Nghiên cứu và thiết kế hệ thống cảnh báo cháy thông minh trong nhà

• Tác giả: Đỗ Thái Vũ
• Người hướng dẫn: TS. Mai Linh
• Trường học: Đại học Quốc gia Hà Nội
• Chuyên ngành: Công nghệ kỹ thuật điện tử, viễn thông
• Đề tài: Hệ thống cảnh báo cháy thông minh cho nhà ở: Nghiên cứu và thiết kế
• Loại tài liệu: khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Hà Nội

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG
• 1.1. Thực trạng hiện nay
• 1.2. Các hệ thống báo cháy tự động phổ biến trên thị trường
• 1.3. Nguyên lý hoạt động của các hệ thống báo cháy tự động hiện nay
• 1.4. Hệ thống báo cháy thông thường (Conventional fire alarm system)
• 1.5. Hệ thống báo cháy địa chỉ (Addressable fire alarm system)
• 1.6. Một số thiết bị phòng cháy, chữa cháy phổ biến trên thị trường
• 1.7. Sơ lược về khóa luận
• 2. CHƯƠNG 2: ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT VÀ TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ
• 2.1. Tiêu chuẩn thiết kế
• 2.2. Đặc tính kỹ thuật
• 3. CHƯƠNG 3: QUẢN LÝ KHÓA LUẬN
• 3.1. Phân bố thời gian công việc
• 3.2. Thông số kỹ thuật của linh kiện
• 3.3. Vi xử lý và vi điều khiển
• 3.4. Mô hình TCP/IP
• 3.5. Giao thức truyền tin
• 3.5.1. Wifi – Mạng không dây LAN IEEE 802
• 3.5.2. GSM – Mô hình mạng 2G
• 3.5.3. Giao thức ESP-NOW
• 3.6. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của các cảm biến
• 3.6.1. Các cảm biến khói MQ
• 3.6.2. Cảm biến phát hiện hồng ngoại (Flame Sensor)
• 3.6.3. Cảm biến nhiệt độ - độ ẩm DHT11
• 3.7. Mô hình học máy SVM (Support Vector Machine)
• 3.7.1. Phương pháp SVM
• 3.7.2. Bài toán Hard-Margin
• 3.7.3. Bài toán Soft-Margin
• 3.7.4. Thủ thuật Kernel
• 3.7.5. Thông số trong mô hình SVC
• 3.7.6. Đánh giá hiệu năng học máy bằng thực nghiệm
• 4. CHƯƠNG 4: PHƯƠNG PHÁP
• 4.1. Kết nối phần cứng
• 4.2. Áp dụng phương pháp SVM vào mô hình học máy
• 4.3. Tiến hành lấy mẫu
• 4.4. Chia tập, chuẩn hóa hệ số Scale
• 4.5. Chọn kernel cho mô hình SVC, giá trị của hệ số C và (γ) gamma
• 4.6. Lập trình cho hệ thống mạch
• 4.6.1. Lập trình trên mạch Slave
• 4.6.2. Thu thập dữ liệu từ cảm biến và quy đổi đúng đơn vị đo. Sử dụng học máy dự đoán đám cháy. Đẩy dữ liệu lên Firebase. Giao tiếp giữa mạch Slave và Master
• 4.6.3. Lập trình trên mạch Master
• 4.6.4. Lắng nghe và nhận dữ liệu từ các mạch Slave
• 4.6.5. Lập trình ngưỡng cảnh báo theo màu đèn LED
• 4.6.6. Điều khiển SIM800L gửi tin nhắn SMS đến người dùng
• 4.7. Thiết kế ứng dụng IOT FireAlarm UET trên thiết bị Android
• 4.7.1. Liên kết Firebase và ứng dụng IOT FireAlarm UET
• 4.7.2. Thiết kế giao diện ứng dụng
• 4.7.2.1. Giao diện đăng ký, đăng nhập, lấy lại mật khẩu
• 4.7.2.2. Thiết kế giao diện màn hình hoạt động chính
• 4.7.2.3. Thiết kế giao diện màn hình chi tiết
• 4.7.3. Lập trình cho ứng dụng IOT FireAlarm UET
• 4.7.4. Các dịch vụ của Firebase
• 4.7.5. Xử lý bắt và nhận dữ liệu
• 4.7.6. Tạo danh sách tên các phòng và trạng thái ở MainActivity
• 4.7.7. Thay đổi màn hình nền ở DetailActivity
• 4.8. Các biện pháp báo cháy
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ
• 5.1. Kết quả huấn luyện mô hình học máy
• 5.2. Kết quả thiết kế hệ thống mạch
• 5.3. Kết quả thiết kế ứng dụng IOT FireAlarm UET
• 5.3.1. Đăng ký, đăng nhập, reset tài khoản
• 5.3.2. Hiển thị danh sách các phòng và chi tiết
• 5.3.3. Thông báo sự cố đến người dùng
• 6. CHƯƠNG 6: ĐÓNG GÓP VÀ KẾT LUẬN
• 6.1. Đóng góp của khóa luận
• 6.2. Hạn chế và khó khăn của khóa luận
• 6.3. Đề xuất hướng phát triển tiếp theo của hệ thống
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng quan về hệ thống cảnh báo cháy thông minh cho nhà ở

Hệ thống cảnh báo cháy thông minh cho nhà ở đang trở thành một giải pháp quan trọng trong việc bảo vệ an toàn cho gia đình. Với sự gia tăng các vụ hỏa hoạn, việc áp dụng công nghệ hiện đại vào hệ thống báo cháy là cần thiết. Hệ thống này không chỉ giúp phát hiện sớm nguy cơ cháy mà còn cung cấp thông tin kịp thời đến người dùng thông qua các thiết bị di động.

1.1. Tình hình cháy nổ hiện nay và nhu cầu cấp thiết

Theo thống kê, số vụ cháy nổ trong các khu dân cư đang gia tăng, gây thiệt hại lớn về người và tài sản. Việc lắp đặt hệ thống cảnh báo cháy thông minh là giải pháp cần thiết để giảm thiểu rủi ro.

1.2. Lợi ích của hệ thống cảnh báo cháy thông minh

Hệ thống cảnh báo cháy thông minh giúp phát hiện sớm các dấu hiệu cháy, gửi thông báo đến người dùng và giảm thiểu thiệt hại. Công nghệ IoT cho phép người dùng theo dõi tình trạng an toàn từ xa.

II. Vấn đề và thách thức trong thiết kế hệ thống cảnh báo cháy

Mặc dù hệ thống cảnh báo cháy thông minh mang lại nhiều lợi ích, nhưng vẫn tồn tại một số thách thức trong thiết kế và triển khai. Các vấn đề như độ tin cậy của cảm biến, khả năng kết nối và bảo trì hệ thống cần được xem xét kỹ lưỡng.

2.1. Độ tin cậy của cảm biến trong hệ thống

Cảm biến khói và nhiệt độ cần phải có độ nhạy cao để phát hiện sớm các dấu hiệu cháy. Việc lựa chọn cảm biến phù hợp là rất quan trọng để đảm bảo hiệu quả của hệ thống.

2.2. Khả năng kết nối và bảo trì hệ thống

Hệ thống cần được thiết kế để dễ dàng kết nối và bảo trì. Việc sử dụng công nghệ không dây giúp giảm thiểu chi phí lắp đặt và bảo trì.

III. Phương pháp thiết kế hệ thống cảnh báo cháy thông minh

Thiết kế hệ thống cảnh báo cháy thông minh bao gồm việc lựa chọn các linh kiện phù hợp, lập trình cho các mạch và phát triển ứng dụng di động. Các phương pháp hiện đại như học máy cũng được áp dụng để nâng cao độ chính xác của hệ thống.

3.1. Lựa chọn linh kiện và thiết bị

Việc lựa chọn các linh kiện như cảm biến khói, cảm biến nhiệt độ và mạch điều khiển là rất quan trọng. Các linh kiện này cần phải đáp ứng tiêu chuẩn kỹ thuật và độ tin cậy cao.

3.2. Lập trình và phát triển ứng dụng di động

Ứng dụng di động giúp người dùng theo dõi tình trạng hệ thống và nhận thông báo kịp thời. Lập trình ứng dụng cần đảm bảo tính thân thiện và dễ sử dụng.

IV. Ứng dụng thực tiễn của hệ thống cảnh báo cháy thông minh

Hệ thống cảnh báo cháy thông minh đã được triển khai tại nhiều hộ gia đình và chung cư, mang lại hiệu quả cao trong việc bảo vệ an toàn. Các ứng dụng thực tiễn cho thấy sự cần thiết của hệ thống này trong cuộc sống hiện đại.

4.1. Các dự án triển khai thành công

Nhiều dự án đã triển khai hệ thống cảnh báo cháy thông minh và đạt được kết quả tích cực. Các hộ gia đình đã giảm thiểu rủi ro cháy nổ đáng kể.

4.2. Phản hồi từ người dùng

Người dùng đánh giá cao tính năng thông báo kịp thời và khả năng theo dõi từ xa của hệ thống. Điều này giúp họ yên tâm hơn về an toàn cho gia đình.

V. Kết luận và hướng phát triển tương lai của hệ thống

Hệ thống cảnh báo cháy thông minh cho nhà ở không chỉ là một giải pháp an toàn mà còn là một phần không thể thiếu trong cuộc sống hiện đại. Tương lai của hệ thống này hứa hẹn sẽ phát triển mạnh mẽ với sự hỗ trợ của công nghệ mới.

5.1. Tương lai của công nghệ cảnh báo cháy

Công nghệ IoT và học máy sẽ tiếp tục được phát triển để nâng cao hiệu quả của hệ thống cảnh báo cháy. Các giải pháp mới sẽ giúp cải thiện độ chính xác và độ tin cậy.

5.2. Khuyến nghị cho các nhà phát triển

Các nhà phát triển cần chú trọng đến việc cải tiến công nghệ và nâng cao trải nghiệm người dùng. Việc nghiên cứu và phát triển các giải pháp mới sẽ giúp hệ thống ngày càng hoàn thiện.