Nghiên cứu và xây dựng hệ đo mưa, đo mức lũ giá rẻ ứng dụng cho các tỉnh Tây Bắc (Khóa luận tốt nghiệp)

Nghiên cứu và xây dựng hệ đo mưa, đo mức lũ giá rẻ ứng dụng cho các tỉnh Tây Bắc (Khóa luận tốt nghiệp)Nghiên cứu và xây dựng hệ đo mưa, đo mức lũ giá rẻ ứng dụng cho các tỉnh Tây Bắc (Khóa luận tốt nghiệp)Nghiên cứu và xây dựng hệ đo mưa, đo mức lũ giá rẻ ứng dụng cho các tỉnh Tây Bắc (Khóa luận tốt nghiệp)Nghiên cứu và xây dựng hệ đo mưa, đo mức lũ giá rẻ ứng dụng cho các tỉnh Tây Bắc (Khóa luận tốt nghiệp)Nghiên cứu và xây dựng hệ đo mưa, đo mức lũ giá rẻ ứng dụng cho các tỉnh Tây Bắc (Khóa luận tốt nghiệp)Nghiên cứu và xây dựng hệ đo mưa, đo mức lũ giá rẻ ứng dụng cho các tỉnh Tây Bắc (Khóa luận tốt nghiệp)Nghiên cứu và xây dựng hệ đo mưa, đo mức lũ giá rẻ ứng dụng cho các tỉnh Tây Bắc (Khóa luận tốt nghiệp)Nghiên cứu và xây dựng hệ đo mưa, đo mức lũ giá rẻ ứng dụng cho các tỉnh Tây Bắc (Khóa luận tốt nghiệp)Nghiên cứu và xây dựng hệ đo mưa, đo mức lũ giá rẻ ứng dụng cho các tỉnh Tây Bắc (Khóa luận tốt nghiệp)Nghiên cứu và xây dựng hệ đo mưa, đo mức lũ giá rẻ ứng dụng cho các tỉnh Tây Bắc (Khóa luận tốt nghiệp)

i H c Qu c Gia Hà N i i H c Công NGh Nghiên c u xây d ng h d ng cho t nh Tây B c Án T t Nghi ng i H c H Chính Quy Ngành: Cơng Ngh K Thu t n T , Truy n Thông HÀ N I - 2016 I H C QU C GIA HÀ N I NG I H C CÔNG NGH MAI TH PHÚ QUÝ Nghiên c u xây d ng h ng d ng cho t nh Tây B c ÁN T T NGHI I H C H CHÍNH QUY Ngành: Cơng Ngh K Thu t Cán b ng d n: PGS.TS Tr c Tân HÀ N I - 2016 n T , Truy n Thơng Tóm t t: t nhi c ta b ng b T i t nh t c c b (có khu v i day núi) Vì th gi có th tri n khai di n r ng c n thi t M t h th i giá r ph c v cho t nh Tây B c Nó có nhi m v m nh báo t i ch tiêu chí t cm c án s trình bày thi t b cl pv c th ng sông, su i M i t o thi t b có gi r u so v i thi t b khác có ch th ng mb phù h l t cho t nh Tây B m báo tính m ng tài s ng p nhi T khóa: giá r , Tây B ii L án giáo trình, sách chuyên kh c tham kh o r t nhi u tài li u khác t n r t nhi i ng, chân th c, nh ng k t qu c th c nghi chép t b t kì tài li i m i hình th c Nh ng k t qu nghiên c c khóa lu n khơng c q trình làm khóa lu n Tơi hồn tồn ch u trách nhi m n u có d u hi u chép k t qu t tài li u khác Hà N i, ngày tháng TÁC G A MAI TH PHÚ QUÝ iii 016 L IC Trong th i gian nghiên c u hoàn thi án cs c a Th n t - Vi i H c Công Ngh , i H c Qu c Gia Hà N i u xây d ng h ng d ng cho t nh Tây B c tri n khai th c hi n hoàn thành v i m t s k t qu c có kh ng d ng th i gian t u ki n th c ti n hi n Em xin bày t lòng bi n th y PGS.TS Tr c Tân c ti ng d n em trình nghiên c u th c hi tài v i t t c lòng nhi t n v nghiên c u khoa h c nghiêm túc th ng th n c a m t nhà khoa h c uy tín, m u m c Em xin g i l i c n anh Nguy Chinh cán b b n t vi h th n t - Vi i h c Công Ngh i h c Qu c Gia Hà N n cho em Em xin chân thành c y cô giáo, anh ch b ng góp ý k p th i b em su t trình em nghiên c u hồn thi n khóa lu n này M u c g ng hoàn thi án b ng t t c s nhi t tình n l c c a mình, nhiên khơng th tránh kh i nh ng thi u sót, em r t mong nh n c nh ng ý ki a quý Th y Cô b n Hà N i , ngày tháng SINH VIÊN MAI TH PHÚ QUÝ iv M CL C DANH M C HÌNH NH vii DANH M C CÁC KÍ HI U VI T T T viii DANH M C CÁC B NG: viii L IM U ix u th c tr ng c 1.1 Th c tr tl tl t 1.2 Th c tr ng c 1.2.1 Khái ni 1.2.2 Th c tr ng c Vi t Nam Vi t Nam tl tl t t Vi t Nam t tl t th gi i Vi t Nam 1.3 K t lu n t k h th ng 2.1 Thi t k t ng quan 2.2 Thi t k ph n c ng .7 2.2.1 M ch Arduino 2.2.2 Mô n qu n lí s c / s n .8 2.2.3 Còi c nh báo 2.2.4 Pin Lithium 2.2.5 Mô- ng m t tr i 10 2.2.7 C m bi n 11 a C m bi n m c .11 b C m bi n siêu âm 13 v 2.3 Ph n m m 15 2.3.1 Arduino IDE 15 2.3.2 Thu t toán c a h 16 ng c nh báo 16 thu t toán c a h 2.3.3 Thu t toán c a h 17 19 ng c nh báo 19 thu t toán c a h 20 c Hi n 22 3.1 Ch t o m ch in 22 3.2 H 24 3.2.1 G 24 3.2.2 Hình nh th c t c a h 3.3 H 24 25 3.3.1 ng th 25 3.3.2 Hình nh th c t c a h t qu 26 c 27 4.1 Th nghi m v i h 27 4.2 Th nghi m v i h 29 30 c tính chi phí 31 K T LU N 33 TÀI LI U THAM KH O .34 vi DANH M C HÌNH NH Hình 1.1: S l y t 1958-2004 t i t nh phía B c .2 Hình 2.1: Mơ hình khái ni m h th ng kh i h kh i h Hình 2.4: M n Hình 2.5: Mơn LM2596 Hình 2.6: Môc/TP4056 Hình 2.7: Còi c nh báo Hình 2.8: Mơ 10 Hình 2.9: B ng m t tr i 10 Hình 2.10: Ngun lí c a c m bi n m c .11 Hình 2.11: C m bi n m c 11 Hình 2.12: Vi m ch LM358 12 ch a 74HC165 12 Hình 2.14: H d mng c m bi n m c 13 Hình 2.15 : Mơm bi n siêu âm SRF05 14 Hình 2.16: Dòng th i gian c m bi n siêu âm 15 Hình 2.17: Arduino IDE 16 Hình 2.18: Thu t tốn thi t b d ng c m bi n siêu âm 17 Hình 2.19: Thu t tốn thi t b d ng c m bi n m c 18 Hình 2.20: Thu n tốn th i gian l y m u .20 Hình 2.21: Thu t tốn h 21 Hình 3.1: Altium Designer 14 .22 Hình 3.2: M ch in c a c m bi n m c 22 Hình 3.3: M ch m r ng c m bi n, s c hi n th LED tr ng thái 23 Hình 3.4: M ch m r ng Arduino thi t b 23 Hình 3.5: Thơng s tc ag 24 Hình 3.6: H p c m bi n x lí thi t b 25 Hình 3.7: ng th 26 Hình 3.8: Hình nh mơ hình c a h 26 Hình 4.1: G Hình 4.2: H p c m bi n 28 m bi n m c sau th i gia s d ng .28 Hình 4.4: Hình nh d li u hi n th trang ch .30 vii DANH M C CÁC KÍ HI U VI T T T Kí Hi u Ti ng Anh Ti ng Vi t MCU Micro Controller Unit u n GSM Global System for Mobile H th ng thông tin Communications c u GPRS General Packet Radio Service D ch v d li IDE Integrated Development ng toàn ng d ng gói ng phát tri n tích h p Environment PCB Printed circuit board M ch in IoT Internet of Thing Internet c a v n v t GPS Global Positioning Systems H th nh v toàn c u DANH M C CÁC B NG: B B B B B B B B B ng 2.1: Thông s t c a Arduino Uno ng 2.2: Các chân c a c m biên siêu âm 14 ng 4.1: Th nghi m h d ng c m bi n m c 27 ng 4.2: Th nghi m h d ng c m bi n siêu âm 27 ng 4.3: Th nghi m v i thi t b .29 c a thi t b 30 c a thi t b .31 c tính chi phí c a h 31 c tính chi phí c a h 32 viii L IM U Tây B c khu v c thu c lo tc c b i nhi a hình chia c t, hay g t, s t l m, rét h a hình g m nhi i núi, m ng s tl t gây nhi u thi t h i l n v i tài s n Vi c t o thi t b giá r có th d báo s m tl uv l h nghèo g p 2,7 l n so v i trung bình c a c c [1].M c dù th ng có nhi u thi t b mv xác ho c r a vào th c t , ví d th ng c nh báo b ng v tinh, hay nh ng k t ng nh ng vùng núi, thông ,và h th ng sông su i phân b u khu v c khác [2].Nh ng h t ti ng s ch c trang b nh ng tr ng n, làm gi a k t qu khơng ch góp ph ng c a k t qu mà góp ph n nâng cao nh n th c c n cá c thi u s ) v phòng ng a thiên tai H th ng th trang ch nhà ch N i dung c ho c s t l có th t H th ng quy ng c nh báo t c g i d li u v nh k p th i c tóm t u th c tr ng c s t l t Vi t Nam t k h th ng c hi n t qu c Tuy nhiên th i gian nên khóa lu c m iv liên quan, ch c ch n s khơng tránh kh i nh ng sai sót Em r t mong nh c nhi u ý ki em có thêm nh ng ki n th c quý báu cho nh ng công vi c Em xin chân thành ix c ! Hình 2.21: Thu t tốn h 21 c Hi n 3.1 Ch t o m ch in Sau l a ch n linh ki n phù h c ti p theo v m ch in (PCB) sau t o m ch th c t ch t o m ch in ph n m cl a ch n cho vi c thi t k m ch nguyên lí v m ch in nm id s d ng ph bi c s h tr n t nhi u hãng s n xu t linh ki n t khác t thi t k linh ki n khác Hình 3.1 hình nh c a ph n m m Altium Designer: Hình 3.1: Altium Designer 14 Hình 3.2 hình nh m ch in c a c m bi n m c Nó bao g m r t nhi kh c Trên hình ta có t t c n c c kh c V i vi c m 15mm C m bi n m c có th cm ct c hoàn toàn phù h i chi u v cc ag nc c n c c cách c Hình 3.2: M ch in c a c m bi n m c Hình 3.3 d ng 3D c a m ch m r ng Arduino c m bi n Nó bao g m nh t nhi u IC 74HC136, bi n tr ng thái M ch có tác d ng giao ti p gi a Arduino c m bi n m ng th i th hi c có g u LED 22 Hình 3.3: M ch m r ng c m bi n, s c hi n th LED tr ng thái Hình 3.4 m ch m rông Arduino c a c a h m chân giao ti p v i c m bi n siêu âm mông thái hi n th k t qu Hình 3.4: M ch m r ng Arduino thi t b 23 3.2 H 3.2.1 G a G t thu ch g m b ph n M t ng hình tr kính 20 cm m có chi vào g c m bi n ti t C u t o c a c làm t nh a có chi ng tg uh c làm t inoc hình nón 20 cm nh n v t b n chui G t che ch n b i v t th khác.V t thích h p sân ho c mái nhà G ng thơng, tính t chi u cao 20cm M m b o an toàn cho linh ki n t bên c m bi n không b ng c T t c thông s m b o theo quy chu n c a hi p h gi i Hình 3.5: Thơng s tc ag 3.2.2 Hình nh th c t c a h V m th c chia làm phiên b n kh c nhau, s d ng c m bi n m c c m bi n siêu âm Nhìn chung v m t ph n c ng thi t b s d ng c m bi n m i ph c t i c m bi n siêu âm N m bi n siêu âm m t môc bán s n th ng, r s d ng c m bi n m c g m r t nhi u linh ki n kh c nhau, c u hình ph c t p, h th i c ng k nh Hình 3.6 hình nh th c t h p c m bi n x lí thi t b 24 Hình 3.6: H p c m bi n x lí thi t b 3.3 H 3.3.1 ng th mc quét c r t nhanh gi d i N ng k t qu ng khơng xác s t ng t c c ng th thi t b mà c s dâng lên cách t t ys mb c k t qu t Tùy t thi t b mà ng th y c kh c báo cáo s trình bày v mơ hình ng th có chi n kính 20 cm Hình 3.7 hình nh v mơ hình c a ng th y [13] : 25 Hình 3.7: ng th 3.3.2 Hình nh th c t c a h H t b sông, su i nên không th c ngu n1 cách tr c ti ng m t tr i s gi i pháp thay th ngu n cách h p lí Hình 3.8 hình nh tiêu b n c a h d ng c m bi n siêu âm Nó bao g m thành ph n m ch Arduino, c m bi n siêu âm SRF05, mơ- Hình 3.8: Hình nh mơ hình c a h 26 cl K t qu c 4.1 Th nghi m v i h Th nghi m v i c m bi n m c, ta th nghi m b ng vi vào g M i l n th nghi m cách 30 phút k t qu b ng 4.1 B ng 4.1: Th nghi m h M c(mm) S d ng c m bi n m c ng thái Ghi 15 30 60 4 105 Th nghi m v i c m bi n siêu âm s C nh báo,còi c mơ t chi ti t b ng 4.2 B ng 4.2: Th nghi m h M c Chênh l ch c(mm) l x L c khác c hi n th d ng c m bi n siêu âm Giá tr hàm Ghi c nh báo y - - - 2 127.63 13 11 22 113.54 16 125.98 34 18 36 103.66 51 33 66 85.30 81 30 60 88.69 131 40 80 77.88 141 18 116.53 10 191 51 102 67.50 27 C nh báo,còi C nh báo,còi Các k t qu d ng c m bi âm có th n m c chi ti t t 15mm phân gi i t m bi n siêu m c c a c m bi n m c cách Hình 4.1 4.2 hình nh th nghi m th c t c a h th Khi th nghi m u ki n th c t Hà Giang vòng tháng C m bi n m c cho k t qu i t t Tuy nhiên qúa trình th nghi u thành ph n hóa h c nên d n c c c a b y sau m t th i gian s d ng nh nh, c m bi n m c có th b i 3), d n sai sót k t qu Hình 4.1: G v Hình 4.2: H p c m bi n Hình 4.3 m bi n m c sau th i gia s d ng gi i quy t v trên, sau kho ng th i gian nh nh ta có th m b o s xác c a c m bi n mà v n có tính h p lí v chi phí ( i r ) 28 i 4.2 Th nghi m v i h m c B ng 4.3 m t s k t qu i thi t b om B ng 4.3: Th nghi m v i thi t b M c (cm) ng thái L n 12 Ghi Green LED b t RX LED b t 27,5 Green LED b t RX LED b t 63 Yellow LED b t Nh n tin c nh báo RX LED b t 113 RED LED b t Nh n tin c nh báo G i 80,5 Yellow RED b t n Nh n tin c nh báo RX LED b t Dweet.io trang web mi n phí ph c v cho n n t ng Internet c a v n v t (IoT).Vi c s d ng n n t ng gió ta có th d dàng hi n th d li u cách tr c quan b ng d ng bi kh c Hình 4.4 cho th y giao di n c a trang web d li cg i d ng bi ng Nh ng d li u s gi li ti n hành phân tích cung c i s d ng 29 Hình 4.4: Hình nh d li u hi n th trang ch u ki n ng d d n hi ng m n iv ih H th ng ph i ti p t c ho ng kho ng th i gian nh có th nh báo k p th i.Vi c tính tốn th i gian s ng c a h th ng ngu n vơ quan tr ng nh b i công th c P = V x I v n tiêu th Cơng th c tính s ngày s d ng c a pin: S ngày ho n áp (2) ng = u C thi t b u s d ng c c pin v i t 5V, công su t c c tính tốn: P = 6000 x = 30000 mWh B ng 4.4 miêu t t ng công su t tiêu th c a h ng 4.5 t ng công su t tiêu th c a h Thi t b Arduino Uno SRF05 Arduino Sleep mode B ng 4.4 S ng 1 T ng công su t tiêu th c a h n áp 5V 5V 5V ch 30 c a thi t b Dòng tiêu th 135 mA mA 19 mA làm vi c : Công su t 675 mA 240 mA 95mA P = 675 + 240 = 915 mA C sau 30 phút h th ng l i ho ng vòng 10 tiêu th c a c thi t b là: P = 915 x (10/3600) x + 95 = 100,08 mW Th i gia s ng c a h 30000 / 100,08 = 299,76 h ( g n 12,5 ngày) Thi t b Arduimo Uno SRF05 Arduino Uno sleep mode Sim900A B ng 4.5 S ng y t ng công su t 1 c a thi t b n áp (V) Dòng tiêu th (mA ) 135 5 19 Công su t(mW) 675 240 95 200(mW) 40 T ng công su t tiêu th c a h ch làm vi c là: P = 675 + 240 + 200 = 1105(mW) ch làm vi ng sau ti ng h th ng s làm vi v y t ng công su t c a thi t b là: P = 1105 x (10/3600) + 95 = 98,07 (mW) Th i gian s ng c a thi t b là: 30000/98,07 = 325 h (13,57 ngày) c tính chi phí M t nh m thi t k quan tr ng nh t c a h th m i có th c c v i thi t b khác hi n có th th áp d i trà nhi Vì v y vi c tính giá thành c a h th ng nhi m v r t quan tr ng V m tb c m v ph n c i gi m khác bi t l n nh s d ng thêm mơcó th c nh báo cho nhà ch c trách m t cách k p th ng th i g i d li u v trang ch B ng 4.6 4.7 c tính chi phí c ah Tên linh ki n Arduino Uno Còi Pin Lithium TP4056 LM2596 M ch in G Chi phí khác B ng 4.6 c tính chi phí c a h Giá thành S ng 180,000 40,000 40,000 20,000 20,000 250,000 250,000 100,000 31 Chi phí 180,000 40,000 80,000 20,000 20,000 150,000 250,000 100,000 ng) T ng chi phí Tên linh ki n Arduino Uno Pin Lithium TP4056 M ch in ng th Sim900A T ng chi phí 840,000 B ng 4.7 c tính chi phí c a h Giá thành S ng 180,000 40,000 20,000 120,000 180,000 450,000 Chi phí 180,000 80,000 20,000 120,000 180,000 450,000 1030 ng) trang b h g m thi t b n b i hai tri giá thành hồn tồn có th ch p nh c nh t so sánh v i m t thi t b khác Model 52202-10-L/52203-L Tipping Bucket Rain Gauge Nó có giá $638 u Vi ng m t chi phí q l có th tri i tr n nhi m khác Quá trình th nghi m tr c ti p v i thi t b d ng c m bi n siêu m c c i t i a ch : https://www.youtube.com/watch?v=tML28TmD-PE 32 K T LU N V i m c tiêu xây d ng h khai l v i chi phí th p thu n l i cho tri n t di n r ng Qua trình tìm hi u, phân tích thi t k h th ng c hồn thi n có th rút k t lu n sau: - V nghiên c u thi t k m t h th v i giá r r t c p thi t vi c gi m thi u thi t h i v t nhi - M c dù có nhi u h th th giúp ph bi n h khác Không ch nâng cao nh n th c c Tây B Vi t Nam áp d - i tài s n i trà a Tây B c Nghiên c u n nhi ng khu v c dân c nh v tl t mà giúp ng bào dân t c thi u s v phòng tránh thiên tai C m bi n m c m c k t qu bi n d b m c m u ki n th i ti t thành ph n hóa h c có c C m bi n siêu âm gi i pháp thay th phù h p mà v mb xác c a h th ng ng phát tri n ti p theo: Nghiên c u nâng c p h th ng có th k t n i nút thi t b v i t o thành h hồn ch nh, có kh th ng d báo th i ti t c t n i v i h th ng Live:wire c truy n hình Vi t Nam (h th ng k t n i t tr 33 i trung tâm th i ti t c a VTV) TÀI LI U THAM KH O Ti ng Vi t: [1] Ban ch Vi ot u tra dân s nhà T u tra dân s nhà Hà N i 2015 [3] Ban ch o phòng ch ng l t bão TW, T ng quan tình hình thi t h s tl t cơng tác ch o phòng tránh nh a qua Tài li u ph c v H i ngh tr c n Trang 2-4 Ngày 20-4-2014 ng Th [12] T Nhiên ng kê s l c, Kh i Hà Giang, Báo cáo k thu Qu c Gia Hà N i, 2015 a bàn c c Ti ng Anh: [2] Alan D Ziegler, Thomas W Giambelluca, Liem T Tran, Thomas T Vana, Michael A Nullet, Jefferson Fox, s, Jitti Pinthong, J.F Maxwell, Steve Eveet Hydrological consequences of landscape fragmentation in mountainous northern Vietnam: evidence of accelerated overland flow generation February 2004 Pages 124 146 [5] The Model 52202-10-L/52203-L Tipping Bucket Rain Gauge [Online].Available: http://www.ambientweather.com/rry52202.html [6] RAINEW-211 803-1002 Wired Rain Gauge with Dual Counter [Online].Available: http://www.ambientweather.com/rarawiragawi1.html [7] Edition.December 2011 Second [8] -Alone Linear Li-Ion/Li-Polymer Charge Microchip [Online].Available:http://ww1.microchip.com [9] Veelaert, P Bogaerts, Walter Ultrasonic potential field sesor for obstacle avoidance IEEE-INST electrical electronics engineers INC Aug 1999 Pages 861-866 34 [10] Picaxe Microchip SRF005 Ultrasonic Range [Online].Available: http://www.picaxe.com/docs/srf005.pdf Sensor datasheet [11] S Monk, Programming Arduino Next Steps: Going Further with Sketches New York: McGrawHill, 2013.Pages 85-91 [13]Ralph Roland T, Jephraim C, George Herbert F, Dominic Byron M Design of flood detection system with automatic branch circuit cut-off capabilities and SMSbased waring transmitter A thesis of Mapúa Institute of Technology September 2013 35 ... b có gi r u so v i thi t b khác có ch th ng mb phù h l t cho t nh Tây B m báo tính m ng tài s ng p nhi T khóa: giá r , Tây B ii L án giáo trình, sách chuyên kh c tham kh o r t nhi u tài li u...I H C QU C GIA HÀ N I NG I H C CÔNG NGH MAI TH PHÚ QUÝ Nghiên c u xây d ng h ng d ng cho t nh Tây B c ÁN T T NGHI I H C H CHÍNH QUY Ngành: Cơng Ngh K Thu t Cán b ng d n:... TH PHÚ QUÝ iii 016 L IC Trong th i gian nghiên c u hoàn thi án cs c a Th n t - Vi i H c Công Ngh , i H c Qu c Gia Hà N i u xây d ng h ng d ng cho t nh Tây B c tri n khai th c hi n hoàn thành