Microsoft word 27 GT MD 27 DK nha thong minh

Microsoft Word 27 GT MD 27 DK Nha thong minh GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN Tên mô đun Điều khiển nhà thông minh Mã mô đun MĐ 27 Thời gian thực hiện mô đun 80 giờ; (Lý thuyết 27 giờ; Thực hành 50 giờ; Kiểm tra 03[.]

GIÁO TRÌNH MƠ ĐUN Tên mơ đun: Điều khiển nhà thông minh Mã mô đun: MĐ 27 Thời gian thực mô đun: 80 giờ; (Lý thuyết: 27 giờ; Thực hành: 50 giờ; Kiểm tra: 03 giờ) I Vị trí, tính chất mơ đun - Vị trí: Mơ đun bố trí sau sinh viên học xong môn học chung, môn học/mô đun nghề: Kỹ thuật điện tử; Trang bị điện 1; Kỹ thuật số; Kỹ thuật đo lường, cảm biến; Lập trình vi điều khiển; PLC bản, Kỹ thuật lắp đặt điện - Tính chất: Là mơ đun chun mơn nghề II Mục tiêu mơ đun - Kiến thức: Trình bày đặc điểm, cấu tạo nguyên lý hoạt động hệ thống tự động điều khiển, giám sát bảo vệ thông minh nhà; - Kỹ năng: + Lắp đặt, vận hành khai thác hệ thống tự động điều khiển, giám sát bảo vệ thông minh theo yêu cầu kỹ thuật; + Tháo lắp, thay sửa chữa hư hỏng thông thường hệ thống tự động điều khiển, giám sát bảo vệ thông minh; - Năng lực tự chủ trách nhiệm: + Tổ chức nơi làm việc gọn gàng, ngăn nắp biện pháp an toàn; + Có tư tác phong cơng nghiệp, ý thức tổ chức kỷ luật, khả làm việc độc lập khả phối hợp làm việc nhóm trình làm việc III Nội dung mơ đun Nội dung tổng quát phân bổ thời gian: Thời gian Stt Tên mô đun Tổn Lý g số thuyết Giới thiệu chung 2 Hệ thống tưới tự động 15 Thực hành 10 Kiểm tra Thời gian Stt Tên mô đun Tổn Lý g số thuyết Hệ thống tự động điều khiển chiếu sáng Hệ thống tự động báo cháy Hệ thống camera giám sát cảnh báo Mạch điện tự động đóng-mở cửa Mạng truyền thông quản lý nhà thông minh Cộng Nội dung chi tiết Thực hành Kiểm tra 15 10 15 10 15 10 80 27 50 Bài 1: Giới thiệu chung Giới thiệu: Cịn người điều kiển từ xa máy giặt tủ lạnh, nhiên có vơ số người sử dụng smartphone quan sát camera an ninh nhà thân yêu họ Điều cho thấy, việc sử dụng thiết bị thơng minh gia đình ngày có nhiều người quan tâm Bài cung cấp thông tin dễ hiểu nhà thông minh gì, thiết bị gọi thơng minh hoạt động sao, chúng kết nối với chúng điều khiển từ xa, điều khiển phạm vi gần khn viên ngơi nhà Mục tiêu: - Trình bày khái niệm, cấu trúc tiêu chuẩn nhà thơng minh; - Phân tích ngun lý hoạt động nhà thông minh; - Lựa chọn tiêu chuẩn, giải pháp thiết kế, lắp đặt nhà thông minh theo u cầu kỹ thuật - Có tính tỷ mỉ, xác, an tồn vệ sinh cơng nghiệp Nội dung chính: Khái niệm nhà thơng minh Nhà thơng minh (tiếng Anh “Smart Home”) hệ thống nhà thông minh nhà/căn hộ trang bị hệ thống tự động tiên tiến dành cho điều khiển đèn chiếu sáng, nhiệt độ, truyền thông đa phương tiện, an ninh, rèm cửa, cửa nhiều tính khác nhằm mục đích làm cho sống ngày tiện nghi, an tồn góp phần sử dụng hợp lý nguồn tài nguyên Nhà thông minh sử dụng thiết bị kết nối Internet để quản lý giám sát thiết bị hệ thống từ xa ánh sáng nhiệt độ Cấu trúc hệ thống nhà thơng minh Có thể hiểu đơn giản thiết bị thông minh đặt nhà, chúng giúp cho người sở hữu nhà làm ba việc: Kiểm tra Điều khiển Tự động hoá *Kiểm tra Giúp kiểm tra trạng thái hoạt động hệ thống Nhiệt độ phòng độ? Cửa đóng hay mở? Đèn tắt hay mở? Camera an ninh có hoạt động hay khơng? * Điều khiển Thay đổi trạng thái hệ thống như: Điều chỉnh nhiệt độ phịng Mở đóng cửa Tắt mở đèn Điều chỉnh camera lên xuống, qua trái qua phải, để quan sát vùng khác ngơi nhà * Tự động hố Thay đổi trạng thái hệ thống cách tự động, dựa vào kiện xảy Tự động tắt đèn khơng có phịng Tự động cảnh báo âm thanh, gửi tin nhắn có người đột nhập vào nhà Tự động tăng nhiệt độ phòng lạnh, giảm nhiệt độ nhiệt độ phòng nóng Hiện tại, hầu hết thiết bị gia đình mức điều khiển Các thành phần thiết bị nhà thông minh Hệ thống nhà thông minh bao gồm: Thiết bị đầu cuối cơng tắt, đèn, camera, khố cửa, cảm biến nhiệt độ… Thiết bị kết nối đầu cuối lại với Hub, Gateway… Giao thức mạng để thiết bị nói chuyện với wifi, Zigbee, ZWave, Thread… Kết nối Internet để điều khiển từ xa, xem từ xa qua Internet Điều khiển nội hay điều khiển qua internet đám mây Thiết bị thông minh, điều khiển phạm vi nhà, điều khiển qua kết nối mạng nội sử dụng giao thức wifi giao thức riêng Z-wave, Zigbee Không cần kết nối internet, phạm vi ngơi nhà điều khiển thiết bị thông minh dễ dàng tắt mở đèn, quan sát camera… Các thiết bị giao tiếp qua giao thức mạng, Z-wave Zigbee hoạt động không cần Internet Tuy nhiên, số thiết bị thông minh cần kết nối internet để chúng hoạt động Thiết bị thông minh sử dụng Wifi để liên lạc, cần phải có Internet Thiết bị thơng minh điều khiển qua ứng dụng Smartphone (Android, iPhone), cần có internet 2.1 Thiết bị đầu cuối Trong gia đình có nhiều loại thiết bị đầu cuối khác kể sau:     Các thiết bị TV, đầu đĩa DVD sử dụng remote để điều khiển kết nối đến mạng wifi Các thiết bị kết nối wifi sử dụng giao thức TCP/IP máy tính, SmartPhone… số thiết bị nhà thông minh sử dụng giao thức wifi để hoạt động chuông cửa, camera, điều khiển nhiệt độ… Các thiết bị nhà thông minh sử dụng giao thức riêng Z-wave Zigbee camera, chuông cửa, cảm biến nhiệt độ, đèn thông minh… sử dụng Hub để liên lạc với internet, nhiên không cần internet hoạt động phạm vi ngơi nhà Một số thiết bị nhà thông minh sử dụng giao thức quyền khác 2.2 Thiết bị kết nối đầu cuối (Hub, Gateway…) Các thiết bị thông minh không sử dụng mạng Wifi, cần Hub để kết nối internet Tích hợp thiết bị có giao thức khác nhau: ví dụ đèn thơng minh sử dụng giao thức Z-wave, cịn camera sử dụng giao thức Zigbee Ngồi Hub làm nhiều việc khác như: - Tạo giao diện chung để quản lý nhiều thiết bị lúc - Tự động hoá số tác vụ ví dụ nhà khơng có tắt đèn - Làm chức gateway để chuyển liệu đến ứng dụng khác chuyển liệu cảm biến sensor đến MQTT TCP/IP Hubs đặt mạng nội internet Hub hỗ trợ phần mềm điện thoại thơng minh, máy tính bảng, trình duyệt web Amazon Alexa, Smartthings samsung ví dụ Hub, gắn thiết bị đến chuyển Internet Điều khiển thiết bị nhà thông minh điện thoại thông minh (Android, iPhone) Hầu hết thiết bị thông minh cho phép điều khiển qua app Android, iOS (iPad, iPhone) Các thiết bị nhà sản xuất khác có app khác nhau, nên có phần bất tiện Giải pháp cho thiết bị khác điều khiển chung ứng dụng (app) sử dụng Hub Samsung Smartthings, Amazon Alexa 2.3 Giao thức mạng hệ thống nhà thông minh (Wifi, Zigbee, Z-Wave, Thread…) Nhiều thiết bị thông minh sử dụng Wifi yêu cầu cần có Internet dịch vụ đám mây chúng hoạt động Như Camera IP, cần Internet để xem từ xa, cần Internet để lưu trữ hình ảnh lên cloud, cần internet để định danh camera Các thiết bị thông minh cần có internet để cập nhật kịp thời tính fix lỗi bảo mật Hầu hết thiết bị thông minh ngày dễ dàng lắp đặt sử dụng dịch vụ đám mây hỗ trợ việc thiết lập cho thiết bị Giao thức kết nối mạng Wi-Fi, Z-wave, ZigBee,Thread, Bluetooth Có nhiều giao thức kết nối mạng không dây sử dụng thiết bị thông minh, nhiên giao thức phổ biến kể đến Wi-Fi (TCP/IP), Z-wave, ZigBee,Thread, Bluetooth Hiện nay, tất thiết bị sử dụng gia đình máy tính, iPhone, iPad kết nối với qua mạng nội (Ethernet) Wifi để kết nối mạng Internet Các thiết bị gia đình sử dụng giao thức mạng TCP/IP để nói chuyện với Như vậy, tất thiết bị thông minh gắn với mạng wifi, phải sử dụng giao thức mạng TCP/IP Các thiết bị thông minh cơng tắt thơng minh, khố cửa, cảm biến nhiệt độ… thiết kế tiêu thụ nguồn thấp sử dụng Pin, thay cho cung cấp điện từ nguồn điện nhà Mạng Wifi không phù hợp với thiết bị tiêu thu nguồn điện thấp, đó, thiết bị thơng minh sử giao thức khác để liên lạc với giao thức Zigbee, Zwave, Thread giao thức quyền khác Các thiết bị thơng minh sử dụng giao thức ZigBee, Z-wave… hình thành mạng riêng để chúng liên lạc với nhau, muốn thiết bị liên lạc qua mạng Wifi để Internet cần phải trang bị thiết bị Hub 2.4 Kết nối Internet Công nghệ dường đặt chân đến khía cạnh sống, bao gồm khơng gian nội thất nhà (bóng đèn, máy rửa bát và…) Sự đời nhà thông minh giải pháp thay đại: Smart TV – TV thông minh kết nối Internet, truy cập nội dung thông qua ứng dụng, chẳng hạn video âm nhạc theo yêu cầu Một số TV thông minh bao gồm nhận diện giọng nói cử Ngoài khả điều khiển từ xa tùy biến, hệ thống chiếu sáng thông minh Hue từ Philips Lighting Holding B.V., phát có người phịng điều chỉnh ánh sáng cần Bóng đèn thơng minh tự điều chỉnh dựa ánh sáng ban ngày Các điều chỉnh nhiệt thông minh (Smart thermostats) chẳng hạn Nest Nest Labs Inc., tích hợp Wi-Fi, cho phép người dùng lên lịch, theo dõi điều khiển nhiệt độ nhà từ xa Các thiết bị học hành vi chủ nhà tự động sửa đổi thiết lập nhằm cung cấp cho người dùng thoải mái hiệu tối đa Bộ điều chỉnh nhiệt thơng minh báo cáo việc sử dụng lượng nhắc nhở người dùng thay đổi lọc Sử dụng khóa thơng minh dụng cụ mở cửa nhà để xe, người dùng cho phép từ chối mở cửa cho khách vào nhà Hơn nữa, khóa thơng minh phát chủ nhà gần mở khóa cho họ Với camera quan sát thông minh, người dùng theo dõi nhà di chuyển nghỉ mát Các cảm biến chuyển động thông minh xác định khác biệt chủ nhà, khách, thú cưng kẻ trộm để thông báo cho quyền phát hành vi đáng ngờ Có thể tự động chăm sóc vật ni với hệ thống cho ăn kết nối sẵn Cây trồng nhà cỏ tưới nước đếm thời gian kết nối Các thiết bị nhà bếp có sẵn, bao gồm máy pha cà phê thơng minh pha tách cà phê thơm ngon chuông báo thức reo lên; tủ lạnh thông minh theo dõi ngày hết hạn, lên danh sách mua sắm chí tạo công thức nấu ăn dựa thành phần sẵn có; nồi nấu lị nướng bánh mỳ; phịng giặt có máy giặt máy sấy Các hình hệ thống hộ gia đình cảm nhận điện áp tăng vọt tắt thiết bị; nhận thấy đường ống nước bị hỏng ngắt đường ống tắt nước để không bị tràn sàn Các tiêu chuẩn nhà thông minh Việc thiết kế lắp đặt nhà thông minh phải tuân theo chuẩn Đây gọi chuẩn truyền thông Hiểu cách đơn giản, tiêu chuẩn cho phép thiết bị điều khiển thông minh tương tác với trình điều khiển, giống nói chung ngơn ngữ Hãy điểm mặt tiêu chuẩn thông dụng 3.1 Tiêu chuẩn KNX KNX tiêu chuẩn smarthome xây dựng từ năm 1990 Châu Âu Khi mà người ta ngỡ ngàng với máy tính cá nhân Châu Âu có tiêu chuẩn nhà tịa nhà thông minh Tiêu chuẩn độc lập với phần cứng phần mềm, nghĩa cho dù cơng nghệ có phát triển đến đâu tiêu chuẩn khơng thay đổi Nó đảm bảo thiết bị KNX từ năm 1990 giao tiếp làm việc với thiết bị KNX sản xuất ngày hôm qua khơng có lỗi thời Để làm điều đó, KNX quy định chuẩn giao tiếp thiết bị thông qua telegram, cần tuân thủ tiêu chuẩn, thiết bị hãng khác giao tiếp điều khiển hệ thống Nhờ tính ưu việt quán, tiêu chuẩn KNX trở nên phổ biến giới công nhận tiêu chuẩn nhà thơng minh tồn cầu Tiêu chuẩn KNX quản lý KNX Association, trụ sở Brussels, Bỉ Hệ sinh thái thiết bị KNX vơ lớn mà khơng có tiêu chuẩn so sánh được: 458 hãng sản xuất thiết bị theo tiêu chuẩn KNX với hàng vạn sản phẩm đa dạng Có thể kể đến hãng điển hình như: ABB, Siemens, Schneider, GreenControls, Panasonic, Daikin, theben … Như có nghĩa người sử dụng có nhiều lựa chọn thiết bị tảng tiêu chuẩn băn khoăn việc thiết bị có giao tiếp với khơng Mơ hình kết nối điều khiển nhà thông minh chuẩn KNX Chuẩn KNX truyền thơng đường cáp tín hiệu Twisted Pair Nghĩa truyền có dây khơng phải khơng dây Mặc dù KNX có truyền dẫn khơng dây RF sử dụng trường hợp mở rộng tính điều kiện thi công không cho phép KNX trọng vào truyền dẫn có dây nhằm khẳng định tính ổn định bền bỉ hệ thống không chạy theo xu hướng không dây 3.2 Các tiêu chuẩn khác a Chuẩn Zigbee Zigbee giao thức mạng không dây xây dựng tiêu chuẩn IEE 802.15.4 tổ chức Institue of Electrical and Electronics Engineers Đây loại sóng có tần số ngắn áp dụng cho ứng dụng giám sát điều khiển Sóng Zigbee khơng sử dụng nhiều điện có thiết kế đơn giản nên giá thành chi phí rẻ nhiều so với mạng khơng dây cá nhân (WPAN) Ưu điểm hệ thống Zigbee dễ dàng lắp đặt cho dù cơng trình hay cải tạo lại hệ thống cũ sang hệ thống thông minh Chi phí coi rẻ phù hợp túi tiền với người tiêu dùng Tuy nhiên, Zigbee tiêu chuẩn mở hệ sinh thái thiết bị lại khép kín Khác với KNX, thiết bị Zigbee hãng giao tiếp với Các thiết bị Zigbee hãng khác hồn tồn khơng thể nói chuyện với Điều dẫn đến việc khách hàng bị phụ thuộc vào hệ sinh thái mà khơng có lựa chọn khác Hãy hình dung th cơng ty 'abc' lắp đặt hệ thống Zigbee cho nhà Một ngày xấu trời, hệ thống trục trặc, gọi đến hỗ trợ kỹ thuật công ty yêu cầu xử lý Nhân viên tổng đài trả lời: "mong anh chị thông cảm, sau ngày kỹ thuật bên em qua kiểm tra cho anh chị được" làm ngày chờ đợi đó? Gọi cơng ty khác đến xử lý ư? Khơng thể Vì cơng ty 'abc' trói vào hệ thống họ rồi, cơng ty khác khơng thể giúp họ hồn tồn khơng hiểu hệ thống khép kín 'abc' làm việc Zigbee chuẩn truyền thông không dây, chuẩn nhà thơng minh Đó câu chuyện người dùng nhà cung cấp dịch vụ Điều quan trọng nhất: Zigbee khơng dây bị hạn chế việc phủ sóng truyền dẫn Zigbee khơng thể phủ sóng tồn khu vực nhà dẫn đến tình trạng thiếu ổn định vận hành Khả truyền tải Zigbee giới hạn Theo nghiên cứu, sóng Zigbee nên truyền tải đến khoảng 10 thiết bị thời điểm Nhìn chung, Zigbee phù hợp với diện tích nhỏ khơng q nhiều lớp tường số lượng thiết bị điện không nhiều b Z-Wave Đây công nghệ không dây tương tự ZigBee, ứng dụng nhiều nhiều hệ thống nhà thông minh Tuy nhiên, công nghệ không sử dụng băng tần 2,4Ghz (ISM), tần số hoạt động khác quốc gia Dựa quy định Việt Nam, sóng Z phép sử dụng băng tần 919Mhz 921Mhz Z-wave hỗ trợ tới 232 thiết bị mạng, ZigBee hỗ trợ tới 65.000 thiết bị mạng Do đó, Z-wave thường sử dụng mạng đơn giản (khóa cửa thơng minh, cảm biến chuyển động, cảm biến cửa mở) ZigBee sử dụng ứng dụng công nghiệp tịa nhà thơng minh phức tạp c Hybrid-Mesh Hybrid-Mesh công nghệ tiên tiến độc đáo, công nghệ giới tích hợp PLC (Power Line Communication) với mạng khơng dây (IEEE 802.15.4) đồng thời cho phép kết hợp mạng lưới chế độ hỗn hợp Nhà cơng trình Việt Nam (và hầu Đông Nam Á) xây dựng xi măng gạch khiến cho sóng khơng dây khó qua Khi tín hiệu khơng dây truyền qua tường bê tơng, phạm vi (tức khoảng cách đường thẳng từ nguồn truyền tín hiệu đến đích tín hiệu) thường giảm từ 50% đến 60% tùy thuộc vào vật liệu độ dày tường Thêm nhiều tường cửa làm giảm phạm vi Do đó, ngơi nhà có nhiều phịng tịa nhà có nhiều tầng, việc sử dụng tín hiệu khơng dây cho hệ thống nhà thơng minh không ổn định việc lắp đặt trở nên khó khăn Cơng nghệ “xun tường” Hybrid Mesh cho phép tín hiệu truyền tải ổn định qua nhiều lớp bê tông Trên thực tế, hầu hết tòa nhà thường yêu cầu khoan ... cho thấy, việc sử dụng thiết bị thông minh gia đình ngày có nhiều người quan tâm Bài cung cấp thông tin dễ hiểu ngơi nhà thơng minh gì, thiết bị gọi thông minh hoạt động sao, chúng kết nối với... khái niệm, cấu trúc tiêu chuẩn nhà thông minh; - Phân tích nguyên lý hoạt động nhà thông minh; - Lựa chọn tiêu chuẩn, giải pháp thiết kế, lắp đặt nhà thông minh theo yêu cầu kỹ thuật - Có tính tỷ... an tồn vệ sinh cơng nghiệp Nội dung chính: Khái niệm nhà thông minh Nhà thông minh (tiếng Anh “Smart Home”) hệ thống nhà thông minh nhà/căn hộ trang bị hệ thống tự động tiên tiến dành cho điều