Chương 1: Giới thiệu chung. Chương 2: Đặc tính kỹ thuật và tiêu chuẩn thiết kế. Chương 3: Quản lý khóa luận. Chương 4: Cơ sở lý thuyết.
Chương 5: Phương pháp. Chương 6: Kết quả. 1 Chương 7: Kết luận. Tuy nhiên do thời gian và kiến thức còn hạn hẹp, nên khóa luận đề cập chưa được tối ưu và không tránh khỏi sai sót.
Tôi rất hy vọng được lắng nghe ý kiến đóng góp để hoàn thiện khóa luận và có thêm kiến thức quý báu trong công việc sau này. GIỚI THIỆU CHUNG 1. Thực trạng hiện nay Hiện nay, số vụ cháy nổ diễn ra có dấu hiệu quay trở lại sau đại dịch. Các vụ cháy gây thiệt hại lớn về tính mạng và vật chất.
Đáng nói, thiệt hại của các vụ hỏa hoạn ngày càng nghiêm trọng. Gần đây, các vụ hỏa hoạn liên quan đến khu vực dân cư có xu hướng tăng lên. Theo thống kê của Cục Cảnh sát PCCC [1]: + Tháng 11/2022, toàn quốc xảy ra 198 vụ cháy làm chết 07 người, bị thương 03 người, thiệt hại về tài sản ước tính 52,78 tỷ đồng; xảy ra 285 vụ sự cố chạm chập thiết bị điện trên cột điện, trong nhà. + So với tháng 10/2022: số vụ cháy tăng 94 vụ (chiếm 90,38%, 198/104 vụ), tăng thêm 05 người chết (07 người chết), giảm 04 người bị thương (3 người chết), thiệt hại tài sản tăng lên 21,69 tỷ đồng (52,78 tỷ đồng); số vụ sự cố cháy tăng 19 vụ (chiếm 7,14%, 285/266 vụ); số vụ nổ tăng 01 vụ (02 vụ), giảm 01 người bị chết (00/01 người) và tăng 02 người bị thương (02/00 người).
+So với cùng kỳ năm 2021: Số vụ cháy tăng 66 vụ (+50%, 198/132 vụ), tăng 05 người chết (07/02 người), giảm 10 người bị thương (03/13 người), thiệt hại về tài sản tăng 47,79 tỷ đồng (52,78/4,99 tỷ đồng); số vụ sự cố cháy tăng 106 vụ (+59,2%, 285/179 vụ); số vụ nổ tăng 01 vụ (02/01 vụ), giảm 01 người chết (00/01 người), tăng 02 người bị thương (02/00 người). Theo thống kê của Hiệp hội Phòng cháy chữa cháy Hoa Kỳ (NFPA) [2], một số nguyên nhân gây ra cháy nổ trong nhà ở như sau : + Cháy liên quan đến nấu nướng. + Cháy gây ra bởi các đồ tạo nhiệt. + Cháy do điện.
+ Cháy do hút thuốc. + Cháy do đốt nến và diêm. Cháy do hóa chất. Bảng 1-1 thống kế số vụ cháy từ năm 2015 -2022 theo tổng kết công tác của Cục PCCC&CNCH.
3 Bảng 1-1 Thống kế từ cục PCCC&CNCH Năm 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 Số vụ cháy nổ 3020 3618 4414 4226 3816 2797 2266 3449 Số người chết 92 125 119 100 102 89 97 118 Số người bị thương 316 241 270 262 166 184 145 114 Hình 1.1 Thống kê về số vụ hỏa hoạn Hình 1.2 Thống kê về thiệt hại Các phương án chữa cháy chỉ thực hiện khi vụ hỏa hoạn diễn ra, điều này là không nên và đôi khi gây nguy hiểm đến lực lượng cứu hỏa. Như vậy, công tác PCCC cần phải có giải pháp thông báo nguy cơ cháy đến chủ sở hữu, cơ quan tổ chức chữa cháy trong khu vực. Các hệ thống báo cháy tự động phổ biến trên thị trường Theo tiêu chuẩn TCVN 5738:2021 [3]. Một hệ thống báo cháy phổ biến chung bao gồm: Bộ TTĐK, thiết bị đầu vào (Cảm biến khói, lửa, gas…), thiết bị đầu ra (Loa, còi, đèn, bảng hiển thị phụ…).
Nguyên lý hoạt động của các hệ thống báo cháy tự động hiện nay Quy trình hoạt động của hệ thống báo cháy là một quy trình khép kín. Khi có hiện tượng về sự cháy (ví dụ như nồng độ khói gia tăng, chất lượng không khí giảm, nhiệt độ tăng lên đột ngột, …), các thiết bị đầu vào phát hiện các biểu hiện trên và gửi tín hiệu về TTĐK. Tại đây, TTĐK xử lý thông tin, xác định được vị trí vụ cháy (bằng phương pháp quản lý khu vực(Zone) hoặc phương pháp quản lý địa chỉ(Loop) ) và gửi tín hiệu điều khiển đến thiết bị đầu ra ( chuông, còi, đèn, bảng hiển thị phụ), các thiết bị sẽ phát ra âm thanh, tín hiệu để cảnh báo mọi người xung quanh. Xét theo kỹ thuật, các hệ thống báo cháy tự động trên thị trường có thể chia thành 2 loại phổ biến: 1.
Hệ thống báo cháy thông thường (Conventional fire alarm system) Các thiết bị báo cháy được mắc nối với nhau trong cùng một khu vực (zone). Khi xảy ra sự cố, Trung tâm báo cháy chỉ nhận được thông báo khu vực nào cháy mà không chính xác thiết bị nào báo cháy. Một số đặc điểm của hệ thống báo cháy Zone: + Zone là nhiều thiết bị nằm trên một đường dây tín hiệu, khi xảy ra hỏa hoạn hệ thống đó sẽ cho biết được khu vực nào xảy ra cháy chứ không biết được xảy ra ở vị trí cụ thể nào. + Có thể lắp đặt các thiết bị báo cháy khác nhau trong cùng 1 zone.
+ Hệ thống báo cháy Zone cần phải có quy ước từ trước. + Trong hệ thống Zone, sẽ có một dòng điện đi qua thiết bị trên đường mạch tín hiệu và quay về Trung tâm điều khiển. Nếu đường dây đó bị đứt, dòng điện trong hệ thống sẽ giảm, Trung tâm sẽ báo về lỗi này.3 minh họa về Hệ thống báo cháy thường (zone).3 Minh họa về hệ thống báo cháy thường (Zone) 1. Hệ thống báo cháy địa chỉ (Addressable fire alarm system) Hệ thống báo cháy địa chỉ (hay hệ thống báo cháy Loop) có tính kỹ thuật cao, từng thiết bị được nối trực tiếp đến trung tâm báo cháy nên khi xảy ra sự cố, Trung tâm sẽ biết chính xác thiết bị nào báo cháy.
Một số đặc điểm của hệ thống báo cháy Loop: + Số địa chỉ tối đa: Khuyến cáo chỉ nên sử dụng 70% số địa chỉ tối đa/cho phép. + Thứ tự và phân bổ các loop: Tùy thuộc vào người thiết kế, tuy nhiên nên thiết kế sao cho logic, hợp lý. + Tùy thuộc vào kích cỡ và thiết kế hệ thống, đi dây loop theo mạch vòng khép kín (Stype 7) hay mạch hở (stype 4). +Đầu báo cháy sẽ báo cháy khi phát hiện nhiệt/khói vượt ngưỡng đã lập trình trước đó.4 minh họa về hệ thống báo cháy địa chỉ Hình 1.4 Hệ thống báo cháy địa chỉ (Loop) 6 1.
Một số thiết bị phòng cháy, chữa cháy phổ biến trên thị trường Dưới đây là thông tin một vài thiết bị phòng cháy thông dụng của các hãng điện tử nổi tiếng ở Việt Nam. + Thiết bị báo cháy Hochiki [4] Các loại thiết bị báo cháy của Hochiki đã xuất hiện tại Việt Nam khá lâu và cũng đã có vị thế tại đây. Giá của một bộ báo cháy của hãng Hochiki nằm trong khoảng mười triệu đồng. Hệ thống báo cháy địa chỉ FireNET sử dụng giao thức truyền thông số nâng cao do hãng nghiên cứu phát triển.
Các bộ Trung tâm báo cháy địa chỉ thường tích hợp thiết bị giao tiếp kỹ thuật số (DACT) với ID liên hệ và định dạng báo cáo SIA. Các trung tâm báo cháy thường sử dụng module FN-DAC Digital Alarm Communicator - hình. Độ nhạy bén của thiết bị tùy thuộc vào việc lập trình từ FireNET Control Panel hoặc bằng Loop Explorer. + Thiết bị báo cháy Notifier [5] Các dòng sản phẩm của Honewell nói chung hay Notifier nói riêng đã có mặt ở rất nhiều nước từ nhiều nước phát triển.
Giá của 1 bộ báo cháy cơ bản của hãng nằm trong khoảng 8 triệu đồng. Trung tâm báo cháy sử dụng vi xử lý (nổi bật là module SLM-318 Signaling Loop Module -hình) và điều khiển các thiết bị đầu vào sử dụng công nghệ tự dò kiểm tra (Self-Test) và liên kết với nền tảng CLSS trên thiết bị di động. Sơ lược về khóa luận Trong đề tài này tập trung vào thiết kế hệ thống báo cháy thông minh ứng dụng cho nhà thông minh. Hệ thống gồm 2 phần chính là hệ thống mạch và ứng dụng trên điện thoại Android.
Hệ thống mạch gồm 2 sản phẩm chính là mạch Slave có nhiệm vụ thu thập dữ liệu và báo cháy, mạch Master làm trung tâm báo cháy, thực hiện nhận dữ liệu từ các mạch Slave và thông báo đến user bằng tin nhắn SMS. Hệ thống sử dụng vi điều khiển ESP32 làm trung tâm điều khiển, thực hiện đọc cảm biến, đẩy dữ liệu lên cloud Google Firebase, ứng dụng phương pháp học máy SVM để huấn luyện hệ thống nhằm phân biệt đám cháy thật – giả. Dữ liệu hiển thị và thông báo qua điện thoại Android và tin nhắn SMS. Ngoài ra, hệ thống sử dụng nguồn điện bằng pin 18650 có mạch bảo vệ và tự động ngừng sạc để độc lập với nguồn điện trong nhà khi xảy ra sự cố cắt điện.
ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT VÀ TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ 2. Tiêu chuẩn thiết kế Dựa trên TCVN 5738:2021 [3], hệ thống báo cháy đáp ứng những yêu cầu sau: - Phát hiện cháy nhanh chóng theo chức năng đã được đề ra; - Chuyển tín hiệu khi phát hiện cháy thành tín hiệu báo động rõ ràng để những người xung quanh có thể thực hiện ngay các biện pháp thích hợp; - Báo hiệu nhanh chóng và rõ ràng mọi trường hợp sự cố của hệ thống; - Yêu cầu về tín hiệu thông báo: - Đối với thiết bị cảnh báo bằng âm thanh: + Phải thông báo đến được đến người trong phòng. - Đối với thiết bị cảnh báo bằng ánh sáng: + Được lắp đặt trên hành lang, lối ra thoát nạn; + Khu vực yêu cầu hạn chế về âm thanh (ví dụ khu vực phòng mổ trong bệnh viện) + Nơi người khiếm thính thường ở; 2. Đặc tính kỹ thuật Hệ thống gồm 2 loại mạch là các mạch slave và mạch master.
Mạch Slave – thiết bị báo cháy sử dụng 2 pin 18650 có shield bảo vệ nguồn điện thế 5V/2,2A để cung cấp điện năng cho vi điều khiển ESP32. ESP32 cung cấp điện áp 3,3V để nuôi các cảm biến. Danh sách các linh kiện trong mạch Slave. + Vi điều khiển ESP32 sử dụng chip ESP32-D0WD-V3 (revision 3) + Các cảm biến khói MQ2, MQ7, MQ125 + Cảm biến nhiệt độ và độ ẩm DHT11 + Cảm biến phát hiện hồng ngoại.
+ Còi báo và đèn led. + Battery sheild 2 Pin Lithium 18650 Đơn vị đo lường và điện áp tiêu thụ của cảm biến trong bảng 2-1.