Thiết Kế Mạch Báo Cháy Đa Năng: Khóa Luận Tốt Nghiệp Nguyễn Hồng Quang

LỜI CẢM ƠN

1. CHƯƠNG 1: LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI, MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

1.1. Lý do chọn đề tài. Mục tiêu đề tài. Đối tượng nghiên cứu.

1.2. Phương pháp nghiên cứu và thực hiện đề tài.

1.3. Bố cục khóa luận.

2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.1. Các yếu tố môi trường liên quan đến cháy nổ.

2.2. Internet of Things (IoT).

2.3. Thành phần MQTT.

2.4. Ưu điểm và nhược điểm. TensorFlow và TensorFlow Lite.

2.5. Thành phần TensorFlow. Cách thức hoạt động.

2.6. Giới thiệu phần cứng.

2.6.1. Giới thiệu ESP32-S3-WROOM-1. Sơ đồ chân của module ESP32-S3-WROOM-1. Các chức năng tích hợp trong ESP32. Ưu điểm và nhược điểm.

2.6.2. Cảm biến nhiệt độ và độ ẩm DHT11. Thông số kỹ thuật. Nguyên lý hoạt động.

2.6.3. Cảm biến khói MP-2. Thông số kỹ thuật. Nguyên lý hoạt động.

2.6.4. Cảm biến nhiệt hồng ngoại AMG8833. Thông số kỹ thuật. Nguyên lý hoạt động.

2.6.5. Cảm biến camera OV2640. Thông số kỹ thuật. Nguyên lý hoạt động.

2.6.6. Diode Schottky 1N5819. Thông số kỹ thuật. Nguyên lý hoạt động.

2.6.7. Mạch chuyển nguồn tự động. Nguyên lý hoạt động.

3. CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG

3.1. Sơ đồ khối mạch báo cháy đa năng.

3.2. Thiết kế phần cứng. Khối điều khiển trung tâm.

3.3. Mạch sạc bảo vệ pin lithium TP4056 1A Type-C. Pin Lipo 2000mAh.

3.4. Mạch chuyển nguồn tự động. Khối cảm biến.

3.5. DHT11 mạch cảm biến nhiệt độ và độ ẩm. MP-2 mạch cảm biến khói.

3.6. AMG8833 mạch cảm biến nhiệt hồng ngoại. Module camera OV2640.

3.7. Sơ đồ nguyên lý toàn mạch. Thiết kế board mạch. Thiết kế mạch in. Lắp ráp và kiểm tra.

3.8. Thiết kế phần mềm. Hệ thống cảnh báo cháy. Giải thuật hệ thống mạch báo cháy đa năng.

3.9. Thuật toán nhận diện đám cháy bằng cảm biến AMG8833 trên W nga 02. Thiết kế giao diện Web Server.

4. CHƯƠNG 4: PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM

4.1. Giao diện theo dõi. Phương pháp đánh giá. Kết quả đánh giá.

5. CHƯƠNG 5: ƯU ĐIỂM VÀ NHƯỢC ĐIỂM. HƯỚNG PHÁT TRIỂN TƯƠNG LAI

DANH MỤC HÌNH

DANH MỤC BẢNG

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

TÓM TẮT KHÓA LUẬN

I. Tổng Quan Về Thiết Kế Mạch Báo Cháy Đa Năng

Mạch báo cháy đa năng là một giải pháp tiên tiến trong việc phát hiện và cảnh báo nguy cơ cháy nổ. Với sự phát triển của công nghệ, hệ thống này không chỉ đơn thuần là một thiết bị báo động mà còn tích hợp nhiều chức năng thông minh. Việc thiết kế mạch báo cháy đa năng giúp nâng cao hiệu quả phòng cháy chữa cháy, bảo vệ tài sản và tính mạng con người. Đặc biệt, mạch này có khả năng kết nối với các thiết bị thông minh khác, tạo ra một hệ thống an toàn toàn diện.

1.1. Nguyên Lý Hoạt Động Của Mạch Báo Cháy

Mạch báo cháy hoạt động dựa trên nguyên lý phát hiện các dấu hiệu của cháy như khói, nhiệt độ cao và khí gas. Các cảm biến được sử dụng trong mạch bao gồm cảm biến khói MP-2, cảm biến nhiệt độ DHT11 và cảm biến hồng ngoại AMG8833. Khi phát hiện nguy cơ, hệ thống sẽ gửi tín hiệu cảnh báo đến người dùng qua còi và tin nhắn SMS.

1.2. Lợi Ích Của Hệ Thống Báo Cháy Đa Năng

Hệ thống báo cháy đa năng mang lại nhiều lợi ích như phát hiện sớm nguy cơ cháy, giảm thiểu thiệt hại về người và tài sản. Ngoài ra, tính năng kết nối không dây giúp người dùng dễ dàng theo dõi và quản lý hệ thống từ xa, nâng cao tính linh hoạt và hiệu quả trong công tác phòng cháy chữa cháy.

II. Vấn Đề An Toàn Phòng Cháy Chữa Cháy Hiện Nay

Tình hình cháy nổ tại Việt Nam đang trở thành vấn đề nghiêm trọng với hàng ngàn vụ cháy xảy ra mỗi năm. Nguyên nhân chủ yếu đến từ sự cố về điện, bất cẩn trong sử dụng lửa và chất dễ cháy. Điều này đặt ra thách thức lớn cho công tác phòng cháy chữa cháy, yêu cầu các giải pháp hiệu quả và kịp thời.

2.1. Thống Kê Về Các Vụ Cháy Tại Việt Nam

Theo thống kê của Cục Cảnh sát PCCC và CNCH, năm 2023 ghi nhận 3440 vụ cháy, gây thiệt hại nặng nề về người và tài sản. Những con số này cho thấy sự cần thiết phải nâng cao nhận thức và trang bị các biện pháp phòng ngừa hiệu quả.

2.2. Thách Thức Trong Công Tác Phòng Cháy

Công tác phòng cháy chữa cháy hiện nay gặp nhiều khó khăn do ý thức kém của người dân và sự thiếu hụt các thiết bị báo cháy hiện đại. Việc phát triển các hệ thống báo cháy thông minh là cần thiết để nâng cao hiệu quả phòng ngừa.

III. Phương Pháp Thiết Kế Mạch Báo Cháy Đa Năng

Thiết kế mạch báo cháy đa năng bao gồm nhiều bước quan trọng từ việc lựa chọn linh kiện đến lắp ráp và kiểm tra. Sử dụng các công nghệ tiên tiến như IoT và cảm biến thông minh giúp tối ưu hóa hiệu suất của hệ thống.

3.1. Lựa Chọn Linh Kiện Và Cảm Biến

Việc lựa chọn linh kiện là bước đầu tiên trong thiết kế mạch. Các cảm biến như DHT11, MP-2 và AMG8833 được chọn vì độ chính xác và độ tin cậy cao trong việc phát hiện nguy cơ cháy.

3.2. Thiết Kế Sơ Đồ Mạch

Sơ đồ mạch được thiết kế để đảm bảo tính khả thi và hiệu quả trong việc xử lý tín hiệu từ các cảm biến. Sử dụng vi điều khiển ESP32-S3 giúp tối ưu hóa khả năng xử lý và kết nối không dây.

IV. Ứng Dụng Thực Tiễn Của Mạch Báo Cháy Đa Năng

Mạch báo cháy đa năng không chỉ được ứng dụng trong các hộ gia đình mà còn trong các khu công nghiệp, văn phòng và nơi công cộng. Tính năng kết nối không dây giúp người dùng dễ dàng theo dõi và quản lý hệ thống từ xa.

4.1. Ứng Dụng Trong Các Khu Dân Cư

Hệ thống báo cháy đa năng có thể được lắp đặt tại các khu dân cư để đảm bảo an toàn cho người dân. Việc phát hiện sớm nguy cơ cháy giúp giảm thiểu thiệt hại và bảo vệ tính mạng.

4.2. Ứng Dụng Trong Các Doanh Nghiệp

Trong môi trường doanh nghiệp, mạch báo cháy đa năng giúp bảo vệ tài sản và đảm bảo an toàn cho nhân viên. Hệ thống có thể tích hợp với các hệ thống an ninh hiện có để nâng cao hiệu quả quản lý.

V. Kết Luận Và Hướng Phát Triển Tương Lai

Khóa luận về thiết kế mạch báo cháy đa năng không chỉ cung cấp một giải pháp hiệu quả cho vấn đề an toàn phòng cháy chữa cháy mà còn mở ra hướng phát triển mới cho các hệ thống báo cháy thông minh trong tương lai. Việc áp dụng công nghệ IoT và cảm biến thông minh sẽ tiếp tục được nghiên cứu và phát triển.

5.1. Tầm Quan Trọng Của An Toàn Phòng Cháy

An toàn phòng cháy chữa cháy là một vấn đề cấp bách trong xã hội hiện đại. Việc phát triển các hệ thống báo cháy thông minh sẽ góp phần nâng cao chất lượng cuộc sống và bảo vệ tài sản.

5.2. Hướng Phát Triển Công Nghệ Trong Tương Lai

Công nghệ IoT và các cảm biến thông minh sẽ tiếp tục được cải tiến để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao về an toàn phòng cháy chữa cháy. Nghiên cứu và phát triển các giải pháp mới sẽ là xu hướng trong tương lai.

Khóa Luận Tốt Nghiệp: Thiết Kế Mạch Báo Cháy Đa Năng