Đồ án Thiết kế hệ thống phòng cháy chữa cháy cho chung cư (Phần 1)

Nội dung text: Đồ án Thiết kế hệ thống phòng cháy chữa cháy cho chung cư (Phần 1)

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO NGÀNH CNKT ĐIỆN TỬ TRUYỀN THƠNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHỊNG CHÁY CHỮA CHÁY CHO CHUNG CƯ GVHD : ThS. NGUYỄN NGƠ LÂM SVTH : LÊ HỒNG MINH THUẬN MSSV : 13141555 SVTH : TRẦN TÚ HUY MSSV : 13141623 Khố : 2013-2017 S K L 0 0 5 0 2 0 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 07/2017
2. TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬTTHÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀ O TAỌ CHẤ T LƯƠNG̣ CAO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHỊNG CHÁY CHỮA CHÁY CHO CHUNG CƯ SVTH:LÊ HỒNG MINH THUẬN MSSV: 13141555 TRẦN TÚ HUY MSSV: 13141623 Khố: 2013 - 2017 Ngành: CơngnghệkỹthuậtĐiệntử -Truyềnthơng GVHD:ThS. CNguyễnNgơLâmỘNG HỊA XÃ HỘ I CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độclập – Tự do – Hạnhphúc Tp. HồChí Minh, tháng07năm 2017
3. LỜI CẢM ƠN Xin chân thành cảm ơn: Ban giám hiệu trƣờng Đại học Sƣ Phạm Kỹ Thuật TP.HCM đã tạo điều kiện tốt nhất cho chúng em học tập và nghiên cứu. Khoa Điện-Điện tử, Khoa Đào tạo Chất lƣợng cao, thƣ viện trƣờng đã cung cấp giáo trình và nhiều tài liệu tham khảo cho em trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu. Sự hƣớng dẫn và giúp đỡ chi tiết tận tình của thầy Nguyễn Ngơ Lâm cùng một số thầy cơ giáo khoa Điện tử đã tận tình giảng giải và phân tích rõ về những vấn đề thắc mắc trong quá tình nghiên cứu và thi cơng Đồ án. Mặc dù rất cố gắng trong quá trình tìm hiểu nhƣng do kiến thức cịn hạn chế nên khơng tránh khỏi những sai sĩt. Chúng em rất mong đƣợc sự gĩp ý, nhận xét đánh giá về nội dung cũng nhƣ hình thức trình bày của các thầy cơ về Đồ án của chúng em để chúng em hồn thiện hơn. Chúng em xin chân thành cảm ơn! TP.HCM, ngày 10 tháng 07 năm 2017 Sinh viên thực hiện Lê Hồng Minh Thuận Trần Tú Huy CỘNG HÕA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tƣ ̣ do – Hạnh phúc i
4. Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng 07 năm 2017 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ và tên sinh viên 1: LÊ HỒNG MINH THUẬN. MSSV: 13141555 Họ và tên sinh viên 2: TRẦN TƯ HUY. MSSV: 13141623 Ngành: Cơng nghệ kỹ thuật Điện tử - Truyền thơng Lớp:13141CLDT1 Giảng viên hƣớng dẫn: THS. NGUYỄN NGƠ LÂM ĐT: 0908434763 Ngày nhận đề tài: 03/03/2017 Ngày nộp đề tài: 10/07/2017 1. Tên đề tài: Thiết kế hệ thống phịng cháy chữa cháy cho chung cƣ. 2. Các số liệu, tài liệu ban đầu: giáo trình vi xử lý, giáo trình kĩ thuật số, điện tử cơ bản. 3. Nội dung thƣc̣ hiện đề tài: Thiết kế mơ hình phịng cháy chữa cháy chung cƣ. 4. Sản phẩm: Mơ hình hệ thống phịng cháy chữa cháy chung cƣ. TRƢỞNG NGÀNH GIẢNG VIÊN HƢỚNG DẪN CỘNG HỒ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh Phúc PHIẾ U NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƢỚNG DẪN ii
5. Họ và tên sinh viên 1: LÊ HỒNG MINH THUẬN. MSSV: 13141555 Họ và tên sinh viên 2: TRẦN TƯ HUY. MSSV: 13141623 Ngành: Cơng nghệ kỹ thuật Điện tử - Truyền thơng. Tên đề tài: Thiết kế hệ thống phịng cháy chữa cháy cho chung cƣ. Họ và tên Giáo viên hƣớng dẫn: THS. NGUYỄN NGƠ LÂM. NHẬN XÉT 1. Về nội dung đề tài & khối lƣợng thực hiện: 2. Ƣu điểm: 3. Khuyết điểm: 4. Đề nghị cho bảo vệ hay khơng? 5. Đánh giá loại: 6. Điểm: .(Bằng chữ: ) Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng 07 năm 2017 Giáo viên hƣớng dẫn (Ký & ghi rõ họ tên) CỘNG HỒ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh Phúc PHIẾ U NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Họ và tên sinh viên 1: LÊ HỒNG MINH THUẬN. MSSV: 13141555 iii
6. Họ và tên sinh viên 2: TRẦN TƯ HUY. MSSV: 13141623 Ngành: Cơng nghệ kỹ thuật Điện tử - Truyền thơng. Tên đề tài: Thiết kế hệ thống phịng cháy chữa cháy cho chung cƣ. Họ và tên Giáo viên phản biện: NHẬN XÉT 1. Về nội dung đề tài & khối lƣợng thực hiện: 2. Ƣu điểm: 3. Khuyết điểm: 4. Đề nghị cho bảo vệ hay khơng? 5. Đánh giá loại: 6. Điểm: .(Bằng chữ: ) Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng 07 năm 2017 Giáo viên phản biện (Ký & ghi rõ họ tên) TĨM TẮT NỘI DUNG Nội dung cuốn báo cáo đồ án tốt nghiệp bao gồm các nghiên cứu của nhĩmsinh viên chúng tơi trong việc thực hiện đồ án “Thiết kế hệ thống PCCC cho chung cƣ”. Trong đĩ bao gồm thực trạng các hệ thống PCCC hiện nay, các kiến thức lý thuyết liên quan đến các thiết bị, cơng nghệ, kỹ thuật đƣợc sử dụng trong quá trình thiết kế hệ thống, quá trình lên ý tƣởng, tìm biện pháp và tiến hành thi cơng hệ thống. iv
7. Cuối cùng là phần kết luận tìm ra ƣu điểm, khuyết điểm, hƣớng phát triển của hệ thống và code chƣơng trình của hệ thống. SUMMARY The contents of the Graduation Project include researches by us on the project "Design the fire protection system for apartment building". This includes the actual state of the fire protection systems in apartment buildings, the theoretical knowledge related to the equipment, technologies and techniques, which are used in the process of design this system, ideas and proceed to build the system. v
8. Finally, the conclusion is to find out the advantages, disadvantages and development for system and program code of the system. MỤC LỤC CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1 1.1. GIớI THIệU TÌNH HÌNH NGHIÊN CứU HIệN NAY 1 1.2. TÍNH CấP THIếT CủA Đề TÀI 1 1.3. MụC TIÊU THIếT Kế 1 vi
9. 1.4. GIớI HạN Đề TÀI 1 1.5. ĐốI TƢợNG PHạM VI NGHIÊN CứU 2 1.6. PHƢƠNG PHÁP TIếP CậN. 2 1.7. NộI DUNG Đồ ÁN 2 1.8. Bố CụC CủA Đồ ÁN 2 CHƢƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT LIÊN QUAN 3 2.1. TổNG QUAN PCCC BÊN NGỒI 3 2.1.1 Mơ tả chung về hệ thống báo cháy 3 2.1.2 Chức năng các thiết bị trong hệ thống báo cháy 3 2.2. CÁC CHUẩN GIAO TIếP 4 2.2.1. Chuẩn giao tiếp UART 4 2.2.2. Chuẩn giao tiếp I2C 5 2.2.3. GSM 5 2.2.3.1 SIMCOM 5 2.2.3.2. Module SIM: 7 2.3. PHầN CứNG 7 2.3.1. Khối xử lý trung tâm Arduino Mega 2560 7 2.3.1.1. Giới thiệu 7 2.3.1.2. Đặc điểm 8 2.3.1.3. Các thơng số kĩ thuật Arduino Mega 2560 8 2.3.1.4. Các chân vào ra Arduino Mega 2560 9 2.3.2. Module giảm áp DC-DC 11 2.3.3. Module cảm biến khí gas MQ-2 11 2.3.4. Module cảm biến siêu âm HC-SR04 13 2.3.5. Cảm biến nhiệt LM35 13 2.3.6. Module SIM900A mini V4 14 2.3.7. Module relay 15 2.3.8. Module LCD I2C 16 2.3.9. Van điện từ Solenoid 17 2.3.10. Bơm 17 2.3.11. LCD 18 2.3.12. IC74HC595 19 2.3.13. Buzzer 21 2.4. PHầN MềM 21 2.4.1. Arduino IDE 21 2.4.2. Microsoft Visual C# 22 vii
10. CHƢƠNG 3: THIếT Kế MƠ HÌNH 24 3.1. THIếT Kế MƠ HÌNH PHÕNG CHÁY CHữA CHÁY 24 3.2. LựA CHọN LINH KIệN 27 CHƢƠNG 4: XÂY DựNG VÀ THIếT Kế Hệ THốNG 28 4.1. SƠ Đồ KHốI CủA Hệ THốNG 28 4.1.1. Yêu cầu của hệ thống 28 4.1.2. Sơ đồ khối 29 4.1.3. Chức năng từng khối 29 4.2. TÍNH TỐN THIếT Kế TừNG KHốI 30 4.2.1. Khối phát hiện cháy 30 4.2.2. Khối hiển thị 32 4.2.3. Khối hƣớng dẫn thốt hiểm 34 4.2.4. Khối nút nhấn điều khiển 36 4.2.5. Khối điều khiển nƣớc 38 4.2.6. Khối giao tiếp mạng di động 41 4.2.7. Khối xử lý trung tâm 42 4.2.8. Khối nguồn và nguồn dự phịng 43 4.2.9. Sơ đồ khối nguyên lý tồn mạh 46 4.3. LậP TRÌNH PHầN MềM 46 4.3.1. Lập trình khối xử lý trung tâm 46 4.3.1.1. Yêu cầu 46 4.3.1.2. Lựa chọn cơng cụ lập trình 46 4.3.1.3. Lƣu đồ giải thuật 46 4.3.2. Lập trình giao diện PC 64 4.3.2.1. Yêu cầu 64 4.3.2.2. Lựa chọn cơng cụ lập trình 64 4.3.2.3. Giải thuật 64 CHƢƠNG 5: THI CƠNG 67 5.1. THI CƠNG PHầN CứNG 67 5.1.1. Thi cơng mạch 67 5.1.2. Thi cơng mơ hình 70 5.1.3. Thi cơng phần mềm 71 5.2. KếT QUả THI CƠNG 71 5.3. THựC NGHIệM 74 5.4. NHậN XÉT 80 CHƢƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ PHÁT TRIỂN 81 viii
11. 6.1. KếT LUậN 81 6.2. HƢớNG PHÁT TRIểN 81 TÀI LIỆU THAM KHẢO 82 PHỤ LỤC CODE ARDUINO 86 PHỤ LỤC CODE C# 103 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT PC: Personal Computer. LCD: Liquid Crystal Display. I2C: Inter-Intergrated Circuit. UART: Universal Asynchronous Receiver – Transmitter. GSM: Global System for Mobile Communications. ix
12. SMS: Simple Message System. GPRS: General Packet Radio Service. DLCI: Data Link Connection Identifier. USB: Universal Serial Bus. SRAM: Static Random Access Memory. EEPROM: Electrically Erasable Programmable Read Only Memory. TTL: Transistor-Transistor Logic. LED: Light Emitting Diode. Arduino IDE: Arduino Integrated Development Environment. DANH MỤC HÌNH ẢNH HÌNH 2.1: SƠ Đồ Hệ THốNG PHÕNG CHÁY CHữA CHÁY CĂN BảN. 3 HÌNH 2.2: SƠ Đồ KếT NốI UART. 4 HÌNH 2.3: SƠ Đồ KếT NốI I2C. 5 HÌNH 2.4: ARDUINO MEGA 2560. 7 x
13. HÌNH 2.5: CHIP MEGA 2560 TƢƠNG ứNG VớI CHÂN ARDUINO MEGA 2560. 10 HÌNH 2.6: CÁC CHÂN ARDUINO MEGA 2560. 11 HÌNH 2.7: MODULE GIảM ÁP DC LM2596 3A. 11 HÌNH 2.8: CảM BIếN MQ-2. 11 HÌNH 2.9: SƠ Đồ CHÂN MQ-2 11 HÌNH 2.10: HC-SR04. 13 HÌNH 2.11: CảM BIếN LM35. 14 HÌNH 2.12: MODULE SIM900A MINI V4. 14 HÌNH 2.13: MODULE RELAY 15 HÌNH 2.14: CấU TạO BÊN TRONG MODULE RELAY. 16 HÌNH 2.15: MODULE LCD I2C 16 HÌNH 2.16: VAN ĐIệN Từ 1 IN 4 OUT 17 HÌNH 2.17: BƠM DC 5V. 17 HÌNH 2.18: HÌNH DạNG VÀ TÊN CÁC CHÂN CủA LCD 16X2. 18 HÌNH 2.19: IC74HC595. 19 HÌNH 2.20: SƠ Đồ CHÂN IC74HC595. 19 HÌNH 2.21: SƠ Đồ THờI GIAN 74HC595. 20 HÌNH 2.22: BUZZER. 21 HÌNH 2.23: CHọN BOARD CHO ARDUINO. 22 HÌNH 2.24: CHọN CổNG ARDUINO 22 HÌNH 2.25: CHọN PROGRAMMER 22 HÌNH 2.26: GIAO DIệN WINDOW FORM APPLICATION. 23 HÌNH 3.1: SƠ Đồ CHUNG CƢ TầNG 1. 25 HÌNH 3.2: SƠ Đồ CHUNG CƢ TầNG 2. 26 HÌNH 4.1: SƠ Đồ KHốI TổNG QUÁT TỒN Hệ THốNG. 29 HÌNH 4.2: SƠ Đồ NGUYÊN LÝ KHốI PHÁT HIệN CHÁY. 31 HÌNH 4.3: SƠ Đồ NGUYÊN LÝ KHốI HIểN THị. 33 HÌNH 4.4: SƠ Đồ KHốI HƢớNG DẫN THỐT HIểM 36 HÌNH 4.5: SƠ Đồ NGUYÊN LÝ KHốI NƯT NHấN ĐIềU KHIểN. 38 HÌNH 4.6: SƠ Đồ NGUYÊN LÝ KHốI ĐIềU KHIểN NƢớC. 40 HÌNH 4.7: SƠ Đồ NGUYÊN LÝ KHốI GIAO TIếP MạNG DI ĐộNG 41 HÌNH 4.8: SƠ Đồ NGUYÊN LÝ KHốI NGUồN 45 HÌNH 4.9 : DạNG SĨNG NGUồN 15V QUA CầU DIODE 46 HÌNH 4.10: CHUYểN MạCH 46 HÌNH 4.11: LƢU Đồ GIảI THUậT CHƢƠNG TRÌNH CHÍNH 47 xi
14. HÌNH 4.12: CHƢƠNG TRÌNH CON ĐọC CảM BIếN. 48 HÌNH 4.13: CHƢƠNG TRÌNH ĐọC GIAO DIệN C# 49 HÌNH 4.14: CHƢƠNG TRÌNH NƯT NHấN CHUYểN MÀN HÌNH LCD. 50 HÌNH 4.15: CHƢƠNG TRÌNH NƯT NHấN AUTO/MANUAL. 51 HÌNH 4.16: CHƢƠNG TRÌNH CON NƯT NHấN KHẩN 52 HÌNH 4.18: CHƢƠNG TRÌNH CON NƯT NHấN TEST. 53 HÌNH 4.19: CHƢƠNG TRÌNH CHECK LIGHT, BUZZER, MOTOR 54 HÌNH 4.20: CHƢƠNG TRÌNH BƠM NƢớC. 55 HÌNH 4.21: CHƢƠNG TRÌNH KIểM TRA CảM BIếN 56 HÌNH 4.22: CHƢƠNG TRÌNH Xử LÝ BÁO ĐộNG. 57 HÌNH 4.24: CHƢƠNG TRÌNH Mở VAN NƢớC 58 HÌNH 4.25: CHƢƠNG TRÌNH CALL VÀ GửI SMS 59 HÌNH 4.26: CHƢƠNG TRÌNH BậT ĐÈN EXIT. 60 HÌNH 4.27: CHƢƠNG TRÌNH DịCH Dữ LIệU DATA LED RA 74HC595. 61 HÌNH 4.29: CHƢƠNG TRÌNH XUấT Dữ LIệU HIểN THị GIAO DIệN PC 63 HÌNH 4.31: CHƢƠNG TRÌNH HIểN THị Dữ LIệU SERIALPORT1. 65 HÌNH 4.32: CHƢƠNG TRÌNH XUấT LệNH ĐIềU KHIểN RA SERIALPORT 66 HÌNH 5.1: MạCH IN PCB MạCH 1 67 HÌNH 5.2: MạCH IN PCB MạCH 2 68 HÌNH 5.3: MạCH IN PCB MạCH 3 68 HÌNH 5.4: MạCH IN PCB MạCH 4 69 HÌNH 5.5: MạCH IN PCB MạCH 5 69 HÌNH 5.6: MƠ HÌNH CHUNG CƢ 70 HÌNH 5.7: BồN NƢớC CHữA NƢớC CứU HỏA 70 HÌNH 5.8: GIAO DIệN ĐIềU KHIểN TRÊN PC. 71 HÌNH 5.9: MạCH IN KHốI NƯT NHấN ĐIềU KHIểN VÀ KHốI HIểN THị. 71 HÌNH 5.10: MạCH KếT NốI TầNG 1 CHUNG CƢ. 72 HÌNH 5.11: MạCH KếT NốI TầNG 2 CHUNG CƢ. 72 HÌNH 5.12: MạCH GIAO TIếP MạNG DI ĐộNG, KHốI HƢớNG DẫN THỐT HIểM. 73 HÌNH 5.13: MạCH KHốI NGUồN, RELAY VÀ KHốI Xử LÝ TRUNG TÂM. 74 HÌNH 5.14: MÀN HÌNH KHởI ĐộNG 75 HÌNH 5.15: KHởI ĐộNG RELAY NGUồN 75 HÌNH 5.16: MÀN HÌNH LCD HIểN THị Hệ THốNG CHạY CHế Độ AUTO. 76 HÌNH 5.17: TRANG MÀN HÌNH HIểN THị MựC NƢớC BồN CHữA CHÁY. 76 xii
15. HÌNH 5.18: TRANG MÀN HÌNH HIểN THị NHIệT Độ VÀ MứC KHĨI CÁC PHỊNG. 77 HÌNH 5.19: TEST ĐÈN EXIT ở CHế Độ MANUAL. 77 HÌNH 5.20: BÁO CHÁY PHÕNG B KHI ĐANG ở CHế Độ AUTO. 78 HÌNH 5.21: LED HƢớNG DẫN ĐƢờNG THỐT HIểM TRÁNH PHỊNG B 78 HÌNH 5.22: GửI TIN NHắN BÁO HIệU PHÕNG CHÁY 79 HÌNH 5.23: GIAO DIệN ĐIềU KHIểN TRÊN MÁY TÍNH KHI CHạY Hệ THốNG. 79 DANH MỤC BẢNG BIỂU BảNG 2.1: MƠ Tả CÁC THIếT Bị TRONG Hệ THốNG PHÕNG CHÁY CHữA CHÁY 3 BảNG 2.2: CấU TRUNG KHUNG TRUYềN Dữ LIệU 6 BảNG 2.3: CấU TRƯC ADDRESS FIELD 6 BảNG 2.4: CấU TRƯC CONTROL FIELD 6 xiii
16. BảNG 2.5: CấU TRƯC LENGTH FIELD 7 BảNG 2.6: THƠNG Số KĨ THUậT ARDUINO MEGA 2560. 8 BảNG 2.7: THƠNG Số KĨ THUậT LM2596 11 BảNG 2.8: THƠNG Số KĨ THUậT CủA MQ-2. 12 BảNG 2.9: Độ NHạY ĐIểN HÌNH CủA MQ-2 TRONG ĐIềU KIệN TIÊU CHUẩN 12 BảNG 2.10: THƠNG TIN CÁC CHÂN HC-SR04 13 BảNG 2.11: THƠNG Số KĨ THUậT HC-SR04 13 BảNG 2.12: THƠNG Số KĨ THUậT LM35 14 BảNG 2.13: THƠNG Số KĨ THUậT MODULE SIM900A MINI V4 15 BảNG 2.14: CHứC NĂNG CÁC CHÂN MODULE SIM900A MINI V4 15 BảNG 2.15: CHI TIếT CÁC CHÂN MộT MODULE RELAY 16 BảNG 2.16: CHÂN KếT NốI MODULE LCD I2C VớI VI ĐIềU KHIểN 17 BảNG 2.17: THƠNG Số KĨ THUậT BƠM DC 5V. 18 BảNG 2.18: THƠNG TIN CÁC CHÂN LCD 16X02 19 BảNG 2.19: THƠNG Số KĨ THUậT LCD 16X02 19 BảNG 2.20: CHứC NĂNG CÁC CHÂN IC74HC595 20 BảNG 2.21: THƠNG Số KĨ THUậT IC 74HC595 20 BảNG 2.22 : THONG Số KI THUậT KBP310G. 21 BảNG 2.23: CHứC NĂNG CÁC PHÍM TRONG ARDUINO IDE 21 BảNG 3.1: CÁC LINH KIệN TRONG MƠ HÌNH TƢƠNG ứNG VớI Hệ THốNG CứU HỏA 27 BảNG 3.2: CÁC LINH KIệN KHÁC TRONG MƠ HÌNH 27 BảNG 4.1: CÁC LệNH ĐIềU KHIểN LCD_I2C 34 BảNG 4.2: CÁC LệNH AT Sử DụNG TRONG KHốI GIAO TIếP DI ĐộNG. 42 BảNG 4.3: DÕNG VÀ ÁP QUY ĐịNH CÁC THIếT Bị TRONG Đồ ÁN 43 BảNG 4.4: BảNG PHÂN CHIA THIếT Bị CHO CÁC MạCH NGUồN 44 xiv
17. Chƣơng 1: TỔNG QUAN 1.1. Giới thiệu tình hình nghiên cứu hiện nay Việc phịng cháy chữa cháy trở thành mối quan tâm hàng đầu của nƣớc ta cũng nhƣ nhiều nƣớc trên thế giới. Nĩ trở thành nghĩa vụ của mỗi ngƣời dân. Trên các phƣơng tiện thơng tin đại chúng luơn tuyên truyền giáo dục cho mỗi ngƣời dân ý thức phịng cháy chữa cháy, nhằm mục đích hạn chế những vụ cháy đáng tiếc xảy ra. Hệ thống phịng cháy chữa cháy là một trong những hệ thống quan trọng và khơng thể thiếu đối với bất kỳ chung cƣ, tịa nhà cao tầng hiện nay. Nĩ đĩng một vai trị hết sức quan trọng trong việc bảo vệ tài sản và tính mạng con ngƣời. Vì thế mà việc đầu tƣ thi cơng lắp đặt hệ thống phịng cháy chữa cháy cũng nhƣ bảo trì bảo dƣỡng hệ thống luơn luơn đƣợc đề lên hàng đầu. Cùng với sự phát triển của khoa học cơng nghệ hiện đại, hệ thống phịng cháy chữa cháy ngày càng đƣợc cải tiến đáng kể nhằm đảm bảo độ tin cậy, làm việc chắc chắn của hệ thống. Đồng thời hệ thống cĩ thể kết hợp với các hệ thống khác nhƣ: hệ thống chữa cháy tự động tại chỗ, hệ thống thơng tin truyền thơng (điện thoại, mạng Internet ) để thơng báo đến cho các trung tâm phịng cháy chữa cháy một cách kịp thời, bảo đảm an tồn cho tính mạng con ngƣời và tài sản. 1.2. Tính cấp thiết của đề tài Để nâng cao sự tiện lợi trong việc phịng cháy và chữa cháy, tránh đƣợc một số trƣờng hợp báo động giả nhƣ bụi hay khĩi thuốc lá vào cảm biến, những nút nhấn bị hƣ khiến thiết bị báo động ngay làm hoảng loạn cho ngƣời dân, hƣớng dẫn một lối thốt an tồn để thốt hiểm, cũng nhƣ việc đƣa nƣớc đến phịng bị cháy một cách thơng minh, nhanh chĩng. Việc xây dựng một hệ thống phịng cháy, chữa cháy thơng minh là vơ cùng cần thiết. 1.3. Mục tiêu thiết kế Đề tài thiết kế hệ thống phịng cháy, chữa cháy thơng minh cĩ giao tiếp và điều khiển qua giao diện trên máy tính, đồng thời thơng báo qua điện thoại với ngƣời cĩ trách nhiệm khi cĩ sự cố xảy ra. 1.4. Giới hạn đề tài Đề tài chỉ thực hiện một mơ hình chung cƣ nhỏ với hai tầng và bốn phịng. Các cảm biến đƣợc sử dụng trong chung cƣ cĩ phạm vi đo nhỏ. Hệ thống chữa cháy thiết kế với bồn chứa nƣớc chữa cháy nhỏ, áp lực nƣớc chữa cháy nhỏ. 1
18. Với việc tăng số lƣợng tầng hay phịng kết hợp với các tính năng khác, đề tài cĩ thể phát triển về phần cứng hệ thống và giải thuật phức tạp hơn. 1.5. Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu Đề tài “Thiết kế hệ thống PCCCcho chung cƣ” đƣợc thực hiện với các đối tƣợng nghiên cứu sau: Board Arduino Mega 2560. Hoạt động của cảm biến LM35, LCD, IC74HC595. Các module: MQ-2, HC-SR04, SIM900A mini V4, chuyển giao tiếp LCD sang I2C, relay. Lập trình ngơn ngữ C#, giao tiếp Arduino và C#. 1.6. Phƣơng pháp tiếp cận. Nhĩm sinh viên thực hiện báo cáo tiến hành nghiên cứu dựa trên các tài liệu giáo trình điện tử cơ bản, vi xử lý, kĩ thuật số Đồng thời khảo sát các hệ thống phịng cháy chữa cháy tại các tịa nhà chung cƣ nhƣ LOTTERY TOWER, chung cƣ The Eastern, qua đĩ hình thành ý tƣởng thiết kế hệ thống. 1.7. Nội dung đồ án Xây dựng sơ đồ khối hệ thống. Tính tốn thiết kế hệ thống. Sơ đồ mạch in. Thi cơng hệ thống, chạy thử và kiểm tra lỗi. 1.8. Bố cục của đồ án Đồ án này đƣợc trình bày trong 6 chƣơng: Chƣơng 1: Tổng quan. Chƣơng 2: Cơ sở lý thuyết liên quan. Chƣơng 3: Thiết kế mơ hình. Chƣơng 4: Xây dựng và thiết kế hệ thống. Chƣơng 5: Thi cơng. Chƣơng 6: Kết luận và hƣớng phát triển. 2
19. Chƣơng 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT LIÊN QUAN 2.1. Tổng quan PCCC bên ngồi 2.1.1 Mơ tả chung về hệ thống báo cháy Hê ̣thớng phịng cháy chữa cháy là hệ thống cĩ số lƣợng hữu hạn các thiết bị cùng làm việc với nhau để phát hiêṇ đƣa ra cảnh báo và x ử lý về các sƣ ̣ cớ cháy , nở thơng qua các thiết bi ̣cảnh báo th ể hiện bằng âm thanh, hình ảnh khi xuất hiện lƣ̉ a, khĩi, khí CO hoăc̣ trƣờng hơp̣ khẩn cấp khác đang tồn tại. Khi có sƣ ̣ cớ cháy , nở xảy ra thì hệ thống sẽ đƣợc phát hi ện tƣ ̣ đơṇ g bằng mơṭ sớ các đầu dò khói , đầu dò nhiêṭ, đầu dò ánh sáng , đầu dò hỡn hơp̣ g ửi về trung tâm báo cháy và thực hiện các hoạt động nhằm báo động và dập cháy. Hình 2.1: Sơ đồ hệ thống phịng cháy chữa cháy căn bản. 2.1.2 Chức năng các thiết bị trong hệ thống báo cháy Bảng 2.1: Mơ tả các thiết bị trong hệ thống phịng cháy chữa cháy STT Thiết bị Chức năng Trung tâm báo 1 cháy Trung tâm xử lý tín hiệu khi cĩ sự cố xảy ra Khi phát hiện khĩi đạt một mức giới hạn cho phép sẽ 2 Đầu báo khĩi gởi tín hiệu về tủ báo. Khi phát hiện nhiệt độ đạt một mức giới hạn cho 3 Đầu báo nhiệt phép sẽ gởi tín hiệu về tủ báo. 3
20. Phát hiện lửa và báo về tủ báo, lắp đặt tại những nơi 4 Đầu báo lửa cĩ đám cháy phát triển nhanh chĩng 5 Nút nhấn khẩn Gửi tín hiệu báo cháy 6 Chuơng báo cháy Kêu cảnh báo 7 Máy bơm Cung cấp nƣớc cho vịi phun hoạt động dập lửa Điều khiển cấp lƣơng nƣớc cho hệ thống báo cháy 8 Van điều khiển khơng bị thiếu nƣớc Đầu phun tự động Khi cĩ nhiệt độ tăng lên, tăng khi vƣợt quá 68oC, đầu 9 Sprinkler thủy ngân sẽ vỡ ra phun nƣớc dập tắt đám cháy 10 Đầu phun khí Phun khí CO2 để dập tắt đám cháy 11 Đèn Đèn báo hiệu sẽ sáng báo động 12 Điện thoại Gọi số báo cháy 2.2. Các chuẩn giao tiếp 2.2.1. Chuẩn giao tiếp UART UART là viết tắt của Universal Asynchronous Receiver – Transmitter. Thƣờng là một mạch tích hợp đƣợc sử dụng trong việc truyền dẫn dữ liệu nối tiếp giữa máy tính và các thiết bị ngoại vi. Rất nhiều vi điều khiển hiện nay đã đƣợc tích hợp UART. UART thƣờng đƣợc dùng trong máy tính cơng nghiệp, truyền thơng, vi điều khiển, hay một số các thiết bị truyền tin khác. Mục đích của UART là để truyền tín hiệu qua lại lẫn nhau (ví dụ truyền tín hiệu từ Laptop vào Modem hay ngƣợc lại) hay truyền từ vi điều khiển tới vi điều khiển, từ laptop tới vi điều khiển. Ở kiểu truyền này thì cĩ 1 đƣờng phát dữ liệu và 1 đƣờng nhận dữ liệu cịn tín hiệu xung clock cĩ cùng tần số và thƣờng đƣợc gọi là tốc độ truyền dữ liệu (baund). Sơ đồ kết nối hình 2.2: Hình 2.2: Sơ đồ kết nối UART. 4
21. 2.2.2. Chuẩn giao tiếp I2C I2C, viết tắt của từ tiếng Anh “Inter-Integrated Circuit”, là một loại bus nối tiếp đƣợc phát triển bởi hãng sản xuất linh kiện điện tử Philips. Ban đầu, loại bus này chỉ đƣợc dùng trong các linh kiện điện tử của Philips. Sau đĩ, do tínhƣu việt và đơn giản của nĩ, I2C đã đƣợc chuẩn hĩa và đƣợc dùng rộng rãi trong các module truyền thơng nối tiếp của vi mạch tích hợp ngày nay. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động: I2C sử dụng hai đƣờng truyền tín hiệu: Một đƣờng xung nhịp đồng hồ (SCL) chỉ do Master phát đi (thơng thƣờng ở 100kHz và 400kHz. Mức cao nhất là 1MHz và 3.4MHz). Một đƣờng dữ liệu (SDA) theo hai hƣớng. Sơ đồ kết nối nhƣ hình 2.3: Hình 2.3: Sơ đồ kết nối I2C. 2.2.3. GSM GSM là một tiêu chuẩn quốc tế cho điện thoại di động, là từ viết tắt của “Global System for Mobile Communications”. Nĩ cũng đơi khi đƣợc gọi là 2G, vì nĩ là một mạng di động thế hệ thứ hai. Trong số những thứ khác, GSM hỗ trợ các cuộc gọi đi và đến giọng nĩi, SMS (Simple Message System), và truyền dữ liệu (thơng qua GPRS). 2.2.3.1 SIMCOM Một thiết bị sử dụng dữ liệu GPRS hoặc GSM cĩ thể muốn nhận và truyền tải nhiều luồng dữ liệu đồng thời, đĩ là những dữ liệu Command (lệnh AT), dữ liệu GPRS và GSM. Những dữ liệu về cơ bản là độc lập nhau, do đĩ khơng đáp ứng đƣợc với chỉ một loại tín hiệu ở một kênh trong một khoảng thời gian vì thế SIMCOM đã đƣợc 5
22. S K L 0 0 2 1 5 4