Thiết kế mô hình báo cháy chữa cháytự động tại các chung cư mini

TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH VIỆN KỸ THUẬT VÀ CÔNG NGHỆ ĐỒ ÁNTỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Đề tài: THIẾT KẾ MÔ HÌNH BÁO CHÁY CHỮA CHÁY TỰ ĐỘNG TẠI CÁC CHUNG CƯ MINI Sinh viên thực hiện: Ngô Đại Phú Lớp: 54K2 - KTĐK & TĐH Giảng viên hướng dẫn: ThS Tạ Hùng Cường Cán phản biện: ThS Lê Văn Chương Nghệ An - 2018 LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành tốt đồ án tốt nghiệp này,em nhận nhiều quan tâm,giúp đỡchỉ bảo tận tình thầy cô giáo bạn bè Em xin gửi lời biết ơn sâu sắc đến thầy giáo, giảng viên ThS Tạ Hùng Cường, người tận tình bảo, định hướng bổ sung kiến thức cho em, tạo điều kiện thuận lợi cho em hoàn thành tốt đồ án Em xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo trường Đại học Vinh,đặc biệt thầy cô giáo nghành Kỹ Thuật Điều Khiển Tự Động Hóa hướng dẫn cách thức trình bày truyền đạt cho em kinh nghiệm bổ ích,những sở lý thuyết vững để em hồn thành đồ án tốt nghiệp Qua đây,em chân thành cảm ơn đến gia đình bạn bè người ln giúp đỡ,quan tâm,là chỗ dựa vững cho em để em thực tốt đồ án Cuối cùng,em xin kính chúc q thầy gia đình dồi sức khỏe,luôn thành công sống nghiệp cao quý Em xin chân thành cảm ơn MỤC LỤC Trang LỜI CẢM ƠN .1 MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH DANH MỤC BẢNG DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT LỜI MỞ ĐẦU .8 TÓM TẮT CHƯƠNG GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỆ THỐNG BÁO CHÁY 10 CHỮA CHÁY TỰ ĐỘNG 10 1.1.Khái quát hệ thống báo cháy chữa cháy tự động .10 1.1.1.Giới thiệu hệ thống báo cháy chữa cháy 10 1.1.2 Hệ thống báo cháy 11 1.1.3 Hệ thống chữa cháy tự động 11 1.2 Các thành phần hệ thống báo cháy, chữa cháy 12 1.2.1 Thành phần hệ thống báo cháy,chữa cháy .12 1.2.2 Giải thích chi tiết thiết bị .12 1.3 Nguyên lý hoạt động hệ thống báo cháy, chữa cháy tự động 19 1.3.1 Cách nhận biết báo cháy 19 1.3.2 Thiết bị báo động 19 1.3.3 Phân loại hệ thống báo cháy .20 1.3.4 Quy định chung hệ thống báo cháy chữa cháy tự động theo tiêu chuẩn Việt Nam 23 CHƯƠNG2 THIẾT KẾ HỆ THỐNG BÁO CHÁY CHỮA CHÁY TỰ ĐỘNGTẠI CÁC CHUNG CƯ MINI .26 2.1 Sơ đồ khối nguyên lý hoạt động hệ thống báo cháy chữa cháy tự động 26 2.1.1 Sơ đồ khối hệ thống báo cháy chữa cháy tự động .26 2.1.2 Nguyên lý hoạt động hệ thống báo cháy chữa cháy tự động 26 2.2 Các tiêu chuẩn yêu cầu thiết kế hệ thống báo cháy chữa cháy tự động 27 2.2.1 Các tiêu chuẩn thiết kế 27 2.2.2.Các yêu cầu thiết kế 28 2.3.Cơ sở tính toán thiết kế hệ thống đầu báo cháy .29 2.3.1 Đầu báo cháy dạng khói 30 2.3.2 Đầu báo cháy dạng nhiệt 31 2.4 Trung tâm báo cháy 31 2.5 Nút ấn báo cháy .31 2.6 Các phận liên kết .32 2.7 Nguồn điện cho hệ thống .32 CHƯƠNG XÂY DỰNG MƠ HÌNH BÁO CHÁY CHỮA CHÁY TỰ ĐỘNG 33 3.1.Sơ đồ kỹ thuật lựa chọn thiết bị hệ thống báo cháy chữa cháy tự động 33 3.1.1.Sơ đồ kỹ thuật hệ thống báo cháy chữa cháy tự động 33 3.1.2.Lựa chọn thiết bị 34 3.2 Xây dựng mơ hình thực tế hệ thống báo cháy chữa cháy tự động 54 3.2.1 Thiết kế sơ đồ nguyên lý 54 3.2.2 Sản phẩm thực tế 55 3.3 Thiết kế phần mềm cho hệ thống báo cháy, chữa cháy tự động 55 3.3.1 Lưu đồ thuật toán 55 3.3.2 Phần mềm viết chương trình Intergrated Development Environment (IDE) .56 3.3.3 Chương trình mơ hình hệ thống báo cháy chữa cháy tự động 58 KẾT LUẬN .64 TÀI LIỆU THAM KHẢO 65 DANH MỤC HÌNH Trang Hình 1.1 Hệ thống đầu báo cháy chung cư 10 Hình 1.2 Tủ điện điều khiển hệ thống báo cháy chữa cháy tự động 10 Hình 1.3 Hệ thống báo cháy chữa cháy chung cư 11 Hình 1.4 Hệ thống báo cháy 11 Hình 1.5 Hệ thống chữa cháy tự động động pha 12 Hình 1.6 Đầu báo khói 13 Hình 1.7.Đầu báo nhiệt 14 Hình 1.8.Đầu báo lửa 14 Hình 1.9 Đầu báo gas 15 Hình 1.10 Cơng tắc khẩn cấp 15 Hình1.11.Bảng thị phụ 16 Hình 1.12 Chuông báo cháy 17 Hình 1.13.Đèn báo cháy 17 Hình 1.14.Cửa hiểm 18 Hình 1.15 Động bơm chữa cháy 18 Hình1.16.Tủ báo cháy thơng thường 20 Hình 1.17.Tủ báo cháy địa 21 Hình 1.18.Hệ thống chữa cháy 22 Hình 2.1 Sơ đồ khối hệ thống báo cháy chữa cháy 26 Hình 3.1 Sơ đồ hệ thống báo cháy chữa cháy tự động tầng 33 Hình 3.2 Cảm biến LM35 35 Hình 3.3 Cảm biến chất lượng khơng khí MQ-135 37 Hình 3.4 Bo mạch Arduino UnoR3 40 Hình 3.5 Module sim800L 43 Hình 3.6 Micro servo Tower Pro 9g phổ biến 45 Hình 3.7 Module delay 46 Hình 3.8 Cấu trúc chung rơle 46 Hình 3.9 Rơ le MY2NJ OMRON 47 Hình 3.10 Stator Rotor động điện 48 Hình 3.11 Cấu tạo chi tiết Stator 48 Hình 3.12 Từ trường quay tạo động điện 49 Hình 3.13 Từ trường tạo cuộn dây đơn giản dây dẫn đơn 49 Hình 3.14 Từ trường quay tạo dây quấn đơn giản 50 Hình 3.15 Rotor lồng sóc thường sử dụng động điện pha 50 Hình 3.16 RMF tạo momen quay rotor với trường hợp vòng dây kín đơn giản 51 Hình 3.17 Lớp thép điện từ gắn chặt bên rotor 51 Hình 3.18 Các loại contactor 52 Hình 3.19 Cấu tạo contactor 52 Hình 3.20 Sơ đồ nguyên lý hoạt động 54 Hình 3.21.Sơ đồ nối dây mạch báo cháy chữa cháy 54 Hình 3.22 Mơ hình tủ điện trung tâm pha 55 Hình 3.23 Lưu đồ thuật toán hệ thống báo cháy chữa cháy tự động 56 Hình 3.24 Giao diện phần mềm Intergrated Development Environment(IDE) 57 Hình 3.26 Vùng thông báo (debug) 58 DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1: Yêu cầu kỹ thuật đầu báo tự động 23 Bảng 2.1: Bảng yêu cầu kỹ thuật đầu báo cháy 29 Bảng 2.2: Yêu cầu đầu báo cháy khói 30 Bảng 2.3: Yêu cầu đầu báo cháy nhiệt 31 DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT DC Direct Circuit AC Alternating Current TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam IDE Intergrated Development Environment EEPROM Electrically Eraseble Programmable Read Only Memory SRAM Static Random Access Memory RC radio-controlled RMF Rotating magnetic field LỜI MỞ ĐẦU Ngày nay, với hiểm hoạ xảy với người hoả hoạn mối nguy hiểm mà người cần đề phịng nhất.Hậu mà gây cho lớn, khó lường Do mà em đề cập cần có cảnh giác cao phòng cháy, chữa cháy Chúng ta cần trang bị đầy đủ phương tiện phòng cháy chữa cháy để kịp thời xử lí nhanh có xự cố xảy Chỉ có hệ thống báo cháy, chữa cháy thiết kế đắn, đầy đủ chức năng, ổn định đạt tiêu chuẩn đảm bảo cho cao ốc, nhà xưởng, ngơi nhà cách chắn khỏi rủi ro hoả hoạn gây Với sản phẩm thiết kế phù hợp, đạt tiêu chuẩn mang đến tính hữu dụng nhất: Có thể tránh mối nguy hiểm hoả hoạn gây Báo trước hiểm hoạ cháy nổ xảy ra( nhờ hệ thống đầu dị, đầu báo nhiệt, đầu báo khói, đầu báo gas ) Có thể xử lí dễ dàng xảy xự cố (nhờ thiết bị chữa cháy thiết kế phù hợp, hoàn hảo dễ sử dụng) Xuất phát từ ý tưởng trên, em chọn đề tài “Thiết kế mơ hìnhbáo cháy chữa cháytự động chung cư mini” cho đồ án tốt nghiệp Đồ án tốt nghiệp bao gồm chương - Chương Giới thiệu chung hệ thống báo cháy chữa cháy tự động - Chương Thiết kế mơ hình hệ thống báo cháy chữa cháy tự động - Chương Thiết kế phần cứng phần mềm cho mơ hình hệ thống báo cháy chữa cháy tự động chung cư mini Qua trình thực đồ án em cố gắng hồn thành khơng tránh khỏi sai sót, em mong nhận đóng góp ý kiến quý thầy bạn để em có thêm kinh nghiệm thực tế Nghệ An, tháng 05 năm 2018 Sinh viên thực Ngơ Đại Phú TĨM TẮT Đồ án tốt nghiệp trình bày khái quát hệ thống cảnh báo cháy chữa cháy tự động Đồ án nghiên cứu đến vấn đề cảnh báo cháy, từ trình bày loại sensor nhiệt độ, khói, khí gas…Xây dựng hệ thống cảnh báo cháy tự động phát cháy để chữa cháy có cố xảy ABSTRACT The graduation project has presented an overview of the fire alarm system automatically The project has also studied the issues of fire warning, from which to present the sensors such as temperature, smoke, gas Building fire alarm systemand automatically detect fire to fire when something went wrong Hình 3.16 RMF tạo momen quay rotor với trường hợp vịng dây kín đơn giản Đây lý tên động điện cảm ứng (induction motor) sử dụng Dòng điện rotor sinh cảm ứng cấp trực tiếp Để hỗ trợ tượng cảm ứng điện từ xảy thép điện từ gắn bên Hình 3.17 Lớp thép điện từ gắn chặt bên rotor Các sắt dát mỏng để giảm thiểu dịng điện xốy mức nhỏ Bạn thấy lợi lớn động điện pha tự khởi động Bạn để ý đến dẫn rotor chúng đặt xiên so với trục quay Điều để tránh dao động momen quay Nếu dẫn đặt thẳng song song với trục, có khoảng thời gian nhỏ momen quay chuyển từ cặp dẫn sang cặp dẫn tiếp theo, điều gây dao động moment quay làm rotor bị giật quay Bằng cách đặt xiên dẫn rotor, trước momen 51 quay tạo cặp dẫn hết cặp dẫn khác vào hoạt động Do tránh dao động momen Ứng dụng động điện pha thông dụng công nghiệp làm động kéo ,máy bơm nước vv… j) Contactor pha Contactor khí cụ điện dùng để đóng ngắt tiếp điểm, sử dụng contactor ta điều khiển mạch điện từ xa có phụ tải với điện áp định mức lên đến 500V, dịng định mức 780A Hình 3.18 Các loại contactor Contactor cấu tạo gồm thành phần: nam châm điện, hệ thống dập hồ quang, hệ thông tiếp điểm (tiếp điểm chính, tiếp điểm phụ) Hình 3.19.Cấu tạo contactor 52 Nam châm điện:Nam châm điện gồm thành phần: Cuộn dây dùng tạo lực hút nam châm, Lõi sắt, Lò xo tác dụng đẩy phần nắp trở vị trí ban đầu Hệ thống dập hồ quang:Khi chuyển mạch, hồ quang điện xuất làm tiếp điểm bị cháy mịn dần, cần hệ thống dập hồ quang Hệ thống tiếp điểm:Hệ thống tiếp điểm contactor tủ điện liên hệ với phần lõi từ di động qua phận liên động Tuỳ theo khả tải dẫn qua tiếp điểm, ta chia tiếp điểm thành hai loại: Tiếp điểm chính: Có khả cho dịng điện lớn qua (từ 10A đến vài nghìn A, thí dụ khoảng 1600A hay 2250A) Tiếp điểm tiếp điểm thường hở đóng lại cấp nguồn vào mạch từ contactor tủ điện làm mạch từ hút lại Tiếp điểm phụ: Có khả cho dịng điện qua tiếp điểm nhỏ 5A Tiếp điểm phụ có hai trạng thái: Thường đóng thường hở Tiếp điểm thường đóng loại tiếp điểm trạng thái đóng (có liên lạc với hai tiếp điểm) cuộn dây nam châm contactor trạng thái nghỉ (không cung cấp điện) Tiếp điểm hở contactor trạng thái hoạt động Ngược lại tiếp điểm thường hở Như vậy, hệ thống tiếp điểm tủ điện điều khiển thường lắp mạch điện động lực, tiếp điểm phụ lắp hệ thống mạch điều khiển Contactor Nguyên lý hoạt động Contactor Khi cấp nguồn tủ điện điều khiển giá trị điện áp định mức Contactor vào hai đầu cuộn dây quấn phần lõi từ cố định lực từ tạo hút phần lõi từ di động hình thành mạch từ kín (lực từ lớn phản lực lị xo), Contactor trạng thái hoạt động Lúc nhờ vào phận liên động lõi từ di động hệ thống tiếp điẻm làm cho tiếp điểm đóng lại, tiếp điểm phụ chuyển đổi trạng thái (thường đóng mở ra, thường hở đóng lại) trì trạng thái Khi ngưng cấp nguồn cho cuộn dây Contactor trạng thái nghỉ, tiếp điểm trở trạng thái ban đầu 53 3.2 Xây dựng mơ hình thực tế hệ thống báo cháy chữa cháy tự động 3.2.1 Thiết kế sơ đồ nguyên lý Hình 3.20 Sơ đồ nguyên lý hoạt động Tại trung tâm hệ thống báo cháy diễn hoạt động xử lý tín hiệu truyền theo chương trình cài đặt để đưa tín hiệu thơng báo khu vực xảy cháy qua cịi báo động module sim Đồng thời thiết bị ngoại vi tương ứng kích hoạt để phát tín hiệu báo động cháy thực nhiệm vụ chữa cháy đề Hình 3.21.Sơ đồ nối dây mạch báo cháy chữa cháy 54 3.2.2 Sản phẩm thực tế Hình 3.22 Mơ hình tủ điện trung tâm pha 3.3 Thiết kế phần mềm cho hệ thống báo cháy, chữa cháy tự động 3.3.1 Lưu đồ thuật toán 55 Bắt đầu Đọc giá trị nhiệt độ (t), nồng độ gas (gas) Gas > 300 || t>50 Còi,đèn bật báo động, module sim nhắn tin thông báo,mở cửa,bơm nước… Hình 3.23.Lưu đồ thuật tốn hệ thống báo cháy chữa cháy tự động 3.3.2 Phần mềm viết chương trình Intergrated Development Environment(IDE) Cơng cụ dung để lập trình Arduino phát triển chạy Windows, MAC OS X Linux 56 - Về giao diện phần mềm Hình 3.24 Giao diện phần mềm Intergrated Development Environment(IDE) - Vùng lệnh: Bao gồm nút lệnh menu (File, Edit, Sketch, Tools, Help) Phía icon cho phép sử dụng nhanh chức thường dùng IDE miêu tả nhưsau: Hình 3.25 Chức vùng lệnh IDE - Vùng viết chương trình: Bạn viết đoạn mã - Vùng thông báo ( debug): Những thông báo từ IDE hiển thị Để ý góc bênphảihiển thị loại board Arduino cổng COM sử dụng Luôn ý tới mục chọn sai loại board cổng COM, bạn sẽkhông thể upload code củamình 57 Hình 3.26 Vùng thơng báo (debug) 3.3.3 Chương trình mơ hình hệ thống báo cháy chữa cháy tự động #include Servo myservo; const String myphone = "0974149021"; String RxBuff = ""; int Index_data = -1; void Gsm_Power_On(); void Gsm_Init(); void Gsm_MakeCall(String phone); void Gsm_MakeSMS(String phone,String content); void Gsm_MakeSMS_dulieu(String phone); #define nhietdo A1 #define gas_ A0 #define coi #define bom #define btn_khancap A5 bool stt_relay=0, stt_cua=0, stt_gas=0, stt_t=0, stt_gas_=0; float t, gas;//, khoi; bool mode_=0; void setup() { Serial.begin(9600); myservo.attach(6); myservo.write(0); 58 pinMode ( btn_khancap, INPUT); pinMode ( nhietdo, INPUT); pinMode ( gas, INPUT); pinMode ( coi, OUTPUT); pinMode ( bom, OUTPUT); delay(12000); Gsm_Init(); Gsm_MakeSMS(myphone, "He thong san sang!"); } void loop() { for (int i=0; i55)&&(stt_t==0)) { myservo.write(80); stt_t=1; digitalWrite(coi, HIGH); digitalWrite(bom, HIGH); stt_cua=1; stt_relay=1; if (t>50) Gsm_MakeSMS(myphone, "- Canh bao nhiet cao!"); } else if ((t300)&&(stt_gas_==0)) { myservo.write(80); stt_gas_=1; digitalWrite(coi, HIGH); Gsm_MakeSMS(myphone, "- Canh bao gas ro ri!"); } else if ((gas= 0) { Index_data = -1; RxBuff = ""; Gsm_MakeSMS_dulieu(myphone); } } void serialEvent() { while (Serial.available()) { char inChar = (char)Serial.read(); RxBuff += inChar; if(RxBuff.length()>= 200) 61 { RxBuff = ""; } } } void Gsm_Init() { Serial.println("AT+IPR=9600"); delay(500); Serial.println("AT+CMGF=1"); delay(500); Serial.println("AT+CNMI=2,2"); delay(500); } void Gsm_MakeSMS(String phone,String content) { Serial.println("AT+CMGS=\"" + phone + "\""); delay(1000); Serial.print(content); Serial.print((char)26); delay(1000); } void Gsm_MakeSMS_dulieu(String phone) { Serial.println("AT+CMGS=\"" + phone + "\""); delay(1000); Serial.print("- Nhiet do: "); Serial.print(t); 62 Serial.print(" *C\n"); Serial.print("- Cam bien gas: "); if (stt_gas==0) Serial.println("An toan"); else if (stt_gas==1) Serial.println("Canh bao"); if (stt_relay==1) Serial.println("- Bom nuoc: Bat"); else Serial.println("- Bom nuoc: Tat"); if (stt_cua==1) Serial.print("- Cua thoat hiem: Dang mo"); else Serial.print("Cua thoat hiem: Dang dong"); Serial.print((char)26); delay(1000); } 63 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI ➢ Kết luận Qua thời gian làm đồ án em hiểu nguyên lý hoạt động hệ thống báo cháy, chữa cháy tự động tầm quan trọng hệ thống đời sống xã hội Đồ án tốt nghiệp hoàn thành thời hạn quy định, giải yêu cầu đặt ban đầu: - Tìm hiểu Kit Arduino - Tìm hiểu cảm biến nhiệt độ, cảm biến khí gas, contactor … - Tìm hiểu quy định nhà nước hệ thống báo cháy chữa cháy tự động - Thiết kế sản phẩm áp dụng vào thực tế - Sản phẩm thực tế đầy đủ tiêu chuẩn nhà nước hệ thống báocháy chữa cháy tự động ➢ Hướng phát triển đề tài Sử dụng linh kiện tốt để hệ cảm biến, đầu dò hoạt động mạnh hơn, nhanh chuẩn xác ổn định Phát triển bo mạch arduino uno tính báo nơi diễn cháy để hệ thống chữa cháy hoạt động nơi diễn cháy Tránh trường hợp chữa cháy nhầm đối tượng gây hậu khơng đáng có Áp dụng đề tài vào thực tiễn sống,thiết kế hạng mục dự án đối tượng thực tiễn Hạn chế vụ cháy gây tổn thất tính mạng tài sản 64 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu sách: [1] Cục cảnh sát phòng cháy chữa cháy, văn quy phạm pháp luật phòng cháy chữa cháy Nhà xuất Công An Nhân Dân, 2006 [2] Giáo Trình Máy Điện Tác giả Đặng Văn Hào –Trần Khánh Hà Nhà xuất giáo dục [3] Giáo Trình Khí Cụ Điện Tác giả TS Hồ Xuân Thanh, ThS Phạm Xuân Hổ.NXB Đại Học Quốc Gia TP.HCM Tài liệu internet: [1] http://arduino.vn/bai-viet/296-cam-bien-nhiet-do-lm35-va-cach-su-dungno-trong-moi-truong-arduino [2]https://www.ebookbkmt.com/2017/05/nguyen-ly-hoat-ong-cua-ong-co-ien-3-pha [3] htmlTechnical data MQ-135 Gas Sensor at: https://www.olimex.com/Products/ /SNS-MQ135/ /SNS-MQ135.pd [4] http://robocon.vn/detail/re2-relay-12v-5-chan-srd-12vdc.html 65 ... MƠ HÌNH BÁO CHÁY CHỮA CHÁY TỰ ĐỘNG TẠI CÁC CHUNG CƯ MINI 3.1.Sơ đồ kỹ thuật lựa chọn thiết bị hệ thống báo cháy chữa cháy tự động 3.1.1.Sơ đồ kỹ thuật hệ thống báo cháy chữa cháy tự động Hình. .. thống báo cháy chữa cháy tự động 10 Hình 1.3 Hệ thống báo cháy chữa cháy chung cư 11 Hình 1.4 Hệ thống báo cháy 11 Hình 1.5 Hệ thống chữa cháy tự động động pha 12 Hình 1.6... CHUNG VỀ HỆ THỐNG BÁO CHÁY CHỮA CHÁYTỰ ĐỘNG 1.1.Khái quát hệ thống báo cháy chữa cháy tự động 1.1.1.Giới thiệu hệ thống báo cháy chữa cháy Hệ thống báo cháy tự động hệ thống bao gồm tập hợp thiết