Đang tải... (xem toàn văn)
+ Trung tâm báo cháy (Fire alarm control panel): Thiết bị cung cấp năng lượng cho các đầu báo cháy tự động và thực hiện các chức năng: Nhận tín hiệu từ đầu báo cháy tự động và phát tín [r]
(1)Tạp chí khoa học Cơng nghệ Hàng hải Số 55 - 8/2018 37 THIẾT KẾ HỆ THỐNG BÁO CHÁY VÀ XÂY DỰNG
ỨNG DỤNG GIÁM SÁT, ĐIỀU KHIỂN
DESIGNING FIRE ALARM SYSTEM AND BUIDING AN APPLICATION FOR MONITORING, CONTROL
ĐOÀN HỮU KHÁNH1
LƯU VĂN THỦY2, NGUYỄN VĂN HÙNG2,
BÙI THÀNH ĐẠT2, NGUYỄN XUÂN THỊNH2, PHẠM MINH THẢO2
1Khoa Điện - Điện tử, Trường Đại học Hàng hải Việt Nam 2Sinh viên Khoa Điện - Điện tử, Trường Đại học Hàng hải Việt Nam
Tóm tắt
Bài báo trình bày việc nghiên cứu, thiết kế hệ thống báo cháy xây dựng ứng dụng để giám sát điều khiển hệ thống Hệ thống báo cháy chế tạo mở rộng tối đa 16 kênh riêng biệt, kênh nối tối đa 16 cảm biến Với hệ thống báo cháy này, cảm biến giám sát liên tục khu vực gửi điều khiển trung tâm, tủ trung tâm truyền thơng với hình cảm ứng inch giúp cho việc giám sát hiển thị trực quan Hệ thống chế tạo có khả báo xác khu vực cháy âm ngồi nhóm tác giả xây dựng ứng dụng để giám sát điều khiển hệ thống đâu có internet điện thoại thơng minh, máy tính bảng hay laptop
Từ khóa: Hệ thống báo cháy, cảm biến Abstract
This article explores the research and designing of a fire alarm system and builds an application for monitoring and control of the system Built-in fire alarm system can expand up to 16 separate channels, each can connect up to 16 sensors With this fire alarm system, the sensors continuously monitor the area and send it to the central controller The center controller is communicated with a 7-inch touch screen for visual monitoring and display The system is capable of accurately indicating the area of fire by sound and in addition the team also builds an application to monitor and control the system wherever the internet is available by smartphone, tablet or laptop
Keywords: Fire alarm system, sensor
1 Đặt vấn đề
Trong năm vừa qua chứng kiến nhiều vụ hỏa hoạn khu chung cư, chúng để lại hậu to lớn nhân mạng tài sản Mặc dù nguyên nhân xuất phát từ bất cẩn người sinh hoạt, nhiên phát sớm, cô lập lây lan đám cháy khơng phải chịu thiệt hại lớn Đây nhiệm vụ hệ thống báo cháy
Theo khảo sát thực tế khu nhà tập thể cho thấy hầu hết hệ thống báo cháy, việc cảnh báo cháy âm dừng lại tiếng còi báo động mà chưa phát tín hiệu thơng báo âm khu vực cụ thể xảy cháy Hơn nữa, hệ thống báo cháy lắp đặt cách độc lập, cần phải có kiểm tra bảo trì thường xun người, khơng thể giám sát từ xa điều dẫn đến khả an toàn chủ quan người giám sát Với hệ thống lớn với nhiều cảm biến đặt vị trí khó tiếp cận kiểm tra thường xuyên hỏng hóc điều khơng tránh khỏi
Từ ngun nhân trên, nhóm tác giả thiết kế thử nghiệm hệ thống báo cháy có khả thơng báo xác vị trí cháy giám sát, điều khiển từ xa nơi có 3G/Wifi thiết bị di động điện thoại, máy tính bảng, laptop
2 Giới thiệu chung hệ thống báo cháy
Hệ thống báo cháy có chức phát phát tín hiệu báo động có cháy xảy Hệ thống báo cháy gồm: trung tâm báo cháy, đầu báo cháy, hộp nút ấn báo cháy, phận liên kết, nguồn điện
+ Trung tâm báo cháy (Fire alarm control panel): Thiết bị cung cấp lượng cho đầu báo cháy tự động thực chức năng: Nhận tín hiệu từ đầu báo cháy tự động phát tín hiệu báo động cháy đồng thời thị địa điểm xảy cháy; Kiểm tra khả làm việc bình thường hệ thống, thị cố hệ thống đứt dây, ngắn mạch….; Tự động điều khiển hoạt động thiết bị ngoại vi khác [3]
(2)38 Tạp chí khoa học Cơng nghệ Hàng hải Số 55 - 8/2018 cháy để kịp thời xử lý [3] Có loại đầu báo cháy đầu báo cháy nhiệt (Heat detector), đầu báo cháy lửa (Flame detector), đầu báo cháy khói (Smoke detector)
+ Hộp nút ấn báo cháy (Manual call point): Thiết bị dùng để thực việc báo cháy tay qua trình ấn nút báo động
+ Nguồn điện (Electrical power supply): Thiết bị trì lượng điện cho hệ thống báo cháy trạng thái hoạt động
+ Các phận liên kết (Conjunctive devices): Gồm linh kiện, hệ thống cáp dây dẫn tín hiệu, phận tạo thành tuyến liên kết với thiết bị hệ thống báo cháy 3 Thiết kế tủ báo cháy
3.1 Thiết kế sơ đồ khối chung
Cảm biến ghép nối với vỉ mạch trung tâm báo cháy thu thập liệu đưa hệ thống Vi điều khiển xử lý tín hiệu truyền thơng đến hình cảm ứng HMI theo giao thức Modbus RTU qua cổng truyền thơng RS485 Màn hình cảm ứng HMI kết nối với máy tính chủ theo giao thức Modbus TCP/IP qua cổng truyền thông Ethernet Bằng việc cài đặt xây dựng máy chủ ứng dụng ATSCADA, máy tính chủ thu thập liệu thời gian thực từ hình cảm ứng HMI đưa liệu lên Web
Hình Sơ đồ khối chung hệ thống
Từ người dùng điều khiển giám sát cố có cháy tịa nhà từ xa, thiết bị có kết nối Internet
3.2 Thiết kế vỉ báo cháy
Bộ xử lý trung tâm chọn lựa để thiết kế vỉ báo cháy vi điều khiển ATmega32 Đây loại vi điều khiển tương đối hãng ATMEL với kiến trúc phức tạp ATmega32 sử dụng kiến trúc RISC (Reduced Instruction Set Computer) AVR, tốc độ xử lý lệnh lên đến 16 triệu lệnh/giây tần số 16MHz [2] Vỉ báo cháy chế tạo bao gồm số module sau:
+ Module mạch cảm biến báo cháy; + Module mạch cấu hình cho vi điều khiển; + Module truyền thơng với hình cảm ứng; + Module nguồn, mạch báo động test chức
Mạch điều khiển thiết kế phần mềm thiết kế chun dụng Orcad (vì mạch ngun lý có kích thước lớn lên khơng đính kèm báo) Hình sơ đồ khối kết nối Module vỉ báo cháy, Hình vỉ báo cháy xây dựng hồn thiện
Hình Sơ đồ khối kết nối module vỉ báo cháy [3]
(3)Tạp chí khoa học Cơng nghệ Hàng hải Số 55 - 8/2018 39 3.3 Thiết kế tủ báo cháy
Tủ báo cháy thiết kế sử dụng tủ có kích thước 60*40 cm có bố trí thiết bị mặt mặt ngồi Hình Hình
Hình Thiết kế mặt ngồi tủ
báo cháy Hình Bố trí thiết bị tủ
Hình Tủ báo cháy sau đấu nối
Hình sơ đồ đấu nối xây dựng Hình tủ báo cháy sau đấu nối xong
Hình Sơ đồ nối dây từ vỉ báo cháy đến thiết bị
3.4 Xây dựng phần mềm điều khiển, giám sát hệ thống 3.4.1 Xây dựng thuật toán điều khiển cho hệ thống báo cháy
Các thuật toán điều khiển xây dựng gồm thuật tốn thuật tốn truyền thơng, thuật toán báo cố ngắn mạch, thuật toán báo động có cố cháy, thuật tốn báo cố hở mạch Hình 14 Hình 15 thể thuật tốn báo động có cháy thuật tốn báo cố hở mạch xây dựng
3.4.2 Xây dựng phần mềm điều khiển, giám sát cho hệ thống báo cháy
Dựa thuật toán xây dựng, với việc liệt kê gán địa vào ra, ta xây dựng chương trình điều khiển phần mềm CodeVision Studio
(4)40 Tạp chí khoa học Cơng nghệ Hàng hải Số 55 - 8/2018
Hình Giao diện cài đặt chung Hình Giao diện giám sát chung
Ngồi hình cảm ứng cịn lập trình điều khiển file âm để thơng báo vị trí xác khu vực có cháy Các file âm tác giả thu âm lưu giữ USB, USB cắm vào hình cảm ứng Hình 12 thể bước cài đặt âm hình 13 thể trình cài đặt âm
Hình 10 Giao diện danh sách báo động Hình 11 Giao diện lịch sử báo động
(5)Tạp chí khoa học Cơng nghệ Hàng hải Số 55 - 8/2018 41
˜ ˜
Hình 14 Thuật tốn báo động có cháy Hình 15 Thuật tốn báo động hở mạch
4 Xây dựng ứng dụng để giám sát điều khiển
Bằng việc xây dựng ứng dụng, hệ thống báo cháy giám sát điều khiển qua mạng Internet Nhóm tác giả xây dựng ứng dụng dựa phần mềm Visual Studio 2013, kết hợp với công cụ hỗ trợ ATSCADA [4] Ứng dụng hoàn thiện chạy theo thời gian thực với hệ thống, đóng vai trị Webserver, trạng thái báo cháy, trạng thái hoạt động van cứu hỏa giám sát điều khiển qua mạng internet [1]
(6)
42 Tạp chí khoa học Công nghệ Hàng hải Số 55 - 8/2018
Hình 18 Giao diện hệ thống sử dụng laptop truy cập tên miền hethongbaochay.ddns.net
Với việc đăng ký tên miền hethongbaochay.ddns.net, mở port cho modem, hệ thống báo cháy truy cập từ đâu có mạng internet Hình 18 giao diện Web truy cập laptop, hình 17 giao diện Web truy cập điện thoại thông minh
Sau xây dựng xong hệ thống báo cháy, thử nghiệm tính thuật tốn xây dựng, kết cho thấy hệ thống hoạt động chức thỏa mãn yêu cầu đặt 5 Kết luận
Hệ thống báo cháy thiết kế đáp ứng nhiệm vụ yêu cầu đặt xây dựng hồn chỉnh hệ thống báo cháy cho chung cư gồm nhiều khu vực, địa điểm Với hệ thống việc sửa chữa bảo trì hệ thống dễ dàng chủ động cơng nghệ, nhà quản lý kiểm tra tình trạng hệ thống thơng qua website
Hệ thống chế tạo nhằm hướng tới lắp đặt khu dân cư, tòa nhà cao tầng nhà máy cơng nghiệp Ngồi ra, hệ thống cịn sử dụng thiết bị thực hành, thí nghiệm cho sinh viên khoa Điện - Điện tử
Hiện số lượng kênh báo cháy chưa cao, tủ báo cháy mở rộng tối đa 16 kênh, kênh nối tối đa 16 cảm biến Hướng phát triển nhóm nghiên cứu xây dựng hệ thống báo cháy địa để tăng số kênh lên cao nhằm phục vụ cho công trình, tịa nhà cao tầng u cầu hệ thống báo cháy với số kênh giám sát lớn
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Đinh Anh Tuấn, Hệ thống điều khiển giám sát thu thập liệu SCADA, NXB Hàng Hải, 2017 [2] Lê Ngọc Bích, Phạm Quang Huy, Ứng dụng vi xử lý vi điều khiển, NXB Bách Khoa Hà Nội, 2016 [3] Lê Tất Thành, Luận văn thạc sỹ “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo hệ thống báo cháy tự động dạng phân tán đa điểm có giám sát hình cảm ứng HMI”, Trường Đại học Hàng hải Việt Nam, 2014
[4] Jon D.Reid, Jacob Hammer Pedersen, Morgan Skinner, Karli Watson, Christian Nagel, Beginning Visual C# 2010, Wrox, 2011