1 MỤC LỤC Mục Nội dung Trang MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN 2 PHẦN I MỞ ĐẦU 3 I LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI 3 II MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI 3 III ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 4 IV Ý NGHĨA KHOA HỌC 4 V PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 4[.]
Trang 16 Giới thiệu và tổng quan về đề tài nghiên cứu 8
7.2 Nguyên lý hoạt động của hệ thống báo cháy 9
II TIẾN HÀNH NGHIÊN CỨU – THỰC HIỆN DỰ ÁN 10
Trang 2viên chúng em hoàn thành nghiên cứu dự án này.
- Ban giám hiệu trường THCS Nam Hoà đã động viên, chỉ đạo sâu sát trong lĩnh vực phát triển ý tưởng của chúng em thành hiện thực.
- Cô Lê Thị Uyên là giáo viên trực tiếp hướng dẫn về mặt chuyên môn và thực tiễn để chúng em thực hiện thành công ý tưởng.
- Các thầy, cô giáo trong tổ chuyên môn Khoa học tự nhiên đã góp ý cho chúng em hoàn thiện hơn dự án của mình.
Trong quá trình thực hiện, chúng em còn gặp khó khăn: thí nghiệm phải thực hiện nhiều lần, kinh nghiệm thực tiễn chưa nhiều
Mặc dù chúng em đã có nhiều cố gắng, song dự án khó tránh khỏi những thiếu sót Vì vậy, chúng em kính mong nhận được sự góp ý của quý thầy cô giáo và các nhà khoa học.
Chúng em xin kính chúc quý thầy cô giáo và các nhà khoa học luôn mạnh khỏe, hạnh phúc và thành công!
PHẦN I MỞ ĐẦU
I LÝ DO, Ý TƯỞNG NGHIÊN CỨU
Liên tiếp trong thời gian qua, nhiều vụ cháy đã xảy ra gây hậu quả nặng nề
về tài sản và tính mạng con người, đều xuất phát từ những nguyên nhân rất đời
Trang 3thường mà chính chúng ta không lường trước được Không chỉ có các cơ quan,
xí nghiệp, nhà xưởng mới dễ bốc cháy mà trong chính mỗi ngôi nhà chúng tađang sinh sống cũng luôn tiềm ẩn nguy cơ cháy nổ Có những nguyên nhân rấtđơn giản, xuất phát ngay từ thói quen sinh hoạt hằng ngày của chúng ta màkhông ai ngờ rằng đến một ngày nó sẽ gây nên đại họa Có rất nhiều nguyênnhân, trong đó có một phần do sự bất cẩn của người dân khi dùng lửa Dùng lửagần nguồn vật liệu dễ gây cháy như: Giấy, gas, xăng dầu hoặc vật liệu dễ bénlửa khác Nguyên nhân có thể do trong quá trình người dân hàn xì không chechắn cẩn thận khi dùng các thiết bị hàn có tình trạng phóng tia lửa điện.Hoặc cóthể do nguyên nhân sử dụng đồ điện dùng lâu năm đã bị lão hoá không kiểm trahay thay thế kịp thời dẫn đến chập điện, sự cố nổ có thể dẫn đến sập nhà, côngtrình và gây nguy hiểm đến tính mạng của mọi người trong gia đình
Theo Cục Cảnh sát phòng cháy, chữa cháy (PCCC) và cứu nạn, cứu hộ
Bộ Công an, chỉ trong 3 tháng đầu năm 2021, toàn quốc xảy ra 627 vụ cháy nhà dân (chiếm 57% số vụ cháy trong năm 2020).
Một trong những nguyên nhân trực tiếp gây cháy nhà dân là do sơ suất, bất cẩn khi sử dụng lửa, nhiệt.
Ngày 26-11-2020 tại phòng trọ trên hẻm 318 Phan VănTrị, phường 11,quận Bình Thạnh khiến 2 người tử vong là anh Nguyễn Ngọc Th (26 tuổi) vàchị Nguyễn Thúy H (21 tuổi) Khi 2 người đang nấu đồ ăn để giao cho kháchthì bất ngờ ngọn lửa bùng lên từ bếp gas kèm tiếng nổ, lửa khói bao trùm cănphòng, cháy táp vào quần áo khiến 2 người không thể thoát ra ngoài dẫn đếnbỏng nặng và tử vong
Với thực trạng đó, chúng em đã trăn trở, tìm tòi và nghiên cứu “Hệ thống
cảnh báo, chữa cháy thời đại 4.0”
II MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU
Đề tài được triển khai nghiên cứu hướng đến các mục tiêu sau:
- Phần cơ khí: chế tạo khung nhà
- Nghiên cứu cách lập trình, cách điều khiển các cảm biến
Trang 4- Hoàn chỉnh hệ thống Sản phẩm khi hoàn thành có thể sử dụng để pháthiện kịp thời các vụ cháy, từ đó có thể dập cháy tự động tránh hậu quả đáng tiếc
có thể xảy ra
- Ngoài ra thiết bị còn giúp gửi cảnh báo về điện thoại di động của chủ nhàthông qua wifi
III ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU
- Đối tượng nghiên cứu của đề tài gồm:
+ Nghiên cứu về Bo mạch WIFI esp 8266
+ Nghiên cứu về Cảm biến phát hiện lửa và khói
+ Nghiên cứu về Pin AAA
IV Ý NGHĨA KHOA HỌC
Nếu “Hệ thống cảnh báo, chữa cháy thời đại 4.0” hoạt động hiệu quả và
có thể áp dụng vào thực tế thì sẽ giúp phát hiện kịp thời các vụ cháy, từ đó cóthể dập cháy tự động nhằm giảm đi các vụ cháy hàng năm
Nếu được đầu tư nghiên cứu để hoàn thiện đề tài chúng em nghĩ rằng mình
có thể đóng góp một phần nhỏ đối với việc bảo vệ sức khỏe của người dân, cũngnhư sự phát triển kinh tế, chính trị, văn hóa ở địa phương mình
V PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
1 Nhóm phương pháp lý luận
Nhóm thu thập tài liệu từ các nguồn báo chí, tạp chí, sách, từ internet cóliên quan đến nội dung nghiên cứu:
+ Nghiên cứu, tìm hiểu về các loại linh kiện điện tử và các loại mạch điện
tử có liên quan đến đề tài
+ Nghiên cứu lý thuyết về hệ thống nhúng và những công dụng tuyệt vời
mà hệ thống nhúng có thể đem lại
+ Nghiên cứu về lý thuyết sơ đồ mạch điện và cách nối dây, các mức điện
áp và cách thức hoạt động của các linh kiện điện trong môn vật lí
2 Nhóm phương pháp nghiên cứu thực tiễn
+ Nghiên cứu về các hệ thống cảnh báo hiện đang có trên thị trường
+ Nghiên cứu các loại mạch điện tử có chức năng điều khiển tự động, ở đây
Trang 5đội sử dụng bo mạch WIFIesp8266.
+ Thực hành trực tiếp trên máy tính và làm quen với ngôn ngữ lập trình.+ Sử dụng các linh kiện điện tử, đấu dây và chạy thử mạch
+ Tiến hành thiết kế và thử nghiệm, hoàn chỉnh các vấn đề phát sinh
+ Đưa vào sử dụng trong thực tế
3 Lập kế hoạch nghiên cứu
- Từ 1/8 - 10/8: lên mô hình tổng quát của sản phẩm trong đề tài, nhữngyêu cầu cần có cho sản phẩm
- Từ 11/8 - 30/8: Thiết kế mô hình của sản phẩm
- Từ 1/9 - 15/9: Tìm hiểu về các linh kiện điện tử
- Từ 16/9 - 15/10: Tìm hiểu về ngôn ngữ lập trình cho Vi điều khiển
- Từ 16/10 - 30/10: Kết hợp giữa các phần điện tử, lập trình với nhau thànhmột sản phẩm thống nhất, thử nghiệm trong điều kiện thực tế; Khắc phục nhữngvấn đề phát sinh từ đó đưa ra một sản phẩm hoàn chỉnh
VI TÍNH MỚI, TÍNH SÁNG TẠO CỦA ĐỀ TÀI
Hệ thống phát hiện cháy và chữa cháy hoàn toàn tự động
Đồng thời thực hiện cảnh báo tới điện thoại đã được cài đạt sẵn, điện thoạicủa người nhận sẽ có chuông để cảnh báo nguy hiểm ở khu vực nào trong ngôinhà
Đồng bộ hệ thống thông qua mạng wifi và quản lý trực tiếp thông qua apptrên điện thoại
Hệ thống dễ điều khiển và dễ sử dụng, tiện lợi hoạt động linh hoạt
Hệ thống dễ làm, giá thành thấp
Trang 6PHẦN II NỘI DUNG CỦA ĐỀ TÀI
I TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1 Vấn đề nghiên cứu:
Cách mạng công nghiệp lần thứ 4 (CMCN 4.0) đang diễn ra mạnh mẽ tạinhiều quốc gia trên thế giới, trong đó có Việt Nam Với lĩnh vực nghiên cứuchính là khoa học công nghệ và kỹ thuật, Điện tử, Tin học và Tự động hóa chắcchắn không thể đứng ngoài cuộc cách mạng công nghệ này
Thời gian vừa qua trên cả nước có nhiều vụ cháy xảy ra, có rất nhiềunguyên nhân, trong đó có một phần do sự bất cẩn của người dân, nhiều gia đìnhkhông trang bị các dụng cụ, phương tiện chữa cháy tại chỗ nên khi xảy ra cháykhông có phương tiện dập tắt đám cháy ngay từ khi mới phát sinh dẫn đến cháylan, cháy lớn Thực trạng này đòi hỏi cần tăng cường công tác phòng, chốngcháy, nổ để bảo vệ tính mạng, tài sản của người dân Chính vì vậy để có thểphòng ngừa hạn chế thấp nhất rủi ro và thiệt hại do cháy gây ra mỗi gia đình cầnphải lắp đặt thiết bị cảnh báo cháy sớm: Đây là việc làm rất cần thiết, giúpchúng ta có thể phát hiện sớm và kịp thời xử lý dập tắt đám cháy ngay từ khimới phát sinh hoặc ít nhất giúp còn đủ thời gian để tìm cách thoát thân Tại cácgian phòng, khu vực kinh doanh, buôn bán, nơi trữ chứa hàng hóa nên lắp đặtcác đầu báo cháy tự động cảm biến khói loại có dây hoặc không dây, có thể kếtnối Wifi, kết nối với điện thoại thông minh hoặc có thể lắp đặt hệ thống báocháy tích hợp với hệ thống camera giám sát của nhà, khi cháy thiết bị sẽ báo
động toàn bộ ngôi nhà giúp mọi người có thể nhận biết xử lý bởi “Nước xa không cứu được lửa gần”.
2 Giả thuyết khoa học:
Với nội dung nghiên cứu của đề tài chúng em tập trung giải quyết cácvấn đề như:
+ Chi phí giá thành rẻ
+ Nguyên vật liệu dễ kiếm, dễ lắp đặt thiết kế các chi tiết
+ Đạt hiệu quả
Trang 7ra Thiết kế ra hệ thống đảm bảo an toàn cho cả gia đình.
4 Câu hỏi nghiên cứu:
+ Tại sao cần phải đẩy mạnh sử dụng công nghệ 4.0 ?
+ Hệ thống hoạt động dựa vào nguyên lý nào?
+ Cấu tạo gồm những bộ phận nào?
+ Thời gian hoạt động của thiết bị có ổn định không?
+ Các linh kiện tạo ra sản phẩm lấy từ đâu, chi phí có quá cao không?
+ Thiết bị có thể khắc phục được hiện tượng khi chập cháy nguồn điện cóthể tự động đóng nguồn nước nhưng chuông vẫn báo, và thông báo tới chủ nhàđược không?
+ Hệ thống làm việc có độ tin cây cao không? Có đảm bảo tính an toàn và
độ bền không?
5 Lợi ích của đề tài mang lại:
- Hệ thống sẽ nhanh chóng thông báo cho bạn biết nguy cơ hỏa hoạn đangtới gần để bạn có thế kịp thời ngăn chặn, tránh tổn thất về con người và tài sản
do cháy nổ gây ra
- Thiết bị hoạt động liên tục sẽ cảnh báo cho bạn bất cứ dấu hiệu nào dù lànhỏ nhất về lửa và khói tránh xảy ra hoả hoạn
- Bảo vệ tài sản và tính mạng lâu dài cho bạn và người thân
- Hệ thống tự động hóa, nhanh chóng, tín hiệu báo động kịp thời
- Mức độ chính xác cao
- Thông báo cháy đến điện thoại của chủ nhà thông qua wifi
Trang 8- Dễ sử dụng, hạn chế nhân lực.
- Không bị ảnh hưởng, gây nhiễu bởi các hệ thống khác
- Liên kết với hệ thống chữa cháy bằng bơm nước tự động
- Nếu là cháy do nguồn điện sẽ tự động ngắt bơm nước tự động nhưng vẫnbáo động và thông tin tới điện thoại chủ nhà
6 Giới thiệu và tổng quan về đề tài nghiên cứu:
Đề tài nghiên cứu hướng đến mục tiêu khắc phục được nhược điểm của cácloại hệ thống phòng cháy hiện nay có trên thị trường
Tìm hiểu về cuộc cách mạng 4.0 và hiểu rằng cuộc cách mạng đang diễn ra
ở hiện tại, tác động trực tiếp tới đời sống của nhân loại chính là cách mạng Côngnghệ 4.0 Thời đại công nghệ 4.0 tập trung vào sự phát triển của công nghệ, tất
cả những gì liên quan đến hệ thống không gian mạng
7 Mô hình hoạt động của thiết bị:
Sơ đồ hoạt động của hệ thống
7.1 Cấu tạo của báo cháy:
- Thông thường, một hệ thống báo cháy tự động sẽ có 3 phần chính:
+ Trung tâm báo cháy về điện thoại kết nối wifi thông qua phần mềm TuyaSmart trên app của điện thoại
+ Thiết bị đầu vào thông qua thiết bị cảm biến nhiệt, cảm biến khói
Trang 9+ Thiết bị đầu ra là bơm còi và bộ phát tín hiệu wifi.
Trong đó, trung tâm báo cháy được thiết kế dạng hộp nhựa hình chữ nhật,bao gồm các thiết bị chính bên trong: một vi mạch điều khiển, các module, mộtbiến thế, pin
Thiết bị đầu vào có thể hiểu là công cụ ghi nhận tín hiệu Nó bao gồm đầubáo khói, đầu báo nhiệt, báo gas, báo lửa… Thiết bị đầu ra là các công cụ phátthông báo, gồm chuông báo động, đèn báo động, gửi tin nhắn về số điện thoại tựđộng thông qua phần mềm Tuya Smart
Tất cả những thiết bị này sẽ được hoạt động theo một cơ chế đơn giảnnhưng hiệu quả, đảm bảo tính chính xác cao
7.2 Nguyên lý hoạt động của hệ thống báo cháy:
Hệ thống bao gồm 1 cảm biến lửa, 1 cảm biến khí gas đặt tại các vị trí củacác phòng phù hợp cho việc giám sát phát hiện về lửa và khí gas
Các cảm biến lắp đặt trên mô hình sẽ tự động thông báo các tín hiệu nguyhiểm về vi điều khiển Cụ thể, khi có tín hiệu từ lửa hoặc khí gas, tín hiệu trả về
sẽ có dạng digital và analog, Vi điều khiển nhận tín hiệu và xử lý các tín hiệutheo code đã được lập trình sẵn
Sau khi vi điều khiển nhận được tín hiệu sẽ gửi 1 tín hiệu điều khiển đếnmodule relay, module relay kích tín hiệu mức cao, mở dòng điện, cấp nguồn đếncho hệ thống còi báo và kết nối tới wifi Báo động sẽ có còi kêu và ánh sáng đènchớp Vi điều khiển lệnh cho module wifi thực hiện gửi thông báo tới điện thoại
đã cài đặt sẵn thông qua app Tuya Store
Cảm biến lửa khi phát hiện lửa sẽ đưa tín hiệu mức thấp về relay, relay saukhi nhận được tín hiệu sẽ kích mức thấp và đưa về chế độ NO Bơm nối cựcdương vào relay, Cực âm vào nguồn điện, Cực dương của nguồn cũng nối vàorelay, Khi relay mở thì bơm sẽ hoạt động và phun nước
Quy trình hoạt động của hệ thống báo cháy là một quy trình khép kín: Thiết
bị đầu vào nhận tín hiệu – truyền tín hiệu đến trung tâm báo cháy – thiết bị đầu
ra phát tín hiệu báo động đồng thời gửi tín hiệu đến số điện thoại của gia chủ
Trang 10Khi có tín hiệu về sự cháy như nhiệt độ gia tăng đột ngột, có sự xuất hiệncủa khói hoặc các tia lửa (đến ngưỡng nhiệt độ có thể cháy) – các thiết bị đầuvào như đầu báo khẩn sẽ nhận tín hiệu và truyền thông tin của sự cố về trungtâm báo cháy.
Tại đây trung tâm sẽ xử lý thông tin nhận được, xác định vị trí nơi xảy ra
sự cháy và truyền thông tin đến các thiết bị đầu ra (chuông, còi, đèn, gửi tín hiệuđến số điện thoại gia chủ) Lúc này, các thiết bị này sẽ phát tín hiệu âm thanh,rung chuông điện thoại để mọi người cũng như gia chủ nhận biết khu vực đangxảy ra sự cháy và xử lý kịp thời
Sản phẩm bao gồm 1 cảm biến lửa, 1 cảm biến khói đặt tại các vị trí củacác phòng phù hợp cho việc giám sát phát hiện về lửa và khí gas
Các cảm biến lắp đặt trên mô hình sẽ tự động thông báo các tín hiệu nguyhiểm về vi điều khiển Cụ thể, khi có tín hiệu từ lửa hoặc khí gas, tín hiệu trả về
sẽ có dạng digital và analog, Vi điều khiển nhận tín hiệu và xử lý các tín hiệutheo code đã được lập trình sẵn
Sau khi vi điều khiển nhận được tín hiệu sẽ gửi 1 tín hiệu điều khiển đếnmodule relay, module relay kích tín hiệu mức cao, mở dòng điện, cấp nguồn đếncho hệ thống còi báo và kết nối tới wifi Báo động sẽ có còi kêu và ánh sáng đènchớp Vi điều khiển lệnh cho module wifi thực hiện gửi thông báo tới điện thoại
đã cài đặt sẵn
7.2.1 Hệ thống Cảm biến lửa, khói
Mô hình trang bị 2 cảm biến chính nhằm phát hiện các tác động của ngôinhà liên quan đến lửa và khí gas, cảm biến phản hồi ngay lập tức khi có tín hiệugửi về
- Nghiên cứu: Đảm bảo tốc độ truyền tín hiệu nhanh nhất
Trang 11INCLUDEPICTURE
"https://nshopvn.com/wp-content/up loads/2019/03/cam-bien-phat-hien- lua-ngo-ra-digital-3SWL-2020-
600x600.jpg" \*
MERGEFORMATINET
INCLUDEPICTURE
"https://nshopvn.com/wp-content/up loads/2019/03/cam-bien-phat-hien- lua-ngo-ra-digital-3SWL-2020-
600x600.jpg" \*
MERGEFORMATINET
INCLUDEPICTURE
"https://nshopvn.com/wp-content/up loads/2019/03/cam-bien-phat-hien- lua-ngo-ra-digital-3SWL-2020-
600x600.jpg" \*
MERGEFORMATINET
INCLUDEPICTURE
"https://nshopvn.com/wp-content/up loads/2019/03/cam-bien-phat-hien- lua-ngo-ra-digital-3SWL-2020-
600x600.jpg" \*
MERGEFORMATINET
INCLUDEPICTURE
"https://nshopvn.com/wp-content/up loads/2019/03/cam-bien-phat-hien- lua-ngo-ra-digital-3SWL-2020-
600x600.jpg" \*
MERGEFORMATINET
Trang 12"https://nshopvn.com/wp-content/up loads/2019/03/cam-bien-phat-hien- lua-ngo-ra-digital-3SWL-2020-
600x600.jpg" \*
MERGEFORMATINET
INCLUDEPICTURE
"https://nshopvn.com/wp-content/up loads/2019/03/cam-bien-phat-hien- lua-ngo-ra-digital-3SWL-2020-
600x600.jpg" \*
MERGEFORMATINET
INCLUDEPICTURE
"https://nshopvn.com/wp-content/up loads/2019/03/cam-bien-phat-hien- lua-ngo-ra-digital-3SWL-2020-
600x600.jpg" \*
MERGEFORMATINET
INCLUDEPICTURE
"https://nshopvn.com/wp-content/up loads/2019/03/cam-bien-phat-hien- lua-ngo-ra-digital-3SWL-2020-
600x600.jpg" \*
MERGEFORMATINET
INCLUDEPICTURE
"https://nshopvn.com/wp-content/up loads/2019/03/cam-bien-phat-hien- lua-ngo-ra-digital-3SWL-2020-
600x600.jpg" \*
MERGEFORMATINET
Trang 13"https://nshopvn.com/wp-content/up loads/2019/03/cam-bien-phat-hien- lua-ngo-ra-digital-3SWL-2020-
600x600.jpg" \*
MERGEFORMATINET
INCLUDEPICTURE
"https://nshopvn.com/wp-content/up loads/2019/03/cam-bien-phat-hien- lua-ngo-ra-digital-3SWL-2020-
600x600.jpg" \*
MERGEFORMATINET
INCLUDEPICTURE
"https://nshopvn.com/wp-content/up loads/2019/03/cam-bien-phat-hien- lua-ngo-ra-digital-3SWL-2020-
600x600.jpg" \*
MERGEFORMATINET
INCLUDEPICTURE
"https://nshopvn.com/wp-content/up loads/2019/03/cam-bien-phat-hien- lua-ngo-ra-digital-3SWL-2020-
600x600.jpg" \*
MERGEFORMATINET
INCLUDEPICTURE
"https://nshopvn.com/wp-content/up loads/2019/03/cam-bien-phat-hien- lua-ngo-ra-digital-3SWL-2020-
600x600.jpg" \*
MERGEFORMATINET
