Nghiên cứu Khoa học
Mạng cảm biến không dây cảnh báo cháy rừng
Trong thực tế, cuộc sống xung quanh chúng ta luôn tiền ẩn hiểm họa và nguy cơ về cháy nổ đe dọa đến tính mạng và tài sản con người. Với sự phát triển của khoa học kỹ thuật ngày nay, ứng dụng các công nghệ hiện đại vào hệ thống báo cháy giúp con người chủ động hơn trong việc phòng và chữa cháy. Tuy nhiên, đối với lĩnh vực báo cháy rừng vẫn chưa nhân được sự quan tâm đúng mức. Khi hệ thống báo cháy vẫn dựa nhiều vào sự phát giác và thông báo của người dân.
Thấy được thực trạng trên, nhóm thực hiện đề tài sẽ giới thiệu và trình bày hệ thống báo cháy rừng sử dụng công nghệ Long Range(LoRa) trong truyền nhận dữ liệu. Trong thực tế, có rất nhiều công nghệ truyền dẫn không dây như: hồng ngoại, bluetooth, RF tuy nhiên hầu hết điều truyền trong khoản cách ngắn. Trong khi đó, LoRa cung cấp khả năng vượt trội về tầm xa. Do đó, đề tài này được thực hiện nhằm đóng góp giải pháp cho việc phát hiện cháy rừng với tầm kiểm soát xa hơn, rộng hơn.
Sản phẩm quản lý và cảnh báo sớm cháy rừng của hãng Libelium bao gồm Waspmote Plug & Sense và Meshlium được đóng gói sẵn, với cách lắp đặt dễ dàng, an toàn và hiệu quả.
Waspmote Plug & Sense được tích hợp các tính năng đo nhiệt độ, độ ẩm không khí, khí CO và khí CO2. Ngoài ra nó còn hỗ trợ sử dụng năng lượng mặt trời, chống thấm nước, hỗ trợ các chuẩn kết nối internet như zigbee, lora, wifi, 3G/GPRS,…
Meshlium là thiết bị định tuyến cổng (Gateway) được thiết kế đặt biệt để kết nối mạng cảm biến Waspmote đến Internet thông qua các giao tiếp Ethernet, Wifi và 3G.
Hình 1.1: Mô hình Waspmote Plug & Sense[1]
Các bộ Waspmote Plug & Sense sẽ được bố trí theo hình cây hoặc hình sao để thu thập dữ liệu sau đó gửi về gửi lên Cloud thông qua thiết bị Meshlium trung gian với tần suất 5 – 10 phút một lần[1]
Thông thường, cháy rừng thường xảy ra trên diện rộng tại những vùng có địa hình phức tạp nên việc phát hiện rất khó khăn, gây thiệt hại lớn về kinh tế cũng như hệ sinh thái, hệ thống báo cháy qua vệ tinh MODIS ra đời nhằm giải quyết vấn đề này giúp chúng ta phát hiện các đám cháy lớn nhanh chóng thông qua vệ tinh.
Hình 1.2: Hệ thống báo cháy MODIS[2]
MODIS là bộ cảm đặt trên vệ tinh TERRA nó có các ứng dụng tiêu biểu là: nghiên cứu khí quyển, mây, thời tiết, cháy rừng, nhiệt độ nước biển,… MODIS có thể thu được 2 ảnh vào ban ngày và 2 ảnh vào ban đêm, các ảnh này sẽ được xử lý và chiết xuất các điểm cháy kèm với tọa độ địa lý và đưa trực tiếp lên web chỉ sau 1 giờ từ khi thu nhận ảnh[2].
Xây dựng hệ thống cảnh báo cháy rừng kết nối mạng internet bao gồm: khối điều khiển trung tâm, module cảm biến có sử dụng năng lượng pin trong thời gian dài. Xây dựng trang web hiển thị và tổng hợp dữ liệu. Giao tiếp với người dùng qua thiết bị di động. Gửi tín hiệu cảnh báo khi phát hiện cháy rừng.
Trình bày hệ thống cảnh báo cháy rừng với các cảm biến và module có sẳn trên thị trường với độ chính xác không cao.
Sử dụng hệ thống sac pin bằng năng lượng mặt trời như một giải pháp năng lượng cho thiết bị IoT. Chưa đi sâu vào tính toán chi tiết điện năng nhận đươc từ năng lượng mặt trời.
Tập trung vào truyền nhận giữa các khối. Không nghiên cứu về thiết đặt mô hình mạng với nhiều module cảm biến hoạt động cùng lúc.
Nội dung báo cáo được chia thành 4 chương bao gồm nội dung như sau:
Chương 1 – Giới thiệu: giới thiệu sơ lược về một hệ thống báo cháy và một số hệ thống báo cháy đã có trên thị trường từ đó định hướng mục tiêu và phạm vi nghiên cứu cho đề tài.
Chương 2 – Cơ sở lý thuyết: giới thiệu về các phần cứng, phần mềm, lý thuyết liên quan đến việc tính toán năng lượng cho hệ thống được sử dụng trong đề tài.
Chương 3 – Thiết kế hệ thống: phân tích mục tiêu đề tài từ đó lựa chọn linh kiện thích hợp để thiết kế và gia công mạch. Đưa ra các sơ đồ khối, lưu đồ giải thuật, giải thích nguyên lý làm việc và sử dụng phần mềm để điều khiển cùng với lập trình.
Chương 4 – Thực nghiệm, kết quả và hướng phát triển: chạy thử mạch thiết kế sau đó kiểm tra các thông số từ đó đưa ra ưu và nhược điểm của hệ thống báo cháy trong đề tài từ đó đưa ra kết luận về những mục tiêu đạt được và chưa đạt được, các hạn chế của đề tài từ đó trình bày hướng phát triển cho đề tài.
KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ ĐẠI HỌC DUY TÂN
Phòng 503 - K7/25 Quang Trung, Tp Đà Nẵng
(0236) 3827111(Ext 503)
feee@duytan.edu.vn
