Luận văn thạc sĩ xây dựng hệ thống cảnh báo môi trường trong tòa nhà cháy Độ Ẩm

Hệ thống này sẽ sớm phát hiện các hiện tượng khỏi, dộ ảm tăng cao vượt ngưỡng, thông, qua hệ thống, mạng không dây gửi tin cảnh bảo đến điện thoại đi động của cá nhân, đơn vị chức năng,

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCTI KIIOA HÀ NỘI

PHAM ANH VU

XAY DUNG HE THONG CANH BAO MOI TRUONG

TRONG TÒA NHÀ (CHÁY, DỘ ÂM)

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

THả Nội - Nam 2015

PHAM ANH VU

XÂY ĐỰNG HE THONG CANH BAO MOL TRUONG

TRONG TOA NHA (CHAY, BO AM)

Chuyên ngành: Ðu lường và các hệ thông điều khiển

LUAN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

G5 T8 Phạm Thị Ngọc Yến

CHUUNG 1 TONG QUAN CAC CAM BLEN DO AM, CAM BIEN

CHAY ics eeccscccessssessstesssetnssstitenssteeet — wo 1.1 Cam bién dé dm (Humidity sensor) „4 1.1.1 Cấm biến dé am dién dung (Capacitive humidity sensor) 6

1.1.2, Cảm biển độ âm điện tré (Resistive humidity sensor) - 7

1.1.3 Cầm biển độ Âm dẫn nhiệt (Thermal Conductivity Tlumidity Sensor) 9

1.2 Cẩm biển khói (Smoke sensor) 12

1.2.1 Cảm biên khỏi ion hod (Ionization detector) " 13 1.2.2 Cảm biển khoi quang dién (Photoelectric Smoke Detector) we 14

1.2.3 Cam bién khdi quang dang tia (Projected Beam Deleclor) 16

1.2.4 Cám biến khỏi lắp trên duémg dng (Duct smoke đetccLor) 19

1.25 Đầu báo khói độ nhạy cao (Aspiraing 8moke Deteotorhoặo Air

3.1 Module xử lý trung tâm -

3.1.1 Giới thiệu chung về chip ARM

3.1.2 Giới thiệu tổng quan Corlex-M3

3.3 Module truyén tin GSM

3.3.1 Giới thiệu sơ lược về GSM

3.3.2 Cầu trúc mang GSM

33.3 Giới thiệu Modulc GSM SIM908

3.3.4 Lập lệnh A'T'

3.4 Module nguồn

3.5 Vị điều khiển PIC

3.5.1 Giới thiệu về vi diều khiển PIC

3.5.2 Giới thiệu PIC 16F1823

3,6 Module câm biến 46 4m

3.8 Module truyền, nhận dữ liệu không dây Wireless

CHƯƠNG 4 CÁC BƯỚC XÂY DỰNG HỆ THÓNG

43.2 Phan mém nap vao điều khiến hệ thông

CHUONG § TICH HOP HE THONG

5.1 So dé tang quan hệ thông

5.2 Mô hình truyền đữ liệu của hệ thắng,

$.7.2 Lap dat module bao khdi

CHUONG.6 KET LUAN VA HUONG PHAT TRIEN

6.1 Các kết quả đạt được

6.2, Các kết quả chưa đạt được

6.3 Khó khăn gặp phải trong quá trinh làm luận văn

6.4 Định hướng phát triển trong tương lai

TDANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO

Pou LUC

1 Những nội dung trong luận văn nảy là công trinh nghiên cứu của tôi dưới sự hướng dẫn trực tiếp của G5 78 Phạm Thị Ngọc Yến

2 Moi them khảo đùng trong luận vẫu đều được trích dẫn rõ rằng lên tác gi

tên công trình, thời gian, địa điểm công bố

3 Các số liệu, kết quả nên trong luận văn là trưng thực và chưa tùng được ai

công bộ trong bất kỳ công trình tảo khác

4, Mọi sao chép không hợp lệ, vi phạm quy chế đảo tạo, hay gian trẻ, tôi xin

chịu hoàn toàn trách nhiệm

Tác giả luận văn (Ký và ghỉ rõ họ tên)

ADC Analog-to-Digital Converter-Hộ biến đổi tương tự - số

ARM Advanced RISC Machine- Cau tric ARM

Aspirating Smoke Detector-Cam bién khoi dé nhav cao kiểu

CCK Complementary Cade Keying-Disu ché mé bi,

CPS Capacitive Sensing — công vào cảm biển điện dụng của PIC

DAC Digital-to-Analog Converter- BG bién dai số- tương lự

DC Direct current- Dong diện một chiêu

DMA Direct Memory Access-Truy cap bé nhé tree tiếp

GPRS General Packet Radio Service-Dich vy chuyén mach g6i

Fee Federal Communications Commission-Uy ban Truyén théng,

Liên bang g8 Global System for Mobile Communications-Théng tin đi động

TS Trdegraled Tnfercinp Sound- Chuẩn giao tiếp âm thanh 129

12C Inter-Integrated Curcuit- Giao diện 12C

Institute of Electrical and Electronics Engimeers-Iễ chức các kỹ

THRE sư điện tử và điện

ISM Industrial Scientific Medical — Bang tan ISM

TDA Tnfrared Dala Access- Truy cập hồng ngoai

KXLTT Khôi Xứ Lý Trung Tâm

TAN Local Area Network- Mang T.AN

TCD Liquid Crystal Display- Màn hiển thị tình thể lỏng,

LED Light Emitting Diode-Diod phat quang

LOS Line of Sight-TAm nhìn thắng

OFDM Orthog onal Frequency-Division Multiploxing- Diéu ché OFDM

PC Personal Computer- Máy tính cả nhân

PCB Printed Circuit Board- Mach in

PDA Personal Digital Assistant- Máy tính cảm tay PDA

PIC Programmable Intelligent Computer- Vi điều khiển PIC

PWM Pulse Width Modulation- Diều chế độ rộng xung

RIF Radio Frequency- Tan s6 vé tuyén dién

SDIO Secure Digital Input Output-Vao ra cé bao mat

SIM Subscriber identity module- Thé SIM

SPT Serial Peripheral Interface- Giao dién truyền thông nói tiếp

UART Universal Asynchronous Receiver/Transmitter- Bé thu phat di bệ Wi-Fi Wireless Fidelily - Mạng không day

Bang 1 2 Dộ nhạy tiêu chuẩn của cảm biển khói

Bang 2.1 Các đải tân số phỏ biến của I8M be

Bang 3.1 Chức năng các chân của ïCD

Tăng 3.2 Thông số kỹ thuật chung của PICI6F1823

Đăng 3.3 Chức năng của các chân module nRF24[,Ø1+

Bang 4.1 Danh sách lính kiện phần cứng

Tinh 1.2 Cấu trúc cơ bản của cảm biến điện dung

Tĩình 1.4 Cấu trúc của cảm biển điện trở

Hình 1.5 Tuong quan giữa cảm biến diện trở với dé Am & 25°C

Hình 1.6 Tương quan giữa cảm biến điện trở và độ Ấm

Hình 1.7 Cam biển đồ ẩm dẫn nhiệt,

Hình 1.8 8ø đỗ mạch của cảm biến dộ âm dẫn nhiệt

Hình 1.15 Đầu báo tia báo động khi khói che khuất một phần tia hằng ngoại

Tinh 1.16 Đám cháy được phát hiện bởi đầu báo beam

Tinh 1.17 [loại động của đầu bảo beam phan xa

Hình 1.18 Đầu báo Duct

Tình 3.4 Sơ đỗ khối chịp vị điều khiển ARM STM32F103VET6

Hình 3.5 Sơ đỗ chân của LCD

Hình 3.9 Sơ đỏ kết nối Sim90§ với MCU °

Hình 3.10 Sơ đỗ hoạt động của khối nguồn mạch chính

Hình 3.11 Sơ đô hoạt động của khếi nguồn mach Wireless

Hinh 3.12 IC nguén LM2576 chân đán

Tình 3.13 Sơ để cầu tạo bên trong của TM2576

Hình 3.14 sơ đồ khôi của PIC16F1823

Hình 3.13 Sơ đỗ bổ trí chân của PIC16F1823

Hình 3.19 Sơ đồ bề trí chân (nhin tir tran xudéng) cia module nRF24L01— 5

Hinh 3.20 So dé chan module nRF24L01

Hình 4.1 Phần mềm thiét ké Protel 99se

Hinh 4.2 Lap tinh Keil cho ARM

Tinh 4.3 MPLAB IDE va cdc thanh phan hỗ trợ

Hình 4.4 Chu trình thiết ké ca MPLAB

1iình 5.1 Sơ đỗ tổng thể hệ thống,

Hình 5.2 Mô hinh truyền đữ liệu của thiết bị

Hình 5.3 Sơ đỗ nguyên lý của hệ thốngtrung tâm

Tinh 5.4 Sơ để nếi đây module Wireless

Tình 5.5 Sơ đỗ nổi dây modulc Sim908

Hình 5.6 Sơ để nối day module LCD

Hình 5.7 8ơ đỗ nguồn hệ thống

Hình 5.8 Sơ đỗ nguyễn lý của module cảm biến và Wireless

Hlinh 5.9 Sơ đỗ nguyên lý mạch đo độ âm

Bé trí hệ thống cảnh báo trong tòa nhà

Bề trí hệ thống cảnh bảo trong 1 tang nha

Sương mủ dày đặc lắm tòa nhả Keangnam “mắt ngọn”

Ai HÀ

Mac trén sensor may anh

Vị trí lắp đặt module cam bién am

MO PAU

1 Lý do chọn dé tai

Ta mat quốc gia rhiệt đối, Việt Nam quanh nắm có nhiệt độ cao và dé am lớn Củng với khi hậu nhiệt đới gió mùa, trời nôm, độ âm cao din dén san nha dong nước, trơn trượt có thể làm cho trẻ em và người giả bị ngã, gây chân thương, Ngoài

việc dé Ẩm cao ảnh hưởng trực liếp đến sửc khốc con người như kích thích trực liếp niêm mạc đường thở dẫn đến các triệu chứng ho, hắt hơi, khỏ thở, làm tăng nức độ

tram trong của một số bệnh đường hồ hắp mạn tính nhu bệnh phôi tắc nghẽn mạn

tỉnh, len phế quản Độ ẩm cao tạo điều kiện thuận lợi co các ví khuẩn, vì rút, nắn

xuốc phát triển, dẫn đến tăng nguy cơ mắc các bệnh nhiễm trủng đường hồ hấp (bệnh viêm mũi hong cập tính, viêm phê quản cấp, viêm phối), nhiễm tring đường tiêu hóa, ruột số bệnh ngoài da và gia lắng tình tạng dị ứng, Độ aim cao còn làm chập, cháy điện (chập, cháy điện là nguyên nhân lớn nhất gây hỏa hoạn ở nước ta năm 2014), làm hỏng các thiết bị điện tử, quang học, các đồ vật bằng gỗ, gây mốc

tường

Ngoài việc phải đối phó với độ ẩm môi trường cao, gây thiệt hại về sức khóe

và vật chải cho người dân, việc đối phỏ với cháy, nỗ và phòng chảy chữa cháy đã trở thành rối quan tâm hàng, dâu không chi ở mước ta mà ở hằu hết các nước trên thể giới Tính chung trong 1Ó tháng đầu năm 2014, cả nước để xảy Ta 2.078 vụ

cháy, nỗ nghiêm trọng, làm 92 người chết và 13§ người bị thương Thiết hại do

cháy, nỗ gây ra ước tính khoảng 590 ty déng Để hạn chế tối da thiệt hại về người

và của do chảy, nô gây ra, tốt nhất là công tác phòng chống cháy, nỗ [lang năm, các cơ quan, trường học, lực lượng phòng cháy, chữa chảy thường xuyên tổ chức

điển tập các phương án phòng, cháy, chữa cháy, Chính phủ quy định thủ trưởng các

đơn vị phải trực tiếp làm trưởng ban phòng cháy, chữa cháy của đơn vị mình

Điều này một lần nữa chứng tổ tầm quan lrọng của việc phòng chảy, chữa chảy, nhất lá với hiện tượng nóng lên toản cầu nói chung vá độ ẩm môi trường cao nói

riêng mà nước ta đang phải đổi mặt hiện nay Đồng thời với sự phát triển nhanh

chóng và ứng dụng vất rộng rãi của ông nghệ thông lin vào đòi sống, sản xuất Các

Học viên thực hiện: Phạm ,Ảnh Vũ- CB121016— 2012BI2II2K-KT07

1

hệ thống cảnh báo môi trường (chảy, đô âm ) là hết sức cần thiết, nó mang lại nhiều lợi ch không chí về kinh tế, báo đám tải sản cho nhân dân, cơ quan, nhà

xuấy mã oòn đem lại tính mạng, sự an toàn và sức khỏe cho mọi người

Cac hệ thống cảnh bảo môi trường nảy dä dược nghiên cửu và triển khai trong vài thập niên trước Các hệ thống bảo động, báo cháy, chữa cháy ty động ngày

nay phal huy vai tro quan trong trong việc phái Hiệu sớm các sự cổ, dễ phòng rủi ro,

giảm thiểu chỉ phí cho các doanh nghiệp; đây nhanh quả trình công nghiệp hơá -

hiện đại hoá đất nước

Tiện may các hệ thống lương tự tại Việt Nam đêu do nước ngoài lắp đặt

heặc các đơm vị trong mước tích hợp bằng ghép nối các phần mua sẵn (phản cứng,

va phan mém) do vậy giá thành cao, chỉ phi lắp đặt, bảo trị nâng cắp cao Dễ lắp đặt hệ thống bảo chảy cho một tòa nhỏ 9 tầng, mỗi tầng co 4 phòng, mỗi phòng, cin 1 cam biển báo chảy, kih phí theo báo giả của các công ty lắp dit hé théng

15 là 500 triệu đồng Nêu không tính kih phí

của thiết bị trung tâm và các đường dây nếi từ trung tâm lên cáo tầng, kinh phi trung bình cho một cảm biển sau khi lắp đặt là 8 triệu đồng Giả thiết cần lắp hệ

báo cháy tại Hà nội tháng 3 năm

thống báo chảy cho | tỏa nhà 10 tầng, mỗi ting cé 20 cin hé, mỗi căn hộ có 4

ân để lắp đặt cho 800 cảm biến khối là 6,4 tÿ đồng Kinh phí nảy quá lớn vả không khả thị đối với điêu kiện kinh tế ở Việt Nam Ví

phỏng, kinh phí tối thiểu

vậy chủ động thiết kế, chế tạo hệ thống trong mước sẻ cho phép giảm giả thành, từ

đó tạo diễu kiện cho các doanh nghiệp dau we cho hệ thống này để nâng cao hiệu quã hoạt động Đặc biệt với việc ứng đụng các kỹ thuật mạng không đây mới nhát vào các hệ thông sẽ giúp phân làm giảm giá thành và chỉ phí hoạt đệng của hệ thống cũng như có những tru điểm vượt trội về số lượng các điểm đo nên có thê thu thập được rất nhiều thông tiì hữu ich mà các hệ truyền thông không thể có dược Ngoài ra, các hệ thống sử dụng công nghệ không dây còn có các ưu điểm

khác: Tăng khả năng cạnh tranh ở lính dì động vá độ lĩnh hoại; Giãm chỉ phí bão

trì công trình, chỉ phí địch vụ; Có thể truy cập dữ liệu không phụ thuộc vào kết nổi mạng trong nhà vả ngoài trời, Cắt giảm 90% chỉ phí cáp, chủ phí và thời gian lắp đặt so với các mang lữu tuyến

Học viên thực hiện: Phạm ,Ảnh Vũ- CB121016— 2012BI2II2K-KT07

3

Với những ưu diễm vượt trội trên, luận văn tập trung nghiên cửu, xây dựng

hệ thông cánh bảo chảy, 46 dm cao trong tỏa nhà sử dựng các công nghệ không dây

như: TSM, GSM, Wi-Fi, Bluetooth, Zigbee Hệ thống này sẽ sớm phát hiện các

hiện tượng khỏi, dộ ảm tăng cao vượt ngưỡng, thông, qua hệ thống, mạng không dây gửi tin cảnh bảo đến điện thoại đi động của cá nhân, đơn vị chức năng,

Taận văn thực hiện tiến hành nghiên cứu tổng quan về nguyên lý làm việc của các cảm biển độ âm, báo khỏi, một số các giao thức truyền tia không dây phổ biển

TNghiên cứu và phát triển một hệ thẳng thiết bạ có khả năng phát hiện có khói háy độ

âm cao ở các vị trí khác nhau, truyền các thông số môi trưởng đo được về trung lâm bằng công nghệ không, đây, trung tâm tiến hanh xử lý thông tin, nếu phát hiện ra các

thông số nhận được vượt ngưỡng cho phép, trưng tâm sẽ truyền thông tỉ cảnh báo đến các thuê bao điện thoại di động của những người quân lý

2 Mục dích nghiên cứu

Nghiên cứu, phát triển hệ thẳng thiết bị phát hiện ha hoạn, độ ấm cao trong,

tôn nhà, Truyền thông tín trong lỏa nhà và thông tia cảnh báo đến diện thoại dì động sử dụng công nghệ không dây

3 Dối tượng nghiên cứu

Đôi tượng nghiên cửu của luận văn tập trung vào hệ thông cảnh bảo môi

trường sử dụng công nghệ không dây, đặc biệt la ISM va GPS

4 Phạm vi nghiên cứu

Luận văn nghiên cứu tông quan các cảm biển cháy, dộ âm và các kiên trúc vị điều khién PIC, ARM, module Wireless Tir dé dé xuất thiết kế và xây dựng hệ thông bao gồm các module thu thập đữ liệu, xử lý trung tâm, truyền tin và hiển thị

5 Phương nháp nghiên cửu

luận vấn sử đụng cáo phương pháp nghiên cứu: phương pháp tham khảo tải

liệu, phương pháp tham khảo ý kiến chuyên gia, phương pháp tổng hợp và phân tích hệ thông; phương pháp thực nghiệm

Học viên thực hiện: Phạm ,Ảnh Vũ- CB121016— 2012BI2II2K-KT07

3

CHƯƠNG 1

TONG QUAN CAC CAM BIEN DO AM, CAM BIEN CHAY 1.1 Cam bién d6 4m (Humidity sensor)

Hinh 1.1 Hinh anh cam bién d6 am

Độ ẩm là sự hiện diện của nước trong không khí, Lượng hơi nước trong

không khí có thẻ ảnh hưởng đến con người cũng như nhiều quy trình sản xuất trong,

ngành công nghiệp Sự có mặt của hơi nước cũng ảnh hưởng khác nhau vẻ vật lý,

hỏa học, vả các quả trình sinh học Cảm biến độ âm đo độ âm trong các ngành công, nghiệp cỏ vai trỏ rất quan trọng bởi nó cỏ thẻ ảnh hưởng đến chỉ phí kinh doanh của

san pham cũng như sức khỏe và an toản của các nhân viên Trong ngành công,

nghiệp bản dân, độ âm cần được kiểm soát đủng cách vả theo dõi trong quả trình chế

biển nước Trong các img dung y tế, kiểm soát độ àm cần thiết cho các thiết bị hồ

hấp, tiệt trùng, chế biển dược phẩm, vả các sản phẩm sinh học Kiểm soát độ âm cũng

rất cân thiết trong lọc khí hóa học, máy sảy, lò nướng, giấy và đệt may Trong nông

nghiệp, đo độ âm rất quan trọng đề bảo vệ rửng (phỏng chóng sương), giám sat dé am

của đất, vv Ngoải ra kiểm soát độ âm cũng cản thiết cho môi trường sóng trong các tòa nhà, Trong tất cả các ứng dụng, cảm biến độ âm được sử dụng đề cung cấp dâu

hiệu phát hiện sự bắt thường của độ âm trong môi trường

Đơn vị thường được sử dụng đẻ đo độ âm:

~ Độ am tương doi(RH), hàm đặc trưng cho nhiệt độ và phụ thuộc vào nhiệt

~ Độ âm tuyệt đôi (Dew/Erostpoint - D /FPT): đặc trưng cho áp lực của không

khi nhưng không phụ thuộc vào nhiệt độ Chúng thường được sử dụng như một chỉ số của hơi nước trong quả trinh nhiệt độ cao, chẳng hạn như sây công nghiệp

Học viên thực hién: Pham Anh Vii- CB121016 — 2012BDLDK-KT07

4

Tương ứng với các don vị do độ âm thì trên thị trường cảm biển độ âm cũng,

được chia làm 2 loại:

- Câm biên độ

n tương đối (RH);

- Căm biển độ âm tuyệt dối

Bang 1.1 cho cdc théng số quan trọng của các loại cảm biển 46 4m:

Chất hoạt Nhyadéo Nhựa dẻo Khối đẻo Khối °

- Nhựa đất sét ở - Soi LICL động núng nông, nông Alo3

Chat nin Ceramic ox | Ceramicor Polyesteror N/A WA ‘Ceramic

Silicon Silicon mylar film

Tham sé Capacitance | Capacitance Capacitance Resistance | Resistance | Conductivity

lcảm biến

'Tham số đa RE RH %RH RE %4RH RE lường

[Độ biến đổi | 0%6to 100% |09⁄4tol0096 0%tol009% 20%to |29to90%[ 15%t0

Hyslerisis |<I%álo394RH[ 294Io5% 2Wto5%4RH 394io6% ‘very poor

Gidthan Gu | HARH/S ye | FARHAT HGRH yr | MRA | 43% |>I9RHĐC

Nguyên tắc cảm biển: Đo độ

Bang 1.1 Bang cdc thang số quan trọng của các câm biến độ Ấm

Âm có thé duoc thực hiện bằng 4m ké khô vả

ưới, bóng đèn, âm kế điểm sương và Ấm kế điện tử Thường được sử dụng nhất là

ẩm kế điện tử và dược gọi là cảm biển độ ẩm

Câm biển độ ấm có thê được phân chia thành ba loại

Học viên thực hiện: Phạm ,Ảnh Vũ- CB121016— 2012BI2II2K-KT07

5

- Cam biến điện dung;

~ Cảm biền điện trở,

~ Cảm biến độ âm dân nhiệt

1.1.1 Cam bién dé am dign dung (Capacitive humidity sensor)

Cảm biên độ âm dựa trên nguyên tắc nảy bao gồm một vật liệu điện mỗi hút

ẩm kẹp giữa một cặp điện cực tạo thành một tụ điện nhỏ Hầu hết các cảm biển điện

dung sử dụng một loại nhựa polymer hoặc làm vật liệu điện môi với hằng số điện môi điển hình khác nhau, từ 2 đến 15 Trong trường hợp không có độ âm, hằng số

điện môi của vật liệu điện môi hút am và hình dạng cảm biến xác định giá trị của điện dung;

Õ nhiệt độ bình thường(25°C), hằng số điện môi của hơi nước cỏ giả trị

khoảng 80, lớn hơn nhiều so với hằng số điện môi của vật liêu cảm bien Vi vay, su

hấp thụ hơi nước bằng những kết quả cảm biến làm tăng cảm ứng điện dung;

Õ điều kiện cần bằng, lượng am trong vật liệu hút âm phụ thuộc vào cã nhiệt

độ môi trường xung quanh và áp suất hơi nước Điều nảy cũng đúng đổi với các vật liệu điện môi hút âm được sử dụng trên bộ cảm bien

Theo định nghĩa, độ âm tương đổi là một hảm của nhiệt độ môi trường xung quanh và áp suất hơi nước Vì vậy có một môi quan hệ giữa độ âm tương đổi, lượng

am trong các bộ cảm biển và cảm ứng điện dung Môi quan hệ nảy điều chỉnh các

hoạt động của một công cụ độ âm điện dung Trên hình 1.2 cho câu trúc cơ bản của cảm biến điện dung

Hình 1.2 Câu trúc cơ bản của cảm biển điện dung

Trên bẻ mặt nhôm, điện cực thấp được làm bằng vàng, bạch kim hoặc vật

liêu khác Một lớp nhựa polymer như PVA được tích trên các điện cực Lớp này sẽ

cảm nhận độ âm Trên phim polymer này, lớp vảng được tích đẻ hoạt động như điện

Hoe vién thee hién: Pham Anh Vit- CB121016— 2012BDLDK-KT07

6

cực Các điện cực cũng cho phép hơi nước đi qua nó, vảo lớp cảm biển Hơi vảo hoặc rời khỏi lớp cảm biến hút am cho đến khi lượng hơi cân bằng với không khi xung quanh hoặc gas Do đó loại cảm biển điện dung về cơ bản là một tụ điện co lớp phim polymer như điện môi cảm nhân độ âm

1.1.2 Câm biến độ âm dign tré (Resistive humidity sensor)

Hinh 1.3 Cam bién độ Âm điện trở

Cảm biển độ âm loại điện trở lấy những thay đổi trong giá trị điện trở của phần tử cảm biến để đáp ứng với sự thay đổi vẻ độ âm Hinh 1.3 cho hình các cảm biến độ âm điện trở Hình 1.4 cho hình câu trúc cơ bản của cảm biển độ âm điện trở

Pohymex hưrridfWy sering (im Com electrode

Akering substrate Bose electrode Connection letting

Hình 1.4 Cấu trúc của cảm biễn độ âm điện trở

Mét mang dan day lam bing kim loại quý như vàng, bạch kim được in và

nung khô trong hình dạng của chiếc lược đẻ tạo thành một điện cực Sau đó, một

phim nhựa polymer được áp lên các điện cực; phim sẽ cảm nhận độ âm qua các ion

di chuyển dẫn đến thay đổi trở kháng

Học viên thực hién: Pham Anh Vii- CB121016 — 2012BDLDK-KT07

7

Su thay dỗi trở kháng thường tỷ lễ nghịch với hàm mũ của dé am Hình 1.5 cho sự tương quan giữa cảm biển điện trở và độ âm ở 25"

Hinh 1.5 Tương quan giữa cầm biển diện trở với độ Âm ð 23°C

Cam bién điện trở bao gồm các điện cực kim loại quý hoặc kết tủa trên một

‘bé mat bang các kỹ thuật cân quang hoặc các điện cực trên nha hoặc thủy tính hình tru Ba mặt được phủ một lớp muối hoặc palymer dẫn điện Khi bị giải phỏng hoặc

bi treo trong mot chất kết đính lỏng nó có chức năng nh một phương tiện để phân

lớp cảm biển Ngoài ra, các chất nên có thể được chế bằng hóa chất kích hoại như axit Các cảm biển hấp thụ hơi nước và các nhóm chức năng ion được tách ra, dẫn đến sự gia tăng tính dẫn điện Thời gian đáp ứng cho hau hét các cảm biển điện trẻ đao động từ 10 dến 30s cho một bước thay đổi 63% Phạm vị trổ kháng của các yên

tổ điện trở điền hình thay đổi từ 1 ki2 đến 100 M2

m điện trở sử dụng điện áp kích thích đối xứng AC không

$0

Output (VDC)

RH (%) Hình 1.6 Tương quan giữa cảm biến điện trô và độ Âm

Ưu điểm của bộ cảm biển độ âm điện trở lả chủng có thể thay thể lẫn nhau, thưởng là trong vòng + 2% RH, điều này cho phép các mạch điều khiên tín hiệu điện tử được hiệu chỉnh bởi một điện trở tại một điểm có định RH Điều này loại bỏ

sự cân thiết phải tiêu chuẩn hỏa độ 4m hiệu chuân Độ chính xác của cảm biển độ

ẩm điện trở đơn lẻ có thẻ được xác định bằng cách kiểm tra trong một căn phỏng hiệu chuẩn RH hoặc bằng một hệ thông DA trên máy tính tham chiếu đến môi

trường kiểm soát độ âm tiêu chuẩn Nhiệt độ hoạt động trên lý thuyết của cảm biển điện trở đao động tử -40 ® C đến 100 ® C

Trong môi trường khu dân cư và thương mại, tuổi thọ của các cảm biến này

lả hơn 5 năm, nhưng tiếp xúc với hơi hóa chất và chất gây ô nhiễm khác như sương, dầu có thể dẫn đến bị hỏng Nhược điểm của một số cảm bien điện trở là xu hướng

thay đổi giá trị khi tiếp xúc với các chất hòa tan trong nước Cảm biển độ ảm điện trở phụ thuộc đáng kể vào nhiệt độ khi được đặt trong môi trường biên động nhiệt

Cảm biển dễ âm dẫn nhiệt do độ âm tuyệt đối bằng cách dịnh lượng sự khác

biệt giữa độ đấu nhiệt của không khí khô và không khí có hơi nước Để đo độ ẩm

tuyệt đổi ở nhiệt độ cao, cảm biến 46 4m dan nhiệt thường được sử đựng Chúng

khác nhau vẻ nguyên tắc điều hành từ điện trở và điện dung cam biển Cảm biển độ

ẩm tuyệt đối ở bên trải và ở giữa, phòng nhiệt điện trở ở bên phải Khi không khí

khô, nó có khá năng tân nhiệt lớn hơn, ví dụ như khi hậu sa rrạc © Sa mac, trời

nóng vào ban ngày, nhưng vào ban đêm nhiệt độ xuống nhanh đo khí quyến khô

Tôi với khí hậu âm ướt thí nhiệt không hạ nhanh vào ban đêm do hơi mước trong

khí quyền giữ lại nhiệt

Cảm biển độ âm dân nhiệt (hoặc cám biến dộ âm tuyệt đối) bao gồm hai phan

Tình 1.8 Sơ đề mạch cũa cẩm biến độ âm dẫu nhiệt

Trong các cảm biển độ ấm dẫn nhiệt, hai điện trở nhiệt kết hợp được sử đụng,

trong một mạch cầu DC Một cảm biển được đóng gói trong niợ khô vá một cảm biến khác dược tiếp xúc với mỏi trưởng xung quanh Dién dp dau ra mach cau tỷ lệ thuận với đô âm tuyệt đối

Khi dòng điện đi qua các điện trở rhưệt, điện trở nhiệt làm tầng nhiệt độ lớn hon 200°C Nhiét tiêu tán từ nhiệt điện trở kín lớn hơn nhiệt điện trở tiếp xúc đo sự

khả biệt về sự dân nhiệt của hơi nước so với khi mitơ khô lo nhiệt lượng tiểu tán

thơo nhiệt độ, sự khác biệt về trô kháng của điện rỡ nhiệt là tỉ lệ thuận với độ ẩm

tuyệt đối (xem hình 1.9)

Học viên thực hiện: Phạm ,Ảnh Vũ- CB121016— 2012BI2II2K-KT07

10

ciia ciim biển độ Âm dẫn nhiệt

Tín liệu đầu ra của cảm biến độ ẩm dẫn rihiệt theo rhuệt độ hoạt động, Đầu ra

tôi đa ở nhiệt độ 6D0°C; ở 200°C đầu ra xuống 70% Mạng lưới điện trở đơn giàn cho

điện áp ra trong khoảng 0-130g /m3 ở 605C Hiệu chuẩn được thục liện bằng cách

đặt các cảm biển độ âm trong không khi tự nhiên hoặc khí mitơ và diễu chỉnh không ở đầu ra Cảm biến độ âm tuyệt đổi rất bên, hoạt động ở nhiệt độ lên đến 575°I' (300°C)

và có khả năng kháng hơi hóa chất do được xây dựng từ các vật liệu tư rằư thủy

tỉnh, vật liệu bản dẫn cho diện trở nhiệt, nhựa chịu nhiệt độ cao hoặc nhôm

Ưu điểm của câm biến độ âm dẫn nhiệt là nó đáp ung với bắt kỳ loại khí có tỉnh chất nhiệt khác với rútơ khổ; điều này sẽ ảnh hưởng đến các phép do Cam biển

độ Âm tuyệt đối thường được sử dụng trong các thiết bị như máy sây quản ảo, lỏ vi sóng và lò hơi nước phưm Ứng dụng công nghiệp bao gầm lò sây gỗ; máy mác thiết

tị để sây đệt may, giây, hóa chất và các chất rắn; sân xuất dược phẩm, nâu ăn; mắt

ước và thực phẩm Hỡi vì một trong những sản phẩm phụ của quả trình đốt cháy và

hoạt động tế bào nhiên liệu là hơi nước, sử đưng cảm biến độ ẩm tuyệt đổi dé theo

dối hiệu quả của những phân ứng tả

y được đặc biệt quan lâm

Nói chung, căm biến dộ âm tuyệt dối cung cấp độ phản giải lỏn hơn ở nhiệt

độ lớn hơn 200°E so với các cảm biến điện dưng và điện trở, và có thế được sử dựng

Học viên thực hiện: Phạm ,Ảnh Vũ- CB121016— 2012BI2II2K-KT07

1

trong các ứng dụng mả các cảm biên nay không hoạt động được Độ chỉnh xác điền

hình của một bộ cảm biển độ âm tuyệt đổi là 3g/m3; chuyên đổi khoảng + 5% RH ở

40°C va + 0.5% RH ở 100°C Như vậy, sự tiền bộ nhanh chong trong công nghệ

bán dân, phương pháp thôi ion, vả lớp phủ gồm / silieon, đã tạo ra các bộ cảm biển

độ âm cỏ độ chính xác cao vả cỏ sức đẻ kháng với hỏa chất vả chất gây ô nhiễm vật

lý Các cảm biến điện trở, điện dung, nhiệt và dân nhiệt đều cung cấp các lợi thẻ

riêng biệt Cảm biến điện trở có thẻ hoán đổi, cỏ thê sử dụng cho các địa điểm từ xa, chí phí thấp Cảm biến điện dung cho đãi đo rộng Cảm biển dẫn nhiệt hoạt động tốt

trong môi trưởng ăn mòn vả ở nhiệt độ cao Tủy vào điều kiện môi trường đều có

thé lua chon cae cảm biển phủ hợp

1.2 Cảm biến khói (Smoke sensor)

`

+

Hình 1.10 Hình ảnh cảm biển khỏi

Cảm biển khói thường đặt trong một vỏ nhựa hình đĩa có đường kinh khoảng

100 mm (4 inch) hoặc 150 mm (6 inch), nhưng hình dạng có thể thay đổi tuỷ theo

nhả sản xuất hoặc dòng sản phẩm (hinh 1.10)

Cảm biển khỏi được đầu nồi với trung tầm báo cháy bằng dây 2 lõi hoặc 4 lõi

- Cam biển 2 dây lã cảm biến được cấp nguồn vả truyền tin hiệu trên cùng

01 đôi dây (2 dây) Thường sử dụng nguồn DC 24V;

~ Cảm biến 4 dây là cảm biên được cấp nguồn riêng với đường tin hiệu Hai

day cấp nguồn (DC 12V hoặc DC 24V) và hai dây tín hiệu loại thường hở (NO)

Hệ thống báo chảy chuyên dụng chủ yêu dùng loại cảm biến 2 dây với diện

Loại cảm biến Độ nhay (Obscuration Level)

Tomization — ion hoa 2.6-5.0% obs‘ 0.8-1.5% obs/fi

Photoelectric quang điện 6.5 13.0% obsin 2 4% obs/ft

Câm biến khỏi ton có độ nhạy cao trong giai doạn cháy rực (khỏi không nhìn

thấy) hơn sơ với cảm biển khói quang, trong khi cám biển khỏi quang lại phát hiện tốt những đám cháy trong: giai đoạn đầu âm i

Buéng thu khỏi (smoke chamber) hay con goi la buéng ion hoá

Gonization chamber} có cầu tạo đặc biệt để bụi và côn trùng khó lọt vào được,

nhưng khói có thể đễ dàng đã vào

Trong buông thu khói có một lượng nhỏ chất phòng xạ Americiam 241 va 2 điện cục (ưnh 1.11) Chất phóng xạ sản sinh ra các ion mang điện trong không khi Một điện thế được đặt giữa 2 điện cục làm cho các ion dịch chuyển về các điện cực

ˆkháo dâu tạo thành nội dòng chện trong mạch của cẩm biển

Học viên thực hiện: Phạm ,Ảnh Vũ- CB121016— 2012BI2II2K-KT07

l3

Hình 1.11 Cầu tạo đầu bảo khói ion

Nếu có một số phần tử của khỏi chui vảo buồng ion hoả, các ion sẽ kết hợp

với các phẩn tử khói làm giảm đỏng điện giữa 2 điện cực Một mặt phát hiện sự suy

giảm dòng điện và phát tín hiệu báo động Ở trang thai báo động, đèn LED trên cảm

biển sẽ sáng đồng thời tin hiệu sẽ được chuyên vẻ trung tâm bảo cháy

Cam bien ion cỏ giá thành sản xuất rẻ hon so voi cảm biển khói quang,

nhưng đề gây ra hiện tượng báo giả, nó chỉ thích hợp với đảm cháy có các hạt khỏi

quả nhỏ (khỏi không nhìn thấy được)

1.2.2 Cảm biến khói quang dién (Photoelectric Smoke Detector)

Cảm biển khỏi quang điện hay còn gọi là cảm biển khỏi quang bao gồm một nguôn sảng nhỏ (LED phát hỏng ngoại), một thấu kinh hội tụ ảnh sảng thành chim

tỉa và một cam bien quang điện (photoeleetric hoặc photodiode) đặt lệch gỏc với

chùm tia hồng ngoại

Tất cả các thành phân trên đây được đặt trong một buông quang học (optical chamber) hay còn gọi là buông khỏi Hình 1.12 mô tả cầu tạo căn bản của cảm biển khói quang

1: Optical chamber (buồng quang

Buởng quang học (1) có cầu tạo đặc biệt đễ ánh sáng bên ngoài không thé lọt vào được, nhưng khỏi có thể dễ dàng đi vào liên ngoái của buồng quang học có

xuột lớp lưới để ngăn bụi và côn Irùng chui vào bên trong,

Trong trường hợp bình thường (không có khỏi), chùm tia sáng dược tạo ra tir

đèn phát hỏng ngoại (5) đi theo đường thẳng không đến được đầu cảm biến quang (4)

Khi có khối vào bên trong buồng quang học ngang qua đường đi của chim

tia hồng, ngoại, một số tia sáng bị khuyếch tán bỡi các hạt khỏi đi đến đầu cấm biên

quang (4) và kích hoạt báo động Khi đó, mạch điện sẽ chuyển tín hiệu hỏng ngoại (quang) thành tín triệu điện (báo động) Ở trạng tái báo động, đèn T.ED trên cảm

biến sẽ sáng đồng thời tin hiệu sẽ được truyền về tủ báo cháy

Cảm biển khói quang phát hiện tốt đám cháy âm ï nhưng phan img cham hon,

câm biển lon với đám chây bùng phát nhanh, những thử nghiệm và nghiên củu cho

thầy cảm biến khói quang đáp ứng được tất cả các loại cháy và có tuổi thọ cao hơn

Neay nay, một số cm biển khỏi quang hiện đại có độ nhạy rất cao, bao trùm phạm vị của càm biến khỏi ion va có thể thay thể hoàn toàn cho cảm biển ion Ví du căm biến khỏi của Hochiki có độ nhạy từ 0,5-3.894/Ñ, trong khi độ nhạy tiêu chuẩn của cảm biển iơn là 0.8—1.5% obs/f và của cảm biển quang là 2—4% obs/Ñ\

8o sảnh giữa cam biên khỏi quang và bảo ion:

- Căm biến quang điện đáp ứng nhanh hơn (thường lả 30 giây hoặc hơn)

trong giai đoạn âm ï trước khi thành ngợn lồa Khoi trong giai đoạm âm ï thưởng Ixo

ra các bạt dót lớn giữa 0.3 và 10 mieron;

- Căm biển ion hoá đáp ứng nhanh hơn (thường là 30-60 giây) trong giai đoạn lửa bùng cháy (rực lửa) Khói trong giai đoạn rực lửa thường tạo ra các hạt đốt nhỏ - giữa Ö01 và 0.3 micron,

- Ngoài ra cảm biển ion hoá hoạt động yêu trong môi trường có luỏng gió

Tranh, và vì điều này cảm biển quang điện là tin cây hơn đề phái tiện khói trong

trường hợp chảy 4m í và cháy rực lửa Tháng 6/2006, Australasian He &

Emergency Service Authorities Council, co quan đại điện cao nhất cho các tố chức

cửu hổa Australia và New Zealand luyện bố: “báo khỏi ion hóa không thể boại đông,

Học viên thực hiện: Phạm ,Ảnh Vũ- CB121016— 2012BI2II2K-KT07

15

trong thời gian đề cảnh bảo đủ sớm cho người cư ngụ thoát khỏi đảm chay 4m i”:

~ Đâu ion phát hiện tốt đảm chảy không có khỏi (khỏi không nhìn thấy

được),

- Sự hiện điện của chất phóng xạ Americium-241 trong cam biển ion hoá, có nghĩa rằng tắt cä các cảm biên khi hét thởi gian hoạt hoạt động phải được xử lý để

tranh tạo thành mỗi nguy hại đổi với môi trường Vi vay, một số nước đã cảm sử

dụng cảm biển khói ion;

~ Cảm biên khỏi quang đễ dàng trong việc sửa chữa bão trì, đầu báo ion cỏ

chất phỏng xa nên không thể mở buồng ion đẻ vệ sinh, sửa chữa được;

~ Đầu ion sẽ bảo giả nêu được lắp đặt tại nơi có luông khi mạnh thôi qua;

~ Cảm biển khỏi quang có tuổi thọ cao hơn cảm biển khỏi ion

1.2.3 Cam biển khoi quang dang tia (Projected Beam Detector)

Các cảm biến như mô tả ở phan trên gọi lả cảm biến khỏi điểm (spot

detector)

Với khu vực bảo vệ cỏ diện tích lớn, trần cao nơi mà cảm biển khói điểm khó

lắp đặt và bảo trì, ví dụ như phỏng tập thẻ dục, giảng đường sé ding cảm biển khỏi

quang dạng tia (cảm biến beam) Có 2 loại cảm biến khỏi tia: loại thu — phát và loại

phản xạ

~_ Cảm biến khói tia loại thu phát: gồm một đâu phát (T) và một đầu thu (R)

tia hổng ngoại riêng biệt lắp đổi diện với nhau trong khu vực cản bảo vệ (hình

Hinh 1.13 Déu béo beam dang thu - phat

~ Cảm biển khỏi tia loại phản xạ: gồm một cảm biên kết hợp bộ phận phát và

bộ phân thu trong cùng một vỏ và tâm phân xa lắp đổi diện với cam bién trong khu

vue can bao vé (hinh 1.14)

Học viên thực : Pham Anh Vit- CB121016 — 2012BDLDK-KT07

16

Hình 1.14 Đầu báo beam dang phan xa

Chiêu dài bảo vệ của đầu beam lả khoảng cách giữa đâu thu và đầu phát,

hoặc giữa cảm biển vả tâm phan xa

Đầu bảo beam hoạt động dựa trên nguyên tắc làm mờ ảnh sáng (light

obseuration) Ở điều kiên môi trường sạch, không có khói, chủm tỉa hỏng ngoại từ

đầu phát (Transmiter) sẽ đến bộ phận cảm nhận ảnh sáng đặt tại đầu thu

(Reveiver) với cường độ 100%

Cam bien beam được điều chỉnh độ nhạy theo mức được thiết lập sẵn, tỉnh

theo tỷ lê phân trăm của độ nhạy hoàn toàn chùm tia chứ KHÔNG phải theo tỷ lệ

nông đô của khói Mức độ nhạy nảy, được xác định bởi nha san xuất, phụ thuộc

vào chiều đài bảo về của cảm biển Vị dụ: Khi đặt cảm biển có độ nhạy 259, có

nghĩa là khi 25% tin hiệu của tỉa bị làm mở bởi khỏi, cảm biến sẽ chuyên sang tình

trạng bảo động

Khi có cháy, khỏi từ đám cháy bay lên đi vào khu vực bảo vệ, cắt ngang

đường hỏng ngoại của cảm biển sẽ làm suy giảm tín hiệu hỏng ngọai tới đầu thu

Khi đô làm mờ đạt tới ngưỡng bảo đồng được đặt trước, cảm biển sẽ phát một tin

hiệu báo động cháy (hình 1.15)

Nếu đầu thu hoản toàn không nhận được tia hỏng ngoại (đầu phát bị hư, hoặc đứt dây, hoặc tia hỏng ngoai bị che khuất 100%, ) cam biến sẽ phát tin hiệu bảo

16i (trouble) de tranh bao giả

Sự thay đổi chậm của độ che mờ xảy ra, do ban hoặc bụi trên thâu kinh của

cảm biên, sẽ được bủ trừ bởi một mạch v¡ điều khiển với chức năng giảm sát liên

tục cường độ tin hiệu và định kỳ hiệu chỉnh ngưỡng báo động và báo lỗi Khi mach

tự bủ trừ của cảm biển đạt đến ngưỡng giới hạn của nó, cảm biển sẽ phát tín hiệu báo lỗi, dâu hiệu yêu cau dich vu bao tri,

Khoảng cách bảo vẻ của đâu beam từ vải mét đến 100 mét (hoặc nhiều hơn,

tuỷ thuộc vào nhà sản xuất), do vậy cảm biến dang beam rat phủ hợp để bảo vệ ở

những nơi có điện tích lớn, tâm nhin không bị che khuất

Theo NEPA72, cảm biển beam có thẻ bảo vệ một diện tích có chiêu đài tôi

đa 100 m (330 ft) va khoảng cách theo chiêu ngang (với tia hỏng ngoại ở giữa) tôi

da 18 m (60 ft), tuong duong 1,800 m2 (19,800 sqft), trong khi đầu khỏi điểm có

diện tích bảo vệ tối da 83m2 (900 saft)

Theo BS5839 part 1: Đầu khói điểm cỏ đường kinh bảo về tôi đa 7.5 m,

khoảng cách tối đa giữa 2 cảm biến lả 10.5 m tương đương diện tích 1025m2 Cảm

biến beam cho phép bảo vệ một diện tích có chiêu dài tôi đa 100 m và chiều ngang,

(với tia hồng ngoại ở giữa) tôi đa 15m, tương đương diện tích bảo vệ 1,500 m2 (hình

phân cing

Hình 1.17 Hoạt động của đầu báo beam phan xạ

1.2.4 Câm biển khỏi lắp trên đường ông (Duct smoke detector)

Cảm biển Duct cung cap khả năng phát hiện sớm khói và sản phẩm cháy có trong không khí di chuyên theo đường ông của hệ thông HVAC (HVAC là chữ viết tắt tiếng Anh của: H = Heating — Hé thống sưởi âm; V = Ventilation — Hé thong thông giỏ; AC = Air Conditioning — Hé théng diéu hoa không khi Hình 1.18)

Hình 1.18 Đầu báo Duet

C6 2 ống nhỏ được lắp nhô vào bên trong đường ống của hệ thống HVAC,

một ống có các lỗ khoan theo chiêu dọc lắp ngược hưởng dòng khí chuyên động đẻ

thu không khí đưa vào cảm biên Duct duge goi la éng lay mau (Sampling Tube),

ông còn lại đưa không khi ra khỏi cảm bien (Exhaust Tube)

Một cảm biến khỏi lắp bên trong dau duct có nhiệm vụ phát hiện khỏi và

phát tín hiệu bảo động vẻ trung tâm báo chảy hoặc thông qua các relay điều khiển

các lá chắn (Damper) của hệ thông HVAC hoặc các thiết bị khác

Học viên thực : Pham Anh Vit- CB121016 — 2012BDLDK-KT07

19

1.25 Đầu báo khói độ nhạy cao (Aspirating Smoke Detector hoặc Air

Sampling Detector - ASD)

Cảm biển khỏi độ nhạy cao - ASD hay còn gọi là VESDA dùng cho các khu vực quan trọng đỏi hỏi bảo chảy có độ nhạy rất cao, nơi mà nguồn lửa rất khó phát hiện, yêu cầu chỉ một lượng khỏi rất mỏng phải được phát hiện ngay

Một hệ thống ASD bao gồm một thiết bị dé khỏi trung tâm có khả năng thu

hut khong khi bang may hút khi và một mạng ống nhỏ lắp trong khu vực cân bảo

vệ Các lỗ mẫu (Sampling Point) được khoan vào mỗi ông trong theo khoảng cách

phù hợp Không khi sau đó liên tục bị hút vảo hệ thông đường óng thông qua các lỗ,

hướng tới thiết bị đỏ trung tâm đẻ phân tích và kiểm tra (hình 1.19)

Khác với các cảm biến khỏi thông thường, hệ thông ASD phân tich không Khi trong thời gian thực Thiết kế của ASD cho phép thu thập mẫu không khí / khói thông qua hệ thông đường ông và dân vẻ bộ cảm biển trung tâm

Độ nhạy cao củng với chủ động thu thập mẫu khỏi cho phép phát hiện chảy ở

giai đoạn rất sớm Điều nảy cực kỳ quan trọng trong những trưởng hợp môi trường,

có ngóc ngách làm loãng khỏi và che khuât xung quanh

: Pham Anh Vit- CB121016 Hinh 1.19 Hé thong ASD — 2012BDLDK-KT07

20

Học viên thực

_ASD phủ hợp cho các môi trường yêu cầu phát hiện khói có độ nhạy rất cao

và nhanh chóng Diễu này làm cho ASD rất phù hợp khi lắp trong phỏng sạch sẽ,

khu vực chứa hàng hoá quan trọng, đễ hư hông đo cháy, phòng điện Lữ Thông

thường, cảm biển khỏi diễm bình thường sẽ phát hiện sự nguy hiểm quả muộn, vỉ khói thường không đạt đến trần nhà nhanh chóng, đủ cho cảm biển khỏi phát hiện ra

đám chảy kịp thời

ân nên phù hợp trong môi trưởng yêu

câu thâm mỹ nhu van phòng, căn hộ và phòng khách sạn Yếu tô này cũng lảm cho nó

Hệ thống mạng lưới đường ông có thể lắ

thích hợp lại các địa điểm nơi mà cảm biến điểm có thể bị phá hoặc bị tháo mắt

1D@ nhạy cao không cỏ nghĩa rằng ASD không thể được sử dụng trong mỗi

trường bụi hoặc bẵn miễn là quá trình thiết kẻ, lắp đặt và bảo trì phù hợp Hầu hết

các sẵn phẩm ASD có thể tích nghĩ cho một phạm vì rồng của môi trường và ứng dụng — từ cả không gian hạn chế và không gian mở tới mỗi trường sạch hay bản nhất, bao gồm ca telecom, phong kiểm soát, xử lý chất thải, khai thác mổ và nhiều

là ä những khu vục chật hẹp, những nơi xa xôi, trên cáo phương tiện vận

chuyển Vì thế công nghệ không dây ra đã và đang phát triển raạnh mế, tạo rất nhiều thuận lợi cho con người trong đời sống hàng ngày Kĩ thuật không dây phục

vụ rất nhiêu nha cầu kháo nhau ctia con người, từ nhu cầu làm việc, hạc tận đến các

nửa cầu giải trí như choi game, xem phim, nghe nhạc, Với các nhà cầu đa đang,

và phức tạp đó, kĩ thuật không day đã đưa ra rất nhiều chuẩn với các đặc điểm kĩ thuật khác nhau để có thế phù hợp với từng như câu, mục đích và khả năng của

ngudi si dung nhu TSM, GSM, WLAN voi chuin 02.11, Zigboe, OpenAir, UWB, Bluetooth,

Đo vậy việc lựa chọn kĩ thuật nào phù hợp nhật cho dng dung cia minh Ta thách thức lớn mà chúng ta cần phải giải quyết,

đích truyền thông, khoa bọc và y tế (bao gồm hệ thông

trinh, lò vi sóng, và điện máy y tế) Tại Mỹ, hiệp hội CC lần đầu tiên tạo ra sự mỡ

xông phố giá trị trong bằng tân ISM với các quy ước phủ hợp vào 9/5/1985

Bang 2.1 Céc dai tan si phi bién cla ISM

Cáo băng tân 1SM 900 MTz rất hẹp và điều này làm hạn chế tốc độ đữ liệu tối da Thông thường các ứng dụng như SCADA va RFID st dung bing tin 900 MIz vì yêu câu tốc độ dữ liệu thấp hơn so với các ủng dụng duoc tim thấy trong,

cáo dải tần số GHz 2,4-5 Tuy nhiên, tần số 900 MHz là tắt hơn se với tân số 2,4

GHz khi truyền qua các vật cân như cây, hoa lá (trên cáo T.iue o[ Siglu (108) Céc

bang tin 2,4 GHz sé hap thụ nước trong cây vả là cây gây thiệt hại dường dân của

Học viên thực hiện: Phạm ,Ảnh Vũ- CB121016— 2012BI2II2K-KT07

truyền 2⁄4 GHz Chỉnh vi thé băng tân 900 MHz thường được sử dung trong các

từng dụng Non-Line-Of-Sight (NLOS)

Đối với người dùng là gra đình và doanh nghiệp thương mại thì băng tần 2.4

GHz dược sử dụng cho Wi-Ei, Bluetooth, diện thoại không diy, may in, ban phim,

chuột vả bộ điều khiển chơi game ứng dụng Các ứng dụng thoại, video và dữ liệu được sử dụng trang các hệ thống 2.4 GHz yêu cầu lắc độ đữ liệu cao hơn (lên dén

300 Mbps cho các ứng dụng chuẩn 802.11n) Băng tần nảy được sử dụng bởi tắt cả

các thiết bị wireless dựa theo chuẩn 802.11, 802.11b và 802.11g, được xem là băng,

tan được sử dụng khả phổ biến FCC định nghia ra bang lan ISM 2.4 GHz là đấy lân

số tử 2.4000 GI1z đến 2.5000 GI1z (hay 2.4500 GI1z + 50 Mllz) Các thiết bị wireless LAN thuc str chi sir dung day tin số từ 2.4000 GHz đến 2.4835 GHz Ly

do chính cho sự giới bạn mày là do ECC chỉ định nghĩa ra công suất cho phép các thiết bị wireless hoạt động trong dãy trên trong băng tân ISM 2.4 GI1z mà thôi

Tuy nhiên, khi có tình trạng quả tải xảy ra, tín hiệu mạng Wi-Fi có thế yếu

hoặc không làm việc Với trường hợp này, băng lần 5 GHz là lụa chọn tốt nhất hên

kết truyền dẫn để kết nối mạng Wi-Fi

Các băng tần 5 GH⁄ thường được sử dụng trong các ứng đụng Wi-Fi thương, mại, Nó có thể được sử dụng như một truyền dan kết nối hai hệ thống 2.4 GHz, đăng tần 5 Gliz cũng được sử dựng cho tiêu chuẩn 802.11ac mới nổi mả sẽ cung,

cấp lên đến 1,3 Gbps của đữ liệu không dây thông qua Ngoài ra 80.11n cũng có

thể sử dụng tân số 5 GHz

422 Tân nhẫn ngắn SMS

Dich vu tin nban ngan SMS (Short Message Services) là một giao thức viễn

thông cho phép gửi các thông điệp dạng văn bản ngắn (không, quá 160 ki tự), SMS

là một thành phân địch vụ tin nhắn của điện thoại, web, hoặc các hệ thông thông tin

đi động Nó sử dụng giao thức truyền thông chuẩn để trao đổi tin nhắn van bản ngắn trên đường đây cỏ định hoặc các thiết bị điện thoại đi động

Tin nhắn SMS được sử dụng rộng rãi với trác tính khoảng 3,5 tỷ người đừng,

năm 2010, 6.1 nghìn tý (61 * 10) tia nhắn SMS được gửi di, trung bình có

193.000 tin nhắn SMS trong một giây Tìm nhắn SMS để trở thành một ngành công,

nghiệp (hương mại lớn, có tha nhập 114.6 tỷ US$ trên loàn cầu trong wim 2010, gia

trung binh cho một tin nhằn SMS là 0,11 USS

323 Mi

WI-Ei viết tắt từ Wireless Fidelity lay ruạng 802.11 là hệ thống mạng không

dây sứ dụng sóng vô tuyến, giống như điện thoại đi động, truyền linh và radio

Tên gọi 80211 bắt nguồn từ viện IHII (nstitute of Bleetrioal and

Flecironics Engineers) Viễn mày tạo ra nhiều chuẩn cho nhiều giao thức kỹ thuật khảo nhau, và nó sử dựng một hệ thống số nhằm phân loại chủng, 4 chuẩn thông,

dụng của Wi-Ei hiện nay là 802 1 Lab/g/n

Cáo sóng vô Luyễn gử dụng cho Wi-Fi gần giống với các sống vô luyển sử dụng cho thiết bị cảm tay, điện thoại đi động và các thiết bị khác Nó có thể chuyển

và nhận sóng vô tuyên, chuyến đối các mã nhị phân 1 và 0 sang sóng vô tuyển và

trgược lại

'Tuy nhiên, sóng, Wi-Fi có một số khác biệt so với các sóng vỏ tuyển khác ở chỗ

- Chúng truyền và phát tín hiệu ở tần số 2.5 ŒH⁄, hoặc 5 GHz Tân số này cao hon so với các tần sẻ sử dụng cho diện thoại đi dòng, các thiết bị cẩm tay và truyền hình Tân số cao hơn cho phép tín hiệu mang theo nhiều dữ liệu hơn

~ Chúng dùng chuẩn 802.11

c Chuẩn 802.110 là phiên bản dâu tiên trên thị trường, Đây lá chuẩn chậm thất và rẻ tiên nhất, và nó trở nên ít phô biển hơn so với các chuẩn khác 802.11b phát tin hiệu ở tân số 2.4 GH2, nẻ có thế xử lý đến 11 Mbps, và nỏ sử đụng mã

CCK (complimentary code keying)

© Chuan 802.11 g cing phat 6 tin sé 2.4 GHz, nhung nhanh hon so với chuẩn

802.11b, tốc độ xử lý đạt 54 Mbps Chuẩn 802.11g nhanh hơn vì nó sử dụng mã OFDM (orthogonal frequency-division multiplexing), mét céng nghé ma héa hiéu qua hon

o Chuan 802.11 phat 6 tan 86.5 GHz va of thé dat déu 54 Mbps N6 cũng sử

Học viên thực hiện: Phạm ,Ảnh Vũ- CB121016— 2012BI2II2K-KT07

25

dụng mã OFDM Những chuẩn mới hơn sau này như 802.11n còn nhanh hơn chuẩn 802.11a, nhưng 802.11n vẫn chưa phải là chuẩn cuối cũng,

©o Chuẩn 802.11n cũng phát ở tân số 2.4 GHz, nhưng nhanh hon so với chuận

Nhiên ứng đụng và cáo thiết bị hỗ trợ Wi-Fi bao gồm mang gia dinh, PDA,

điện thoại đi đông, hệ điều bành, cần điều khiển trò chơi và các loại thiết bị điện lử

tiêu dùng Wi-li cũng được tích hợp trong nhiều ứng dụng công nghiệp Công nghệ

nay gân đây đã hiện điện cả trong mạng đi động, tại những khu vực mả nhà mạng,

ruốn giảm tải hấu lượng đữ liên trên đường truyền thoại Công nghệ Wi-Fi hiện

nay đã đuợc tích hợp trong cée con chip hoặc các module có sẵn, khoảng cách xa

nhật lên đến 100 m trong điều kiện không chắn sóng Đây là một lựa chọn tuyết vời cho nhủ cầu cần khoảng cách xa và tốc độ cao

Bất kỳ sán phẩm nảo được kiểm tra và phê duyét A "Wi-Fi Certified” của Wi-Fi Alliance đều tương thích với nhau, ngay cả khi chúng được sản xuất lừ các

nhà sân xuất khác nhan

Ưu nhược điểm của phương thức truyền tin hiệu bằng Wi-Li

Wu điểm

- Sự tiện lợi: truyền tải không đây Wi-Ei cũng như truyền tải thông thưởng

Nó che phép người dùng truy xuất tài nguyên mạng 6 bat ky noi đâu trong khu vục được triển khai (nhà hay văn phòng) Cùng với sự gia tăng số người sử dụng máy tinh xách tay (laptop), đỏ là một điều rất thuận lợi,

- Khả năng di động: Với sự phát triển của phương thức truyền tín hiệu không

đây công cộng, người đùng có thể Iruy cập Trlemet ở bắt cứ đâu Chẳng hạn ở các quản Cafe, người dùng có thể truy cập Internet không dãy mniễn phí;

- Hiệu quả: Người đùng có thể duy trì kết nối mạng khi họ đi từ nơi này đến

nei khác,

Học viên thực hiện: Phạm ,Ảnh Vũ- CB121016— 2012BI2II2K-KT07

36

~ Thiết kế hệ thông mạng thu thập tin hiệu xác định vị trí vật cho người

- Khã năng mở rộng: phương thức truyền tin hiệu không dây Wi-Fi có thể

đáp mg tức thì khi gia tăng số lượng người đùng mà không cần phải gắn thêm cáp

Nhược điểm

- Bão mật: Môi trường kết nổi không dây là không khi nên khả năng bi tin

công của người dùng là rất cao;

+ Phan vi: Mat mang chuẩn 802.11g với các thiết bị chuẩn chỉ có thể hoại động tốt trong phạm vi vải chục mét Nó phủ hợp trong l căn nhà, nhưng với một toa nhà lớn thì không đáp ímg được nhu câu Đề đáp ứng cản phải mua thêm Repeater hay access point, dẫn đến chỉ phí gia tăng;

- Độ tin cậy: Vì sử dụng sóng vô tuyến đề truyền thông nên việc bị nhiều, tin

hiệu bị giảm do tác động của các thiết bị khác (lò vĩ sóng ) là không tránh khỏi

Làm giảm dáng kế hiệu quả hoạt dòng của mạng;

- Tếc độ: Tốc độ truyền (1- 125 Mbps) rất chậm so với phương thức sử dựng, cap (100 Mbps dén hang Gbps)

224 ZigBee

Zigbee là một giao thức được xây dựng theo chuan IEEE 802.15.4 Giao thie này được tạo ra nhằm phục vụ cho những ứng dung yêu câu giá thành va công suất thấp nhưng phải có khá năng lĩnh động trong phạm vị rộng, Chuẩn ⁄igbae được phat

triển và xúc tiến bởi hãng Zigbee Alianoe, với sự hỗ trợ từ hơn 200 công ty trén thé

giới như: SIRMENS, ATMEL, NI, NEC, TEXAS INSTRUMENTS, EPSON

Vẻ bản chất Zigbee cũng một chuẩn giao tiếp không đây như những chuẩn

không dây khác: UWB, Wi-Fi, HDA, 3G, Bluetooth nhưng nó mang những đặc tỉnh kỹ thuật và đặc tình vật lý riêng và do đó số chỉ phù hợp với mội mảng ứng,

Học viên thực hiện: Phạm ,Ảnh Vũ- CB121016— 2012BI2II2K-KT07

37

dụng nhất định Chuan Zigbcc có đặc diễm là phạm vi hoạt động họp, tốc dô truyền

Z⁄igbee thích hợp cho các sensor không đây vá chuyên đừng cho các ủng dụng giảm

sát, điều khiển

ZigHee hoạt dộng dựa trên một nhỏm nhiều giao thức được thiết kế dễ có thể

sử dựng được trong nhiều câu trúc mạng vô tuyến như điểm-điểm, đơn điểm-đa

điểm, đạng nhưnh hay hình sao Đặc lrưng chính của nó là khả năng tạo ra những,

mạng lưới cắm biển giảm sắt quy mô lớn Và quan trọng là, nó có thẻ quản lý tới

65000 nods mạng,

Những phiên bản ZigBee công suất thấp được sử dưng trong lính vue cham sóc súc khốe như hệ thống theo đối bệnh nhân từ xa hoặc cáo ứng dụng tương tự

Một profile thuộc lĩnh vực chiến sáng được đùng cho các hệ thống đèn LED và

rạch điều khiển Ngoài ra côn có một prolile của ZápBcec sử đụng sóng RE điển khiển từ xa thay thẻ hỏng ngoại cho TV gia dung va cdc thiét bi khao ZigBee cing

duoc str dung trong céng nghé tu déng tai nha may va ¢6 thé due ding trong M2M (imachine-to-nachine) va ToT (Internet of Things)

Uunhuge điểm của phương thie wuyén tin hiéu bing Zigbee

Ưu điểm

- Zigbco cổ cầu trúc đơn giản, tiết kiệm nắng lượng Một nốt mạng trong mang Zigbee co kha nang hoạt động từ 6 tháng đến 2 năm chí với nguồn lá hai

pin AA;

- Phạm vi hoạt dộng, của Z¿ebee là 10-75 m;

- Zigbee sử đụng câu hình chủ tớ cơ bàn phù hợp với mạng hình sao tinh trong đó các thiết bị giao tiếp với nhau thông qua các gói tin nhỏ Loại mạng này cho phép tôi đa tởi 254 nút mạng

Nhuge điểm:

~ 7igbee có tốc dé truyén đữ liệu không cao Tốc độ truyền của Zigbee là

250 Kbps tại 2.4 GI1z, 40 Kbps tại 91 SMI1z và 20 Kbps tại E68 MI1z,

~ Lễi ở một điểm chính có thế gây ra lỗi cho toàn hệ thông:

~ Chưa cỏ đây đủ các thiết bị để có thể phát triển

Học viên thực hiện: Phạm ,Ảnh Vũ- CB121016— 2012BI2II2K-KT07

28