Nhà thông minh kết hợp điện năng lượng mặt trời điều khiển đa chức năng thông qua công nghệ iot

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NHÀ THÔNG MINH KẾT HỢP ĐIỆN NĂNG LƢỢNG MẶT TRỜI ĐIỀU KHIỂN ĐA CHỨC NĂNG THÔNG QUA CÔNG NGHỆ IoT Ngành: KỸ THUẬT ĐIỆN - ĐIỆN TỬ Giảng viên hướng dẫn: PGS TS Nguyễn Hùng SVTH: Nguyễn Quang Thành MSSV: 1711020078 Lớp: 17DDCA1 SVTH: Võ Thành Vinh MSSV: 1711020062 Lớp: 17DDCA1 SVTH: Lý Thái Tài MSSV: 1711020076 Lớp: 17DDCA1 Tp.HCM, ngày 31 tháng 08 năm 2021 LỜI CAM ĐOAN Chúng tơi cam đoan cơng trình nghiên cứu Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khác Tp Hồ Chí Minh, ngày 31 tháng 08 năm 2021 (Ký tên ghi rõ họ tên) Nguyễn Quang Thành Võ Thành Vinh Lý Thái Tài i LỜI CẢM ƠN Trong sống, với giây phút thành công, cá nhân phải trải qua giai đoạn khó khăn định hướng Trong thời gian đó, song hành với nổ lực lĩnh cá nhân đó, giúp đỡ chân thành người thân bạn bè xung quanh đóng vai trị quan trọng để người trở lại bước tiếp để vượt qua nghịch cảnh Trong suốt năm học qua, chúng em nhận giúp đỡ từ nhiều phía để hơm hồn thành luận văn Trước hết, chúng em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến gia đình, người ln theo dõi hỗ trợ vật chất tinh thần để chúng em kết thúc bốn năm đại học Chúng em gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy PGS TS Nguyễn Hùng, người giúp đỡ tụi em chọn đề tài, hướng dẫn em suốt thời gian thực đề tài từ lúc bắt đầu đồ án Chúng em xin cảm ơn quý Thầy Cô giảng dạy em, đặc biệt Thầy Cô giảng viên Viện Kỹ thuật HUTECH Nhờ hướng dẫn tận tình Thầy ý kiến góp ý, hỗ trợ bạn sinh viên giúp em hoàn thành tốt đề tài Mặc dù cố gắng, kiến thức hạn chế khơng tránh khỏi sai sót khơng mong muốn Sau chúng em xin kính chúc Thầy Cô Viện Kỹ thuật HUTECH thầy PGS TS Nguyễn Hùng thật nhiều sức khoẻ TP Hồ Chí Minh, ngày 08 tháng 08 năm 2021 Sinh viên thực Nguyễn Quang Thành Võ Thành Vinh Lý Thái Tài ii MỤC LỤC Lời cam đoan I Lời cảm ơn II Mục lục III Danh sách chữ viết tắt VI Danh sách bảng VII Danh sách hình VIII Lời mở đầu Chương 1: Giới thiệu nhà thông minh 1.1 Tầm quan trọng ý nghĩa đề tài 1.2 Những cơng trình nghiên cứu giới 1.3 Mục đích nghiên cứu đề tài 1.4 Nhiệm vụ nghiên cứu đề tài 1.5 Phương pháp nghiên cứu 1.6 Các kết đạt đề tài 1.7 Kết cấu đề tài Chương 2: Tổng quan giải pháp iot 2.1 Tìm hiểu thuật ngữ ” Internet of things” 2.2 Tổng quan nhà thông minh 10 2.2.1 Giới thiệu nhà thông minh 10 2.2.2 Nguyên tắc hoạt động nhà thông minh 12 2.2.3 Tiêu chuẩn nhà thông minh 13 2.2.4 Những xu hướng phát triển nhà thông minh Việt Nam 14 iii 2.3 Vi điều khiển 15 2.4 Raspberrt Pi 16 2.4.2 Arduino Uno R3 25 2.5 Cảm biến 29 2.5.1 Cảm Biến Mưa 29 2.5.2 Cảm Biến Độ Âm Đất 31 2.5.3 Cảm Biến Khí Gas 32 2.5.4 Cảm biến chuyển động Pir 34 2.5.5 Cảm biến nhiệt độ độ âm 36 2.5.6 Cảm Biến Thẻ Từ RFID 39 2.5.7 Cảm Biến Khoảng Cách HC-SR04 40 2.5.8 Cảm biến hồng ngoại 42 Chương 3: Phương pháp giải 44 3.1 Các ứng dụng điều khiển hệ thống 44 3.1.1 Giới thiệu IBM Bluemix 44 3.1.2 Phương thức giao tiếp sử dụng Waston IOT Platform 45 3.2 Tìm hiểu MQTT 46 3.2.1 Lưu Trữ Dữ Liệu Bằng Node-Red Trên Cloudant 46 3.2.2 Web Application 51 3.2.3 Hệ thống điện mặt trời có lưu trữ bao gồm thiết bị gì? 56 3.2.4 Tính tốn lựa chọn hệ thống điện mặt trời hịa lưới có dự trữ: 60 3.2.5 Hệ thống điện mặt trời có lưu trữ 61 Chương 4: Quy trình thiết kế mơ hình nhà thơng minh 62 4.1 Thiết kế mô hình nhà 62 iv 4.1.1 Mơ hình nhà 62 4.2 Thiết kế ứng dụng điều khiển 64 4.2.1 Giao diện web cách điều khiển 64 4.2.2 Lưu trữ liệu 72 Chương 5: Thi cơng mơ hình nhà thông minh 73 5.1 Lưu đồ giải thuật 73 5.1.1 Sơ đồ toàn ứng dụng hệ thống SmartHome 73 5.2 Kết đo đạc node 77 5.3 Mơ hình thực tế 78 5.4 Đánh giá 82 Chương 6: kết luận hướng phát triển 83 6.1 Kết luận 83 6.2 Khuyêt điểm 83 6.3 Ưu điếm 83 6.4 Hướng phát triển 83 6.5 Ứng dụng 84 Tài liệu tham khảo 85 Phụ lục 87 v Serial.print("HT="); Serial.print(temperature); Serial.print("*C,"); Serial.print(humidity); Serial.print("%"); Serial.println(); if (temperature > 38 || humidity > 80) digitalWrite(HT_LED, HIGH); else digitalWrite(HT_LED, LOW); delay(500); } int time_Measurement(int duration) { digitalWrite(ULT_TRIG, LOW); delayMicroseconds(2); digitalWrite(ULT_TRIG, HIGH); delayMicroseconds(10); digitalWrite(ULT_TRIG, LOW); duration = pulseIn(ULT_ECHO, HIGH); return duration; 95 } void display_distance(int distance) { lcd.setCursor(8, 0); if (distance < 10) { lcd.print(0); } lcd.print(distance); Serial.print("US="); Serial.print(distance); Serial.print("\t"); if (1