TẠP CHÍ

ISSN: 1859-316X

KHOA HỌC CƠNG NGHỆ HÀNG HẢI

KHOA H C - CÔNG NGH

JOURNAL OF MARINE SCIENCE AND TECHNOLOGY

NGHIểN C U, THI T K H TH NG BỄO CHỄY CHO TÀU TH Y
RESEARCH, DESIGN FIRE ALARM SYSTEM FOR SHIPS
NGUY N ÌNH TH CH1*, OÀN H U KHỄNH2
1
Khoa Hàng h i, Tr ng i h c Hàng h i Vi t Nam
2
Khoa i n - i n t , Tr ng i h c Hàng h i Vi t Nam
*Email liên h :
Tóm t t
Bài báo này trình bày vi c nghiên c u, thi t k m t h
th ng báo cháy tàu th y đa kênh. Nh m m c đích là
thi t k m t h th ng báo cháy v i giá thành th p, d
dàng v n hành c ng nh s a ch a, thay th mà không
b ph thu c vào các thi t b c a các hãng cung c p
n c ngoài. H th ng đ c thi t k g m m t trung
tâm giám sát, đi u khi n s d ng m t màn hình c m
ng có th đ nh v và phát ra tín hi u báo đ ng b ng
gi ng nói chính xác v trí đang x y ra cháy, màn hình
này đ c n i t i các v báo cháy đ t t i các v trí c n
giám sát. V i kh n ng m r ng t i đa là 31 v báo
cháy, m i v h tr lên t i 16 kênh có đ a ch c th .

Nh v y t i đa h th ng có th giám sát đ c 496
vùng v i đ a ch c th , m i vùng có th m c t i đa 16
c m bi n báo cháy nên v lý thuy t h th ng có th n i
đ c t i đa lên đ n 7936 c m bi n nên nó có th áp
d ng l p đ t đ c cho các tàu kích th c v a và l n.
T khóa: H th ng báo cháy, Modbus RTU, RS485.

Abstract
This paper presents the research and design of a fire
alarm system with multi zones. The purpose of the
author is to design a fire alarm system with low cost,
easy to operate as well as repair and replace without
being dependent on equipment of foreign suppliers.
The system is designed with a monitoring and
control center using a touch screen that can locate
and emit an audible alarm signal exactly where the
fire is happening, this screen is connected to fire
alarm modules which are located at locations to be
monitored. With a maximum scalability of 31
module, each module supports up to 16 addressspecific channels. Thus, the system can monitor up
to 496 zones with specific addresses, each zone can
have up to 16 fire alarm sensors, so in theory the
system can connect up to 7936 sensors and it can be
installed for medium and large ships.
Keywords: Fire alarm system, Modbus RTU,
RS485.

48

1. M đ u

Cháy n là m t v n đ th i s trong th i gian g n
đây mà ph n nhi u đ n t s ch quan c a con ng i
trong v n đ phòng cháy t i nhà , khu dân c , khu
công nghi p c ng nh d i tàu th y. H u qu c a các
v cháy th ng r t n ng n t s m t mát tính m ng
con ng i đ n các tài s n, v t ch t.
Trong nh ng n m qua, có r t nhi u các v cháy
th ng tâm đã đ c ghi nh n trên tàu th y. Có th k
đ n m t s v cháy nh v cháy trên tàu ch hàng Xpress Pearl n m 2021 kéo dài 13 ngày gây ra nh ng
thi t h i r t l n v kinh t và là m t trong nh ng th m
h a sinh thái t i t nh t l ch s Sri Lanka. N m 2020
x y ra m t v cháy trên tàu ch d u Trung Th o 36BLC t i vùng n c c ng bi n Dung Qu t làm m t
th y th thi t m ng và còn r t nhi u các tai n n do
cháy n khác n a.
phòng ng a các v h a ho n đáng ti c x y ra
trên tàu th y, ngoài vi c nâng cao ý th c, trang b k
n ng phòng cháy, ch a cháy cho các thuy n viên thì
m t h th ng báo cháy làm vi c n đ nh, tin c y, k p
th i đ a ra nh ng c nh báo cháy và v trí đám cháy có
m t ý ngh a quan tr ng nh m gi m thi u nh ng thi t
h i v con ng i và tài s n [2].
Hi n nay trên th tr ng có khá nhi u các h th ng
báo cháy c a các hãng khác nhau nh Hochiki, Bosch,
Horing,… Các hãng này đ u xây d ng các chu n
truy n thơng m ng c a riêng mình. Khách hàng khi
mu n s a ch a, thay th các thi t b trong h th ng
ph i liên h v i hãng đó s m t r t nhi u th i gian,
ch a k kinh phí c ng khá cao. Vì v y, vi c ch đ ng
nghiên c u, thi t k m t h th ng báo cháy v i chu n
giao ti p công nghi p thông d ng Modbus RTU và các

thi t b đi kèm r t ph bi n trên th tr ng s là c s
cho vi c ch t o m t s n ph m báo cháy th ng m i
trong t ng lai.

2. Khái quát chung và công trình liên quan
2.1. Khái quát chung
M t h th ng báo cháy th ng có c u trúc nh trên
Hình 1. H th ng này bao g m các c m bi n báo cháy
lo i nhi t hay lo i khói, nút n báo cháy lo i thơng
th ng ho c lo i có đ a ch . Các tín hi u này đóng vai
S

70 (04-2022)


TẠP CHÍ

ISSN: 1859-316X

KHOA H C - CƠNG NGH

KHOA HỌC CƠNG NGHỆ HÀNG HẢI
JOURNAL OF MARINE SCIENCE AND TECHNOLOGY

trò là các tín hi u đ u vào s đ c g i đ n t đi u
khi n trung tâm. T đi u khi n trung tâm s x lý các
tín hi u thu th p v , đ a ra các tín hi u c nh báo, báo
đ ng nh c nh báo cháy t i các khu v c c th , c nh
báo đ t dây c m bi n, m t ngu n chính,…


Hình 1. C u trúc m t h th ng báo cháy đ n gi n

Tín hi u c nh báo, báo đ ng th
đèn, còi và h th ng ch a cháy.

ng đ

cg it i

V i h th ng báo cháy thông th ng s có kho ng
t 1 kênh đ n 60 kênh (zone). M i zone có th ch a
nhi u c m bi n và nút n báo cháy. Khi x y ra s c
s khơng th bi t chính xác c m bi n nào kích ho t
báo cháy trong zone [1], v i các tính n ng đ n gi n,
giá thành r , nh ng thi t b này ch áp d ng v i các
tàu nh .
V i h th ng báo cháy đ a ch , dung l ng đ a ch
s đ c xác đ nh b i s m ch tín hi u (loop). M t h
th ng báo cháy đ a ch th ng có kho ng 4 loop, m i
loop th ng h tr kho ng 100 thi t b đ a ch , các
thi t b này th ng đ c h tr l p trình m m d o trên
ph n m m c a hãng đó cho phù h p v i t ng yêu c u
th c t . Tuy nhiên các h th ng này th ng có giá
thành cao, q trình s a ch a, thay th v sau b ph
thu c nhi u vào hãng do m i hàng s d ng m t công
ngh và chu n truy n thông riêng.

s s d ng các c m bi n báo cháy không dây, m i t ng,
m i khu v c s d ng m t máy tính và các b l p
Repeater đ thu th p các tín hi u t các c m bi n đ

g i v m t máy tính trung tâm. Trong bài báo [1]
Hussam Elbehiery thi t k m t h th ng trong đó kh i
đi u khi n trung tâm (Master Unit) và kh i các tr m
t (Slave Units) ch a các nút n báo cháy, c m bi n
báo cháy đ c truy n thông không dây v i nhau qua
m ch vi x lý s d ng chip Wifi không dây.
Các công trình trên thì ch phù h p áp d ng trên
b cho các tòa nhà và các h dân c ch s không hi u
qu khi áp d ng d i tàu th y v i m t đi u ki n làm
vi c kh c nghi t, c u trúc ph c t p, ch t h p, nhi u
nhi u lo n có th nh h ng t i h th ng m ng không
dây. H n n a, các h th ng l p đ t trên tàu bi n đòi
h i s ho t đ ng tin c y, d dàng s a ch a, thay th
khi x y ra s c . Vì v y, nhóm tác gi đ xu t vi c
nghiên c u, xây d ng m t h th ng báo cháy có c u
trúc đ n gi n, làm vi c tin c y, d dàng v n hành, s a
ch a c ng nh thay th cùng giá thành h p lý đ ti n
t i áp d ng vào th c t cho các đ i tàu t i Vi t Nam.

3. Thi t k h th ng báo cháy đ a ch s d ng
m ng Modbus
3.1. Thi t k s đ kh i ch c n ng
S đ kh i ch c n ng cho h th ng đ c nhóm tác
gi xây d ng nh trên Hình 2. Trên s đ bao g m
m t màn hình c m ng HMI Delta Dop-100 v a đóng
vai trò là m t đi u khi n trung tâm, m t khác màn hình
này cịn đóng vai trị giám sát toàn b h th ng nh
hi n th khu v c cháy, hi n th danh sách báo đ ng,
l u l i l ch s báo đ ng,… và m t s t ng tác khác
v i ng i s d ng nh s a tên cho khu v c cháy đ

thu n ti n cho vi c giám sát.

2.2. Các cơng trình liên quan và đóng góp c a
bài báo
Trên th c t hi n nay ngoài vi c s d ng các h
th ng báo cháy truy n th ng theo vùng và báo cháy đ a
ch c a các hãng n c ngoài nh Hochiki, Horing,…
Các hãng l n này đ u xây d ng các chu n truy n thông
c a riêng h đ gi b n quy n công ngh nên s gây
nhi u khó kh n cho khách hàng khi x y ra nh ng s c
trong quá trình s d ng do không làm ch đ c công
ngh , ph thu c r t nhi u vào hãng s n xu t.
Có m t s cơng trình s d ng cơng ngh khơng
dây nh trong cơng trình [2], Lei Zhang và các c ng

S

70 (04-2022)

Hình 2. S đ kh i ch c n ng

S đ kh i ch c n ng cho h th ng đ c nhóm tác
gi xây d ng nh trên Hình 2. Trên s đ bao g m

49


TẠP CHÍ

ISSN: 1859-316X


KHOA HỌC CƠNG NGHỆ HÀNG HẢI

KHOA H C - CÔNG NGH

JOURNAL OF MARINE SCIENCE AND TECHNOLOGY

m t màn hình c m ng HMI Delta Dop-100 v a đóng
vai trò là m t đi u khi n trung tâm, m t khác màn hình
này cịn đóng vai trị giám sát toàn b h th ng nh
hi n th khu v c cháy, hi n th danh sách báo đ ng,
l u l i l ch s báo đ ng,… và m t s t ng tác khác
v i ng i s d ng nh s a tên cho khu v c cháy đ
thu n ti n cho vi c giám sát.
H th ng đ c thi t k v i kh n ng h tr k t n i
t i đa t i 31 v báo cháy đ giám sát cháy t ng ng
v i m ng Modbus RTU có th h tr t i đa t i 32 thi t
b [3]. M i v báo cháy tác gi thi t k (đ c trình bày
trong m c 3.2) g m 8 zones, nh ng h tr ghép ch ng
2 v lên nhau nên t i đa h tr 16 zones. M i zone l i
có th n i t i 16 thi t b c m bi n ho c nút n báo cháy.
Các zone này đ u đ c đ nh ngh a các đ a ch Modbus
nên b đi u khi n trung tâm có th xác đ nh đ c
chính xác v trí cháy khi có s c .
Ngồi ra thì b đi u khi n trung tâm s g i tín hi u
đ n các thi t b ngo i vi bao g m: èn, cịi báo đ ng,
g i tín hi u đ n h th ng ch a cháy và g i tín hi u
gi ng nói đ n loa thơng báo. B đi u khi n trung tâm
đ c l p trình đ phát ra gi ng nói thơng báo chính xác
v trí đang x y ra cháy [4] giúp con ng i nhanh chóng

xác đ nh ra đi m cháy đ d p l a c ng nh s tán.

3.2. Thi t k v báo cháy

V báo cháy đ c ch t o có 8 zone, h tr ghép 2
zone ch ng lên nhau đ có đ c 1 v 16 zone. M i
zone đ c đ nh ngh a m t đ a ch Modbus t ng ng.
Hình 3 là hình nh v báo cháy đã đ c ch t o.
Trên Hình 4 là thu t gi i đi u khi n tác gi xây
d ng cho 1 v báo cháy th j. Nó s đ c coi là
ch ng trình con trong thu t gi i đi u khi n h báo
cháy tồn tàu Hình 5.

B tđ u
+ Nh n l nh quét v th j
+ Nh n s sensor c a v th j (nji)
+ Gán i:= 1
i := i + 1
0
Zji = 1
1

0

i > nji
1

+ Ghi l i Zji =1
+ Phát l nh báo
cháy vùng Zji =1


K t thúc

Hình 4. Thu t gi i đi u khi n c a v báo cháy th j

V báo cháy đ c nhóm tác gi thi t k s d ng b
đi u khi n là vi đi u khi n ATmega32 nh đã công b
chi ti t trong cơng trình [4]. V báo cháy đ c ch t o
bao g m m t s module chính là: Module m ch c m
bi n báo cháy; Module m ch c u hình cho vi đi u
khi n; Module truy n thơng v i màn hình c m ng;
Module ngu n, m ch báo đ ng và test ch c n ng. V i
nguyên lý thi t k là v đi u khi n s b m m t giá tr
dòng đi n đ u ra c a m i zone, m i zone s n i t i
1 c m bi n ho c nút n báo cháy, d a trên giá tr dòng
đi n đo v đi u khi n s bi t đ c zone nào đang x y
ra cháy hay l i đ t dây c m bi n.

B tđ u
+ C p ngu n U = 1
+ Khai báo s v (m c đ nh: 31)
+ Nh n s sensor c a v th j
+ Gán j := 1
j := j + 1
j > 31

Ch

0


ng trình con
(Hình 4)

1

j := 1
0

U=0

1

K t thúc

Hình 5. Thu t gi i báo cháy c a h

Ký hi u: j - S th t c a v báo cháy trong h (t i
đa theo m c đ nh j=31); i - S th t c a các sensor
đ u vào v th j; nji - S l ng các sensor đ u vào v
th j; Zji - Vùng cháy th i c a v j.

Hình 3. V báo cháy đã đ

50

c ch t o

Trong thu t gi i này, ban đ u b đi u khi n s
nh n l nh quét và nh n s sensor c a v th j. i s đ c
gán giá tr b ng 1 t ng ng v i c m bi n (sensor) đ u

tiên n i vào v j s đ c quét, n u v trí i đ u tiên
này có cháy x y ra vùng i thì Zji=1 và giá tr này s
đ c ghi l i và phát l nh báo cháy vùng Zji. ng th i

S

70 (04-2022)


TẠP CHÍ

ISSN: 1859-316X

KHOA H C - CƠNG NGH

KHOA HỌC CƠNG NGHỆ HÀNG HẢI
JOURNAL OF MARINE SCIENCE AND TECHNOLOGY

giá tr c a i l i t ng lên 1 đ n v t ng ng v i b đi u
khi n s quét sang sensor ti p theo, quá trình sau đó
hồn tồn t ng t nh v i sensor đ u tiên và nó s
k t thúc khi quét h t t t c s sensor n i vào v (i>nji).

3.3. Thi t k , l p trình b đi u khi n trung tâm

c. L p trình cho h th ng b ng ngôn ng Marco
Ngôn ng l p trình cho b đi u khi n trung tâm
(HMI) là ngôn ng Marco, m t đo n code l nh đ c
th hi n nh trên Hình 7.


B đi u khi n trung tâm nhóm tác gi s d ng 1
màn hình c m ng HMI c u hình cao c a hãng Delta
v i model DOP-110WS.
a. Xây d ng thu t gi i đi u khi n cho b đi u khi n
trung tâm
Thu t gi i báo cháy c a h là m t thu t gi i chính
c a h th ng, nó đ c th hi n nh Hình 5. V i thi t
k m c đ nh có th m c t i đa 31 v . B đi u khi n
trung tâm s quét l n l t t t c các v t j=1 cho đ n
j=31, khi quét đ n v th j nào thì s g i ch ng trình
con nh đã đ c trình bày trong Hình 4. Khi j=32
n u ngu n ng t thì s k t thúc ch ng trình, n u
ngu n v n b t thì ch ng trình l i quét t v th nh t
ng v i j=1.
Khi x y ra s c
v trí i nào đó, HMI s g i tín
hi u t ng ng b ng gi ng nói báo chính xác v trí đó
đang có cháy cho thuy n viên.
ng th i tín hi u s
đ c g i t i c còi, đèn và h th ng ch a cháy.
b. Thi t k giao di n đi u khi n cho màn hình c m ng

Hình 7. L p trình cho b đi u khi n trung tâm

Hi n nay trên th c t các h th ng báo cháy trên tàu
h u h t ch đ a ra báo đ ng b ng còi và đèn khi s c
x y ra mà khơng thơng báo đ c chính xác v trí cháy
b ng loa. Nhóm tác gi t o các file gi ng nói thơng báo
cho t ng v trí d ng *.mp3 và đ a vào màn hình. Các
file mp3 này s đ c l p trình t đ ng b t t t theo các

Bit d li u t ng ng nh Hình 8. M i file gi ng nói
s đ c b t/t t b i 1 bit đi u khi n. Bit này s đ c b t
lên khi có cháy x y ra v trí t ng ng.

Giao di n giám sát h th ng đ c thi t k b ng
ph n m m DOPSoft Version 4.0 bao g m các giao
di n trang ch , màn hình giám sát các Zones, màn
hình cài đ t, danh sách báo đ ng, l ch s báo đ ng và
m t s nút n, màn hình ph khác.
Hình 6 là m t giao di n đã đ c nhóm tác gi thi t
k cho vùng s 3 Boong xu ng c u sinh. Có 14
bu ng và 14 đèn báo đ ng khi có cháy x y ra t ng
ng v i m i bu ng. Các đèn đ c l p trình s sang
nh p nháy khi có cháy x y ra nh minh h a KHO
MT trên Hình 6 đang có cháy x y ra. Ngồi ra h
th ng cịn đ c thi t k các trang màn hình có kh
n ng hi n th các báo đ ng đang x y ra, l u l i l ch s
báo đ ng và k t n i máy in.

Hình 8. L p trình gi ng nói thơng báo

4. Th nghi m h th ng
Sau khi thi t k các giao di n và xây d ng xong
ch ng trình ph n m m, tác gi đã ti n hành th
nghi m s ho t đ ng c a ph n m m đi u khi n v i v
báo cháy trong phòng thí nghi m nh Hình 10.
đ
Hình 6. Giao di n Zone 3

S


70 (04-2022)

Boong c u sinh

B đi u khi n trung tâm (màn hình c m ng HMI)
c k t n i th nghi m v i 2 tr ng h p:

+ Tr ng h p 1: K t n i b đi u khi n trung tâm
v i 1 v báo cháy;
+ Tr

ng h p 2: K t n i đ ng th i v i 2 v báo

51


TẠP CHÍ

ISSN: 1859-316X

KHOA HỌC CƠNG NGHỆ HÀNG HẢI

KHOA H C - CÔNG NGH

JOURNAL OF MARINE SCIENCE AND TECHNOLOGY

B ng 1. B n ghi th nghi m (Test Record)
B N GHI TH
Tên khu v c


Zone

(gi thi t)

S l

NGHI M (TEST RECORD)

ng các lo i thi t b

CB

CB

Nút n

khói

nhi t

BC

i n tr
cu i

Ki m tra
i n áp

ng n m ch,

h m ch

Ki m tra

Ki m tra

báo đ ng

l i

Zone 1

Bu ng

SM(H)

1

1

1

10 kOhm

24VDC

OK

OK


OK

Zone 2

Bu ng

SM(G)

1

1

1

10 kOhm

24VDC

OK

OK

OK

Zone 3

Bu ng

phó III


1

1

1

10 kOhm

24VDC

OK

OK

OK

Zone 4

Bu ng

SM(F)

1

1

1

10 kOhm


24VDC

OK

OK

OK

Zone 5

LAV. (CO)

2

2

2

10 kOhm

24VDC

OK

OK

OK

Zone 6


Bu ng ng

1

2

1

10 kOhm

24VDC

OK

OK

OK

Zone 7

Bu ng l/vi c P

2

2

2

10 kOhm


24VDC

OK

OK

OK

Zone 8

Bu ng

1

1

1

10 kOhm

24VDC

OK

OK

OK

Zone 9


Kho Máy tr

3

3

2

10 kOhm

24VDC

OK

OK

OK

Zone 10

Bu ng khách MT

2

2

1

10 kOhm


24VDC

OK

OK

OK

Zone 11

Bu ng ng MT

2

2

1

10 kOhm

24VDC

OK

OK

OK

Zone 12


LAV. (CE)

1

1

1

10 kOhm

24VDC

OK

OK

OK

Zone 13

Bu ng

2/O

1

1

1


10 kOhm

24VDC

OK

OK

OK

Zone 14

Bu ng

máy II

1

1

1

10 kOhm

24VDC

OK

OK


OK

Zone 15

Bu ng MPSC

3

3

3

10 kOhm

24VDC

OK

OK

OK

Zone 16

D phòng

1

1


1

10 kOhm

24VDC

OK

OK

OK

P

máy III
ng

cháy đ ki m tra kh n ng n i t i nhi u v báo cháy
c a b đi u khi n trung tâm. Ngồi ra nhóm tác gi
cịn th c hi n 1 b n ghi quá trình th nghi m (Test
Record) trong tr ng h p này theo m t m u c a hãng
SIGMA chuyên cung c p các thi t b báo cháy nh
trong B ng 1.
Trong c 2 tr ng h p, các kênh đ u đ c th
nghi m v i 3 lo i c m bi n và nút n g m: Th đ u
khói: AH-0311-2 (Horing lih); Th đ u nhi t: AHR871 (Horing lih); Th nút n: AH-0817 (Horing lih),
các thi t b này đ c k t n i đ n các kênh ng u nhiên.

theo yêu c u đ t ra. Màn hình giám sát hi n th chính
xác khu v c đang x y ra cháy nh trên Hình 9. Gi ng

nói thơng báo c ng ho t đ ng r t t t khi thơng báo
chính xác v trí đang x y ra cháy.
Trong c 2 ch đ th nghi m, b x lý đ u cho
th i gian x lý r t nhanh, hồn tồn có th đáp ng t t
khi m c thêm nhi u v báo cháy khác tùy vào nhu c u
s d ng.

Hình 10. Th nghi m h th ng v i 2 v báo cháy
Hình 9. Giao di n giám sát trên HMI

Khi th nút n, đ u khói ho c đ u nhi t, h th ng
đ u đ a ra các báo đ ng b ng gi ng nói và ánh sáng

52

5. K t lu n
Bài báo đã trình bày vi c nghiên c u, thi t k m t
h th ng báo cháy nhi u kênh cho tàu th y v i m c

S

70 (04-2022)


TẠP CHÍ

ISSN: 1859-316X

KHOA H C - CƠNG NGH


KHOA HỌC CƠNG NGHỆ HÀNG HẢI
JOURNAL OF MARINE SCIENCE AND TECHNOLOGY

đích thi t k m t h th ng s d ng các thi t b , chu n
truy n thông ph bi n, d dàng s a ch a, thay th khi
x y ra h ng hóc v i giá thành th p. K t qu th
nghi m ban đ u cho th y h th ng ho t đ ng r t t t,
đáp ng đ c các yêu c u đ t ra và đây s là ti n đ
đ ch t o m t s n ph m báo cháy th ng m i l p đ t
cho tàu th y.

TÀI LI U THAM KH O
[1] Hussam Elbehiery, Developed Intelligent Fire
alarm system, Journal of American Science,
October 2012.
[2] Lei Zhang, Gaofeng Wang, Design and
Implementation of Automatic Fire Alarm System
based on Wireless Sensor Networks, Proceedings
of the 2009 International Symposium on
Information Processing, 2009.

S

70 (04-2022)

[3] PGS.TS. inh Anh Tu n, PGS.TS. ào Minh
Quân, M ng truy n thông công nghi p, NXB
Hàng h i, 2017.
[4]


oàn H u Khánh, L u V n Th y, Nguy n V n
Hùng, Bùi Thành t, Nguy n Xuân Th nh, Ph m
Minh Th o, Thi t k h th ng báo cháy và xây
d ng ng d ng giám sát, đi u khi n, T p chí Khoa
h c Công ngh Hàng h i, S 55, tr.37-42, 2018.
Ngày nh n bài:
Ngày nh n b n s a:
Ngày duy t đ ng:

17/02/2022
28/02/2022
14/03/2022

53