệu.

2.1.14.2 Cách thức hoạt động của giao tiếp UART

21

UART sẽ truyền dữ liệu nhận được từ một bus dữ liệu (Data Bus) Bus dữ liệu

được sử dụng dé gửi dữ liệu đến UART bởi một thiết bị khác như CPU, bộ nhớ hoặc vi

điều khién Dữ liệu được chuyền từ bus dữ liệu đến UART truyền ở dang song song Sau

khi UART truyền nhận dữ liệu song song từ bus dữ liệu, nó sẽ thêm một bit start, một

bit chăn lẻ và một bit stop, tạo ra gói dit liệu Tiếp theo, gói dit liệu được xuất ra nói tiếp

từng bit tại chân Tx UART nhận đọc gói dữ liệu từng bit tại chân Rx của nó UART

nhận sau đó chuyên đổi dữ liệu trở lại dạng song song và loại bỏ bit start, bit chăn lẻ và bit stop Cuối cùng, UART nhận chuyên gói dữ liệu song song với bus dit liệu ở đầu

nhận.

UART truyền dữ liệu nối tiếp, theo một trong ba chế độ:

e Full duplex: Giao tiếp đồng thời đến va đi từ mỗi master và slave

e Half duplex: Dữ liệu di theo một hướng tại một thời điểm

e Simplex: Chi giao tiếp một chiều

St Start bit, always low.

(n) Data bits (0 to 8).

P Parity bit Can be odd or even.

Sp Stop bit, always high.

IDLE No transfers on the communication line (RxDn or TxDn) An IDLE line must be

high.

Hình 2.17: Frame dữ liệu truyền của UART

Dữ liệu truyền qua UART được tổ chức thành các gói Mỗi gói chứa 1-bit bắt đầu, 5 đến

9 bit dữ liệu (tùy thuộc vào UART), một bit chan lẻ tùy chọn và 1 hoặc 2 bit dừng.

22

Bit khởi đầu: Đường truyền dữ liệu trong giao tiếp UART thường được giữ ở mức điện

áp cao khi nó không truyền dữ liệu Dé bắt đầu truyền dữ liệu, UART truyền sẽ kéo

đường truyền từ mức cao xuống mức thấp trong một chu kỳ đồng hồ Khi UART 2 pháthiện sự chuyên đổi điện áp cao xuống thấp, nó bắt đầu đọc các bit trong khung dữ liệu ở

tần số của tốc độ truyền (Baud rate).

Khung dữ liệu: Khung dữ liệu chứa dữ liệu thực tế đang được truyền Nó có thể đài từ

5 bits đến 8 bits nếu sử dung bit Parity (bit chan lẻ) Nếu không sử dụng bit Parity, khung

dữ liệu có thé đài 9 bits Trong hau hết các trường hợp, dit liệu được gửi với bit LSB (bit

có trọng số thấp nhất) trước tiên

Bit chan lẻ: Bit chan lẻ là một cách dé UART nhận cho biết liệu có bat kỳ dữ liệu nào

đã thay đổi trong quá trình truyền hay không Bit có thé bị thay đổi bởi bức xạ điện từ,

tốc độ truyền không khớp hoặc truyền dữ liệu khoảng cách xa Sau khi UART nhận đọc

khung dit liệu, nó sẽ đếm số bit có giá trị là 1 và kiểm tra xem tổng số là số chăn hay lẻ.Nếu bit chan lẻ là 0 (tính chăn), thì tổng các bit 1 trong khung đữ liệu phải là một sốchin Nếu bit chẵn lẻ là 1 (tính lẻ), các bit 1 trong khung dữ liệu sẽ tổng thành một số lẻ.Khi bit chan lẻ khớp với dữ liệu, UART sẽ biết rằng quá trình truyền không có lỗi Nhưngnếu bit chan lẻ là 0 và tổng là số lẻ; hoặc bit chăn lẻ là 1 và tổng số là chăn, UART sẽ

biết rằng các bit trong khung dữ liệu đã thay đôi.

Bit dừng: Dé báo hiệu sự kết thúc của gói dữ liệu, UART gửi sẽ điều khiển đường truyền

dữ liệu từ điện áp thấp đến điện áp cao trong ít nhất hai khoảng thời gian bit

2.1.14.3 Ưu điểm

e Chỉ sử dụng hai dây.

e Không cần tín hiệu clock

© Có một bit chăn lẻ dé cho phép kiểm tra lỗi

23

e Cấu trúc của gói dữ liệu có thé được thay đổi miễn là cả hai bên đều được thiết

lập cho nó.

e Phương pháp có nhiều tài liệu và được sử dụng rộng rãi

2.1.14.4 — Nhược điểm

e Kích thước của khung dữ liệu được giới hạn tối đa là 9 bit

e Không hỗ trợ nhiều hệ thống slave hoặc nhiều hệ thống master

e Tốc độ truyền của mỗi UART phải nằm trong khoảng 10% của nhau

2.1.15 Giới thiệu về lập trình socket

Socket là giao diện lập trình ứng dụng mạng được dùng dé truyền và nhận dữ liệu

trên internet Giữa hai chương trình chạy trên mạng cần có một liên kết giao tiếp hai

chiều (two-way communication) dé kết nối 2 process trò chuyện với nhau Điểm cuối(endpoint) của liên kết này được gọi là socket

Một chức năng khác của socket là giúp các tầng TCP hoặc TCP Layer định danh

ứng dụng mà dữ liệu sẽ được gửi tới thông qua sự ràng buộc với một công port (thể hiện

là một con sô cụ thê), từ đó tiên hành kêt nôi giữa client và server.

24

| CUENT SERVER

Connect(] Listen{)

Mô tả mô hình

1 Trước tiên chúng ta sẽ tạo ra một máy chủ băng cách mở một socket - Socket()

Sau đó chúng ta sẽ liên kết nó với một host hoặc một máy và một port - Bind()Tiếp theo server sẽ bắt đầu lắng nghe trên port đó - Listen()

Yêu cầu kết nối từ client được gửi tới server - Connect()Server sẽ accept yêu cau từ client và sau đó kết nối được thiết lập - Accept()Bây giờ cả hai đều có thể gửi và nhận tin tại thời điểm đó - ReadQ / Write()

m.øœ® 1m + YS Và cuối cùng khi hoàn thành chúng có thé đóng kết nối - Close()

2.1.16 OpenCV

OpenCV được bat đầu từ Intel năm 1999 bởi Gary Bradsky OpenCV viết tắtcho Open-Source Computer Vision Library OpenCV là thư viện nguồn mở hàng đầucho Computer Vision và Machine Learning, và hiện có thêm tính năng tăng tốc GPU cho

các hoạt động theo real-time.

Tính năng và các module phổ biến của OpenCV

25

e Xử lý và hiển thị Hình ảnh/ Video/ I/O (core, imgproc, highgui)

e Phát hiện các vật thể (objdetect, features2d, nonfree)

° Geometry-based monocular hoặc stereo computer vision (calib3d, stitching,

videostab)

e Computational photography (photo, video, superres)

e Machine learning & clustering (ml, flann)

e Deep Neural Networks (dnn)

e CUDA acceleration (gpu)

Trong đó tinh năng xử lý hình anh Image Processing (imgproc) là tính năng

mà nhóm quan tâm nhất Trong module xử lý hình ảnh gồm cả lọc hình ảnh tuyến

tính và phi tuyến (linear and non-linear image filtering), phép biến đổi hình học

(chỉnh size, afin va warp phối cảnh, ánh xạ lại dựa trên bảng chung), chuyền đôi

không gian màu, biéu đồ, và nhiều cái khác Và nhóm quan tâm thêm moduleDeep Neural Networks (dnn) kết hợp với mô hình YOLOvS đã được huấn luyện

giúp tối ưu CPU Intel vì laptop của nhóm chỉ có GPU tích hợp chứ không phải

rời nên module này hết sức quan trọng cho việc xử lý ảnh trên laptop có CPU

Dassault Systemes SolidWorks Corp., là một nhánh của Dassault Systèmes, S A.

(Vélizy, Pháp) SolidWorks hiện tại được dùng bởi hơn 2 triệu kỹ sư và nhà thiết kế vớihơn 165,000 công ty trên toàn thế giới

26

DS

SOLIDWORKS

Hình 2.19: Logo của phan mém SOLIDWORKS

2.1.17.2 Các tính năng nỗi bat

e - Giao diện trực quan

Phần mềm thiết kế này có giao diện khá trực quan, hỗ trợ người thiết kếtiện dụng làm quen ngay từ các thao tác thứ nhất Nếu mọi người đã có sẵn nền

tảng Cad 3d thì việc làm quen với solidworks là hoàn toàn không khó.

e Xửlý nhanh

Điều này còn tùy thuộc vào cấu hình máy tính của các bạn nhưng nếu như

so sánh với một số đối thủ cùng trang lứa như inventor 2012-2015 thì theo mình

cảm giác là solidworks 2019 nhanh và mượt mà hơn.

e _ Tuyệt vời trong việc thiết kế khuôn

Với solidworks, việc chia lõi khuôn, tách khuôn, hay lắp ráp và mô phỏng

khuôn không còn là vấn đề cần hỏi làm khó được các bạn Thậm chí, nếu mọingười biết làm chính xác quy trình và có kinh nghiệm xử lý, mọi người có thé

làm nhiêu khuôn khác nhau mà chỉ cân các thao tác thay đôi nhỏ từ khuôn khác.

2.1.18 PyQt5

2.1.18.1 Giới thiệu chung

PyQt là một phần mềm thiết kế GUI đa nền tảng được thiết kế dựa trên ngôn ngữPython và được tích hợp trong gói công cụ của Qt, được triển khai dưới hình thức là mộtPython plug-in PyQt là một phần mềm miễn phí đã được phát triển boi công ty

27