Đồ Án Tốt Nghiệp: Thiết Kế Hệ Thống Giám Sát Mực Nước và Điều Khiển Cửa Đập Tự Động

• Tác giả: Đoàn Huy Tài
• Người hướng dẫn: ThS. Trần Thị Quỳnh Như
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công Nghệ Kỹ Thuật Máy Tính
• Đề tài: Thiết Kế Hệ Thống Giám Sát Mực Nước Và Điều Khiển Cửa Đập Tự Động
• Loại tài liệu: Đồ Án Tốt Nghiệp
• Năm xuất bản: 2024
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU
• 1.1. TỔNG QUAN ĐỀ TÀI
• 1.2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU
• 1.3. NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU
• 1.4. GIỚI HẠN ĐỀ TÀI
• 1.5. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU
• 1.6. PHẠM VI NGHIÊN CỨU
• 1.7. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 1.8. BỐ CỤC ĐỀ TÀI
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
• 2.1. GIỚI THIỆU VỀ WIFI
• 2.1.1. Lịch sử phát triển
• 2.1.2. Nguyên tắc hoạt động
• 2.1.3. Một số chuẩn kết nối Wifi
• 2.2. WIFI ESP8266 NODEMCU
• 2.2.1. Lịch sử hình thành và phát triển
• 2.2.2. Sơ đồ chân và thông số kỹ thuật
• 2.3. CẢM BIẾN SIÊU ÂM HC-SR04
• 2.3.1. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động
• 2.3.2. Sơ đồ chân và thông số kỹ thuật
• 2.4. APP BLYNK IOT
• 2.4.1. Thành phần và nguyên lý hoạt động
• 3. CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ
• 3.1. YÊU CẦU THIẾT KẾ
• 3.2. SƠ ĐỒ KHỐI VÀ NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG
• 3.3. THIẾT KẾ TỪNG KHỐI
• 3.3.1. Thiết kế phần mềm
• 3.3.2. Thiết kế phần cứng
• 3.3.3. Khối thu nhận dữ liệu
• 3.3.4. Khối xử lí trung tâm
• 3.4. THI CÔNG MÔ HÌNH
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ ĐÁNH GIÁ
• 4.1. KẾT QUẢ HOẠT ĐỘNG CỦA MÔ HÌNH
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
• 5.1. KẾT LUẬN
• 5.2. HƯỚNG PHÁT TRIỂN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng Quan Về Thiết Kế Hệ Thống Giám Sát Mực Nước

Hệ thống giám sát mực nước và điều khiển cửa đập tự động là một giải pháp công nghệ hiện đại nhằm đảm bảo an toàn cho các công trình thủy lợi và thủy điện. Việc thiết kế hệ thống này không chỉ giúp theo dõi mực nước mà còn tự động hóa quy trình điều khiển cửa đập, giảm thiểu rủi ro vỡ đập. Hệ thống sử dụng cảm biến siêu âm để đo mực nước và kết nối với ứng dụng điện thoại để người quản lý có thể theo dõi từ xa.

1.1. Lợi Ích Của Hệ Thống Giám Sát Mực Nước

Hệ thống giám sát mực nước giúp phát hiện sớm các tình huống nguy hiểm, từ đó có biện pháp xử lý kịp thời. Việc sử dụng công nghệ IoT trong giám sát mực nước mang lại nhiều lợi ích như tiết kiệm thời gian, tăng cường độ chính xác và giảm thiểu rủi ro cho các công trình.

1.2. Các Thành Phần Chính Của Hệ Thống

Hệ thống bao gồm các thành phần chính như cảm biến siêu âm HC-SR04, NodeMCU ESP8266 để xử lý dữ liệu và động cơ Servo để điều khiển cửa đập. Mỗi thành phần đều có vai trò quan trọng trong việc đảm bảo hoạt động hiệu quả của hệ thống.

II. Vấn Đề An Toàn Trong Quản Lý Mực Nước

Quản lý mực nước là một thách thức lớn trong các công trình thủy lợi và thủy điện. Việc không kiểm soát được mực nước có thể dẫn đến những hậu quả nghiêm trọng như vỡ đập, gây thiệt hại về người và tài sản. Do đó, việc thiết kế hệ thống giám sát mực nước là rất cần thiết.

2.1. Nguyên Nhân Gây Ra Vấn Đề An Toàn

Các nguyên nhân chính gây ra vấn đề an toàn bao gồm mưa lớn, bão và sự gia tăng đột ngột của lượng nước trong hồ chứa. Những yếu tố này có thể làm tăng áp lực lên các công trình đập, dẫn đến nguy cơ vỡ đập.

2.2. Hệ Thống Cảnh Báo Sớm

Hệ thống giám sát mực nước cần có chức năng cảnh báo sớm khi mực nước vượt ngưỡng an toàn. Điều này giúp người quản lý có thể thực hiện các biện pháp cần thiết để giảm thiểu rủi ro.

III. Phương Pháp Thiết Kế Hệ Thống Giám Sát Mực Nước

Thiết kế hệ thống giám sát mực nước bao gồm nhiều bước quan trọng từ việc lựa chọn linh kiện đến lập trình phần mềm. Mỗi bước đều cần được thực hiện một cách cẩn thận để đảm bảo hệ thống hoạt động hiệu quả.

3.1. Lựa Chọn Linh Kiện Phù Hợp

Việc lựa chọn linh kiện như cảm biến siêu âm, NodeMCU và động cơ Servo là rất quan trọng. Các linh kiện này cần phải đáp ứng được yêu cầu kỹ thuật và chức năng của hệ thống.

3.2. Lập Trình Phần Mềm Kết Nối

Phần mềm cần được lập trình để thu thập dữ liệu từ cảm biến và gửi thông tin về ứng dụng điện thoại. Việc này giúp người quản lý có thể theo dõi tình hình mực nước một cách dễ dàng.

IV. Ứng Dụng Thực Tiễn Của Hệ Thống Giám Sát

Hệ thống giám sát mực nước và điều khiển cửa đập tự động đã được áp dụng thành công trong nhiều dự án thực tế. Những ứng dụng này không chỉ giúp nâng cao hiệu quả quản lý mà còn đảm bảo an toàn cho các công trình.

4.1. Các Dự Án Thành Công

Nhiều dự án giám sát mực nước đã được triển khai tại các hồ chứa lớn, giúp giảm thiểu rủi ro và nâng cao hiệu quả quản lý. Các hệ thống này đã chứng minh được tính hiệu quả trong việc theo dõi và điều khiển mực nước.

4.2. Kết Quả Đạt Được

Kết quả từ các dự án cho thấy hệ thống giám sát mực nước đã giúp phát hiện sớm các tình huống nguy hiểm, từ đó có biện pháp xử lý kịp thời, giảm thiểu thiệt hại.

V. Kết Luận Và Hướng Phát Triển Tương Lai

Hệ thống giám sát mực nước và điều khiển cửa đập tự động là một giải pháp hiệu quả cho việc quản lý an toàn các công trình thủy lợi và thủy điện. Trong tương lai, cần tiếp tục nghiên cứu và phát triển để cải thiện tính năng và hiệu quả của hệ thống.

5.1. Đánh Giá Hiệu Quả Hệ Thống

Hệ thống đã cho thấy hiệu quả trong việc giám sát và điều khiển mực nước. Tuy nhiên, cần có những cải tiến để nâng cao độ chính xác và độ tin cậy.

5.2. Hướng Phát Triển Mới

Trong tương lai, có thể tích hợp thêm các công nghệ mới như trí tuệ nhân tạo để nâng cao khả năng dự đoán và cảnh báo sớm, từ đó cải thiện hiệu quả quản lý mực nước.