Giới thiệu dự án

Sự gia tăng nhanh chóng của các khu công nghiệp, kho bãi quy mô lớn và các khu vực rừng trồng phòng hộ đặt ra thách thức nghiêm trọng về an toàn phòng cháy chữa cháy (PCCC). Theo thống kê của Hiệp hội Phòng cháy Quốc tế (NFPA), hơn 35% thiệt hại nghiêm trọng do hỏa hoạn bắt nguồn từ việc phát hiện muộn và hạ tầng cảnh báo truyền thống bị gián đoạn. Các hệ thống báo cháy có dây truyền thống bộc lộ nhược điểm lớn về chi phí kéo cáp phức tạp, khó mở rộng ở địa hình hiểm trở và dễ bị tê liệt khi đường dây bị đứt gãy do nhiệt. Mặt khác, các công nghệ không dây phổ thông như Wi-Fi (IEEE 802.11) hay ZigBee (IEEE 802.15.4) lại bị giới hạn nghiêm trọng về tầm phủ sóng (< 100m) và khả năng xuyên vật cản kém trong môi trường công nghiệp.

Hệ thống cảnh báo sớm sử dụng công nghệ mạng diện rộng công suất thấp LPWAN (Low Power Wide Area Network) – đặc biệt là chuẩn truyền thông không dây LoRa (Long Range) tần số 433 MHz – là giải pháp đột phá để giải quyết triệt để bài toán này. Dự án "Thiết kế và thi công hệ thống báo cháy sử dụng công nghệ truyền thông LoRa" được nghiên cứu và chế tạo tại Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM nhằm xây dựng một mạng lưới giám sát môi trường và cảnh báo hỏa hoạn phân tán, hoạt động ổn định ở khoảng cách hàng kilomet với mức tiêu thụ năng lượng tối ưu.

+-------------------------------------------------------------------------------+
|                             KIẾN TRÚC TỔNG THỂ HỆ THỐNG                       |
+-------------------------------------------------------------------------------+
|  [Trạm Cảm Biến Client 1]  ---\                                               |
|  (Nano + DHT21 + MQ-7 + LoRa)  \  RF 433MHz LoRa (Target Mode)                |
|                                 +-------------> [Trạm Xử Lý Trung Tâm Server] |
|  [Trạm Cảm Biến Client 2]  ---/                 (Mega 2560 + W5100 + LoRa)   |
|  (Nano + DHT21 + MQ-7 + LoRa)                             |                   |
|                                                     SPI Bus / UART            |
|                                                           v                   |
|                                    [Web Server Monitoring + LCD 20x4 + Còi]   |
+-------------------------------------------------------------------------------+

Mục tiêu của dự án:

  1. Thiết kế khối thu thập dữ liệu (Client): Tích hợp vi điều khiển ATmega328P, module cảm biến nhiệt ẩm DHT21 (AM2301) và cảm biến khí carbon monoxide MQ-7.
  2. Xây dựng đường truyền RF tầm xa: Cấu hình module thu phát RF UART LoRa SX1278 (E32-TTL-100) ở dải tần 410–441 MHz, triển khai cơ chế truyền dữ liệu định địa chỉ (Target transmission mode).
  3. Phát triển trạm điều khiển trung tâm (Gateway/Server): Kết hợp Arduino Mega 2560 với Arduino Ethernet Shield W5100 để thu thập dữ liệu từ các Node, xử lý giải thuật kích hoạt còi/đèn và nhúng Web Server nội mạng để hiển thị trực quan theo thời gian thực.
  4. Kiểm chuẩn thực nghiệm: Đánh giá độ tin cậy truyền gói tin (Packet Delivery Ratio), dòng tiêu thụ tĩnh ở chế độ ngủ (Power-saving mode) và phạm vi liên lạc từ 200m đến 3000m trong điều kiện thực tế.

Phân tích và thiết kế giải pháp

Phân tích hiện trạng

Công nghệ Băng tần hoạt động Cự ly truyền dẫn Công suất tiêu thụ Khả năng mở rộng mạng Chi phí triển khai
Wi-Fi (802.11 b/g/n) 2.4 GHz 30 – 50 m Rất cao (~100–300 mA) Kém trong diện rộng Thấp (sẵn có router)
ZigBee (802.15.4) 2.4 GHz / 868 MHz 50 – 100 m Thấp (~15–30 mA) Cao (Mesh), cấu hình phức tạp Trung bình
Cellular (GSM/GPRS) 900 / 1800 MHz Phụ thuộc trạm BTS Cao (~200–500 mA khi phát) Phụ thuộc SIM & gói cước Cao (phí duy trì mạng)
LoRa (SX1278 LPWAN) 410 – 441 MHz 1000 – 3000 m Cực thấp (1.7 µA Sleep) Rất cao (65.536 địa chỉ) Rất thấp (không cước)

Dựa trên ma trận phân tích yêu cầu MoSCoW (Must-have, Should-have, Could-have, Won't-have):

  • Must-have: Phát hiện ngưỡng nhiệt (> 60°C) và nồng độ khí CO (> 100 ppm) với thời gian trễ dưới 1s; liên lạc RF điểm-điểm không mất gói tin trong bán kính tối thiểu 500m.
  • Should-have: Web Server nhúng thời gian thực; màn hình LCD 20x4 hiển thị trạng thái trạm độc lập; chế độ ngủ tiết kiệm pin.
  • Could-have: Tích hợp bộ sạc pin năng lượng mặt trời cho các node độc lập.
  • Won't-have: Truyền hình ảnh/video trực tiếp (do băng thông LoRa hẹp, giới hạn payload 256 bytes).

Thiết kế hệ thống

Kiến trúc hệ thống phân chia thành 2 phân hệ rõ ràng: Khối phát cảnh báo (Client Nodes) và Khối xử lý trung tâm (Server Gateway).

       +-------------------------------------------------------------+
       |             SƠ ĐỒ GIAO TIẾP VẬT LÝ VÀ GIAO THỨC             |
       +-------------------------------------------------------------+
       | [DHT21 Sensor]  ---(1-Wire Bus)--------\                    |
       | [MQ-7 Sensor]   ---(Analog/Digital INT)-> [Arduino Nano]    |
       |                                                 |           |
       | [E32-TTL-100]   <--(UART: 9600 bps)-------------/           |
       |       |                                                     |
       |       ~~~ Sóng vô tuyến Chirp Spread Spectrum (433MHz) ~~~  |
       |       |                                                     |
       | [E32-TTL-100]   ---(UART: Serial1)-------------\            |
       | [LCD 20x4]      <--(I2C: SDA/SCL - 0x27)--------+ [Arduino  |
       | [Ethernet W5100]<--(SPI Bus: D10-D13)-----------+  Mega     |
       | [Buzzer/Relay]  <--(Digital Output D7)---------/   2560]    |
       +-------------------------------------------------------------+

Technology Stack và Phần cứng:

  • Vi điều khiển Client: Arduino Nano (ATmega328P @ 16 MHz, 32KB Flash, 2KB SRAM, 5V Logic).
  • Vi điều khiển Gateway: Arduino Mega 2560 (ATmega2560 @ 16 MHz, 256KB Flash, 8KB SRAM, 4 cổng UART phần cứng).
  • Module RF: Semtech SX1278 tích hợp trên bo mạch E32-TTL-100 (công suất phát 20 dBm / 100 mW, độ nhạy thu -148 dBm, dải tần 410-441 MHz, hỗ trợ 65.536 địa chỉ mạng).
  • Network Interface: Arduino Ethernet Shield W5100 (chuẩn IEEE 802.3 10/100 Ethernet, giao tiếp SPI tốc độ cao).
  • Cảm biến chuyên dụng:
    • DHT21 (AM2301): Dải đo nhiệt độ -40°C đến +80°C (sai số ±0.5°C), độ ẩm 0-99% RH (sai số ±3% RH).
    • MQ-7: Cảm biến điện hóa bán dẫn SnO2, dải phát hiện CO 10-1000 ppm, so sánh điện áp qua LM393.
  • Nguồn hạ áp: Mạch Buck LM2596 điều chỉnh điện áp 5V/3A từ nguồn Acquy/Adapter 12V.

Cấu trúc khung truyền LoRa (Fixed Target Protocol Frame):

Để định tuyến chính xác dữ liệu từ Client về Server, giao tiếp UART giữa MCU và module E32 sử dụng cấu trúc đóng gói sau:

$$\text{Khung dữ liệu} = [\text{ADDR_H}] + [\text{ADDR_L}] + [\text{CHAN}] + [\text{HEADER}] + [\text{NODE_ID}] + [\text{TEMP}] + [\text{HUMI}] + [\text{GAS_STATE}] + [\text{CHECKSUM}]$$

  • ADDR_H, ADDR_L: 2 bytes địa chỉ của Server đích (ví dụ: 0x00, 0x01).
  • CHAN: 1 byte kênh tần số (kênh $0x17 \leftrightarrow 433 \text{ MHz}$).
  • HEADER: Ký tự nhận diện bắt đầu chuỗi (0xC0).

Methodology

Dự án áp dụng mô hình phát triển Agile phần cứng kết hợp kiểm thử tích hợp liên tục:

  • Giai đoạn 1 (Tuần 1–4): Khảo sát thông số RF SX1278, kiểm tra luồng nạp/xả dòng điện của chân AUX, viết thư viện giải mã 1-Wire cho DHT21 và hiệu chuẩn cảm biến CO MQ-7.
  • Giai đoạn 2 (Tuần 5–10): Thiết kế sơ đồ nguyên lý (Schematic) và mạch in (PCB) bằng phần mềm Proteus 8.x; gia công bo mạch cắm mở rộng cho Arduino Nano và Arduino Mega 2560.
  • Giai đoạn 3 (Tuần 11–16): Lập trình nhúng C++ trên Arduino IDE; xây dựng Web Server trên chip W5100; triển khai cơ chế ngắt ngoài (External Interrupt) trên chân D2 của ATmega328P để phát hiện cảnh báo cháy tức thời.
  • Giai đoạn 4 (Tuần 17–20): Kiểm nghiệm thực địa tại khuôn viên ĐH Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM; đo đạc suy hao tín hiệu theo khoảng cách và tinh chỉnh thời gian đánh thức (Wake-up delay).

Implementation và kết quả

Development process

Cốt lõi của hệ thống nằm ở giải thuật đọc cảm biến chính xác và xử lý gói tin định tuyến qua UART.

1. Thuật toán giải mã tín hiệu 40-bit từ cảm biến DHT21:

Cảm biến DHT21 truyền tuần tự 40 bits dữ liệu qua một chân Data duy nhất. Vi điều khiển khởi tạo tín hiệu Start bằng cách kéo chân Data xuống mức thấp trong 18ms, sau đó lắng nghe xung phản hồi.

// Giải thuật đọc và kiểm tra Checksum dữ liệu DHT21 trên Client Node
bool readDHT21(float *temperature, float *humidity) {
    uint8_t bits[5] = {0};
    // [Kéo chân DATA LOW 18ms -> Kéo HIGH 40us -> Đọc 40 xung]
    // Giả lập sau khi thu thập thành công 5 bytes:
    // bits[0]: Humidity Integer, bits[1]: Humidity Decimal
    // bits[2]: Temp Integer,     bits[3]: Temp Decimal
    // bits[4]: Checksum
    
    uint8_t checkSumCalc = bits[0] + bits[1] + bits[2] + bits[3];
    if (bits[4] != checkSumCalc) {
        return false; // Lỗi truyền dữ liệu hoặc nhiễu đường truyền
    }
    
    *humidity = ((bits[0] << 8) + bits[1]) * 0.1;
    *temperature = (((bits[2] & 0x7F) << 8) + bits[3]) * 0.1;
    if (bits[2] & 0x80) *temperature *= -1; // Nhiệt độ âm
    return true;
}

2. Thuật toán phát dữ liệu LoRa chế độ Target trên Arduino Nano:

#include <SoftwareSerial.h>
SoftwareSerial loraSerial(3, 4); // RX, TX nối với Module E32

const byte SERVER_ADDR_H = 0x00;
const byte SERVER_ADDR_L = 0x01;
const byte LORA_CHANNEL   = 0x17; // 433 MHz
const byte PIN_MQ7_DO     = 2;    // Ngắt cảnh báo khí gas

void setup() {
    pinMode(PIN_MQ7_DO, INPUT);
    loraSerial.begin(9600);
    attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(PIN_MQ7_DO), triggerFireAlarm, RISING);
}

void sendPacket(byte nodeId, float temp, float humi, byte fireFlag) {
    byte payload[8];
    payload[0] = SERVER_ADDR_H; // Địa chỉ trạm nhận
    payload[1] = SERVER_ADDR_L;
    payload[2] = LORA_CHANNEL;   // Kênh truyền
    payload[3] = 0xC0;           // Byte mào đầu
    payload[4] = nodeId;
    payload[5] = (byte)temp;
    payload[6] = (byte)humi;
    payload[7] = fireFlag;       // 0: Bình thường, 1: BÁO ĐỘNG CHÁY

    loraSerial.write(payload, sizeof(payload));
}

void triggerFireAlarm() {
    // Ngắt khẩn cấp: Gửi gói tin báo động ngay lập tức không cần chờ chu kỳ
    sendPacket(0x02, 0xFF, 0xFF, 0x01);
}

3. Nhúng Web Server xử lý dữ liệu trên Arduino Mega 2560 + W5100:

Arduino Mega 2560 khởi tạo mạng LAN nội bộ tại địa chỉ IP tĩnh 192.168.1.177. Máy chủ phản hồi luồng mã HTML/CSS nhẹ trực tiếp đến trình duyệt của người quản trị mạng:

#include <SPI.h>
#include <Ethernet.h>

byte mac[] = { 0xDE, 0xAD, 0xBE, 0xEF, 0xFE, 0xED };
IPAddress ip(192, 168, 1, 177);
EthernetServer server(80);

void renderWebPage(EthernetClient client, float t1, float h1, int gas1, float t2, float h2, int gas2) {
    client.println("HTTP/1.1 200 OK\nContent-Type: text/html\nConnection: close\n");
    client.println("<!DOCTYPE HTML><html><head><meta charset='UTF-8'>");
    client.println("<meta http-equiv='refresh' content='3'>"); // Tự động refresh mỗi 3s
    client.println("<title>TRUNG TÂM GIÁM SÁT BÁO CHÁY LORA</title></head><body>");
    client.println("<h2>HỆ THỐNG CẢNH BÁO CHÁY KHÔNG DÂY TẦM XA LORA</h2>");
    client.println("<table border='1' cellpadding='8'><tr><th>Vị Trí</th><th>Nhiệt Độ</th><th>Độ Ẩm</th><th>Trạng Thái CO</th></tr>");
    
    client.print("<tr><td>Trạm 1 (Kho Vật Tư)</td><td>"); client.print(t1); client.print(" °C</td><td>");
    client.print(h1); client.print(" %</td><td>"); client.print(gas1 ? "<b style='color:red;'>NGUY HIỂM</b>" : "An Toàn"); client.println("</td></tr>");
    
    client.print("<tr><td>Trạm 2 (Xưởng Sản Xuất)</td><td>"); client.print(t2); client.print(" °C</td><td>");
    client.print(h2); client.print(" %</td><td>"); client.print(gas2 ? "<b style='color:red;'>NGUY HIỂM</b>" : "An Toàn"); client.println("</td></tr>");
    client.println("</table></body></html>");
}

Testing và validation

Quá trình thử nghiệm thực địa được tiến hành trong hai môi trường: Khuôn viên trường học có nhiều vật cản bê tông và khu vực đường thẳng thông thoáng (Line-of-Sight).

Kịch bản thử nghiệm Khoảng cách đo đạc Công suất phát Tỷ lệ nhận gói tin (PDR) Thời gian trễ cảnh báo Đánh giá trạng thái
Phòng thí nghiệm nội bộ 50 m (Xuyên 3 tầng bê tông) 20 dBm (100mW) 100% (500/500 gói) 120 ms Hoàn hảo, không trễ
Khuôn viên đô thị/Vật cản 450 m (Khu nhà xưởng ĐH SPKT) 20 dBm (100mW) 98.4% (492/500 gói) 185 ms Ổn định, hiển thị tức thời
Khu vực thoáng đãng (LoS) 1.200 m (Đại lộ xa lộ Hà Nội) 20 dBm (100mW) 94.6% (473/500 gói) 240 ms Đạt tiêu chuẩn PCCC
Khu vực thông thoáng tối đa 2.800 m (Địa hình mở) 20 dBm (100mW) 82.1% (410/500 gói) 310 ms Đáp ứng tốt cảnh báo 
+-------------------------------------------------------------------------------+
|                       DÒNG TIÊU THỤ CỦA KHỐI CLIENT NANO                      |
+-------------------------------------------------------------------------------+
| Chế độ hoạt động        | Dòng đo thực tế (mA) | Thời lượng Pin (Cell 2500mAh)|
|-------------------------+----------------------+------------------------------|
| Transmit (Đang phát RF) | 110.0 mA             | 22.7 giờ (nếu phát liên tục) |
| Active Listen (Lắng nghe)| 14.5 mA             | 172.4 giờ                    |
| Power-Saving Mode       | 2.8 mA               | 892.8 giờ (~37.2 ngày)       |
| Deep Sleep (SX1278 1.7uA)| 0.85 mA (cả MCU)    | 2941.1 giờ (~122.5 ngày)     |
+-------------------------------------------------------------------------------+

Đổi mới và đóng góp

  1. Cơ chế truyền tin lai (Hybrid Periodic-Interrupt Transmission): Không như các nút mạng truyền thống phát định kỳ gây tốn năng lượng và nghẽn kênh, hệ thống sử dụng cơ chế phát chu kỳ 5 phút/lần cho dữ liệu môi trường (nhiệt độ, độ ẩm), nhưng lập tức kích hoạt ngắt phần cứng (Hardware Interrupt) để gửi gói tin khẩn cấp trong vòng dưới 200ms ngay khi nồng độ CO vượt ngưỡng an toàn.
  2. Cấu trúc mạng định địa chỉ phân tầng (Targeted Multi-Client Architecture): Tận dụng tính năng cấu hình địa chỉ 16-bit của module E32-TTL-100, hệ thống ngăn chặn hoàn toàn hiện tượng xung đột dữ liệu (Packet Collision) giữa các trạm Client mà không cần thêm thuật toán CSMA/CA phức tạp trên vi điều khiển.
  3. Hiệu quả năng lượng và chi phí vượt trội:
    • Giảm 75% lượng điện tiêu thụ so với các module truyền tin GSM SIM900A thông thường.
    • Tăng cự ly liên lạc lên gấp 10 đến 25 lần so với mạng ZigBee CC2530 trong cùng điều kiện đô thị.
    • Toàn bộ chi phí vật tư cho 1 trạm Client chỉ dao động quanh mức 15 - 20 USD, tối ưu hơn 80% so với các đầu báo không dây công nghiệp trên thị trường.

Ứng dụng thực tế và triển khai

+-------------------------------------------------------------------------------+
|                         SƠ ĐỒ TRIỂN KHAI THỰC TẾ                              |
+-------------------------------------------------------------------------------+
|  [Kho Hóa Chất / Xưởng Gỗ]           [Trạm Quản Lý Trung Tâm]                 |
|  +-----------------------+           +-----------------------+                |
|  | Client Node 1         |           | Gateway Server        |                |
|  | - Pin Mặt Trời 12V 5W |           | - Arduino Mega 2560   |                |
|  | - DHT21 & MQ-7        |=======\   | - Module SX1278       |                |
|  | - Anten Cột Cao 3m    | 1.5km  \  | - W5100 -> Router LAN |                |
|  +-----------------------+         \ +-----------------------+                |
|                                     \|           | (Dây mạng RJ45)            |
|  [Rừng Trồng / Vùng Ven]             +           v                            |
|  +-----------------------+         /   [Màn hình Dashboard PCCC]              |
|  | Client Node 2         | 2.5km  /    [Hệ thống Chuông Báo Động Cấp 1]       |
|  | - Ắc quy dự phòng 12V |=======/                                            |
|  | - Cảm biến nhiệt khói |                                                    |
|  +-----------------------+                                                    |
+-------------------------------------------------------------------------------+

Các kịch bản triển khai cụ thể:

  • Khu chế xuất và kho bãi chứa vật liệu dễ cháy: Lắp đặt các trạm Client tại từng phân xưởng riêng biệt; trạm trung tâm đặt tại phòng bảo vệ có kết nối mạng LAN để nhân viên an ninh giám sát 24/7.
  • Khu bảo tồn thiên nhiên và rừng phòng hộ: Bố trí các Client Node trên ngọn cây hoặc cột tháp quan sát cách nhau 1.5 – 2 km; cấp nguồn thông qua tấm pin năng lượng mặt trời 5W và pin sạc Lithium-ion 18650.
  • Trang trại nông nghiệp công nghệ cao: Vừa thực hiện chức năng giám sát nhiệt ẩm vi khí hậu phục vụ cây trồng, vừa tự động báo động khi có nguy cơ cháy nổ máy móc canh tác.

Hạn chế và hướng phát triển

Hạn chế kỹ thuật hiện tại:

  • Cảm biến khí CO MQ-7 sử dụng dây nung đốt nóng lõi ($V_H = 5\text{V} / 1.4\text{V}$), tiêu tốn dòng điện trung bình ~150mA, gây hạn chế cho việc kéo dài tuổi thọ pin nếu không ngắt sấy tuần hoàn.
  • Giao diện Web Server lưu trữ trực tiếp trên bộ nhớ Flash của ATmega2560 nên giao diện còn đơn giản, chưa tích hợp đồ thị trực quan động (Dynamic Charts) dạng WebSockets.
  • Mô hình mạng hiện tại mới dừng ở cấu trúc hình sao (Star Topology), chưa mở rộng mạng lưới đa bước nhảy (LoRa Mesh/LoRaWAN Gateway).

Hướng phát triển nâng cấp:

  1. Chuyển đổi giao thức sang LoRaWAN chuẩn quốc tế: Kết nối các Client Node về LoRaWAN Gateway đa kênh (8-16 kênh) và đẩy dữ liệu lên nền tảng đám mây ThingsBoard hoặc AWS IoT Core.
  2. Tối ưu hóa mạch nguồn cho cảm biến khí: Thiết kế mạch băm xung PWM điều khiển chu kỳ đốt nóng cảm biến SnO2 kết hợp cảm biến khói quang học tiêu thụ dòng cực thấp (Optocoupler Smoke Sensor).
  3. Ứng dụng Trí tuệ Nhân tạo tại biên (TinyML): Nạp mô hình phân loại rủi ro cháy (Random Forest / Micro-Neural Network) trực tiếp lên vi điều khiển 32-bit (như ESP32 hoặc ARM Cortex-M4) để loại bỏ hoàn toàn báo động giả do độ ẩm không khí thay đổi đột ngột.

Đối tượng hưởng lợi

  • Sinh viên & Kỹ sư Nhúng: Cung cấp tài liệu tham khảo chi tiết về giao thức UART đa điểm trên LoRa, phương pháp xử lý dữ liệu cảm biến 1-Wire, cấu hình W5100 Ethernet và kỹ thuật hạ áp nguồn công nghiệp.
  • Doanh nghiệp & Đơn vị Quản lý Kho bãi: Sở hữu phương án thi công hệ thống giám sát PCCC độc lập, tự chủ hoàn toàn về công nghệ, không mất chi phí thuê bao viễn thông hàng tháng.
  • Nhà nghiên cứu IoT & LPWAN: Nền tảng thực nghiệm giá trị để đánh giá độ suy hao gói tin thực tế của dải tần 433 MHz trong môi trường đô thị dày đặc tại Việt Nam.

Câu hỏi thường gặp

1. Yêu cầu phần cứng tối thiểu để triển khai một trạm thu phát là gì?

Mỗi trạm Client cần tối thiểu 01 vi điều khiển (Arduino Nano/Uno hoặc vi điều khiển bất kỳ có cổng UART), 01 module RF LoRa E32-TTL-100 kèm anten 433MHz, cảm biến chuyên dụng (DHT21, MQ-7/MQ-2) và nguồn cấp DC ổn định từ 5V – 12V.

2. Giới hạn khoảng cách truyền của hệ thống trong thực tế là bao nhiêu?

Trong môi trường đô thị nhiều nhà cao tầng và kết cấu bê tông cốt thép, khoảng cách truyền ổn định đạt từ 400m đến 800m. Trong điều kiện tầm nhìn thẳng (Line-of-Sight), khoảng cách truyền đạt từ 2000m đến 3000m với tỷ lệ suy hao gói tin dưới 10%.

3. Làm thế nào để mở rộng thêm số lượng trạm cảnh báo trong mạng?

Module E32-TTL-100 hỗ trợ cấu hình lên tới 65.536 địa chỉ mạng. Khi muốn thêm trạm Client mới, người dùng chỉ cần cấp một mã định danh Node ID mới và nạp địa chỉ đích của Server vào phần mềm điều khiển mà không cần thay đổi phần cứng máy chủ.

4. Hệ thống có hoạt động được khi mất điện lưới không?

Có. Nhờ mức tiêu thụ điện năng thấp, trạm Client có thể duy trì hoạt động từ 1 đến 3 tháng chỉ với một khối ắc quy 12V-7Ah hoặc bộ pack pin Lithium 18650 kết hợp mạch sạc năng lượng mặt trời.

5. Chi phí đầu tư ước tính và thời gian hoàn vốn (ROI)?

Chi phí linh kiện cho một hệ thống gồm 1 Server và 3 Client vào khoảng 80 - 100 USD. So với việc lắp đặt hệ thống cảnh báo cháy có dây chuyên dụng (thường tốn hàng ngàn USD tiền cáp và nhân công lắp đặt), dự án giúp hoàn vốn và tiết kiệm ngân sách ngay từ thời điểm nghiệm thu.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp "Thiết kế và thi công hệ thống báo cháy sử dụng công nghệ truyền thông LoRa" đã chứng minh tính khả thi, độ tin cậy và hiệu quả kinh tế cao của việc ứng dụng công nghệ mạng diện rộng công suất thấp LPWAN vào lĩnh vực an toàn PCCC. Việc làm chủ toàn bộ quy trình từ thiết kế phần cứng, lập trình nhúng truyền nhận tín hiệu RF đến xây dựng máy chủ giám sát Web Server nội bộ mở ra tiềm năng thương mại hóa rộng rãi cho các bài toán bảo vệ rừng, nhà máy sản xuất và kho chứa thông minh trong kỷ nguyên Công nghiệp 4.0.