Đồ án thiết kế thi công mũ bảo hộ thông minh cho công nhân hầm mỏ HCMUTE

Đồ án HCMUTE nghiên cứu thiết kế và thi công mũ bảo hộ thông minh cho công nhân khai thác hầm mỏ, tích hợp cảm biến cảnh báo khí độc và định vị vị trí.

• Tác giả: Trần Ngọc Công
• Người hướng dẫn: ThS. Nguyễn Văn Phúc
• Trường học: Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công nghệ kỹ thuật điện tử - viễn thông
• Đề tài: Thiết kế và thi công mũ bảo hộ thông minh cho công nhân khai thác hầm mỏ
• Loại tài liệu: Đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Tổng quan về đồ án mũ bảo hộ thông minh cho công nhân hầm mỏ

Mũ bảo hộ thông minh dành cho công nhân khai thác hầm mỏ là sản phẩm nghiên cứu ứng dụng công nghệ điện tử viễn thông vào thiết bị bảo hộ lao động. Đồ án do sinh viên Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh thực hiện nhằm nâng cao an toàn lao động trong môi trường khắc nghiệt. Hệ thống tích hợp cảm biến khí CO, khí methane, đo nhiệt độ độ ẩm, theo dõi nhịp tim và định vị GPS. Dữ liệu được truyền qua mạng LoRa đến trạm điều khiển trung tâm. Sản phẩm sử dụng vi điều khiển Arduino Uno và NodeMCU ESP8266, kết hợp module cảm biến đa dạng như DHT11, MQ2, MQ7, AD8232. Hệ thống cảnh báo bằng đèn LED và còi báo khi phát hiện nguy hiểm.

1.1. Mục tiêu và phạm vi nghiên cứu

Nghiên cứu nhằm thiết kế mũ bảo hộ có khả năng giám sát liên tục các thông số môi trường hầm mỏ như nồng độ khí độc, nhiệt độ, độ ẩm và tình trạng sinh lý công nhân. Phạm vi bao gồm khảo sát thực tế điều kiện làm việc, lựa chọn linh kiện phù hợp, lập trình hệ thống nhúng và thử nghiệm mô hình. Sản phẩm hướng đến giải quyết vấn đề thiếu hụt thiết bị bảo hộ thông minh tại các mỏ than và khoáng sản. Các chỉ tiêu kỹ thuật bao gồm độ chính xác cảm biến, thời gian cảnh báo, phạm vi truyền tín hiệu LoRa.

1.2. Vai trò của công nghệ IoT trong an toàn lao động

Công nghệ IoT cho phép kết nối vạn vật, tạo nền tảng cho hệ thống giám sát thời gian thực. Trong lĩnh vực khai thác mỏ, IoT giúp phát hiện sớm nguy cơ tai nạn thông qua cảm biến môi trường và sinh lý. Hệ thống mũ thông minh này kết hợp cảm biến đa dạng, truyền dữ liệu không dây và lưu trữ trên nền tảng Firebase. Dữ liệu được phân tích để cảnh báo kịp thời cho công nhân và quản lý. Ứng dụng IoT giúp giảm thiểu tai nạn lao động và cải thiện điều kiện làm việc.

II. Phân tích nguy cơ và thách thức trong môi trường hầm mỏ

Môi trường khai thác hầm mỏ chứa đựng nhiều nguy cơ tiềm ẩn gây mất an toàn lao động. Khí methane tích tụ dễ gây nổ, khí CO vượt ngưỡng cho phép dẫn đến ngạt thở. Nhiệt độ và độ ẩm cao trong hầm mỏ gây ảnh hưởng đến sức khỏe công nhân. Thiếu ánh sáng và không gian chật hẹp làm tăng nguy cơ tai nạn va chạm. Thiết bị bảo hộ truyền thống không thể giám sát liên tục các thông số nguy hiểm. Hiện nay, phần lớn công nhân khai thác mỏ sử dụng mũ bảo hộ thụ động, không tích hợp công nghệ cảnh báo. Việc thiếu hệ thống giám sát thời gian thực khiến nguy cơ tai nạn khó được phát hiện kịp thời.

2.1. Các loại khí nguy hiểm trong hầm mỏ

Khí methane (CH4) là loại khí nổ phổ biến trong mỏ than, nồng độ vượt 5% có thể gây cháy nổ. Khí CO (carbon monoxide) sinh ra từ quá trình đốt cháy không hoàn toàn, gây ngạt thở khi nồng độ vượt 35 ppm. Khí H2S (hydrogen sulfide) có mùi trứng thối, gây chết người chỉ sau vài hít thở ở nồng độ 100 ppm. Các khí này thường tích tụ trong không gian kín của hầm mỏ. Hệ thống mũ thông minh cần phát hiện chính xác nồng độ khí nguy hiểm và cảnh báo ngay lập tức.

2.2. Ảnh hưởng của môi trường khắc nghiệt đến sức khỏe

Nhiệt độ trong hầm mỏ có thể lên tới 40°C, độ ẩm trên 90%, gây sốc nhiệt và mất nước cho công nhân. Áp lực không khí thay đổi đột ngột ảnh hưởng đến hệ hô hấp. Tiếng ồn lớn từ máy móc dẫn đến suy giảm thính lực. Ánh sáng yếu gây mỏi mắt và tăng nguy cơ tai nạn. Thiếu dưỡng khí trong không gian kín dẫn đến chóng mặt, mất ý thức. Hệ thống mũ thông minh cần tích hợp cảm biến nhiệt độ, độ ẩm và theo dõi nhịp tim để cảnh báo kịp thời.

III. Giải pháp thiết kế hệ thống mũ bảo hộ thông minh

Hệ thống mũ bảo hộ thông minh sử dụng nền tảng nhúng Arduino Uno làm bộ xử lý chính. Cảm biến DHT11 đo nhiệt độ và độ ẩm môi trường. Module MQ2 phát hiện khí methane, MQ7 phát hiện khí CO. Cảm biến AD8232 theo dõi nhịp tim công nhân. Module LoRa SX1278 truyền dữ liệu không dây đến trạm điều khiển. Hệ thống cảnh báo bằng đèn LED ba màu (xanh, vàng, đỏ) và còi buzzer. Nguồn cấp từ pin 5V kết hợp mạch ổn áp LM2596. Dữ liệu được lưu trữ trên Firebase Realtime Database để phân tích và cảnh báo tức thời.

3.1. Kiến trúc hệ thống và lựa chọn linh kiện

Hệ thống gồm ba khối chính: khối cảm biến, khối xử lý và khối truyền thông. Khối cảm biến gồm DHT11, MQ2, MQ7, AD8232. Khối xử lý sử dụng Arduino Uno cho node cảm biến và NodeMCU ESP8266 cho gateway. Khối truyền thông sử dụng module LoRa SX1278 với phạm vi 5km trong môi trường hầm mỏ. Linh kiện được chọn dựa trên tiêu chuẩn chống cháy nổ, độ bền cao và tiêu thụ điện năng thấp. Mạch ổn áp LM2596 đảm bảo cung cấp điện ổn định cho toàn hệ thống.

3.2. Thuật toán xử lý và cảnh báo nguy hiểm

Thuật toán so sánh ngưỡng an toàn của từng thông số môi trường. Khi nồng độ khí methane vượt 1%, hệ thống kích hoạt cảnh báo đỏ. Nhiệt độ trên 35°C hoặc độ ẩm trên 80% cũng kích hoạt cảnh báo. Nhịp tim ngoài ngưỡng 100 nhịp/phút cảnh báo tình trạng sức khỏe bất thường. Dữ liệu được truyền mỗi 5 giây đến Firebase. Hệ thống gửi cảnh báo đến điện thoại quản lý qua ứng dụng di động. Thuật toán học máy có thể được bổ sung để dự đoán nguy cơ tai nạn.

IV. Kết luận và triển vọng ứng dụng thực tế

Đồ án đã thành công thiết kế mô hình mũ bảo hộ thông minh tích hợp đa cảm biến giám sát môi trường hầm mỏ. Hệ thống cảnh báo đa cấp độ giúp phát hiện sớm nguy cơ tai nạn. Kết quả thử nghiệm cho thấy độ chính xác cảm biến đạt trên 95%, phạm vi truyền tín hiệu LoRa đạt 3km trong điều kiện hầm mỏ. Sản phẩm có tiềm năng ứng dụng rộng rãi tại các mỏ than, khoáng sản. Việc thương mại hóa cần hoàn thiện vỏ mũ chống va đập, chống nước. Hệ thống có thể mở rộng tích hợp camera giám sát, định vị GPS chi tiết. Nghiên cứu tiếp theo tập trung tối ưu thuật toán AI dự đoán nguy hiểm.

4.1. Kết quả đạt được và hạn chế

Mô hình hoàn thành đầy đủ chức năng giám sát môi trường, cảnh báo nguy hiểm và truyền dữ liệu. Độ tin cậy hệ thống đạt 92% trong điều kiện thử nghiệm. Hạn chế chính là chi phí sản xuất cao do sử dụng linh kiện nhập khẩu. Phạm vi truyền tín hiệu LoRa bị ảnh hưởng bởi cấu trúc hầm mỏ phức tạp. Khối lượng pin cần cải thiện để tăng thời gian hoạt động liên tục. Hệ thống chưa tích hợp khả năng tự động ngắt nguồn khi phát hiện nguy hiểm cực cao.

4.2. Định hướng phát triển trong tương lai

Hướng phát triển tiếp theo là tối ưu hóa thuật toán cảnh báo bằng trí tuệ nhân tạo. Tích hợp công nghệ định vị GPS chính xác trong không gian kín. Phát triển ứng dụng di động hiển thị dữ liệu thời gian thực cho quản lý. Nghiên cứu sử dụng năng lượng mặt trời để cấp nguồn cho hệ thống. Mở rộng ứng dụng sang các ngành công nghiệp nặng khác như hóa chất, luyện kim. Hợp tác với doanh nghiệp sản xuất mũ bảo hộ để thương mại hóa sản phẩm.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1: Tổng quan Chương này trình bày tình hình nghiên cứu hiện nay, tính cấp thiết của đề tài, mục tiêu nghiên cứu, nhiệm vụ nghiên cứu, đối tượng và phạm vi nghiên cứu, phương pháp nghiên cứu, bố cục đồ án. Chương 2: Cơ sở lý thuyết Chương này trình bày các lý thuyết chính liên quan đến hệ thống. Chương 3: Thiết kế và thi công hệ thống Chương này trình bày cách tính toán thiết kế hệ thống, sơ đồ khối, sơ đồ nguyên lý lưu đồ giải thuật, thiết kế app android, website, viết chương trình hệ thống, thiết kế sơ đồ mạch in PCB. Chương 4: Kết quả thực hiện Chương này trình bày kết quả thi công phần cứng và kết quả hình ảnh thực tế của hệ thống mà nhóm thực hiện đề tài đã làm được, nhận xét về sản phẩm.

Chương 5: Kết luận và hướng phát triển Kết luận đề tài, phân tích ưu nhược điểm và đề xuất hướng phát triển của đề tài. 3 CHƯƠNG 2 CƠ SƠ LÝ THUYẾT 2.1 Giới thiệu về công nghệ LoRa Ngườirdùng có thể truyền dữ liệu với tốc độ thấp trong một diện tích rộng bằng LoRa nhờ vào bộ truyền động và cảm biến cho IoT và M2M hoặc những lĩnh vực khác trong IoT. M2M chính là kết nối mà LoRa chủ yếu tập trung vào. 15-20 km là khoảng cách LoRa hỗ trợ được để truyền dẫn thông tin, với hàng triệu node mạng.

Băng tần mà LoRa hoạt động không cần được cấp phép, có tốc độ thấp trong khoảng 0.3kbps đến tầm 30kbps. Nhờ vào các đặc điểm đó, LoRa được có thể sử dụng cho các ứng dụng thông minh trong lĩnh vực IoTs ví dụ như trao đổi dữ liệu hay thông tin ở mức thấp và cần duy trì hoạt động ở một thời khoảng thời gian tương đối dài Thựcatế thì thiếtabịaLoRaacóathể hoạt động và truyền thông tin dữaliệuatrong khoảngathờiagianalênađến 10anăm dùng hoàn toàn năngalượng là pin.aLoRaacung cấpacho người dùng vùngaphủasóng giống nhưimạngadiađộng. Anten của LoRatcó thể kếtahợpavớinantenndinđộng nếu cácntầnnsố này là gầnnnhau, nhờ đó nó giúpntiết kiệmnchinphí người dùng. Các ứng dụng trong thực tế tận dụng những ưu điểm của mạng LoRa: theo dõi thông tin vườn thông minh, theo dõi hàng số lượng hàng hóa, ngoài ra còn có thể ứng dụng trong ngành ô tô.

Kỹ thuật điều chế của công nghệ LoRa gọi là Chirp Spread Spectrum. Nguyên lý của kỹ thuật Chirp Spread Spectrum là dữ liệunsẽnđượcnchia nhỏ bởi cácnxungncaontần nhằm tạonrantínnhiệuncóntần sốncao hơnnnhiều soivới tần sốigốcicủa dữ liệu (chipped), từiđó cácitínihiệuicao tần này sẽ tiếpitụciđượcimã hóa thành cácichuỗiichirpisignalitrướcikhiitruyềniraiăng-ten đểigửi đi. Từng khu vực trên thế giới sẽ có mỗi băng tần khác nhau. Mạng LoRa có băng tần hoạt động từ 430MHz đến 915MHz.

❖ 430MHz ở khu vực châu Á ❖ 780MHz ở khu vực TrungiQuốc ❖ 433MHzihoặci866MHziở khu vựcichâuiÂu ❖ 915MHziở khuivựciUSA Nhờiviệcisửidụngichipisignal nênicácitínihiệuiLoRaicó cácichirpirateikhác nhau nhằmitránhiviệcigây nhiễu cho các thiết bị LoRa kháciở xung quanh. Nhờ vào việc 4 nàyichoiphépinhiềuithiếtibị LoRa có thể hoạt động truyền dẫn dữ liệu cùng lúc mà không sợ nhiễu tín hiệu (các chirp rate khác nhau).1: Mô hình mạng LoRa trong IoTs 2.2 Giới thiệu về hệ thống IoT 2.1 Giới thiệu Internet of things hiện nay đang xuất hiện rộng rãi, thuihúticácinhàicông nghệ đầu tưivàoiđể phátitriển. Trong tương lai, cônganghệ IoT sẽ có ảnhihưởngitích cực đến cuộcisống, công việc vàicả coningười. Trên thực tế thìicông nghệ IoT đã xuất hiện khá lâu trước đây khoảng vài thập kỷ trước.

Tuy nhiên mãi đến đầu thế kỷ 21 công nghệ này mới được đưa ra ứng dụng. Cuộcisốngicủaichúngita đangathayađổiahàngangày, hàng giờ, các nhu cầu choaviệcaphátatriểnacác ứngadụngacó thể kếtinối Internet ngày càng cao. Từ khóa rất hot hiện nay IoT đóulàrmộtrcôngrnghệ thiết yếu, quanrtrọngrbởi vì dựa vào công nghệ này chúngrtarcórthể chế tạo rarcácrứng dụng, các phương pháp phong phú nhằm đáprứngrnhurcầurtrongrmọirlĩnhrvực,rmọi nghề nghiệp trongrcuộc sốngrcủa mọirngười.rTrong hệ thốngrIoT cácrthiếtrbị, các đối tượng trong hệrthống đượcrkếtrnốirrvớirrnhaurrthôngrrquarrInternet nhờrvào các thiết bịrmạngr(Network Device), các cổng kết nối (Gateway) hoặc bộ định tuyến (Routers). Nhờrvàorcông nghệ IoTrcácrthiếtrbị hoạt động ởrnơi làm việc córthểrđược người dùngrđiềurkhiểnrtừ xarthôngrquarcác trang web hay app mobile bằng mạng.

Công nghệ IoT đã giúp con người giảm đi rất nhiều chirphírtrongrquártrìnhrsảnrxuấtrvírdụ như: giảmrcông sức vận hành thiết bị, giảm thiểu con người thamrgiarvàorquártrìnhrsảnrxuất, tiếtrkiệm thờirgian,… 5 Hình 2.2: Công nghệ IoTs 2.2 Ưurđiểm vàrnhượcrđiểm ❖ Ưurđiểm: - Được phép truyrcập từ xa, mọirlúcrmọirnơirthôngrquarmạng, rất nhanh chóng và tiện lợi. - Tiếtrkiệmrthờirgian nhờ việcrlưurtrữ dữrliệurtrên cơ sở dữ liệu cùng vớirđó là tiền bạc giúp tăng tính linh động cho dữ liệu. - Giúprmọirthứrtrở nên tựrđộngrhóa nhằm cảirthiệnrcuộcrsống, giúp cho người dùng cải thiệnrchấtrlượngrcuộcrsống. ❖ Khuyếtrđiểm: - Vớirsựrtiệnrlợirtrong việc truyền dẫn và liên kết các thôngrtin dữ liệu trênrInternet khirnhiềurthiếtrbị đượcrkết nối một cách dễ dàng sẽ gây ra tình trạng lấy cắp dữ liệu người dùng.

- Vìrcấu trúcrcủa hệrthốngrluôn liênrquanrmật thiết với nhaurnên khirhệ thốngrxảy ra lỗirtại mộtrvị trírsẽ dẫnrđến các thiếtrbịrkhác sẽrbị ảnhrhưởng theo. - Hệrthống IoTrkhôngrcórtiêurchuẩnrquốc tế cũngrnhư sựrtươngrthích làm cho việc phát triển các thiếtrbịrcủarnhàrphátrtriển gặp khó khi phải thực hiện giaortiếprgiữarcác thiếtrbịrvớirnhau.3 Tổng quan về phần mềm lâp trình Android Studio 2.1 Khái niệm về hệ điều hành Android Hình 2.3rLogorhệrđiềurhànhrAndroid Androidrđượcrthiếtrkếrra cho cácrthiếtrbịrcórmànrhình cảmrứng vírdụ nhưrđiện thoạirthôngrminh vàrmáyrtính bảng. Cùng với việc Google cấprgiấyrphépr(Apache) là mộtrloạirgiấyrphéprít bị ràng buộc nên Android đã và được các nhà phát triểnrtiếprcận một cáchrnhanhrchóng và phân phối sảnrphẩm của mình tự do trên các nền tảng. Có thể sửrdụng các loại ngônrngữrlậprtrình khác nhaurđểrlập trình cho Android.

Các nhà phátrtriển thường sửrdụngrcácrngônrngữ lậprtrình như:rJava, Kotin, AngularJS,rC#, HTMLrvàrCSS để phát triển cho ứng dụng Android.2 Giới thiệu về phần mềm lâp trình Android Studio Androidrstudiorlàrmộtrphần mềmrđược thiết kế baorgồmrcác côngrcụrkhác nhau dành cho người dùng muốn phátrtriểnrứngrdụngrchạyrtrên các hệ điềurhành Androidrtrên cácrthiết bịrdi độngrnhư: smartphone, table,… bênrcạnh đórcòn córthể cho người dùng làm nơi để học ngôn ngữ lập trình cho ứng dụng Android, hayrthực hiệnrcác thaortácrtrên code,… Đượcrra mắt vào 2013 và đangrlà mộtrtrongrnhững phầnrmềmrđượcrđôngrđảo các nhàrphátrtriển sửrdụng đểrcórthể tạo ra một ứngrdụng chorhệ điềurhànhrAndroid.4: Giao diện phần mềm Android studio Javarlàrngônrngữrlập trình chính cho Android Studio. Hiện nay Javarlàrmột trong những ngônrngữrlậprtrìnhrđượcrcác lậprtrìnhrviênrưa chuộng và sửrdụng rộng rãi trên 7 thế giới. Hệrđiều hànhrndroid củarGoogle Asửrdụng Javarnhư cơ sởrchortất cảrcác ứngrdụngrAndroid.3 Ưu điểm và nhược điểm ❖ Ưu điểm: - Hệ điều hành dễ nhìn vàrdễ dàng sửrdụng. - Có khảrnăng chạy đarnhiệm tốt.

- Vì có mãrnguồnrmở nênrđược nhiềurnhà phátrtriển lựa chọn để phát triển cho ứng dụng. - Kho ứng dụng Google Play cung cấp nhiềursản phẩmrmiễn phírchorngườirdùng. ❖ Khuyết điểm: - Bên cạnh những lợi ích từ mã nguồn mở thì cũng gây ra các tác hại như dễ nhiễmrcác phầnrmềmrđộcrhạirdễrdàng xâmrnhập vàrrất khórđể kiểmrsoát. - Chấtrlượng của ứng dụng rất khó để có thể kiểm soát.4 Tổng quan về phầnrmềmrlâprtrìnhrcho virđiềurkhiển 2.1 Giớirthiệurvề ArduinorIDE Arduino làrphầnrmềm phát triển chorvi điều khiển có tíchrhợp mãrnguồnrmở, dễ dàng sửrdụng,rviếtrcodervàrtảirnó vào vi điều khiển, sử dụng ngôn ngữrlậprtrìnhrCrvà phầnrmềmrmãrnguồnrmởrkhác.5: Phầnrmềm Arduino Arduino IDE (viết tắt Integrated Development Editor) với giao diện đơn giản, thao tác ngắn gọn do vậy phần mền đãrđượcrsửrdụngrrấtrphổrbiếnrtrênrthếrgiới.

C và C++ là hai ngôn ngữ phổ biến khi lập trình cho Arduino. Vì vậy nhữngrlậprtrìnhrviênrquen 8 thuộcrvới hairngônrngữrnày đều có thểrsửrdụngrphầnrmềm.rPhần mềm có sẵn rất nhiềurthưrviệnrchorcácrvi điềurkhiển phổ biến hiện nay như: EEPROM, Firmata, GSM, Servo, TFT, Wifi,… Nhờ sựrđóngrgóprcủarđôngrđảorcộng đồng Arduino trên thế giới mà những thư viện này ngày càngrđardạng, chínhrxácrvàrhoànrthiệnrhơn.2 Cácrthaortácrtrên phầnrmềm Bảng 2.1 sau đâyrlàrbảng liệt kê các thao tác chính khi thựcrhiệnrlậprtrình trên phầnrmềm ArduinorIDE.1: Thao tác trên Arduino IDE Verifyr Kiểmrtrarlỗirvàrbiênrdịchrcode Dịch vàruploadrcode vàorbormạch Uploadr đãrđượcrcàirđặtrsẵn Newr Tạorsketchrmới Openr Mởrmộtrsketchrcórsẵn Saver Lưursketch Serial Monitorr Mởrserialrmonitor.6 Logo Firebase Firebase là nơi lưu trữ dữ liệu với thời gian thực nhờ vào đám mây được cung cấp bởi Google do vậy có một hệ thống máy chủ vô cùng mạnh mẽ. Là một hệrthốngrđể phátrtriển cho cácrứngrdụngrIoT như ứngrdụngrdirđộng và trang webrbao gồmrcác APIrđơnrgiản.rCó cácrchứcrnăng cũngrnhưrthaortác dễrhiểu, dễ sử dụng nên đây là mộtrtrongrnhữngrcơrsởrdữ liệurđược rất nhiềurlập trìnhrviênrlựa chọn làmrnềnrtảng đầurtiênrđểrlưurtrữ dữ liệu. Đặcrbiệtrcòn córdịch vụrđarnăng có tínhrbảormậtrcực tốt, Android và IOS Firebase đều có thể hỗ trợ được.2 FirebaserRealtimerDatabase Khirtiến hành đăngrký mở tàirkhoảnrFirebaserđểrtạo ứngrdụng là ta đãrcó thể dễ 9 dàng córđược một cơrsởrdữrliệurthờirgianrthực.rDữrliệurnàyrđược địnhrdạng là một chuỗirJSON.rĐồngrthời dữ liệu cũngrluônrđượcrđồngrbộrhóarkhi có tác động thayrđổi dữrliệu và kết nối tới mọi client có các ứng dụng đa nền tảng.

Trongrtrườngrhợprmất mạngrdữrliệursẽrđược lưu lạircụcrbộ. Chínhrvìrvậy khircórsựrthayrđổirnàorđềurđược tựrđộngrcậprnhập lênrserverrcủarFirebase. Dữrliệurđượcrtruyềnrqua chứng chỉrkếtrnối SSLrvới độ bảormật cao.3 Ưurđiểmrvàrnhượcrđiểm ❖ Ưurđiểm: - Mở tàirkhoảnrvàrsửrdụngrdễrdàng. - Tốcrđộrphátrtriểnrnhanh.

- Có nhiềurdịch vụrtrong mộtrnềnrtảng. - Do Google cungrcấp, uy tín chorngườirsửrdụng. - Hệrthống Firebase không có máy chủ. - Dễ dàng sao lưu dữ liệu.

❖ Khuyết điểm: - Không phải là mã nguồn mở. - Mã nguồn khôngrchorphéprngườirdùngrtruyrcậprvào. - Firebase chỉ hoạt động ở một số quốc gia. - Tốc độ truy cập dữ liệu chậm.

- Một số dịchrvụrFirebasercó tính phí. - Giá Firebaserkhá đắtrvàrkhôngrổnrđịnh.6 Tổng quan về chuẩn truyền thông UART: UARTrlàrgiaorthứcrtruyềnrdữrliệurgiữarcácrthiếtrbịrvớirnhau.Làrgiaorthứcrtruyề nthôngrphần cứngrsử dụngrgiao tiếprnối tiếprkhông đồngrbộ vớirtốc độrcó thể địnhrcấu hình.rKhông đồngrbộ có nghĩarlà khôngrcó tínrhiệu clockrđể đồngrbộ hóarcác bitrđầu rartừ thiếtrbị truyềnrđi đếnrbên nhận.rViệc truyềnrdữ liệurcủa mộtrUART córthểrđược hoànrthànhrbằngrcách sửrdụng mộtrbus dữrliệu ở dạngrsong songrbởi cácrthiết bị khácrnhư virđiềurkhiển, bộrnhớ,rCPU,rv. Sau khirnhận đượcrdữ liệursong songrtừ bus, nórtạo thànhrmột góirdữ liệurbằng cáchrthêm barcác birnhư bitrbắt đầu,rbit dừng vàrbit kiểmrtrarchẵn lẻ. Nórđọc từngrbit góirdữ liệurvà 10 chuyểnrdữ liệurnhậnrđược sangrdạng songrsong đểrloạirbỏ barbit củargói dữrliệu.7: Khung truyền của chuẩn UART ❖ Ưu điểm - Kết nối dễ dàng không phức tạp, chỉ cần hai dây để kết nối, khôngrcầnrtínrhiệurxung clock.

- Córsẵn mộtrbitrchẵnrlẻrđểrchorphéprkiểm tra lỗirtrong quá trình truyềnrdữrliệu. - Phươngrpháprtruyềnrđơn giản, không khó khi lập trình, giá thành rẻ. ❖ Nhược điểm - 9 bit là kích thước tối đa của khung dữ liệu. - Cácrhệrthốngrđòirhỏirnhiềurthiếtrbịrchủ và tớ sẽ không phù hợp.

- Tốc độ truyền/nhận của giao tiếp UART phải được cấu hình giống nhau cả hai bên thu và phát. 11 CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG 3.1 Thiết kế sơ đồ khối của hệ thống Với đề tài “Thiết kế và thi công mũ bảo hộ thông minh cho công nhân khai thác hầm mỏ” sẽ có các chức năng chính như sau: Hệ thống sẽ tiến hành thu thập các thông tin dữ liệu từ môi trường như nhiệt độ, khí độc, điện tim của người dùng (công nhân) tại hầm mỏ thông qua các cảm biến có tại nơi làm việc. Các tín hiệu thu được sẽ được khối điều khiển trung tâm (Arduino Uno) xử lý và gửi đi đến trung tâm gateway. Sau đó, tại trung tâm tín hiệu đã gửi đi sẽ được tiếp nhận tại đây.

Tín hiệu sẽ được ESP8266 xử lý, phân tách dữ liệu và sẽ chúng đến Firebase. Khi người dùng làm việc tại hầm mỏ, các thông tin sẽ được các cảm biến thu thập từ nơi làm việc, các thông tin này sẽ được hiển thị trên ứng dụng Android hay Website như: tên, số điện thoại, giới tính, nơi làm việc, các thông tin tại nơi làm việc,… Khi nhân viên gặp bất kỳ sự cố nào trong quá trình làm việc và cần yêu cầu sự giúp đỡ đến từ bên ngoài hoặc các đồng nghiệp xung quanh thì có thể nhấn vào nút “Khẩn cấp” để yêu cầu giúp đỡ. Ngoài ra, trong trường hợp người quản lý nhận được các tin báo về có nguy hiểm gần khu vực các nhân viên đang làm việc thì cũng có thể gửi thông tin cảnh báo đến cho nhân viên tại nơi làm việc bằng cách nhấn các phím cảnh báo trên giao diện Website và App Android.