Đồ án thiết kế thi công mũ bảo hộ thông minh cho thợ mỏ - ĐH SPKT TPHCM

Tìm hiểu quy trình thiết kế và thi công mũ bảo hộ thông minh cho công nhân khai thác hầm mỏ, giúp nâng cao an toàn lao động và giám sát hiệu quả.

• Tác giả: Trần Ngọc Công
• Người hướng dẫn: ThS. Nguyễn Văn Phúc
• Trường học: Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công nghệ kỹ thuật điện tử - viễn thông
• Đề tài: Thiết kế và thi công mũ bảo hộ thông minh cho công nhân khai thác hầm mỏ
• Loại tài liệu: Đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Tổng quan về mũ bảo hộ thông minh cho công nhân hầm mỏ

Mũ bảo hộ thông minh là sản phẩm kết hợp công nghệ IoT và cảm biến vào thiết kế bảo hộ lao động truyền thống. Thiết bị này tích hợp nhiều module cảm biến để theo dõi liên tục các chỉ số môi trường và sinh lý người dùng. Tại hầm mỏ, môi trường khắc nghiệt với khí độc, bụi, nhiệt độ cao đe dọa sức khỏe công nhân. Mũ bảo hộ thông minh sử dụng cảm biến MQ2, MQ7 để phát hiện khí gas, CO, cảm biến nhiệt độ DHT11 giám sát nhiệt độ môi trường. Module AD8232 theo dõi nhịp tim, cảnh báo kịp thời khi có dấu hiệu nguy hiểm. Dữ liệu thu thập được truyền qua Lora SX1278 đến trung tâm điều khiển, hỗ trợ quản lý an toàn lao động hiệu quả.

1.1. Tiêu chuẩn an toàn trong khai thác hầm mỏ

Khai thác hầm mỏ yêu cầu mũ bảo hộ phải đáp ứng tiêu chuẩn chống va đập, chống thấm, chịu lực tốt. Theo TCVN 7447-2004, mũ bảo hộ phải chịu va đập 5kg từ độ cao 1m mà không vỡ. Môi trường hầm mỏ chứa khí gas nổ methane, carbon monoxide nồng độ cao. Mũ bảo hộ thông minh bổ sung lớp vỏ composite chống tĩnh điện, ngăn ngừa tia lửa điện. Hệ thống thông gió tích hợp duy trì nhiệt độ ổn định, ngăn ngừa sốc nhiệt. Tính năng cảnh báo sớm khí gas vượt ngưỡng giúp ngăn chặn tai nạn do nổ khí gas.

1.2. Tính năng vượt trội của mũ bảo hộ thông minh

Khác với mũ bảo hộ truyền thống, phiên bản thông minh tích hợp 5 cảm biến chính: khí gas (MQ2, MQ7), nhiệt độ (DHT11), nhịp tim (AD8232), ánh sáng (quang trở), rung động (buzzer). Dữ liệu truyền không dây qua Lora SX1278, phạm vi phủ sóng tới 10km trong môi trường hầm mỏ. Hệ thống cảnh báo đa cấp: đèn LED màu đỏ cảnh báo nguy hiểm, buzzer 90dB khi phát hiện khí gas vượt ngưỡng. Mũ còn tích hợp GPS định vị vị trí công nhân, hỗ trợ cứu hộ nhanh chóng.

II. Phân tích nguy cơ và thách thức trong khai thác hầm mỏ

Môi trường hầm mỏ tồn tại nhiều nguy cơ tiềm ẩn ảnh hưởng trực tiếp đến an toàn công nhân. Khí gas methane (CH4) nồng độ 5-15% dễ gây nổ. Carbon monoxide (CO) vượt ngưỡng 35ppm dẫn đến ngộ độc. Bụi than tích tụ gây bệnh phổi bụi. Nhiệt độ hầm mỏ thường trên 35°C, độ ẩm 90% gây sốc nhiệt. Thiếu ánh sáng tự nhiên dẫn đến tai nạn do va chạm. Hệ thống thông gió kém khiến khí độc tích tụ nhanh. Thiếu thiết bị giám sát liên tục khiến nguy cơ xảy ra tai nạn tăng cao. Theo thống kê, 70% tai nạn trong hầm mỏ liên quan đến khí gas và sập hầm. Mũ bảo hộ thông minh giải quyết bài toán giám sát môi trường 24/7, cảnh báo sớm mọi nguy cơ.

2.1. Ảnh hưởng của khí độc đến sức khỏe công nhân

Khí gas methane gây ngạt thở khi nồng độ vượt 15%. Carbon monoxide (CO) gắn kết hemoglobin mạnh hơn oxy, dẫn đến thiếu oxy não. Khí H2S (hydrogen sulfide) gây chết người chỉ sau vài hơi thở. Bụi than kích thích phổi, gây viêm phổi, ung thư phổi. Nhiệt độ cao kết hợp độ ẩm cao khiến cơ thể mất nước nhanh, dẫn đến kiệt sức. Mũ bảo hộ thông minh tích hợp cảm biến khí gas MQ7 (CO) và MQ2 (CH4, H2S) cảnh báo ngay khi nồng độ vượt ngưỡng an toàn. Hệ thống cảnh báo rung động (buzzer) 90dB giúp công nhân sơ tán kịp thời.

2.2. Hạn chế của mũ bảo hộ truyền thống

Mũ bảo hộ truyền thống chỉ bảo vệ đầu khỏi va đập, không giám sát môi trường. Công nhân phải dựa vào kinh nghiệm để nhận biết nguy hiểm. Thiếu thiết bị cảnh báo khí gas dẫn đến tai nạn do nổ khí gas. Hệ thống thông gió kém khiến khí độc tích tụ nhanh, không có cảnh báo sớm. Mũ không tích hợp định vị GPS, khó khăn trong cứu hộ khi xảy ra tai nạn. Khả năng chống nước, chống bụi kém khiến thiết bị nhanh hỏng. Mũ bảo hộ thông minh khắc phục tất cả hạn chế trên nhờ tích hợp công nghệ IoT và cảm biến đa dạng.

III. Giải pháp thiết kế mũ bảo hộ thông minh sử dụng công nghệ IoT

Thiết kế mũ bảo hộ thông minh dựa trên nền tảng Arduino Uno và NodeMCU ESP8266. Hệ thống gồm ba module chính: module cảm biến, module xử lý, module truyền thông. Cảm biến khí gas MQ2 phát hiện methane, propane, butane. Cảm biến MQ7 đo nồng độ CO. Cảm biến nhiệt độ DHT11 giám sát nhiệt độ môi trường. Module AD8232 theo dõi nhịp tim công nhân. Dữ liệu truyền qua Lora SX1278 tới gateway ESP8266, sau đó gửi về server Firebase. Hệ thống cảnh báo đa cấp: đèn LED màu đỏ (nguy hiểm), vàng (cảnh báo), xanh (an toàn). Buzzer 90dB cảnh báo khi khí gas vượt ngưỡng. Nguồn cấp 5V từ pin ổn áp LM2596 đảm bảo hoạt động liên tục.

3.1. Hệ thống cảm biến và cảnh báo đa chức năng

Module cảm biến gồm 5 cảm biến chính: MQ2 (khí gas), MQ7 (CO), DHT11 (nhiệt độ/độ ẩm), AD8232 (nhịp tim), quang trở (ánh sáng). Cảm biến khí gas MQ2 phát hiện methane, propane, butane với ngưỡng cảnh báo 1% thể tích. Cảm biến MQ7 đo CO từ 10ppm đến 1000ppm, cảnh báo khi vượt 35ppm. Cảm biến nhiệt độ DHT11 giám sát nhiệt độ 0-50°C, cảnh báo khi vượt 35°C. Module AD8232 theo dõi nhịp tim 30-120 bpm, cảnh báo khi nhịp tim bất thường. Hệ thống cảnh báo đa cấp: đèn LED đỏ (khí gas cao), vàng (nhiệt độ cao), xanh (an toàn), buzzer 90dB khi phát hiện nguy hiểm.

3.2. Truyền dữ liệu không dây và xử lý thời gian thực

Dữ liệu từ cảm biến truyền qua Lora SX1278 tới gateway ESP8266, phạm vi phủ sóng tới 10km trong môi trường hầm mỏ. Gateway gửi dữ liệu lên Firebase Realtime Database, nơi lưu trữ dữ liệu thời gian thực. Firebase hỗ trợ đồng bộ dữ liệu mọi nền tảng, cảnh báo tức thì khi phát hiện nguy hiểm. Hệ thống cảnh báo đẩy thông báo đến điện thoại quản lý, giúp xử lý sự cố kịp thời. Lora SX1278 tiêu thụ ít năng lượng, hoạt động ổn định trong môi trường khắc nghiệt. Nguồn cấp 5V từ pin ổn áp LM2596 đảm bảo hoạt động liên tục 24/7.

IV. Kết luận và ứng dụng thực tế của mũ bảo hộ thông minh

Mũ bảo hộ thông minh cho công nhân khai thác hầm mỏ là giải pháp đột phá trong an toàn lao động. Thiết bị tích hợp cảm biến đa dạng, truyền dữ liệu không dây, cảnh báo thời gian thực. Kết quả thử nghiệm cho thấy mũ phát hiện khí gas vượt ngưỡng trong vòng 5 giây, cảnh báo sớm hơn 30 giây so với phương pháp truyền thống. Hệ thống giám sát nhiệt độ hoạt động chính xác trong môi trường 0-50°C. Chi phí sản xuất khoảng 2 triệu đồng/mũ, tiết kiệm chi phí bảo hiểm tai nạn. Mũ đã được thử nghiệm tại mỏ than Quảng Ninh, giảm 40% tai nạn liên quan đến khí gas. Ứng dụng rộng rãi trong khai thác than, kim loại, xây dựng ngầm.

4.1. Hiệu quả an toàn và kinh tế

Mũ bảo hộ thông minh giảm 40% tai nạn liên quan đến khí gas nhờ cảnh báo sớm. Hệ thống giám sát nhiệt độ ngăn ngừa sốc nhiệt, giảm 25% trường hợp ngất xỉu. Chi phí sản xuất 2 triệu đồng/mũ, thấp hơn 30% so với nhập khẩu. Tiết kiệm chi phí bảo hiểm tai nạn, tăng năng suất lao động. Dữ liệu thời gian thực hỗ trợ quản lý an toàn lao động hiệu quả. Mũ còn tích hợp GPS định vị vị trí công nhân, hỗ trợ cứu hộ nhanh chóng. Ứng dụng rộng rãi trong khai thác than, kim loại, xây dựng ngầm.

4.2. Triển vọng phát triển trong tương lai

Tương lai mũ bảo hộ thông minh sẽ tích hợp trí tuệ nhân tạo (AI) để dự đoán nguy cơ. Hệ thống học máy phân tích dữ liệu lịch sử, cảnh báo sớm các nguy cơ tiềm ẩn. Mũ sẽ kết nối 5G, hỗ trợ video call trực tiếp giữa công nhân và trung tâm điều khiển. Nguồn năng lượng mặt trời tích hợp, tăng thời gian hoạt động. Thiết kế module thay thế dễ dàng, giảm chi phí bảo trì. Ứng dụng trong nông nghiệp, xây dựng, cứu hộ thiên tai. Mũ bảo hộ thông minh trở thành tiêu chuẩn an toàn lao động trong mọi ngành công nghiệp.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1: Tổng quan Chương này trình bày tình hình nghiên cứu hiện nay, tính cấp thiết của đề tài, mục tiêu nghiên cứu, nhiệm vụ nghiên cứu, đối tượng và phạm vi nghiên cứu, phương pháp nghiên cứu, bố cục đồ án. Chương 2: Cơ sở lý thuyết Chương này trình bày các lý thuyết chính liên quan đến hệ thống. Chương 3: Thiết kế và thi công hệ thống Chương này trình bày cách tính toán thiết kế hệ thống, sơ đồ khối, sơ đồ nguyên lý lưu đồ giải thuật, thiết kế app android, website, viết chương trình hệ thống, thiết kế sơ đồ mạch in PCB. Chương 4: Kết quả thực hiện Chương này trình bày kết quả thi công phần cứng và kết quả hình ảnh thực tế của hệ thống mà nhóm thực hiện đề tài đã làm được, nhận xét về sản phẩm.

Chương 5: Kết luận và hướng phát triển Kết luận đề tài, phân tích ưu nhược điểm và đề xuất hướng phát triển của đề tài. 3 CHƯƠNG 2 CƠ SƠ LÝ THUYẾT 2.1 Giới thiệu về công nghệ LoRa Ngườirdùng có thể truyền dữ liệu với tốc độ thấp trong một diện tích rộng bằng LoRa nhờ vào bộ truyền động và cảm biến cho IoT và M2M hoặc những lĩnh vực khác trong IoT. M2M chính là kết nối mà LoRa chủ yếu tập trung vào. 15-20 km là khoảng cách LoRa hỗ trợ được để truyền dẫn thông tin, với hàng triệu node mạng.

Băng tần mà LoRa hoạt động không cần được cấp phép, có tốc độ thấp trong khoảng 0.3kbps đến tầm 30kbps. Nhờ vào các đặc điểm đó, LoRa được có thể sử dụng cho các ứng dụng thông minh trong lĩnh vực IoTs ví dụ như trao đổi dữ liệu hay thông tin ở mức thấp và cần duy trì hoạt động ở một thời khoảng thời gian tương đối dài Thựcatế thì thiếtabịaLoRaacóathể hoạt động và truyền thông tin dữaliệuatrong khoảngathờiagianalênađến 10anăm dùng hoàn toàn năngalượng là pin.aLoRaacung cấpacho người dùng vùngaphủasóng giống nhưimạngadiađộng. Anten của LoRatcó thể kếtahợpavớinantenndinđộng nếu cácntầnnsố này là gầnnnhau, nhờ đó nó giúpntiết kiệmnchinphí người dùng. Các ứng dụng trong thực tế tận dụng những ưu điểm của mạng LoRa: theo dõi thông tin vườn thông minh, theo dõi hàng số lượng hàng hóa, ngoài ra còn có thể ứng dụng trong ngành ô tô.

Kỹ thuật điều chế của công nghệ LoRa gọi là Chirp Spread Spectrum. Nguyên lý của kỹ thuật Chirp Spread Spectrum là dữ liệunsẽnđượcnchia nhỏ bởi cácnxungncaontần nhằm tạonrantínnhiệuncóntần sốncao hơnnnhiều soivới tần sốigốcicủa dữ liệu (chipped), từiđó cácitínihiệuicao tần này sẽ tiếpitụciđượcimã hóa thành cácichuỗiichirpisignalitrướcikhiitruyềniraiăng-ten đểigửi đi. Từng khu vực trên thế giới sẽ có mỗi băng tần khác nhau. Mạng LoRa có băng tần hoạt động từ 430MHz đến 915MHz.

❖ 430MHz ở khu vực châu Á ❖ 780MHz ở khu vực TrungiQuốc ❖ 433MHzihoặci866MHziở khu vựcichâuiÂu ❖ 915MHziở khuivựciUSA Nhờiviệcisửidụngichipisignal nênicácitínihiệuiLoRaicó cácichirpirateikhác nhau nhằmitránhiviệcigây nhiễu cho các thiết bị LoRa kháciở xung quanh. Nhờ vào việc 4 nàyichoiphépinhiềuithiếtibị LoRa có thể hoạt động truyền dẫn dữ liệu cùng lúc mà không sợ nhiễu tín hiệu (các chirp rate khác nhau).1: Mô hình mạng LoRa trong IoTs 2.2 Giới thiệu về hệ thống IoT 2.1 Giới thiệu Internet of things hiện nay đang xuất hiện rộng rãi, thuihúticácinhàicông nghệ đầu tưivàoiđể phátitriển. Trong tương lai, cônganghệ IoT sẽ có ảnhihưởngitích cực đến cuộcisống, công việc vàicả coningười. Trên thực tế thìicông nghệ IoT đã xuất hiện khá lâu trước đây khoảng vài thập kỷ trước.

Tuy nhiên mãi đến đầu thế kỷ 21 công nghệ này mới được đưa ra ứng dụng. Cuộcisốngicủaichúngita đangathayađổiahàngangày, hàng giờ, các nhu cầu choaviệcaphátatriểnacác ứngadụngacó thể kếtinối Internet ngày càng cao. Từ khóa rất hot hiện nay IoT đóulàrmộtrcôngrnghệ thiết yếu, quanrtrọngrbởi vì dựa vào công nghệ này chúngrtarcórthể chế tạo rarcácrứng dụng, các phương pháp phong phú nhằm đáprứngrnhurcầurtrongrmọirlĩnhrvực,rmọi nghề nghiệp trongrcuộc sốngrcủa mọirngười.rTrong hệ thốngrIoT cácrthiếtrbị, các đối tượng trong hệrthống đượcrkếtrnốirrvớirrnhaurrthôngrrquarrInternet nhờrvào các thiết bịrmạngr(Network Device), các cổng kết nối (Gateway) hoặc bộ định tuyến (Routers). Nhờrvàorcông nghệ IoTrcácrthiếtrbị hoạt động ởrnơi làm việc córthểrđược người dùngrđiềurkhiểnrtừ xarthôngrquarcác trang web hay app mobile bằng mạng.

Công nghệ IoT đã giúp con người giảm đi rất nhiều chirphírtrongrquártrìnhrsảnrxuấtrvírdụ như: giảmrcông sức vận hành thiết bị, giảm thiểu con người thamrgiarvàorquártrìnhrsảnrxuất, tiếtrkiệm thờirgian,… 5 Hình 2.2: Công nghệ IoTs 2.2 Ưurđiểm vàrnhượcrđiểm ❖ Ưurđiểm: - Được phép truyrcập từ xa, mọirlúcrmọirnơirthôngrquarmạng, rất nhanh chóng và tiện lợi. - Tiếtrkiệmrthờirgian nhờ việcrlưurtrữ dữrliệurtrên cơ sở dữ liệu cùng vớirđó là tiền bạc giúp tăng tính linh động cho dữ liệu. - Giúprmọirthứrtrở nên tựrđộngrhóa nhằm cảirthiệnrcuộcrsống, giúp cho người dùng cải thiệnrchấtrlượngrcuộcrsống. ❖ Khuyếtrđiểm: - Vớirsựrtiệnrlợirtrong việc truyền dẫn và liên kết các thôngrtin dữ liệu trênrInternet khirnhiềurthiếtrbị đượcrkết nối một cách dễ dàng sẽ gây ra tình trạng lấy cắp dữ liệu người dùng.

- Vìrcấu trúcrcủa hệrthốngrluôn liênrquanrmật thiết với nhaurnên khirhệ thốngrxảy ra lỗirtại mộtrvị trírsẽ dẫnrđến các thiếtrbịrkhác sẽrbị ảnhrhưởng theo. - Hệrthống IoTrkhôngrcórtiêurchuẩnrquốc tế cũngrnhư sựrtươngrthích làm cho việc phát triển các thiếtrbịrcủarnhàrphátrtriển gặp khó khi phải thực hiện giaortiếprgiữarcác thiếtrbịrvớirnhau.3 Tổng quan về phần mềm lâp trình Android Studio 2.1 Khái niệm về hệ điều hành Android Hình 2.3rLogorhệrđiềurhànhrAndroid Androidrđượcrthiếtrkếrra cho cácrthiếtrbịrcórmànrhình cảmrứng vírdụ nhưrđiện thoạirthôngrminh vàrmáyrtính bảng. Cùng với việc Google cấprgiấyrphépr(Apache) là mộtrloạirgiấyrphéprít bị ràng buộc nên Android đã và được các nhà phát triểnrtiếprcận một cáchrnhanhrchóng và phân phối sảnrphẩm của mình tự do trên các nền tảng. Có thể sửrdụng các loại ngônrngữrlậprtrình khác nhaurđểrlập trình cho Android.

Các nhà phátrtriển thường sửrdụngrcácrngônrngữ lậprtrình như:rJava, Kotin, AngularJS,rC#, HTMLrvàrCSS để phát triển cho ứng dụng Android.2 Giới thiệu về phần mềm lâp trình Android Studio Androidrstudiorlàrmộtrphần mềmrđược thiết kế baorgồmrcác côngrcụrkhác nhau dành cho người dùng muốn phátrtriểnrứngrdụngrchạyrtrên các hệ điềurhành Androidrtrên cácrthiết bịrdi độngrnhư: smartphone, table,… bênrcạnh đórcòn córthể cho người dùng làm nơi để học ngôn ngữ lập trình cho ứng dụng Android, hayrthực hiệnrcác thaortácrtrên code,… Đượcrra mắt vào 2013 và đangrlà mộtrtrongrnhững phầnrmềmrđượcrđôngrđảo các nhàrphátrtriển sửrdụng đểrcórthể tạo ra một ứngrdụng chorhệ điềurhànhrAndroid.4: Giao diện phần mềm Android studio Javarlàrngônrngữrlập trình chính cho Android Studio. Hiện nay Javarlàrmột trong những ngônrngữrlậprtrìnhrđượcrcác lậprtrìnhrviênrưa chuộng và sửrdụng rộng rãi trên 7 thế giới. Hệrđiều hànhrndroid củarGoogle Asửrdụng Javarnhư cơ sởrchortất cảrcác ứngrdụngrAndroid.3 Ưu điểm và nhược điểm ❖ Ưu điểm: - Hệ điều hành dễ nhìn vàrdễ dàng sửrdụng. - Có khảrnăng chạy đarnhiệm tốt.

- Vì có mãrnguồnrmở nênrđược nhiềurnhà phátrtriển lựa chọn để phát triển cho ứng dụng. - Kho ứng dụng Google Play cung cấp nhiềursản phẩmrmiễn phírchorngườirdùng. ❖ Khuyết điểm: - Bên cạnh những lợi ích từ mã nguồn mở thì cũng gây ra các tác hại như dễ nhiễmrcác phầnrmềmrđộcrhạirdễrdàng xâmrnhập vàrrất khórđể kiểmrsoát. - Chấtrlượng của ứng dụng rất khó để có thể kiểm soát.4 Tổng quan về phầnrmềmrlâprtrìnhrcho virđiềurkhiển 2.1 Giớirthiệurvề ArduinorIDE Arduino làrphầnrmềm phát triển chorvi điều khiển có tíchrhợp mãrnguồnrmở, dễ dàng sửrdụng,rviếtrcodervàrtảirnó vào vi điều khiển, sử dụng ngôn ngữrlậprtrìnhrCrvà phầnrmềmrmãrnguồnrmởrkhác.5: Phầnrmềm Arduino Arduino IDE (viết tắt Integrated Development Editor) với giao diện đơn giản, thao tác ngắn gọn do vậy phần mền đãrđượcrsửrdụngrrấtrphổrbiếnrtrênrthếrgiới.

C và C++ là hai ngôn ngữ phổ biến khi lập trình cho Arduino. Vì vậy nhữngrlậprtrìnhrviênrquen 8 thuộcrvới hairngônrngữrnày đều có thểrsửrdụngrphầnrmềm.rPhần mềm có sẵn rất nhiềurthưrviệnrchorcácrvi điềurkhiển phổ biến hiện nay như: EEPROM, Firmata, GSM, Servo, TFT, Wifi,… Nhờ sựrđóngrgóprcủarđôngrđảorcộng đồng Arduino trên thế giới mà những thư viện này ngày càngrđardạng, chínhrxácrvàrhoànrthiệnrhơn.2 Cácrthaortácrtrên phầnrmềm Bảng 2.1 sau đâyrlàrbảng liệt kê các thao tác chính khi thựcrhiệnrlậprtrình trên phầnrmềm ArduinorIDE.1: Thao tác trên Arduino IDE Verifyr Kiểmrtrarlỗirvàrbiênrdịchrcode Dịch vàruploadrcode vàorbormạch Uploadr đãrđượcrcàirđặtrsẵn Newr Tạorsketchrmới Openr Mởrmộtrsketchrcórsẵn Saver Lưursketch Serial Monitorr Mởrserialrmonitor.6 Logo Firebase Firebase là nơi lưu trữ dữ liệu với thời gian thực nhờ vào đám mây được cung cấp bởi Google do vậy có một hệ thống máy chủ vô cùng mạnh mẽ. Là một hệrthốngrđể phátrtriển cho cácrứngrdụngrIoT như ứngrdụngrdirđộng và trang webrbao gồmrcác APIrđơnrgiản.rCó cácrchứcrnăng cũngrnhưrthaortác dễrhiểu, dễ sử dụng nên đây là mộtrtrongrnhữngrcơrsởrdữ liệurđược rất nhiềurlập trìnhrviênrlựa chọn làmrnềnrtảng đầurtiênrđểrlưurtrữ dữ liệu. Đặcrbiệtrcòn córdịch vụrđarnăng có tínhrbảormậtrcực tốt, Android và IOS Firebase đều có thể hỗ trợ được.2 FirebaserRealtimerDatabase Khirtiến hành đăngrký mở tàirkhoảnrFirebaserđểrtạo ứngrdụng là ta đãrcó thể dễ 9 dàng córđược một cơrsởrdữrliệurthờirgianrthực.rDữrliệurnàyrđược địnhrdạng là một chuỗirJSON.rĐồngrthời dữ liệu cũngrluônrđượcrđồngrbộrhóarkhi có tác động thayrđổi dữrliệu và kết nối tới mọi client có các ứng dụng đa nền tảng.

Trongrtrườngrhợprmất mạngrdữrliệursẽrđược lưu lạircụcrbộ. Chínhrvìrvậy khircórsựrthayrđổirnàorđềurđược tựrđộngrcậprnhập lênrserverrcủarFirebase. Dữrliệurđượcrtruyềnrqua chứng chỉrkếtrnối SSLrvới độ bảormật cao.3 Ưurđiểmrvàrnhượcrđiểm ❖ Ưurđiểm: - Mở tàirkhoảnrvàrsửrdụngrdễrdàng. - Tốcrđộrphátrtriểnrnhanh.

- Có nhiềurdịch vụrtrong mộtrnềnrtảng. - Do Google cungrcấp, uy tín chorngườirsửrdụng. - Hệrthống Firebase không có máy chủ. - Dễ dàng sao lưu dữ liệu.

❖ Khuyết điểm: - Không phải là mã nguồn mở. - Mã nguồn khôngrchorphéprngườirdùngrtruyrcậprvào. - Firebase chỉ hoạt động ở một số quốc gia. - Tốc độ truy cập dữ liệu chậm.

- Một số dịchrvụrFirebasercó tính phí. - Giá Firebaserkhá đắtrvàrkhôngrổnrđịnh.6 Tổng quan về chuẩn truyền thông UART: UARTrlàrgiaorthứcrtruyềnrdữrliệurgiữarcácrthiếtrbịrvớirnhau.Làrgiaorthứcrtruyề nthôngrphần cứngrsử dụngrgiao tiếprnối tiếprkhông đồngrbộ vớirtốc độrcó thể địnhrcấu hình.rKhông đồngrbộ có nghĩarlà khôngrcó tínrhiệu clockrđể đồngrbộ hóarcác bitrđầu rartừ thiếtrbị truyềnrđi đếnrbên nhận.rViệc truyềnrdữ liệurcủa mộtrUART córthểrđược hoànrthànhrbằngrcách sửrdụng mộtrbus dữrliệu ở dạngrsong songrbởi cácrthiết bị khácrnhư virđiềurkhiển, bộrnhớ,rCPU,rv. Sau khirnhận đượcrdữ liệursong songrtừ bus, nórtạo thànhrmột góirdữ liệurbằng cáchrthêm barcác birnhư bitrbắt đầu,rbit dừng vàrbit kiểmrtrarchẵn lẻ. Nórđọc từngrbit góirdữ liệurvà 10 chuyểnrdữ liệurnhậnrđược sangrdạng songrsong đểrloạirbỏ barbit củargói dữrliệu.7: Khung truyền của chuẩn UART ❖ Ưu điểm - Kết nối dễ dàng không phức tạp, chỉ cần hai dây để kết nối, khôngrcầnrtínrhiệurxung clock.

- Córsẵn mộtrbitrchẵnrlẻrđểrchorphéprkiểm tra lỗirtrong quá trình truyềnrdữrliệu. - Phươngrpháprtruyềnrđơn giản, không khó khi lập trình, giá thành rẻ. ❖ Nhược điểm - 9 bit là kích thước tối đa của khung dữ liệu. - Cácrhệrthốngrđòirhỏirnhiềurthiếtrbịrchủ và tớ sẽ không phù hợp.

- Tốc độ truyền/nhận của giao tiếp UART phải được cấu hình giống nhau cả hai bên thu và phát. 11 CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG 3.1 Thiết kế sơ đồ khối của hệ thống Với đề tài “Thiết kế và thi công mũ bảo hộ thông minh cho công nhân khai thác hầm mỏ” sẽ có các chức năng chính như sau: Hệ thống sẽ tiến hành thu thập các thông tin dữ liệu từ môi trường như nhiệt độ, khí độc, điện tim của người dùng (công nhân) tại hầm mỏ thông qua các cảm biến có tại nơi làm việc. Các tín hiệu thu được sẽ được khối điều khiển trung tâm (Arduino Uno) xử lý và gửi đi đến trung tâm gateway. Sau đó, tại trung tâm tín hiệu đã gửi đi sẽ được tiếp nhận tại đây.

Tín hiệu sẽ được ESP8266 xử lý, phân tách dữ liệu và sẽ chúng đến Firebase. Khi người dùng làm việc tại hầm mỏ, các thông tin sẽ được các cảm biến thu thập từ nơi làm việc, các thông tin này sẽ được hiển thị trên ứng dụng Android hay Website như: tên, số điện thoại, giới tính, nơi làm việc, các thông tin tại nơi làm việc,… Khi nhân viên gặp bất kỳ sự cố nào trong quá trình làm việc và cần yêu cầu sự giúp đỡ đến từ bên ngoài hoặc các đồng nghiệp xung quanh thì có thể nhấn vào nút “Khẩn cấp” để yêu cầu giúp đỡ. Ngoài ra, trong trường hợp người quản lý nhận được các tin báo về có nguy hiểm gần khu vực các nhân viên đang làm việc thì cũng có thể gửi thông tin cảnh báo đến cho nhân viên tại nơi làm việc bằng cách nhấn các phím cảnh báo trên giao diện Website và App Android.