ỨNG DỤNG IOT XÂY DỰNG NHÀ THÔNG MINH SMART HOME

TỔNG LIÊN ĐOÀN LAO ĐỘNG VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN BÀI TẬP LỚN MÔN IOT CƠ BẢN ỨNG DỤNG IOT XÂY DỰNG NHÀ THÔNG MINH Người hướng dẫn: TS ĐỖ TRÍ NHỰT Người thực hiện: NGUYỄN PHÙNG MINH MẪN – 51800996 NGUYỄN TRẦN LAN CHI - 51800963 TRƯƠNG QUẾ ANH – 51800960 Nhóm : 22 Khố THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, NĂM 2021 : 22 TỔNG LIÊN ĐOÀN LAO ĐỘNG VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN BÀI TẬP LỚN MÔN IOT CƠ BẢN ỨNG DỤNG IOT XÂY DỰNG NHÀ THÔNG MINH Người hướng dẫn: TS ĐỖ TRÍ NHỰT Người thực hiện: NGUYỄN PHÙNG MINH MẪN – 51800996 NGUYỄN TRẦN LAN CHI - 51800963 TRƯƠNG QUẾ ANH – 51800960 Nhóm : 22 Khố THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, NĂM 2021 : 22 LỜI CẢM ƠN Chúng em xin cảm ơn Ban giám hiệu nhà trường Đại học Tôn Đức Thắng, khoa Công nghệ thông tin tạo điều kiện thuận lợi sở vật chất để chúng em học hỏi, tìm hiểu kiến thức mơn học Trong q trình học tập nghiên cứu đề tài này, chúng em xin bày tỏ lịng biết ơn thầy Đỡ Trí Nhựt tận tình hướng dẫn, truyền đạt nhiều kiến thức bổ ích, đồng thời giải đáp thắc mắc mà chúng em gặp phải trình thực Cảm ơn bạn nhóm hợp tác, hỡ trợ, đóng góp ý kiến thảo luận để hoàn thiện báo cáo Tuy nhiên, kiến thức hạn chế, nhiều nội dung chúng em chưa nắm rõ nên đồ án nhiều thiếu sót, kính mong nhận sự nhận xét góp ý thầy bạn Chúng em xin chân thành cảm ơn! ĐỒ ÁN ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC TƠN ĐỨC THẮNG Chúng tơi xin cam đoan sản phẩm đồ án riêng sự hướng dẫn TS Đỗ Trí Nhựt Các nội dung nghiên cứu, kết đề tài trung thực chưa công bố hình thức trước Những số liệu bảng biểu phục vụ cho việc phân tích, nhận xét, đánh giá chính tác giả thu thập từ nguồn khác có ghi rõ phần tài liệu tham khảo Ngoài ra, đồ án sử dụng số nhận xét, đánh số liệu tác giả khác, quan tổ chức khác có trích dẫn thích nguồn gốc Nếu phát có gian lận tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm nội dung đồ án Trường đại học Tơn Đức Thắng không liên quan đến vi phạm tác quyền, quyền tơi gây q trình thực (nếu có) TP Hồ Chí Minh, ngày 08 tháng 07 năm 2021 Tác giả Nguyễn Phùng Minh Mẫn Nguyễn Trần Lan Chi Trương Quế Anh PHẦN XÁC NHẬN VÀ ĐÁNH GIÁ CỦA GIẢNG VIÊN Phần xác nhận GV hướng dẫn _ _ _ _ _ _ _ Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm (kí ghi họ tên) Phần đánh giá GV chấm _ _ _ _ _ _ _ Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm (kí ghi họ tên) TĨM TẮT Cơng nghệ nhà thơng minh Smart home cung cấp cho chủ nhà sự an toàn, thoải mái, tiện lợi tiết kiệm lượng cách cho phép họ kiểm sốt thiết bị thơng minh ứng dụng điện thoại Smartphone thiết bị kết nối mạng khác Một phần mạng lưới vạn vật kết nối (Internet of Things - IoT), hệ thống thiết bị nhà thông minh thường hoạt động nhau, chia sẻ liệu người dùng tự động hóa hành động dựa quyền ưu tiên chủ nhà Bằng việc áp dụng kiến thức học IOT, nhóm chúng em thiết kế mơ hình nhà thơng minh – Smart home với hệ thống cảm biển chuyển động nhà thông minh sẽ giúp đèn tự động bật / tắt có người qua lại khu vực hành lang, cầu thang Đồng thời, có điều khiển bật/tắt đèn chỉ chạm nhẹ hình điện thoại thơng qua kết nối Bluetooth MỤC LỤC DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU, HÌNH VẼ DANH MỤC HÌNH DANH MỤC BẢNG CHƯƠNG – GIỚI THIỆU 1.1 Lý chọn đề tài Sự tiến hàng ngày công nghệ gia tăng nhanh chóng người hướng đến phương pháp giải vấn để ngày cách nhnh chóng, tự động thơng minh Điều sẽ tạo cơng nghệ kiểm sốt ứng dụng nước cơng nghiệp cách sử dụng IoT IoT - Internet of Things, nghĩa Internet vạn vật, hệ thống thiết bị tính tốn, máy móc khí kỹ thuật số người có liên quan với khả truyền liệu qua mạng mà không yêu cầu sự tương tác người với máy tính Các công nghệ nhúng với IoT cách sử dụng mạch điện, sử dụng khối nhúng lập trình tập lệnh cho mạch cảm biến IoT giúp sống thông minh hơn, tiện lợi kết nối tốt Hệ thống IoT cung cấp cho doanh nghiệp nhìn chi tiết thứ từ thời gian, hiệu suất máy móc đến chuỗi cung ứng hoạt động hậu cần IoT giúp cơng ty tự động hóa quy trình, giảm chi phí lao động, giảm chất thải, cải thiện dịch vụ, làm cho việc sản xuất giao hàng ít tốn đồng thời mang lại sự minh bạch giao dịch khách hàng Do đó, IoT công nghệ quan trọng sống hàng ngày sẽ ngày phát triển mạnh mẽ Nhà thông minh - Smart home kiểu nhà lắp đặt thiết bị điện, điện tử điều khiển tự động hoá bán tự động Thay người thực thao tác quản lý, điều khiển Hệ thống điện tử giao tiếp với người dùng thông qua bảng điện tử đặt nhà, ứng dụng điện thoại di động, máy tính bảng giao diện web Nhờ ứng dụng công nghệ hồng ngoại, điện thoại thông minh, IoT, công nghệ đám mây… Nhà thông minh tự động giúp bạn làm cơng việc nhà Bạn kiểm tra tất trạng thái ngơi nhà từ xa chỉ với cú chạm, chuyển tất thiết bị nhà sang trạng thái mong muốn 10 Hệ thống nhà thơng minh Smart home bắt đầu có mặt Việt Nam tầm khoảng 10 năm trước, vào năm trở lại gần dần thịnh hành hệ thống Smart home không khái niệm xa lạ người dân tập trung khu đô thị lớn Hiện nay, việc thiết kế, lắp đặt nhà thông minh dễ dàng Những tiện ích mà nhà thông minh mang lại trở thành phần khơng thể thiếu nhiều hộ gia đình Những ngơi nhà thông minh không chỉ đáp ứng yêu cầu sự tiện nghi mang đến cho gia chủ sự an tồn Xuất phát từ thực trạng trên, nhóm chúng em chọn “Nhà thông minh - Smart home” làm đề tài nghiên cứu cho báo cáo 1.2 Mục tiêu Bài báo cáo hướng đến việc tự động hóa nhà (Home Automation) cịn gọi nhà thông minh (Smart Home), cụ thể hệ thống sẽ báo tín hiệu cách bật/tắt đèn có người phòng Với cường độ sáng định xuất người phịng hệ thống sẽ thơng báo cách bật đèn người dùng điều khiển đèn thông qua điện thoại Ứng dụng chạy Bluetooth nên sẽ khơng có vấn đề trường hợp khơng có kết nối mạng miễn người dùng nằm phạm vi nhà CHƯƠNG – TỔNG QUAN HỆ THỐNG 2.1 Internet of Things (IOT) Internet of Things, hay IoT, Internet vạn vật đề cập đến hàng tỷ thiết bị vật lý khắp giới kết nối với Internet, thu thập chia sẻ liệu Nhờ xử lý giá rẻ mạng khơng dây biến thứ thành phần IoT Điều bổ sung sự thông minh cho thiết bị gia dụng, cho phép chúng giao tiếp mà khơng cần có người tham gia hợp giới kỹ thuật số vật lý 18 Hình 3.1: ESP32-WROOM 3.1.2 PIR PIR (Passive InfaRed sensor) cảm thụ động (Passive) dùng nguồn kích tia hồng ngoại (InfaRed) Tia hồng ngoại tia phát từ vật thể nóng Cơ thể 19 người có nhiệt độ thơng thường 37 độ C phát tia hồng ngoại cảm biến sẽ hấp thụ chuyển thành tín hiệu điện Hình 3.2: PIR kính Fresnel Đi kèm với PIR kính hình cầu, gọi kính Fresnel có chức chống tia tử ngoại đồng thời mở rộng góc dị cho PIR Các nguồn nhiệt (với người nguồn thân nhiệt) phát tia hồng ngoại, qua kính Fresnel, qua kích lọc lấy tia hồng ngồi, cho tiêu tụ cảm biến hồng ngoại gắn đầu dò, tạo điện áp khuếch đại với transistor FET Khi có vật nóng ngang qua, từ cảm biến sẽ xuất tín hiệu chúng sẽ khuếch có biên độ đủ cao đưa vào mạch so áp để tác động vào thiết bị điều khiển hay báo động 20 Hình 3.3: Nguyên lí phát chuyển động ngang nguồn thân nhiệt 3.1.3 LDR Điện trở quang (Light Dependent Resistor) hay gọi quang trở pin cađimi sunphua (CdS) Nó gọi chất quang dẫn LDR hoạt động theo nguyên tắc quang dẫn, có nghĩa điện trở có giá trị điện trở thay đổi theo cường độ ánh sáng 21 Hình 3.4: Cấu trúc kí hiệu LDR Hình bên cấu trúc pin CdS, phía màng kim loại nối với đầu cực Nó thiết kế theo cách cung cấp diện tích tiếp xúc tối đa với hai màng kim loại đặt hộp nhựa để tiếp xúc với ánh sáng, cảm nhận sự thay đổi cường độ ánh sáng Người ta tạo LDR cadmium sulphide (CdS), sử dụng làm chất quang dẫn không chứa ít electron khơng chiếu sáng Trong trường hợp khơng có ánh sáng, giá trị điện trở cao MΩ Khi ánh sáng rơi vào cảm biến, electron giải phóng độ dẫn vật liệu tăng lên Khi cường độ ánh sáng vượt tần số định, photon hấp thụ chất bán dẫn cung cấp cho electron dải lượng cần thiết để nhảy vào dải dẫn Điều làm cho electron lỗ trống tự dẫn điện giảm đáng kể điện trở (