(Luận văn) nghiên cứu xây dựng ứng dụng trên nền tảng node red phục vụ nhà thông minh

HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG - LÊ TÙNG GIANG lu an n va NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG ỨNG DỤNG TRÊN NỀN TẢNG NODE RED PHỤC VỤ NHÀ THÔNG MINH tn to p ie gh CHUYÊN NGÀNH : KỸ THUẬT VIỄN THÔNG MÃ SỐ:8.52.02.08 d oa nl w LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT an lu (Theo định hướng ứng dụng) ll u nf va NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS NGÔ ĐỨC THIỆN oi m z at nh z m co l gm @ an Lu HÀ NỘI-2021 n va ac th si i LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan: Luận văn tốt nghiệp với đề tài “Nghiên cứu xây dựng ứng dụng tảng Node RED phục vụ nhà thơng minh” cơng trình nghiên cứu cá nhân tôi, số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Tôi xin chịu trách nhiệm công trình nghiên cứu riêng ! Tác giả luận văn lu an n va p ie gh tn to d oa nl w ll u nf va an lu oi m z at nh z m co l gm @ an Lu n va ac th si ii LỜI CẢM ƠN Học viên xin gửi lời chân thành cảm ơn đến TS Ngô Đức Thiện trực tiếp hướng dẫn, giúp đỡ, động viên tạo điều kiện thuận lợi trình từ xây dựng đề cương, xây dựng chương trình, đến hồn thiện nội dung luận văn “Nghiên cứu xây dựng ứng dụng tảng Node RED phục vụ nhà thông minh” Xin gửi lời cảm ơn đến thầy, cô giáo Khoa quốc tế đào tạo sau đại học, Học viện Cơng nghệ Bưu Viễn thơng, nhà giáo truyền dạy cho kiến thức quý báu suốt năm học vừa qua Do thời gian hồn thành luận văn có hạn đồng thời dịch bệnh Coivd diễn biến phức tạp, suy nghĩ thể ý tưởng luận văn không tránh khỏi khiếm khuyết Học viên mong động viên đóng góp ý lu kiến thầy cô giáo an n va Xin chân thành cảm ơn! p ie gh tn to d oa nl w ll u nf va an lu oi m z at nh z m co l gm @ an Lu n va ac th si iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT v DANH MỤC CÁC BẢNG vi DANH MỤC CÁC HÌNH vii MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NHÀ THÔNG MINH 1.1 Khái quát bối cảnh phát triển IoT lu an n va Định nghĩa internet vạn vật (IoT) 1.1.2 Hệ sinh thái IoT 1.1.3 Phát triển IoT Việt Nam 10 1.2 Tình hình phát triển nhà thông minh 12 gh tn to 1.1.1 Lịch sử hình thành nhà thơng minh 13 1.2.1 ie p 1.2.2 Giao thức wifi nhà thông minh 24 nl w 1.4 Xu phát triển nhà thông minh 15 oa 1.4.1 Tổng quan giao thức wifi 24 d 1.4.2 Phát triển nhà thông minh theo giao thức wifi 26 lu Tổng quan công nghệ Node RED 28 ll 2.1 u nf va an 1.5 Kết luận…………………………………………………………………………………27 CHƯƠNG 2: XÂY DỰNG MƠ HÌNH HỆ THỐNG NHÀ THÔNG MINH TRÊN NỀN TẢNG NODE RED 28 m Thiết lập môi trường Node RED 31 2.1.2 Một số thao tác Node RED 34 z at nh 2.2 oi 2.1.1 Tích hợp wifi tảng Node RED 38 Giao thức MQTT 38 2.2.2 Thiết bị hỗ trợ giao tiếp wifi ESP8266 40 gm @ Xây dựng mơ hình hệ thống nhà thơng minh 41 l 2.3 z 2.2.1 m co 2.4 Kết luận 43 3.1 an Lu CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ CHẾ TẠO THỬ NGHIỆM 44 Xây dựng phần cứng lập trình firmware 44 Xây dựng phần cứng 45 n va 3.1.1 ac th si iv 3.1.2 Lập trình tầng firmware 50 3.2 Xây dựng ứng dụng nhà thông minh Node RED 51 3.3 Chạy thử nghiệm hệ thống 55 3.4 Kết luận……………………………………………………………………………… 54 DANH MỤC CÁC TÀI LIỆU THAM KHẢO 58 lu an n va p ie gh tn to d oa nl w ll u nf va an lu oi m z at nh z m co l gm @ an Lu n va ac th si v DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT Viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt AI Artificial Intelligence Trí tuệ nhân tạo CPS Cyber Physical System Hệ thống vật lý ảo IoT Internet of Thing Vạn vật kết nối NanoTech Nano technology Công nghệ nano BioTech Bio technology Công nghệ sinh học CoAP Constrained Applications Giao thức ứng dụng có Protocol ràng buộc Message Queue Telemetry Giao thức truyền nhận MQTT lu an HTTP tin xác thực HyperText Transfer Giao thức truyền siêu văn Protocol n va Transport p ie gh tn to d oa nl w ll u nf va an lu oi m z at nh z m co l gm @ an Lu n va ac th si vi DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1: Một số mốc phát triển internet vạn vật Bảng 1.2: Một số mốc phát triển nhà thông minh 15 Bảng 1.2: Các đơn vị phát triển nhà thông minh 19 Bảng 3.1: Mô tả ngoại vi phần cứng Clover 47 Bảng 3.2: Mô tả thông tin kết nối phần cứng Clover 47 Bảng 3.3: Mô tả thông tin cổng kết nối Clover 48 lu an n va p ie gh tn to d oa nl w ll u nf va an lu oi m z at nh z m co l gm @ an Lu n va ac th si vii DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1: Cơ chế hoạt động hệ thống IoT Hình 1.2: Một số phần cứng thiết bị IoT Hình 1.3: Cấu tạo phần mềm lớp thiết bị Hình 1.4: Cấu tạo phần mềm lớp chuyển tiếp Hình 1.5: Cấu tạo phần mềm lớp ứng dụng Hình 1.6: Trạm NB-IoT 5G Viettel 10 Hình 1.7: Hệ thống tưới nước tự động nhà kính VinEco Đà Lạt 11 Hình 1.8: Màn hình điều khiển trung tâm nhà thơng minh Bkav 12 lu Hình 1.9: Steve Jobs mắt iPhone năm 2007 13 an Hình 1.10: Dự báo xu phát triển nhà thơng minh Việt Nam 16 va Hình 1.11: Mơ hình hộ thơng minh Việt Nam 19 n to Hình 1.12: Mơ hình nhà phố thông minh Việt Nam 20 gh tn Hình 1.12: Mơ hình biệt thự thông minh Việt Nam 21 ie Hình 1.13: Sơ đồ mơ tả thiết bị thường tham gia vào mạng 23 p Hình 1.14: Một số giao thức không dây IoT 24 Hình 1.17: Các chuẩn wifi hành 24 w oa nl Hình 1.18: Nhà thơng minh kết nối qua wifi 27 Hình 1.19: Một số giao thức trao đổi liệu phổ biến 28 d an lu Hình 2.1: Giao diện điều khiển nhà thông minh Node RED 29 Hình 2.2: Đồng hóa liệu Node RED 31 va u nf Hình 2.3: Cài đặt thành cơng gói Node RED 32 ll Hình 2.4: Màn hình làm việc Node RED 34 oi m Hình 2.5: Cửa số làm việc Node RED 35 z at nh Hình 2.6: Tạo Flow Node RED 36 Hình 2.7: Cách xóa Flow Node RED 36 Hình 2.8: Cửa sổ ghi thích Node RED 37 z @ Hình 2.9: Ví trí thiết lập thư viện Node RED 38 gm Hình 2.10: Cách tạo Subflows Node RED 38 l Hình 2.11: Kiến trúc mức cao giao thức MQTT 40 m co Hình 2.12: Sơ đồ khối chip wifi ESP8266 41 Hình 2.13: Mơ hình hệ thống nhà thông minh 42 an Lu Hình 3.1: Thiết kế phần cứng ESP12-ESP8266 45 va Hình 3.2: Thiết kế phần cứng kit Clover Alpha 46 n Hình 3.3: Thiết bị kết nối 220VAC 48 ac th si viii Hình 3.4: Cảm biến thu thập liệu ánh sáng 49 Hình 3.5: Cảm biến nhiệt độ độ ẩm 49 Hình 3.6: Kết nối phần cứng hoàn thiện 50 Hình 3.7: chu trình đọc ghi liệu từ cảm biến 50 Hình 3.8: Chu trình cập nhật liệu lên MQTT server 51 Hình 3.9: Các node ứng dụng nhà thơng minh Node RED 52 Hình 3.10: khai báo trường cảm biến ánh sáng 52 Hình 3.11: cấu hình trường biểu đồ hiển thị 53 Hình 3.12: Cấu hình nút điều khiển nhà thơng minh 54 Hình 3.13: Kết xây dựng ứng dụng điều khiển nhà thông minh 55 lu an n va p ie gh tn to d oa nl w ll u nf va an lu oi m z at nh z m co l gm @ an Lu n va ac th si MỞ ĐẦU lu an n va gh tn to Cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ tư tác động sâu rộng đến tất lĩnh vực đời sống xã hội, cách mạng công nghiệp lần thứ nhất, biến xã hội từ đại phận nơng thơn trở thành cơng nghiệp thị hóa Đánh dấu có mặt động nước làm thay đổi tồn hình thái nghành cơng nghiệp đó, đặc biệt cơng nghiệp khai khoáng dệt may Ngày nay, giới trải qua ba cách mạng đặt chân vào cách mạng lần thứ tư, cơng nghệ điển hình để minh chứng cho quốc gia tham dự vào cách mạng là: trí thơng minh nhân tạo (Artificial Intelligence-AI), hệ thống vật lý ảo (Cyber Physical System-CPS), công nghệ nano công nghệ sinh học (Nano technology and Bio technology-NanoTech, BioTech), Robotics, in 3D, xe tự lái, Internet vạnvật (Internet of Things-IoT) Có thể thấy nhóm công nghệ kể phủ khắp lĩnh vực nghiên cứu phức tạp giới khoa học Đặc biệt với bùng nổ mạng internet tốc độ cao, giới khơng “phẳng ra” mà cịn “giao thoa” với nhau, biểu kết nối vạn vật Mạng lưới vạn vật kết nối internet cho phép giới ảo (các mạng ảo mạng xã hội) tích hợp ngữ nghĩa với giới thực tích hợp liệu với thiết bị IoT, đồng thời thiết bị IoT tích hợp vật (trao đổi, tương tác) với giới thực p ie Để tham gia vào cơng nghệ có cách mạng cơng nghiệp lần thứ tư có nhiều phân cấp với mức độ phức tạp khác nhau, nước phát triển tham gia vào mặt cách mạng 4.0 tảng vững từ cách mạng trước Các gia đầu công nghệ Châu Âu Hoa Kỳ, Trung Quốc, Nga đầu tàu dẫn dắt xu phát triển Tuy nhiên, nhận thấy việc tham gia nghiên cứu phát triển thiết bị IoT lĩnh vực giàu tiềm năng, đặc biệt thiết bị IoT liên quan mật thiết đến dân dụng, khơng thể không nhắc tới nhà thông minh (SmartHome) Trải qua trình phát triển lâu dài việc áp dụng triệt để tự động hóa hệ thống nhà máy cơng nghiệp, đến có nhiều thiết bị, hệ thống áp dụng vào môi trường sống hàng ngày Bên cạnh đó, nhu cầu nâng cao chất lượng sống tự động hóa thiết bị gia dụng nhà liên kết chúng thành thể thống kết tất yếu xã hội phát triển Đặc biệt, sở liệu trở thành loại tài nguyên cần phải làm chủ bảo vệ cách nghiêm túc việc làm chủ công nghệ gắn liền với dân dụng cần thiết Ở nước ta, kinh tế ngày phát triển trở thành top đầu khu vực Đông Nam Á, thành phố lớn Hà Nội, Thành Phố Hồ Chí Minh, Đã Nẵng… có quy mơ dân số bình qn thu nhập đầu người cao, nhu cầu sử dụng tiện ích dân dụng nói chung nhà thơng minh nói riêng hay chí thành phố thơng minh (SmartCity) lớn d oa nl w ll u nf va an lu oi m z at nh z m co l gm @ an Lu n va Chính yếu tố kể trên, học viên định lựa chọn đề tài "Nghiên cứu xây dựng ứng dụng tảng Node RED phục vụ nhà thông minh" Sau ac th si 46 Để lập trình cho module wifi tiến hành kết nối với phần cứng học viên lựa chọn sử dụng kit nhúng clover alpha lu an n va gh tn to Hình 3.2: Thiết kế phần cứng kit Clover Alpha p ie Clover Alpha Board Board chủ điều khiển Clover Team nghiên cứu w phát triển Dựa tảng Arduino, Clover Alpha Board tích hợp số thiết oa nl bị như: Đèn LED, nút nhấn, cịi, mắt nhận tín hiệu hồng ngoại ; ngoại vi khác d kết nối thông qua chuẩn sử dụng cổng RJ11 giúp loại bỏ phức tạp lu biến như: Bluetooth, Wifi u nf va an kết nối tảng Arduino cho phép dễ dàng thực kết nối không dây phổ ll Thông số kỹ thuật:  Kích thước 75mm x 67mm x 18mm  Khối lượng 48 gram  Vi điều khiển ATMega328  Nền tảng lập trình Arduino, CloverBlock  Điện áp cung cấp 7-24V (DC- 5.5x2.1mm)  Điện áp hoạt động 5V (DC)  Dòng tiêu thụ tối đa 1A  Cổng giao tiếp (RJ11 6P6C)  Giao tiếp hỗ trợ IO, ADC, PWM, UART, SPI, I2C  USB USB mini-B 2.0  Kết nối không dây Bluetooth 4.0 / Wifi (Tùy chọn)  Thiết bị tích hợp Đèn LED, Nút nhấn, Còi, IR Kit clover cho phép kết nối ngoại vi tích hợp cách đa dạng, cổng kết oi m z at nh z m co l gm @ an Lu n va nối giao hướng sử dụng cáp RJ11 chuẩn ethernet công nghiệp làm cho kết nối ac th si 47 vật lý trở nên chắn dễ kiểm soát Đồng thời ngoại vi tương thích theo lu an n va p ie gh tn to chuẩn arduino cho phép cảm biến đọc ghi dễ dàng Tên ngoại STT Chức vi/cổng kết nối Cung cấp nguồn 5V cho Board từ máy tính, sạc điện thoại, … USB Nạp chương trình lập trình từ máy tính Giao tiếp truyền - nhận liệu với máy tính Cho phép cung cấp ngừng cung cấp nguồn cho Board sử dụng nguồn như: Pin, Adaptor… kết nối Nút On/Off qua Jack DC [3] Cấp nguồn cho Board từ nguồn pin, adapter (Khuyến DC Jack cáo 7-24V) Khởi động lại chương trình Board Nút Reset Boot: Nạp chương trình từ máy tính xuống Board Nút Boot/Run Run: Cho phép sử dụng kết nối module Bluetooth Wifi Cho phép Board mở rộng kết nối không dây sử dụng module Wifi/Bluetooth Bluetooth Wifi cần thiết Ngoại vi sử dụng dạng liệu đầu vào Nút nhấn Ngoại vi sử dụng dạng liệu đầu hình ảnh Đèn LED Ngoại vi sử dụng dạng liệu đầu âm Còi Ngoại vi sử dụng dạng liệu đầu vào để giao Mắt thu hồng tiếp với loại điều khiển hồng ngoại như: Điều khiển điều 10 ngoại hòa, điều khiển tivi… Bao gồm Ports sử dụng để kết nối với thiết bị ngoại vi (TBNV) khác như: TBNV nhập liệu đầu vào, TBNV Port 11 (Cổng kết nối) đầu điều khiển, TBNV cảm biến, TBNV hiển thị, TBNV Robot… d oa nl w u nf va an lu Bảng 3.1: Mô tả ngoại vi phần cứng Clover ll Ý nghĩa kết nối Vào/Ra số (Digital Input/Output) Ra tương tự - PWM UART I2C SPI Vào tương tự (ADC) chân ADC chân ADC chân ADC z at nh z m co l gm @ an Lu Màu sắc cổng Vàng (Yellow) Cam (Orange) Đen (Black) Nâu (Brown) Xanh lục (Green) Xanh lam (Blue) Lam nhạt Lam vừa Lam đậm oi m STT Bảng 3.2: Mô tả thông tin kết nối phần cứng Clover n va ac th si 48 Digital I/O ADC Kết nối khác PWM UART 4 I2C 4 SPI Port Ký hiệu Bảng 3.3: Mô tả thông tin cổng kết nối Clover Để tiến hành kết nối với ngoại vi đầu cuối thiết bị dân dụng 220VAC, học viên sử dụng thiết bị cho phép kết nối theo chuẩn RJ11 nhận tín hiệu điều khiển từ Clover Board lu an n va p ie gh tn to d oa nl w an lu Hình 3.3: Thiết bị kết nối 220VAC va  Ổ cắm cấp nguồn cho thiết bị điện lúc ll u nf  Một đầu kết nối với nguồn điện dân dụng thông qua dây kết nối 220V z at nh cho thiết bị điện oi m  Một đầu kết nối với Clover Board cho phép Board điều khiển việc cấp điện  Ổ cắm đóng gói hồn chỉnh dễ dàng cho việc kết nối thay phải đấu nối dây điện trực tiếp, an toàn sử dụng tránh tai nạn ý z @ muốn l gm Để nhận biết trạng thái ánh sáng môi trường học viên sử dụng cảm làm việc quang điện trở ánh sáng chiếu vào chất bán dẫn làm phát sinh điện tử tự do, tức dẫn điện tăng lên giảm điện trở chất bán dẫn, đặc tính điện độ nhạy quang điện trở phụ thuộc vào vật liệu chế tạo Trong bóng tối quang trở có điện trở lên đến m co biến ánh sáng, Dựa nguyên lý an Lu n va ac th si 49 vài MΩ, có ánh sáng điện trở giảm xuống mức vài Ω Module thiết kế với hai ngõ Analog Digital( TTL) đầu Digital thiết lập ngưỡng sáng chiết áp module, xoay chiết áp bên dấu “+” để tăng độ nhạy, xoay chiết áp bên dấu “-” để giảm độ nhạy Khi có ánh sáng đầu Digital mức 0( 0V-TTL) che tối mức 1( 5V-TTL) Hình 3.4: Cảm biến thu thập liệu ánh sáng lu Để thu thập giá trị nhiệt độ, độ ẩm môi trường, học viên sử dụng an cảm biến nhiệt độ độ ẩm tương thích với Clover kit Module kết nối thơng qua cáp n va RJ11 Được tích hợp đo nhiệt độ độ ẩm xử lý nhằm đơn giản tn to hóa kết nối tăng độ xác cho việc ghi nhận nhiệt độ độ ẩm mơi trường Độ ie gh xác cao, khả đáp ứng nhanh, khả kháng nhiễu tốt cảm biến p lựa chọn cho dự án IoT Cảm biến với lõi DHT11 cảm biến thơng dụng chi phí rẻ w oa nl dễ lấy liệu thông qua giao tiếp one wire (giao tiếp digital dây truyền liệu d nhất) Bộ tiền xử lý tín hiệu tích hợp cảm biến giúp người dùng có liệu lu ll u nf va an xác mà khơng phải qua tính tốn oi m z at nh z @ gm Hình 3.5: Cảm biến nhiệt độ độ ẩm l Khi đầy đủ thành phần kết nối bo mạch clover theo chuẩn RJ11, m co đảm bảo trình đọc ghi liệu liền mạch để sẵn sàng cho chương trình 328P phổ biến xây dựng hệ thống IoT an Lu xử lý trung tâm vi điều khiển nhúng thuộc chuẩn nhúng phổ biến atmega n va ac th si 50 Hình 3.6: Kết nối phần cứng hoàn thiện lu an n va Phần cứng kết nối hoàn thiện với cảm biến ánh sáng, cảm biến nhiệt độ độ ẩm có nhiệm vụ thu thập liệu môi trường, hai cảm biến xử lý lập trình to gh tn board mạch clover kết nối cới port liệu tương ứng Bo mạch có nhiệm vụ truy nhập wifi ESP8266-ESP12 tích hợp bo mạch với anten pcb nhỏ gọn ie p Phần truy nhập wifi cấu hình lập trình tài mục w d oa nl 3.1.2 Lập trình tầng firmware ll u nf va an lu oi m z at nh z Hình 3.7: chu trình đọc ghi liệu từ cảm biến @ gm Dữ liệu thu thập từ cảm biến liên tục đọc ghi cập nhật lên server lưu trữ theo void UpdateSensor() { n va Humidity = DHT11_getHumidity(); an Lu Temperature = DHT11_getTemperature(); m co đính kèm phụ) l thời gian thực, xây dựng hàm updatesensor (tồn chương trình ac th si 51 Light = LightSensor_ReadasAnalog(2,PERCENT); IoT_SendData("IoTTemp",(String)(Temperature)); delay(5); IoT_SendData("IoTHumidity",(String)(Humidity)); delay(5); IoT_SendData("IoTLight",(String)(Light)); } Cấu trúc chương trình chia liệu thành tin “IoT send” thông qua giao thức MQTT để vận chuyển liệu đồng hóa, số liệu chuyển đổi thành dạng tin thích hợp MQTT broker liên tục update lu an n va p ie gh tn to nl w oa Hình 3.8: Chu trình cập nhật liệu lên MQTT server d Để cung cấp server chứa giao thức MQTT học viên sử dụng tảng lu an cloudmqtt để chứa liệu thu thập lắng nghe tin truyền nhận u nf va để thực giao tiếp với tầng điều khiển vi điều khiển nhúng giao tiếp với tầng dashboard giao diện phía ll oi m IoT_WifiConfig("admin","12345689"); z at nh IoT_ServerConfig("m13.cloudmqtt.com","11152"); IoT_UserConfig("admin","123456"); IoT_Listen("IoTControl"); z @ m co l gm 3.2 Xây dựng ứng dụng nhà thông minh Node RED an Lu n va ac th si 52 lu an Hình 3.9: Các node ứng dụng nhà thông minh Node RED n va Khởi tạo cấu hình cảm biến gắn trường giữ liệu trường liệu cảm gh tn to Để xây dựng giao diện dashboad nhúng MQTT cần tiến hành bước sau: p ie biến độ ẩm, nhiệt độ, ánh sáng Tại cửa sổ network giao diện Node RED chọn button d oa nl w “mqtt in” điền trường sau ll u nf va an lu oi m z at nh z Hình 3.10: khai báo trường cảm biến ánh sáng Server: nơi chứa địa mqttcloud với port tương ứng m co l gm @ Giải thích trường cần cấu hình: Topic: chứa tên gọi topic khởi tạo MQTT, topic tương ứng với tên cảm biến ánh sáng tương thích với “IoTLight” n va QoS: mức bảo mật thường để an Lu trường liệu truyền từ thiết bị ESP8266 lên Đối với ảnh cấu hình cho ac th si 53 Output: auto detect, tự động chuyển đổi kiểu liệu Name: nhãn tên hiển thị lên giao diện lu an Hình 3.11: cấu hình trường biểu đồ hiển thị n va Group: cho phép đặt tên để gom nhãn lại để dễ quản lý to tn Size: định kích thước hiển thị biểu đồ ie gh Label: đặt tên hiển thị p Type: định dạng biểu đồ w X-asis: trục x hiển thị biểu đồ oa nl Y-asis: trục y hiển thị biểu đồ d Series clours: chọn màu hiển thị biểu đồ an lu Đối với Node RED việc cấu hình biểu đồ để hiển thị liệu đơn va giản, cấu hình cho giao diện người dùng nhà thông minh không cần u nf phức tạp phải hiển thị liệu cụ thể tiện thao tác cho người dùng ll Đặc biệt kết nối thiết bị có mức độ ổn định khác có độ trễ định m oi cần cấu hình giao thức MQTT cho phép tin truyền nhận theo khung ổn định z at nh liệu dạng chuỗi json để đảm bảo tin kẻ băng thông thấp không z Sau cấu hình cảm biến thành cơng tiếp tục tiến hành cấu hình nút @ gm nhấn chuyển chế độ Tại sổ dashboard Node RED chọn nút “switch” cấu hình m co l tương tự cho nút đèn chiếu sáng, đèn phòng ngủ, rèm cửa sổ an Lu n va ac th si 54 lu an va n Hình 3.12: Cấu hình nút điều khiển nhà thơng minh to tn Group: cho phép nhóm nhãn ie gh Size: điều khiển kích thước, muốn tự động điều chỉnh hình khác p để chế độ auto w Label: cho phép đặt tên nhãn hiển thị giao diện oa nl Icon: cho phép tải ảnh đại diện để thị nút điều khiển d On Payload: gạt nút truyền tin “LIGHTON” ll u nf va an lu Off Payload: tắt nút truyền tin “LIGHTOFF” oi m z at nh z m co l gm @ an Lu n va ac th si 55 3.3 Chạy thử nghiệm hệ thống Sau tiến hành khởi tạo thiết lập node Node RED, đồng thời load firmware cho phần cứng, cho kết tương ứng sau: lu an n va p ie gh tn to d oa nl w ll u nf va an lu m Hình 3.13: Kết xây dựng ứng dụng điều khiển nhà thông minh oi Thông số chung sản phẩm: z at nh 2 Điều khiển Biểu đồ 3 Khác m co Cảm biến l Khả Đo nhiệt độ(0-60oC), độ ẩm (0100%), ánh sáng (0-100%), Điều khiển 220VAC Vẽ biểu đồ thời gian thực Biểu đồ màu thay đổi theo mức (ví dụ: nhiệt độ trung bình biểu đồ màu vàng, nhiệt độ cao màu đỏ gm Số lượng @ Nội dung z STT an Lu n va ac th si 56 3.4 Kết luận Chương cuối luận văn tập trung vào xây dựng trực tiếp hệ thống tảng Node RED lập trình phần cứng lựa chọn Kết nhận phần cứng hoạt động theo tính năng, chương trình phần mềm hiển thị giao diện điều khiển tương thích với phần cứng Hệ thống sử dụng tảng Node RED hoạt động ổn định, phần cứng thông qua kết nối từ module wifi ESP8266 cho kết nối ổn định với khoảng cách phạm vi nhà trung bình Hệ thống cho phép biến thiết bị điện quạt, đèn… thành thiết bị tham gia vào mạng internet khẳng định đặc tính “Things” thơng minh kết nối vạn vật Ngoài ra, tảng Node RED học viên sử dụng hồn tồn mở rộng với điều khiển thông minh lập lịch, thiết đặt kịch chế độ luật điều khiển nhà thơng minh có lu an n va p ie gh tn to d oa nl w ll u nf va an lu oi m z at nh z m co l gm @ an Lu n va ac th si 57 KẾT LUẬN Dưới hướng dẫn người hướng dẫn khoa học với tập trung nghiên cứu thân, sau trình tìm hiểu, nghiên cứu, xây dựng giải toán đặt luận văn học viên hoàn thiện nội dung luận văn đáp ứng yêu cầu nội dung đặt theo đề cương xây dựng Về kết thực tế luận văn đạt được:  Cách thức cài đặt sử dụng tảng Node RED xây dựng ứng dụng IoT nói chung nhà thơng minh nói riêng  Xây dựng thành cơng chương trình điều khiển nhà thông minh tảng Node RED lu an  Xây dựng thành công thiết bị thử nghiệm nhà thơng minh có khả va n điều khiển thông qua internet gh tn to Về định hướng nghiên cứu tiếp theo, học viên dự kiến thực công p ie việc sau: w  Phát triển nhiều node wifi đề điều khiển đa dạng oa nl  Phát triển hệ thống giao diện dashboard với tốc độ cao nhiều kịch d điều khiển lu va an Cuối cùng, học viên xin chân thành cảm ơn Thầy, Cô bạn Học viên ll u nf quan tâm đến vấn đề trình bày luận văn oi m z at nh z m co l gm @ an Lu n va ac th si 58 DANH MỤC CÁC TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] Hồng Minh Sơn (2006), Mạng truyền thơng cơng nghiệp, nhà xuất khoa học kĩ thuật, Hà Nội, Việt Nam, 256 trang Tiếng Anh [2] Samuel Greengard (2015), The Internet Of Things, The MIT press essential knowledge series, 296 pages lu an n va p ie gh tn to [3] Ke Yin & Juncheng Jiang (2014), “An application of internet of things in the field of urban building fire safety”, International Journal of Safety and Security Eng., Vol 4, No 2, pp 135–142 [4] Marlon Buchanan (2020), The smart home manual, Home TechHacker, 136 pages [5] OpenJS Foundation < https://nodered.org/docs/user-guide/> Truy cập ngày 12 tháng năm 2021 [6] McKinsey&Company, McKinsey global institute, “The internet of things: mapping the value beyond the hype” https://www.mckinsey.com/~/media/McKinsey/Industries/Technology%20Me dia%20and%20Telecommunications/High%20Tech/Our%20Insights/The%20 Internet%20of%20Things%20The%20value%20of%20digitizing%20the%20p hysical%20world/Unlocking_the_potential_of_the_Internet_of_Things_Execu tive_summary.pdf Truy cập ngày 12 tháng năm 2021 [7] International Labour Organization, United Nations , “Future of work is the choice of Viet Nam” https://www.ilo.org/hanoi/Informationresources/Publicinformation/newsitems/ WCMS_730850/lang en/index.htm Truy cập ngày 12 tháng năm 2021 [8] Statista, Stroer Content Group Gmbh, “Smart Home” https://www.statista.com/outlook/dmo/smart-home/worldwide Truy cập ngày 12 tháng năm 2021 d oa nl w ll u nf va an lu oi m z at nh z m co l gm @ an Lu n va ac th si 59 PHỤ LỤC lu an n va p ie gh tn to /****This code is created by ADMIN ****/ /* ****** | ****** */ /* LightSensor * P2 * | * P3 * TempHumiSensor*/ /* ****** | ****** */ /* Motor * P1 * | * P4 * 220V device */ /* ****** | ****** */ /***********************************************/ /*Program uses Wifi Module for Internet of Things.*/ /*Don't create "IoT_dataBuffer" variable*/ #include #include #include #include #include #include #include int Temperature; int Humidity; int Light; RunPeriodic RunPeriodic1; RunPeriodic RunPeriodic2; // Describe this function void ProcessControl() { if (IoT_hasNewData()) { IoT_copyData(); // Dieu Khien Bom if (IoT_dataBuffer.indexOf("PUMPON") >= 0) { DeviceControl_Write(4,1,DEVICE_ON); } if (IoT_dataBuffer.indexOf("PUMPOFF") >= 0) { DeviceControl_Write(4,1,DEVICE_OFF); } // Dieu Khien Den if (IoT_dataBuffer.indexOf("LIGHTON") >= 0) { DeviceControl_Write(4,0,DEVICE_ON); } if (IoT_dataBuffer.indexOf("LIGHTOFF") >= 0) { DeviceControl_Write(4,0,DEVICE_OFF); } d oa nl w ll u nf va an lu oi m z at nh z m co l gm @ an Lu n va ac th si 60 // Dieu Khien Rem if (IoT_dataBuffer.indexOf("CURTAINOPEN") >= 0) { Motor_control(MOTOR_01,true,80); } if (IoT_dataBuffer.indexOf("CURTAINCLOSE") >= 0) { lu an n va p ie gh tn to Motor_control(MOTOR_01,false,80); }}} // Describe this function void UpdateSensor() { Temperature = DHT11_getTemperature(); Humidity = DHT11_getHumidity(); Light = LightSensor_ReadasAnalog(2,PERCENT); IoT_SendData("IoTTemp",(String)(Temperature)); delay(5); IoT_SendData("IoTHumidity",(String)(Humidity)); delay(5); IoT_SendData("IoTLight",(String)(Light)); } void setup() { IoT_Init(); DeviceControl_Init(4); Motor_Init(); DHT11_Init(3); LightSensor_Init(2); IoT_WifiConfig("Stemlab","12345689"); IoT_ServerConfig("m13.cloudmqtt.com","11152"); IoT_UserConfig("clover","123456"); IoT_Listen("IoTControl"); RunPeriodic1.setup(5000); SingleLed_Init(LEDONBOARD); RunPeriodic2.setup(1000); IoT_Start(); } void loop() { ProcessControl(); if(RunPeriodic1.Update()){ UpdateSensor(); } if(RunPeriodic2.Update()){ SingleLed_Toggle(LEDONBOARD);}} d oa nl w ll u nf va an lu oi m z at nh z m co l gm @ an Lu n va ac th si