Hệ thống cảnh báo hỏa hoạn và khí độc nguy hiểm

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP HỆ THỐNG CẢNH BÁO HỎA HOẠN VÀ KHÍ ÐỘC NGUY HIỂM GVHD: HÀ A THỒI SVTH : TRẦN NGỌC LỢI MSSV: 14141178 SVTH : MAI THỊ HỊE MSSV: 14141118 SKL005307 Tp Hồ Chí Minh, tháng 07/2018 Tp HCM, ngày 07 tháng 07 năm 2018 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Chuyên ngành: Hệ đào tạo: Khóa: I TÊN ĐỀ TÀI: HỆ THỐNG CẢNH BÁO HỎA HOẠN VÀ KHÍ ĐỘC NGUY HIỂM AI NHIỆM VỤ Các số liệu ban đầu: (ghi thơng số, tập tài liệu tín hiệu, hình ảnh,…) Ba mạch Arduino nano, hai module cảm biến lửa, hai module cảm biến khói MQ-2, hai module cảm biến chất lượng khơng khí MQ-135, hai cảm biến nhiệt độ LM35, module Sim900a ba module thu phát sóng cao tầng nRF24l-01 Nội dung thực hiện: (ghi nội dung cần thực phần tổng quan) Thiết kế, xây dựng hệ thông cảnh báo hỏa hoạn độc nguy hiểm gồm hai tram xử lý trung tâm xử lý Trạm sử lý có chức đo kiểm tra thơng sô môi trường gửi thông số cho trung tâm xử lý Trung tâm i xử lý hiển thị thông số nhận lên giao diện giám sát gửi cảnh báo có cố hỏa hoạn khí độc xảy III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 07/07/2018 V HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: GV HÀ A THỒI CÁN BỘ HƯỚNG DẪN ii LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP iii LỜI CAM ĐOAN Nhóm sinh viên - Trần Ngọc Lợi Mai Thị Hòe cam đoan cơng trình nghiên cứu thân nhóm sinh viên hướng dẫn Giảng viên Hà A Thồi Kết cơng bố khóa luận tốt nghiệp trung thực không chép hồn tồn từ cơng trình khác Tp.HCM, ngày 07 tháng 07 năm 2018 SV thực đồ án (Ký ghi rõ họ tên) Trần Ngọc Lợi iv Mai Thị Hịe LỜI CẢM ƠN Để hồn thành đề tài nghiên cứu này, lời cho phép nhóm sinh viên gửi lời cảm ơn chân thành đến tồn thể q thầy Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM nói chung thầy Khoa Điện – Điện Tử nói riêng, người tận tình hướng dẫn, trang bị cho nhóm sinh viên kiến thức tảng kiến thức chuyên ngành quan trọng, giúp nhóm nhóm sinh viên có sở lý thuyết vững vàng tạo điều kiện giúp đỡ tốt cho nhóm sinh viên trình học tập nghiên cứu Đặc biệt, nhóm sinh viên xin chân thành cảm ơn thầy Hà A Thồi tận tình giúp đỡ, đưa định hướng nghiên cứu hướng giải số vấn đề để nhóm sinh viên thực tốt đề tài Trong thời gian làm việc với thầy, nhóm sinh viên khơng ngừng tiếp thu thêm nhiều kiến thức dạy từ thầy, thể thái độ nghiên cứu nghiêm túc, hiệu điều cần thiết trình học tập làm việc sau nhóm sinh viên Mặc dù cố gắng hết sức, xong điều kiện thời gian kinh nghiệm thực tế nhóm nghiên cứu cịn ít, đề tài khơng thể tránh khỏi thiếu sót Vì vậy, nhóm sinh viên mong nhận đóng góp ý kiến quý thầy, cô giáo Xin chân thành cảm ơn! TP.HCM, ngày 07 tháng 07 năm 2018 Sinh viên thực Trần Ngọc Lợi Mai Thị Hòe v MỤC LỤC NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP i LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP iii LỜI CAM ĐOAN iv LỜI CẢM ƠN v MỤC LỤC vi DANH MỤC HÌNH xi DANH MỤC BẢNG xiv TÓM TẮT xv Chương 1: TỔNG QUAN 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 1.2 MỤC TIÊU 1.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 1.4 GIỚI HẠN 1.5 BỐ CỤC ĐỀ TÀI Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ 2.1.1 Khái niệm 2.1.2 Phân loại cảm biến nhiệt 2.1.3 Chi tiết loại cảm biến nhiệt 2.1.3.1 Cặp nhiệt điện (Thermocouples) 2.1.3.2 Nhiệt điện trở (RTD) 2.1.3.3 Nhiệt kế (Thermistor) 2.1.3.4 Nhiệt kế xạ (còn gọi hỏa kế- pyrometer) 12 2.2 vi CẢM BIẾN LỬA 2.2.1 Khái niệm Lửa 2.2.2 2.2 Cảm biến lửa CẢM BIẾN KHÓI 2.3.1 Khái niệm Khó 2.3.2 Cảm biến khói 2.3.2.1 Đầu dị khói ION hóa 2.3.2.2 Đầu dị khói quang điện 2.4 CẢM BIẾN KHÍ CO2 2.4.1 Khí CO2 2.4.2 Cảm biến khí C 2.5 ĐỘNG CƠ ĐIỆN PHA 2.5.1 Cấu tạo Độ 2.5.2 Nguyên lý hoạ 2.6 BỘ THU PHÁT SÓNG CAO TẦN (RF) 2.6.1 Sóng cao tần ( 2.6.2 Bộ thu phát só 2.7 ARDUINO 2.7.1 Phần cứng 2.7.2 Phần mềm 2.7.3 Các loại Ardui vii 2.7.3.3 Arduino MEGA2560 R3 31 2.8 CHUẨN TRUYỀN DỮ LIỆU NỐI TIẾP UART 33 2.8.1 Quá trình truyền liệu UART 34 2.8.2 Thông số chuẩn truyền UART 35 Chương 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG 37 3.1 GIỚI THIỆU VỀ MƠ HÌNH HỆ THỐNG 37 3.2 TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ CHI TIẾT HỆ THỐNG 37 3.2.1 Thiết kế sơ đồ khối hệ thống 37 3.2.2 Tính toán thiết kế mạch 39 3.2.2.1 Thiết kế khối phát khói 39 3.2.2.2 Thiết kế khối phát lửa 41 3.2.2.3 Thiết kế khối đo nhiệt độ 44 3.2.2.4 Thiết kế khối phát khí độc 47 3.2.2.5 Thiết kế khối phát sóng cao tần (RF) 49 3.2.2.6 Thiết kế khối thu sóng cao tần 53 3.2.2.7 Thiết kế khối báo động 53 3.2.2.8 Thiết kế khối xử lý 56 3.2.2.9 Thiết kế khối giao tiếp với máy tính 57 3.2.2.10 Thiết kế Trạm xử lý 59 3.2.2.11 Thiết kế Trung tâm xử lý 61 3.2.2.12 Thiết kế khối nguồn 62 3.2.2.12.1 Trạm xử lý62 3.2.2.12.2 Trung tâm xử lý 63 Chương 4: THI CÔNG HỆ THỐNG 63 4.1 GIỚI THIỆU 63 viii 4.2 THI CÔNG HỆ THỐNG 63 4.2.1 Trạm xử lý 63 4.2.1.1 Thi công phần cứng trạm xử lý 63 4.2.1.2 Lắp ráp kiểm tra bo mạch trạm xử lý 65 4.2.2 Trung tâm xử lý 66 4.2.2.1 Thi công bo mạch trung tâm xử lý 66 4.2.2.2 Lắp ráp kiểm tra bo mạch trung tâm xử lý 68 4.3 ĐĨNG GĨI VÀ THI CƠNG MƠ HÌNH 69 4.4 LẬP TRÌNH HỆ THỐNG 70 4.4.1 Trạm xử lý 70 4.4.1.1 Lưu đồ giải thuật 70 4.4.1.2 Lưu đồ chương trình phân tích liệu 72 4.4.1.3 Lưu đồ chương trình hàm khởi tạo 73 4.4.2 Trung tâm xử lý 73 4.4.2.1 Lưu đồ giải thuật 73 4.4.2.2 Lưu đồ chương trình phân tích liệu nhận 76 4.4.3 Giao diện giám sát 77 4.4.4 Phần mềm lập trình cho vi điều khiển 79 4.5 VIẾT TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG, THAO TÁC .84 4.5.1 Viết tài liệu hướng dẫn sử dụng 84 4.5.2 Quy trình thao tác 86 Chương 5: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 87 5.1 PHẦN CỨNG 87 5.1.1 Trạm xử lý 87 5.1.2 Trung tâm xử lý 88 ix 5.2GIAO DIỆN PHẦN MỀM KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN return true;} boolean eeprom_write_string(int addr, const char* string) { int numBytes; numBytes = strlen(string) + 1; return eeprom_write_bytes(addr, (const byte*)string, numBytes);} boolean eeprom_read_string(int addr, char* buffer, int bufSize) { byte ch; int bytesRead; if (!eeprom_is_addr_ok(addr)) { return false;} if (bufSize == 0) { return false;} if (bufSize == 1) { buffer[0] = 0; return true;} bytesRead = 0; ch = EEPROM.read(addr + bytesRead); buffer[bytesRead] = ch; bytesRead++; while ( (ch != 0x00) && (bytesRead < bufSize) && ((addr + bytesRead) = 1)) { buffer[bytesRead - 1] = 0;} return true;} const int BUFSIZE = 15; char buf[BUFSIZE]; String myString; char myStringChar[BUFSIZE]; void setup(void) { BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP- Y SINH KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN pinMode(onoffmds, OUTPUT); digitalWrite(pin_chuong,OFF); pinMode(pin_chuong,OUTPUT); pinMode(led1,OUTPUT); digitalWrite(led1,OFF); pinMode(led2,OUTPUT); digitalWrite(led2,OFF); delay(10); Serial.begin(9600); delay(10); SPI.begin(); radio.begin(); network.begin( 90, this_node); delay(3000); khoitaomodulesim(); eeprom_read_string(0, buf, BUFSIZE); sdt=buf; } void loop(void){ network.update(); while ( network.available() ) { RF24NetworkHeader header; payload_t payload; network.read(header,&payload,sizeof(payload)); String gui="a"+String(payload.tram)+"b"+String(payload.nhietdo)+"c"+String(payload khoi)+"d"+String(payload.khongkhi)+"e"+String(payload.lua)+"f"+String(paylo ad.SOS)+"g!"; Serial.println(gui); BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP- Y SINH KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN if(payload.SOS==1 && payload.tram==1) { digitalWrite(led1,ON); digitalWrite(pin_chuong,ON); tttinnhan1++; if(tttinnhan1==1) { guitinnhan(sdt," SOS ROOM 1"); } } else if(payload.SOS==0 && payload.tram==1) { digitalWrite(led1,OFF); digitalWrite(pin_chuong,OFF); tttinnhan1=0; } else if (payload.SOS==1 && payload.tram==2) { //led den sang digitalWrite(led2,ON); digitalWrite(pin_chuong,ON); tttinnhan2++; if(tttinnhan2==1) { guitinnhan(sdt," SOS ROOM 2"); } } else if (payload.SOS==0 && payload.tram==2) { digitalWrite(led2,OFF); digitalWrite(pin_chuong,OFF); tttinnhan2=0; } } if(mode==1) { int vitri1=timvitri('a',&chuoitam[0],100); int vitri2=timvitri('b',&chuoitam[0],100); if(vitri1 >0 && vitri2 >0) { sdt=timchuoi(&chuoitam[0],vitri1,vitri2); sdt.toCharArray(myStringChar, BUFSIZE); strcpy(buf, myStringChar); eeprom_write_string(0, buf); } BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP- Y SINH KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN xoachuoitam(30,&chuoitam[0]); } } void serialEvent() { while (Serial.available() > 0) { c = Serial.read(); if (c == '#') { c1 = c; dem = 0; } if (c == '!' && c1 == '#') { mode = 1; } if (dem >= 100) { dem = 0; } else { chuoitam[dem++] = c; } } } void xoachuoitam(int sophantu,char *p) { for(int ii=0;ii 0) { tbxNhietdo2.Text = chuoinhanve.Substring(vitrib + 1, vitric - vitrib - 1); tbxKhoi2.Text = chuoinhanve.Substring(vitric + 1, vitrid - vitric - 1); txby2.Text = chuoinhanve.Substring(vitrid + 1, vitrie - vitrid - 1); txbz2.Text = chuoinhanve.Substring(vitrie + 1, vitrif - vitrie - 1); if (chuoinhanve.Substring(vitrif + 1, vitrig - vitrif - 1) == "0") { trangthai2.Text = " TỐT"; trangthai2.BackColor = Color.Lime; } BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP- Y SINH KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN else { trangthai2.Text = "BÁO ĐỘNG"; trangthai2.BackColor = Color.Red; } DateTime dt = DateTime.Now; string text = dt.ToString("dd-MMM-yyyy HH:mm:ss") + "," + tbxNhietdo2.Text + "," + tbxKhoi2.Text + "," + txby2.Text + "," + txbz2.Text + "," + chuoinhanve.Substring(vitrif + 1, vitrig - vitrif - 1); using (System.IO.StreamWriter file = new System.IO.StreamWriter(@"D:\Room2.csv", true)) { file.WriteLine(text); } } BeginInvoke(new Action(() => { })); } catch (Exception) { } } private void btnsdt_Click(object sender, EventArgs e) { String sdt="#a"+txbSDT.Text+"b!\n"; UART.Write(sdt); } } } BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP- Y SINH ... phịng chống, cảnh báo hạn chế thiệt hại tài sản tính mạng người 1.2 MỤC TIÊU ? ?Hệ thống cảnh báo hỏa hoạn khí độc nguy hiểm? ?? phát dấu hiệu cháy nổ, khí nguy hiểm vị trí sau cảnh báo cho kịp thời... khỏi rủi ro hoả hoạn gây Vì vậy, ? ?Hệ thống cảnh báo hỏa hoạn khí độc nguy hiểm? ?? thiết kế dựa việc sử dụng hệ thống vi điều khiển cho việc điều khiển giám sát trạng thái nhiệt độ, khí độc để phát... thời thông báo cho người trường hợp có cố hỏa hoạn khí độc xảy BỘ MƠN ĐIỆN TỬ CƠNG NGHIỆP- Y SINH TỔNG QUAN 1.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU Ở đề tài ? ?Hệ thống cảnh báo hỏa hoạn khí độc nguy hiểm? ?? Nhóm