Dựa vào các mối đe dọa tiềm ẩn về hỏa hoạn và 1 số thiết bị hiện nay thì chúng em đã sáng tạo ra 1 thiết bị giúp mọi người bớt lo sợ về các nguy cơ về hỏa hoạn . Đó là Hệ thống báo cháy sử dụng Module Zigbee để giám sát , mặc dù vậy không phải ai cũng để ý cả ngày chỉ để xem xung quoanh đây có đám cháy nào không . Cho nên chúng em đã dùng thêm Module Sim Sl800 , khi phát hiện đám cháy hệ thống sẽ tự động gửi tin nhắn và gọi điện thoại về cho chúng ta , thông báo vị trí nơi xảy ra đám cháy và cũng không thể thiếu đó chính là chuông cảnh báo , khi có nguy cơ dẫn đến cháy nổ chúng sẽ cảnh báo cho chúng để kịp thời xử lý . Với những thiết bị trên chúng em tin sẽ đem lại cảm giác an toàn cho mọi người và tránh những mất mát không đáng có . Qua những phân tích trên cho thấy đề tài: “Tính toán, thiết kế thiết bị giám sát, cảnh báo cháy” rất có ý nghĩa khoa học và thực tiễn. Vì vậy chúng em đã quyết định chọn đề tài đồ án tốt nghiệp.
TRƯỜNG CAO ĐẲNG CƠ ĐIỆN VÀ XÂY DỰNG BẮC NINH KHOA ĐIỆN TỬ – TIN HỌC KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP NGÀNH ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP MÃ NGÀNH: 6520225 TÊN ĐỀ TÀI: TÍNH TỐN, THIẾT KẾ THIẾT BỊ GIÁM SÁT, CẢNH BÁO CHÁY GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN: KS VƯƠNG ĐÌNH SƠN NHÓM SINH VIÊN THỰC HIỆN: Nguyễn Văn Khoa Trần Văn Long Nguyễn Đình Thuật Hồng Văn Nam Tiêu Ngọc nghĩa LỚP: CĐ47ĐT2; KHÓA 47 BẮC NINH , NĂM 2021 LỜI CAM ĐOAN Chúng em xin cam đoan cơng trình nghiên cứu chúng em Các số liệu, kết nêu báo cáo trung thực chưa công bố Chúng em xin cam doan thơng tin trích dẫn báo cáo ghi rõ nguồn gốc Bắc Ninh, ngày tháng năm 2021 T/M Nhóm Sinh viên thực Nguyễn Văn Khoa LỜI CẢM ƠN Trong suốt q trình làm đề tài khóa luận tốt nghiệp, với giúp đỡ, hướng dẫn tận tình thầy cô nỗ lực tâm huyết chúng em hoàn thành đề tài thời hạn Có kết đó, chúng em xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo thuộc thuộc khoa Điện tử, Tin học giảng dạy giúp đỡ em suốt trình học tập trường Cao đẳng Cơ điện Xây dựng Bắc Ninh Đặc biệt, em gửi lời cảm ơn sâu sắc tới thầy giáo Vương Đình Sơn, người động viên, hướng dẫn tận tình để chúng em hồn thành đề tài cách tốt Chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè người thân ủng hộ, giúp đỡ, động viên khuyến khích chúng em suốt trình thực đề tài Chúng em xin chân thành cảm ơn! Bắc Ninh, ngày … tháng … năm 2021 Nhóm Sinh viên thực đề tài Nguyễn Đình Thuật Nguyễn Văn Khoa Trần Văn Long Hoàng Văn Nam Tiêu Ngọc Nghĩa BẢNG KÝ HIỆU/ CHỮ VIẾT TẮT STT Ký hiệu chữ viết tắt RF Radio frequency AC Alternating current DC Direct Current RAM Random Access Memory USB Universal Serial Bus LCD Liquid-Crystal Display UART Chữ viết đầy đủ Universal Asynchronous Receiver Transmitter MỤC LỤC MỞ ĐẦU LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Dựa vào mối đe dọa tiềm ẩn hỏa hoạn số thiết bị chúng em sáng tạo thiết bị giúp người bớt lo sợ nguy hỏa hoạn Đó Hệ thống báo cháy sử dụng Module Zigbee để giám sát , để ý ngày để xem xung quoanh có đám cháy khơng Cho nên chúng em dùng thêm Module Sim Sl800 , phát đám cháy hệ thống tự động gửi tin nhắn gọi điện thoại cho , thơng báo vị trí nơi xảy đám cháy khơng thể thiếu chng cảnh báo , có nguy dẫn đến cháy nổ chúng cảnh báo cho chúng để kịp thời xử lý Với thiết bị chúng em tin đem lại cảm giác an toàn cho người tránh mát không đáng có Qua phân tích cho thấy đề tài: “Tính tốn, thiết kế thiết bị giám sát, cảnh báo cháy” có ý nghĩa khoa học thực tiễn Vì chúng em định chọn đề tài đồ án tốt nghiệp LỊCH SỬ NGHIÊN CỨU Cháy nhà, chung cư, nhà máy Là mối đe dọa nghiêm trọng sống người thiệt hại cải vật chất Tuy nhiên, phương pháp phát hiện, cảnh báo báo cháy hệ thống báo cháy thường, hệ thống báo cháy có dây, hệ thống báo chạy địa … không mang lại hiệu cao phát cháy chậm, chi phí đầu tư lớn, khơng đủ lượng cung cấp cho hệ thống hoạt động thời gian dài Do xảy vụ cháy lớn với thiệt hại nặng nề không đủ phương tiện, thiết bị để kịp thời phát chữa cháy từ giai đoạn ban đầu Hiện có nhiều cách thức không dây để truyền liệu tốc độ cao thiết bị với Bluetooth, Wifi… Tuy nhiên, chuẩn giao tiếp không dây không đáp ứng yêu cầu ứng dụng phát cảnh báo cháy nhà,chung cư sử dụng băng thông rộng làm tiêu tốn nhiều lượng, nguồn lượng cung cấp cho hệ thống chủ yếu dạng nguồn điện trực tiếp, phạm vi kết nối hẹp, giá thành phần cứng cao MỤC ĐÍCH, ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU * Mục đích nghiên cứu - Đưa hệ thống báo cháy hoàn chỉnh, nhỏ gọn, tiết kiệm chi phí, có độ xác cao * Đối tượng nghiên cứu - Module Arduino Nano V3, module Zigbee CC2530 Giao tiếp Arduino theo giao tiếp ADC - Giao tiếp Zigbee theo giao tiếp UART - Cảm biến khói MQ135, cảm biến LM35 - Module Sim Sl800 - Cảnh báo cho người thông qua đèn, cịi gọi điện đến số chọn thơng qua Module Sim Sl800 * Phạm vi nghiên cứu - Hệ thống báo cháy ứng dụng nhà máy chung cư TÓM TẮT CÁC NỘI DUNG CHÍNH CỦA ĐỀ TÀI: Chương 1: Tổng quan hệ thống báo cháy Chương 2: Cơ sở lý thuyết Chương 3: Thiết kế hệ thống báo cháy Chương 4: Kết luận hướng phát triển PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU * Nghiên cứu lý thuyết: - Tìm hiểu tài liệu nghiên cứu liên quan đến đề tài, vấn đề kết giới giải qua mạng Internet - Trao đổi học thuật với bạn sinh viên, thầy cô * Nghiên cứu thực nghiệm: - Thiết kế hệ thống báo cháy giám sát theo phương pháp giao tiếp UART, khảo sát đánh giá độ ổn định hệ thống - Ứng dụng hệ thống vào chung cư, nhà máy máy xí nghiệp… NỘI DUNG CỦA ĐỀ TÀI CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÁC HỆ THỐNG BÁO CHÁY HIỆN NAY 1.1 Giới thiệu hệ thống báo cháy 1.1.1 Hệ thống báo cháy Hệ thống báo cháy tập hợp thiết bị làm việc giúp phát cảnh báo cố cháy thông qua thiết bị hình ảnh âm có thay đổi yếu tố mơi trường khói, lửa, carbon monoxide trường hợp khẩn cấp khác 1.1.2 Vai trò hệ thống báo cháy Hệ thống báo cháy có vai trị quan trọng việc đảm bảo an toàn cho người hạn chế thiệt hại tài sản trước trường hợp hỏa hoạn Hệ thống báo cháy bảo vệ bạn 24 ngày, bạn thức, bạn ngủ, bạn ngoài,… 1.1.3 Nguyên lý sơ đồ hệ thống báo cháy Nguyên lý hệ thống báo cháy bao gồm: đầu vào, đầu trung tâm Tủ trung tâm não hệ thống nhận xử lý liệu thiết bị đầu vào kích hoạt đầu Khi nhận tín hiệu báo cháy, có khói đầu vào tủ trung tâm xử lý truyền tin Hình 1.1: Sơ đồ hệ thống báo cháy 1.2 Các hệ thống báo cháy 1.2.1 Hệ thống báo cháy thường * Khái niệm Hệ thống báo cháy loại thường gọi hệ thống báo cháy qui ước (zone), số thông tin hệ thống báo cháy loại thường, mời bạn theo dõi: – Zone: nhiều thiết bị nằm đường dây tín hiệu xảy báo cháy biết khu vực báo mà vị trí xác – Trong zone lắp đặt đầu báo khói báo nhiệt nút nhấn – Khi xảy cháy thiết bị đầu hoạt động cịi, chng, đèn báo ́* Sơ đồ hệ thống báo cháy thường Hình 1.2: Sơ đồ hệ thống báo cháy thường 1.2.2 Hệ thống báo cháy địa * Khái niệm - Hệ thống báo cháy địa thiết bị lắp đường tín hiệu có địa khác đường tín hiệu lắp thiết bị phải phụ thuộc vào loại tủ báo cháy hỗ trợ thiết bị đường tín hiệu - Hệ báo cháy địa hoạt động linh hoạt hệ thống báo cháy loại thường biết xác khu vực xảy cháy đầu báo khói, nhiệt nút nhấn mang địa riêng - Hệ thống báo cháy địa kết nối với máy tính để giám sát hoạt động thiết bị * Sơ đồ hệ thống báo cháy địa Hình 1.3: Sơ đồ hệ thống báo cháy địa 1.2.3 Hệ thống báo cháy không dây * Khái niệm Hệ thống báo cháy không dây hệ thống gồm thiết bị báo cháy đơn giản, chúng mang lại nhiều lợi ích thiết thực cho người dùng Thiết bị khơng u cầu cáp vào thiết bị, giúp bạn tiết kiệm tối đa chi phí cài đặt * Nhược điểm - Thường xuyên đưa cảnh báo giả - Thơng báo địa khơng xác - Chi phí đắt đỏ * Sơ đồ hệ thống báo cháy khơng dây Hình 1.4: Sơ đồ hệ thống báo cháy khơng dây 10 CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN, THIẾT KẾ HỆ THỐNG GIÁM SÁT, CẢNH BÁO CHÁY 3.1 Sơ đồ khối hệ thống Hình 3.1: Sơ đồ khối hệ thống 3.2 Tính tốn, thiết kế thu 3.2.1 Sơ đồ mạch thu tín hiệu Hình 3.2: Sơ đồ mạch thu tín hiệu 3.2.2 Nguyên lý hoạt động mạch thu tín hiệu Moduile Aduino Nano liên tục cập nhật nồng độ khói nhiệt độ phịng 19 Nếu nhiệt độ từ 60 đến 80 nồng độ khói từ 140 đến 160 đưa cảnh báo có cố Nhiệt độ lớn 80 lớn 160 đưa cảnh báo cháy Khi Aduino Nano nhận tín hiệu từ cảm biến báo xử lí trung tâm thơng qua module Zigbee 3.2.3 Chương trình mạch thu tín hiệu #include SoftwareSerial mySerial(10, 11); // RX, TX #define Coi #define Den uint8_t phong = 1, khu1 = 1; uint16_t adc_nhiet, adc_khoi; uint8_t truyen[4], Nhan_Data[4]; unsigned long t = millis(); void setup() { Serial.begin(9600); mySerial.begin(9600); pinMode(Coi, OUTPUT); pinMode(Den, OUTPUT); } void loop() { //doc nhiet adc_nhiet = analogRead(A0)/2; Serial.println(adc_nhiet); delay(200); //doc khoi 20 adc_khoi = analogRead(A1)/4; Serial.println(adc_khoi); delay(200); //doc du lieu ve neu co thiet bi khac khu phat hien chay if (mySerial.available() > 0){ mySerial.readBytes(Nhan_Data, 4); t = millis(); } //gui tin hieu canh bao co su co nhiet hay khoi if((adc_nhiet > 60)|(adc_khoi > 140)){ truyen[0] = khu1; truyen[1] = phong; truyen[2] = adc_nhiet; truyen[3] = adc_khoi; mySerial.write(truyen,4); //truyen len song RF Zigbee if((adc_nhiet < 80)&(adc_khoi < 160)){ digitalWrite(Coi,1); digitalWrite(Den,1); delay(100); digitalWrite(Coi,0); digitalWrite(Den,0); delay(300); } if((adc_nhiet > 79)|(adc_khoi > 159)){ digitalWrite(Coi,1); digitalWrite(Den,1); } 21 } else { if ((Nhan_Data[0] == khu1)&((Nhan_Data[2] > 79)|(Nhan_Data[3] > 159))){ digitalWrite(Coi,1); digitalWrite(Den,1); } else{ digitalWrite(Coi,0); digitalWrite(Den,0); } } if ((millis() - t) > 20000){ Nhan_Data[0] = 0; }} 3.2.4 Kết Hình 3.3: Sản phẩm báo cháy 22 3.3 Tính tốn thiết kế xử lí trung tâm 3.3.1 Sơ đồ nguyên lý xử lý trung tâm Hình 3.4: Sơ đồ kết nối xử lý trung tâm 3.3.2 Nguyên lý hoạt động xử lý trung tâm Khi Module Zigbee nhận tín hiệu từ mạch thu truyền liệu Arduino Nano để xử lý thông báo cho biết thơng qua LCD, cịi, đèn gọi điện thoại cho 3.3.3 Chương trình xử lý trung tâm #include SoftwareSerial mySerial(10, 11); //RX, TX #include LiquidCrystal lcd(9, 8, 7, 6, 5, 4); //RS- EN-D4-D5-D6-D7 #define Coi #define Den void Gsm_Init(); // Cau hinh Module Sim800C void Gsm_MakeCall(String phone); // Ham goi dien void Gsm_MakeSMS(String phone,String content); // Ham nhan tin 23 const String phone1 = "0989486484"; uint8_t Nhan_Data[4], SMS = 0; unsigned long t = millis(); void setup() { pinMode(Coi, OUTPUT); pinMode(Den, OUTPUT); lcd.begin(16,2); Serial.begin(9600); mySerial.begin(9600); lcd.setCursor(0,0); lcd.print(" WellCome"); delay(5000); } void loop() { //doc du lieu ve neu co if (mySerial.available() > 0){ mySerial.readBytes(Nhan_Data, 4); t = millis(); SMS = 1; } //dua canh bao neu co bat thuong if (Nhan_Data[0] == 1){ lcd.setCursor(0,0); if (Nhan_Data[1] == 1) lcd.print("P103G2:"); if (SMS == 1) { 24 Gsm_MakeSMS(phone1,"P103G2: Co bat thuong xin den kiem tra"); SMS = 0; } if ( Nhan_Data[1] == 2) lcd.print("P401G2:"); if (SMS == 1) { Gsm_MakeSMS(phone1,"P401G2: Co bat thuong xin den kiem tra"); SMS = 0; } } if (Nhan_Data[0] == 2){ lcd.setCursor(0,0); if (Nhan_Data[1] == 3) lcd.print("P201X5:"); if (SMS == 1) { Gsm_MakeSMS(phone1,"P201X5: Co bat thuong xin den kiem tra"); SMS = 0; } if (Nhan_Data[1] == 4) lcd.print("P304X5:"); if (SMS == 1) { Gsm_MakeSMS(phone1,"P304X5: Co bat thuong xin den kiem tra"); SMS = 0; } } 25 if (Nhan_Data[0] == 0) { lcd.setCursor(0,0); lcd.print(" RAT TOT "); lcd.setCursor(0,1); lcd.print(" "); } if(((Nhan_Data[2] > 60)&(Nhan_Data[2] < 80)&(Nhan_Data[3] < 160))| ((Nhan_Data[2] < 80)&(Nhan_Data[3] > 140)&(Nhan_Data[3] < 160))){ lcd.setCursor(7,0); lcd.print(" SU CO "); hienthi(); digitalWrite(Den,1); digitalWrite(Coi,1); delay(100); digitalWrite(Den,0); digitalWrite(Coi,0); delay(300); } if((Nhan_Data[2] > 79)|(Nhan_Data[3] > 159)){ lcd.setCursor(7,0); lcd.print(" CHAY "); hienthi(); digitalWrite(Den,1); digitalWrite(Coi,1); } if ((millis() - t) > 20000){ Nhan_Data[0] = 0; 26 Nhan_Data[1] = 0; Nhan_Data[2] = 0; Nhan_Data[3] = 0; digitalWrite(Den,0); digitalWrite(Coi,0); } // Serial.print("khu = "); Serial.println(Nhan_Data[0]); // Serial.print("phong = "); Serial.println(Nhan_Data[1]); // Serial.print("nhiet = "); Serial.println(Nhan_Data[2]); // Serial.print("khoi = "); Serial.println(Nhan_Data[3]); // delay(500); } void hienthi(){ lcd.setCursor(0,1); lcd.print("T: "); lcd.print(Nhan_Data[2]); lcd.print(" "); lcd.setCursor(10,1); lcd.print("K: "); lcd.print(Nhan_Data[3]); } // cai dat mo dun sim void Gsm_Init() { Serial.println("ATE0"); // Tat che phan hoi (Echo mode) delay(2000); 27 Serial.println("AT+IPR=9600"); 9600 bps // Dat toc truyen nhan du lieu 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"); nhan // Hien thi truc tiep noi dung tin delay(2000); } // chuong trinh gui tin nhan void Gsm_MakeCall(String phone) { Serial.println("ATD" + phone + ";"); delay(15000); Serial.println("ATH"); // Goi dien // Sau 10s // Ngat cuoc goi delay(2000); } // void Gsm_MakeSMS(String phone,String content) { Serial.println("AT+CMGF=1"); //Sets the GSM Module in Text Mode delay(1000); Serial.println("AT+CMGS=\"" + phone + "\""); delay(1000); Serial.println(content); // Lenh gui tin nhan // Cho ky tu '>' phan hoi ve // Gui noi dung delay(100); 28 Serial.println((char)26); dung tin nhan va gui tin di //delay(5000); // Gui Ctrl+Z hay 26 de ket thuc noi // delay 5s } 3.3.4 Kết Hình 3.5: Mơ hình Bộ xử lý trung tâm 3.3 Kết sản phẩm Hình 3.6: Mơ hình cảnh báo, báo cháy 29 3.4 Hướng dẫn sử dụng sản phẩm Hệ thống báo cháy gồm nhiều khu vực Mỗi khu vực tương ứng với thiết bị thu tín hiệu Trung tâm báo cháy Tên khu vực ghi mặt Tủ báo cháy Khi có cháy có cố khu vực nào, đèn khu vực sáng - Trạng thái hoạt động bình thường: Đèn không hoạt động, LCD xử lý trung tâm “Rất tốt” - Trạng thái gặp cố: + Sáng màu đỏ nhấp nháy: Chỉ cố báo, cần kiểm tra xử lý gấp để hệ thống hoạt động lại bình thường + Đèn sáng đỏ: Cảnh báo có cháy - Khi có cháy Hệ thống báo cháy thể sau: Đèn đỏ tương ứng với khu vực có cháy: sáng, cịi kêu Đèn, cịi bên tủ báo cháy khu vực kêu, nhắn tin thơng báo vị trí có cố * Thao tác có cháy xảy ra: Quan sát đèn Tủ báo cháy để xác định xác khu vực có cháy Khẩn trương tới khu vực có báo động để xác định vị trí cháy Báo CS PCCC (số: 114) thực chữa cháy phương tiện chỗ 30 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN Sau thời gian nghiên cứu, thiết kế, hướng dẫn bảo chu đáo tận tình giáo viên hướng dẫn giáo viên Vương Đình Sơn,chúng tơi hồn thành đồ án Đề tài hoàn thành tiến độ đáp ứng yêu cầu đặt tạo hệ thống Kết đạt theo yêu cầu cảnh báo cho người trước nguy đám cháy kịp thời xử lí tránh mát khơng đáng có hệ thống “ Tính thốn thiết kế thiết bị giám sát, cảnh báo cháy „ Trong q trình thực đề tài, chúng tơi nỗ lực cố gắng song không tránh khỏi sai sót Rất mong nhận đóng góp ý kiến Thầy, Cô bạn học viên để nội dung đồ án hoàn thiện 31 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng việt [1] Phạm Quang Huy, Vi Điều Khiển Và Ứng Dụng - Arduino Dành Cho Người Tự Học, Nhà xuất niên [2] Lập trình C cho arduino, [3] EBOOK LẬP TRÌNH ARDUINO TỪ A ĐẾN Z V4, HTTP/ ARDUINO.COM Tài liệu Website [1] https://nshopvn.com/product/arduino-nano-v3-0-atmega328p-khong-kemday-cap-usb/ [2] http://arduino.vn/tutorial/1479-gioi-thieu-module-thu-phat-rf-cc2530-tamxa-plus-cc2591-cua-zigbee [3] https://vidieukhien.xyz/2018/08/02/giam-sat-nhiet-do-tu-xa-qua-may-tinhsu-dung-song-rf-zigbee-cc2530/ [4].https://espace.edu.vn/module-arduino-va-thu-vien/sim800l-module-gsmnhan-tin-va-goi-dien-gia-re/ 32 NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN Bắc Ninh, ngày tháng năm 2021 GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN (Ký ghi rõ họ tên) 33 ... QUAN CÁC HỆ THỐNG BÁO CHÁY HIỆN NAY 1.1 Giới thiệu hệ thống báo cháy 1.1.1 Hệ thống báo cháy Hệ thống báo cháy tập hợp thiết bị làm việc giúp phát cảnh báo cố cháy thơng qua thiết bị hình ảnh âm... Sơ đồ hệ thống báo cháy 1.2 Các hệ thống báo cháy 1.2.1 Hệ thống báo cháy thường * Khái niệm Hệ thống báo cháy loại thường gọi hệ thống báo cháy qui ước (zone), số thông tin hệ thống báo cháy. .. hoạt động cịi, chng, đèn báo ́* Sơ đồ hệ thống báo cháy thường Hình 1.2: Sơ đồ hệ thống báo cháy thường 1.2.2 Hệ thống báo cháy địa * Khái niệm - Hệ thống báo cháy địa thiết bị lắp đường tín hiệu