THIẾT KẾ HỆ THỐNG BÁO CHÁY TỰ ĐỘNG

MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU 4 CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU VỀ CÔNG TY TNHH VIỆT PANPACIFIC NAM ĐỊNH VÀ HỆ THỐNG 5 1.1 Thông tin chung về công ty VIỆT PANPACIFIC NAM ĐỊNH 5 1.2 Quá trình hình thành , phát triển và mục tiêu của công ty 6 1.2.1 Quá trình hình thành và phát triển 6 1.3 Cơ cấu tổ chức của VPN 8 1.3.1 Cơ cấu tổ chức bổ máy nhân sự 8 1.4 Khó khăn và thuận lợi trong quá trình sản xuất của công ty VPN 10 1.4.1 Thuận lợi 10 1.4.2 Khó khăn 10 1.5 Quy trình sản xuất của nhà máy 11 1.6 Những hệ thống máy móc tự động hóa có trong nhà máy VPN 12 1.6.1 Hệ thống máy nén khí trục vít 12 1.6.2 Hệ thống lọc nước tự động 14 1.6.3 Hệ thống lò hơi 15 1.6.4 Hệ thống phòng cháy chữa cháy 18 1.7 Sơ lược về hệ thống báo cháy tự động 21 1.7.1 Hệ thống báo cháy 21 1.7.1.1. Cách nhận biết và báo cháy 21 1.7.2 Các bộ phận chính 21 1.7.3 Sơ lược về hệ thống điều khiển 25 1.7.3.1 Giới thiệu về các mạch điều khiển 25 1.7.4 Hướng chọn đề tài 26 CHƯƠNG 2 : THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN VÀ TRUYỀN THÔNG TRONG HỆ THỐNG BÁO CHÁY TỰ ĐỘNG 27 2.1 Giới thiệu về board mạch điều khiển Arduino 27 2.1.1 Giới thiệu 27 2.1.2 Lịch sử 28 2.1.3 Phần cứng 28 2.1.4 Các board mạch chính 30 2.1.5 Shield 35 2.1.6 Phần mềm 38 2.1.7 Phát triển 39 2.1.8 Ứng dụng 39 2.2 Truyền thông trong hệ thống báo cháy tự động 40 CHƯƠNG 3 : THIẾT KẾ MẠCH BÁO CHÁY TỰ ĐỘNG 45 3.1 Yêu cầu điều khiển 45 3.1.1 Hệ thống báo cháy tự động 45 3.1.2 Nguyên lý hoạt động hệ thống báo cháy 48 3.2 Sơ đồ khối nguyên lý hoạt động 49 3.2.1 Sơ đồ nguyên lý 49 3.3 Lựa chọn thiết bị cho hệ thống báo cháy 50 3.3.1 Cảm biến 50 3.3.3 Mạch thu phát wifi ESP8266 V1 62 3.3.4 Mạch giảm áp DC LM2596 3A 67 3.3.6 Mạch chuyển USB UART PL2303 69

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 4

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU VỀ CÔNG TY TNHH VIỆT PAN-PACIFIC NAM ĐỊNH VÀ HỆ THỐNG 5

1.1 Thông tin chung về công ty VIỆT PAN-PACIFIC NAM ĐỊNH 5

1.2 Quá trình hình thành , phát triển và mục tiêu của công ty 6

1.2.1 Quá trình hình thành và phát triển 6

1.3 Cơ cấu tổ chức của VPN 8

1.3.1 Cơ cấu tổ chức bổ máy nhân sự 8

1.4 Khó khăn và thuận lợi trong quá trình sản xuất của công ty VPN 10

1.4.1 Thuận lợi 10

1.4.2 Khó khăn 10

1.5 Quy trình sản xuất của nhà máy 11

1.6 Những hệ thống máy móc tự động hóa có trong nhà máy VPN 12

1.6.1 Hệ thống máy nén khí trục vít 12

1.6.2 Hệ thống lọc nước tự động 14

1.6.3 Hệ thống lò hơi 15

1.6.4 Hệ thống phòng cháy chữa cháy 18

1.7 Sơ lược về hệ thống báo cháy tự động 21

1.7.1 Hệ thống báo cháy 21

1.7.1.1 Cách nhận biết và báo cháy 21

1.7.2 Các bộ phận chính 21

1.7.3 Sơ lược về hệ thống điều khiển 25

1.7.3.1 Giới thiệu về các mạch điều khiển 25

1.7.4 Hướng chọn đề tài 26

2.1 Giới thiệu về board mạch điều khiển Arduino 27

2.2 Truyền thông trong hệ thống báo cháy tự động 40

CHƯƠNG 3 : THIẾT KẾ MẠCH BÁO CHÁY TỰ ĐỘNG 45

3.1 Yêu cầu điều khiển 45

3.1.1 Hệ thống báo cháy tự động 45

3.1.2 Nguyên lý hoạt động hệ thống báo cháy 48

3.2 Sơ đồ khối nguyên lý hoạt động 49

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1 Nhà máy may mặc thời trang của công ty VPN 8

Hình 1.3 Sơ đồ cơ cấu tổ chức của công ty TNHH VPN 11

Hình 1.5: Quy trình sản xuất của nhà máy 13

Hình 1.6.1 Tủ điều khiển máy nén khí trục vít 14

Hình 1.6.2 Máy nén khí trục vít 15

Hình 1.6.2 : Sơ đồ công nghệ hệ thống lọc nước tinh khiết 18

Hình 1.6.3a Hệ thống lò hơi 19

Hình 1.6.3b Bộ góp chứa hơi 20

Hình 1.6.3c Tủ điều khiển hệ thống lò hơi 20

Hình 1.6.4a Tủ điều khiển hệ thống bơm nước chữa cháy 22

Hình 1.6.4b Hệ thống van và đường ống dẫn nước 23

Hình 1.6.4c Tủ điều khiển hệ thống bơm và cảm biến Sprinkler chữa cháy tự động 23

Hình 2.1.4.1 Arduino Duemilanove (rev 2009b) 33

Hình 2.1.4.7 Arduino Due (nền tảng ARM) 36

Hình 2.1.4.8 Arduino MEGA 2560 R3 (mặt sau) 37

Hình 2.1.4.9 Arduino MEGA 2560 R3 (mặt trước) 37

Hình 2.1.5.1 Nhiều shield có thể được xếp chồng lên nhau Trong ví dụ này shield ở trên

cùng có một breadboard chưa hàn 39

Hình 2.1.5.2 Shield này sử dụng các đầu domino bắt vít dùng để đấu các đầu dây vào 39

Hình 2.1.5.3 Shield Adafruit Motor với các đầu domino dùng để kết nối với động cơ 40

Hình 2.1.5.4 Shield Adafruit Datalogging với một khe chứa thẻ nhớ SD và chip clock Real-time 40

Hình 3.1.1.1a Căn hộ mini 48

Hình 3.3.4 Mạch giảm áp DC LM2596 3A 70

Hình 3.3.5 Nguồn Adapter DC 12V 2A 72

Hình 3.3.6 Mạch chuyển USB UART PL2303 73

LỜI NÓI ĐẦU

Qua thời gian tham gia thực tập và lao động tại Công Ty TNHH Việt Pan Pacific NamĐịnh , em đã thu được một số thông tin và kiến thức nhất định về quý công ty, về máymóc tự động và quy trình sản xuất để tạo ra một sản phẩm công nghiệp Với sự cố gắngcủa bản thân, sự giúp đỡ của giáo viên hướng dẫn và các anh chị đồng nghiệp trong côngty nơi em thực tập, em đã tích lũy được một số thông tin và kiến thức nhất định phục vụcho việc làm đồ án tốt nghiệp Vì vậy, em rất mong nhận được sự hướng dẫn chỉ bảo củacác thầy cô trong bộ môn Tự Động Hóa Xí Nghiệp Mỏ và Dầu Khí, cũng như các thầy côtrong khoa Cơ Điện để em có thể hoàn thành đồ án tốt nghiệp một cách tốt nhất có thể.Hiện nay,nước ta đang trên đà phát triển công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước kéo theonhiều hiểm họa cũng như nguy cơ cháy nổ cao luôn hiên diện ở mọi lúc mọi nơi, Do đó ,việc phòng cháy chữa cháy trở thành mối quan tâm hàng đầu trong mọi lĩnh vực của cuộcsống như sản xuất , kinh doanh , dịch vụ hay sinh hoạt Việc này trở thành nghĩa vụ củamỗi người cũng như cơ quan tổ chức nào trong xã hội Đặc biệt quan trọng hơn nữa làtrong lĩnh vực công nghiệp vì cháy nổ trong các khu công nghiệp, nhà xưởng thường đểlại hậu quả cực kì nghiêm trọng

Cùng với sự bùng nổ của công nghệ thông tin như hiện nay Việc báo cháy một cáchnhanh chóng và chính xác không còn là khó khăn Cụ thể là báo cháy qua điện thoại tớicơ quan chức năng hay người quản lý về mặt cháy nổ của khu vực đó để có thể kịp thờican thiệp giúp giả tối đa thiệt hại về người và tài sản

Xuất phát từ thực tế trên em chọn đề tài “THIẾT KẾ HỆ THỐNG BÁO CHÁY TỰĐỘNG” làm đò án tốt nghiệp Do thời gian cũng như năng lực kiến thức có hạn nênkhông thể tránh khỏi nhưng sai sót trong lúc làm , mong quý thầy cô trong khoa giúp đỡvà chỉ bảo thêm để em có thể hòan thành đồ án một cách tốt nhất Em xin chân thành cảmơn !

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU VỀ CÔNG TY TNHH VIỆT PACIFIC NAM ĐỊNH VÀ HỆ THỐNG BÁO CHÁY TỰ ĐỘNG

PAN-1.1 Thông tin chung về công ty VIỆT PAN-PACIFIC NAM ĐỊNH* Tên pháp lý : CÔNG TY TNHH VIỆT PAN – PACIFIC NAM ĐỊNH

* Chủ sở hữu : Ông Park Sun Heum* Giấy phép kinh doanh : 071043000168* Ngành nghề chính: Sản xuất trang phục

Hình 1.1 Nhà máy may mặc thời trang của công ty VPN.1.2 Quá trình hình thành , phát triển và mục tiêu của công ty

1.2.1 Quá trình hình thành và phát triển

Tính đến năm 2017, VPN đã trải qua 02 năm thành lập và phát triển Dưới đây lànhững mốc thời gian quan trọng trong quá trình hình thành và phát triển của công ty VPN

 Ngày 08/05/2015 : Đăng kí giấy phép kinh doanh

 Ngày 08/05/2015 : Công ty TNHH Việt Pan- Pacific Nam Định chính thức được

10 điều cần thiết để đạt được sự thành công của dự án PaDo

 Thiết lập chiến lược then chốt dựa trên xu hướng thị trường và thị hiếu của kháchhàng

 Thiết lập chiến lược then chốt dựa trên dựa trên các phân tích đánh giá các đối thủcạnh tranh cũng như những dự báo của chính chúng ta

 Đạt được thành công của dự án “ Tầm Nhìn Đến Năm 2022 “ thì chúng ta phảithiết lập được các mục tiêu ngắn hạn và trung hạn

 Áp dụng hệ thống đánh giá KPI trong quản trị và phát triển nguồn nhân lực

 Dự án TFT ( Nhiệm vụ của từng bộ phận ) là việc phân công nhiệm vụ cho mỗithành viên trong bộ phận

 Dự án TFT sẽ thiết lập các công việc cụ thể , đáng tin cậy sau khi lắng nghe mộtcách đầy đủ các ý kiến của các thành viên

 Xác định vai trò và trách nhiệm của các thành viên trong bộ phận hướng đến tầmnhìn nói trên

 Xây dựng một hệ thống phối hợp chặt chẽ trong công việc để đạt được mục tiêu đãđề ra đối với mỗi bộ phận

 Sau khi các phòng ban của công ty đã được thành lập đầy đủ khi đó sẽ cùng nhauchia sẻ và thiết lập các quy trình và hệ thống quản lý công việc dựa trên các nguyêntắc và quy định của Pan Pacific và các phòng ban trong công ty

 Mỗi bộ phận xác định các mục tiêu nhiệm vụ của mình phổ biến đến tất cả thànhviên ngay từ đầu và cùng nhau phối hợp thực hiện trong suốt quá trình làm việc đểhoàn thành mục tiêu đề ra

Tầm nhìn đến năm 2022

DOANH THU ĐẠT ĐƯỢC 3 TỈ USD , LỢI NHUẬN TỪ KINH DOANH ĐẠT300 TRIỆU USD

 Để đạt được mục tiêu “ tầm nhìn đến năm 2022 “ chúng ta phải đánh giá được

thực trạng hiện nay của công ty và thiết lập được các mục tiêu và những nhiệm vụchiến lược cho từng phòng ban , bộ phận của chúng ta

 “PaDo” có nghĩa là một làn sóng Hàn Quốc , đây là một từ ghép giũa “ Pan –Pacific “ và “ DO “

 Nó xuất phát từ “ Pan Pacific Do it “ và PaDo là một dự án đổi mới để đưa ra cáctầm nhìn chiến lược cho “ Tầm nhìn đến năm 2022 “

 Chỉ khi các Công ty và các phòng ban , bộ phận có sự chia sẻ các mục tiêu cùng vớisự nổ lực hết mình để đạt được những mục tiêu đó thì chúng ta mới vượt quanhững thử thách khắc nghiệt ngay cả khi chúng ta phải đối mặt với những khó khangiống như những đợt sóng lớn

 Đó là chính chúng ta , mỗi thành viên của tập đoàn “ Pan Pacific “ những người có

thể biến ước mơ thành hiện thực

 Để đẩy mạnh hơn nữa sản lượng và doanh thu của công ty, VPN chú trọng vào sứmệnh mang đến cho khách hàng.

 Sản phầm bền vững Chất lượng ổn định Giá cả cạnh tranh

 Dịch vụ chu đáo và trách nhiệm.

 Những sứ mệnh đó chính kim chỉ nam cho VPN hướng tới các mục tiêu trong 5năm tới.

1.3 Cơ cấu tổ chức của VPN

1.3.1 Cơ cấu tổ chức bổ máy nhân sự

Kể từ khi thành lập vào tháng 5 năm 2015, đội ngũ nhân sự của VPN liên tục pháttriển nhanh chóng, lớn mạnh cả về số lượng và chất lượng Tập thể VPN luôn làm việctuân theo các giá trị cốt lõi :

Con người là trung tâm , hoạt động có mục tiêu , động lực , năng động và sáng tạo Luôn đổi mới về công nghệ sản xuất

Văn hóa kinh doanh luôn mang lại sự tin cậy , ổn định và bền vững cho khách hàng ,đối tác và cộng đồng

Bao gồm 14 phòng ban và đơn vị sản xuất có chức năng riêng biệt nhưng có chungnhiệm vụ hỗ trợ lẫn nhau trong quá trình làm việc Cụ thể.

1 Ban giám đốc

2 Phòng hành chính nhân sự3 Phòng tài chính kế toán4 Phòng tuân thủ

5 Phòng Marketing6 Phòng xuất nhập khẩu7 Phòng quản lý đơn hàng8 Phòng IT

9 Phòng quản lý chất lượng10 Phòng sản xuất

11 Kho nguyên phụ liệu12 Phòng LAB

13 Phòng CAD14 Phòng mẫu

15 Kho hoàn thiện và thành phẩm

Hình 1.3 Sơ đồ cơ cấu tổ chức của công ty TNHH VPN

1.4 Khó khăn và thuận lợi trong quá trình sản xuất của công ty VPN

1.4.1 Thuận lợi

Tuy mới thành lập được 2 năm, xây dựng và trưởng thành với bao không khí thăng trầmcho đến nay công ty Viet Pan Pacific Nam Định đã đạt được những thành công nhất địnhkhẳng định được chỗ đứng của mình không những ở trong thị trường trong nước mà còncả trên thị trường quốc tế Để tạo được kết quả đó là sự đóng góp công sức của rất nhiềungười từ ban lãnh đạo đến cán bộ công nhân trong nhà máy và cả những bạn hàng trongnước và trên thế giới Bên cạnh đó kinh tế nước ta đang trên đà phục hồi, nhà nước tăngcường các hoạt động đối ngoại mở rộng thị trường , ngành dệt may được chính phủ quantâm, phê duyệt chiến lược phát triển kèm theo các chính sách ưu đãi Tạo điều kiện vươn

điều kiện để công ty có thể phát triển vững mạnh như bây giờ Mặt khác nhờ có ưu thế vềvị trí nằm ở khu vực phía Đông Bắc Bộ , nơi mà nhà nước ta đang chú trọng chuyển đổimô hình phát triển nông nghiệp sang công nghiệp , cùng với sự quan tâm của lãnh đạoTỉnh Nam Định đã tạo điều kiện thuận lợi để công ty xây dựng và sản xuất sản phẩm mộtcách thuận lợi nhất Cùng với đó , nguồn nhân lực địa phương dồi dào và lực lượng kĩ sưtrẻ tuổi, năng động đã giúp sự phát triển của công ty càng lớn mạnh.

1.4.2 Khó khăn

Về lao động trong hơn 2 năm thành lập, lực lượng lao động của công ty luôn biến động.Hàng năm có khoảng 200 – 300 công nhân thôi việc Hầu hết các công nhân đã thành thạonghề Điều này làm đảo lộn cơ cấu lao động của công ty Để thay thế cho lao động thiếuhụt đó, hàng năm buộc công ty phải tự đào tạo hoặc tuyển thêm công nhân, gây tốn kémthời gian và tiền bạc mà chất lượng tay nghề công nhân lại thấp Về mặt kĩ thuật côngnghệ, trong thời gian vừa qua công ty đã nhập nhiều máy móc thiết bị hiện đại trong khitay nghề công nhân còn thấp, các kĩ sư chưa kịp làm quen với máy móc mới nên chưakhai thác hết công suất máy móc thiết bị Tình hình cán bộ kĩ thuật giỏi và công nhân cótay nghề còn thiếu nhiều so với nhu cầu và yêu cầu phát triển sản xuất kinh doanh , đặcbiệt là nghành may công ty đang thiếu đội ngũ thợ lành nghề , có kinh nghiệm, lý do củasự thiếu hụt này phần lớn là do sự biến động về lao động hàng năm.

Về nguyên liệu , công ty chưa chú trọng đến việc khai thác thị trường trong nước nhiều.điều đó ảnh hưởng đến tốc của quá trình sản xuất.

1.5 Quy trình sản xuất của nhà máy

Là một công ty chuyên về may mặc nên các sản phẩm sau khi xuất xưởng phải uy tín,đảm bảo cung cấp các mặt hàng và dịch vụ chất lượng, vì vậy các sản phẩm của VPNtrước khi xuất xưởng phải chắc chắn được sản xuất theo một quy trình nghiêm ngặt vàđầy đủ các công đoạn.

Với tiêu chí sự hài long của khách hàng là động lực phát triển của Công ty Các sảnphẩm của VPN được sản xuất với tiêu chí chất lượng và sự hài lòng của khách hàng là

sản phẩm được gia công bằng các máy tự động hóa có độ chính xác cao Công đoạn cắt ,là được thực hiện cẩn thận và chính xác bởi những người thợ lành nghề và kinh nghiệm.Mọi công đoạn đều được kiểm tra trước khi hoàn thành và bàn giao sang bộ phận khác.

Hình 1.5: Quy trình sản xuất của nhà máy

1.6 Những hệ thống máy móc tự động hóa có trong nhà máy VPN

Với mục tiêu đáp ứng chất lượng sản phẩm đến tay khách hàng, việc đầu tư công nghệvào quá trình sản xuất là yêu cầu bắt buộc trong công cuộc phát triển của công ty Chínhvì vậy, công ty VPN đã sớm đầu tư các máy móc tự động hóa hiện đại được nhập khẩu từnước ngoài nhằm phục vụ quá trình sản xuất và gia công hoàn thiện sản phẩm.

1.6.1 Hệ thống máy nén khí trục vít

Máy nén khí là các máy móc có chức năng tăng áp suất của chất khí Máy nén khí lấykhông khí từ môi trường bên ngoài và dự trữ trong một bình hơi, do đó áp suất khí trongbình rất lớn Từ bình hơi, khí sẽ được phân phối đến các công cụ khác nhau như súng

máy khoan, máy đánh nhám Dưới đây ta sẽ tìm hiểu về một loại máy nén khí được lắpđặt tại nhà máy Viet Pan Pacific - máy nén khí trục vít Kyungwon của Hàn Quốc.

Hình 1.6.1 Tủ điều khiển máy nén khí trục vít

Hình 1.6.2 Máy nén khí trục vít

Nhiệt độ khí xả ( Nhiệt độ khí vào : +15

Nhiệt độ môi trường ( Max : 40

Chiều dài ( mm ) 1660Chiều rộng (mm ) 1030

Ghi chú : Mức tiếng ồn theo tiêu chuẩn ISO 1217, Ed.3, Annex C-1996

Bảng 1.6.1 : Bảng thông số máy nén số trục vít

1.6.2 Hệ thống lọc nước tự động

Để phục vụ quá trình sinh hoạt và sản xuất , việc cung cấp nước sạch, đảm bảo an toànluôn được công ty VPN chú trọng Nhà máy đã đầu tư hệ thống lọc nước hiện đại vớicông suất 2500 – 3000 lít / giờ.

Hình 1.6.2 : Sơ đồ công nghệ hệ thống lọc nước tinh khiết

1.6.3 Hệ thống lò hơi

Tại nhà máy PVN hệ thống lò hơi được sử dụng là loại SRS cho công suất 1-2 tấn / giờLò hơi đốt vải vụn tại nhà máy PVN hoạt động , sử dụng chất thải may mặc của chínhcông ty để sinh hơi phục vụ quá trình sản xuất, và giúp giải quyết triệt để rác thải phátsinh trong chính nhà máy Sau khi đưa vải vào buồng đốt , nhiệt độ khói thải cao sẽ đượcdẫn sang lò hơi để biến thành nhiệt năng của hơi nước Hơi nước này để cấp cho quátrình là , sấy… trên xưởng sản xuất Một số ưu điểm của việc sử dụng hệ thống lò hơi là :

- Rác thải cháy kiệt, giải quyết triệt để vấn đề rác thải công nghiệp của chính nhàmáy.

- Do tận dụng được nguồn rác thải nên tiết kiệm được các nguồn nhiên liệu khác.- Chi phí đầu tư hợp lý nhưng đem lại lợi ích to lớn.

- Khí thải ra môi trường đảm bảo tiêu chuẩn chất lượng.

Hình 1.6.3a Hệ thống lò hơi

Hình 1.6.3b Bộ góp chứa hơi

Hình 1.6.3c Tủ điều khiển hệ thống lò hơi

Model SRS150Công suất hơi 2000kg hơi/hKích thước thân ᶲ3600x2600mm

Kiểu nồi hơi ống lửaÁp suất thiết kế 8kg/

Nguồn điện sử dụng 380V AC

Cách nhiệt thân nồi Bông ROCKWOOL dày 100mm

Bọc ngoài bằng inox SUS 430; dày 0.6 mm

Hình 1.6.3 Bảng thông số hệ thống lò hơi

1.6.4 Hệ thống phòng cháy chữa cháy

Đối với công ty may mặc như VPN thì hệ thống phòng cháy chữa cháy là vô cùng quantrọng và cần thiết , để đảm bảo cho sự an toàn của công nhân cũng như tài sản của công tyhệ thống giúp phòng cháy và chữa cháy khi xảy ra cháy nổ một cách kịp thời và nhanhnhất khi có sự cố cháy nổ xảy ra , hệ thống được lắp đặt ở tất cả các bộ phận trong tất cảcác bộ phòng ban của công ty.

Hệ thống hoạt động dựa trên Hệ thống chữa cháy tự động Sprinkler

Hệ thống chữa cháy bằng nước tự động Sprinkler kết nối các đường ống đi ngầm dướiđất và các ống đi phía bên trên theo các tiêu chuẩn kỉ thuật liên quan Có thể lắp đặt mộthay nhiều nguồn cung cấp nước tự động Hệ thống ống đi phía trên là một mạng đường

ống thiết kế theo kiểu định dạng kích cỡ ống hay áp lực nước được lắp đặt sát trần và caohơn đầu người Hệ thống được ứng dụng lắp đặt cho tất cả các phòng ban , bộ phận trongnhà máy Đầu phun Sprinkler lắp trên mạng đường ống này sẽ bố trí đều khắp khu vựccần bảo vệ để khi phun sẽ bao phủ toàn bộ diện tích.

Hệ thống chữa cháy Sprinkler là hệ thống chữa cháy phun nước tự động đủ khả năngkiểm soát và dập tắt đám cháy khi mới hình thành Hệ thống bao gồm đầu phun nướcSprinkler , một hay nhiều nguồn cung cấp nước chữa cháy có áp lực , van điều khiển dòngchảy , hệ thống điều khiển đường ống để phân phối nước tới các đầu phun và các phụ kiệnkhác như chuông báo động , thiết bị kiểm tra giám sát

Hình 1.6.4a Tủ điều khiển hệ thống bơm nước chữa cháy

Hình 1.6.4b Hệ thống van và đường ống dẫn nước

Hình 1.6.4c Tủ điều khiển hệ thống bơm và cảm biến Sprinkler chữa cháy tựđộng

1.7 Sơ lược về hệ thống báo cháy tự động1.7.1 Hệ thống báo cháy

1.7.1.1 Cách nhận biết và báo cháy

Khi một đám cháy xảy ra, ở những vùng cháy thường có những dấuhiệu sau:

 Lửa, khói, vật liệu chỗ cháy bị phá hủy. Nhiệt độ vùng cháy tăng lên cao.

 Không khí bị Oxy hóa mạnh. Có mùi cháy, mùi khét.

Để đề phòng cháy chúng ta có thể dựa vào những dấu hiệu trên đểđặt các hệ thống cảm biến làm các thiết bị báo cháy Kịp thời khống chếđám cháy ở giai đoạn đầu.

Thiết bị báo cháy điện tử giúp chúng ta liên tục theo dõi để hạn chếcác vụ cháy tai hại, tăng cường độ an toàn, bình yên cho mọi người.

1.7.2 Các bộ phận chính 1.7.2.1 Cảm biến

Cảm biến là bộ phận hết sức quan trọng, nó quyết định độ nhạy vàsự chính xác của hệ thống.

Cảm biến hoạt động dựa vào các đặt tính vật lý của vật liệu cấu tạonên chúng Cảm biến được dùng để chuyển đổi các tín hiệu vậy lý sang tínhiệu điện.

a Cảm biến nhiệt:

Là loại cảm biến dùng để chuyển tín hiệu vật lý (nhiệt độ) thành tínhiệu điện, đây là loại cảm biến có độ nhạy tương đối cao và tuyến tính.Nguyên tắc làm việc của nó là dòng điện hay điện áp thay đổi khi nhiệt độtại nơi đặt nó thay đổi Tuy nhiên nó cũng dễ báo động nhầm khi nguồnđiện bên ngoài tác động không theo ý muốn.

Các loại cảm biến nhiệt:IC cảm biến:

Là loại cảm biến bán dẫn được chế tạo thành các IC chuyên dụngvới độ nhạy cao, điện áp ra thay đổi tỉ lệ thuận với nhiệt độ, một số loại ICđược bán bên ngoài thị trường là: LM355, LM334,…

Thermistor là loại điện trở có độ nhạy nhiệt rất cao nhưng khôngtuyến tính và với hệ số nhiệt âm Điện trở giảm phi tuyến với sự tăng củanhiệt độ Vì bản thân là điện trở nên trong quá trình hoạt động Thermistortạo ra nhiệt độ vì vậy gây sai số lớn.

Thermo Couples:

Thermo Couple biến đổi đại lượng nhiệt độ thành dòng điện hayđiện áp DC nhỏ Nó gồm hai dây kim loại khác nhau nối với nhau tại haimối nối Khi các dây nối đặc ở các vị trí khác nhau, trong dây xuất hiện suấtđiện động Suất điện động tỉ lệ thuận với sự chênh lệnh nhiệt độ giữa haimối nối Thermo couple có hệ số nhiệt dương.

b Cảm biến lửa:

Khi lửa cháy thì phát ra ánh sáng hồng ngoại, do đó ta sử dụng cáclinh kiện phát hiện tia hồng ngoại để phát hiện lửa Nguyên lý hoạt động làđiện trở của các linh kiện thu sóng hồng ngoại tăng, nó chuyển tín hiệu ánh

sáng thu được thành tín hiệu điện để báo động Loại này rất nhạy đối vớilửa Tuy nhiên cũng dễ báo động nhầm nếu ta để cảm biến ngoài trời hoặcgần ánh sáng bóng đèn tròn.

c Cảm biến khói:

Thường cảm biến khói là bộ phân riêng biệt chạy bằng PIN đượcthiết kế để lắp đặt trên trần nhà, trên tường Ngoài yêu cầu kỹ thuật (chínhxác, an toàn) còn đòi hỏi phải đảm bảo về mặt thẩm mỹ Có hai cách cơ bảnđể thiết kế bộ cảm biến khói.

Cách thứ nhất sử dụng nguyên tắc Ion hóa Người ta sử dụng mộtlượng nhỏ chất phóng xạ để Ion hóa trong bộ cảm biến Không khí bị Ionhóa sẽ dẫn điện và tạo thành một dòng điện chạy giữa chạy giữa hai cực đãđợc nạp điện Khi các phần tử khói lọt vào khu vực cảm nhận được Ion hóasẽ làm tăng điện trở trong buồng cảm nhận và làm giảm luồng điện giữa haicực Khi luồng điện giảm xuống tới một giá trị nào đó thì bộ cảm biến sẽphát hiện và phát tín hiệu báo động.

Cách thứ hai sử dụng các linh kiện thu phát quang Người ta dùnglinh kiện phát quang (Led, Led hồng ngoại…) chiếu một tia ánh sáng quavùng bảo vệ vào một linh kiện thu quang (photo diode, photo transistor,quang trở…) Khi có cháy, khói đi ngang qua vùng bảo vệ sẽ che chắn hoặclàm giảm cường độ ánh sáng chiếu vào linh kiện thu Khi cường độ giảmxuống tới một giá trị nào đó thì bộ cảm biến sẽ phát hiện và phát tín hiệubáo động.

Trong hai cách này thì phương pháp thứ nhất nhạy hơn và hiệu quả hơnphương pháp thứ hai, nhưng khó thực thi, khó lắp đặt Còn cách thứ hai tuyít nhạy hơn nhưng linh kiện dễ kiếm và dễ thực thi cũng như dễ lắp đặt.

d Một số loại cảm biến quang:

Cảm biến quang có thể hoạt động với ánh sáng thấy được hoặc ánhsáng hồng ngoại, tử ngoại…

- Quang trở:

Quang trở còn có tên gọi khác là vật dẫn quang (photo con) là linhkiện thụ động được tạo ra từ vật liệu bán dẫn mà bề mặt của nó được phơisáng và điện trở của nó giãm khi tăng cường độ ánh sáng Trong quang trởcác điện tử tự do được tạo bằng năng lượng ánh sáng, cường độ ánh sángcàng lớn thì số lượng điện tử tự do càng lớn Loại cảm biến này phi tuyếnvà có độ trể, do đó ít được dùng.

Đặc tuyến của một loại quang trở thông dụng:

- Cảm biến quang bán dẫn:

Đây là loại cảm biến dùng các linh kiện bán dẫn quang như: diode,photo diode, phototransistor, …Khi có ánh sáng đập vào mặt bán dẫn làmgiải phóng các điện tử tự do và các đện tử này sẽ chuyễn động tạo thànhdòng điện.

- Cảm biến quang nhiệt:

1m/m2

Cảm biến này chuyển quang năng thành nhiệt năng và nhiệt năngnày sẽ được nhận biến bằng bộ cảm biến nhiệt, nhiệt độ tỉ lệ với cường độánh sáng chiếu vào Loại cảm biến này có độ nhạy thấp, thời gian đáp ứngchậm.

 Như vậy mỗi loại cảm biến có tính ưu việc riêng của nó Tuy nhiênnếu mạnh ở mặt này thì nó sẽ bị hạn chế ở mặt khác, chẳng hạn bộ cảm biếnnhiệt chỉ phát hiện cháy ở vùng gần cảm biến cảm biến và tỏ ra không hiệuquả ở vùng có nhiều nguồn nhiệt không phải phát sinh ra cháy Còn các bộcảm biến khác có thể phát hiện cháy trong một phạm vi rộng nhưng có đámcháy có ít khói hoặc do các tác động không phải do cháy ở tại nơi đặt cảmbiến thì sẽ bị phát hiện nhầm Vì vậy tùy theo từng vùng, từng nơi mà tathiết kế những bộ cảm biến thích hợp.

 Báo động qua điện thoại.

Báo động qua điện thoại giúp ta đáp ứng nhanh các thông tin về sựcố đến các cơ quan chức năng Khi có tín hiệu báo động sẽ tự động quay sốđến các cơ quan như: nhà riêng, công an, phòng cháy chữa cháy…

1.7.3 Sơ lược về hệ thống điều khiển1.7.3.1 Giới thiệu về các mạch điều khiển

a Mạch điểu khiển xa dùng hồng ngoại:

Mạch này thiết kế và thi công không phứ c tạp, chi phí tổn hao thấp nhưng thuộcloại điều khiển giới hạn ở khoảng cách Khoảng cách điếu khiển càng xa thì công suất bứcxạ tia hồng ngoại sẽ giảm đi làm cho mạch thu tia hồng ngoại không nhận dạng được tínhiệu điều khiển.

b Mạch điều khiển xa dùng kỹ thuật số:

Mạch này điều khiển rất thích hợp cho các thí nghiệm có quy mônhỏ, tốn kém, thiết kế và thi công rất phức tạp hơn các mạch điều khiểnkhác và giới hạn về chức năng vì mạch điện do dùng quá nhiều IC số nênmạch điện khá phức tạp rất nhiều Khi muốn mở rộng các chức năng điểukhiển thêm thì phải làm lại từ đầu nên khả năng thực thi rất nhỏ.

c Mạch điều khiển bằng Vi xử lý:

Mạch này rất thích hợp trong các hệ thống điều khiển có quy mô lớn, phức tạp vàsử dụng nhiều chức năng Mạch này không phức tạp ở phần cứng nhưng đòi hỏi kỹ thuậtviết chương trình vi xử lý thật tốt Mạch này thi công khá phức tạp nhưng tình hiệu quảcủa nó rất cao so với các mạch điều khiển khác Đối với các mạch sử dụng nhiều chứcnăng thì ta nên dùng dạng mạch này vì nó sẽ làm đơn giản rất nhiều mạch phần cứng bùlại chương trình phần mềm trở nên rất phức tạp.

1.7.4 Hướng chọn đề tài

Trong đồ án này, em trình bày hai phần “ báo cháy qua điện thoại và điều khiểnthiết bị bằng điện thoại” nên trong phần điều khiển thiết bị chúng em chọn mạch điểukhiển bằng board mạch Arduino

CHƯƠNG 2 : THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN VÀ TRUYỀN THÔNGTRONG HỆ THỐNG BÁO CHÁY TỰ ĐỘNG

2.1 Giới thiệu về board mạch điều khiển Arduino

2.1.1 Giới thiệu

Arduino là một board mạch vi xử lý, nhằm xây dựng các ứng dụng tương tác với nhau

hoặc với môi trường được thuận lợi hơn Phần cứng bao gồm một board mạch nguồn mởđược thiết kế trên nền tảng vi xử lý AVR Atmel 8bit, hoặc ARM Atmel 32-bit NhữngModel hiện tại được trang bị gồm 1 cổng giao tiếp USB, 6 chân đầu vào analog, 14 chânI/O kỹ thuật số tương thích với nhiều board mở rộng khác nhau.

Được giới thiệu vào năm 2005, Những nhà thiết kế của Arduino cố gắng mang đến mộtphương thức dễ dàng, không tốn kém cho những người yêu thích, sinh viên và giớichuyên nghiệp để tạo ra những thiết bị có khả năng tương tác với môi trường thông quacác cảm biến và các cơ cấu chấp hành Những ví dụ phổ biến cho những người yêu thíchmới bắt đầu bao gồm các robot đơn giản, điều khiển nhiệt độ và phát hiện chuyển động.Đi cùng với nó là một môi trường phát triển tích hợp (IDE) chạy trên các máy tính cánhân thông thường và cho phép người dùng viết các chương trình cho Aduino bằng ngônngữ C hoặc C++.

Giá của các board Arduino dao động xung quanh €20, hoặc $27 hoặc 574 468VNĐ, nếuđược "làm giả" thì giá có thể giảm xuống thấp hơn $9 Các board Arduino có thể được đặthàng ở dạng được lắp sẵn hoặc dưới dạng các kit tự-làm-lấy Thông tin thiết kế phần cứngđược cung cấp công khai để những ai muốn tự làm một mạch Arduino bằng tay có thể tựmình thực hiện được (mã nguồn mở) Người ta ước tính khoảng giữa năm 2011 có trên300 ngàn mạch Arduino chính thức đã được sản xuất thương mại, và vào năm 2013 cókhoảng 700 ngàn mạch chính thức đã được đưa tới tay người dùng.

2.1.2 Lịch sử

Arduino được khởi động vào năm 2005 như là một dự án dành cho sinh viên trạiInteraction Design Institute Ivrea (Viện thiết kế tương tác Ivrea) tại Ivrea, Italy Vào thờiđiểm đó các sinh viên sử dụng một "BASIC Stamp" (con tem Cơ Bản) có giá khoảng$100, xem như giá dành cho sinh viên Massimo Banzi, một trong những người sáng lập,giảng dạy tại Ivrea Cái tên "Arduino" đến từ một quán bar tại Ivrea, nơi một vài nhà sánglập của dự án này thường xuyên gặp mặt Bản thân quán bar này có được lấy tên làArduino, Bá tước của Ivrea, và là vua của Italy từ năm 1002 đến 1014.

Lý thuyết phần cứng được đóng góp bởi một sinh viên người Colombia tên là HernandoBarragan Sau khi nền tảng Wiring hoàn thành, các nhà nghiên cứu đã làm việc với nhauđể giúp nó nhẹ hơn, rẻ hơn, và khả dụng đối với cộng đồng mã nguồn mở Trường nàycuối cùng bị đóng cửa, vì vậy các nhà nghiên cứu, một trong số đó là David Cuarlielles,đã phổ biến ý tưởng này.

Giá hiện tại của board mạch này dao động xung quanh $30 và được làm giả đến mức chỉcòn $9 Một mạch bắt chước đơn giản Arduino Mini Pro có lẽ được xuất phát từ TrungQuốc có giá rẻ hơn $4, đã trả phí bưu điện.

2.1.3 Phần cứng

Một mạch Arduino bao gồm một vi điều khiển AVR với nhiều linh kiện bổ sung giúp dễdàng lập trình và có thể mở rộng với các mạch khác Một khía cạnh quan trọng củaArduino là các kết nối tiêu chuẩn của nó, cho phép người dùng kết nối với CPU của board

với các module thêm vào có thể dễ dàng chuyển đổi, được gọi là shield Vài shield truyền

thông với board Arduino trực tiếp thông qua các chân khách nhau, nhưng nhiều shieldđược định địa chỉ thông qua serial bus I²C-nhiều shield có thể được xếp chồng và sử dụngdưới dạng song song Arduino chính thức thường sử dụng các dòng chip megaAVR, đặcbiệt là ATmega8, ATmega168, ATmega328, ATmega1280, và ATmega2560 Một vài cácbộ vi xử lý khác cũng được sử dụng bởi các mạch Aquino tương thích Hầu hết các mạchgồm một bộ điều chỉnh tuyến tính 5V và một thạch anh dao động 16 MHz (hoặc bộ cộnghưởng ceramic trong một vài biến thể), mặc dù một vài thiết kế như LilyPad chạy tại8 MHz và bỏ qua bộ điều chỉnh điện áp onboard do hạn chế về kích cỡ thiết bị Một viđiều khiển Arduino cũng có thể được lập trình sẵn với một boot loader cho phép đơn giảnlà upload chương trình vào bộ nhớ flash on-chip, so với các thiết bị khác thường phải cầnmột bộ nạp bên ngoài Điều này giúp cho việc sử dụng Arduino được trực tiếp hơn bằngcách cho phép sử dụng 1 máy tính gốc như là một bộ nạp chương trình.

Theo nguyên tắc, khi sử dụng ngăn xếp phần mềm Arduino, tất cả các board được lậptrình thông qua một kết nối RS-232, nhưng cách thức thực hiện lại tùy thuộc vào đời phầncứng Các board Serial Arduino có chứa một mạch chuyển đổi giữa RS232 sang TTL.Các board Arduino hiện tại được lập trình thông qua cổng USB, thực hiện thông qua chipchuyển đổi USB-to-serial như là FTDI FT232 Vài biến thể, như Arduino Mini vàBoarduino không chính thức, sử dụng một board adapter hoặc cáp nối USB-to-serial cóthể tháo rời được, Bluetooth hoặc các phương thức khác (Khi sử dụng một công cụ lậptrình vi điều khiển truyền thống thay vì ArduinoIDE, công cụ lập trình AVR ISP tiêuchuẩn sẽ được sử dụng.)

Board Arduino sẽ đưa ra hầu hết các chân I/O của vi điều khiển để sử dụng cho nhữngmạch ngoài Diecimila, Duemilanove, và bây giờ là Uno đưa ra 14 chân I/O kỹ thuật số, 6trong số đó có thể tạo xung PWM (điều chế độ rộng xung) và 6 chân input analog, có thểđược sử dụng như là 6 chân I/O số Những chân này được thiết kế nằm phía trên mặtboard, thông qua các header cái 0.10-inch (2.5 mm) Nhiều shield ứng dụng plug-in cũngđược thương mại hóa Các board Arduino Nano, và Arduino-compatible Bare BonesBoard và Boarduino có thể cung cấp các chân header đực ở mặt trên của board dùng đểcắm vào các breadboard.

Có nhiều biến thể như Arduino-compatible và Arduino-derived Một vài trong số đó cóchức năng tương đương với Arduino và có thể sử dụng để thay thế qua lại Nhiều mở rộngcho Arduino được thực thiện bằng cách thêm vào các driver đầu ra, thường sử dụng trongcác trường học để đơn giản hóa các cấu trúc của các 'con rệp' và các robot nhỏ Nhữngboard khác thường tương đương về điện nhưng có thay đổi về hình dạng-đôi khi còn duytrì độ tương thích với các shield, đôi khi không Vài biến thể sử dụng bộ vi xử lý hoàntoàn khác biệt, với các mức độ tương thích khác nhau.

2.1.4 Các board mạch chính

Phần cứng Arduino gốc được sản xuất bởi công ty Italy tên là Smart Projects Một vàiboard dẫn xuất từ Arduino cũng được thiết kế bởi công ty của Mỹ tên là SparkFunElectronics Sáu phiên bản phần cứng của Arduino cũng đã được sản xuất thương mại tínhđến thời điểm hiện tại.

Hình 2.1.4.1 Arduino Duemilanove (rev 2009b)

Hình 2.1.4.2 Arduino Leonardo

Hình 2.1.4.3 Arduino Mega