Đề tài tìm hiểu nhà thông minh và thiết kế mạch bật đèn khi trời tối

Trong tương lai, những tiêu chí trên sẽ không bao giờ dừng lại, trong đó phương diện công nghệ luôn được đề cao và là phương diện đi đầu trong công cuộc phát triển ngành xây dựng.Khi các

KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ

BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI : TÌM HIỂU NHÀ THÔNG MINH VÀ THIẾT KẾ

MẠCH BẬT ĐÈN KHI TRỜI TỐI

Sinh viên thực tập: NGUYỄN ĐỨC DŨNG

Lớp : K23A

Mã sinh viên : 20A12010036

Giảng viên hướng dẫn: TS ĐỖ ĐÌNH HƯNG

Hà Nội, ngày 15 tháng 2 năm 2024

Mục Lục

CHƯƠNG 1: TÌM HIỂU NHÀ THÔNG MINH 1

I MỞ ĐẦÙ 1

1.1 Tầm quan trọng của nhà thông minh trong cuộc sống hiện đại 1

1.2 Ý nghĩa khoa học 1

1.3 Ý nghĩa thực tiễn 2

1.4 Đối tượng nghiên cứu 2

II TỔNG QUAN VỀ NHÀ THÔNG MINH 3

2.1 Xu hướng phát triển nhà thông minh trên thế giới 3

2.2 Xu hướng phát triển nhà thông minh ở Việt Nam 3

2.3 Thế nào là một ngôi nhà thông minh 4

2.4 Mô hình nhà thông minh 8

III THIỆU VỀ CÔNG NGHỆ NHÀ THÔNG MINH 11

3.1 Khái niệm công nghệ nhà thông minh 11

3.2 Ưu điểm của công nghệ nhà thông minh 12

3.3 Các công nghệ nhà thông minh 13

3.4 Công nghệ EIB là công nghệ mang tính đột phá 16

IV CÔNG NGHỆ EIB 20

4.1 Giới thiệu về công nghệ EIB 20

4.2 Sự trao đổi dữ liệu và hoạt động mạng 23

4.3 Giao thức EIB 25

4.4 Các thành phần EIB 29

CHƯƠNG 2: MẠCH CẢM BIẾN ÁNH SÁNG 33

V Giới thiệu mạch cảm biến ánh sáng 33

5.1 Cảm biến ánh sáng là gì? 33

5.2 Ứng dụng và công dụng của cảm biến ánh sáng trong sản xuất đèn năng lượng mặt trời 34

5.3 Phân tích nhu cầu và sự cần thiết của mạch……… 33

5.4 Các sản phẩm đã có trên thị trường 34

VI CÁC LINH KIỆN TRONG MẠCH 35

6.1 Các linh kiện: 35

6.2 Nguyên lí và cấu tạo của các linh kiện : 35

VII Sơ đồ khối và thi công mạch 43

7.1 Sơ đồ khối của mạch 43

7.2 Sơ đồ nguyên lý 44

7.3 Nguyên lý hoạt động của mạch 44

7.4 Hình ảnh mạch in và mạch hoàn chỉnh 46

CHƯƠNG 3 KẾT LUẬN CỦA CẢ ĐỀ TÀI 47

LỜI NÓI ĐẦU

Khoa học công nghệ là một ngành đem lại cho cuộc sống conngười nhiều tiện ích mà không ngành nào có thể sánh bằng Mộttrong những tiện ích to lớn ấy là đem lại sự thoải mái và tiện nghicho đời sống sinh hoạt hàng ngày

Và nhà thông minh là sự phát triển mang lại lợi ích cho con người,nhà thông minh đang là xu hướng cho nhiều người muốn sự tiện lợi,hiện đại và giúp ích cho đời sống con người Hãy tượng tưởng khichúng ta chỉ cần nói là có thể bật đèn và bật nhạc cùng các thiết bịkhác như điều hòa và lò sưởi, khi ra ngoài chúng ta có thể yên tâmvào hệ thống an ninh ngôi nhà

Chúng ta cũng có đèn tự động bật tắt khi trời tối là sự phù hợp chonhà thông minh, khi buổi tối chúng ta không cần thao tác mà chỉ cầnbuổi tối là các đèn vườn, đèn ngủ, đèn ở cổng đều sáng lên và sữ tựtắt khi trời sáng Đèn tự động cũng đc gắn nhiều ở các mặt đường đểtiện lợi bật tắt khi trời tối và trời sáng

Trên cơ sở những kiến thức đã tích lũy được 4 năm học tập chuyênngành Điện Tử tại trường Đại Học Mở Hà Nội và hơn một tháng thựctập, em đã hoàn thành bản báo cáo thực tập tốt nghiệp này

Để hoàn thành bản báo cáo này tôi xin chân thành cảm ơn thầygiáo Thạc sĩ Đỗ Đình Hưng đã tận tình hướng dẫn tôi trong suốt quátrình thực tập tốt nghiệp

CHƯƠNG 1: TÌM HIỂU NHÀ THÔNG MINH

1.1 T ầ m qu a n tr ọ n c ủ a n h t h ô g m in h t r o n g c u ộ c s ố n h

ấy luôn được nâng cao nhằm phục vụ con người một cáchhiệu quả nhất Trong tương lai, những tiêu chí trên sẽ không baogiờ dừng lại, trong đó phương diện công nghệ luôn được đề cao

và là phương diện đi đầu trong công cuộc phát triển ngành xâydựng

Khi các công trình nhà ở đã phát triển mạnh theo quy mô vàkiến trúc thì người ta quan tâm hơn đến tính thoải mái của conngười khi sử dụng nó, và họ kết hợp tất cả chức năng có thể cócủa ngôi nhà để mang lại cho con người một cuộc sống tiện nghi,không lo nghĩ Ngôi nhà càng ngày càng trở nên thông minh, thânthiện với con người, hiểu được những suy nghĩ của chủ nhà vàthực hiện các ý nghĩ của chủ nhà một cách tự động, chính xác Từ

đó khái niệm nhà thông minh đã được đưa ra để các nhà khoa họcnghiên cứu

Ngôi nhà thông minh là khái niệm sẽ giải quyết các vấn đềnhư: tiện nghi, thoải mái, an toàn, tiết kiêm, an tâm v.v

1.2 Ý nghĩa khoa học

Nhà thông minh mang một ý nghĩa rất lớn cho khoahọc, bởi nó đưa ra giải pháp mới cho ngành điện tử, giải pháptruyền dẫn và quản lý tài nguyên điện trong thiết kế xâydựng Một giải pháp hoàn toàn khác biệt so với giải pháptruyền thống sử dụng mạng lưới điện 220V hay 110V trêntoàn hệ thống đường dây diện, làm cho người dùng có thểgặp nguy hiểm, đặc biệt với trẻ nhỏ Giờ đây mạng lưới điệngiao tiếp với người dùng chỉ còn 24V không thể gây nguy hiểmtính mạng cho con người Các sản phẩm trong công trình xâydựng không còn là các sản phẩm hoạt động riêng rẽ nữa, màchúng được phối hợp với nhau tạo thành một hệ thống thốngnhất, để đạt hiệu quả sử dụng cao nhất, với chi phí thấp nhất.Ngoài ra, giải pháp này ra đời đã đưa đến công nghệ mới,công nghệ chế tạo sản phẩm thông minh, các phần mềm quản

lý hệ thống, với tính thẩm mỹ cao, nhiều tính năng mới, ưu việthơn, dễ sử dụng, nhưng vẫn tiết kiệm chi phí, năng lượng, v.v.Tóm lại, công nghệ nhà thông minh đã lời giải cho nhiềuvấn đề trong nghiên cứu khoa học đồng thời cũng tạo nênmột công cuộc nghiên cứu mới, phạm vi ứng dụng không chỉtrong xây dựng nữa mà còn tạo ra làn sóng công nghệ chocác lĩnh vực khác, lĩnh vực thông tin, điện tử, tự động hóa, v.v

1.3 Ý nghĩa thực tiễn

Chúng ta không thể phủ nhận lợi ích của việc nghiên cứu

và phát triển nhà thông minh tới đời sống hiện tại, nó mang lạitính tiện nghi, thoải mái, sang trọng, an toàn cho cuộc sốngnhiều âu lo, vất vả hàng ngày Không những vậy nhà thôngminh còn là giải pháp tiết kiệm nguồn năng lượng, đang là vấn

đề làm đau đầu các nhà khoa học

2

Con người sẽ có một cuộc sống tốt đẹp hơn, không phảidành quá nhiều tâm trí trong việc quản lý ngôi nhà, mà conngười có thể dành thời giờ cho nhiều việc khác Chúng ta gầnnhư tương tác được với những vật liệu mà trước đây gần như

là không thể

Và ngôi nhà của chúng ta cũng có một cái nhìn hoàn toànmới, thực sự như một vật thể có thể tự vận hành để phục vụcon người Giờ đây ta hoàn toàn hãnh diện với một ngôi nhàthể hiện đẳng cấp của sự chuyên nghiệp, sang trọng, phongcách, cá tính hay bất cứ đặc trưng nào mà chúng ta muốn có

1.4 Đối tượng nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu là các hệ thống nhà thông minh,trong báo cáo này sẽ điểm qua các công nghệ khác như X10,PLC, UPB và tập trung nghiên cứu công nghệ mới là EIB

II TỔNG QUAN VỀ NHÀ THÔNG MINH

2.1 Xu hướng phát triển nhà thông minh trên thế giới

Nhiều người cho rằng, một trong những điều thú vị nhất khidùng Internet là nó rất phổ biến trong cuộc sống Một phòngngủ, một cái tủ lạnh hay một ngôi nhà bình thường cũng đềuđược nối mạng Những “ngôi nhà thông minh” giờ đã trở nênquen thuộc, trong đó Internet không những chỉ được truy cập từmột máy tính cá nhân bình thường, mà còn là một phương tiệnđiều khiển các chức năng trong nhà Hàng nghìn ngôi nhà nốimạng như vây đã có trong thực tế

Phó chủ tịch Intel – ông Louis Burns đã từng đưa ra nhậnđịnh tại diễn đàn các nhà phát triển Intel, diễn ra tại Mỹ năm2004: “ Ngành công nghiệp điện toán, điện tử tiêu dùng và viễnthông đang kết hợp thành một ngành công nghiệp mới nhằm

đưa ra các giải pháp thống nhất tạo ra những ngôi nhà số, giúpcon người sử dụng nối mạng ở bất cứ nơi nào mà họ đặt chântới.”

Ngôi nhà thông minh đang là ngôi nhà thể hiện phong cáchchuyên nghiệp tại Mỹ Theo tập đoàn thương mại InternetHome Alliance cho biết, trong 1,5 triệu ngôi nhà được xâydựng mới ở Mỹ năm 2005, thì 20% nhà có “cấu trúc nối mạng”

để liên kết điều khiển từ xa

2.2 Xu hướng phát triển nhà thông minh ở Việt Nam

Một vài thập kỷ trước đây, ai cũng nghĩ rằng chỉ ông chủngành công nghệ thông tin như Bill Gate mới có thể có đượcngôi nhà mơ ước của mình, một ngôi nhà thông minh có thểghi nhớ từng thói quen, sở thích của các vị khách đến chơinhà Nhưng ý nghĩ đó đã dần trôi qua theo thời gian, hiệnnay, hàng loạt các hãng xây dựng, các nhà tích hợp mạng nội

bộ, các công ty cung cấp đồ gia dụng luôn chào mời những sảnphẩm, dịch vụ nhà thông minh, mang lại sự thoải mái và tiệnnghi cho ngôi nhà của chúng ta

Cùng với sự phát triển kinh tế của xã hội là sự nâng cao đờisống hàng ngày, ta có thể thấy rõ công nghệ nhà thông minhluôn gây được sự chú ý của người dân Việt Nam, đã có hơn 50ngàn người đến tham quan và sử dụng thử các thiết bị kỹ thuật

số được nối mạng thành hệ thống thống nhất tại Trung tâm kỹthuật số LG tại thành phố Hồ Chí Minh sau hơn một năm hoạtđộng Trung tâm kỹ thuật số nằm tại khuôn viên khách sạn NewWorld, với hơn 1000m2, có thể xem là nơi giới thiệu thiết kế kiểumẫu mô hình của một ngôi nhà thông minh với các thiết bị kỹthuật số mà dù đứng ở bất kỳ nơi đâu trong ngôi nhà, ta cũng cóthể điều khiển tất cả các thiết bị qua mạng “gia đình” LG homenetwork, đồng thời có thể sử dụng thử các thiết bị, sản phẩm

4

đặc biệt sẽ có mặt trong một ngôi nhà thông minh như điềukhiển máy lạnh bằng điện thoại, nghe radio bằng lò vi ba v.v.Ngoài ra trung tâm còn có chương trình đào tạo và hướng dẫnngười sử dụng có thể làm quen, không bỡ ngỡ với việc sử dụngcác thiết bị thường có trong nhà thông minh, như quản lý ngôinhà qua máy tính để bàn, hay quản lý hệ thống đèn qua điệnthoại v.v.

Theo điều tra của ngành xây dựng, càng ngày số lượngngôi nhà lắp đặt hệ thống nhà thông minh ngày càng tăng,song song với nó, tiện nghi của các ngôi nhà cũng được nângcao, bởi vậy mà các công ty giải pháp nhà thông minh đã đượcthành lập rất nhiều nhằm đáp ứng nhu cầu lắp đặt của kháchhàng

2.3 Thế nào là một ngôi nhà thông minh

Một ngôi nhà thông minh có thể đơn giản hay phức tạptùy theo tính năng mà chủ nhà mong muốn Có thể chỉ là mộtthiết bị điều chỉnh độ sáng cho đèn ngủ nhưng cũng có thể làcác tính năng cao cấp hơn, phức tạp hơn như tự động hóa hoàntoàn các thiết bị có trong gia đình theo lịch hoạt động tươngứng với thói quen sinh hoạt hàng ngày của các thành viêntrong gia đình Bất cứ những gì chúng ta cần ở một ngôi nhàthông minh với các thiết bị hiện đại đều có thể được mang đến.Chúng ta hãy tưởng tượng hoạt động của một hệ thống nhà thông minh được minh họa dưới đây:

- Buổi sáng:

Vào 5h30’ sáng hệ thống bắt đầu tự động điều chỉnhcác thiết bị trong khi chúng ta vẫn đang ngon giấc Sau mộtđêm dài, hệ thống điều hòa được giảm công suất hoạt động

để tiết kiệm năng lượng, hệ thống điều khiển trung tâm sẽdựa trên nhiệt độ thực tế ngoài trời và gửi tín hiệu điều khiển

tới bộ điều khiển điều hòa, để kích hoạt hệ thống làm ấmkhông khí nếu nhiệt độ trong phòng thấp hoặc làm mátkhông khí nếu nhiệt độ trong phòng cao hơn nhiệt độ đặt trước.Đến 6h00’ không khí trong nhà đã trở nên dễ chịu sẵn sàngđón ta thức dậy Hệ thống an ninh tự động trở lại trạng tháibình thường, đèn phòng ngủ chính bật sáng với độ sáng thấp

để ta không bị chói mắt khi mới thức giấc Sau đó vài phút đènphòng ngủ chính sẽ tăng độ sáng để ta quan sát mọi vật.Ngay lúc đó, một bản nhạc nhẹ chào đón ngày mới được bậtlên

Hình 2/1: Bộ điều khiển điều hòa

Máy pha cà phê tự động được bật lên để sẵn sàng cho ta

ly cà phê thơm ngon vào buổi sáng

Ngoài trời, hệ thống bơm nước tưới thảm cỏ tự động bậtlên để thảm cỏ luôn được giữ ẩm và sau một vài phút khi thảm

cỏ đó được tưới đủ nước hệ thống bơm sẽ tự động tắt Nếu tốihôm trước trời mưa thì hệ thống cảm biến sẽ thông báo cho

hệ thống trung tâm rằng thảm cỏ đó đủ nước và hệ thống bơmtưới sẽ không hoạt động

6

- Ban ngày:

Khi vòi tắm hoa sen không được sử dụng, máy rửa bát đĩa

đã rửa xong bát đĩa của bữa sáng, bình nóng lạnh tự động tắt

để tiết kiệm năng lượng và kéo dài tuổi thọ thiết bị

Khi tất cả các thành viên trong gia đình đều đã đến nơilàm việc hay trường học, hệ thống an ninh tự động được đặt ởtrạng thái an ninh cao Hệ thống trung tâm tự động tắt hết cácđèn mà ta quên chưa tắt Hệ thống cảm biến đảm bảo antoàn an ninh cho ngôi nhà Chúng là cảm biến chuyển động,cảm biến cửa – cửa sổ, cảm biến báo khói – báo cháy v.v, tất

cả các cảm biến đảm bảo chắc chắn mọi thứ trong ngôi nhàđều an toàn

Khi có một thành viên trong gia đình ở nhà, hệ thống điều hòa sẽ tự động tắt

sau một vài phút nếu có một ai đó mở cửa

Ngôi nhà có nguy cơ bị đột nhập khi tất cả các thành viêntrong gia đình đều không có mặt ở nhà Nếu ngôi nhà đượctrang bị hệ thống an ninh thì nguy cơ này sẽ không còn nữa.Khi kẻ gian cố gắng đột nhập vào nhà, hệ thống điều khiểntrung tâm tự động quay số để gọi và thông báo địa chỉ nhà chocảnh sát, hoặc đơn giản hơn, hệ thống sẽ gọi cho chúng ta Hệthống cũng tự động gửi email tới hòm thư, hoặc nhắn tin tớiđiện thoại di động

Trong suốt cả ngày, các thành viên trong gia đình đều cóthể kiểm tra ngôi nhà thường xuyên thông qua trình duyệt web

Hệ thống điều khiển ngôi nhà được kết nối bằng một phầnmềm dạng web server Vì vậy, các thành viên trong gia đình

có thể theo dõi trạng thái của ngôi nhà, các sự kiện được ghi

lại trong khi chúng ta ở trường, tại văn phòng hay bất cứ nơinào có máy tính kết nối internet.

- Khi ta trở về nhà:

Vào 5h00’ chiều, bình nước nóng spa tự động bật làm ấmnước trong bồn tắm, khoảng 30 phút sau, nước đã đủ ấm vàsẵn sàng cho chúng ta thư giãn cơ thể sau một ngày làm việcmệt mỏi

Hệ thống điều hòa sẽ tự động hoạt động trở lại, khoảng 30phút sau, không khí trong nhà đã trở nên dễ chịu sẵn sàngchào đón ta trở về nhà Hệ thống điều hòa tự động đi vàotrạng thái hoạt động tiết kiệm năng lượng

Hệ thống điều khiển tự động tính được thời gian mặt trờilặn dựa trên kinh độ, vĩ độ, múi giờ khu vực nơi chúng ta ở.Khi mặt trời lặn, hệ thống đèn tự động được kích hoạt ở các vịtrí : phòng khách, bếp, cửa ra vào, đèn sân vườn Các đèn nàytăng độ sáng sau mỗi 5 phút Và sau 45 phút, khi trời tối hẳn

hệ thống đèn sẽ đạt độ sáng cực đại, điều này giúp chúng tatận dụng được ánh sáng tự nhiên, giảm điện năng tiêu thụ

Hệ thống đèn chiếu sáng tại các khu vực hành lang, cầuthang, nhà vệ sinh sẽ tự động bật khi ta đi đến và tự động tắtkhi ta đi ra khỏi các khu vực trên Chúng ta không còn phải

mò mẫm trong bóng tối để tìm công tắc đèn, và không baogiờ sợ quên tắt đèn – điều mà thường xuyên xảy ra

- Khi nghỉ ngơi buổi tối:

Sau bữa tối, là thời gian các thành viên trong gia đình nghỉngơi sau một ngày dài làm việc và học tập căng thẳng Khi xemchương trình trên ti vi trong phòng – đèn chiếu sáng sẽ tự độnggiảm độ sáng đến mức đã đặt trước, để chúng ta xem phim mộtcách thoải mái nhất

8

Khi nghe nhạc, chúng ta sẽ thoải mái chọn những chươngtrình phù hợp với mình, chúng ta có thể chọn nghe nhạc từ I-pod , PC, laptop, đầu máy CD, DVD, Radio FM v.v, ngay trên

hệ thống âm thanh được bố trí trong phòng của mình, màkhông ảnh hưởng tới các thành viên khác trong gia đình

Trong phòng của mình, chúng ta có thể dùng PC, laptop kết nối wi-fi để điều chỉnh độ sáng đèn, kiểm tra trạng thái an ninh, quan sát hình ảnh từ các camera v.v

- Trong suốt đêm:

Lúc 2h00’ sáng tất cả các thành viên trong gia đình đangngon giấc, chiếc đồng hồ treo tường buông từng tiếng chậmrãi, chú chó nằm ngủ dưới chân cầu thang Một lát sau, chúchó cảm thấy khát và thức dậy tìm nước uống, nó chạy qua tất

cả các cảm biến chuyển động (như hình 1.2) để đến đĩa đựngnước của nó Và sau khi uống nước xong nó quay trở lại vị trílúc trước Mọi chuyển động của nó được hệ thống an ninh bỏqua vì trước đó tất cả các cảm biến chuyển động đó được đặt ởchế độ phát hiện và bỏ qua các thú vật nhỏ để không gây rabáo động sai

Vào 3h30’, chúng ta trở dậy và đi toilet Hệ thống cảmbiến nhận ra sự hiện diện và tự động bật sáng đèn phòng ngủchỉ đủ để ta thấy đường và không gây ảnh hưởng đến ngườikhác.

10

2.4 Mô hình nhà thông minh

2

4 1 M ạ n g L A N

Để khai thác tốt nhất các tính năng của hệ thống nhà thôngminh, chúng ta cần xây dựng cho ngôi nhà của mình một hệthống mạng LAN tốt nhất, ta nên sử dụng dịch vụ Internet,mạng wi-fi cho ngôi nhà mình để có thể sử dụng internet mộtcách thoải mái không bị vướng víu bởi dây cáp mạng Mặtkhác việc sử dụng mạng wi-fi mở ra cho chúng ta khả năngứng dụng rất lớn, vì hầu hết các thiết bị di động ngày nay đềucung cấp kết nối wi-fi Với một chiếc Smart phone hoặc lap-topkết nối wi-fi ta dễ dàng điều khiển được toàn bộ hệ thống thiết

bị trong gia đình, lướt web hay quan sát hình ảnh từ cáccamera an ninh Hiện nay, các công ty cung cấp các sảnphẩm thông minh cũng thiết kế rất nhiều các phần mềm chạytrên các thiết bị di động để chúng ta dễ dàng quản lý ngôi nhàmình qua wi-fi

Để có một mạng LAN tốt chúng ta cần chuẩn bị đầy đủ các thiết bị cần thiết bao gồm: Thuê bao ADSL từ các nhà cung cấp dịch vụ như FPT, Viettel, Megavnn ; Router ADSL, chuyển mạch mạng 10/100/1000 Mbps; máy tính chủ; wi-fi access point,

và các thiết bị ngoại vi như máy tính cá nhân, smart phone v.v Hình 1/3 mô tả mạng LAN là nền tảng để tích hợp hệ thống điều khiển, hệ thống giải trí và các hệ thống khác, đảm bảo

cho các hệ thống hoạt động đồng bộ, thống nhất.

Hình 2/3: MạngLAN

2.4.2 Các thiết bị thông minh

Trong giải pháp của EIB, một giải pháp được coi là tiêntiến nhất hiện nay, bởi các tính năng vượt trội so với các côngnghệ cũ, các thiết bị thông minh theo chuẩn EIB có thể chiathành 4 loại dựa theo chức năng như sau:

- Thiết bị cấp nguồn (Power Supply);

- Thiết bị nhận tín hiệu điều khiển (Sensor);

- Các bộ điều khiển chức năng (Controller);

- Cơ cấu chấp hành (Actuator)

Các thiết bị thông minh theo chuẩn EIB được liên kết vớinhau thông qua một dây cáp đôi duy nhất với điện áp 24V DC(cáp EIB) Các thiết bị liên lạc với nhau bằng cách tửi tin nhắntheo địa chỉ định trước (mỗi thiết bị được thiết lập một địa chỉ.)Các thiết bị nhận tín hiệu (như công tắc, cảm ứng chuyển

12

động, cảm nhận sự hiện diện, điều khiển từ xa v.v.) nhậnlệnh và chuyển tín hiệu điều khiển đến các cơ cấu chấp hành(Switch loader, drimmer v.v.) để đóng mở đèn, quạt, bìnhnóng lạnh, rèm cửa và các thiết bị điện khác theo ý muốn.Ngoài ra, các thiết bị này còn có thể tự động hoạt động manglại hiểu quả tối ưu thông qua các bộ điều khiển (logic control,timer, sensor coltrol v.v.).

Công nghệ EIB hoạt động theo cấu trúc điều khiển phântán, nghĩa là không cần một bộ điều khiển trung tâm, cácthiết bị trong hệ thống đều có khả năng xử lý thông tin vàhoạt động một cách độc lập Điều này đảm bảo tính vận hànhliên tục của toàn hệ thống mà không bị phụ thuộc vào bất cứthiết bị trung tâm nào

Hình 2/4: Mạng Bus EIB trong nhà

III THIỆU VỀ CÔNG NGHỆ NHÀ THÔNG MINH

3.1 Khái niệm công nghệ nhà thông minh

Công nghệ nhà thông minh là một cách nói tắt dùng đểchỉ hệ thống nhà thông thường sử dụng các thiết bị vàphương thức truyền thông theo một quy tắc hay một chuẩnnào đó của một hãng sản xuất, phát triển nhà thông minh

Nó giám sát toàn bộ hệ thống đèn, điều hòa, cửa chớp, đồgia dụng, phương tiện giải trí, an ninh tòa nhà v.v

Hình 3/1: Sơ đồ nhàthông minh

3.2 Ưu điểm của công nghệ nhà thông minh

- Ưu điểm thứ nhất của công nghệ nhà thông minh là tăng tính tiện nghi cho ngôi nhà :

Hệ thống nhà thông minh cũng giống như một hệ thốnggiải trí đáp ứng đầy đủ nhu cầu tiện nghi của chúng ta, đem

14

đến những trải nghiệm thú vị và mới lạ Không những vậy hệthống còn làm tăng tính thẩm mỹ, mang lại cho ngôi nhà mộtkhông gian hoàn hảo, mang tính hữu dụng cao Chúng ta sẽkhông bao giờ phải lo lắng khi chưa tắt đèn hay khóa cửa, lúcnày công nghệ nhà thông minh như một người quản gia chuđáo, tin cậy chăm lo cho gia đình ta đến từng suy nghĩ.

- Ưu điểm thứ hai đó là tăng cường an ninh cho ngôi nhà:Với công nghệ nhà thông minh, ta không phải bận tâm tớingôi nhà mỗi khi đi xa, mà hoàn toàn có thể theo dõi toàn bộhoạt động của ngôi nhà, ngôi nhà có thể tự động xử lý các tìnhhuống xảy ra, thông báo với chúng ta qua hệ thống thư điện

tử, hay di động, v.v Nếu có kẻ xấu xâm nhập trái phép, hệthống tự bật đèn để xua đuổi, hay làm nhấp nháy đèn ngoàitrời, hú còi để thông báo cho hàng xóm, gọi điện tới trụ sởcảnh sát để có những thực hiện cần thiết, kịp thời

- Ưu điểm thứ ba trong công nghệ nhà thông minh là tiết kiệm năng lượng:

Năng lượng hiện nay là một vấn đề cấp thiết của thế giới,chính vì vậy tiết kiệm năng lượng luôn là mục đích hướng tớicủa các công nghệ hiện đại Ta sẽ tiết kiệm được tối đa chi phícho năng lượng của ngôi nhà mà vẫn có một cuộc sống tiệnnghi thoải mái Bởi lúc này, khi sử dụng công nghệ nhà thôngminh chúng ta đã sử dụng nguồn điện một cách hợp lý và hiệuquả Các công nghệ nhà thông minh hiện đại quản lý nănglượng dựa trên các cảm biến hiện diện và thời gian thực làmtăng hiệu quả sử dụng năng lượng lên rất nhiều so với các quản

lý thông thường Công nghệ nhà thông minh có được tính hiệuquả như vậy cũng nhờ hệ thống sử dụng các thông số cảmbiến ngoài trời một cách tối đa, đồng thời là sự phối hợp hoạtđộng các hệ thống một cách hoàn hảo dễ sử dụng

3.3 Các công nghệ nhà thông minh

- Công nghệ X10:

Ra đời vào những thập niên 80 của thế kỷ 20, công nghệ truyền tín hiệu trên đường dây điện được đầu tiên được nghiên cứu và phát triển tại Mỹ với dự án mang tên X10 Kể từ đó X10trở thành tên thương mại của hàng loạt các sản phẩm điều khiển tự động sử dụng công nghệ này

Công nghệ X10 sử dụng sóng mang tần số 120Khz và điện

áp tín hiệu 4V để truyền tín hiệu điều khiển Các sản phẩm sử dụng công nghệ X10 có ưu điểm là dễ lắp

đặt, giá thành thấp và không phải đi thêm dây điều khiển Tuynhiên các sản phẩm X10 có điểm yếu là chịu tác động rất lớncủa nhiễu đường truyền Do X10 sử dụng tần số sóng mang cốđịnh 120Khz nên các can nhiễu quá lớn hoặc gần với tần số120Khz đều làm cho các thiết bị của X10 không thể điều khiểnđược bằng các bộ điều khiển Do đó hệ thống sử dụng công nghệX10 cần phải có bộ lọc và tách riêng đường cấp nguồn cho thiết

bị X10 để đảm bảo độ ổn định của hệ thống trong quá trình sửdụng Các thiết bị sử dụng công nghệ X10 đều có chung đặcđiểm : tốc độ truyền thấp, khả năng bảo toàn thông tin thấp (70-80%)

16

Hình 3/2: Sơ đồ đấu dây hệ thống điều khiển chiếu

sáng

- Công nghệ UPB & PLC BUS:

Năm 2002 đánh dấu một bước ngoặt lớn của công nghệ PLC(công nghệ truyền thông trên đường dây điện – PowerLineCommunicate) khi chuẩn UPB ra đời Công nghệ UPB & PLCBUS sử dụng sóng mang có dải tần từ 4-40Khz, điện áp tínhiệu 40V để truyền tín hiệu điều khiển Không giống như X10

sử dụng tần số sóng mang cố định 120Khz, các thiết bị sửdụng công nghệ UPB & PLC BUS sẽ chọn ra trong dải tần 4-40Khz một tần số ít bị can nhiễu từ đường truyền nhất tại thờiđiểm truyền để truyền tín hiệu điều khiển Do đó băng thôngđường truyền được mở rộng cho phép nhiều thiết bị cùngtruyền tín hiệu điều khiển cùng một lúc mà không bị ảnh hưởnglẫn nhau Mặt khác, với điện áp tín hiệu lên tới 40V, công nghệUPB, gần như hoàn toàn không bị ảnh hưởng bởi can nhiễu lớntrên đường truyền Hệ thống sử dụng công nghệ UPB, có chungđặc điểm là: tốc độ truyền cao, dễ lắp đặt, không cần đi dâyđiều khiển, dễ thêm mới thiết bị, không cần bộ lọc, không cầntách riêng đường cấp nguồn, khả năng bảo toàn thông tin cao(99,98%) tương đương với các thiết bị sử dụng công nghệ I-Busnhư EIB, Cbus Các thiết bị UPB; được xây dựng với ID CODE vàLINK PASSWORD ngăn chặn việc điều khiển thiết bị từ các hệthống không được phép hoặc từ hệ thống khác ở các khu vựclân cận.Với ID CODE và LINK PASSWORD của công nghệ UPB,

kẻ gian sẽ phải mất khoảng 1,4 triệu năm để xâm nhập và điềukhiển được hệ thống Nhược điểm của công nghệ UPB là khócài đặt hơn so với thiết bị X10 do phải cài ID CODE và LINKPASSWORD cho từng thiết bị

UPB (Universal PowerLine Bus) được phát triển bởi

PCS-lightingcontrol tại Mỹ Hệ thống này có độ bảo toàn thông tinrất cao (99,99%), tốc độ truyền tín hiệu điều khiển rất nhanh,không cần bộ lọc nhiễu UPB tương thích với các thiết bị điềukhiển trung tâm của HAI, Honeywell, Home-seer, Crestron,4control, M-Gold v.v Nhưng đáng tiếc, UPB vẫn chưa có sảnphẩm cho hệ thống điện 220v-50Hz tại Việt Nam

PLC-Bus : PLC-Bus là sản phẩm của tập đoàn ATS Hà Lan.

Bus được ví như UPB dành cho mạng điện 220v-50Hz Bus có độ bảo toàn thông tin 99,99%, tốc độ truyền tín hiệungang với UPB, và cũng không cần bộ lọc nhiễu Các sản phẩmPLC-Bus tương thích với các thiết bị điều khiển trung tâmcủa HAI, Honeywell, Home-seer, Crestron, 4control, M-Gold vv

PLC-Các thiết bị chiếu sáng của hệ thống quản lý tự động tòanhà sử dụng công nghệ UPB; BUS Hệ thống cho phép người sửdụng thiết lập quang cảnh chiếu sáng, điều khiển hệ thốngchiếu sáng, kiểm tra trạng thái thiết bị từ Internet,smartphone, màn hình cảm ứng Việc sử dụng công nghệ UPBgiúp việc thi công và thêm mới thiết bị trở nên đơn giản hơn rấtnhiều

- Công nghệ EIB (European Installation Bus):

Là hệ thống sử dụng đường bus hai dây xoắn được nối cùngvới dây điện thông thường, đường bus EIB liên kết tất cả cácthiết bị trong nhà với nhau tới hệ thống giao tiếp phân quyền.Dòng dữ liệu đi từ chỗ này tới chỗ kia và đi trở lại liên tiếp từtất cả các thiết bị nối với busv EIB qua các cảm biến và thiết

bị chấp hành Nó thông báo trạng thái và phản hồi lại lẫn nhau.Các tính năng vượt trội của công nghệ EIB sẽ được trình bày

ở phần 3.4

18

Hình 3/3: Hệ thốngBus EIB.

3.4 Công nghệ EIB là công nghệ mang tính đột phá

Tại sao EIB là công nghệ mang tính đột phá? Lý do củavấn đề này là bởi EIB có đầy đủ các tính năng thông thườngcủa một công nghệ nhà thông minh, ngoài ra nó còn cung cấpcác tính năng vượt trội so với các công nghệ khác

- Thứ nhất, giống như các công nghệ khác, công nghệEIB cũng là một giải pháp điều khiển thông minh, mang lạitiện nghi và thoải mái cho người dùng:

+ Tiện nghi là một yếu tố quan trọng trong việc đưa ra giảipháp điều khiển thông minh, quyết định mức độ “thông minh”của một ngôi nhà Nó là tập hợp của rất nhiều phương phápđiều khiển giúp chúng ta dễ dàng ra lệnh và quản lý ngôi nhà

dù chúng ta ở bất cứ đâu, bất cứ lúc nào Các biện pháp điềukhiển bao gồm:

+ Điều khiển thông qua giao diện phím ấn thông minh: Phím

+ Điều khiển thông qua điều khiển từ xa: Với giao diện điềukhiển từ xa đa năng chúng ta có thể bật tắt tất cả thiết bị điện

mà không cần phải tới gần các nút ấn Ngoài ra giao diện nàycòn có khả năng đọc được tín hiệu từ các thiết bị khác như tivi,dàn nhạc, điều hòa nhiệt độ, quạt, v.v, cho phép chúng tađiều khiển tới 64 thiết bị hồng ngoại trong nhà

+ Trong khi nằm trên giường, chúng ta vẫn có thể tắt đèn,bật điều hòa, tắt ti vi trên cùng một điều khiển Hoặc chỉ vớimột nút ấn “đi ngủ” hệ thống sẽ lập tức hiểu và giúp ta tắt tất

cả các thiết bị điện tử, đèn ngủ được điều chỉnh ở mức độ sángthích hợp, điều hòa kích hoạt chế độ ổn định nhiệt cho ta mộtgiấc ngủ êm ái, đến nửa đêm khi nhiệt độ môi trường xuốngthấp điều hòa sẽ tự động nâng nhiệt độ và chúng ta sẽ khôngphải lo bị viêm họng hay thức giấc để tăng nhiệt điều hòa nữa

20

+ Hay khi trong phòng nghe nhạc, xem phim chúng ta cóhàng tá những điều khiển hồng ngoại của các thiết bị điện tử,việc ghi nhớ và sử dụng chúng thật vô cùng phiền toái và phứctạp Giờ đây công nghệ EIB sẽ giúp chúng ta tích hợp tất cảcác điều khiển đó trong một điều khiển từ xa đa dụng.

+ Điều khiển qua giao diện màn hình đa điểm: trong giao diệnmàn hình cảm ứng, toàn bộ không gian ngôi nhà với các thiết

bị điều khiển được biểu thị một cách trực quan thông qua giaodiện đồ họa, cho phép điều khiển và giám sát trạng thái củatất cả các thiết bị trong nhà

+ Chúng ta hãy tưởng tượng: trước khi đi ngủ thay vì phải đikhắp tòa nhà để biết khu vực nào đèn chưa tắt, cửa nào chưađóng, van bình gas đã khóa hay chưa, điều hòa phòng nào cònbật v.v Vậy tại sao ta không giám sát tất cả các việc đó thôngqua giao diện màn hình cảm ứng Chúng ta sẽ biết được đènphòng nào chưa tắt, cửa nào chưa đóng, van bình gas đóng haychưa, v.v, ngoài ra ta còn có thể kích hoạt hệ thống an ninhcho toàn ngôi nhà

+ Điều khiển thông qua mạng Internet: Với mục đích điềukhiển, giám sát ngôi nhà mọi lúc, mọi nơi, công nghệ nhàthông minh cung cấp một giao diện điều khiển thông qua trìnhduyệt Explorer Từ văn phòng, từ sân bay, từ nước ngoài và từbất cứ đâu có mạng Internet, ta đều có thể giám sát và điềukhiển tất cả các thiết bị trong nhà

+ Lúc 5h chiều, bắt đầu từ văn phòng và trở về nhà, thời tiết nóng nực và ngột

ngạt, chúng ta sẽ không muốn phải chịu cái nóng của không khí

đó, chúng ta hãy vào giao diện điều khiển trên Internet vàkích hoạt hệ thống điều hòa cho ngôi nhà, bật bình nóng lạnh,

đến khi trở về ta sẽ được thưởng thức một không gian mát mẻ,ngâm mình trong bồn tắm và thả mình theo những nhạc điệu

du dương, như rũ bỏ hoàn toàn mọi mệt mỏi của ngày làm việc + Điều khiển tự động thông qua cảm biến và các chế độthời gian lập trình trước: Đây là giải pháp điều khiển nhằmgiải thoát chúng ta khỏi những công việc không cần thiết phải

có sự can thiệp của con người, nâng cao tính tự động củangôi nhà theo ý muốn

+ Vào buổi tối, khi ta đi qua lối dẫn sân vườn, đi trên hànhlang tòa nhà hoặc bước lên cầu thang thì ta sẽ thấy đèn chiếusáng luôn tự động bật mỗi khi ta đi tới, và tự động tắt đi khi takhông có nhu cầu sử dụng Hay là việc đóng mở cửa, đóng mởrèm, đóng mở mái che dựa vào trạm thời tiết tích hợp trong hệthống Nó sẽ biết được khi nào trời đang giông, đang mưa đểđóng cửa sổ, mái che, biết khi nào trời nóng để đóng rèm cửav.v

- Thứ hai là tính năng tiết kiệm năng lượng:

+ Tiết kiệm năng lượng là một tiêu chí của kiến trúc sinh thái,bằng việc sử dụng các trạm thời tiết, hệ thống sẽ biết cách ứng

xử thông minh nhất để khai thác tối đa các nguồn năng lượng

tự nhiên như ánh sáng, thông gió, nguồn nhiệt thiên nhiên(bình nước nóng năng lượng mặt trời), giảm thiểu việc khai thácthiết bị tiêu hao năng lượng như chiếu sáng, điều hòa nhiệt độ,

lò sưởi, v.v Tiếp theo là sử dụng phương pháp điều khiển thôngminh như dùng cảm biến để đóng cắt tiêu hao không cần thiết

- Thứ ba là một hệ thống thông minh còn được thể hiện ở cấu trúc mạng thông minh :

+ Dễ dàng sửa chữa bảo hành;

+ Đơn giản dễ lắp đặt;

22

+ Hoạt động ổn định, tin cậy;

+ Linh hoạt mềm dẻo trong việc thay đổi nhu cầu điều khiển

và mở rộng hệ thống

+ Điểm đặc biệt nữa trong công nghệ EIB là hệ thống quản lýphân cấp (sẽđược trình bày chi tiết trong chương 4), các thiết bịgần như độc lập với nhau, không có thiết bị điều khiển trung tâm,như vậy tính năng mềm dẻo trong khi cài đặt, sửa chữa, mở rộng

hệ thống sẽ được nâng cao Khác với các công nghệ khác cần bộđiềukhiển trung tâm, tất cả các xử lý được chuyển đến bộ điềukhiển trung tâm, như vậy gây nên tình trạng quá tải cho bộ điềukhiển Hoặc khi có trục trặc kỹ thuật rất khó cho việc kiểm tra, bảotrì

+ Các tiêu chí trên đều được thể hiện tối đa trong cấu trúcmạng điều khiển EIB, theo báo cáo đánh giá của hiệp hội nhàthông minh Châu Âu thì tính tới năm 2008 số lượng tòa nhà,biệt thự sử dụng hệ thống điện thông minh theo chuẩn EIBchiếm tới 65% và dự kiến còn tăng mạnh trong các năm tới.Điều đó khẳng định tính ổn định bền vững và sự tín nhiệm củangười sử dụng đối với hệ thống điều khiển thông minh EIB

- Thứ tư là đẳng cấp trong kiến trúc:

+ Mỗi sản phẩm theo chuẩn EIB không chỉ mang trong nóhàm lượng công nghệ số cao cấp, mà nó còn được gọt giũa,chăm sóc đến từng chi tiết dưới bàn tay của những nghệ sĩthiết kế tài hoa Mỗi sản phẩm là một công trình điêu khắcnghệ thuật với sự kết hợp hài hòa của nhiều dòng phongcách, đảm bảo sẽ góp phần tạo nên những điểm nhấn trongkiến trúc tổng thể ngôi nhà

- Thứ năm là tính năng an toàn tuyệt đối cho người dùng:

+ Thứ nhất: An toàn đối với người sử dụng Toàn bộ phím ấnthông minh gắn tường đều sử dụng nguồn điện điều khiển 24V

DC, do đó không giống như hệ thống điện cổ điển nó không thểnào gây hại với người sử dụng kể cả đối với trẻ nhỏ Vì vậychúng ta hoàn toàn có thể yên tâm trong quá trình sử dụng.Đây cũng là điểm khác biệt so với các công nghệ khác

+ Thứ hai : Cảnh báo cháy mọi lúc mọi nơi Hệ thống cảnhbáo cháy sử dụng các loại cảm biến khói, cảm biến nhiệt giatăng, cảm biến rò rỉ khí gas v.v với độ nhạy cao nhất, do đó tahoàn toàn không phải lo lắng khi vắng nhà Khi xảy ra sự cố, lậptức hệ thống điện tại khu vực đó sẽ được ngắt, cảnh báo tại chỗthông qua còi báo động và đèn nháy cho những người xungquanh biết, cảnh báo từ xa thông qua việc tự động quay sốđiện thoại báo cho chủ nhà hoặc phòng chữa cháy gần nhất.+ Thứ ba : Hệ thống cảnh báo chống đột nhập, khi ta đi ngủhoặc khi vắng nhà đều là những thời điểm thích hợp cho những

kẻ có mưu đồ xấu Vì sự an toàn của ngôi nhà và gia đình, côngnghệ EIB luôn cung cấp những giải pháp chống đột nhập hoànchỉnh nhất Với việc sử dụng cảm biến tia gắn trên hàng ràonhằm phát hiện những hành động đột nhập bằng cách trèotường; cảm biến rung để phát hiện hành động đập tường hoặcđào đất; cảm biến tiếng động để phát hiện hành động đập vỡcửa kính; sử dụng cảm biến hồng ngoại để phát hiện nhữngchuyển động khả nghi ở khu vực không được phép; sử dụngcảm biến từ gắn cửa để biết được hành động cạy cửa trái phép;ngoài ra còn rất nhiều các loại cảm biến khác đáp ứng cho từngnhu cầu sử dụng riêng biệt Khi có cảnh báo, lập tức hệ thống

sẽ bật sáng đèn toàn bộ nhà, và rú còi nhằm xua đuổi kẻ trộm

và đánh động chủ nhà, tiếp sau đó hệ thống sẽ gọi điện thoạiliên lạc trực tiếp để báo cho những người liên quan

24

IV CÔNG NGHỆ EIB

4.1 Giới thiệu về công nghệ EIB

4.1.1 Mục đích tổng quan

Các Bus cài đặt châu Âu (sau đây gọi là "Bus cài đặt" hoặcngắn gọn là "Bus") được thiết kế như một hệ thống quản lýtrong lĩnh vực lắp đặt điện, để chuyển tải, kiểm soát môitrường và an ninh, đối với các loại tòa nhà khác nhau Các Buscài đặt có thể được cài đặt trong các tòa nhà lớn như mặt bằngkinh doanh, trường học, bệnh viện, nhà máy và cơ sở hànhchính Mục đích của nó là đảm bảo việc theo dõi và kiểm soátcác chức năng và các quy trình như ánh sáng, rèm cửa sổ,sưởi, thông gió, điều hòa không khí, quản lý truyền tải, báohiệu, giám sát và báo động

Hệ thống EIB cho phép các thiết bị bus có thể được cungcấp điện từ các phương tiện truyền thông, như lõi xoắn đôihoặc dòng điện (230 V) Ngoài ra, các thiết bị khác còn có thểyêu cầu cung cấp điện từ nguồn chính hoặc các nguồn khác,như trong Tần số vô tuyến hay truyền thông bằng tia hồngngoại Hình 4/1 đưa ra một số ví dụ về cách sử dụng