Hệ thống cảnh báo hỏa hoạn và rò rỉ khí gas: Thiết kế và thi công hiệu quả

LỜI CAM ĐOAN

LỜI CẢM ƠN

1. 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

2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.1. GIỚI THIỆU CÁC LOẠI KHÍ GAS TRONG CÔNG NGHIỆP

2.2. ỨNG DỤNG CỦA KHÍ GAS TRONG CÔNG NGHIỆP

2.2.1. Ứng dụng trong ngành thực phẩm

2.2.2. Ứng dụng trong thiết bị gia dụng

2.2.3. Ứng dụng làm nhiên liệu khí đốt

2.3. TÍNH CHẤT NGUY HIỂM CHÁY, NỔ CỦA GAS

2.4. GIỚI THIỆU VỀ CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ

2.4.1. Phân loại cảm biến nhiệt độ

2.5. GIỚI THIỆU TIA LỬA ĐIỆN

2.5.1. Điều kiện tạo ra tia lửa điện

2.5.2. Ứng dụng

2.6. GIỚI THIỆU MẠNG DI ĐỘNG GSM

2.7. CÁC LOẠI MODULE SIM TRÊN THỊ TRƯỜNG

2.7.1. Nguyên lý hoạt động

2.7.2. Giao tiếp UART với vi điều khiển

2.7.3. Tập lệnh AT

2.8. BỘ THU PHÁT SÓNG VÔ TUYẾN (RF)

2.8.1. Sóng vô tuyến (RF)

2.8.2. Bộ thu phát sóng vô tuyến (RF)

2.9. CÁC LOẠI MODULE THU PHÁT SÓNG RF

2.9.1. Nguyên lý hoạt động

2.9.2. Giao tiếp SPI với vi điều khiển

2.10. GIỚI THIỆU HỆ THỐNG INTERNET

2.10.1. Cấu trúc của mạng Internet

2.10.2. Các mạng truy nhập không dây

2.11. CÁC LOẠI MODULE THU PHÁT WIFI

2.12. NGUỒN CUNG CẤP

2.12.1. Bộ chuyển đổi nguồn AC – DC

2.12.1.1. Bộ chuyển đổi Adapter

2.12.1.2. Nguồn tổ ong

2.12.2. Bộ chuyển đổi nguồn DC- DC

2.12.2.1. Mạch tăng áp BOOST

2.12.2.2. Mạch hạ áp BUCK

2.13. ĐỘNG CƠ ĐIỆN XOAY CHIỀU

2.13.1. Động cơ điện 1 pha

2.13.2. Động cơ điện 3 pha

2.14. GIỚI THIỆU VI ĐIỀU KHIỂN ARDUINO

2.14.1. Các loại Arduino

2.15. CÁC CHUẨN TRUYỀN DỮ LIỆU

2.15.1. Giao tiếp SPI

2.15.2. Giao tiếp UART

3. CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG

3.1. GIỚI THIỆU VỀ MÔ HÌNH HỆ THỐNG

3.2. TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ CHI TIẾT HỆ THỐNG

3.2.1. Thiết kế sơ đồ khối hệ thống

3.2.2. Tính toán và thiết kế mạch

3.2.2.1. Cảm biến khí gas

3.2.2.2. Cảm biến lửa

3.2.2.3. Cảm biến nhiệt độ

3.2.2.4. Cảm biến siêu âm HC-SR04

3.2.2.5. Chuông báo động

3.2.2.6. Khối hiển thị

3.2.2.7. Module Wifi ESP8266

3.2.2.8. Mạch thu phát RF NRF24L01+

3.2.2.9. Module SIM 800A MINI

3.2.2.10. Khối xử lý trung tâm Arduino

3.3. SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ CỦA HỆ THỐNG

3.3.1. Sơ đồ nguyên lý của khối thu thập dữ liệu

3.3.2. Sơ đồ nguyên lý khối xử lý trung tâm

3.3.3. Sơ đồ nguyên lý khối máy bơm

4. CHƯƠNG 4: THI CÔNG HỆ THỐNG

4.1. Thi công khối thu thập dữ liệu

4.2. Khối xử lý trung tâm

4.3. ĐÓNG GÓI VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH

4.3.1. Thi công hộp bảo vệ mạch

4.3.2. Thi công mô hình

5. CHƯƠNG 5: LẬP TRÌNH HỆ THỐNG

5.1. Khối thu thập dữ liệu

5.2. Khối xử lý trung tâm

5.2.1. Phần mềm lập trình cho vi điều khiển

5.2.1.1. Giới thiệu phần mềm lập trình

5.2.1.2. Giới thiệu về Web Thingspeak

6. CHƯƠNG 6: KẾT QUẢ, NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ

6.1. KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC

6.1.1. Sử dụng Arduino Nano

6.1.2. Sử dụng module NRF24L01

6.1.3. Đưa thông tin lên Web Thingspeak

6.1.4. Sử dụng module SIM 800A gọi và nhắn tin

6.2. KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM

7. CHƯƠNG 7: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN

7.1. HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI

TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng quan về hệ thống cảnh báo hỏa hoạn và rò rỉ khí gas

Hệ thống cảnh báo hỏa hoạn và rò rỉ khí gas là một giải pháp công nghệ tiên tiến nhằm bảo vệ an toàn cho con người và tài sản. Hệ thống này bao gồm các cảm biến phát hiện lửa, nhiệt độ và khí gas, được kết nối với một vi điều khiển trung tâm. Khi phát hiện có sự cố, hệ thống sẽ tự động kích hoạt các biện pháp phòng ngừa như mở quạt thông gió, kích hoạt máy bơm dập lửa và gửi thông báo đến người dùng qua điện thoại. Việc thiết kế và thi công hệ thống này không chỉ giúp giảm thiểu thiệt hại do hỏa hoạn mà còn nâng cao ý thức về an toàn phòng cháy chữa cháy trong cộng đồng.

1.1. Thiết kế hệ thống cảnh báo hỏa hoạn

Thiết kế hệ thống cảnh báo hỏa hoạn bao gồm việc lựa chọn các cảm biến phù hợp như cảm biến lửa, cảm biến nhiệt độ và cảm biến khí gas. Các cảm biến này cần được lắp đặt ở những vị trí chiến lược để đảm bảo phát hiện sớm nhất có thể. Hệ thống cũng cần có khả năng kết nối với internet để người dùng có thể giám sát từ xa. Việc sử dụng các linh kiện như Arduino và module WiFi ESP8266 giúp hệ thống hoạt động hiệu quả và tiết kiệm năng lượng.

1.2. Thi công hệ thống cảnh báo gas

Thi công hệ thống cảnh báo gas yêu cầu sự chính xác trong việc lắp đặt các cảm biến và kết nối chúng với vi điều khiển. Các cảm biến khí gas như MQ-2 có khả năng phát hiện nhiều loại khí khác nhau, từ LPG đến metan. Hệ thống cần được kiểm tra kỹ lưỡng để đảm bảo hoạt động ổn định và chính xác. Việc lắp đặt cũng cần tuân thủ các tiêu chuẩn an toàn phòng cháy chữa cháy để đảm bảo hiệu quả tối ưu.

II. Phân tích và đánh giá hiệu quả của hệ thống

Hệ thống cảnh báo hỏa hoạn và rò rỉ khí gas không chỉ giúp phát hiện sớm các nguy cơ mà còn cung cấp thông tin kịp thời cho người dùng. Theo thống kê, các vụ cháy nổ gây thiệt hại lớn về người và tài sản. Hệ thống này giúp giảm thiểu thiệt hại bằng cách cảnh báo sớm và tự động thực hiện các biện pháp phòng ngừa. Việc sử dụng công nghệ IoT trong hệ thống cũng cho phép người dùng theo dõi tình trạng an toàn từ xa, tạo ra sự yên tâm cho người sử dụng.

2.1. Giá trị thực tiễn của hệ thống

Giá trị thực tiễn của hệ thống cảnh báo hỏa hoạn và rò rỉ khí gas rất lớn. Nó không chỉ bảo vệ tính mạng con người mà còn bảo vệ tài sản quý giá. Hệ thống này có thể được áp dụng trong nhiều lĩnh vực như gia đình, văn phòng, nhà máy sản xuất và các khu vực công cộng. Việc nâng cao nhận thức về an toàn phòng cháy chữa cháy thông qua hệ thống này cũng góp phần tạo ra một môi trường sống an toàn hơn.

2.2. Đánh giá hiệu quả hoạt động

Đánh giá hiệu quả hoạt động của hệ thống cần dựa trên các tiêu chí như độ nhạy của cảm biến, tốc độ phản ứng và khả năng kết nối. Hệ thống cần được kiểm tra định kỳ để đảm bảo hoạt động ổn định. Các phản hồi từ người dùng cũng rất quan trọng trong việc cải tiến và nâng cao hiệu quả của hệ thống. Việc thu thập dữ liệu từ hệ thống cũng giúp phân tích các nguy cơ tiềm ẩn và đưa ra các giải pháp phòng ngừa hiệu quả hơn.

Thiết kế và thi công hệ thống cảnh báo hỏa hoạn và rò rỉ khí gas