Tải bản đầy đủ
Chương 4: Kết quả đạt được

Chương 4: Kết quả đạt được

Tải bản đầy đủ

Các kết quả đo sử dụng cảm biến siêu âm cho độ phân giải tốt hơn. Cảm biến siêu
âm có thể đo đến mức chi tiết tối đa là 2 mm trong khi 2 mức của cảm biến mức cách
nhau là 15mm.
Hình 4.1 và 4.2 là hình ảnh thử nghiệm thực tế của hệ thống đo mưa. Khi thử
nghiệm ở điều kiện thực tế ở Hà Giang trong vòng 6 tháng. Cảm biến mức cho kết quả
tương đối tốt. Tuy nhiên trong qúa trình thử nghiệm, do nước mưa có nhiều thành
phần hóa học nên dẫn đến các điện cực của nó bị ăn mòn. Như vậy sau một thời gian
sử dụng nhất định, cảm biến mức có thể bị hư hại (như hình 4.3), dẫn đến sai sót trong
các kết quả đo.

Hình 4.1: Gầu đo mưa

Hình 4.2: Hộp cảm biến

Hình 4.3: Đầu đo cảm biến mức sau 1 thời gia sử dụng
Để giải quyết vấn đề trên, sau khoảng thời gian nhất định ta có thể thay đầu đo để
vẫn đảm bảo sự chính xác của cảm biến mà vấn có tính hợp lí về chi phí (đầu đo mới
có giá thành tương đối rẻ).

35

4.2 Thử nghiệm với hệ đo mức lũ
Bảng 4.3 là một số các kết quả đo với thiết bị đo mức lũ:
Bảng 4.3: Thử nghiệm với thiết bị đo mức lũ
Mực nước (cm)
Đèn trạng thái
Ghi chú

Lần
1

12

Green LED bật
RX LED bật

2

27,5

Green LED bật
RX LED bật

3

63

Yellow LED bật

Nhắn tin cảnh báo

RX LED bật
4

113

RED LED bật

Nhắn tin cảnh báo
Gọi điện

5

80,5

Yellow RED bật

Nhắn tin cảnh báo

RX LED bật

Dweet.io là 1 trang web miễn phí phục vụ cho các nền tảng Internet của vạn vật
(IoT).Việc sử dụng nền tảng này gió ta có thể dễ dàng hiển thị dữ liệu 1 cách trực quan
bằng các dạng biểu đồ khắc nhau. Hình 4.4 cho thấy giao diện của trang web và dữ
liệu sau khi được gửi đi dưới dạng biểu đồ đường. Những dữ liệu này sẽ được lưu trữ
vào 1 cơ sở giữ liệu để tiến hành phân tích và cung cấp cho người sử dụng.

36

Hình 4.4: Hình ảnh dữ liệu hiển thị trang chủ
4.3 Ước tính điện năng tiêu thụ
Trong điều kiện mưa lớn thường dễ dẫn đến hiện tượng mất điện đối với hệ đo mưa.
Hệ thống phải tiếp tục hoạt động trong 1 khoảng thời gian nhất định sau đó để có thể
đưa ra cảnh báo kịp thời.Việc tính toán thời gian sống của hệ thống khi không có
nguồn điện là vô cùng quan trọng.
Năng lượng được xác định bởi công thức P = V x I với P là năng lượng, V là điện áp
và I là dòng điện tiêu thụ. Công thức tính số ngày sử dụng của pin:
Số ngày hoạt động =

(2)

Cả 2 thiết bị đều sử dụng 2 cục pin với tổng dung lượng là 6000mAh, điện áp đầu ra
là 5V, công suất của pin được tính toán: P = 6000 x 5 = 30000 mWh. Bảng 4.4 miêu tả
tổng công suất tiêu thụ của hệ đo mưa., bảng 4.5 là tổng công suất tiêu thụ của hệ đo
lũ:
Thiết bị
Arduino Uno
SRF05
Arduino Sleep
mode

Bảng 4.4 : Điện năng tiêu thụ của thiết bị đo mưa
Số lượng
Điện áp
Dòng tiêu thụ
1
5V
135 mA
1
5V
5 mA
1
5V
19 mA

Tổng công suất tiêu thụ của hệ đo mưa ở chế độ làm việc là :
P = 675 + 240 = 915 mA
37

Công suất
675 mA
240 mA
95mA

Cứ sau 30 phút thì hệ thống lại hoạt động trong vòng 10s . Như vậy tổng công suất
tiêu thụ của cả thiết bị là:
P = 915 x (10/3600) x 2 + 95 = 100,08 mW
Thời gia sống của hệ đo mưa là:
30000 / 100,08 = 299,76 h ( gần 12,5 ngày).
Thiết bị
Arduimo Uno
SRF05
Arduino Uno
sleep mode
Sim900A

Bảng 4.5: Điện năng tiêu thụ của thiết bị đo mức lũ
Số lượng
Điện áp (V)
Dòng tiêu
Công
thụ(mA )
suất(mW)
1
5
135
675
1
5
5
240
1
5
19
95
1

5

40

200(mW)

Tổng công suất tiêu thụ của hệ đo mưa ở chế độ làm việc là:
P = 675 + 240 + 200 = 1105(mW)
Ở chế độ làm việc bình thường thì sau 1 tiếng hệ thống sẽ làm việc trong 10s. Như
vậy tổng công suất của thiết bị là:
P = 1105 x (10/3600) + 95 = 98,07 (mW)
Thời gian sống của thiết bị là:
30000/98,07 = 325 h (13,57 ngày).
4.4 Ước tính chi phí
Một trong những đặc điểm thiết kế quan trọng nhất của hệ thống đó là giá rẻ. Lúc đó
nó mới có thể cạnh tranh được với các thiết bị khác hiện có trên thị trường và do đó có
thể áp dụng đại trà ở nhiều địa phương khác nhau. Vì vậy việc ước tính giá thành của
hệ thống là 1 nhiệm vụ rất quan trọng. Về mặt tương quan nhìn chung 2 thiết bị có đặc
điểm về phần cứng tương đối giống nhau. Điểm khác biệt lớn nhất đó là hệ đo mức lũ
sử dụng thêm 1 mô-đun Sim900A để có thể cảnh báo cho nhà chức trách một cách kịp
thời khi có lũ và đồng thời gửi dữ liệu về trang chủ. Bảng 4.6 và 4.7 là ước tính chi phí
của hệ đo mưa và đo mức lũ.
Tên linh kiện
Arduino Uno
Còi
Pin Lithium
TP4056
LM2596
Mạch in
Gầu đo mưa
Chi phí khác
Tổng chi phí

Bảng 4.6: Ước tính chi phí của hệ đo mưa
Giá thành
Số lượng
Chi phí(nghìn đồng)
180,000
1
180,000
40,000
1
40,000
40,000
2
80,000
20,000
1
20,000
20,000
1
20,000
250,000
1
150,000
250,000
1
250,000
100,000
1
100,000
840,000
38

Tên linh kiện
Arduino Uno
Pin Lithium
TP4056
Mạch in
Ống thủy tĩnh
Sim900A
Tổng chi phí

Bảng 4.7: Ước tính chi phí của hệ đo lũ
Giá thành
Số lượng
Chi phí (nghìn đồng)
180,000
1
180,000
40,000
2
80,000
20,000
1
20,000
120,000
1
120,000
180,000
1
180,000
450,000
1
450,000
1030

Như vậy để trang bị 1 hệ gồm 2 thiết bị đo mưa và đo mức lũ, giá thành cần bỏ ra là
dưới hai triệu đồng. Đây là 1 giá thành hoàn toàn có thể chấp nhận được nhất là khi so
sánh với một thiết bị khác là Model đo mưa 52202-10-L/52203-L Tipping Bucket Rain
Gauge. Nó có giá $638 tương đương với hơn 12 triệu Việt Nam đồng một chi phí quá
lớn để có thể triển khai đại trà đến nhiều địa điểm khác nhau.
Quá trình thử nghiệm trực tiếp với thiết bị đo mưa sử dụng cảm biến siêu mức được
đăng tải tại địa chỉ :
 https://www.youtube.com/watch?v=tML28TmD-PE

39

KẾT LUẬN
Với mục tiêu xây dựng hệ đo mưa, đo mưc lũ với chi phí thấp để thuận lợi cho triển
khai lắp đặt trên diện rộng. Qua quá trình tìm hiểu, phân tích thiết kế hệ thống đã được
hoàn thiện và có thể rút ra các kết luận sau:
-

Vấn đề nghiên cứu và thiết kế một hệ thống đo mưa, đo mưc lũ với giá rẻ rất
cấp thiết trong việc giảm thiểu thiệt hại về người và tài sản ở Tây Bắc cũng

-

như rất nhiều các địa phương khác ở Việt Nam.
Mặc dù có nhiều hệ thống đo mưa, đo mức lũ trên thị trường nhưng giá của
chúng là tương đối đắt, khó để áp dụng đại trà ở Tây Bắc. Nghiên cứu này
giúp phổ biến hệ đo mưa,đo mức lũ đến nhiều hơn những khu vực dân cứ
khác nhau. Không chỉ đưa ra cảnh về báo lũ quét và sạt lở đất mà còn giúp

-

nâng cao nhận thức của đồng bào dân tộc thiểu số về phòng tránh thiên tai.
Cảm biến mức mặc dù cho kết quả chính xác nhưng có nhược điểm là cảm
biến dễ bị ăn mòn do điều kiện thời tiết và các thành phần hóa học có trong
nước. Cảm biến siêu âm là 1 giải pháp thay thế phù hợp mà vẫn đảm bảo độ
chính xác của hệ thống.

Hướng phát triển tiếp theo: Nghiên cứu và nâng cấp hệ thống theo hướng có thể kết
nối các nút thiết bị với nhau tạo thành 1 hệ hoàn chỉnh, có khả năng kết nối với các hệ
thống dự báo thời tiết và cảnh báo thiên tai khác như hệ thống Live:wire của đài
truyền hình Việt Nam (hệ thống kết nối từ trạm đo tới trung tâm thời tiết của VTV).

40

TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tiếng Việt:
[1] Ban chỉ đạo tổng điều tra dân số và nhà ở trung ương. Tổng điều tra dân số và nhà
ở Việt Nam năm 2014. Hà Nội. 2015
[3] Ban chỉ đạo phòng chống lụt bão TW, Tổng quan tình hình thiệt hại do lũ, lũ quét,
sạt lở đất và công tác chỉ đạo phòng tránh những năm vừa qua. Tài liệu phục vụ Hội
nghị trực tuyến. Trang 2-4. Ngày 20-4-2014.
[4] Trung tâm Tư liệu Khí tượng Thủy văn, Thống kê số lần lũ quét trên địa bàn cả
nước. Năm 2004
[12] Đỗ Minh Đức, Khảo sát đo mưa tại Hà Giang, Báo cáo kỹ thuật, ĐH Khoa Học
Tự Nhiên – ĐH Quốc Gia Hà Nội, 2015.

Tiếng Anh:
[2] Alan D Ziegler, Thomas W Giambelluca, Liem T Tran, Thomas T Vana, Michael
A Nullet, Jefferson Fox, s, Jitti Pinthong, J.F Maxwell, Steve Eveet. Hydrological
consequences of landscape fragmentation in mountainous northern Vietnam: evidence
of accelerated overland flow generation. February 2004. Pages 124–146
[5] The Model 52202-10-L/52203-L Tipping Bucket Rain Gauge
[Online].Available: http://www.ambientweather.com/rry52202.html
[6] RAINEW-211 803-1002 Wired Rain Gauge with Dual Counter
[Online].Available: http://www.ambientweather.com/rarawiragawi1.html
[7] Micheal Margolis. Arduino Cookbook. Published by O’Reilly Media. Second
Edition.December 2011.
[8] Microchip. (2006). “MCP73833/4 Stand-Alone Linear Li-Ion/Li-Polymer Charge
Management
Controller
Datasheet.”
Microchip.
[Online].Available:http://ww1.microchip.com.
[9] Veelaert, P Bogaerts, Walter. Ultrasonic potential field sesor for obstacle
avoidance. IEEE-INST electrical electronics engineers INC. Aug 1999. Pages 861-866
[10] Picaxe Microchip. SRF005 Ultrasonic Range
[Online].Available: http://www.picaxe.com/docs/srf005.pdf.
41

Sensor

datasheet.

[11] S. Monk, Programming Arduino Next Steps: Going Further with Sketches. New
York: McGrawHill, 2013.Pages 85-91.
[13]Ralph Roland T, Jephraim C, George Herbert F, Dominic Byron M.
Design of flood detection system with automatic branch circuit cutoff capabilities and SMS-based waring transmitter. A thesis of Mapúa
Institute of Technology. September 2013.

42