Các hệ thống này sẽ được đặt tại nhiều nơi trong xưởng và có một số ưu điểm sau: hoạt động liên tục 24/7, độ chính xác cao, khả năng giám sát toàn diện, nhanh chóng phản ứng lại với nhữn
TỔNG QUAN
LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI
Ngành công nghiệp dệt may đóng vai trò quan trọng trong việc sản xuất trang phục, đáp ứng nhu cầu về thời trang cho người dân và xuất khẩu Với sự phát triển kinh tế và xã hội, ngành này không chỉ tập trung vào trang phục mà còn mở rộng sản xuất các mặt hàng khác phục vụ đời sống con người.
Ngành công nghiệp dệt may Việt Nam đã phát triển mạnh mẽ sau khi đất nước thoát khỏi chiến tranh, hiện nay đóng vai trò quan trọng trong nền kinh tế quốc dân.
Ngành dệt may là một trong những ngành công nghiệp trọng điểm tại Việt Nam, thu hút lượng lớn lao động, do đó, việc đảm bảo an toàn cho người lao động là rất quan trọng Người lao động thường phải làm việc trong môi trường có nhiều tác nhân độc hại như bụi bông, bụi hóa chất, khí thải từ máy móc, và thiếu sáng, gây ra nguy cơ mắc các bệnh về phổi, mắt, tai, mũi, họng Để bảo vệ sức khỏe, nhà nước và các công ty đã ban hành quy định yêu cầu lao động phải đeo khẩu trang và găng tay khi làm việc Mặc dù có các quy định này, vẫn xảy ra tình trạng nguy hiểm như không khí và ánh sáng vượt mức cho phép, cũng như sự cố cháy nổ bất ngờ Do đó, mỗi công ty, nhà máy cần có bộ phận giám sát để đảm bảo an toàn cho người lao động.
Sự giám sát có thể được thực hiện thông qua con người hoặc hệ thống giám sát tự động tích hợp IoT (Internet of Things).
Hệ thống giám sát tự động hiện nay mang lại nhiều ưu điểm vượt trội so với việc sử dụng nhân viên giám sát an toàn Các hệ thống này hoạt động liên tục 24/7, đảm bảo độ chính xác cao và khả năng giám sát toàn diện Chúng nhanh chóng phản ứng với những nguy hiểm đang xảy ra và thực hiện cảnh báo cho người lao động, đồng thời cho phép giám sát từ xa, giảm thiểu rủi ro cho con người, đặc biệt trong các khu vực sản xuất nguy hiểm như xưởng máy nhuộm và xưởng máy gia công.
Hệ thống ghi chép và phân tích dữ liệu cho phép điều khiển các thiết bị điện từ xa mà không cần người điều khiển trực tiếp, đặc biệt hữu ích trong các khu vực nguy hiểm như nhuộm hóa chất và hấp Mặc dù có chi phí lắp đặt ban đầu, hệ thống này sẽ giúp giảm chi phí theo thời gian, vì chỉ cần một số lượng nhân viên nhất định trong phòng giám sát thay vì nhiều nhân viên giám sát.
Nhóm thực hiện đã đề xuất hướng tiếp cận cho đề tài khóa luận tốt nghiệp với ý tưởng "THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT AN TOÀN NHÀ MÁY DỆT MAY" Ý tưởng này không chỉ thiết thực mà còn có tính ứng dụng cao, giúp giám sát và đảm bảo an toàn cho người lao động trong ngành công nghiệp may mặc Hoàn thành đề tài sẽ cung cấp giải pháp hiệu quả và là cơ sở tư liệu cho việc phát triển các hệ thống trong ngành sản xuất khác.
TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
Hiện nay, nhiều hệ thống an toàn tự động đã được triển khai cả trong và ngoài nước, mỗi hệ thống đều có những ưu điểm và đặc điểm riêng Tuy nhiên, một số sản phẩm chỉ phù hợp với các nhà máy sản xuất quy mô lớn, trong khi các nhà máy quy mô nhỏ không thể áp dụng do nhiều lý do khác nhau Do đó, các nhà máy nhỏ cần một hệ thống an toàn phù hợp với thiết bị tương ứng, có chi phí lắp đặt và vận hành thấp hơn, nhưng vẫn đảm bảo đáp ứng các chức năng cơ bản và tuân thủ quy định an toàn.
MỤC TIÊU
Đề tài đồ án tốt nghiệp nhóm thực hiện tập trung vào việc phát triển hệ thống điều khiển và giám sát tự động tích hợp IoT, cho phép thực hiện các chức năng từ xa Hệ thống này sẽ bao gồm các chức năng chính và cơ bản nhằm nâng cao hiệu quả quản lý và vận hành.
Giám sát và thu thập dữ liệu từ các cảm biến nồng độ bụi (PM1, PM2.5, PM10), khí CO2, nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng và hệ thống báo cháy (khói, khí dễ cháy và lửa) trong nhà máy được thực hiện thông qua công nghệ LoRa.
- Thực hiện cảnh báo nếu có tình trạng nguy hiểm ảnh hưởng đến sức khỏe
- Thiết kế giao diện màn hình trên màn hình cảm ứng
- Hiển thị các giá trị lên màn hình giám sát bộ xử lý trung tâm và trang web quản lý
Điều khiển thiết bị điện như đèn, quạt thông gió và các thiết bị khác dễ dàng thông qua màn hình điều khiển hoặc trang web quản lý Lệnh điều khiển được truyền tải hiệu quả qua công nghệ LoRa.
- Có các chế độ hẹn giờ điều khiển thiết bị
- Có tệp tin lưu trữ dữ liệu cảm biến để khôi phục dữ liệu sau khi mất kết nối mạng với trang web
- Trang web quản lý có lưu đồ thể hiện lịch sử các dữ liệu.
GIỚI HẠN ĐỀ TÀI
Đề tài "Thiết kế và thi công hệ thống điều khiển và giám sát an toàn nhà máy dệt may" tập trung vào việc xây dựng một mô hình bao gồm bộ xử lý trung tâm, một node cảm biến và hai node điều khiển Bộ xử lý trung tâm sẽ kết nối với các thiết bị và giao tiếp với trang web quản lý, nhằm đảm bảo an toàn và hiệu quả trong quá trình vận hành của nhà máy dệt may.
Sản phẩm được thiết kế dành cho các nhà máy vừa và nhỏ, cung cấp giải pháp thay thế cho các hệ thống công nghiệp chỉ phù hợp với quy mô lớn Hệ thống này hoạt động ổn định, đáp ứng hiệu quả các chức năng cơ bản cho nhà máy nhỏ.
TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU HIỆN NAY (TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC)
Trong quá trình nghiên cứu, nhóm đã tham khảo nhiều đề tài liên quan đến giám sát an toàn Tại Việt Nam, nhóm đã tìm hiểu một số nghiên cứu, điển hình là đề tài “Thiết kế và thi công hệ thống cảnh báo, phòng chống hỏa hoạn và rò rỉ khí gas” của Trần Minh Tâm và Đỗ Thị Huệ Nghiên cứu này nêu bật sự nguy hiểm và hậu quả nghiêm trọng của các vụ hỏa hoạn, đồng thời cung cấp kiến thức về các giao thức, nền tảng lập trình, các loại cảm biến cho hệ thống phòng chống cháy nổ, cũng như các module WiFi, RF và nền tảng IoT Web Thingspeak.
Hệ thống đo lường và giám sát chất lượng không khí từ xa ứng dụng nền tảng kết nối vạn vật, do Phạm Văn Khoa và Nguyễn Văn Thái thực hiện, nhấn mạnh tầm quan trọng của chất lượng không khí và giới thiệu một hệ thống giá rẻ dựa trên phần cứng ESP8266 để giám sát chất lượng không khí trong nhà và ngoài trời, bao gồm các cảm biến chất lượng không khí và giao thức truyền thông không dây như LoRa, WiFi và WebServer Nghiên cứu của Nguyễn Thành Trung, Đinh Thị Phương Lan, Đàm Hồng Duân và Lê Hữu Tuyến về mạng lưới giám sát bụi PM2,5 và PM10 theo thời gian thực, mặc dù có chủ đề tương tự, nhưng sử dụng các cảm biến khác nhau và cung cấp kiến thức về cách xây dựng mạng cảm biến không dây để truyền dữ liệu về server hiển thị trên web ở khoảng cách xa thông qua module SIM GSM/GPRS.
“Thiết kế hệ thống giám sát liên tục nồng độ khí thải của nhà máy xi măng” của
Nghiên cứu của Lê Ngọc Thành Vinh giới thiệu một hệ thống giám sát nồng độ khí thải trong nhà máy sản xuất xi măng, ứng dụng phần cứng Arduino Uno R3 và các cảm biến chất lượng không khí, kết hợp với nền tảng IoT Nhóm nghiên cứu cũng đã tham khảo các bài báo khoa học quốc tế để nâng cao tính chính xác và hiệu quả của hệ thống.
The research study "GSM Based Industrial Safety Detection and Prevention System using Arduino" by Mrs D Aruna Kumari and Dr Karunaiah Bonigala focuses on monitoring fire hazards, temperature, and gas concentration It utilizes a SIM module to provide warning responses and notifications, enhancing industrial safety measures.
Nhiều nghiên cứu trước đây đã áp dụng nền tảng IoT như Thingspeak, WebServer, MySQL và Firebase, kết hợp với các loại cảm biến như DHT11, DHT22, MQ135, MQ2, SHT31, Plantower PMS7003 và SDS011 Các hệ thống này sử dụng các giao thức truyền thông không dây như LoRa, WiFi và GSM/GPRS để giám sát an toàn, bao gồm giám sát chất lượng không khí, cháy nổ, nhiệt độ, độ ẩm và khí gas.
Nhóm nghiên cứu đề xuất tích hợp các cảm biến liên quan và ứng dụng LoRa để truyền nhận dữ liệu và lệnh Bên cạnh đó, họ sử dụng nền tảng IoT thời gian thực Google Firebase để điều khiển từ xa qua Internet, kết hợp với cơ sở dữ liệu Google Firebase Storage và Google Sheets.
Nhóm thực hiện đề xuất phát triển một giao diện người dùng trực quan tại mỗi phân xưởng, giúp người lao động dễ dàng giám sát và điều khiển các chức năng cơ bản của hệ thống Hệ thống sẽ tự động thu thập dữ liệu và gửi về cơ sở dữ liệu Khi có sự cố xảy ra, không chỉ cảnh báo người lao động, mà người phụ trách còn cung cấp ngay các giải pháp thích hợp để giảm thiểu nguy hiểm.
ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU
Đề tài nghiên cứu tập trung vào phương thức giao tiếp giữa vi điều khiển và các cảm biến, module, cũng như các giao thức truyền dữ liệu không dây như LoRa và WiFi Ngoài ra, nghiên cứu cũng xem xét cách thức giao tiếp giữa nền tảng IoT (backend) và các thành phần phần cứng trong hệ thống.
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Phương pháp phân tích yêu cầu: Tìm hiểu, phân tích và xác định chính xác các yêu cầu về chức năng và kỹ thuật của hệ thống
Phương pháp phân tích và nghiên cứu tài liệu bao gồm việc tìm hiểu, nghiên cứu và phân tích các báo cáo cùng tài liệu kỹ thuật liên quan đến đề tài Việc này giúp thu thập thông tin cần thiết để hỗ trợ cho nghiên cứu một cách hiệu quả.
Phương pháp nghiên cứu sản phẩm thực tế: Tham khảo tính năng hoạt động của các sản phẩm thực tế
Phương pháp thử nghiệm được thực hiện nhằm đánh giá tính khả thi của các chức năng, hiệu suất và trải nghiệm người dùng đối với hệ thống Dựa trên phản hồi thu được, các điều chỉnh và hoàn thiện hệ thống sẽ được tiến hành để nâng cao chất lượng và hiệu quả hoạt động.
Phương pháp đánh giá hiệu suất sản phẩm bao gồm việc thực hiện thí nghiệm hệ thống trong một khoảng thời gian nhất định Mục tiêu là để đánh giá hiệu suất, đảm bảo rằng hệ thống hoạt động đúng chức năng, đạt hiệu suất cao và không gặp phải lỗi.
BỐ CỤC QUYỂN BÁO CÁO
Chương 1 TỔNG QUAN: Tổng quan toàn bộ về đề tài, lý do chọn đề tài, tính cấp thiết, mục tiêu, giới hạn đề tài, đối tượng, phạm vi nghiên cứu và phương pháp nghiên cứu
Chương 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT: Khái quát lý thuyết về các giao thức, linh kiện đang được sử dụng và về nền tảng IoT
Chương 3 THIẾT KẾ HỆ THỐNG: Khái quát toàn bộ về thiết kế hệ thống, sơ đồ khối hệ thống, thiết kế chi tiết từng khối, lý do chọn linh kiện thiết bị để sử dụng, thiết kế phần cứng và phần mềm của hệ thống
Chương 4 THI CÔNG HỆ THỐNG VÀ KẾT QUẢ: Đưa ra kết quả cuối cùng của hệ thống
Chương 5 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN: Từ kết quả của hệ thống đưa ra kết luận về hệ thống, các ưu nhược điểm và hướng phát triển của hệ thống
CƠ SỞ LÝ THUYẾT
GIỚI THIỆU CÁC CHUẨN GIAO THỨC VÀ GIAO THỨC TRUYỀN THÔNG SỬ DỤNG
WiFi là công nghệ kết nối mạng không dây, cho phép truyền tải dữ liệu giữa các thiết bị mà không cần dây cáp Công nghệ này được sử dụng phổ biến để kết nối nhiều loại thiết bị, từ điện thoại, máy tính, đến TV thông minh và cảm biến vi điều khiển Sử dụng WiFi mang lại sự thuận tiện và linh hoạt cho người dùng trong việc kết nối các thiết bị với nhau.
Mạng WiFi hoạt động dựa trên việc truyền tải tín hiệu giữa các thiết bị thông qua sóng radio, bao gồm hai thành phần chính.
Điểm truy cập (Access Point) là thiết bị phát tín hiệu, chuyển đổi dữ liệu từ dây mạng hoặc modem thành sóng radio và truyền tải vào không khí Thiết bị này có khả năng phát sóng đồng thời ở nhiều tần số khác nhau.
Bộ thu (Wireless Adapter) là thiết bị nhận tín hiệu sóng radio từ điểm truy cập và chuyển đổi chúng thành dữ liệu Thiết bị này thường được tích hợp trên laptop, điện thoại, hoặc có thể kết nối qua adapter USB.
Các chuẩn wifi hiện nay:
- IEEE 802.11a: băng tần tần số 5GHz, tốc độ tối đa 54Mbps, sử dụng ở các khu vực đông người dùng [6]
- IEEE 802.11: băng tần tần số 2.4GHz, tốc độ tối đa 2Mbps, sử dụng trong các thiết bị điện tử sử dụng hàng ngày [6]
- IEEE 802.11b: băng tần tần số 2.4GHz, tốc độ tối đa 11Mbps, sử dụng trong các hộ gia đình hoặc các khu vực có ít người sử dụng [6]
- IEEE 802.11g: băng tần tần số 2.4GHz, tốc độ tối đa 54Mbps, sử dụng phổ biến nhất, nhất là trong các thiết bị di động [6]
- IEEE 802.11n: băng tần tần số 2.4GHz và 5GHz, tốc độ tối đa 600Mbps
IEEE 802.11ac hoạt động trên băng tần 5GHz, cung cấp tốc độ tối đa lên đến 6.9Gbps Công nghệ này lý tưởng cho các khu vực có mật độ thiết bị sử dụng Wifi cao và nhu cầu tốc độ internet mạnh mẽ.
IEEE 802.11ax (Wifi 6) hỗ trợ băng tần 5GHz với tốc độ tối đa lên đến 10Gbps và băng tần 2.4GHz với tốc độ tối đa 1.2Gbps, phù hợp cho các khu vực đông người và yêu cầu băng thông cao.
- IEEE 802.11ad (WiGig): băng tần tần số 60GHz, tốc độ 7Gbps nhưng do băng tần tần số cao nên tín hiệu không thể xuyên qua các vật cản [6]
LoRa là công nghệ điều chế RF cho phép truyền tải dữ liệu xa, với khoảng cách lên đến 5km trong khu vực đô thị và từ 10 đến 15km ở vùng nông thôn Được phát triển bởi công ty Semtech vào năm 2012, LoRa giúp tiết kiệm năng lượng và không cần khuếch đại công suất để truyền tải hiệu quả.
Nguyên lý hoạt động của hệ thống dựa trên việc điều chế Chirp Spread Spectrum, trong đó tín hiệu dữ liệu được khuếch đại lên tần số cao hơn Sau đó, chuỗi dữ liệu này sẽ được mã hóa thành các chuỗi chirp và cuối cùng được phát đi qua tín hiệu anten.
LoRa đóng vai trò quan trọng trong IoT nhờ vào ưu điểm tiết kiệm năng lượng, giúp giảm thiểu việc thay pin trong quá trình sử dụng Công nghệ này cho phép truyền dữ liệu với khoảng cách xa hơn và chi phí lắp đặt thấp hơn so với các hệ thống mạng truyền thống Nhờ đó, hoạt động và kết nối đến các cảm biến trong hệ thống IoT diễn ra liên tục, giúp người dùng điều khiển các thiết bị IoT một cách ổn định và hiệu quả.
I2C là giao thức truyền thông nối tiếp đồng bộ do Philips Semiconductors phát triển, cho phép truyền nhận dữ liệu giữa nhiều thiết bị hoặc vi điều khiển Giao thức này chỉ sử dụng hai đường truyền để kết nối các thiết bị.
Hình 2.1: Sơ đồ kết nối I2C
- SDA (Serial data): Thiết bị chủ và thiết bị tớ sẽ gửi, nhận dữ liệu với đối phương thông qua SDA
- SCL (Serial Clock): đường truyền tín hiệu xung nhịp (xung clock)
Thiết bị chủ điều khiển đường truyền tín hiệu xung clock SCL và sử dụng SDA để gửi nhận dữ liệu và lệnh đến các thiết bị trong cùng một giao thức.
Thiết bị tớ là các thiết bị nhận dữ liệu hoặc lệnh từ thiết bị chủ
Một khung truyền dữ liệu của I2C bao gồm:
Hình 2.2: Khung truyền dữ liệu của I2C [9]
Trong giao tiếp I2C, dữ liệu được tổ chức thành các gói tin, mỗi gói tin bao gồm nhiều khung truyền dữ liệu Gói tin I2C chứa một khung địa chỉ thiết bị và một hoặc nhiều khung dữ liệu hoặc lệnh cần truyền Ngoài ra, gói tin còn có tín hiệu khởi động, tín hiệu dừng, các bit ACK/NACK và các bit chức năng đọc/ghi giữa các khung truyền dữ liệu.
Để bắt đầu quá trình, đường truyền SDA cần chuyển từ mức cao (HIGH) sang mức thấp (LOW) trước khi đường truyền SCL thực hiện việc chuyển tương tự từ mức điện áp cao (HIGH) xuống mức điện áp thấp (LOW).
- Điều kiện dừng: thực hiện ngược lại so với điều kiện bắt đầu nhưng lúc này đường truyền SCL sẽ thực hiện trước [9] [10] [11]
Để thực hiện việc truyền nhận giữa nhiều thiết bị hoặc vi điều khiển, mỗi thiết bị cần được gán một địa chỉ vật lý cố định, có thể là 7 hoặc 10 bit.
Bit đọc/ghi được sử dụng để xác nhận quá trình truyền hoặc nhận dữ liệu từ thiết bị chủ Khi thiết bị chủ gửi dữ liệu, bit này sẽ được thiết lập ở mức thấp, trong khi nếu thiết bị nhận dữ liệu, bit này sẽ được thiết lập ở mức cao.
GIỚI THIỆU VỀ GOOGLE FIREBASE
Trong quá trình nghiên cứu nền tảng IoT cho Web Server của hệ thống, nhóm đã xem xét các tùy chọn như ThingSpeak, Arduino IoT Cloud, Firebase và MySQL kết hợp với PHP Mỗi nền tảng IoT đều có những ưu điểm và nhược điểm riêng Cuối cùng, nhóm đã quyết định chọn Firebase làm nền tảng IoT cho đồ án của mình.
Hình 2.6: So sánh Google Firebase với cơ sở dữ liệu truyền thống
Nền tảng IoT mang lại nhiều ưu điểm nổi bật như dễ dàng sử dụng thông qua API, quản lý cơ sở dữ liệu hiệu quả, và cung cấp các chức năng phân tích mạnh mẽ Firebase cho phép người dùng truy cập dữ liệu thời gian thực, lưu trữ và tải tệp, cùng với các chức năng tin nhắn mà không cần thiết lập hay quản lý máy chủ Điều này giúp người dùng tập trung vào trải nghiệm ứng dụng mà không phải phát triển từ đầu Hơn nữa, người dùng có thể truy cập Firebase từ bất kỳ đâu trên thế giới, miễn là có kết nối mạng, mà không cần thông qua điểm trung gian như các ứng dụng backend truyền thống, giúp tăng cường hiệu suất và tính linh hoạt.
Firebase là lựa chọn lý tưởng cho các hệ thống cần cơ sở dữ liệu an toàn và dung lượng lớn mà không cần đầu tư vào chi phí xây dựng và quản lý server Do đó, nhóm đã quyết định sử dụng Google Firebase cho hệ thống của mình.
Google Firebase là một dịch vụ cơ sở dữ liệu mạnh mẽ do Google cung cấp trên nền tảng điện toán đám mây Với hệ thống máy chủ hiện đại, Firebase hỗ trợ lập trình viên trong việc phát triển ứng dụng bằng cách đơn giản hóa quy trình làm việc với cơ sở dữ liệu.
Firebase Realtime Database is a real-time database platform that transmits data in JSON format It ensures that client connections to the same database are synchronized in real-time, allowing for seamless data updates and interactions.
Firebase Authentication giúp xác thực kết nối của người dùng, đảm bảo an toàn cho cơ sở dữ liệu và ngăn chặn việc đánh cắp thông tin Người dùng có thể xác thực qua nhiều phương thức như Github, Gmail, Email, và các lựa chọn khác.
Firebase Storage cung cấp dịch vụ lưu trữ đám mây linh hoạt, giúp người dùng dễ dàng lưu trữ và quản lý tệp cũng như dữ liệu của ứng dụng một cách an toàn và hiệu quả.
THIẾT KẾ VÀ TỔNG QUAN PHẦN CỨNG
ESP32 là vi điều khiển dual core của Espressif Systems, nổi bật với hiệu suất cao và chi phí hợp lý, phù hợp cho các hệ thống không quá phức tạp Với khả năng tích hợp Wifi và Bluetooth, ESP32 rất lý tưởng cho các dự án IoT, mang lại tính linh hoạt, mạnh mẽ và độ tin cậy cao.
ESP32 được tối ưu hóa cho việc tiêu thụ điện năng thấp, lý tưởng cho các hệ thống sử dụng pin Vi điều khiển này tích hợp hệ thống quản lý năng lượng, cho phép hoạt động ở nhiều chế độ như deep sleep và light sleep Những chế độ này giúp vi điều khiển tiết kiệm điện và kéo dài tuổi thọ của nguồn cung cấp bằng cách chỉ thức dậy khi cần thiết.
2.3.2 Cảm biến bụi mịn trong không khí PMS7003
PMS7003 là một trong nhiều loại cảm biến nồng độ các loại hạt bụi trong không khí – PM1, PM2.5, PM10
Hình 2.7: Cảm biến nồng độ bụi PMS7003 [17]
Cảm biến bụi mịn có chức năng đo lường số lượng hạt bụi trong không khí và chuyển đổi thông tin này thành tín hiệu số Thiết bị này được ứng dụng trong các hệ thống đo nồng độ bụi và thiết bị giám sát môi trường, giúp cung cấp dữ liệu chính xác về mức độ ô nhiễm bụi trong không khí.
Bảng 2.1: Bảng thông số kỹ thuật cảm biến PMS7003 [17]
Hoạt động: ≤ 100m Dòng duy trì (tắt/tạm dừng): ≤ 200μ Dải đo (μm) 0.3 ~ 1.0; 1.0 ~ 2.5; 2.5 ~ 10.0 Điều kiện hoạt động -10ᵒC ~ 60ᵒC
Khoảng đo hiệu quả (điều kiện tiêu chuẩn PM2.5) (μg/m 3 ) 0 ~ 500
Nguyên lý hoạt động của cảm biến PMS7003:
Hình 2.8: Nguyên lý hoạt động của cảm biến PMS7003 [17]
Cảm biến hoạt động dựa trên nguyên lý tán xạ laser, trong đó tia laser được chiếu vào không khí để phát hiện các hạt lơ lửng Khi tia laser chiếu vào không khí, nó tạo ra sự tán xạ, và bộ vi xử lý của cảm biến sẽ phân tích sự thay đổi của đường cong ánh sáng tán xạ theo thời gian Từ đó, cảm biến có khả năng tính toán đường kính và số lượng hạt bụi trong không khí theo đơn vị thể tích dựa trên công thức lý thuyết MIE.
2.3.3 Cảm biến nhiệt độ và độ ẩm SHT31
Cảm biến SHT31 là một thiết bị đo nhiệt độ và độ ẩm, thuộc dòng cảm biến SHT3x – DIS, được phát triển dựa trên công nghệ cảm biến CMOSens tiên tiến.
So với các thế hệ trước, các dòng cảm biến mới này mang lại độ tin cậy và chính xác vượt trội Chúng được trang bị chức năng xử lý tín hiệu nâng cao, sử dụng hai địa chỉ I2C riêng biệt và cho phép tùy chỉnh tốc độ giao tiếp lên tới 1MHz.
Bảng 2.2: Thông số kỹ thuật SHT31 [19] Điện áp hoạt động (V) 2.15 ~ 5.5
Dòng hoạt động (μA) 1500 (Khi đo)
Khoảng nhiệt độ và sai số (ᵒC)
Khoảng độ ẩm và sai số (%RH)
Dòng cảm biến SHT31 hoạt động dựa trên giao thức I2C tốc độ cao, với tần số lên tới 1MHz Vi điều khiển sẽ gửi lệnh để giao tiếp với cảm biến, và các lệnh này cần phải cách nhau tối thiểu 1ms trước khi gửi lệnh tiếp theo.
2.3.4 Cảm biến khí CO2 CCS811
Cảm biến CCS811 là một thiết bị khí kỹ thuật số tiết kiệm năng lượng, tích hợp công nghệ cảm biến Metal Oxide (MOX) để phát hiện nồng độ CO2 và các hợp chất hữu cơ bay hơi (VOCs) Cảm biến này được ứng dụng hiệu quả trong việc giám sát chất lượng không khí cả trong nhà và ngoài trời.
Cảm biến CCS811 tích hợp vi điều khiển, bộ chuyển đổi Analog sang Digital và giao tiếp I2C, mang lại nhiều ưu điểm nổi bật như thời gian đo nhanh, độ tin cậy cao và tiết kiệm năng lượng.
Nguyên lý hoạt động: Cảm biến nhận được lệnh đọc giá trị cảm biến từ vi điều khiển sau đó gửi dữ liệu trả lời [20]
CCS811 có 5 chế độ hoạt động [20]:
- Mode 0: Chế độ rảnh, tiêu thụ thấp
- Mode 1: Chế độ nguồn không đổi, đo IAQ mỗi giây
- Mode 2: Chế độ xung làm nóng đo IAQ mỗi 10 giây
- Mode 3: Chế độ xung mức công suất thấp đo IAQ mỗi 60 giây
- Mode 4: Chế độ nguồn không đổi, cảm biến đo mỗi 250 ms
Module LoRa E32-433TX0D là một thiết bị truyền thông không dây sử dụng giao thức UART để kết nối với vi điều khiển, được phát triển dựa trên IC RF SX1278 của SEMTECH Thiết bị này hỗ trợ nhiều chế độ truyền và hoạt động trong dải tần số 410MHz đến 441MHz, với tần số mặc định là 433MHz.
Module LORA E32 – 433T20D sử dụng công nghệ SX1278, nổi bật với khả năng giao tiếp ở khoảng cách xa và mật độ công suất tập trung cao Đặc biệt, nó cung cấp độ bảo mật vượt trội nhờ vào việc truyền dữ liệu ngẫu nhiên trong không khí, cùng với việc mã hóa và nén dữ liệu, làm cho việc chặn truyền trở nên khó khăn và không hiệu quả Điều này giúp tăng cường tính an toàn và độ tin cậy trong quá trình truyền tải dữ liệu.
LoRa có nhiều ưu điểm, giúp ứng dụng hiệu quả trong các dự án giám sát và đo dữ liệu từ xa, như nhà thông minh, vườn cây thông minh và quản lý nhà máy Nhóm đã quyết định sử dụng module LoRa E32 – 433T20D làm module giao tiếp cho dự án của mình.
Nguyên lý hoạt động của LoRa được xác định qua hai chân M0 và M1, với bốn trạng thái: Normal, Wakeup, Power Saving và Sleep Trong trạng thái Normal và Wakeup, LoRa có đầy đủ chức năng truyền và nhận dữ liệu Ở chế độ Power Saving, LoRa chỉ cho phép nhận tín hiệu, trong khi chế độ Sleep tắt hoàn toàn các chức năng Khi truyền nhận, có hai loại: transmission (cùng băng thông) và fixed (có thể khác băng thông) Lệnh truyền được gửi từ vi điều khiển và dữ liệu nhận sẽ được trả về vi điều khiển qua giao thức UART.
Bảng 2.3: Thông số kỹ thuật Module LoRa E32 433T20D [22] [23]
Dòng tiêu thụ 106 mA (Khi truyền)
4 μA (Khi tắt) Điện áp giao tiếp 3.3V
- TTL UART baud rate (bps) từ
Dung lượng bộ nhớ đệm (buffer) 512 bytes Điều kiện hoạt động -40 ~ 85 (ᵒC)
10 ~ 90 (%RH) Khoảng cách truyền tối đa 3000m Độ nhạy -144 ~ -147 (dBm)
2.3.6 Cảm biến ánh sáng BH1750FVI
Cảm biến ánh sáng BH1750FVI là một dòng cảm biến ánh sáng kỹ thuật số sử dụng giao tiếp I2C
Hình 2.12: Cảm biến BH1750FVI [24]
Cảm biến BH1750FVI lý tưởng cho việc thu thập dữ liệu ánh sáng xung quanh trong các không gian như nhà ở, nhà máy và kho bãi Với dải đo rộng và độ phân giải cao, cảm biến này cho phép điều chỉnh độ sáng của đèn xung quanh, giúp đưa giá trị ánh sáng về mức yêu cầu.
Bộ chuyển đổi tín hiệu số hỗ trợ đo ánh sáng lên tới 65535 lux, với hai địa chỉ I2C slave khác nhau và tiêu thụ điện năng thấp nhờ chức năng POWER DOWN Đặc biệt, thiết bị này có độ sai số nhỏ khi đo và khả năng loại bỏ nhiễu sáng 50Hz/60Hz, đồng thời độ nhạy quang phổ gần giống với mắt người.
THIẾT KẾ HỆ THỐNG
YÊU CẦU ĐỐI VỚI HỆ THỐNG
3.1.1 Yêu cầu tính năng sản phẩm Đáp ứng được các yêu cầu cơ bản về việc giám sát, phương án ứng phó và cảnh báo đối với các nguy cơ và nguy hiểm đối với người lao động trong nhà máy:
Thiết bị cảm biến giám sát được thiết kế dựa trên các quy chuẩn an toàn của nhà nước và Bộ Y tế, nhằm đảm bảo sức khỏe con người Hệ thống này đặt ra các hạn mức an toàn tối thiểu, và khi các chỉ số vượt qua ngưỡng này, sẽ có các phương án xử lý khác nhau tùy thuộc vào mức độ nghiêm trọng.
• Giám sát nồng độ hạt bụi mịn, sợi vải, … trong không khí
• Giám sát chất lượng không khí
• Giám sát về các hiện tượng cháy nổ
• Giám sát nhiệt độ trong nhà máy
Thiết bị điều khiển là hệ thống tự động hóa giúp quản lý các thiết bị điện theo lệnh từ bộ xử lý trung tâm và phòng giám sát Chúng hoạt động dựa trên chương trình đã được thiết lập sẵn, cho phép đưa ra các phương án ứng phó tự động tùy theo mức độ nghiêm trọng của tình huống Ngoài ra, thiết bị còn cung cấp cảnh báo cho người lao động và các nhà quản lý, giúp họ nhanh chóng xử lý vấn đề hoặc thực hiện lệnh bật tắt các thiết bị cần thiết.
- Truyền nhận dữ liệu giữa các thiết bị cảm biến và thiết bị điều khiển với bộ xử lý trung tâm bằng LoRa
Thiết bị xử lý trung tâm đóng vai trò quan trọng trong việc truyền nhận dữ liệu giữa cảm biến và máy chủ thông qua kết nối WiFi Nó không chỉ điều khiển thiết bị mà còn cung cấp giao diện người dùng trực quan với màn hình TFT LCD sử dụng LVGL, giúp hiển thị và điều khiển dữ liệu cảm biến một cách hiệu quả.
Thu thập thông tin và dữ liệu từ các cảm biến giám sát an toàn như nhiệt độ, độ ẩm, nồng độ bụi, khí CO2 và ánh sáng Điều này cho phép kiểm soát và giám sát hoạt động của các thiết bị một cách hiệu quả.
Hiển thị thông tin, dữ liệu và tình trạng hoạt động thiết bị
Xử lý thông tin, dữ liệu
Truyền dẫn lệnh, thông tin và dữ liệu giữa các thiết bị với Web Server
Hệ thống sử dụng nguồn 5VDC/12VDC thông qua adapter
Hệ thống có độ trễ thấp
ĐẶC TẢ KIẾN TRÚC HỆ THỐNG
3.2.1 Sơ đồ khối toàn bộ hệ thống
Hệ thống được cấu thành từ nhiều thiết bị cảm biến và thiết bị điều khiển, tất cả đều giao tiếp với bộ xử lý trung tâm Toàn bộ hệ thống có thể được chia thành 4 khối chính.
Hình 3.1: Sơ đồ khối toàn bộ hệ thống
Mỗi khối có thiết kế riêng và chức năng khác nhau, toàn bộ 4 khối này liên kết với nhau sẽ tạo thành một hệ thống hoàn chỉnh:
Thiết bị cảm biến là một hệ thống sử dụng các cảm biến kết nối để thu thập dữ liệu về các thông số cần thiết, sau đó truyền tải thông tin về bộ xử lý trung tâm thông qua công nghệ LoRa.
Thiết bị điều khiển là một thiết bị nhận lệnh để điều khiển các thiết bị điện và cảnh báo trong một khu vực nhất định Nó hoạt động thông qua bộ xử lý trung tâm hoặc từ Server, giúp quản lý và điều phối các chức năng một cách hiệu quả.
Bộ xử lý trung tâm (GATEWAY) thu thập dữ liệu từ các thiết bị cảm biến qua LoRa, xử lý và truyền dữ liệu đến Server để hiển thị trên màn hình quản lý Nó cũng điều khiển các thiết bị (bật/tắt, hẹn giờ), cung cấp cảnh báo và làm cầu nối truyền lệnh giữa Server, thiết bị điều khiển và thiết bị cảm biến.
Khối nguồn đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp và duy trì năng lượng cho các thiết bị cảm biến, bộ xử lý trung tâm và thiết bị điều khiển Mỗi thiết bị hoạt động như một hệ thống nhỏ riêng biệt, do đó yêu cầu về nguồn năng lượng cũng khác nhau, dẫn đến việc khối nguồn cho mỗi thiết bị cần phải độc lập.
Thiết bị cảm biến có vai trò quan trọng trong việc kết nối với các cảm biến để thu thập dữ liệu và sau đó truyền tải về bộ xử lý trung tâm (GATEWAY).
Hình 3.2: Sơ đồ khối thiết bị cảm biến
Thiết bị cảm biến cũng là một hệ thống nhỏ, riêng biệt và có bốn khối chính sau đây:
Khối thu thập dữ liệu, bao gồm các cảm biến kết nối với khối xử lý thông qua chân GPIO hoặc các chuẩn giao tiếp như Uart và I2C, có mục đích chính là thu thập dữ liệu từ các cảm biến.
Khối xử lý là một vi điều khiển có nhiệm vụ điều phối việc thu thập và xử lý dữ liệu từ cảm biến, cũng như thực hiện việc truyền hoặc nhận dữ liệu và lệnh thông qua công nghệ LoRa.
Khối truyền nhận LoRa có nhiệm vụ chính là truyền dữ liệu từ vi điều khiển và nhận dữ liệu thông qua công nghệ LoRa, sau đó gửi lại cho vi điều khiển.
- Khối nguồn: Cung cấp nguồn cho vi điều khiển, các cảm biến và LoRa hoạt động
Thiết bị điều khiển, một thiết bị có chức năng điều khiển các thiết bị điện theo yêu cầu của người dùng
Hình 3.3: Sơ đồ khối thiết bị điều khiển
Thiết bị này cũng là một hệ thống riêng biệt bao gồm các khối nhỏ sau đây:
- Khối điều khiển thiết bị: Là các relay – có chức năng như một công tắc điện sẽ bật hoặc tắt các thiết bị theo lệnh của vi điều khiển
- Khối cảnh báo: Sẽ thực hiện cảnh báo bằng âm thanh theo lệnh của vi điều khiển
- Khối xử lý: Một vi điều khiển có chức điều khiển thiết bị điều khiển và khối cảnh báo, truyền hoặc nhận dữ liệu/lệnh bằng LoRa
Khối truyền nhận LoRa có vai trò quan trọng trong việc truyền tải dữ liệu, cho phép vi điều khiển nhận thông tin từ môi trường hoặc gửi dữ liệu thu được đến vi điều khiển thông qua công nghệ LoRa.
- Khối nguồn: Cung cấp nguồn cho vi điều khiển, module phát âm thanh và LoRa hoạt động
3.2.4 Bộ xử lý trung tâm
Bộ xử lý trung tâm là thiết bị quản lý và cầu nối kết nối các thiết bị cảm biến, điều khiển trong nhà máy với hệ thống quản lý từ xa Chức năng chính của nó bao gồm thu thập và xử lý dữ liệu từ các thiết bị cảm biến, quản lý và điều khiển các thiết bị thông qua thiết bị điều khiển, đồng thời cung cấp cảnh báo khi cần thiết.
Hình 3.4: Sơ đồ khối bộ xử lý trung tâm
Thiết bị cũng bao gồm các khối chính sau đây:
Khối hiển thị là một màn hình chuyên dụng giúp hiển thị dữ liệu từ các cảm biến, cho phép người quản lý tại nhà máy giám sát tình hình hoạt động tại chỗ Thông qua màn hình này, người dùng có thể điều khiển các thiết bị một cách hiệu quả và thuận tiện.
Khối xử lý là một vi điều khiển có khả năng thu nhận và xử lý dữ liệu, giao tiếp với Web Server, gửi lệnh điều khiển, cùng với việc thực hiện một số chức năng khác.
Khối truyền nhận LoRa có vai trò quan trọng trong việc truyền dữ liệu, cho phép vi điều khiển nhận thông tin và gửi dữ liệu qua giao thức LoRa.
- Web Server: Bộ xử lý sẽ kết nối với Web Server thông qua WiFi bằng nền tảng Google Firebase
- Khối nguồn: Cung cấp và duy trì nguồn cho vi điều khiển, màn hình và LoRa hoạt động.
THIẾT KẾ PHẦN CỨNG
Sau khi nghiên cứu và tìm hiểu về các chức năng và yêu cầu kỹ thuật của hệ thống, nhóm thực hiện đã lựa chọn vi điều khiển, các module và cảm biến phù hợp với sơ đồ khối tổng thể, trong đó mỗi khối đại diện cho một thiết bị riêng Phần thiết kế phần cứng sẽ phân tích chi tiết và lựa chọn linh kiện tương thích cho từng khối.
Trong quá trình nghiên cứu, nhóm đã khảo sát nhiều loại vi điều khiển như MicroChip (PIC16F887, PIC18F458), ATMEL (ATmega128, ATmega328), và Espressif Systems (ESP8266, ESP32) nhằm đáp ứng yêu cầu hệ thống về tính dễ sử dụng và tối ưu kết nối Các vi điều khiển này cần có khả năng tiếp nhận dữ liệu từ nhiều cảm biến khác nhau, chia đa luồng để xử lý các tác vụ như hiển thị dữ liệu, điều khiển khối chấp hành và lưu trữ dữ liệu đã xử lý Đặc biệt, vi điều khiển phải hỗ trợ kết nối WiFi để chuyển tiếp dữ liệu từ cảm biến.
36 lên Web Server quản lý hoặc nhận tín hiệu điều khiển, điều chỉnh từ Server gửi xuống
Dựa trên các yêu cầu công việc, vi điều khiển của Microchip không thể đáp ứng đủ nhu cầu, trong khi dòng vi điều khiển ATMEL tuy dễ sử dụng và có cộng đồng hỗ trợ lớn nhưng lại không có khả năng kết nối WiFi và Bluetooth, cũng như không phù hợp với yêu cầu xử lý và lưu trữ Ngược lại, vi điều khiển của Espressif Systems không chỉ đáp ứng các yêu cầu công việc mà còn cho phép kết nối trực tiếp với WiFi và Bluetooth, giúp giảm chi phí sản xuất khi quy mô lớn Sau khi xem xét, nhóm thực hiện nhận thấy ESP32 là lựa chọn phù hợp nhất, với khả năng lập trình qua Arduino IDE, đáp ứng yêu cầu về tính dễ sử dụng và lập trình Vì vậy, nhóm quyết định chọn vi điều khiển ESP32 làm vi điều khiển chính cho hệ thống.
Trong hệ thống của nhóm, hai dòng vi điều khiển ESP32 được sử dụng là ESP32 – WROOM – 32 và ESP32 – S3 – WROOM – 1 ESP32 – WROOM – 32 phục vụ cho thiết bị cảm biến và điều khiển, trong khi ESP32 – S3 – WROOM – 1 được dùng làm bộ xử lý trung tâm Dòng vi điều khiển ESP32 – S3 – WROOM – 1 có nhiều ưu điểm hơn, cho phép xử lý nhiều tác vụ cùng lúc, bao gồm quản lý màn hình, kết nối WiFi, tiếp nhận dữ liệu từ nhiều cảm biến và điều khiển các thiết bị khác.
Bảng 3.1: Thông số ESP32-WROOM-32 và ESP32-S3-WROOM-1 [15] [16]
Dòng (Io) Hoạt động: 80mA (trung bình) Hoạt động: 80mA (trung bình)
Cung cấp bởi nguồn: 500mA Cung cấp bởi nguồn: 500mA Core Xtensa dual – core 32-bit LX6 Xtensa dual – core 32-bit LX7
Tần số 80MHz ~ 240MHz 80MHz ~ 240MHz
GPIO SIO, SD, SPI, UART, I2C,
LED, Motor PWM, PWM, IR, I2S, PC (pulse counter), GPIO, cảm biến điện dung, DAC, ADC, TWAI, CAN
The article discusses various communication protocols and interfaces used in electronics, including SIO, SD, SPI, UART, and I2C It highlights the importance of components like LEDs, Motor PWM, and IR, along with essential functionalities such as I2S and pulse counting (PC) Additionally, it covers GPIO, capacitive sensors, DAC, and ADC, as well as connectivity options like TWAI and CAN The integration of LCD and camera connections, GDMA, USB OTG, and USB/JTAG is also emphasized, showcasing the diverse applications in modern electronic systems.
802.11n lên tới 150Mbps) – Băng thông
- Wifi Mode: Station, SoftAP, SoftAP + Station, P2P
- 802.11 b/g/n (tốc độ 802.11n lên tới 150Mbps) – Băng thông
- Wifi Mode: Station, SoftAP, SoftAP + Station, P2P
Bluetooth v4.2 BR/EDR Bluetooth LE: Bluetooth 5,
3.3.2.1 Cảm biến nồng độ bụi trong không khí PMS7003
Cảm biến nồng độ bụi có nhiều loại với ưu và nhược điểm riêng, trong đó nhóm thực hiện đã nghiên cứu ba loại chính: PMS7003, SDS011 và HPMA115S0 Cảm biến PMS7003 và SDS011 hoạt động dựa trên nguyên lý phân tán tia laser, trong khi HPMA115S0 sử dụng công nghệ laser Các đặc điểm như dải đo, sai số, tuổi thọ và kết quả trả về của các cảm biến này sẽ được phân tích để xác định loại cảm biến phù hợp nhất.
Bảng 3.2: So sánh các loại cảm biến nồng độ bụi [34]
Tuổi đời 8000 giờ 8000 giờ 20000 giờ
Kết quả PM1, PM2.5, PM10 PM2.5, PM10 PM2.5, PM10
Cảm biến PMS7003 nổi bật với độ chính xác cao, thiết kế nhỏ gọn và chắc chắn, rất thích hợp cho môi trường khắc nghiệt như nhà máy Với tuổi thọ tốt và giá cả hợp lý, PMS7003 là sự lựa chọn lý tưởng cho việc xây dựng nhiều node cảm biến tại các nhà máy.
3.3.2.2 Cảm biến nhiệt độ và độ ẩm SHT31
Cảm biến nhiệt độ và độ ẩm rất đa dạng, mỗi loại có những ưu điểm và nhược điểm riêng Nhóm nghiên cứu đã xem xét một số loại cảm biến, trong đó có DHT11, nhằm xác định loại cảm biến phù hợp nhất cho nhu cầu sử dụng.
DHT22, SHT31 Sau đây một vài thông số về dải đo dữ liệu, độ chính xác (sai số), độ lặp lại của ba loại cảm biến:
Bảng 3.3: So sánh cảm biến DHT11, DHT22 và SHT31 [35]
Dải đo nhiệt độ 0 ~ 50 (ᵒC) -40 ~ 80 (ᵒC) -40 ~ 90 (ᵒC)
Sai số ±5 %RH ±2 ᵒC ±2 %RH ±0.5 ᵒC ±2 %RH ±0.2 ᵒC Độ lặp lại ±1 %RH ±1 ᵒC ±0.3 %RH ±0.2 ᵒC ±0.1 %RH ±0.06 ᵒC
Cảm biến SHT31 có dải đo rộng, độ sai số và độ lặp lại nhỏ, đáp ứng yêu cầu độ chính xác cao trong môi trường công nghiệp Do đó, nhóm đã quyết định sử dụng cảm biến SHT31 để đo nhiệt độ và độ ẩm cho hệ thống.
3.3.2.3 Cảm biến khí CO2 CCS811
Cảm biến khí CO2 là thiết bị quan trọng dùng để đo nồng độ khí CO2 trong không khí Ngoài việc đo khí CO2, một số cảm biến còn tích hợp chức năng đo các chỉ số khác như TVOC và nhiệt độ Các phương pháp đo khí CO2 có thể khác nhau, với hai loại cảm biến phổ biến là CCS811, hoạt động dựa trên phản ứng hóa học, và MH-Z19B, sử dụng công nghệ hồng ngoại.
Bảng 3.4: So sánh cảm biến CCS811 và MH-Z19B
Dòng cung cấp 30 (mA) 60 (mA)
Tiêu thụ năng lượng 60 (mW)
40 Điều kiện hoạt động -5 ~ 50 (ᵒC)
0 ~ 2000 (ppm) Phạm vi đo TVOC 0 ~ 1187 ppb
Dựa vào bảng 3.4, dải đo CO2 của CCS811 lớn hơn so với MH-Z19B và đồng thời tiêu thụ năng lượng thấp hơn Do đó, nhóm đã quyết định chọn CCS811 làm cảm biến đo CO2 cho hệ thống.
3.3.2.4 Cảm biến ánh sáng BH1750FVI
Khi nghiên cứu về cảm biến ánh sáng, nhóm đã khám phá nhiều loại khác nhau, mỗi loại đều có những ưu điểm và nhược điểm riêng, thích hợp cho từng tình huống và môi trường cụ thể Tuy nhiên, nhóm quyết định đề xuất hai loại cảm biến sau đây.
Bảng 3.5: So sánh cảm biến BH1750 và TSL2561
BH1750 TSL2561 Điện áp cung cấp (V) 2.4 ~ 3.6 2.7 ~ 3.6 Điều kiện hoạt động (ᵒC) -40 ~ 85 -30 ~ 80
Phạm vi đo (lux) + Sai số 1 ~ 65535 (±20%) 0.1 ~ 40000
Cảm biến ánh sáng BH1750FVI vượt trội hơn so với TSL2561 nhờ vào dải đo rộng, tiêu thụ năng lượng thấp và khả năng hoạt động trong điều kiện khắc nghiệt, làm cho nó trở thành lựa chọn lý tưởng cho ứng dụng trong nhà máy.
3.3.2.5 Cảm biến khí dễ cháy MP-4
Khi chọn cảm biến khí dễ cháy để phát hiện khí dễ cháy hoặc khói trong trường hợp hỏa hoạn, nhóm thực hiện đã nghiên cứu hai loại cảm biến chính là MQ2 thuộc dòng cảm biến MQ và MP4.
Bảng 3.6: So sánh cảm biến MQ – 2 và MP – 4
Chất cảm biến khí SnO2 Al2O3 Điện áp hoạt động
Loại khí phát hiện LPG, cồn, khí H2, CH4, khói
Khói, CH4, khí gas tự nhiên
Cảm biến MP - 4 vượt trội hơn cảm biến MQ - 2 với dải đo rộng và độ nhạy cao đối với nhiều tác nhân gây cháy Do đó, nhóm quyết định chọn cảm biến MP - 4 làm thiết bị phát hiện khí dễ cháy cho hệ thống.
SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ
Sau khi thiết kế, sơ đồ nguyên lý bộ xử lý trung tâm sẽ bao gồm các phần sau:
Hình 3.5: Sơ đồ nguyên lý bộ xử lý trung tâm
Sơ đồ nguyên lý kết nối các module với vi điều khiển của bộ xử lý trung tâm bao gồm màn hình cảm ứng LCD, MCU ESP32, bộ nguồn 5V và LORA để giao tiếp với thiết bị cảm biến và thiết bị điều khiển.
Sơ đồ nguyên lý thiết bị cảm biến sau khi thiết kế:
Hình 3.6: Sơ đồ nguyên lý thiết bị cảm biến
Hình 3.6 là sơ đồ nguyên lý kết nối các module cảm biến cần thiết và LoRa với vi điều khiển của thiết bị cảm biến
Sơ đồ nguyên lý thiết bị điều khiển sau khi thiết kế:
Hình 3.7: Sơ đồ nguyên lý thiết bị điều khiển
Hình 3.7 là sơ đồ nguyên lý kết nối các module cần thiết với vi điều khiển của thiết bị điều khiển.
THIẾT KẾ PHẦN MỀM
Hệ thống bao gồm ba khối chính: thiết bị cảm biến, bộ xử lý trung tâm và thiết bị điều khiển Mỗi khối hoạt động như một hệ thống nhỏ với chức năng riêng biệt, do đó mỗi khối sẽ có lưu đồ giải thuật tương ứng với chức năng của mình.
Mỗi khối trong hệ thống có chức năng riêng, nhưng chung quy lại, khi được cấp nguồn, hệ thống sẽ khởi chạy các tác vụ đầu tiên như cài đặt thiết bị, cảm biến và chức năng cần thiết để hoạt động chính xác, bao gồm kết nối LoRa, WiFi và các cảm biến khác.
Lưu đồ giải thuật cơ bản của thiết bị cảm biến bao gồm hai chức năng chính: đọc giá trị cảm biến và truyền/nhận lệnh cùng dữ liệu qua LoRa Cả hai chức năng này sẽ được thực hiện liên tục trong một vòng lặp.
Hình 3.8: Lưu đồ giải thuật chức năng thiết bị cảm biến
Giải thích lưu đồ lưu đồ giải thuật chức năng thiết bị cảm biến (Hình 3.8):
Khi cấp nguồn, vi điều khiển thực hiện các thiết lập ban đầu như cấu hình chân, kết nối với cảm biến và cài đặt chức năng cho chúng, cũng như kết nối với module LoRa và các module khác Sau khi hoàn tất các bước thiết lập, vi điều khiển sẽ thực hiện và lặp lại các chức năng đã được lập trình sẵn.
Lưu đồ chi tiết giải thuật tác vụ đọc dữ liệu cảm biến:
Hình 3.9: Lưu đồ tác vụ đọc dữ liệu cảm biến Giải thích lưu đồ tác vụ tác vụ đọc dữ liệu cảm biến:
Sau một khoảng thời gian quy định, vi điều khiển sẽ khởi tạo tác vụ thu thập giá trị từ các cảm biến Nếu dữ liệu thu thập được có chứa thông tin vượt mức nguy hiểm, nó sẽ được gửi đến bộ xử lý trung tâm qua LoRa Ngược lại, nếu dữ liệu bình thường, nó sẽ được lưu trữ tạm thời vào hàng đợi cho đến khi có lệnh yêu cầu từ bộ xử lý trung tâm Sau khi hoàn thành tác vụ, vi điều khiển sẽ chuyển sang thực hiện tác vụ khác.
Lưu đồ chi tiết giải thuật tác vụ truyền/nhận lệnh và dữ liệu từ LoRa từ bộ xử lý trung tâm:
Lưu đồ giải thuật tác vụ truyền/nhận lệnh và dữ liệu từ LoRa cho thấy quy trình hoạt động của hệ thống, từ việc gửi lệnh đến nhận dữ liệu Hệ thống LoRa đảm bảo việc truyền tải thông tin hiệu quả, giúp tối ưu hóa quá trình giao tiếp giữa các thiết bị Các bước trong lưu đồ được thiết kế rõ ràng, dễ hiểu, nhằm hỗ trợ người dùng nắm bắt nhanh chóng cách thức hoạt động của công nghệ này.
Tác vụ này cho phép truyền và nhận lệnh cũng như dữ liệu qua LoRa giữa các khối, đồng thời kiểm tra kết nối với bộ xử lý trung tâm Nếu mất kết nối, thiết bị cảm biến sẽ hoạt động như một trung tâm điều khiển trong khu vực khi xảy ra tình trạng nguy hiểm Trong trường hợp mất kết nối với thiết bị điều khiển, thiết bị cảm biến sẽ tự động khởi động lại để cố gắng kết nối lại sau một khoảng thời gian.
Lưu đồ giải thuật chức năng cơ bản của thiết bị điều khiển bao gồm hai chức năng chính: nhận lệnh và dữ liệu từ LoRa, cùng với việc thực hiện các lệnh được yêu cầu.
Hình 3.11: Lưu đồ giải thuật thiết bị điều khiển Giải thích lưu đồ giải thuật thiết bị điều khiển:
Thiết bị cảm biến đầu tiên của hệ thống điều khiển thực hiện các thiết lập ban đầu, bao gồm việc cấu hình chân vi điều khiển và các module theo cài đặt của thư viện, sau đó tiến hành thực hiện các chức năng đã được lập trình.
Lưu đồ giải thuật khi khối điều khiển nhận lệnh điều khiển, cảnh báo và thực hiện các lệnh này
Hình 3.12: Tác vụ nhận lệnh từ LoRa và thực hiện lệnh
Giải thích lưu đồ giải thuật hai tác vụ chính là nhận lệnh từ LoRa và thực hiện lệnh:
Sau khi thực hiện các thiết lập ban đầu, vi điều khiển bắt đầu thực hiện khởi tạo tác vụ nhận lệnh từ LoRa:
- Lệnh cảnh báo: Thực hiện cảnh báo nguy hiểm tùy thuộc vào loại cảnh báo được yêu cầu
- Lệnh điều khiển: Thực hiện điều khiển các thiết bị, tùy thuộc vào loại thiết bị được yêu cầu và trạng thái của thiết bị (bật/tắt)
Sau khi thực hiện xong các nhiệm vụ tác vụ sẽ kết thúc sau đó lại thực hiện lại tác vụ này từ đầu chờ lệnh đến từ LoRa
3.4.3 Bộ xử lý trung tâm
Bộ xử lý trung tâm thực hiện các chức năng cơ bản như gửi lệnh yêu cầu dữ liệu từ cảm biến, nhận dữ liệu và lệnh từ Node, cập nhật thông tin lên màn hình, nhận lệnh từ màn hình, gửi lệnh đến thiết bị điều khiển và quản lý dữ liệu từ web.
Hình 3.13: Lưu đồ giải thuật bộ xử lý trung tâm Giải thích lưu đồ giải thuật bộ xử lý trung tâm (Hình 3.13):
Có thể chia các tác vụ trong bộ xử lý trung tâm thành ba loại tác vụ chính:
Tác vụ liên quan đến LoRa bao gồm việc gửi lệnh đến các thiết bị cảm biến và thiết bị điều khiển, cũng như thu thập dữ liệu từ các cảm biến thông qua công nghệ LoRa.
Tác vụ xử lý giao diện màn hình bao gồm việc chuyển đổi giữa các màn hình, quản lý cảm biến, cập nhật dữ liệu hiển thị và thu nhận lệnh từ người dùng thông qua màn hình.
Tác vụ liên quan đến việc quản lý web bao gồm việc truyền dữ liệu lên nền tảng quản lý thông qua Firebase và Google Sheet, đồng thời nhận lệnh điều khiển từ hệ thống quản lý.
Khi cấp nguồn, vi điều khiển sẽ thực hiện các thiết lập ban đầu như cấu hình các ngoại vi, kết nối màn hình để khởi tạo giao diện ứng dụng người dùng, và thiết lập kết nối với module LoRa cũng như các module khác Sau khi hoàn tất việc khởi tạo, vi điều khiển sẽ thực hiện các chức năng được lập trình sẵn một cách tuần tự và lặp lại Các tác vụ trong hệ thống sẽ được xử lý trên hai lõi Core 1 và Core 0 của vi điều khiển ESP32.
Các tác vụ quản lý web sẽ được ưu tiên trên một Core duy nhất do tính chất đặc thù liên quan đến WiFi, tiêu tốn nhiều tài nguyên, bộ nhớ và năng lượng hơn Việc này giúp tránh xung đột thời gian thực thi giữa các tác vụ và giảm độ trễ của hệ thống.
THI CÔNG HỆ THỐNG VÀ KẾT QUẢ
GIỚI THIỆU HỆ THỐNG
Sau khi hoàn thành thiết kế hệ thống, nhóm đã lựa chọn đầy đủ các linh kiện phù hợp với các yêu cầu chức năng đã đề ra Tiếp theo, nhóm sẽ tiến hành thi công hệ thống.
Bảng 4.1: Tổng hợp số lượng linh kiện được sử dụng trong hệ thống
Linh kiện Số lượng Chức năng
Module ESP32 3 Vi điều khiển cho từng khối
Cảm biến nồng độ bụi
PMS7003 1 Xác định nồng độ bụi trong không khí
Cảm biến nhiệt độ và độ ẩm SHT31 1 Xác định giá trị nhiệt độ và độ ẩm không khí xung quanh
CCS811 1 Xác định nồng độ khí CO2 trong không khí
Truyền dữ liệu và lệnh không dây giữa các thiết bị
BH1750FVI 1 Xác định cường độ ánh sáng
Cảm biến khí dễ cháy
Xác định khí dễ cháy hoặc khói khi đám cháy xảy ra
Cảm biến lửa KY – 026 1 Xác định lửa có xảy ra hay không
DS1307 3 Cung cấp thời gian thực cho các thiết bị hoạt động chính xác
3.5inch 1 Thiết bị trung tâm dùng để giám sát điều khiển
Module MP3 – TF – 16 1 Phát âm thanh
Relay 5V 4 Điều khiển bật tắt thiết bị điện
THI CÔNG HỆ THỐNG
Mạch in của thiết bị cảm biến, thiết bị điều khiển và bộ xử lý trung tâm:
Hình 4.1: Mạch in thiết bị cảm biến
Mạch in của thiết bị cảm biến (Hình 4.1) được thiết kế dựa trên sơ đồ nguyên lý và bằng phần mềm EasyEDA, mạch in có kích thước 70mm x 70mm
Hình 4.2: Mạch in thiết bị điều khiển
Mạch in của thiết bị điều khiển (Hình 4.2) được thiết kế dựa trên sơ đồ nguyên lý và bằng phần mềm EasyEDA, mạch in có kích thước 98mm x 99mm
Hình 4.3: Mạch in bộ xử lý trung tâm (Gateway)
Mạch in của bộ xử lý trung tâm được thiết kế dựa trên sơ đồ nguyên lý và bằng phần mềm EasyEDA, mạch in có kích thước 100mm x 100mm.
KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM
Phần cứng các thiết bị cảm biến sau khi hoàn thành thi công và hàn linh kiện:
Hình 4.4: Phần cứng thiết bị cảm biến
Hình 4.4 minh họa thiết bị cảm biến (Node Sensor) hoàn thiện từ mạch in, có nhiệm vụ chính là thu thập dữ liệu cảm biến trong một khu vực nhất định theo thời gian thực và truyền tải thông tin về bộ xử lý trung tâm (Gateway).
Hình 4.5: Thiết bị cảm biến sau khi đóng hộp
Hình 4.5 là thiết bị cảm biến (Sensor Node) sau khi đóng hộp
Phần cứng các thiết bị điều khiển khi hoàn thành thi công và hàn linh kiện:
Hình 4.6: Phần cứng thi công thiết bị điều khiển
Hình 4.6 là thiết bị điều khiển (Node Control) sau khi thi công hoàn thành từ mạch in
Hình 4.7: Phần cứng thiết bị điều khiển khi đóng hộp
Hình 4.7 là thiết bị điều khiển (Control Node) sau khi đóng hộp
4.3.1.3 Bộ xử lý trung tâm
Phần cứng các bộ xử lý trung tâm saukhi hoàn thành thi công và hàn linh kiện:
Hình 4.8: Phần cứng bộ xử lý trung tâm
Hình 4.8 là bộ xử lý trung tâm (Gateway) sau khi thi công hoàn thành từ mạch in
Hình 4.9: Phần cứng bộ xử lý trung tâm sau khi đóng hộp
Hình 4.9 là phần cứng bộ xử lý trung tâm sau khi đóng hộp
Giao diện màn hình cảm ứng bao gồm 6 giao diện mỗi giao diện sẽ có một chức năng khác nhau:
Hình 4.10: Giao diện ứng dụng màn hình bộ xử lý trung tâm (Gateway)
Sau khi hệ thống được cấp nguồn và khởi chạy, người dùng sẽ thấy màn hình chính hiển thị các giá trị cảm biến từ các thiết bị Những giá trị này là giá trị trung bình, nhưng người dùng có thể lựa chọn để quan sát cụ thể một thiết bị cảm biến trong khu vực nhất định thông qua hai mục: AREA và NODE.
Để truy cập các chức năng khác của hệ thống, người dùng chỉ cần nhấn nút MENU trên màn hình chính, sau đó giao diện sẽ chuyển sang màn hình đăng nhập.
Để đảm bảo yêu cầu bảo mật, người dùng cần nhập mật khẩu chính xác để truy cập vào các chức năng khác Nếu mật khẩu không đúng, người dùng sẽ không thể vào phần MENU.
Nếu nhập đúng mật khẩu, màn hình sẽ hiển thị MENU với các chức năng như Control (điều khiển thiết bị), Timer (hẹn giờ bật tắt thiết bị) và Setting (thay đổi thông tin thiết bị) Khi chọn một chức năng, màn hình sẽ hiển thị chức năng đó; để sử dụng chức năng khác, bạn cần quay lại MENU để thực hiện lựa chọn.
Màn hình chức năng Control cho phép người dùng dễ dàng bật tắt các thiết bị điện thông qua các thiết bị điều khiển Người sử dụng chỉ cần chọn chế độ bật (màu xanh) hoặc tắt (màu đỏ), sau đó lựa chọn điều khiển cho một thiết bị cụ thể hoặc toàn bộ các thiết bị bằng cách chọn hai mục AREA và NODE, và nhấn Enter để xác nhận.
Màn hình chức năng Timer cho phép người dùng hẹn giờ bật hoặc tắt thiết bị điện qua điều khiển Có hai loại Timer: hẹn đến một thời gian cụ thể hoặc hẹn trong một khoảng thời gian Người dùng chọn chế độ bằng cách gạt công tắc Timer; bật để hẹn đến mốc thời gian và tắt để hẹn sau một khoảng thời gian Công tắc Status cho phép lựa chọn chế độ bật hoặc tắt Các mục chọn Device, Hour và Minute giúp người dùng thiết lập thời gian cho một thiết bị Mỗi lần chọn chỉ cho phép hẹn giờ cho một thiết bị; để hẹn giờ cho thiết bị khác, người dùng cần chọn thiết bị mới trong mục Device, thay đổi thời gian nếu cần và nhấn nút Enter để xác nhận và lưu các thiết lập.
Màn hình chức năng Cài đặt cho phép người dùng thay đổi mật khẩu đăng nhập, tên người dùng và thiết bị Để thực hiện các thay đổi này, người dùng cần chọn mục muốn thay đổi và nhập lại mật khẩu xác nhận một lần nữa để hoàn tất quá trình.
4.3.2 Giao diện trang quản lý (WEB)
Giao diện các trang web của đề tài:
Hình 4.11: Giao diện trang điều khiển hệ thống
Giao diện trang điều khiển hệ thống cho phép người dùng dễ dàng bật tắt các thiết bị trong một dây chuyền (node) thông qua thiết bị điều khiển tại khu vực cụ thể.
Bạn có thể điều khiển thiết bị bằng cách nhập địa chỉ cụ thể hoặc sử dụng nút bật/tắt để kiểm soát tất cả các thiết bị điện cùng lúc.
Hình 4.12: Giao diện trang giám sát dữ liệu cảm biến các thiết bị cảm biến
Giao diện trang giám sát dữ liệu cảm biến (Node Sensor) cho phép người dùng theo dõi trực tiếp thông tin từ các thiết bị cảm biến, giúp quản lý và phân tích dữ liệu một cách hiệu quả.
Trong nhà máy, có 72 khu vực khác nhau, và dữ liệu sẽ được cập nhật theo thời gian thực Hình ảnh dưới đây cho thấy quá trình giám sát dữ liệu từ các cảm biến tại khu vực 1 (Area 1).
Hình 4.13: Giao diện trang lịch sử dữ liệu của cảm biến theo thời gian
Giao diện trang lịch sử giám sát dữ liệu cảm biến cho phép người dùng theo dõi dữ liệu cảm biến theo thời gian thực tại các khu vực khác nhau trong nhà máy Người dùng có thể quan sát sự thay đổi của các giá trị cảm biến, từ đó dự đoán các tình huống có thể xảy ra Hình ảnh minh họa cho thấy việc giám sát dữ liệu cảm biến nhiệt độ của khu vực 1, thiết bị số 3 Ngoài ra, trang quản lý còn hỗ trợ người dùng tải xuống các tệp tin dữ liệu cảm biến từ quá khứ.
Hình 4.14: Giao diện thay đổi mật khẩu tài khoản của người quản lý
Giao diện cho phép người quản lý thay đổi mật khẩu tài khoản và mật khẩu truy cập của bộ xử lý trung tâm, nhằm nâng cao tính bảo mật cho trang quản lý và bộ xử lý sau một khoảng thời gian nhất định.
Hình 4.15: Giao diện trang đăng nhập trang web quản lý
Hình 4.15 minh họa giao diện trang đăng nhập của website, nơi người dùng cần nhập đúng tên tài khoản và mật khẩu để truy cập các chức năng khác Nếu nhập sai quá 5 lần, tài khoản sẽ bị tạm khóa trong 30 giây.
NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ
Trong quá trình thực hiện đồ án tốt nghiệp, nhóm đã đối mặt với nhiều thách thức trong việc phân tích và thiết kế hệ thống, đặc biệt là trong việc lựa chọn linh kiện phù hợp với yêu cầu kỹ thuật và tính năng Sau thời gian nghiên cứu, nhóm đã hoàn thiện hệ thống một cách đồng bộ Qua các lần mô phỏng và thực nghiệm thực tế, hệ thống đã đáp ứng được các mục tiêu và yêu cầu chức năng ban đầu Mặc dù hoạt động ổn định, vẫn còn một số hạn chế cần cải thiện để có thể mở rộng ứng dụng cho quy mô lớn hơn.
❖ Ưu điểm của hệ thống:
Hệ thống hoạt động ổn định và liên tục, thu thập dữ liệu từ các thiết bị cảm biến, điều khiển các thiết bị và truyền tải thông tin về trang quản lý.
Đồng bộ hóa dữ liệu giữa các thiết bị và bộ xử lý trung tâm, sau đó liên kết với trang web quản lý thông qua Firebase, giúp đảm bảo thông tin luôn được cập nhật và nhất quán.
- Thiết bị cảm biến đo chính xác các giá trị cảm biến nhiệt độ, độ ẩm, nồng độ bụi, CO2 và ánh sáng
- Thiết bị điều khiển điều khiển một cách chính xác thiết bị được yêu cầu
- Trang web quản lý cho phép truy cập từ xa thông qua Internet nhưng cần tài khoản quản lý
Hệ thống tự động cảnh báo khi phát hiện tình trạng nguy hiểm bằng cách thu thập dữ liệu từ các thiết bị cảm biến.
- Trang web quản lý có bảng đồ thị thể hiện lịch sử dữ liệu của cảm biến
- Trang web quản lý có thể nhận được sự mất kết nối của thiết bị cảm biến và bộ xử lý trung tâm
- Trang web có lịch sử điều khiển các thiết bị bằng cách lưu trạng thái điều khiển ở Google Sheet
Có thể tạo cơ sở dữ liệu đơn giản bằng Google Sheet và thiết lập phương án dự phòng để lưu trữ dữ liệu khi mất kết nối mạng Cụ thể, dữ liệu sẽ được lưu vào một tệp tin trên bộ nhớ Flash Khi có kết nối Internet, tệp tin này sẽ được gửi lên Firebase Storage để lưu trữ an toàn.
Bộ xử lý trung tâm phụ thuộc vào tốc độ WiFi khi giao tiếp với trang quản lý, dẫn đến tình trạng cập nhật dữ liệu và trạng thái điều khiển có thể bị trễ từ 2 đến 3 giây sau khi thực hiện.
- Tối ưu chưa tốt về phần cứng như tối ưu công suất, dòng điện tiêu thụ và chưa có nguồn dự phòng khi xảy ra sự cố về nguồn
- Số liệu lấy mẫu phụ thuộc vào chất lượng cảm biến và môi trường bên ngoài nếu không được bảo dưỡng thường xuyên
- Thiếu các biện pháp cảnh báo khi xảy ra hỏng hóc cảm biến do tác nhân bên ngoài
- Chưa có biện pháp phát hiện kịp thời khi một thiết bị mất tín hiệu chỉ phát hiện định kỳ sau một khoảng thời gian
- Cơ sở dữ liệu đơn giản và các biện pháp bảo mật còn đơn giản
- Trong quá trình truyền dữ liệu bằng LoRa chưa được mã hóa có thể xảy ra việc đánh cắp dữ liệu
- Có độ trễ trong kết nối lại với WiFi sau khi mất kết nối Internet, giá trị cập nhật lên Firebase và Google Sheets có độ trễ
Bảng 4.2: Bảng thử nghiệm chức năng của hệ thống
Số lần thử/Thời gian Số lần thành công Đánh giá Ghi chú
Khởi động (3 thiết bị) 50 lần/1 thiết bị Ổn định Đạt
Thời gian hoạt động (3 thiết bị) 24 tiếng Ổn định Đạt
Truyền nhận dữ liệu bằng LoRa
Thực hiện liên tục 24 tiếng Ổn định Đạt Độ trễ truyền nhận xấp xỉ 1s
Thu thập dữ liệu cảm biến (Thiết bị cảm biến)
Thu thập dữ liệu cảm biến liên tục trong
24 tiếng, sai số xấp xỉ 10% Điều khiển thiết bị điện (Thiết bị điều khiển) Ổn định Ổn định Đạt
Bật/Tắt thiết bị thông qua Relay
Cập nhật dữ liệu cảm biến và trạng thái lên màn hình
24 tiếng Ổn định Đạt Độ trễ ≤ 1s
Bật/tắt thiết bị điều khiển thông qua màn hình
~ 100 lần 98 ~ 99 lần Đạt Độ trễ ≤ 1s
(Khoảng thời gian 2 lần điều khiển là 2s)
Cài đặt thời gian bật tắt thiết bị
Thời gian sai số so với thời gian thực không quá 10s
Kích hoạt cảnh báo 30 lần Ổn định Đạt
Các cảnh báo khác nhau sẽ cảnh báo lần lượt, ưu tiên báo cháy ở mức cao nhất
Bật/Tắt thiết bị thông qua web ~ 100 lần 98 ~ 99 lần Đạt Độ trễ ~ 2s
77 quản lý giữa 2 lần điều khiển cần tối thiểu 5s)
Gửi dữ liệu cảm biến lên
24 tiếng Ổn định Đạt Độ trễ ≤ 1s
Gửi dữ liệu cảm biến lên Google
24 tiếng Ổn định Đạt Độ trễ ≤ 6s (Khoảng cách giữa 2 lần gửi là 5s)
Gửi file Backup dữ liệu 1 tiếng 1 lần Ổn định Đạt Độ trễ tùy thuộc vào độ nặng tệp tin
Web và Firebase 24 tiếng Ổn định Đạt Độ trễ ≤ 1s
Sheet (Lịch sử dữ liệu và đồ thị)
1 phút / 1 lần Ổn định Đạt Độ trễ ≤ 1s