HỆ THỐNG GIÁM SÁT Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ DÙNG ARDUINO VÀ MODULE WIFI

PHẦN II: NỘI DUNG CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG • Việc xác định được nồng độ bụi và việc thu thập dữ liệu trên lcd và website (thông qua địa chỉ IP) để có được số liệu cần thiết giúp chúng ta phòng tránh kịp thời những nguy cơ bệnh tật. 1. Yêu cầu • Xác định được nồng độ bụi trong khoảng từ 02000PPM • Hoạt động ổn định dưới sự thay đổi của môi trường. • Có ứng dụng khái niệm IoT vào hệ thống. • Hiển thị thông số lên màn hình LCD và websever 2. Giới hạn • Chỉ sử dụng được nguồn điện từ 6V trở xuống • Chỉ xác định được tình trạng không khí ở một không gian giới hạn. 3. Giải pháp thiết kế • Ngôn ngữ lập trình và phần mêm biên dịch Arduino • Công cụ Terminal Hecules • Công cụ Ms Visio 4. Các bước phải thực hiện • Kiểm tra các tập lệnh, thông số ESP 8266 • Tìm hiểu kĩ về chuẩn giao tiếp UART • Các chân kết nối các module

1 HỆ THỐNG GIÁM SÁT Ơ NHIỄM KHƠNG KHÍ DÙNG ARDUINO VÀ MODULE WIFI PHẦN I: MỞ ĐẦU HỆ THỐNG GIÁM SÁT Ơ NHIỄM KHƠNG KHÍ DÙNG ARDUINO VÀ MODULE WIFI PHẦN I: MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài 1.1 Bối cảnh 1.1.1 Bối cảnh giới  Mơ hình đánh giá chất lượng khơng khí Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) phối hợp với Đại học Bath Anh phát triển khẳng định 92% dân số giới phải sống địa điểm nơi khơng khí hít thở có chất lượng q Hình 0.1 ONKK công ty Hà Nội  Theo Tổ chức Y tế Thế giới, khoảng triệu người tử vong năm có liên quan tới việc tiếp xúc với nhiễm khơng khí bên ngồi, nhiễm khơng khí nhà gây tử vong PHẦN I: MỞ ĐẦU HỆ THỐNG GIÁM SÁT Ô NHIỄM KHƠNG KHÍ DÙNG ARDUINO VÀ MODULE WIFI Vào năm 2012, theo đánh giá, 6,5 triệu trường hợp tử vong (chiếm khoàng  11,6% tổng số ca tử vong toàn giới) có liên quan tới nhiễm khơng khí bên ngồi nhiễm khơng khí nhà  Mức độ nhiễm khơng khí đặc biệt cao khu vực Đơng Nam Á phía Tây Thái Bình Dương; Trung Quốc, Việt Nam Malaysia quốc gia chịu ảnh hưởng nặng nề  WHO nhấn mạnh ngoại trừ khu vực châu Mỹ, tất khu vực khác giới có 20% dân số sống nơi có chất lượng khơng khí đạt chuẩn WHO  Một mặt tồi tệ nhiễm khơng khí,đó hạt phân tử nhỏ 2,5 micron (PM2,5), chúng chứa nhiều chất độc hại sulfate, bụi than đen thâm nhập sâu vào phổi hệ thống tim mạch, gây ảnh hưởng nghiêm trọng tới sức khỏe người  Các cách thức vận tải không hiệu quả, chất đốt hộ gia đình, việc đốt rác thải, trung tâm điện chạy than hoạt động công nghiệp nguồn gây nhiễm khơng khí  Tuy nhiên, hoạt động người nguồn dẫn tới tình trạng nhiễm Các bão cát, đặc biệt khu vực nằm gần sa mạc, ảnh hưởng tới chất lượng khơng khí  Giám đốc Văn phòng sức khỏe cộng đồng, yếu tố định xã hội môi trường sức khỏe WHO  Ngày nhiều thành phố tiến hành giám sát ô nhiễm khơng khí, liệu vệ tinh tồn diện nhiều tiến hoàn thành việc cụ thể hóa đánh giá sức khỏe tương ứng PHẦN I: MỞ ĐẦU HỆ THỐNG GIÁM SÁT Ơ NHIỄM KHƠNG KHÍ DÙNG ARDUINO VÀ MODULE WIFI  Như biết, khơng khí thành phần quan trọng tất yếu sống người giúp tồn sống.Ơ nhiễm khơng ảnh hưởng nhiều đến sức khỏe mầm móng nhiều bệnh mang đến cho  Vào tháng 9/2015, nhà lãnh đạo giới ấn định mục tiêu Mục tiêu Phát triển bền vững giảm đáng kể vào năm 2030 số ca tử vong bệnh tật nhiễm khơng khí Hình 0.2 ONKK cao điềm TPHCM 1.1.2 Bối cảnh Việt Nam PHẦN I: MỞ ĐẦU HỆ THỐNG GIÁM SÁT Ơ NHIỄM KHƠNG KHÍ DÙNG ARDUINO VÀ MODULE WIFI  Báo cáo nghiên cứu Liên minh Năng lượng bền vững Việt Nam cho năm 2016, Hà Nội trải qua đợt nhiễm khơng khí nghiêm trọng Trong đó, nguồn gây nhiễm xuất phát từ khu cơng nghiệp lớn thành phố có thêm cộng hưởng từ nguồn gây nhiễm ngồi biên giới  Ở TPHCM số thấp nhiều Hà Nội Cụ thể, năm 2016, thành phố đơng dân có nhiều phương tiện giao thơng Việt Nam có 14 ngày vượt quy chuẩn quốc gia 175 ngày vượt tiêu chuẩn WHO; số AQI trung bình 86, nồng độ bụi mịn PM2.5 28,3 Mg/m3  Nhóm nghiên cứu đánh giá, nguồn gây nhiễm chủ yếu Hà Nội TPHCM khí thải từ phương tiện giao thông, phát thải từ hoạt động công nghiệp, hoạt động xây dựng, nhà máy nhiệt điện, đốt chất thải, đun nấu hộ gia đình ô nhiễm xuyên biên giới  Báo cáo trạng ô nhiễm môi trường không khí năm 2013 cho thấy, thị bị nhiễm khơng khí có tỷ lệ người mắc bệnh đường hô hấp cao gấp nhiều lần đô thị khác Các bệnh hô hấp cấp tính mãn tính vùng gần khu vực sản xuất công nghiệp cao rõ rệt so với vùng đối chứng khác, ảnh hưởng không người lao động mà người dân trẻ em  Ngoài ra, độ che phủ xanh yếu tố giúp giảm lượng khí thải khí đáng kể Theo thống kê nước ta, tổng diện tích rừng tăng, đạt mức độ che phủ 40%, chất lượng rừng tiếp tục suy thối  Đối với khu vực thị, mật độ xanh chưa đạt tiêu chuẩn độ che phủ Cụ thể, thủ đô Hà Nội TP Hồ Chí Minh diện tích đạt Run->gõ vào mmc devmgmt.msc,  Cổng Serial nằm mục Ports (COM & LPT) Trong trường hợp hình đây, cổng bo mạch kết nối vào USB Serial Port (COM3) Hình 4.7 Giao diện device manager 4.2 Phần mềm terminal Hecules  Hercules Teminal HW Đây Terminal miễn phí tốt, dễ sử dụng ổn định CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ ĐỒ ÁN 55 HỆ THỐNG GIÁM SÁT Ơ NHIỄM KHƠNG KHÍ DÙNG ARDUINO VÀ MODULE WIFI  Ngồi chức RS 232 Terminal Hercules ung cho giao diện  khác TCP, UDP… Để giao tiếp cổng Com, thiết lập thông số : Cổng Com kết nối, tốc độ Baudrate, Data frame (khung truyền), nhấn nút OPEN để chạy Hercules Hình 4.8 Giao diện terminal hecules 4.3 Chương trình “ #include "MQ135.h" void setup (){ Serial.begin (9600); CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ ĐỒ ÁN 56 HỆ THỐNG GIÁM SÁT Ô NHIỄM KHƠNG KHÍ DÙNG ARDUINO VÀ MODULE WIFI } void loop() { MQ135 gasSensor = MQ135(A0); // Attach sensor to pin A0 float rzero = gasSensor.getRZero(); Serial.println (rzero); delay(1000); }”  Trong đoạn mã, trước hết định nghĩa thư viện biến cho cảm biến MQ135 hình LCD  Bằng cách sử dụng Thư viện nối tiếp Phần mềm, chúng tơi tạo chân kỹ thuật số chân TX RX Trong mã này, thực Pin pin RX pin 10 chân TX cho ESP8266 Sau đó, chúng tơi bao gồm thư viện cho LCD xác định chân cho “#include # boolean DEBUG true SoftwareSerial esp8266 (9,10); #include LiquidCrystal lcd (12,11, 5, 4, 3, 2); Const int sensorPin = 0; Int air_quality;”  Chúng ta cho pin pin đầu ra, nơi kết nối buzzer Lệnh cd.begin (16,2) bắt đầu hình LCD để nhận liệu  Tiếp theo đặt trỏ tới dòng in 'dang nap' Serial.begin (115200); “Esp8266.begin (115200); SendData ("AT + RST \ r \ n", 2000, DEBUG); CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ ĐỒ ÁN 57 HỆ THỐNG GIÁM SÁT Ơ NHIỄM KHƠNG KHÍ DÙNG ARDUINO VÀ MODULE WIFI SendData ("AT + CWMODE = \ r \ n", 1000, DEBUG); SendData ("AT + CIFSR \ r \ n", 1000, DEBUG); SendData ("AT CIPMUair_quality = \ r \ n", 1000, DEBUG); SendData ("AT CIPSERVER = 1,80 \ r \ n", 1000, DEBUG); PinMode (sensorPin, INPUT); Lcd.clear ();”  Chúng ta thiết lập tốc độ baud cho truyền thông nối tiếp ESP khác có tốc độ baud khác nên viết theo tốc độ baud ESP  Sau đó, chúng tơi gửi lệnh để thiết lập ESP để giao tiếp với Arduino hiển thị địa IP hình nối tiếp If (esp8266.available ()) { If (esp8266.find ("+ IPD")) { delay(1000); Int connectionId = esp8266.read () - 48; Trang web chuỗi = " Hệ thống giám sát ô nhiễm không khí IOT "; Trang web + = "

"; Trang web + = "Chất lượng không khí"; Trang web + = air_quality; Trang web + = "PPM"; Trang web + = "

";”  Để in kết trình duyệt web, chúng tơi phải sử dụng chương trình HTML Vì vậy, chúng tơi tạo chuỗi tên trang web lưu trữ đầu CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ ĐỒ ÁN 58 HỆ THỐNG GIÁM SÁT Ơ NHIỄM KHƠNG KHÍ DÙNG ARDUINO VÀ MODULE WIFI 4.4 Chương trình #include "MQ135.h" #include #define DEBUG true SoftwareSerial esp8266(9,10); const int sensorPin= 0; int air_quality; #include LiquidCrystal lcd(12,11, 5, 4, 3, 2); void setup() { pinMode(8, OUTPUT); lcd.begin(16,2); lcd.setCursor (0,0); lcd.print ("circuitdigest "); lcd.setCursor (0,1); lcd.print ("Sensor Warming "); delay(1000); Serial.begin(115200); esp8266.begin(115200); // tốc độ baud sendData("AT+RST\r\n",2000,DEBUG); // reset module sendData("AT+CWMODE=2\r\n",1000,DEBUG); // chế độ access point sendData("AT+CIFSR\r\n",1000,DEBUG); // in địa ip sendData("AT+CIPMUX=1\r\n",1000,DEBUG); // nhiều kênh kết nối sendData("AT+CIPSERVER=1,80\r\n",1000,DEBUG); // mở port 80 pinMode(sensorPin, INPUT); lcd.clear(); } void loop() { CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ ĐỒ ÁN 59 HỆ THỐNG GIÁM SÁT Ơ NHIỄM KHƠNG KHÍ DÙNG ARDUINO VÀ MODULE WIFI MQ135 gasSensor = MQ135(A0); float air_quality = gasSensor.getPPM(); if(esp8266.available()) // check if the esp is sending a message { if(esp8266.find("+IPD,")) { delay(1000); int connectionId = esp8266.read()-48; /* String webpage = "IOT Air Pollution Monitoring System"; webpage += "

"; webpage+= " Nong Do"; webpage+= air_quality; webpage+=" PPM"; webpage += "

"; if (air_quality=2000 ) { webpage+= "Nguy Hiem"; } CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ ĐỒ ÁN 60 HỆ THỐNG GIÁM SÁT Ơ NHIỄM KHƠNG KHÍ DÙNG ARDUINO VÀ MODULE WIFI webpage += "

"; String cipSend = "AT+CIPSEND="; cipSend += connectionId; cipSend += ","; cipSend +=webpage.length(); cipSend +="\r\n"; sendData(cipSend,1000,DEBUG); sendData(webpage,1000,DEBUG); cipSend = "AT+CIPSEND="; cipSend += connectionId; cipSend += ","; cipSend +=webpage.length(); cipSend +="\r\n"; String closeCommand = "AT+CIPCLOSE="; closeCommand+=connectionId; // append connection id closeCommand+="\r\n"; sendData(closeCommand,3000,DEBUG); } } lcd.setCursor (0, 0); lcd.print ("Nong Do "); lcd.print (air_quality); lcd.print (" PPM "); lcd.setCursor (0,1); if (air_quality=1000 && air_quality=2000 ) { lcd.print("Nguy Hiem"); digitalWrite(8, HIGH); // bật còi } lcd.scrollDisplayLeft(); delay(1000); } String sendData(String command, const int timeout, boolean debug) { String response = ""; esp8266.print(command); // gửi kí tự 8266 long int time = millis(); while( (time+timeout) > millis()) { while(esp8266.available()) { char c = esp8266.read(); // đọc kí tự response+=c; } } if(debug) CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ ĐỒ ÁN 62 HỆ THỐNG GIÁM SÁT Ô NHIỄM KHƠNG KHÍ DÙNG ARDUINO VÀ MODULE WIFI { Serial.print(response); }  Sau nạp code xong vào monitor hiển thị trạng thái sau: Hình 4.9 Giao diện monitor  Kết nối wifi ESP8266 CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ ĐỒ ÁN 63 HỆ THỐNG GIÁM SÁT Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ DÙNG ARDUINO VÀ MODULE WIFI  Gõ địa 192.168.4.1 hiển thị bảng sau Hình 4.10 Giao diện web CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ ĐỒ ÁN 64 HỆ THỐNG GIÁM SÁT Ơ NHIỄM KHƠNG KHÍ DÙNG ARDUINO VÀ MODULE WIFI PHẦN III: KẾT LUẬN 65 HỆ THỐNG GIÁM SÁT Ơ NHIỄM KHƠNG KHÍ DÙNG ARDUINO VÀ MODULE WIFI PHẦN III: KẾT LUẬN Ưu điểm  Hệ thống hiển thị ONKK (Air pollution monitoring system) dùng Arduino module wifi chạy ổn định với yêu cầu dã đề  Quá trình lắp rắp sửa chữa dễ dàng  Mơ hình nhỏ gọn dễ dàng cho việc di chuyển nơi  Có thể chịu thời tiết khắc nghiệt Nhược điểm  Chỉ hiển thị số tạp chất có khơng khí  Thời gian truy cập xem hệ thống chậm Hướng phát triển đề tài  Có thể dụng nhiều cảm biến chuyên dụng (cho loại khí thải) để có số liệu xác đa dạng  Lập đồ khơng khí cho tòa nhà khu vực PHẦN III: KẾT LUẬN ... kết nối Serial khơng dây Nếu không cần giao tiếp Serial, bạn không nên sử dụng chân không cần thiết CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ HỆ THỐNG 20 HỆ THỐNG GIÁM SÁT Ô NHIỄM KHƠNG KHÍ DÙNG ARDUINO VÀ MODULE WIFI... GIỚI THIỆU CHUNG 13 HỆ THỐNG GIÁM SÁT Ơ NHIỄM KHƠNG KHÍ DÙNG ARDUINO VÀ MODULE WIFI CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ HỆ THỐNG 14 HỆ THỐNG GIÁM SÁT Ơ NHIỄM KHƠNG KHÍ DÙNG ARDUINO VÀ... hệ thống CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ HỆ THỐNG 15 HỆ THỐNG GIÁM SÁT Ơ NHIỄM KHƠNG KHÍ DÙNG ARDUINO VÀ MODULE WIFI lưu đồ 2.1 Giải thuật hệ thống toàn mạch 1.1 Khối xử lý ( Arduino) CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ HỆ