Đồ án Module Sim ( Cảnh báo nhiệt độ , khí ga ,.. Qua điện thoaị ) Cháy nổ gây thiệt hại về tài sản cũng như tính mạng con người. Để lại hậu quả và gánh nặng cho xã hộ như nhiều người mất cả sản nghiệp, ảnh hưởng đến an ninh kinh tế và an sinh xã hội của địa phương…. Những vụ cháy thường xuất phát do ý thức chủ quan, thiếu cẩn trọng, coi thường mạng sống. Theo các năm, số lượng các vụ cháy lớn không ngừng gia tăng, nếu các đám cháy xảy ra ở những nơi đông người khu dân cư, nó lại càng nguy hiểm hơn, vì khi đó đám cháy dễ dàng lan ra trên diện rộng, mà ở những nơi như vậy rất khó để thực hiện công tác chữa cháy.
Mục Lục LỜI CẢM ƠN…………………………………………………………….2 Lời Mở Đầu…………………………………………………………… Chương 1: sở lý thuyết……………………………………………… Tổng quan đề tài……………………………………………………4 Giới thiệu linh kiện…………………………………………….9 2.1.Giới thiệu Arduino……………………………………………9 2.2 Giới thiệu modulesim 900A mlab……………………… 15 2.3 Cảm biến khí ga MQ-2………………………………………… 23 2.4 Cảm biến báo cháy, báo khói (flame sensor)…………………….27 2.5 cảm biến hồng ngoại ML-R940………………………………….28 Chương 2: Phân tích lựa chọn phương án thiết kế…………………… 30 1.Bài tốn đặt ra……………………………………………………….30 2.Phân tích lựa chọn……………………………………………… 30 Chương 3: Thiết kế, chế tạo hệ thống cảnh báo rò rỉ khí ga……………34 Kết nối Phần cứng …………………………………………………34 Lập trình phần mềm……………………………………………… 39 KẾT LUẬN……………………………………………………………….43 LỜI CẢM ƠN Trong thời gian làm đồ án 5, em nhận nhiều giúp đỡ, đóng góp ý kiến bảo nhiệt tình thầy bạn bè Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy Hồ Sỹ Phương, người tận tình hướng dẫn, bảo em suốt trình làm đồ án Em xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo trường Đại học Vinh nói chung, thầy mơn kỹ thuật điều khiển tự động hóa nói riêng hướng dẫn cho em kiến thức cách trình bày nội dung đồ án, giúp em có sở lý thuyêt tạo điều kiện giúp đỡ em trình làm đồ án mơn học Tuy vậy, với kinh nghiệm kiến thức thiếu sót nên đồ án em chưa hồn thiện lắm, em mong sử dẫn chân thành thầy cô Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn thầy cơ, gia đình bạn bè ln tạo kiện, quan tâm, giúp đỡ, động viên em suốt trình học tập hồn thành đồ án Lời Mở Đầu Hiện nay, ứng dụng sử dụng lập trình điều khiển aduino lĩnh vực mang tính khoa học cơng nghệ đại, ngành khoa học khơng xa lạ so với nhiều ngành khoa học khác tốc độ phát triển nhanh, kích thích trung tâm nghiên cứu , ứng dụng, đặc biệt máy tính chuyên dụng riêng cho ngày đa dạng mở rộng để tạo mơ hình thực tế áp dụng vào đời sống số Hệ thống cảnh báo phát khí ga có cháy Aduino cơng cụ mạnh mẽ ưa chuộng công nghiệp dùng để thực Qua thời gian nghiên cứu em hướng dẫn nhiệt tình thạc sĩ Hồ Sỹ Phương giúp em hồn thành đề tài Hệ thống cảnh báo phát khí ga coc cháy Em xin chân thành cảm ơn Thầy Cô viện Kỹ thuật & công nghệ đặc biệt Th.s Hồ Sỹ Phương thời gian vừa qua giúp em nghiên cứu thành cơng đề tài Qua giúp em tiếp cận kiến thức thực tế giúp em định hướng công việc say thân.! Chương 1: sở lý thuyết Tổng quan đề tài Cháy nổ gây thiệt hại tài sản tính mạng người Để lại hậu gánh nặng cho xã hộ nhiều người sản nghiệp, ảnh hưởng đến an ninh kinh tế an sinh xã hội địa phương… Những vụ cháy thường xuất phát ý thức chủ quan, thiếu cẩn trọng, coi thường mạng sống Theo năm, số lượng vụ cháy lớn không ngừng gia tăng, đám cháy xảy nơi đơng người khu dân cư, lại nguy hiểm hơn, đám cháy dễ dàng lan diện rộng, mà nơi khó để thực cơng tác chữa cháy Với hậu to lớn cháy nổ, hỏa hoạn, việc phòng chống ln cần đặt lên hàng đầu, cần có nhiều biện pháp giúp ngăn ngừa cháy nổ, làm giảm thiệt hại tối thiểu có xảy cháy lớn Để thực cơng tác phòng chống cháy nổ hiệu điều nâng cao ý thức, trách nhiệm người dân Đảm bảo tốt cơng tác phòng chống cháy nổ nhà máy, xí nghiệp, xưởng sản xuất, hộ gia đình cần: Trang bị phương tiện phòng chống cháy bình chữa cháy, lắp đặt hệ thống phòng cháy chữa cháy, báo cháy Thường xuyên kiểm tra địa điểm dễ xảy cháy nổ nơi đặt cầu giao điện, công tắc điện, nơi sử dụng mỏ hàn, nơi có nguy phóng điện Tại cơng ty nhà máy xí nghiệp thường xun có buổi huấn luận hướng dẫn cách ứng phó, xử lý cố, sử dụng bình chữa cháy có đám cháy Ln ln đề cao cảnh giác, đề phòng cháy nổ tình Đây vấn đề quan trọng xã hội đề tài nghiên cứu kĩ sư phòng chống cháy nổ Khơng nên để việc xảy tìm cách cứu vãn, ln thực tốt cơng tác phòng chống cháy nổ để đảm bảo an toàn Nguyên nhân: Đa phần nguyên nhân gây cháy hộ xuất phát từ lí đơn giản nghĩ tới Nên cư dân cần biết kiến thức cần thiết cách phòng cháy để hạn chế thiệt hại người tài sản Với hệ thống điện sử dụng hộ, việc phát sinh thêm thiết bị điện dẫn đến việc thay đổi mạng lưới điện ban đầu nguyên nhân đến tượng tải, chập mạch Ngoài ra, lắp đặt thiết bị điện nơi ẩm ướt khu vực máy giặt, máy rửa chén, tủ lạnh, bệp điện, cư dân cần lưu ý đến việc rò rỉ điện Ngắt nguồn điện hộ chuyến dài ngày, để phòng chập điện gây cháy lây lan hộ kế bên Việc sử dụng khí gas nấu nướng hàng ngày tiềm ẩn nguy cháy nổ hộ tỉ lệ cháy nổ cao khơng kiểm tra van an tồn, dây dẫn khí đặc biệt bếp gas sử dụng lâu ngày khơng thường xun vệ sinh Ngồi kiểm tra, phải để vật dụng dễ cháy cách xa khu vực nấu nướng Sử dụng nội thất nhà tránh sử dụng vật liệu gỗ, nhựa, mút sốp, để ốp tường, trần, vách ngăn nhằm hạn chế cháy Đặc biết ý đến thói quen hút thuốc đốt vàng mã hộ mối hiểm họa đáng ý vơ tình tàn thuốc hay tàn lửa dư cho vào thùng rác tạo đám lửa nhỏ lan rộng nhanh chóng Trong thời gian gần đây, tình hình cháy, nổ địa bàn nước diễn biến phức tạp, xảy nhiều vụ cháy nghiêm trọng, đặc biệt nghiêm trọng gây hậu nặng nề, thảm khốc tính mạng tài sản nhân dân, nhà nước, gây tâm lý bất an xã hội, ảnh hưởng xấu đến tình hình an ninh trật tự Nguyên nhân dẫn tới thiệt hại đặc biệt nghiêm trọng xảy cháy nổ có nhiều, nguyên nhân là: PHÁT HIỆN CHÁY MUỘN Việc phát cháy muộn dẫn tới nhiều hệ lụy như: đám cháy phát triển mạnh kiểm soát, đám cháy lan rộng Cơ sở xung quanh, lực lượng chức PCCC tiếp nhận thông tin báo cháy muộn, dẫn tới việc triển khai chữa cháy, cứu nạn, cứu hộ chưa kịp thời ; Điển hình vụ cháy chung cư Carina làm 13 người chết, hàng chục người bị thương, thiệt hại hàng chục tỉ đồng, gây xáo trộn sống hàng trăm hộ gia đình Mà ngun nhân PHÁT HIỆN CHÁY MUỘN Từ đám cháy nhỏ, phát muộn mà trở thành vụ cháy lớn, gây hậu thảm khốc Nếu đám cháy phát sớm, lực lượng chỗ hồn tồn tự chữa cháy Vì vậy, việc PHÁT HIỆN CHÁY SỚM giúp lực lượng chức PCCC triển khai công tác chữa cháy, cứu nạn, cứu hộ kịp thời, ngăn chặn cháy lan, cháy lớn, góp phần giảm thiểu đến mức thấp thiệt hại tính mạng, tài sản cháy nổ gây khẩn thiết Do mà chọn đề tài thiết kế hệ thống phát khí ga, báo cháy làm đề tài cho đồ án hôm Đặt vấn đề: - Hệ thống cảnh báo cháy thực chức cảnh báo sớm , phát tín hiệu cảm biến thu nhận hàm lượng khí ga khơng khí vượt mức an tồn có xảy cháy - Tín hiệu cảnh báo gửi liên tục qua tin nhắn có xảy cố đồng thời chng báo động điều khiển kêu - Bộ não hệ thống boad Arduino module Sim 900A - Các cảm biến thu nhận cảm biến khí ga cảm biến tia lửa điện - Module còi có chức báo động xảy cố Giới thiệu linh kiện 2.1.Giới thiệu Arduino Arduino sử dụng rộng rãi giới, ngày chứng tỏ sức mạnh chúng thông qua vô số ứng dụng độc đáo người dùng cộng đồng nguồn mở (open-source) Tuy nhiên Việt Nam Arduino chưa biết đến nhiều Bài viết cố gắng nhầm giới thiệu số thông tin Arduino với hy vọng cung cấp cho người dùng DIY thêm lựa chọn đầy tiềm để thực dự án H1: bo mạch aduino Hiện tượng Arduino: Arduino thực gây sóng gió thị trường người dùng DIY (là người tự chế sản phẩm mình) tồn giới vài năm gần đây, gần giống với Apple làm thị trường thiết bị di động Số lượng người dùng cực lớn đa dạng với trình độ trải rộng từ bậc phổ thơng lên đến đại học làm cho người tạo chúng phải ngạc nhiên mức độ phổ biến Arduino thật bo mạch vi xử lý dùng để lập trình tương tác với thiết bị phần cứng cảm biến, động cơ, đèn thiết bị khác Đặc điểm bật Arduino môi trường phát triển ứng dụng dễ sử dụng, với ngơn ngữ lập trình học cách nhanh chóng với người am hiểu điện tử lập trình Và điều làm nên tượng Arduino mức giá thấp tính chất nguồn mở từ phần cứng tới phần mềm Chỉ với khoảng $30, người dùng sở hữu bo Arduino có 20 ngõ I/O tương tác điều khiển chừng thiết bị Arduino đời thị trấn Ivrea thuộc nước Ý đặt theo tên vị vua vào kỷ thứ King Arduin Arduino thức đưa giới thiệu vào năm 2005 công cụ khiêm tốn dành cho sinh viên giáo sư Massimo Banzi, người phát triển Arduino, trường Interaction Design Instistute Ivrea (IDII) Mặc dù không tiếp thị cả, tin tức Arduino lan truyền với tốc độ chóng mặt nhờ lời truyền miệng tốt đẹp người dùng Hiện Arduino tiếng tới nỗi có người tìm đến thị trấn Ivrea để tham quan nơi sản sinh Arduino Khả bo mạch Arduino: Bo mạch Arduino sử dụng dòng vi xử lý 8-bit megaAVR Atmel với hai chip phổ biến ATmega328 ATmega2560 Các dòng vi xử lý cho phép lập trình ứng dụng điều khiển phức tạp trang bị cấu hình mạnh với loại nhớ ROM, RAM Flash, ngõ vào digital I/O có nhiều ngõ có khả xuất tín hiệu PWM, ngõ đọc tín hiệu analog chuẩn giao tiếp đa dạng UART, SPI, TWI (I2C) 10 Chương 2: Phân tích lựa chọn phương án thiết kế Bài tốn đặt - Khi có xuất có khí ga hay có cháy có cảm biến thu nhận điều khiển tín hiệu mạch chủ Mạch chủ phát tín hiệu cảnh báo để người sử dụng biết - Yêu cầu: + Tín hiệu cảnh báo phải nhanh, kịp thời, xác + Hệ thống hoạt động có hiệu + Giám sát điều kiện phạm vi rộng + Thiết bị chịu tác hại mơi trường phải tốt Phân tích lựa chọn 30 Với hệ thống phòng chống cháy nổ theo em nghĩ có hướng giải • Hệ thống cảnh báo cháy kèm theo hệ thống chữa cháy Đối với hệ thống xu hướng giới thay người vào việc chữa cháy Việc chữa cháy diễn hoàn toàn tự động mà hệ thống tiếp nhận cố từ cảm biến Tuy nhiên , hệ thống đại đắt đỏ , khơng phù hợp với hộ gia đình bình thường mà phù hợp nhà xưởng , công ty,… H13: Hệ thống chữa cháy tự động • Hệ thống cảnh báo cháy Đối với hệ thơng loại cảnh báo cho người biết có cố để lên phương án , việc chữa cháy người Do hệ thống loại có giá thành rẻ , có nhiều nguy người khơng trở tay kịp hành động khơng nhanh chóng Tuy nhiên , lại phù hợp với gia đình chi phí khơng q tốn Do vậy, phạm vi đồ án môn học em lựa chọn phương án thiết kế hệ thống cảnh báo Từ yêu cầu toán đặt ta xây dựng sơ đồ khối sau: Các cảm biến Mạch chủ Thiết bị cảnh báo 31 Phân tích sơ đồ khối: Các cảm biến bao gồm: + Cảm biến báo khói + Cảm biến báo cháy + Cảm biến khí gas MQ-2 Khi có cố xuất lửa hay khí gas rò rỉ bên ngồi cảm biến thu tín hiệu vào chuyển thông tin tới Mạch chủ Mạch chủ: arduino sau nhận tín hiệu truyền từ cảm biến báo cháy hay khí gas arduino lập trình sẵn xử lí thơng tin thực thông báo cho hệ thống cảnh báo Hệ thống cảnh báo: Loa cảnh báo kêu lên lệnh từ mạch chủ, thơng báo để xử lí đề phòng hỏa hoạn hay có rò rỉ khí ga Modul Sim cảnh báo cách nhắn tin đến người dùng Như Loa đảm nhiệm phát cảnh báo phạm vi gần nơi có cố Module sim có chức cảnh báo từ xa Sơ đồ thiết kế mơ hình: 32 Cảm biến ga Còi báo động ARDUINO IN OUT Module Cảm sim biếnđề tài ta cần dùng minh họa cảm biến phát cố - Trong lửabiến lửa cảm biến khí ga Trong thực tế ta sử dụng nhiều cảm cảm biến để lắp đặt vào vị trí khác Tương tự hệ thống chuông báo động lắp đặt nhiều cần điều khiển trung tâm minh họa hình H14: Sơ đồ hệ thống báo cháy đại 33 Chương Thiết kế, chế tạo hệ thống cảnh báo rò rỉ khí ga Kết nối Phần cứng - Module Sim 900A mlab thiết kế thiết kế để tích hợp với Arduino cách dễ dàng Nhờ ta cần chồng module lại có bord mạch tích hợp đẻ dễ dàng sử dụng lập trình - Các chân VCC cảm biến nối với chân VCC bord mạch Các chân GND cảm biến nối với chân GND bord mạch - Đối với cảm biến lửa, chân A0 cảm biến nối với chân Analog bord mạch Còn với cảm biến khí ga, chân A0 cảm biến vối với chân Analog bord mạch - Đối với thẻ sim : Trước hết ta phải nạp tiền vào sim để sim hoạt động, sau lắp sim vào module Sim - Đối với điều khiển : Nó phần quan trọng hệ thống, nên cần đóng hộp bảo vệ cho 34 Dưới số hình ảnh phần cứng : 35 H15: Cảm biến báo khói báo cháy mơ hình H16 36 H17: Mơ hình hồn thiện góc nhìn thứ 37 38 H18: mơ hình hồn thiện góc nhìn thứ 2 Lập trình phần mềm const String myphone = "0981455819"; // So dien thoai cua chung ta const int PWR_KEY = 9; // Chan so arduino uno dung lam chan dieu khien bat tat module sim900A const int RELAY = 12; // Chan so 12 arduino uno dung lam chan dieu khien dong/cat Relay de On/Off coi String RxBuff = ""; // Khai bao bo dem nhan du lieu void Gsm_Power_On(); // Bat module Sim 900A void Gsm_Init(); // Cau hinh Module Sim 900A void Gsm_MakeSMS(String phone,String content); // Ham nhan tin void setup() { Serial.begin(9600); // Cau hinh UART de giao tiep module Sim 900A pinMode(A3, INPUT); // Cam bien lua pinMode(12, OUTPUT); digitalWrite(RELAY, LOW); // Khai bao chan de dieu khien dong cat RELAY 39 pinMode(RELAY, OUTPUT); digitalWrite(PWR_KEY, LOW); // Khai bao chan PWR_KEY de dieu khien bat bat module Sim 900A pinMode(PWR_KEY, OUTPUT); delay(1000); Gsm_Power_On(); // Bat Module Sim 900A delay(10000); Gsm_Init(); // Cau hinh module Sim 900A Gsm_MakeSMS(myphone," Chao xep : chuc xep moi tot lanh "); pinMode(8, OUTPUT); // Test tin nhan } void loop() { int sensorVal = digitalRead(A3); Serial.println(sensorVal); if (sensorVal == HIGH) { digitalWrite(12, HIGH); Gsm_MakeSMS(myphone," Xep oi : co chay roi "); } else { digitalWrite(12, LOW); } int value = analogRead(A0); //đọc giá trị điện áp chân A0 - chân cảm biến 40 Serial.println(value); //xuất giá trị vừa đọc if (value >= 200 ) { digitalWrite(12, HIGH); Gsm_MakeSMS(myphone," Xep oi : em ngui thay mui Ga "); } else { digitalWrite(12, LOW); } delay(1000); } void Gsm_Power_On() { digitalWrite(PWR_KEY, HIGH); // Du chan PWR_KEY len cao it nhat 1s delay(1500); digitalWrite(PWR_KEY, LOW); // o day ta de 1,5s // Du chan PWR_KEY xuong thap delay(100); } void Gsm_Init() { Serial.println("ATE0"); // Tat che phan hoi (Echo mode) delay(2000); 41 Serial.println("AT+IPR=9600"); // Dat toc truyen nhan du lieu 9600 bps delay(2000); Serial.println("AT+CMGF=1"); // Chon che TEXT Mode delay(2000); Serial.println("AT+CLIP=1"); // Hien thi thong tin nguoi goi den delay(2000); Serial.println("AT+CNMI=2,2"); // Hien thi truc tiep noi dung tin nhan delay(2000); } void Gsm_MakeSMS(String phone,String content) { Serial.println("AT+CMGS=\"" + phone + "\""); delay(300); Serial.print(content); Serial.print((char)26); // Lenh gui tin nhan // Cho ky tu '>' phan hoi ve // Gui noi dung // Gui Ctrl+Z hay 26 de ket thuc noi dung tin nhan va gui tin di delay(500); // delay 5s } - Hình ảnh lập trình Arduino IDE 42 H19: Hình ảnh lập trình arduino KẾT LUẬN Trên tồn q trình tìm hiểu em đề tài “Thiết kế hệ thống cảnh báo cháy rò rỉ khí ga ” Hệ thống xây dựng hoàn toàn đáp ứng tương đối tốt yêu cầu công nghệ nêu Hệ thống thiết kế khơng có q nhiều thuật tốn khó , sử dụng cảm biến đơn giản dễ tìm nâng cao tính kháng nhiễu , hoạt động đáp ứng tốt Tuy nhiên, hệ thống nên sử dụng nơi có phạm vi diện tích tương đối nhỏ cảm biến sử dụng đề tài tương đối rẻ nên tuổi thọ không cao 43 Ở mức độ đồ án môn học, đồ án phân tích, đưa yêu cầu thực tiễn phòng cháy thiết kế hệ thống thực thành công yêu cầu đề Em xin chân thành cảm ơn hướng dẫn nhiệt tình thầy Hồ Sỹ Phương giúp em hoàn thành đề tài Trong q trình tìm hiểu đề tài khơng tránh khỏi sai sót, mong nhận đóng góp ý kiến thầy bạn giúp chúng em hoàn thành đồ án Em xin chân thành cảm ơn! 44 ... UART >> Khởi động Module Sim9 00 Phím bấm module sim kết nối với chân PWKEY sim9 00, nhấn giữ phím bấm module sim khoảng 1s nhả để tắt bật nguồn cấp cho module sim >> Test module sim với phầm mềm... máy tính Dây TX module UART nối với chân TXD Module Sim9 00A - Dây RX module UART nối với chân RXD Module Sim9 00A - Dây GND module UART nối với chân GND Module Sim9 00A - Dây 5V/3.3V module UART nối... kế hệ thống phát khí ga, báo cháy làm đề tài cho đồ án hôm Đặt vấn đề: - Hệ thống cảnh báo cháy thực chức cảnh báo sớm , phát tín hiệu cảm biến thu nhận hàm lượng khí ga khơng khí vượt mức an