ỨNG DỤNG IOT TRONG GIÁM SÁT RÒ KHÍ GAS

 Tóm tắt:

Rò rỉ khí gas gây ra là một nguy cơ tiềm ẩn trong các hộ gia đình và các khu vực khác sử dụng khí đốt, do đó, cần có các thiết bị giám sát, phát rò rỉ khí để hạn chế nguy cơ tổn hại. Bài báo này trình bày về thiết kế, thi công thiết bị phát hiện và báo động rò rỉ khí gas dựa trên IoT. Đây là một thiết bị thông minh có đầu cảm biến khí gas với độ nhạy cao và màn hình LCD hiển thị tình trạng hạt động của thiết bị cũng như giá trị khí gas trong môi trường. Thiết bị được đặt ở những vị trí có khả năng rò rỉ khí gas, nếu trong trường hợp thiết bị phát hiện thấy khí gas tồn tại trong môi trường vượt ngưỡng giới hạn sẽ lập tức bật đèn, hú còi cảnh báo. Đồng thời thiết bị sẽ tự động gọi đến số điện thoại của chủ gia đình để thông báo kịp thời, phòng trường hợp chủ nhân không có trong khu vực bị rò khí gas. Ngoài ra thiết bị được kết nối Internet do đó giá trị khí gas trong môi trường sẽ được gửi lên web để theo dõi trực tuyến. Đề tài này góp phần ứng dụng IoT vào cuộc sống giúp các gia đình an tâm hơn trong vấn đề sử dụng gas.

Từ khóa: Gas mornitoring, IoT, MQ-2, NodeMCU

I. GIỚI THIỆU

Trong cuộc sống hiện đại ngày nay, khí đốt được sử dụng rộng rãi đặc biệt là khí gas được sử dụng rất phổ biến từ hộ gia đình, quán ăn, nhà hàng đến các doanh nghiệp. Khí gas đóng vai trò thực sự quan trọng đối với đời sống. Chính vì vậy, một thực trạng đặt ra rằng việc sử dụng khí gas có khả năng bị rò rỉ. Trong trường hợp người dùng không phát hiện kịp thời thì buộc phải hít một lượng khí gas đáng kể ảnh hưởng đến sức khỏe, thậm chí trường hợp xấu nhất là tử vong nếu ở trong phòng kín. Bên cạnh đó khả năng cháy nổ rất cao nếu khí gas bị rò trong không gian tiếp xúc với các chất dễ cháy hay tia lửa nhỏ.

Internet vạn vật (Internet of Things, viết tắt IoT) là một liên mạng, trong đó các thiết bị, phương tiện vận tải, phòng ốc và các trang thiết bị khác được nhúng với các bộ phận điện tử, phần mềm, cảm biến, cơ cấu chấp hành cùng với khả năng kết nối mạng máy tính giúp cho các thiết bị này có thể thu thập và truyền tải dữ liệu. Các ứng dụng IoT trong giám sát các thiết bị cho hộ gia đình ngày càng được sử dụng nhiều.

Có nhiều nghiên cứu về lĩnh vực giám sát khí gas đã được thực hiện. Jolhe, B. D., và  cộng sự [1] đã đề xuất một hệ thống rò rỉ khí đốt và giám sát tự động mức LPG nơi rò rỉ khí. Liu, Z. Y. và công sự [2] đã thực hiện đề tài báo động chống trộm thông minh khu dân cư, báo động khẩn cấp khi có rò rỉ khí độc và hệ thống điều khiển dựa trên IC89C51.

Kodali, R. K. và đồng sự [3] đã thực hiện đề tài phát hiện khí gas sử dụng các cảm biến MQ6, MQ4, MQ135 và ESP-32 để cảnh báo khí gas lên mạng internet.

Suma, V. và các cộng sự [4] đã thiết kế thiết bị phát hiện khí LPG có chức năng gửi tin nhắn SMS, kết nối wifi, cảnh báo hụ còi.

Spachos, P. Và các cộng sự [5] thiết kế hệ thống giám sát rò rỉ khí để phát hiện và định vị điểm rò rỉ khí trong thời gian thực.

Nhóm tác giả Varma, A. Và cộng sự [6] phát triển hệ thống phát hiện khí dựa trên Arduino, hệ thống này có thể phát hiện khí độc, cảnh báo cho các nhân viên.

Nhóm tác giả Banik, A. Và các cộng sự [7] thực hiện hệ thống phát hiện rò rỉ khí LPG, khi mức khí rò rỉ vượt ngưỡng thì thiết bị sẽ gửi cảnh báo qua SMS.

Trong đề tài này, các tác giả thực hiện thiết kế, thi công thiết bị giám sát khí gas có các chức năng:

- Theo dõi nồng độ khí gas trong môi trường và hiển thị lên LCD.

- Thiết bị được kết nối Internet.

- Nếu phát hiện khí gas gây nguy hiểm, thiết bị báo động qua đèn, còi để báo động tại chỗ.

- Báo động nguy hiểm rò rỉ khí gas qua SMS và gọi điện thoại đến số điện thoại đặt trước.

Ứng dụng phát hiện khí gas tự động này giúp an toàn hơn trong việc sử dụng gas ở hộ gia đình cũng như một số khu vực cần kiểm soát cháy nổ.

STT	Tên linh kiện
1	Arduino Mega 2560 R3
2	Cảm biến khí gas MQ-2
3	Module ESP8266 NodeMCU
4	Module SIM800L GSM GPRS
5	Module DC  LM2596
6	Màn hình LCD 16x2 tích hợp module I2C
7	Đèn led đơn
11	Jack sạc DC 12V đầu cái
12	Còi Buzzer 5V

Tác giả video: Trần Hoàng Tuấn SV D16DTCN Trường Đại Học Thủ Dầu Một

ĐỀ CƯƠNG ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT

 

Chương 1: CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN

1.1 Trị trung bình (dòng điện, điện áp, công suất).

1.2  Trị hiệu dụng (dòng điện, điện áp).

1.3  Hệ số công suất: định nghĩa, cách nâng cao hệ số công suất;

1.4   Độ méo dạng tín hiệu; hiện tượng nhiễu và biện pháp khắc phục thông số cơ bản.

Chương 2: CÁC LINH KIỆN BÁN DẪN

2.1 Diode: đặc tính  VA, các tham số đặc trưng; tính chất đóng, ngắt; mạch bảo vệ.

2.2 Transistor (BJT, MOSFET, IGBT) : đặc tính VA, các tham số đặc trưng; khả năng điều khiển, các tính chất khi đóng và ngắt; mạch kích, mạch bảo vệ.

2.3 UJT: đặc tính VA, các tham số đặc trưng; khả năng điều khiển, các tính chất khi đóng và ngắt; mạch kích, mạch bảo vệ.

2.4 Thyristor (SCR): đặc tính VA, các tham số đặc trưng; khả năng điều khiển, các tính chất khi đóng và ngắt; mạch kích, mạch bảo vệ.

2.5 Triac : đặc tính VA, các tham số đặc trưng; khả năng điều khiển, các tính chất khi đóng và ngắt; mạch kích, mạch bảo vệ

2.6 GTO, IGCT, MCT: đặc tính VA, các tham số đặc trưng, khả năng điều khiển, mạch kích, mạch bảo vệ.

Chương 3: BỘ CHỈNH LƯU

3.1 Chức năng, ứng dụng

3.2 Các dạng mạch chỉnh lưu cơ bản: chỉnh lưu cầu 1 pha (điều khiển hoàn toàn, điều khiển bán phần; chỉnh lưu tia 3 pha, chỉnh lưu cầu 3 pha):

3.2.1     Sơ đồ mạch; phân tích quá trình; hệ thức cơ bản; phạm vi điều khiển.

3.2.2  Phương pháp điều khiển

3.2.3    Hiện tượng chuyển mạch và ý nghĩa; máy biến áp dùng cho bộ chỉnh lưu.

3.2.4  Các chế độ của mạch chỉnh lưu, chế độ nghịch lưu.

  3.2.5  Các biện pháp nâng cao chất lượng phía tải, phía nguồn.

Chương 4: BỘ BIẾN ĐỔI ĐIỆN ÁP MỘT CHIỀU

4.1 Chức năng, ứng dụng.

4.2 Các dạng mạch bộ biến đổi một chiều cơ bản: bộ giảm áp, bộ tăng áp:

     4.2.1 Sơ đồ mạch; phân tích quá trình; hệ thức cơ bản; phạm vi điều khiển.

     4.2.2 Các phương pháp điều khiển.

    4.2.3 Các biện pháp nâng cao chất lượng áp và dòng điện phía nguồn, phía tải.

4.2.4       Chế độ dòng liên tục và gián đoạn.

4.3 Các bộ biến đổi một chiều kép: Bộ biến đổi kép: tổng quát, đảo áp, đảo dòng.

Bộ biến đổi một chiều nhiều pha.

Chương 5: BỘ BIẾN ĐỔI ĐIỆN ÁP XOAY CHIỀU

5.1 Chức năng, ứng dụng.

5.2 Các dạng mạch bộ biến đổi điện áp xoay chiều: một pha, 3 pha:

5.2.1 Sơ đồ mạch; phân tích quá trình áp, dòng; hệ thức cơ bản; (cho trường hợp một pha - tải R, RL).

5.2.2 Các phương pháp điều khiển; phạm vi điều khiển.

HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG HIỆU QUẢ TRONG CÁC NGÀNH CÔNG NGHIỆP Ở CHÂU Á

 

Link DownLoad