Nghiên cứu phát triển thiết bị cảnh báo khí độc, nhiệt độ, độ ẩm trong ô tô

Bài báo trình bày một thiết kế phát triển thiết bị cảnh báo nhiệt độ, độ ẩm, khí độc trong ô tô dựa trên kit uno R3, nhằm giám sát khí độc, nhiệt độ, độ ẩm bất thường trong ô tô khi có người trên ô tô hoặc người mở cửa vào ô tô. Thiết bị phần cứng cảnh báo bằng còi - đèn, đồng thời truyền dữ liệu qua SIM800L, wifi ESP8266 đến email, tin nhắn SMS và ứng dụng Apps smartphone của người dùng, cũng được phát triển trên Blynk, để xử lý kịp thời sự cố về khí độc trong ô tô, kết hợp module GPS NEO 6M định vị vị trí xe trong trường hợp cần thiết.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu phát triển thiết bị cảnh báo khí độc, nhiệt độ, độ ẩm trong ô tô TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN THIẾT BỊ CẢNH BÁO KHÍ ĐỘC, NHIỆT ĐỘ, ĐỘ ẨM TRONG Ô TÔ Giảng viên hướng dẫn: PGS.TS Trịnh Lương Miên Sinh viên thực hiện: Bùi Hữu Phước Trần Văn Vương Nguyễn Hồng Sơn Bùi Văn Nguyên Lớp: KTĐK&TĐH 1 K60 Tóm tắt: Bài báo trình bày một thiết kế phát triển thiết bị cảnh báo nhiệt độ, độ ẩm, khí độc trong ô tô dựa trên kit uno R3, nhằm giám sát khí độc, nhiệt độ, độ ẩm bất thường trong ô tô khi có người trên ô tô hoặc người mở cửa vào ô tô. Thiết bị phần cứng cảnh báo bằng còi - đèn, đồng thời truyền dữ liệu qua SIM800L, wifi ESP8266 đến email, tin nhắn SMS và ứng dụng Apps smartphone của người dùng, cũng được phát triển trên Blynk, để xử lý kịp thời sự cố về khí độc trong ô tô, kết hợp module GPS NEO 6M định vị vị trí xe trong trường hợp cần thiết. Kết quả thử nghiệm với mô hình thiết bị và phần mềm Apps cho thấy hệ thống hoạt động tin cậy ổn định, đáp ứng yêu cầu kỹ thuật đặt ra. Từ khóa: ôtô, khí độc, nhiệt độ, độ ẩm, arduino, wifi Esp8266, sim800L 1. ĐẶT VẤN ĐỀ Phương tiện ô tô đời cũ, như xe tải, xe khách … thường chưa được trang bị đầy đủ thiết bị giám sát, cảnh báo từ xa lượng khí độc, nhiệt độ độ ẩm không khí trong ô tô, đặc biệt hữu ích khi xe để dưới trời nắng gắt, hoặc vô tình bỏ quên người trong ô tô …. Thông thường khi đậu ô tô hoặc di chuyển ô tô ngoài trời nắng gắt thì mặt trời chiếu trực tiếp vào ô tô làm cho nhiệt độ trong ô tô ngày càng cao lên và khí CO ra tăng một cách rõ rệt! Để tránh bị sốc nhiệt, khí độc …. khi bước vào ô tô hoặc để biết được tình trạng không khí trong ô tô khi đang di chuyển, hoặc do vô tình có người bị bỏ lại trong ô tô mà chất lượng khí trong ô tô lại quá tệ .. rất cần đến hệ thống thiết bị cảnh báo khí độc nhiệt độ không khí trong ô tô. Việc dùng phương pháp thủ công xác định nhiệt độ, độ ẩm, khí độc trên ô tô ngày nay thực sự không tiện lợi và tốn thời gian. Hơn nữa tại Việt Nam, rất nhiều xe ô tô Kỷ yếu nghiên cứu khoa học sinh viên năm 2021 97 TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI đời cũ chưa được trang bị đầy đủ thiết bị cảnh báo khí độc, nhiệt độ-độ ẩm, cũng như rất ít thiết bị này kết nối đến điện thoại người dùng. Do đó nghiên cứu phát triển hệ thống phần mềm và thiết bị cảnh báo nhiệt độ, độ ẩm và khí độc CO trong ô tô, cho phép gửi dữ liệu và cảnh báo đến Apps trên smarphone người dùng là rất cần thiết và có ý nghĩa thiết thực nhằm giảm thiểu các sự cố về nhiệt độ, độ ẩm, khí độc CO trong ô tô vượt ngưỡng cho phép dẫn đến chóng mắt, buồn nôn và gây hậu quả không lường cho người tham gia giao thông. 2. NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN THIẾT BỊ CẢNH BÁO NHIỆT ĐỘ, ĐỘ ẨM, KHÍ ĐỘC TRONG Ô TÔ Kết hợp nghiên cứu lý thuyết, phân tích tổng hợp các thiết bị, hệ thống cảnh báo khí độc hiện có, ứng dụng công nghệ tiến tiến IoT, nhóm nghiên cứu đã đề xuất mô hình hệ thống thiết bị phần cứng và phần mềm, từ đó xây dựng mô hình hệ thống cảnh báo khí độc, nhiệt độ, độ ẩm trong ô tô và tiến hành thử nghiệm hệ thống trong phòng thí nghiệm. Giải pháp mô hình hệ thống bao gồm các vật tư, linh kiện chính đó là: vi xử lý arduino uno R3, module wifi Esp8266, module Sim800L, module GPS NEO 6M, cảm biến nhiệt độ độ ẩm DHT11, cảm biến khí độc MQ2, màn hình LCD, IC nguồn LM2596. Sơ đồ khối hệ thống cảnh báo khí độc, nhiệt độ, độ ẩm trong ô tô được trình bày như hình 1. Hình 1. Sơ đồ khối thiết bị cảnh báo khí độc, nhiệt độ, độ ẩm trong ô tô Hệ thống bao gồm các khối chức năng sau: - Khối nguồn điện LM2596: Cung cấp điện năng phù hợp cho các khối khác trong hệ thống - Khối đo nhiệt độ và độ ẩm DHT11: Đo nhiệt độ, độ ẩm và truyền tín hiệu về khối xử lí trung tâm Kỷ yếu nghiên cứu khoa học sinh viên năm 2021 98 TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI - Khối cảm biến khí độc MQ2: Đo lượng khí trong ô tô và truyền tín hiệu về khối xử lí trung tâm - Khối hiển thị LCD: hiểu thị cảnh báo và hiển thị số liệu nhiệt độ, độ ẩm, lượng khí độc trong ô tô - Khối truyền thông Sim800L, Esp8266: giao tiếp với khối xử lý trung tâm gửi dữ liệu, tín hiệu cảnh bảo đến người dùng qua Email, tin nhắn SMS, ứng dụng Apps smartphone của người dụng. - Khối định vị GPS GY NEO 6M: xác định vị trí của ô tô và truyền tín hiệu về khối xử lý trung tâm để báo vị trí ô tô cho người dùng (cứu hộ, hỗ trợ, ...) - Khối xử lý trung tâm UNO R3: nhận tín hiệu từ các cảm biến, tính toán xử lý dữ liệu, so sánh giá trị thực của nhiệt độ, độ ẩm, lượng khí độc trong ô tô rồi đưa ra tín hiệu cảnh bảo còi-đèn, đồng thời truyền tín hiệu cảnh báo đến người dung qua khối truyền thông. Sơ đồ khối kết nối bộ điều khiển phần cứng với phần mềm Apps giám sát như hình dưới: Hình 2. Sơ đồ kết nối thiết bị phần cứng với phần mềm Apps Dựa vào mạch lý và các vật tư linh kiện được sử dụng, nhóm chúng em đưa ra mạch in 3D thiết bị phần cứng của hệ thống như hình 3. Hình 3. Sơ đồ mạch in 3D phần cứng của hệ thống Kỷ yếu nghiên cứu khoa học sinh viên năm 2021 99 TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI Để giám sát online và cảnh báo khí độc, nhiệt độ, độ ẩm trên smartphone, nhóm nghiên cứu đã xây dựng phần mềm ứng dụng Apps trên smartphone dựa trên Blynk, cho phép hỗ trợ cả hai nền tảng điện thoại di động smartphone Android và iOS. Giao diện Apps trên smartphone cho phép cập nhật online thời gian thực các giá trị nhiệt độ, độ ẩm, lượng khí độc trong ô tô với đa dạng ...