Đồ Án 2 ngành công nghệ kỹ thuật Điện, Điện tử nghiên cứu thiết kế bộ cảnh báo cháy tự Động qua cuộc gọi và tin nhắn email

- Hệ thống báo cháy phải đáp ứng những yêu cầu sau: + Phát hiện cháy nhanh chóng theo chức năng đã được đề ra; + Chuyển tín hiệu khi phát hiện cháy thành tín hiệu báo động rõ ràng để nhữ

Cần Thơ, Tháng 3 năm 2024

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT – CÔNG NGHỆ CẦN THƠ

KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ – VIỄN THÔNG

ĐỒ ÁN 2 Ngành: Công nghệ kỹ thuật Điện, Điện tử

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ BỘ CẢNH BÁO CHÁY

TỰ ĐỘNG QUA CUỘC GỌI VÀ TIN NHẮN EMAIL

GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN SINH VIÊN THỰC HIỆN

Th.S Trần Trung Khánh Nguyễn Thái Phước 2100178

Nguyễn Trọng Phúc 2100479

Cần Thơ, Tháng 10 năm 2024

LỜI CAM ĐOAN Chúng tôi xin cam đoan đề tài “NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ BỘ CẢNH

BÁOCHÁY TỰ ĐỘNG QUA CUỘC GỌI VÀ TIN NHẮN EMAIL” là một

công trình nghiên cứu độc lập, không sao chép các đề tài khác

Đề tài là một sản phẩm do nhóm đã nỗ lực nghiên cứu, trong bài có sự tham khảo của một số tài liệu có nguồn gốc rõ ràng Đề tài được nghiên cứu đảm bảo theo đúng mục tiêu

đã được thuyết minh trước Hội đồng Khoa học nhà trường Nhóm nghiên cứu cam đoan chịu hoàn toàn trách nhiệm về bản quyền

Cần Thơ, ngày Tháng Năm 2024

Sinh viên thực hiện Nguyễn Thái Phước Nguyễn Trọng Phúc

LỜI CẢM ƠN

Trong suốt thời gian qua thực hiện đồ án 2, nhóm em xin cảm ơn thầy Trần Trung Khánh

đã giúp đỡ chúng em trong qua trình hoàn thành đồ án Nhóm em đã tìm hiểu bổ sung,

học hỏi được nhiều kiến thức và kinh nghiệm về việc thực hiện đề tài “NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ BỘ CẢNH BÁO CHÁY TỰ ĐỘNG QUA CUỘC GỌI VÀ TIN NHẮN EMAIL”.Giúp chúng em hiểu rõ hơn về mạch, cách thiết kế mạch, chạy code và những

linh kiện thiết bị khác

Ngoài ra, nhờ thầy hướng dẫn nên chúng em cũng đã hoàn thành đồ án với các công đoạn thiết kế, lắp mạch và các linh kiện Do điều kiện về thời gian và kiến thức còn hạn chế nên đề tài của chúng em chỉ dừng lại ở mức nghiên cứu, thiết kế và mô phỏng bằng mô hình Trong thời gian làm đồ án chúng em đã tham khảo ý kiến của giảng viên cũng như bạn bè, anh chị đi trước Tuy nhiên, do phần kiến thức còn hạn chế về linh kiện điện tử thực tế, lập trình IOT và kỹ năng yếu kém nên không thể tránh khỏi những sai sót, khuyết điểm Nhóm chúng em rất mong sự góp ý của thầy về đồ án của nhóm em để được hoàn thiện hơn và giúp chúng em có cơ sở nhìn nhận kiến thức tốt hơn trong tương lai

Một lần nữa nhóm chúng em xin chân thành cảm ơn thầy Trần Trung Khánh – giảng viên Trường Đại Học Công Nghệ - Kỹ Thuật Cần Thơ đã trực tiếp hướng dẫn và giúp đỡ nhóm em trong suốt quá trình thực hiện đồ án 1 này

MỞ ĐẦU

1 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI

Trong cuộc sống hiện đại, việc phòng cháy chữa cháy ngày càng trở thành mối quan tâm hàng đầu Xung quanh chúng ta luôn tồn tại những khu vực dễ cháy, từ nhà ở, văn phòng, nhà máy đến các khu công nghiệp và thương mại Những vụ cháy có thể gây ra thiệt hại nặng nề về người và của, không chỉ làm mất mát về tài sản mà còn đe dọa tính mạng và sức khỏe của con người Do đó, việc xây dựng và duy trì hệ thống cảnh báo cháy đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ cộng đồng và tài sản

Bộ cảnh báo cháy không chỉ là một thiết bị, mà còn là một cơ sở hạ tầng quan trọng, đóng vai trò như một cánh tay đắc lực để phát hiện và phản ứng kịp thời trước nguy cơ cháy Khả năng nhận biết và phản ứng nhanh chóng không chỉ giúp giảm thiểu thiệt hại

về tài sản mà còn quan trọng hơn là cứu sống con người

Chắc hẳn mọi người đã nghe về các vụ hỏa hoạn mới đây tại chung cư mini ở Hà Nội và gara ô tô ở Cần Thơ Những sự kiện này là những bi kịch liên quan đến cháy nổ, gây ra thiệt hại nghiêm trọng về người và tài sản Đọc tin tức về những vụ việc này, tôi cảm thấy đau lòng khi nhận ra rằng nhiều người đã mất mạng và hàng trăm tỷ đồng đã bị tiêu tan chỉ trong vài phút Nguyên nhân chính của những vụ cháy thường là do sự bất cẩn của con người và sự chậm trễ trong việc kích hoạt hệ thống báo cháy Vì vậy, việc trang bị hệ thống báo cháy là điều cực kỳ quan trọng để bảo vệ cuộc sống và tài sản của mọi người

Với mong muốn góp một phần nhỏ vào sự an toàn cho xã hội nhóm chúng tôi quyết định chọn đề tài “Nghiên cứu thiết kế bộ cảnh báo cháy tự động qua cuộc gọi và tin nhắn email” Với nghiên cứu này chúng tôi hy vọng sẽ là một bước tiến để cải thiện hệ thống cảnh báo và giảm thiểu nguy cơ từ các vụ cháy và rò rỉ khí gas trong tương lai

2 MỤC TIÊU VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU

2.1 Mục tiêu

 Vẽ được sơ đồ khối và lưu đồ giải thuật của mạch

 Thiết kế được mạch cảnh báo cháy qua cuộc gọi và tin nhắn email

 Mô tả được cấu tạo, chức năng của từng linh kiện sử dụng trong mạch

 Cảnh báo bằng còi và thực hiện cuộc gọi đến người dùng khi có tín hiệu lửa hoặc nhiệt

độ vượt ngưỡng.

 Cảnh báo bằng còi và gửi tin nhắn email đến người dùng khi tín hiệu khí gas vượt

ngưỡng

 Giám sát được nhiệt độ và khí gas từ xa qua ứng dụng Blynk

2.2 Phạm vi nghiên cứu

Với thời gian có hạn nhưng có nhiều vấn đề cần giải quyết, nên nhóm chúng tôi quyết định tập trung nghiên cứu và phát triển bộ cảnh báo cháy tự động dành cho căn hộ gia đình và các căn hộ trong các tòa nhà và chung cư Với các chức năng như: Báo động tại chổ bằng tiếng còi, báo động qua cuộc gọi và báo động qua tin nhắn email

3 Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN

3.1 Ý nghĩa khoa học

 Với đề tài nghiên cứu này giúp nâng cao khả năng phát hiện cháy và rò rỉ khí gas từ xa, cung cấp cảnh báo kịp thời và hiệu quả hơn so với các phương pháp truyền thống, giúp giảm nguy cơ cháy nổ và bảo vệ an toàn cho người dùng

 Ứng dụng được các kiến thức, lý thuyết và thực hành đã học để tạo ra được bộ cảnh báo cháy qua cuộc gọi và tin nhắn email

3.2 Ý nghĩa thực tiễn

 Bảo vệ an toàn cho con người: Hệ thống giúp bảo vệ an toàn cho con người trong trường hợp hỏa hoạn xảy ra

 Giảm thiểu thiệt hại về tài sản: Hệ thống giúp giảm thiểu thiệt hại về tài sản do hỏa hoạn gây ra

 Mở rộng ứng dụng: Hệ thống này có thể ứng dụng rộng rãi trong các hộ gia đình, nhà chung cư, văn phòng, nhà máy, xí nghiệp, kho hàng

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 1.TẦM QUAN TRỌNG CỦA BỘ CẢNH BÁO CHÁY TỰ ĐỘNG

Bộ cảnh báo cháy đóng vai trò không thể phủ nhận trong việc bảo vệ cuộc sống và tài sản của chúng ta khỏi nguy cơ cháy nổ Đây không chỉ là một phần của quy định an toàn mà còn là một lớp bảo vệ đầu tiên quan trọng trong hầu hết các tòa nhà và khu dân

cư Khả năng phát hiện sớm dấu hiệu của nguy cơ cháy, kết hợp với khả năng cảnh báo kịp thời, giúp tạo ra khoảng thời gian quý báu cho người dân và lực lượng cứu hỏa để phản ứng và ứng phó Đồng thời, việc bảo trì và kiểm tra định kỳ bộ cảnh báo cháy là điều cần thiết để đảm bảo hoạt động hiệu quả, từ đó tăng cường khả năng phòng tránh và ứng phó với nguy cơ cháy nổ

Nhìn chung, bộ cảnh báo cháy không chỉ là một phần của quy định phòng cháy, chữa cháy mà còn là một công cụ cực kỳ quan trọng trong việc bảo vệ cuộc sống và tài sản của mọi người

1.2 QUY ĐỊNH CHUNG VỀ BỘ CẢNH BÁO CHÁY TỰ ĐỘNG

-  Việc thiết kế, lắp đặt hệ thống báo cháy phải tuân thủ các yêu cầu, quy định của các tiêu chuẩn hiện hành có liên quan

-  Hệ thống báo cháy phải đáp ứng những yêu cầu sau:

+ Phát hiện cháy nhanh chóng theo chức năng đã được đề ra;

+ Chuyển tín hiệu khi phát hiện cháy thành tín hiệu báo động rõ ràng để những người xung quanh có thể thực hiện ngay các biện pháp thích hợp;

+ Có khả năng chống nhiễu tốt;

+ Báo hiệu nhanh chóng và rõ ràng mọi trường hợp sự cố của hệ thống;

+ Không bị ảnh hưởng bởi các hệ thống khác lắp đặt chung hoặc riêng rẽ;

+ Không bị tê liệt một phần hay toàn bộ do cháy gây ra trước khi phát hiện ra cháy

-  Hệ thống báo cháy phải bảo đảm độ tin cậy và thực hiện đầy đủ các chức năng đã được

đề ra mà không xảy ra sai sót

-  Những tác động bên ngoài gây ra sự cố cho một bộ phận của hệ thống không được gây

ra những sự cố tiếp theo trong hệ thống

-  Hệ thống báo cháy bao gồm các bộ phận cơ bản: Trung tâm báo cháy, đầu báo cháy tự động, hộp nút ấn báo cháy, các bộ phận liên kết, nguồn điện Tùy theo yêu cầu, hệ thống báo cháy còn có các module, các thiết bị truyền tín hiệu, giám sát

-  Khi lựa chọn loại đầu báo cháy cần lưu ý các vấn đề sau:

+  Chọn loại đầu báo cháy khói có độ nhạy phù hợp đối với các loại khói khác nhau +  Sử dụng đầu báo lửa tại những nơi:

+ Khi xảy ra cháy ở giai đoạn ban đầu của đám cháy có xuất hiện ngọn lửa hoặc bề mặt quá nhiệt (thường là trên 600°C);

+ Khi xuất hiện ngọn lửa ở các phòng có chiều cao vượt quá giới hạn cho việc sử dụng đầu báo khói hoặc nhiệt;

+ Khi tốc độ phát triển đám cháy nhanh, thời điểm phát hiện cháy bởi các loại đầu báo cháy khác không bảo đảm yêu cầu bảo vệ người và tài sản

+ Độ nhạy của đầu báo cháy lửa phải tương ứng với phổ phát xạ của ngọn lửa tạo bởi các vật liệu cháy nằm trong vùng bảo vệ

+ Sử dụng đầu báo nhiệt ở những nơi khi xảy ra cháy ở giai đoạn ban đầu của đám cháy chủ yếu phát sinh nhiệt và khi sử dụng các đầu báo khác có thể xảy ra hiện tượng báo cháy giả

+ Không nên sử dụng đầu báo cháy nhiệt gia tăng hoặc đầu báo cháy nhiệt kép (nhiệt gia tăng và nhiệt cố định) trong môi trường có biến động nhiệt độ đột ngột, bất thường vượt quá 5°C/min

Không nên sử dụng đầu báo cháy nhiệt cố định trong môi trường mà nhiệt độ không khí trong đám cháy có thể không đạt đến nhiệt độ kích hoạt đầu báo cháy hoặc đạt tới

ngưỡng tác động sau một thời gian dài (vượt quá thời gian phát hiện cháy theo quy định) +  Khi chọn đầu báo cháy nhiệt, cần lưu ý rằng ngưỡng nhiệt độ kích hoạt của đầu báo cháy nhiệt cố định, đầu báo cháy nhiệt kép phải cao hơn ít nhất 20°C so với nhiệt độ tối

đa của môi trường tại vị trí lắp đặt đầu báo cháy

+  Khi không xác định được hiện tượng đặc trưng của sự cháy trong khu vực bảo vệ, nên

sử dụng kết hợp các đầu báo cháy nhạy cảm với các hiện tượng cháy khác nhau hoặc đầu báo cháy hỗn hợp

Chú thích: Hiện tượng đặc trưng của sự cháy là hiện tượng được phát hiện ở giai đoạn ban đầu của đám cháy trong thời gian ngắn nhất

1.3 KHÁI QUÁT VỀ BỘ CẢNH BÁO CHÁY TỰ ĐỘNG

1.3.1 Khái niệm

Bộ cảnh báo cháy tự động là một hệ thống được thiết kế để tự động phát hiện

sự cố cháy trong một khu vực cụ thể và tự động kích hoạt các biện pháp cảnh báo

và phòng cháy chữa cháy tương ứng Quá trình phát hiện các dấu hiệu cháy được

tự động thực hiện bởi các thiết bị cảm biến và hoạt động liên tục trong suốt 24/24 giờ

1.3.2 Cấu tạo

Một bộ cảnh báo cháy tự động thường bao gồm ba phần chính: cảm biến cháy, bộ điều khiển và thiết bị báo động

 Cảm biến cháy, đây là phần quan trọng nhất của hệ thống Cảm biến cháy có thể là cảm biến nhiệt độ, cảm biến khói, cảm biến phát hiện lửa hoặc cảm biến khí gas Khi phát hiện có dấu hiệu của cháy, các cảm biến sẽ gửi tín hiệu đến bộ điều khiển

 Bộ điều khiệu, được coi là trung tâm của hệ thống, nhận và xử lý tín hiệu từ các cảm biến cháy Nếu xác định rằng có sự cố cháy, bộ điều khiển sẽ kích hoạt các biện pháp cảnh báo hoặc các thiết bị chữa cháy tự động

 Thiết bị báo động, như còi báo cháy và đèn báo hiệu được kích hoạt bởi bộ điều khiển để cảnh báo người dân trong khu vực đó về nguy cơ cháy nổ và khuyến khích họ sơ tán Ngoài ra, một số hệ thống hiện đại cũng có khả năng gửi cảnh báo thông qua cuộc gọi và tin nhắn email cho người dùng

1.3.3 Nguyên lý làm việc

Quy trình hoạt động của bộ báo cháy là một quy trình khép kín Khi có dấu hiệu của sự cháy, như tăng đột ngột của nhiệt độ, sự xuất hiện của khói, khí gas hoặc các tia lửa, các tín hiệu này sẽ được truyền đến bộ điều khiển Tại đây, bộ điều khiển sẽ xử lý thông tin nhận được và phát ra các lệnh cho các thiết bị báo động Các thiết bị báo động này sẽ phát ra âm thanh cảnh báo để thông báo cho người dân trong khu vực đó về nguy cơ cháy nổ

1.4 CÁC BỘ CẢNH BÁO CHÁY HIỆN NAY

1.4.1 Bộ cảnh báo cháy bằng tay

Bộ cảnh báo cháy bằng tay là một hệ thống báo cháy mà việc kích hoạt báo cháy chỉ được thực hiện thông qua sự can thiệp của con người, không có sự tự động từ các đầu báo cháy Trong hệ thống này, việc kích hoạt báo cháy thủ công được thực hiện bằng cách nhấn vào nút ấn báo cháy Khi nút này được nhấn, hệ thống sẽ phát ra âm thanh báo động sơ tán cho tòa nhà hoặc các khu vực liên quan

Ưu điểm:

 Điều khiển chủ động, hệ thống này cho phép người vận hành có sự kiểm soát trực tiếp trong việc kích hoạt báo cháy Điều này có thể hữu ích trong các tình huống

cụ thể, như khi có sự cố xảy ra nhưng các đầu báo cháy tự động không kích hoạt

 Giá thành rẽ hơn so với hệ thống cảnh báo cháy tự động

Nhược điểm:

 Phụ thuộc vào con người, hệ thống này đòi hỏi sự can thiệp của con người để kích hoạt, điều này có thể dẫn đến một khoảng thời gian đáng kể trước khi cảnh báo được phát ra, đặc biệt trong trường hợp không có ai ở gần nút báo cháy

 Khả năng phát hiện sự cố chậm hơn so với bộ cảnh báo cháy tự động, bộ cảnh báo cháy bằng tay có thể phát hiện sự cố chậm hơn và có thể không phản ứng kịp thời trong một số trường hợp

 Khả năng xảy ra sai sót, do phụ thuộc vào người sử dụng có thể xảy ra tình huống nút báo cháy bị nhấn mà không có sự cố cháy thực sự, dẫn đến mất thời gian và tài nguyên khi xử lý tình huống không mong muốn

1.4.2 Bộ cảnh báo cháy tự động

1.4.2.1 Bộ cảnh báo cháy thường

Bộ cảnh báo cháy thường là một loại hệ thống báo cháy tự động phổ biến, nhưng không có chức năng thông báo địa chỉ của từng đầu báo cháy

Ưu điểm:

 Tính đơn giản, hệ thống này có thiết kế đơn giản và dễ dàng vận hành Việc cài đặt

và sử dụng không đòi hỏi nhiều kiến thức kỹ thuật phức tạp, làm cho nó trở thành lựa chọn lý tưởng cho các ứng dụng có yêu cầu cơ bản về bảo vệ cháy

 Giá thành rẻ: So với các bộ cảnh báo cháy tự động phức tạp hơn như bộ cảnh báo cháy địa chỉ, bộ cảnh báo cháy thường có chi phí đầu tư ban đầu thấp hơn Điều này làm cho nó trở thành sự lựa chọn phù hợp cho các dự án có ngân sách hạn chế hoặc các ứng dụng đòi hỏi quy mô nhỏ

Nhược điểm:

 Hiệu suất giảm, bộ cảnh báo cháy thường không cung cấp thông tin cụ thể về vị trí

cụ thể của sự cố cháy, điều này có thể làm giảm hiệu suất trong việc xác định và ứng phó nhanh chóng với sự cố Việc không có tính năng địa chỉ hóa đòi hỏi thời gian và công sức lớn hơn để xác định vị trí cháy

 Khó khăn trong xác định nguyên nhân chính xác của sự cố, vì bộ cảnh báo cháy thường không cung cấp thông tin chi tiết về vị trí cụ thể của sự cố cháy, việc xác định nguyên nhân chính xác của sự cố có thể trở nên khó khăn Điều này có thể gây ra sự mất mát tài sản và thời gian đáng kể trong quá trình điều tra sau sự cố

1.4.2.2 Bộ cảnh báo cháy địa chỉ

Bộ cảnh báo cháy địa chỉ là một loại hệ thống báo cháy tự động tiên tiến và linh hoạt, được thiết kế để cung cấp thông tin chi tiết và chính xác về vị trí của sự

cố cháy Mỗi đầu báo cháy trong hệ thống này được gán một địa chỉ duy nhất, cho phép người vận hành biết chính xác đâu là điểm phát hiện ra sự cố cháy

Ưu điểm:

 Phát hiện chính xác và nhanh chóng, tính năng địa chỉ hóa cho phép hệ thống xác định chính xác vị trí của sự cố cháy, giúp người vận hành có thể phản ứng nhanh chóng và triển khai biện pháp cứu hỏa một cách hiệu quả

 Tính linh hoạt và mở rộng, hệ thống này có khả năng mở rộng dễ dàng, cho phép

thêm mới hoặc điều chỉnh các đầu báo cháy mà không cần thay đổi cấu trúc toàn

bộ hệ thống Điều này rất hữu ích trong các ứng dụng có nhu cầu mở rộng hoặc thay đổi cấu trúc

Nhược điểm:

 Chi phí cao hơn, so với bộ cảnh báo cháy thông thường, bộ cảnh báo cháy địa chỉ thường có chi phí đầu tư ban đầu cao hơn do tính năng cao cấp và công nghệ phức tạp hơn

 Đòi hỏi kiến thức kỹ thuật cao, cài đặt, cấu hình và bảo trì bộ cảnh báo cháy địa chỉ yêu cầu kiến thức kỹ thuật cao và kỹ năng chuyên môn

 Phức tạp trong quản lý do bộ cảnh báo cháy địa chỉ có nhiều tính năng và thông tin chi tiết, việc quản lý và giám sát hệ thống có thể trở nên phức tạp hơn, đòi hỏi sự chăm sóc và theo dõi định kỳ để đảm bảo hoạt động hiệu quả