ĐẶT VẤN ĐỀ Ngày này, công nghÉ kā thuËt ngày càng tiên tiÁn và phát triÅn, đÁc biÉt đang trong giai đo¿n công nghiÉp 4.0 và ngày càng đ°āc áp dăng m¿nh m¿ ç hÅu hÁt các công viÉc đ¢n giÁn trong đåi sáng cũng nh° các công viÉc phćc t¿p. Tuy nhiên vãi sā phát triÅn cąa công nghÉ cũng yêu cÅu ho¿t đáng sÁn xuÃt đ°āc tăng cao cũng nh° nhu cÅu sā dăng cąa con ng°åi ngày càng nhiÃu h¢n, điÃu này vô hình l¿i thúc đÇy sā ho¿t đáng liên tăc t¿i các nhà máy sÁn xuÃt dÉn đÁn hành đáng thÁi ra khí đác Ánh h°çng rÃt lãn đÁn chÃt l°āng không khí cąa con ng°åi gây nhiÃu bÉnh Ánh h°çng đÁn sćc khße, đÁc biÉt là phåi. Không nhÿng thÁ l°āng khí đác phá hąy môi tr°ång sáng cąa rÃt nhiÃu loài sinh vËt khác và Ánh h°çng trāc tiÁp đÁn Trái ĐÃt nh° biÁn đåi khí hËu, băng tan ç hai cāc,. HiÉn nay đã có nhiÃu n¢i bắt buác nhà máy phÁi có hÉ tháng xā lý khí thÁi, khí đác tr°ãc khi đ°āc thÁi ra môi tr°ång ç ngoài.
ViÉc này đòi hßi nhiÃu chi phí, rąi ro, đá chính xác và công xây dāng, ch°a kÅ hiÉn nay các hÉ tháng làm s¿ch khí đÃu cÅn con ng°åi điÃu khiÅn thą công và giám sát trāc tiÁp dÉn đÁn Ánh h°çng sćc khße cąa công nhân t¿i môi tr°ång lao đáng. Do đó, dāa trên nÃn tÁng IOT cũng nh° kiÁn thćc và tā đáng hóa, tôi vãi sā đãng ý cąa giáo viên h°ãng dÉn đã quyÁt đßnh chán đà tài < HÈ THàNG XĀ LÝ KHÍ THÀI= làm đà tài tìm hiÅu và nghiên cću, đãng thåi táng hāp, áp dăng các kiÁn thćc và xây dāng hÉ tháng cÁi tiÁn h¢n.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU Nghiên cću, thiÁt kÁ và thi công board m¿ch IoT có khÁ năng giám sát thông sá: tác đá gió, nãng đá pH, nhiÉt đá, đá Çm và điÃu khiÅn nhiÃu cÃp đá tác đá gió, đá pH, l°āng n°ãc phun khác nhau phăc vă cho quá trình xā lý khí thÁi. -1- CH¯¡NG 1: TäNG QUAN 1.3 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 1.1 Đßi t°ÿng nghiên cąu − M¿ch điÃu khiÅn đáng c¢ servo, đáng c¢ b¢m n°ãc bằng driver HBS57 và đáng c¢ hút gió bằng biÁn tÅn EDS 300. − M¿ch đác cÁm biÁn gió, nãng đá pH, nhiÉt đá, đá Çm đ°āc hiÉu chỉnh và giao tiÁp, hiÅn thß và điÃu khiÅn vãi màn hình HMI.
− ThuËt toán điÃu khiÅn hÉ tháng b¢m chÃt xút vào bÅ và phun n°ãc vào không khí theo phÁn ćng hóa hác đÅ lác và giÁm thiÅu các chÃt đác h¿i có trong không khí tr°ãc khi thÁi ra. − PhÅn mÃm trên máy chą trung tâm đÅ thu thËp, l°u trÿ dÿ liÉu tÿ các cÁm biÁn gāi và và truyÃn lÉnh điÃu khiÅn đÁn vi điÃu khiÅn đÅ thāc hiÉn ho¿t đáng theo cài đÁt cąa ng°åi dùng.2 Ph¿m vi nghiên cąu − BiÁn tÅn, đáng c¢ gió, các cÁm gió, nãng đá pH, màn hình DWIN, đáng c¢ b¢m hóa chÃt xút và đáng c¢ b¢m n°ãc do công ty TNHH LABOne ViÉt Nam cung cÃp đÅ nghiên cću và phát triÅn hÉ tháng. − PhÅn mÃm trên máy chą đ°āc phát triÅn và ćng dăng do công ty 3DVisionLab. Dÿ liÉu đ°āc l°u trÿ, gāi và hÉ tháng và truyÃn lÉnh thông qua máy chą cąa công ty cung cÃp − Quy trình hiÉu chỉnh và kiÅm thā đ°āc công ty TNHH LABOne ViÉt Nam h°ãng dÉn và hß trā.4 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU Nái dung 1: Tìm hiÅu và các hÉ tháng gãm quy trình, ph°¢ng pháp sā dăng đÅ làm s¿ch không khí.
Nái dung 2: Tìm hiÅu và đ°a ra ph°¢ng pháp thiÁt kÁ hÉ tháng. Nái dung 3:Tìm hiÅu các th° viÉn trong Arduino nhằm phăc vă cho viÉc đác cÁm biÁn, giao tiÁp vãi màn hình, WiFi, và điÃu khiÅn đáng c¢, biÁn tÅn -2- CH¯¡NG 1: TäNG QUAN Nái dung 4: Nghiên cću và xây dāng Web Server đÅ điÃu khiÅn, giám sát hÉ tháng thông qua Internet. Nái dung 5: ThiÁt kÁ và thi công mô hình hÉ tháng. Nái dung 6: Ch¿y thā nghiÉm hÉ tháng và hiÉu chỉnh.5 GIỚI HẠN ĐỀ TÀI HÉ tháng ch°a tā thi công phÅn c¢ khí.
PhÅn này đ°āc thi công bçi các kā s° cąa công ty LABOne.6 BỐ CỤC ĐỒ ÁN Ch°¡ng 1: Tổng quan Ch°¢ng này giãi thiÉu và đà tài tôi s¿ nghiên cću, bao gãm lý do chán đà tài, ph°¢ng pháp nghiên cću, măc tiêu nghiên cću, nái dung nghiên cću và nhÿng giãi h¿n trong ph¿m vi cąa đà tài. Ch°¡ng 2: C¡ sở lý thuyết PhÅn c¢ sç lý thuyÁt đà cËp đÁn các nái dung lý thuyÁt, kiÁn thćc, chćc năng và các chuÇn giao tiÁp không WiFi. Giãi thiÉu tång quan, trình bày các đÁc điÅm cąa vi điÃu khiÅn ESP32, các cÁm biÁn SHT31, AM1000, HI6100805, MQ135, các đáng c¢ Servo, qu¿t Quimipol, step 57HSE2.2N, driver HBS57, biÁn tÅn EDS 300. Ngoài ra gãm các lý thuyÁt và các thành phÅn chuÇn giao tiÁp I2C, UART, Modbus.
Giãi thiÉu và các phÅn mÃm đ°āc sā dăng trong đà tài. Ch°¡ng 3 Nội dung thực hiện Trình bày chi tiÁt và yêu cÅu cąa hÉ tháng. ThiÁt kÁ phÅn cćng, s¢ đã nguyên lý m¿ch phÅn cćng, s¢ đã trình tā thiÁt kÁ phÅn mÃm. Ngoài ra, tôi thÅ hiÉn và giÁi thích Ch°¢ng trình giÁi thuËt cąa phÅn mÃm.
Ch°¡ng 4: Kết quả -3- CH¯¡NG 1: TäNG QUAN Ch°¢ng này cho thÃy các kÁt quÁ đ¿t đ°āc cąa đà tài. Thāc nghiÉm l¿i đá chính xác và chênh lÉch giÿa thông sá chuÇn thāc tÁ so vãi thông sá m¿ch đo đ°āc. Đo đ¿c thåi gian đáp ćng cąa hÉ tháng khi điÃu khiÅn các thiÁt bß theo thông sá cài đÁt. Thāc nghiÉm hÉ tháng gāi dÿ liÉu lên server xuáng app.
Ch°¡ng 5: Kết luận và h°ớng phát triển. Trong ch°¢ng này, tôi rút ra kÁt luËn tÿ nhÿng kÁt quÁ đ¿t đ°āc và đ°a ra các h°ãng phát triÅn tiÁp theo trong t°¢ng lai. -4- CH¯¡NG 2: C¡ Sæ LÝ THUYÀT CH¯¡NG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 TỔNG QUAN IOT( INTERNET OF THINGS) 2.1 Đßnh ngh*a Internet v¿n vËt hay IoT là m¿ng l°ãi các thiÁt bß có liên quan vãi nhau, kÁt nái và trao đåi dÿ liÉu vãi các thiÁt bß IoT khác và đám mây. Các thiÁt bß IoT th°ång đ°āc tích hāp công nghÉ nh° cÁm biÁn và phÅn mÃm và có thÅ bao gãm các máy móc c¢ khí, kā thuËt sá và các đái t°āng tiêu dùng.
Vãi IoT, dÿ liÉu có thÅ đ°āc truyÃn qua m¿ng mà không yêu cÅu t°¢ng tác giÿa ng°åi vãi ng°åi hoÁc giÿa ng°åi vãi máy tính. Măc tiêu chính cąa IoT là t¿o ra mát môi tr°ång thông minh và tā đáng hóa, n¢i các đái t°āng có khÁ năng giao tiÁp và t°¢ng tác vãi nhau mà không cÅn sā can thiÉp cąa con ng°åi. IoT cho phép các thiÁt bß và hÉ tháng giao tiÁp, chia sẻ thông tin và tā đáng hoá quá trình đ°a ra quyÁt đßnh, giúp nâng cao hiÉu suÃt, tiÉn ích và sā t°¢ng tác trong nhiÃu lĩnh vāc cąa cuác sáng.2 Ąng dāng căa IOT Công nghiÉp: IoT có thÅ cung cÃp giám sát và kiÅm soát tā đáng trong quá trình sÁn xuÃt, giúp tăng c°ång hiÉu suÃt và giÁm lßi. Đô thß thông minh: IoT hß trā quÁn lý thông minh trong viÉc quÁn lý giao thông, quÁn lý năng l°āng và nhiÃu lĩnh vāc khác đÅ t¿o ra môi tr°ång sáng thoÁi mái và bÃn vÿng.
Chăm sóc sćc khße: IoT cho phép theo dõi và quÁn lý tÿ xa sćc khße cá nhân, hß trā trong viÉc chÇn đoán bÉnh tËt. Giao thông thông minh: IoT cung cÃp giÁi pháp thông minh cho giao thông công cáng, quÁn lý xe cá và cung cÃp thông tin liên quan đÁn l°u l°āng giao thông. -5- CH¯¡NG 2: C¡ Sæ LÝ THUYÀT Hình 2-1 IoT có nhiều ứng dụng trong cuộc sống 2.2 CÔNG NGHỆ WIFI ( WIRELESS FIDELITY) 2.1 Giãi thiåu WiFi là công nghÉ m¿ng không dây cho phép các thiÁt bß nh° máy tính (máy tính xách tay và máy tính đÅ bàn), thiÁt bß di đáng (điÉn tho¿i thông minh và thiÁt bß đeo) và các thiÁt bß khác (máy in và máy quay phim) kÁt nái vãi Internet. Các thiÁt bß này và nhiÃu thiÁt bß khác s¿ trao đåi thông tin vãi nhau, t¿o ra mát m¿ng l°ãi m¿ng không dây.
KÁt nái Internet xÁy ra thông qua bá đßnh tuyÁn không dây. Khi truy cËp WiFi, b¿n đang kÁt nái vãi bá đßnh tuyÁn không dây cho phép các thiÁt bß t°¢ng thích vãi WiFi cąa b¿n giao tiÁp vãi Internet.2 Ho¿t đáng căa WiFi (Wireless Fidelity) ĐÅ thiÁt bß có thÅ sā dăng WiFi và kÁt nái vãi Internet, nó cÅn đ°āc trang bß mát bá thu phát WiFi. Bá thu phát này là mát thiÁt bß có khÁ năng thu sóng WiFi và chuyÅn đåi chúng thành tín hiÉu sóng vô tuyÁn đÅ truyÃn đi thông qua mát ăng-ten. -6- CH¯¡NG 2: C¡ Sæ LÝ THUYÀT Router là mát lo¿i bá thu phát, nó nhËn sóng vô tuyÁn chća dÿ liÉu yêu cÅu tÿ các thiÁt bß, sau đó chuyÅn đåi chúng thành dÿ liÉu và truyÃn đi qua kÁt nái vËt lý.
Khi thÃy dÿ liÉu yêu cÅu cąa thiÁt bß, router s¿ mã hóa thành sóng vô tuyÁn điÉn và gāi thông tin cho thiÁt bß gác. Trên máy tính, điÉn tho¿i và thiÁt bß thông minh khác, thiÁt bß thu phát WiFi đ°āc gái là card WiFi. Mát router có khÁ năng kÁt nái vãi nhiÃu thiÁt bß khác nhau nhằm măc đích truyÃn tÁi dÿ liÉu theo yêu cÅu. WiFi đ°āc phân lo¿i thành các chuÇn khác nhau và có đÁc điÅm là ho¿t đáng ç tÅn sá tÿ 2.4 GHz đÁn 60 GHz, cao h¢n so vãi sóng vô tuyÁn truyÃn hình, sóng điÉn tho¿i và sóng radio.
ĐiÃu này giúp WiFi đÁm bÁo an toàn thông tin khi truyÃn và nhËn dÿ liÉu. Có các chu¿n WiFi sau đây: − ChuÇn 802.11b đáng chú ý vãi viÉc thu phát dÿ liÉu ç tÅn sá 2.4 GHz và khÁ năng truyÃn nhËn dÿ liÉu lên đÁn 11 Megabit/s, đ°āc hß trā bçi mã CCK.4 GHz nh° chuÇn 802.11b, nh°ng sā dăng mã OFDM đÅ nâng cao tác đá truyÃn nhËn dÿ liÉu lên mćc 54 Mbps.11a là mát chuÇn kÁt nái WiFi sā dăng tÅn sá 5GHz và đ¿t tác đá truyÃn dÿ liÉu t°¢ng đ°¢ng vãi chuÇn g, vãi khÁ năng gāi đi 54 Mb dÿ liÉu trong mßi giây.11n là mát tiÁn bá trong công nghÉ WiFi, đ°āc phát triÅn trāc tiÁp tÿ chuÇn g, vãi tÅn sá ho¿t đáng vÉn là 2. Tuy nhiên, tác đá truyÃn dÿ liÉu đã − đ°āc cÁi thiÉn đáng kÅ. ChuÇn này có khÁ năng đ¿t tác đá truyÃn lên đÁn 300 megabit/s và sau mát thåi gian ngắn, tác đá đã tiÁn lên đÁn 450Mb/s.11ac là mát trong nhÿng chuÇn WiFi phå biÁn nhÃt hiÉn nay, ho¿t đáng trên băng tÅn 5GHz và hß trā tích hāp sá l°āng thiÁt bß lãn.11ad phát sóng ç tÅn sá 60GHz và có tác đá truyÃn dÿ liÉu tái đa lên đÁn 4,6 Gigabit/giây.
Đây là mát tác đá truyÃn dÿ liÉu nhanh h¢n so vãi chuÇn 802.