Апаратно-програмний комплекс розпізнавання пожежі на базі Arduino та сповіщення користувача через мобільний застосунок

Abstract

Пожежі завжди відбувалися через недотримання правил пожежної безпеки, просто випадковості та навіть навмисних цілей із за яких і виникали пожежі що завдавали людству лише лиха, великі збитки та найгірший фактор - численні людські втрати. На даний момет через кількість пожеж в країні через нинішні обставини з агресивними обстрілами та проблемами з електроенергією дуже актуальною є тема запобігання та швидкого оперативного виявлення та ліківідації надзвичайних ситуацій заради спасіння людей та домівок від значних пошкоджень та руйнувань. На даний момент існує достатньо рішень щодо вирішення проблеми пожежної безпеки і вони здебільшого справляються з поставленою задачею але майже всі також володіють недоліками які знижують ефективніть або оперативність задачі, не завжди є економічно вигідними тому достатньо багато людей або жк нехтують правилами пожежної безпеки. Тому для створення апаратно-програмномного комплексу було обрано саме сферу IoT через високу ефективність виконання задач, економічну вигідність та безпековий фактор, проект буде основано на базі Arduino з додаванням необхідних компонентів задля реалізації мети та всіх цілей. Це саме та технологія, яка буде використанна для побудови комплексу. Актуальність магістерської роботи полягає в тому, що розроблений комплекс стане дуже цінним в сфері пожежної безпеки різноманітних приміщень. Це пов’язано з тим, що після виявлення пожежі він швидко зможе повідомити користувача або екстренні служби, і зменшить ризик затримки пожежної та рятувальної служби в такий час коли пожежі трапляються достатньо часто. Пояснювальна записка магістерської роботи складається зі вступу, чотирьох розділів, висновків, переліку джерел посилання, 1 додатку та спеціальної частини з охорони праці. У вступі визначається актуальність теми, наведені задачі, які заплановано вирішити для досягнення поставленої мети. У першому розділі проводиться аналітичний огляд сучасних рішень та розкриття принципів роботи системи. Було розглянуто інновації у сфері систем пожежної безпеки, методи виявлення пожежі та проаналізовано алгоритми виявлення та розпізнавання полум’я. У другому розділі проаналізовано та обрано математичні методи та засоби комп’ютерної інженерії для моделювання комплексу. Було проаналізовано метод та математичні рівняння для виявлення пожежі за допомогою датчику полум’я. Поєднання даних з датчику полум’я та набору даних згідно цього метода може значно покращити виявлення пожежі та з допомогою GSM модулю тим самим інформування користувача. В рамках третього розділу було змодельовано структурну схему багатоканальної системи контролю доступу та спроектовано блок-схему алгоритму роботи системи з демонстрацією алгоритму роботи системи з трьома рівнями доступу. Також було наведено діаграми для кращого розуміння роботи алгоритму програми. У четвертому розділі, Зібраний апаратно-програмний комплекс було протестовано при допомозі імітації пожежі а саме розташуванням джерела вогню біля датчику полум’я і як результат віджет який мав показати правильну роботу системи загорівся зеленим кольором коли пожежу було виявлено, як і задумано. Одразу ж на телефон де було встановлено мобільний додаток Pushsafer прийшло сповіщення про початок пожежі і пізніше після повторного тестування комплексу в додатку було вказано що комплекс виявив пожежу двічі, показано коли було виявлено детектування та отримані сповіщення для надання інформації про пожежу. Також було проведено тестування системи. Висновок знайомить з результатами роботи та основними перевагами розробленої системи перед аналогами. Частина охорони праці та безпеки в надзвичайних ситуаціях демонструє систему заходів та засобів для запобігання впливу несприятливих факторів, що супроводжують працівників сфери ІТ. Було проаналізовано освітлення та умови мікроклімату на робочому місці та проведено управління цивільної оборони для підприємства на випадок пожежі. Магістерська робота містить _78_ с. (без додатків), _39_ рис. _4_ табл., _25_ джерел посилання та _1_ додаток.

Fires have always occurred due to non-observance of fire safety rules, simple accidents and even intentional purposes, which caused fires that caused only disaster, great damage and the worst factor - numerous human losses. Currently, due to the number of fires in the country due to the current circumstances with aggressive shelling and problems with electricity, the topic of prevention and quick operational detection and liquidation of emergency situations in order to save people and homes from significant damage and destruction is very relevant. At the moment, there are enough solutions to solve the problem of fire safety and they mostly cope with the task, but almost all of them also have shortcomings that reduce the efficiency or effectiveness of the task, are not always economically profitable, so many people or households neglect the rules of fire safety. Therefore, the field of IoT was chosen for the creation of a hardware and software complex due to the high efficiency of tasks, economic profitability and safety factor, the project will be based on Arduino with the addition of the necessary components to realize the goal and all goals. This is exactly the technology that will be used to build the complex. The relevance of the master's work is that the developed complex will become very valuable in the field of fire safety of various premises. This is due to the fact that after detecting a fire, it will be able to quickly notify the user or the emergency services, and will reduce the risk of delaying the fire and rescue services at a time when fires occur quite often. The explanatory note of the master's thesis consists of an introduction, four chapters, conclusions, a list of reference sources, 1 appendix and a special part on labor protection. In the introduction, the relevance of the topic is determined, the tasks that are planned to be solved in order to achieve the set goal are given. In the first section, an analytical review of modern solutions and disclosure of the principles of system operation is carried out. Innovations in the field of fire safety systems, fire detection methods, and flame detection and recognition algorithms were analyzed. In the second chapter, mathematical methods and computer engineering tools for modeling the complex are analyzed and selected. The method and mathematical equations for fire detection using a flame sensor were analyzed. The combination of data from the flame sensor and the data set according to this method can significantly improve fire detection and, with the help of the GSM module, thereby informing the user. As part of the third section, the structural diagram of the multi-channel access control system was modeled and a block diagram of the system's operation algorithm was designed with a demonstration of the system's operation algorithm with three levels of access. Diagrams have also been provided for a better understanding of how the program's algorithm works. In the fourth chapter, the assembled hardware and software complex was tested with the help of a fire simulation, namely the location of the fire source near the flame sensor, and as a result, the widget that was supposed to show the correct operation of the system lit up in green when the fire was detected, as intended. Immediately on the phone where the Pushsafer mobile application was installed, a notification about the start of the fire was received, and later, after retesting the complex, the application indicated that the complex detected a fire twice, it showed when the detection was detected and notifications were received to provide information about the fire. The system was also tested. The conclusion introduces the results of the work and the main advantages of the developed system over analogues. The part of labor protection and safety in emergency situations demonstrates a system of measures and means to prevent the influence of adverse factors accompanying IT workers. Lighting and microclimate conditions at the workplace were analyzed and civil defense management was carried out for the enterprise in case of fire. The master's thesis contains _78_ pages. (without appendices), _39_ fig. _4_ tables, _25_ reference sources and _1_ appendix.