Thử nghiệm với cảm biến mức, ta thử nghiệm bằng việc đổ các lượng nước khác nhau vào gầu đo mưa. Mỗi lần thử nghiệm cách nhau 30 phút và kết quả được hiển thị ở bảng 4.1.
Bảng 4.1: Thử nghiệm hệ đo mưa sử dụng cảm biến mức
Mức nước(mm) Số đèn trạng thái Ghi chú
1 15 1
2 30 2
3 60 4
4 105 7 Cảnh báo,còi
Thử nghiệm với cảm biến siêu âm sẽ được mô tả chi tiết trong bảng 4.2 Bảng 4.2: Thử nghiệm hệ đo mưa sử dụng cảm biến siêu âm
Lần đo Mực
nước(mm)
Chênh lệch 2 lần đo(mm)
x
Cường độ mưa(mm/h)
y
Giá trị hàm cảnh báo
Ghi chú
1 0 - - -
2 2 2 4 127.63
3 13 11 22 113.54
4 16 3 6 125.98
5 34 18 36 103.66
6 51 33 66 85.30
7 81 30 60 88.69
8 131 40 80 77.88 Cảnh báo,còi
9 141 9 18 116.53
10 191 51 102 67.50 Cảnh báo,còi
Các kết quả đo sử dụng cảm biến siêu âm cho độ phân giải tốt hơn. Cảm biến siêu âm có thể đo đến mức chi tiết tối đa là 2 mm trong khi 2 mức của cảm biến mức cách nhau là 15mm.
Hình 4.1 và 4.2 là hình ảnh thử nghiệm thực tế của hệ thống đo mưa. Khi thử nghiệm ở điều kiện thực tế ở Hà Giang trong vòng 6 tháng. Cảm biến mức cho kết quả tương đối tốt. Tuy nhiên trong qúa trình thử nghiệm, do nước mưa có nhiều thành phần hóa học nên dẫn đến các điện cực của nó bị ăn mòn. Như vậy sau một thời gian sử dụng nhất định, cảm biến mức có thể bị hư hại (như hình 4.3), dẫn đến sai sót trong các kết quả đo.
Hình 4.1: Gầu đo mưa Hình 4.2: Hộp cảm biến
Hình 4.3: Đầu đo cảm biến mức sau 1 thời gia sử dụng
Để giải quyết vấn đề trên, sau khoảng thời gian nhất định ta có thể thay đầu đo để vẫn đảm bảo sự chính xác của cảm biến mà vấn có tính hợp lí về chi phí (đầu đo mới có giá thành tương đối rẻ).
4.2 Thử nghiệm với hệ đo mức lũ
Bảng 4.3 là một số các kết quả đo với thiết bị đo mức lũ:
Bảng 4.3: Thử nghiệm với thiết bị đo mức lũ
Lần Mực nước (cm) Đèn trạng thái Ghi chú
1 12 Green LED bật
RX LED bật
2 27,5 Green LED bật
RX LED bật
3 63 Yellow LED bật
RX LED bật
Nhắn tin cảnh báo
4 113 RED LED bật Nhắn tin cảnh báo
Gọi điện
5 80,5 Yellow RED bật
RX LED bật
Nhắn tin cảnh báo
Dweet.io là 1 trang web miễn phí phục vụ cho các nền tảng Internet của vạn vật (IoT).Việc sử dụng nền tảng này gió ta có thể dễ dàng hiển thị dữ liệu 1 cách trực quan bằng các dạng biểu đồ khắc nhau. Hình 4.4 cho thấy giao diện của trang web và dữ liệu sau khi được gửi đi dưới dạng biểu đồ đường. Những dữ liệu này sẽ được lưu trữ vào 1 cơ sở giữ liệu để tiến hành phân tích và cung cấp cho người sử dụng.
Hình 4.4: Hình ảnh dữ liệu hiển thị trang chủ
4.3 Ước tính điện năng tiêu thụ
Trong điều kiện mưa lớn thường dễ dẫn đến hiện tượng mất điện đối với hệ đo mưa.
Hệ thống phải tiếp tục hoạt động trong 1 khoảng thời gian nhất định sau đó để có thể đưa ra cảnh báo kịp thời.Việc tính toán thời gian sống của hệ thống khi không có nguồn điện là vô cùng quan trọng.
Năng lượng được xác định bởi công thức P = V x I với P là năng lượng, V là điện áp và I là dòng điện tiêu thụ. Công thức tính số ngày sử dụng của pin:
Số ngày hoạt động = (2)
Cả 2 thiết bị đều sử dụng 2 cục pin với tổng dung lượng là 6000mAh, điện áp đầu ra là 5V, công suất của pin được tính toán: P = 6000 x 5 = 30000 mWh. Bảng 4.4 miêu tả tổng công suất tiêu thụ của hệ đo mưa., bảng 4.5 là tổng công suất tiêu thụ của hệ đo lũ:
Bảng 4.4 : Điện năng tiêu thụ của thiết bị đo mưa
Thiết bị Số lượng Điện áp Dòng tiêu thụ Công suất
Arduino Uno 1 5 V 135 mA 675 mA
SRF05 1 5V 5 mA 240 mA
Arduino Sleep
mode 1 5V 19 mA 95mA
Tổng công suất tiêu thụ của hệ đo mưa ở chế độ làm việc là : P = 675 + 240 = 915 mA
Cứ sau 30 phút thì hệ thống lại hoạt động trong vòng 10s . Như vậy tổng công suất tiêu thụ của cả thiết bị là:
P = 915 x (10/3600) x 2 + 95 = 100,08 mW Thời gia sống của hệ đo mưa là:
30000 / 100,08 = 299,76 h ( gần 12,5 ngày).
Bảng 4.5: Điện năng tiêu thụ của thiết bị đo mức lũ Thiết bị Số lượng Điện áp (V) Dòng tiêu
thụ(mA )
Công suất(mW)
Arduimo Uno 1 5 135 675
SRF05 1 5 5 240
Arduino Uno sleep mode
1 5 19 95
Sim900A 1 5 40 200(mW)
Tổng công suất tiêu thụ của hệ đo mưa ở chế độ làm việc là:
P = 675 + 240 + 200 = 1105(mW)
Ở chế độ làm việc bình thường thì sau 1 tiếng hệ thống sẽ làm việc trong 10s. Như vậy tổng công suất của thiết bị là:
P = 1105 x (10/3600) + 95 = 98,07 (mW) Thời gian sống của thiết bị là:
30000/98,07 = 325 h (13,57 ngày).
4.4 Ước tính chi phí
Một trong những đặc điểm thiết kế quan trọng nhất của hệ thống đó là giá rẻ. Lúc đó nó mới có thể cạnh tranh được với các thiết bị khác hiện có trên thị trường và do đó có thể áp dụng đại trà ở nhiều địa phương khác nhau. Vì vậy việc ước tính giá thành của hệ thống là 1 nhiệm vụ rất quan trọng. Về mặt tương quan nhìn chung 2 thiết bị có đặc điểm về phần cứng tương đối giống nhau. Điểm khác biệt lớn nhất đó là hệ đo mức lũ sử dụng thêm 1 mô-đun Sim900A để có thể cảnh báo cho nhà chức trách một cách kịp thời khi có lũ và đồng thời gửi dữ liệu về trang chủ. Bảng 4.6 và 4.7 là ước tính chi phí của hệ đo mưa và đo mức lũ.
Bảng 4.6: Ước tính chi phí của hệ đo mưa
Tên linh kiện Giá thành Số lượng Chi phí(nghìn đồng)
Arduino Uno 180,000 1 180,000
Còi 40,000 1 40,000
Pin Lithium 40,000 2 80,000
TP4056 20,000 1 20,000
LM2596 20,000 1 20,000
Mạch in 250,000 1 150,000
Gầu đo mưa 250,000 1 250,000
Chi phí khác 100,000 1 100,000
Tổng chi phí 840,000
Bảng 4.7: Ước tính chi phí của hệ đo lũ
Tên linh kiện Giá thành Số lượng Chi phí (nghìn đồng)
Arduino Uno 180,000 1 180,000
Pin Lithium 40,000 2 80,000
TP4056 20,000 1 20,000
Mạch in 120,000 1 120,000
Ống thủy tĩnh 180,000 1 180,000
Sim900A 450,000 1 450,000
Tổng chi phí 1030
Như vậy để trang bị 1 hệ gồm 2 thiết bị đo mưa và đo mức lũ, giá thành cần bỏ ra là dưới hai triệu đồng. Đây là 1 giá thành hoàn toàn có thể chấp nhận được nhất là khi so sánh với một thiết bị khác là Model đo mưa 52202-10-L/52203-L Tipping Bucket Rain Gauge. Nó có giá $638 tương đương với hơn 12 triệu Việt Nam đồng một chi phí quá lớn để có thể triển khai đại trà đến nhiều địa điểm khác nhau.
Quá trình thử nghiệm trực tiếp với thiết bị đo mưa sử dụng cảm biến siêu mức được đăng tải tại địa chỉ :
https :// www.youtube.com/watch?v=tML28TmD-PE