I. Hệ thống thu thập dữ liệu môi trường
Phần này tập trung vào hệ thống thu thập dữ liệu môi trường. Hệ thống này sử dụng các cảm biến môi trường để thu thập thông tin thời gian thực. Các cảm biến bao gồm cảm biến nhiệt độ, cảm biến khói, cảm biến khí gas, và cảm biến quang trở. Dữ liệu được thu thập từ các cảm biến này phản ánh các điều kiện môi trường quan trọng ảnh hưởng đến an toàn phòng cháy chữa cháy. Thu thập dữ liệu môi trường thời gian thực là một khía cạnh then chốt, cho phép phản ứng nhanh chóng trước các sự cố tiềm tàng. Giám sát môi trường liên tục giúp đảm bảo an ninh môi trường và phát hiện sớm các mối nguy hiểm. Thu thập dữ liệu tự động loại bỏ sự cần thiết phải giám sát thủ công, tăng cường hiệu quả và độ chính xác. Dữ liệu lớn môi trường (big data môi trường) có thể được thu thập và phân tích để hiểu rõ hơn về các xu hướng và mô hình, hỗ trợ trong việc ra quyết định và lập kế hoạch phòng ngừa. Thiết bị giám sát môi trường cần được lựa chọn cẩn thận để đảm bảo độ chính xác và độ tin cậy của dữ liệu. Việc xử lý dữ liệu môi trường và phân tích dữ liệu môi trường là cần thiết để chuyển đổi dữ liệu thô thành thông tin hữu ích.
1.1. Loại cảm biến và nguyên lý hoạt động
Đề tài sử dụng nhiều loại cảm biến khác nhau để thu thập dữ liệu, bao gồm cảm biến nhiệt độ (DHT-22), cảm biến khí gas (MQ-2), cảm biến phát hiện lửa (flame sensor) và cảm biến quang trở. Mỗi loại cảm biến hoạt động dựa trên nguyên lý riêng. Cảm biến nhiệt độ đo nhiệt độ môi trường xung quanh. Cảm biến khí gas phát hiện sự hiện diện của các loại khí gas nhất định, trong trường hợp này là khí gas dễ cháy. Cảm biến phát hiện lửa phát hiện ngọn lửa bằng cách dò tìm bức xạ hồng ngoại. Cảm biến quang trở đo cường độ ánh sáng. Dữ liệu thu thập được từ các cảm biến này được chuyển đổi thành tín hiệu điện tử và được xử lý bởi vi điều khiển. Việc lựa chọn các loại cảm biến này dựa trên độ chính xác, độ nhạy và khả năng tương thích với hệ thống. Sự kết hợp của các loại cảm biến này cho phép hệ thống phát hiện đa dạng các điều kiện môi trường, từ nhiệt độ cao đến sự rò rỉ khí gas hoặc sự hiện diện của lửa. Sự hoạt động chính xác của các cảm biến là yếu tố then chốt để đảm bảo hiệu quả của toàn bộ hệ thống.
1.2. Phương pháp thu thập và truyền dữ liệu
Dữ liệu từ các cảm biến môi trường được thu thập thông qua giao tiếp SPI và I2C. Arduino Nano đóng vai trò như bộ điều khiển trung tâm, thu thập dữ liệu từ các cảm biến và xử lý. Dữ liệu sau đó được truyền đến ESP8266 NodeMCU, một module IoT, để truyền lên cơ sở dữ liệu trực tuyến (Thingspeak.com). Thu thập dữ liệu tự động đảm bảo việc giám sát liên tục. Internet of Things (IoT) cho phép giám sát từ xa thông qua web. Truyền dữ liệu qua SMS được sử dụng làm phương thức cảnh báo khẩn cấp. Sự lựa chọn giao thức truyền dữ liệu phụ thuộc vào các yếu tố như tốc độ truyền, độ tin cậy, và tiêu thụ năng lượng. Khả năng tích hợp hệ thống với các nền tảng khác là cần thiết cho việc mở rộng và phát triển. Cấu trúc hệ thống được thiết kế để đảm bảo sự ổn định và hiệu quả trong việc thu thập, xử lý và truyền dữ liệu.
II. Hệ thống cảnh báo hỏa hoạn qua SMS
Phần này tập trung vào hệ thống cảnh báo cháy. Cảnh báo cháy qua SMS được kích hoạt khi các cảm biến phát hiện các điều kiện nguy hiểm, chẳng hạn như nhiệt độ cao, khói, hoặc khí gas. Tin nhắn cảnh báo sẽ được gửi đến người dùng, thông báo cho họ về tình trạng khẩn cấp. Ứng dụng cảnh báo cháy cho phép giám sát từ xa và phản hồi kịp thời. Giải pháp cảnh báo cháy này tăng cường an toàn và giảm thiểu thiệt hại. Hệ thống cảnh báo sớm là chìa khóa để ngăn chặn các vụ cháy lớn. An toàn phòng cháy chữa cháy được nâng cao thông qua việc kết hợp hệ thống này với các biện pháp phòng ngừa khác. Ngăn ngừa cháy nổ là mục tiêu quan trọng cần đạt được. An toàn công nghiệp được cải thiện đáng kể với hệ thống này. Hệ thống cảnh báo đa kênh có thể được xây dựng để tăng độ tin cậy của hệ thống.
2.1. Cơ chế cảnh báo và xử lý sự cố
Khi cảm biến phát hiện nhiệt độ vượt quá ngưỡng cho phép hoặc phát hiện khói hoặc khí gas, hệ thống sẽ kích hoạt cảnh báo cháy. Cơ chế cảnh báo bao gồm gửi tin nhắn cảnh báo đến người dùng qua SMS. Ứng dụng di động cảnh báo cháy sẽ hiển thị thông tin chi tiết về sự cố. Ngoài ra, hệ thống có thể kích hoạt các thiết bị khác, như quạt thông gió hoặc máy bơm nước, để xử lý sự cố. Phần mềm giám sát môi trường hiển thị dữ liệu từ các cảm biến và trạng thái của hệ thống. Hệ thống thông minh này tự động xử lý sự cố, giảm thiểu thiệt hại và bảo vệ tính mạng con người. Điều khiển từ xa cho phép người dùng giám sát và điều khiển hệ thống từ xa. Thiết kế hệ thống cần ưu tiên độ tin cậy và tính sẵn sàng cao, đảm bảo hoạt động liên tục. Thuật toán phát hiện cháy cần được tối ưu để đảm bảo độ chính xác và giảm thiểu báo động giả.
2.2. Chi phí và bảo trì hệ thống
Chi phí hệ thống cảnh báo cháy bao gồm chi phí mua sắm thiết bị, lắp đặt, và bảo trì. Lắp đặt hệ thống cảnh báo cháy cần được thực hiện bởi các chuyên gia có kinh nghiệm. Bảo trì hệ thống cảnh báo cháy định kỳ là cần thiết để đảm bảo hoạt động ổn định. API cảnh báo cháy có thể được tích hợp vào hệ thống quản lý tòa nhà. Hệ thống cảnh báo cháy cần được thiết kế để dễ dàng bảo trì và sửa chữa. Các yếu tố cần được xem xét bao gồm tuổi thọ của các cảm biến, thời gian phản hồi, và chi phí thay thế các bộ phận. Việc tối ưu hoá chi phí hệ thống cảnh báo cháy là một yếu tố quan trọng trong việc triển khai hệ thống. Mô hình dự báo cháy có thể được sử dụng để dự đoán và ngăn ngừa các vụ cháy.
