ỨNG DỤNG CỦA IoT TRONG XÂY DỰNG MÔ HÌNH NHÀ THÔNG MINH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG ~~~~~  ~~~~~ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Đề tài: ỨNG DỤNG CỦA IoT TRONG XÂY DỰNG MƠ HÌNH NHÀ THƠNG MINH Sinh viên thực hiện: BÙI VĂN HƯNG Lớp KT ĐTTT 06- K59 Giảng viên hướng dẫn : Cán phản biện : ThS Nguyễn Thị Kim Thoa Hà Nội, 06/2019 ĐÁNH GIÁ QUYỂN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP (Dùng cho giảng viên hướng dẫn) Giảng viên đánh giá: ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 20182 Họ tên sinh viên: .MSSV: Tên đồ án: Chọn mức điểm phù hợp cho sinh viên trình bày theo tiêu chí đây: Rất (1); Kém (2); Đạt (3); Giỏi (4); Xuất sắc (5) Có kết hợp lý thuyết thực hành (20) Nêu rõ tính cấp thiết quan trọng đề tài, vấn đề giả thuyết (bao gồm mục đích tính phù hợp) phạm vi ứng dụng đồ án Cập nhật kết nghiên cứu gần (trong nước/quốc tế) Nêu rõ chi tiết phương pháp nghiên cứu/giải vấn đề Có kết mơ phỏng/thưc nghiệm trình bày rõ ràng kết đạt Có khả phân tích đánh giá kết (15) Kế hoạch làm việc rõ ràng bao gồm mục tiêu phương pháp thực dựa kết nghiên cứu lý thuyết cách có hệ thống Kết trình bày cách logic dễ hiểu, tất kết phân tích đánh giá thỏa đáng Trong phần kết luận, tác giả rõ khác biệt (nếu có) kết đạt mục tiêu ban đầu đề đồng thời cung cấp lập luận để đề xuất hướng giải thực tương lai Kỹ viết đồ án (10) Đồ án trình bày mẫu quy định với cấu trúc chương logic đẹp mắt (bảng biểu, hình ảnh rõ ràng, có tiêu đề, đánh số thứ tự giải thích hay đề cập đến đồ án, có lề, dấu cách sau dấu chấm, dấu phẩy v.v), có mở đầu chương kết luận chương, có liệt kê tài liệu tham khảo có trích dẫn quy định Kỹ viết xuất sắc (cấu trúc câu chuẩn, văn phong khoa học, lập luận logic có sở, từ vựng sử dụng phù hợp v.v.) Thành tựu nghiên cứu khoa học (5) (chọn trường hợp) Có báo khoa học đăng chấp nhận đăng/đạt giải SVNC khoa học giải cấp Viện trở lên/các giải thưởng khoa học 10a (quốc tế/trong nước) từ giải trở lên/ Có đăng ký phát minh sáng chế Được báo cáo hội đồng cấp Viện hội nghị sinh viên nghiên cứu khoa học không đạt giải từ giải trở lên/Đạt 10b giải khuyến khích kỳ thi quốc gia quốc tế khác chun ngành TI contest 10c Khơng có thành tích nghiên cứu khoa học Điểm tổng 1 2 3 4 5 5 5 5 /50 Điểm tổng quy đổi thang 10 Nhận xét khác (về thái độ tinh thần làm việc sinh viên) Page ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 20182 Ngày: … / … / 20… Người nhận xét (Ký ghi rõ họ tên) Page ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 20182 ĐÁNH GIÁ QUYỂN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP (Dùng cho cán phản biện) Giảng viên đánh giá: Họ tên sinh viên: .MSSV: Tên đồ án: Chọn mức điểm phù hợp cho sinh viên trình bày theo tiêu chí đây: Rất (1); Kém (2); Đạt (3); Giỏi (4); Xuất sắc (5) Có kết hợp lý thuyết thực hành (20) Nêu rõ tính cấp thiết quan trọng đề tài, vấn đề giả thuyết (bao gồm mục đích tính phù hợp) phạm vi ứng dụng đồ án Cập nhật kết nghiên cứu gần (trong nước/quốc tế) Nêu rõ chi tiết phương pháp nghiên cứu/giải vấn đề Có kết mơ phỏng/thưc nghiệm trình bày rõ ràng kết đạt Có khả phân tích đánh giá kết (15) Kế hoạch làm việc rõ ràng bao gồm mục tiêu phương pháp thực dựa kết nghiên cứu lý thuyết cách có hệ thống Kết trình bày cách logic dễ hiểu, tất kết phân tích đánh giá thỏa đáng Trong phần kết luận, tác giả rõ khác biệt (nếu có) kết đạt mục tiêu ban đầu đề đồng thời cung cấp lập luận để đề xuất hướng giải thực tương lai Kỹ viết đồ án (10) Đồ án trình bày mẫu quy định với cấu trúc chương logic đẹp mắt (bảng biểu, hình ảnh rõ ràng, có tiêu đề, đánh số thứ tự giải thích hay đề cập đến đồ án, có lề, dấu cách sau dấu chấm, dấu phẩy v.v), có mở đầu chương kết luận chương, có liệt kê tài liệu tham khảo có trích dẫn quy định Kỹ viết xuất sắc (cấu trúc câu chuẩn, văn phong khoa học, lập luận logic có sở, từ vựng sử dụng phù hợp v.v.) Thành tựu nghiên cứu khoa học (5) (chọn trường hợp) Có báo khoa học đăng chấp nhận đăng/đạt giải SVNC khoa học giải cấp Viện trở lên/các giải thưởng khoa học 10a (quốc tế/trong nước) từ giải trở lên/ Có đăng ký phát minh sáng chế Được báo cáo hội đồng cấp Viện hội nghị sinh viên nghiên cứu khoa học không đạt giải từ giải trở lên/Đạt 10b giải khuyến khích kỳ thi quốc gia quốc tế khác chun ngành TI contest 10c Khơng có thành tích nghiên cứu khoa học Điểm tổng 1 2 3 4 5 5 5 5 /50 Điểm tổng quy đổi thang 10 Page ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 20182 Nhận xét khác cán phản biện Ngày: … / … / 20… Người nhận xét (Ký ghi rõ họ tên) Page ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 20182 LỜI NÓI ĐẦU Cùng với phát triển không ngừng khoa học công nghệ, nhiều sản phẩm với đầy đủ tiện ích đời để phục vụ sinh hoạt Những sản phẩm hướng tới xu tự động hóa ngày thơng minh để phục vụ nhu cầu cao người Với xu hướng này, nhiều nước giới ứng dụng khoa học kĩ thuật thiết bị nhà điều khiển cách tự động Sự đời IoT mà thiết bị kết nối với nhau, kết nối với người để có đồng hoạt động điều khiển hoạt động thiết bị Ngày nay, Việt Nam đã, có nhiều cơng ty, tập đồn nghiên cứu để thiết kế mơ hình nhà thơng minh xu phát triển công nghệ thời gian tới Với mong muốn học tập, nghiên cứu vận dụng kiến thức học giảng đường Em lựa chọn đề tài:“Ứng dụng IoT xây dựng mơ hình nhà thơng minh ” Trong q trình thực đề tài thực tập này, em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới cô Nguyễn Thị Kim Thoa, Viện Điện tử - Viễn thông, trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, hướng dẫn tận tình dẫn bước, cung cấp tài liệu nghiên cứu quý báu, hướng nghiên cứu để em thực yêu cầu đồ án Trong trình thực đề tài, dựa theo kết đạt bước đầu, dù cố gắng nhiên khơng tránh khỏi thiếu sót hạn chế định Vì vậy, em mong nhận góp ý, bổ sung thầy để đề tài tối ưu hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn! Page ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 20182 LỜI CAM ĐOAN Tôi Bùi Văn Hưng, mã số sinh viên 20142134, sinh viên lớp Điện tử 06, khóa K59 Người hướng dẫn ThS Nguyễn Thị Kim Thoa Tơi xin cam đoan tồn nội dung trình bày đồ án Ứng dụng IoT xây dựng mơ hình nhà thơng minh kết trình tìm hiểu nghiên cứu Các liệu nêu đồ án hoàn toàn trung thực, phản ánh kết đo đạc thực tế Mọi thơng tin trích dẫn tn thủ quy định sở hữu trí tuệ; tài liệu tham khảo liệt kê rõ ràng Tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm với nội dung viết đồ án Hà Nội, ngày 05 tháng 06 năm 2019 Người cam đoan Bùi Văn Hưng Page ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 20182 TÓM TẮT ĐỒ ÁN Nội dung đề tài trình bày vấn đề liên quan đến IoT, mơ hình nhà thông minh SmartHome, ứng dụng IoT việc xây dựng mơ hình nhà thơng minh thực tế Cụ thể: Chương 1: Giới thiệu phần lý thuyết, vấn đề liên quan đến IoT, khái niệm nhà thơng minh, số mơ hình nhà thơng minh, thành phần để xây dựng mơ hình nhà thơng minh Chương 2: Trình bày bước trình thiết kế, xây dựng mơ hình nhà thơng minh Page ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 20182 ABSTRACT The main content of diploma project is to present IoT related issues It's SmartHome model, IoT's application in building a real Smart Home The issues are presented in two chapters Chapter 1: Introduction IOT theory, IoT related issues,the concept of smart homes, some smart home models, components to be able to build a smart home model Chapter 2: Describe the steps in the design process, building a smart home model KẾ HOẠCH THỰC HIỆN Page ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 20182 Thời gian Công việc 2/3- 5/3 Nhận đề tài: Ứng dụng IoT xây dựng mơ hình nhà thơng minh 6/3- 26/3 Tìm hiểu đề tài đưa số giải pháp để thực đề tài Triển khai phần cứng, test tính PIC16F877 module ESP8266 27/3- 15/4 Tìm kiếm giải pháp triển khai Server, để lưu trữ, xử lý liệu Nghiên cứu hoạt động module cảm biến DHT11 cảm biến MQ2 16/4- 10/5 Xây dựng Server, xây dựng App hệ điều hành Android 11/5- 31/5 Hoàn thiện thiết kế mạch, đặt mạch in, kiểm thử tính Hồn thiện Server, hồn thiện App Page ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 20182 “tenwebsite.000webhostapp.com” Ví dụ “sonzim.000webhostapp.com” Nhấn GET FREE HOSTING để tiếp tục Hình 21 Giao diện đăng ký Bước 3: Hệ thống gửi cho bạn email, bạn mở email nhấp vào Verify email để xác nhận Hình 22 Xác nhận Mail Page 53 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 20182 2.4.2 Tạo Web SerVer với hosting 000webhost Bước 1: Đăng nhập 000webhost tài khoản đăng ký Nhấn vào Manage Wevsite Hình 23 Giao diện web đăng nhập Bước 2: Nhấn vào UPLOAD NOW để vào trang tạo nội dung web Hình 24 Giao diện cài đặt Bước 3: Tạo file: Page 54 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 20182  Tạo file den1.html, den2.html, den3.html, dc.html, nhietdo.html, doam.html, khi.html để lưu trạng trái đèn, quạt, an tồn khí lưu giá trị độ, độ ẩm  Tạo file xuly.php để xử lý tín hiệu điều khiển  Tạo file index.html để tạo giao diện WebSite truy cập điều khiển WebSite Hình 25 Các file tạo 2.4.1 Điều khiển thiết bị qua WebSite Truy cập đường link laptrinholala.000webhostapp.com, nhấn START để vào giao diện điều khiển Page 55 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 20182 Hình 26 Giao diện khởi động Hình 27 Giao diện điều khiển 2.5 Thiết kế App điều khiển 2.5.1 Phần mềm Android Studio Android Studio phầm mềm bao gồm công cụ khác dùng để phát triển ứng dụng chạy thiết bị sử dụng hệ điều hành Android loại điện thoại smartphone, tablet Android Studio đóng gói với code editor, debugger, cơng cụ performance tool hệ thống build/deploy (trong Page 56 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 20182 có trình giả lập simulator để giả lập môi trường thiết bị điện thoại tablet máy tính) cho phép lập trình viên nhanh chóng phát triển ứng dụng từ đơn giản tới phức tạp [13] Để tiến hành cài đặt Android Studio cần phải tiến hành cài môi trường chạy Java SDK trang chủ http://www.oracle.com/ Hình 28 Cài đặt JDK Window Để tạo Project với Android Studio cần thao tác với file AndroidMandifest.xml, file thư mục java, file thư mục res File AndroidMandifest.xml: Là file để kê khai trình bày thơng tin thiết yếu ứng dụng với hệ thống Android, thơng tin mà hệ thống phải có trước chạy mã ứng dụng.Hay nói cách khác, file dùng để config thuộc tính cho ứng dụng bạn mà ứng dụng khởi chạy hệ điều hành hiểu xử lí Page 57 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 20182 Hình 29 File AndroidMandifest.xml Các file thư mục “java”: Đây nơi chứa package dự án, tạo package bên class Các Class viết ngôn ngữ Java Cores Hình 30 Các Class Android Studio Các file thư mục “res”: Là file thiết kế phần giao diện Android Studio Page 58 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 20182 Hình 31 Thiết kế giao diện Android Studio 2.5.3 Phân tích thiết kế App Android Yêu cầu App - Việc truy cập điều khiển thiết bị phải dễ dàng, nhanh chóng từ đâu Tích hợp điều khiển thiết bị giọng nói Đưa thơng tin thiết bị phải xác đầy đủ Việc thao tác App phải đơn giản dễ sử dụng cho người dùng Sử dụng tất thiết bị điện thoại thông minh Các chức App Điều khiển thiết bị qua mạng Internet Điều khiển thiết bị thông qua thao tác nhấn ô điều khiển App nhập giọng nói điều khiển Hiển thị thơng tin thiết bị Hiển thị thông tin nhiệt độ, độ ẩm, tình trạng an tồn khí (với mức an tồn với khí gas 1000ppm) trạng thái tất thiết bị phòng mà người dùng quyền điều khiển 2.5.4 Hình ảnh App hệ điều hành Android Để sử dụng App, người dung cần nhấn vào App AppDOAN với icon vàng có dịng CD hình điện thoại thông minh Page 59 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 20182 Hình 32 AppDOAN Để bật tắt thiết bị, ta nhấn vào ô ON, OFF giao diện AppDOAN (Hình 33) Page 60 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 20182 Hình 33 Giao diện AppDOAN Để sử dụng chức bật tắt giọng nói, ta nhấn vào trịn với biểu tượng micro Khi App kết nối với ứng dụng tìm kiếm giọng nói Page 61 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 20182 Google điện thoại, gửi tín hiệu giọng nói nhận lại đoạn text chứa nội dung nói Hình 34 Điều khiển giọng nói Page 62 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 20182 2.6 Kiểm thử phần mạch đánh giá 2.6.1 Kiểm thử Cho sản phẩm cấp nguồn liên tục ngày, kiểm tra kết gửi, nhận tín hiệu thời điểm vào ngày Thời gian kiểm nghiệm từ 18h00 ngày 28/ 05/ 2018 đến 18h00 ngày 31/ 05/ 2018 Bảng kết test sản phẩm Bảng Test lần lúc 18h00 ngày 28/ 05/ 2019 Hiển thị App Lần Lần Lần Mạch phần cứng Lần Lần Lần Đèn ON OFF OFF ON OFF OFF Đèn OFF ON OFF OFF ON OFF ON OFF 28 86 an toan < 5s ON ON 28 86 co < 5s OFF OFF 28 86 co