I. Giới thiệu về Nghiên cứu Hệ thống Phòng cháy và Báo cháy cho Nhà phố tại HCMUTE
Đồ án tốt nghiệp "Nghiên cứu, thi công hệ thống phòng cháy và báo cháy cho nhà phố" tại trường HCMUTE tập trung vào việc thiết kế và triển khai một hệ thống thông minh, kết hợp giám sát điện năng tiêu thụ và báo cháy. Đề tài giải quyết vấn đề an toàn phòng cháy chữa cháy trong nhà phố, một vấn đề nguy cơ cháy nổ thường gặp. Hệ thống sử dụng Arduino MEGA WiFi R3 ATmega2560 + ESP8266 làm bộ điều khiển trung tâm, kết nối với các thiết bị báo cháy, cảm biến khí gas (MQ-02), cảm biến nhiệt độ và độ ẩm (DHT11), và thiết bị đo điện năng (PZEM-004T). Dữ liệu được truyền lên Firebase và hiển thị trên giao diện web, cho phép người dùng giám sát từ xa. Sim900A được tích hợp để gửi cảnh báo qua tin nhắn SMS và cuộc gọi khi phát hiện sự cố. Đề tài nhấn mạnh vào an toàn PCCC và ứng dụng công nghệ PCCC hiện đại.
1.1. Mục tiêu và Phạm vi nghiên cứu
Mục tiêu chính là thiết kế và xây dựng một hệ thống phòng cháy và báo cháy nhà phố hiệu quả, tích hợp khả năng giám sát điện năng từ xa. Phạm vi nghiên cứu bao gồm: Nghiên cứu hệ thống phòng cháy chữa cháy nhà phố, thiết kế phần cứng và phần mềm, tích hợp các thiết bị PCCC, lập trình điều khiển và giao diện người dùng. Hệ thống tập trung vào việc giám sát các nguy cơ cháy nhà phố, cụ thể là rò rỉ khí gas và quá tải điện. Hệ thống báo cháy tự động được thiết kế để gửi cảnh báo kịp thời đến người dùng thông qua tin nhắn SMS và cuộc gọi điện thoại. Đề tài nghiên cứu PCCC nhà phố HCMUTE tập trung vào việc ứng dụng công nghệ hiện đại, cụ thể là hệ thống báo cháy tự động và giám sát từ xa.
1.2. Phương pháp nghiên cứu
Đề tài áp dụng phương pháp nghiên cứu thực nghiệm. Các bước bao gồm: Khảo sát thực tế về quy chuẩn PCCC nhà phố, thiết kế hệ thống PCCC nhà phố, xây dựng phần cứng và phần mềm, thử nghiệm hệ thống PCCC, phân tích kết quả và đề xuất giải pháp. Thiết kế hệ thống PCCC nhà phố bao gồm việc lựa chọn các thiết bị PCCC phù hợp, thiết kế mạch điện, lập trình vi điều khiển. Thi công hệ thống PCCC nhà phố được thực hiện trên mô hình nhà phố thu nhỏ. Kiểm tra hệ thống PCCC được thực hiện để đánh giá hiệu quả hoạt động của hệ thống.
II. Phân tích Hệ thống và Thiết kế
Phần này tập trung vào thiết kế hệ thống PCCC nhà phố. Hệ thống báo cháy nhà phố HCMUTE sử dụng kiến trúc ba tầng: Tầng cảm biến, tầng điều khiển, và tầng giao diện người dùng. Tầng cảm biến thu thập dữ liệu từ các cảm biến khí gas, nhiệt độ, độ ẩm và điện năng. Tầng điều khiển xử lý dữ liệu và đưa ra cảnh báo. Tầng giao diện người dùng hiển thị thông tin và cho phép người dùng tương tác. Thiết kế hệ thống PCCC cân nhắc đến quy định PCCC Việt Nam và tiêu chuẩn thiết kế PCCC. Việc chọn lựa thiết bị PCCC phù hợp đảm bảo tính hiệu quả và độ tin cậy cao. Giải pháp PCCC nhà phố được đề xuất dựa trên phân tích rủi ro và đánh giá chi phí.
2.1. Kiến trúc hệ thống
Hệ thống PCCC được thiết kế dựa trên Arduino MEGA WiFi R3 ATmega2560 + ESP8266, kết nối với các module khác nhau thông qua giao tiếp UART và I2C. Module Sim900A chịu trách nhiệm gửi tin nhắn và thực hiện cuộc gọi cảnh báo. Hệ thống báo cháy tự động dựa trên sự kết hợp các cảm biến và thiết bị báo cháy để phát hiện sớm các sự cố. Màn hình LCD20x4 hiển thị trạng thái hoạt động của hệ thống. Hệ thống báo cháy tự động kết hợp với hệ thống giám sát điện năng cung cấp thông tin tổng quan về hoạt động điện trong nhà. Hệ thống báo cháy tự động và hệ thống chữa cháy (nếu có) phải được tích hợp với nhau nhằm đảm bảo sự hoạt động đồng bộ.
2.2. Lựa chọn thiết bị và phần mềm
Sự lựa chọn các thiết bị PCCC được thực hiện dựa trên tiêu chuẩn thiết kế PCCC. Arduino MEGA WiFi R3 ATmega2560 + ESP8266 được chọn làm bộ vi điều khiển chính nhờ tính linh hoạt và khả năng kết nối. Sim900A được lựa chọn vì khả năng gửi tin nhắn SMS và thực hiện cuộc gọi. Các thiết bị báo cháy khác được lựa chọn dựa trên độ nhạy, độ tin cậy và giá thành. Phần mềm được sử dụng bao gồm IDE Arduino, Firebase, và các công cụ lập trình web. Việc lựa chọn phần mềm phù hợp đảm bảo tính hiệu quả trong quá trình lập trình và tích hợp hệ thống. Hệ thống PCCC hiện đại được ưu tiên lựa chọn để đảm bảo tính năng hoạt động tối ưu.
III. Triển khai và Đánh giá
Phần này trình bày quá trình thi công hệ thống PCCC nhà phố, lập trình hệ thống PCCC, và đánh giá hiệu quả hệ thống PCCC. Thi công hệ thống PCCC bao gồm việc lắp ráp các thiết bị, đấu nối mạch điện, và cài đặt phần mềm. Lập trình hệ thống PCCC tập trung vào việc viết code điều khiển cho bộ vi điều khiển, xử lý dữ liệu từ các cảm biến, và giao tiếp với giao diện người dùng. Đánh giá hiệu quả hệ thống PCCC được thực hiện thông qua các bài kiểm tra thực tế, đánh giá khả năng phát hiện và cảnh báo các sự cố, đánh giá độ tin cậy và độ ổn định của hệ thống. Giải pháp PCCC thông minh được đánh giá dựa trên hiệu quả hoạt động và chi phí.
3.1. Quá trình triển khai
Quá trình thi công hệ thống PCCC bắt đầu từ việc lắp ráp và hàn các thành phần điện tử trên mạch in. Việc kiểm tra kỹ lưỡng mạch điện sau khi hoàn thành lắp ráp là cần thiết để đảm bảo hoạt động ổn định của hệ thống. Sau đó, lập trình hệ thống PCCC được thực hiện trên môi trường IDE Arduino. Các đoạn code được viết và kiểm tra cẩn thận để đảm bảo tính chính xác và hiệu quả. Việc cài đặt và cấu hình phần mềm Firebase cũng được thực hiện để thiết lập kết nối giữa hệ thống và giao diện web. Cuối cùng, kiểm tra hệ thống PCCC được thực hiện để đảm bảo mọi chức năng hoạt động như mong muốn.
3.2. Kết quả và đánh giá
Kết quả nghiên cứu hệ thống phòng cháy và báo cháy cho nhà phố tại HCMUTE cho thấy hệ thống hoạt động ổn định, hiệu quả trong việc phát hiện và cảnh báo các sự cố. Hệ thống có khả năng giám sát điện năng tiêu thụ, phát hiện rò rỉ khí gas và quá tải điện. Giai đoạn bảo trì hệ thống PCCC cần được chú trọng để đảm bảo hệ thống luôn hoạt động ở mức độ hiệu quả cao. Tuy nhiên, hệ thống còn một số hạn chế như phụ thuộc vào mạng internet và độ chính xác của các cảm biến. Các giải pháp PCCC được đề xuất trong báo cáo giúp nâng cao hiệu quả hoạt động và khắc phục những hạn chế của hệ thống. Phân tích sự cố cháy trong quá trình thử nghiệm giúp đánh giá độ chính xác của hệ thống.
