SỞ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ
THÀNH PHỐ CẦN THƠ
Ứng dụng công nghệ IoT trong cảnh báo rò rỉ khí gas hộ gia đình
Bài báo trình bày giải pháp ứng dụng công nghệ IoT trong phòng chống cháy do rò rỉ khí gas hộ gia đình. Hệ thống gồm một ứng dụng trên điện thoại thông minh và một mạch IoT có khả năng điều khiển cấp nguồn các thiết bị, phát hiện rò rỉ khí gas và theo dõi nhiệt độ môi trường.

Phần mềm điện thoại được xây dựng bằng công cụ Blynk, tiện lợi và dễ cài đặt. Phần cứng gồm vi điều khiển ESP8266 thu thập dữ liệu từ hai cảm biến nhiệt độ DS18B20 và cảm biến khí gas MQ-02. Vi điều khiển còn có thể báo động bằng còi và ngắt điện trong nhà thông qua một relay trung gian. Mạch IoT được tích hợp hàm bù sai số, xác định bằng giải thuật bình phương tối thiểu Levenberg-Marquardt. Ngoài ra, dữ liệu cảm biến cũng được loại mẫu nhiễu có biên độ bất thường. Kết quả thực nghiệm cho thấy giải pháp đề xuất có thể phát hiện rò rỉ khí gas và cảnh báo kịp thời, không xuất hiện tình trạng “cảnh báo giả” như các cảm biến gas phổ thông trên thị trường.

Theo Cục cảnh sát phòng cháy, chữa cháy (PCCC) và cứu nạn, cứu hộ, cháy là một tai nạn gây thiệt hại lớn trong xã hội hiện nay. Chín tháng đầu năm 2021, toàn quốc xảy ra 1.723 vụ cháy, làm chết 72 người, bị thương 104 người, gây thiệt hại về tài sản ước tính 332,91 tỷ đồng; và 18 vụ nổ làm 10 người chết và 10 người bị thương (Cục cảnh sát PCCC và CNCH, 2021). Lực lượng cảnh sát PCCC và CNCH đã trực tiếp ứng cứu 806 vụ tai nạn và sự cố, cứu được 283 người, tìm được 459 thi thể nạn nhân bàn giao cho cơ quan chức năng xử lý. Đồng thời, lực lượng cảnh sát cũng hướng dẫn thoát nạn cho hàng nghìn người, trực tiếp cứu an toàn 323 người bị nạn trong các vụ cháy (Cục cảnh sát PCCC và CNCH, 2021). Như vậy, cháy nổ là vấn đề nghiêm trọng trong đời sống của người dân. Cháy không chỉ gây ra thiệt hại cho một cá nhân gia đình, gây ảnh hưởng đến trật tự an toàn xã hội mà còn gây thiệt hại về vật chất và cả tính mạng con người.

Trong các vụ cháy đã xảy ra, rò rỉ khí gas trong không gian bếp là một trong những nguyên nhân chủ yếu, bởi vì hiện nay việc sử dụng bếp gas đang phổ biến trong cộng đồng. Gas không chỉ được sử dụng trong sinh hoạt gia đình mà còn được ứng dụng nhiều trong các dây chuyền sản xuất trong công nghiệp,… Tuy nhiên, sử dụng gas tiềm ẩn nguyên nhân cháy nổ do rò rỉ gas mà người dùng không phát hiện kịp thời. Ngoài ra, rò rỉ gas cũng ảnh hưởng lớn đến sức khỏe, tính mạng của những người vô tình hít phải (Khan, 2020). Hiện nay, nhiều gia đình đã lắp các hệ thống báo cháy tích hợp nhiều tính năng điều khiển nhà thông minh (Ana et al., 2017; Saeed et al., 2018). Tuy nhiên, các hệ thống tích hợp này có giá thành cao và không phải hộ gia đình nào cũng có thể tiếp cận được. Trong khi đó, nguy cơ cháy nổ do rò rỉ khí gas không loại trừ gia đình nào, mà thậm chí còn có nguy cơ cao ở những gia đình có thu nhập thấp.

Việc trang bị các bộ cảm biến báo cháy, báo rò rỉ khí gas độc lập trên thị trường hiện nay không có chức năng cảnh báo từ xa, nếu gia chủ không có ở nhà. Điều này tỏ ra bất lợi, khi người lao động phải đi làm mà bình ga ở nhà lại rò rỉ. Ngoài ra, khảo sát cho thấy các bộ cảnh báo rò rỉ khí gas phổ thông trên thị trường có tình trạng “cảnh báo giả”. Việc khắc phục hạn các chế này không quá khó khăn, bởi vì các mạch IoT hiện nay đã được phát triển rất tốt, có thể triển khai được vào các ứng dụng IoT giá rẻ (Danh et al., 2020) và giải quyết được nhiều vấn đề phức tạp cho người dân (Nghe et al., 2020a; Nghe et al, 2020b).

Nghiên cứu này phát triển một ứng dụng công nghệ IoT phòng chống cháy nổ do rò rỉ khí gas từ không gian bếp. Công nghệ này đáp ứng nhu cầu cho các gia đình thu nhập thấp, thiết bị lắp đặt có giá thành rẻ, dễ mua và lắp đặt trong các hộ gia đình. Hệ thống IoT bao gồm một module phần cứng và phần mềm. Phần cứng sử dụng vi điều khiển ESP8266 có kết nối với 2 cảm biến nhiệt độ và khí gas. Phần mềm là một ứng dụng trên điện thoại, dùng mã nguồn mở Blynk. Phương pháp bình phương tối thiểu Levenberg-Marquardt được ứng dụng để bù sai số của các cảm biến.

nqhuy

Tạp chí Khoa học Trường Đại học Cần Thơ, Tập 58, Số 3A (2022): x-x
Xem thêm
Bản quyền @ 2017 thuộc về Sở Khoa học và Công nghệ thành phố Cần Thơ
Địa chỉ: Số 02, Lý Thường kiệt, phường Tân An, quận Ninh Kiều, thành phố Cần Thơ
Điện thoại: 0292.3820674, Fax: 0292.3821471; Email: sokhcn@cantho.gov.vn
Trưởng Ban biên tập: Bà Trần Hoài Phương - Phó Giám đốc Sở Khoa học và Công nghệ thành phố Cần Thơ