4.0 đang ngày càng phổ biến và được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực đời sống, đặc biệt trong lĩnh vực điều khiển thiết bị trong nhà,… Cùng với sự phát triển công nghệ hiện đại
Trang 2BỘ MÔN CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT MÁY TÍNH
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI:
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH – 01/2024
XÂY DỰNG HỆ THỐNG GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ ĐIỆN
TRONG NHÀ BẰNG GIỌNG NÓI
SVTH: NGUYỄN BÁ VƯƠNG QUYỀN MSSV: 19119126
SVTH: PHẠM THIÊN PHÚC MSSV: 19119007
KHOÁ: 2019
NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT MÁY TÍNH GVHD: TRƯƠNG QUANG PHÚC
Trang 3BỘ MÔN CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT MÁY TÍNH
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI:
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH – 01/2024 SVTH: NGUYỄN BÁ VƯƠNG QUYỀN
MSSV: 19119126
SVTH: PHẠM THIÊN PHÚC MSSV: 19119007
KHOÁ: 2019
NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT MÁY TÍNH GVHD: TRƯƠNG QUANG PHÚC
XÂY DỰNG HỆ THỐNG GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ ĐIỆN
TRONG NHÀ BẰNG GIỌNG NÓI
Trang 4Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2024
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ và tên sinh viên: Nguyễn Bá Vương Quyền Họ và tên sinh viên: Phạm Thiên Phúc
MSSV: 19119126 MSSV: 19119007 Ngành: Công nghệ kỹ thuật Máy tính Lớp: 19119CL3 Giảng viên hướng dẫn: ThS Trương Quang Phúc
Ngày nhận đề tài: 25/08/2023 Ngày nộp đề tài: 07/01/2024 Tên đề tài: XÂY DỤNG HỆ THỐNG GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ ĐIỆN TRONG NHÀ BẰNG GIỌNG NÓI
1 Các số liệu, tài liệu ban đầu: - Tìm hiểu chức năng nhà tự hành
- Nghiên cứu về cảm biến được sử dụng trong đề tài - Lập ra phương án thiết kế hệ thống
- Xây dựng mô hình, bố trí các cảm biến phù hợp 2 Nội dung thực hiện đề tài:
- Thiết kế mô hình phần cứng
- Thiết kế giao diện website, ứng dụng di động - Lập trình cho hệ thống
- Chỉnh sửa và kiểm tra mô hình phần cứng - Viết báo cáo
3 Sản phẩm:
- Một mô hình phần cứng - Một giao diện website - Một ứng dụng điện thoại
Trang 5PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
Họ và tên Sinh viên: Nguyễn Bá Vương Quyền MSSV: 19119126 Họ và tên Sinh viên: Phạm Thiên Phúc MSSV: 19119007 Ngành: Công nghệ kỹ thuật máy tính
Tên đề tài: XÂY DỤNG HỆ THỐNG GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ
ĐIỆN TRONG NHÀ BẰNG GIỌNG NÓI.
Họ và tên Giáo viên hướng dẫn: Trương Quang Phúc NHẬN XÉT
1 Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện:
2 Ưu điểm:
3 Khuyết điểm:
4 Đề nghị cho bảo vệ hay không?
5 Đánh giá loại:
6 Điểm:……….(Bằng chữ: )
Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2024
Giáo viên hướng dẫn
(Ký & ghi rõ họ tên)
Trang 64 Hội đồng bảo vệ HĐ 3, phòng E1-510, ngày 16 tháng 1 năm 2024 5 Giải trình chỉnh sửa báo cáo đồ án tốt nghiệp:
TT Nội dung góp ý của Hội
1 Sửa lỗi chính tả, lưu đồ giải thuật
Đã chỉnh sửa tất cả lưu đồ giải giải thuật
2 Chỉnh sửa sơ đồ nguyên lý hình 3.7, hình 3.11, hình 3.12
Đã chỉnh sửa sơ đồ nguyên lý hình 3.7, hình 3.11, hình 3.12
3
Trích dẫn tài liệu tham khảo về bảng thông số kỹ thuật ở chương 2
Đã chỉnh sửa, thêm tài liệu tham khảo vào thông số kỹ thuật
Xác nhận của trưởng ngành
Trang 7PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN
Họ và tên Sinh viên: Nguyễn Bá Vương Quyền MSSV: 19119126 Họ và tên Sinh viên: Phạm Thiên Phúc MSSV: 19119007 Ngành: Công nghệ kỹ thuật máy tính
Tên đề tài: Xây dựng hệ thống giám sát và điều khiển thiết bị điện trong nhà bằng
2 Ưu điểm:
3 Khuyết điểm:
4 Đề nghị cho bảo vệ hay không?
5 Đánh giá loại:
6 Điểm:……….(Bằng chữ: )
Tp Hồ Chí Minh, ngày … tháng… năm 2024
Giáo viên phản biện
(Ký & ghi rõ họ tên)
Trang 8Đi được đến được bước thực hiện đồ án tốt nghiệp, nhóm em đã được không ít sự trợ giúp, định hướng và chỉ dẫn vô cùng quý báu của tất cả các thầy các cô và từ những người bạn bè Các thầy cô đã nâng đỡ nhóm em từ lúc mới bước chân vào trường học, những môn đại cương cho đến khi học những môn chuyên ngành Nhờ những công lao đó đã cho chúng em hiểu biết được những tri thức đầy bổ ích trong quá trình làm sinh viên tại trường
Bên cạnh đó, nhóm em đặc biệt muốn dành lời cảm ơn một cách sâu sắc đến với giảng viên hướng dẫn thầy Trương Quang Phúc, thầy là người đã luôn giúp sức và tạo cơ hội cho nhóm em hoàn thành đồ án tốt nghiệp Trong suốt thời gian làm việc cùng nhau, mặc dù nhóm chúng em có những thiếu sót và thiếu chuyên nghiệp nhưng thầy vẫn luôn hướng dẫn tận tình, tạo điều kiện giúp đỡ cho nhóm chúng em Nhóm em cảm ơn thầy một cách chân thành và mong thầy bỏ qua những thiếu sót của nhóm chúng em
Đề tài vẫn còn nhiều khuyết điểm cần cải thiện trong lúc tìm hiểu, xây dụng và thực hiện đề tài do sự thiếu kinh nghiệm của nhóm Mong có được sự góp ý tận tình cũng như sự quan tâm của quý thầy cô và bạn bề để hệ thống được hoàn thiện và có tính ứng dụng cao hơn cho đời sống hằng ngày
Nhóm em một lần nữa xin trân trọng cảm ơn
Trang 9Xin cam đoan nhóm thực hiện đề tài tốt nghiệp này là hoàn toàn trung thực và minh bạch Mọi số liệu, kết quả và báo cáo là nhóm tự đọc, dịch các nguồn tài và thi công đo đạc Không có bất kỳ phần nào trong báo cáo được sao chép mà không được trích dẫn
Xin cam đoan mọi nguồn thông tin tham khảo đều có nguồn gốc rõ ràng Mọi thông tin đều có trích dẫn ở phần tài liệu tham khảo
Tác giả thực hiện đề tài Nguyễn Bá Vương Quyền Phạm Thiên Phúc
Trang 104.0 đang ngày càng phổ biến và được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực đời sống, đặc biệt trong lĩnh vực điều khiển thiết bị trong nhà,… Cùng với sự phát triển công nghệ hiện đại ngày nay, yêu cầu sự thuận tiện, nhanh chóng và thao tác thông minh trong việc điều khiển các thiết bị trong ngôi nhà, bên cạnh đó cần lưu trữ thông tin, dữ liệu một cách tự động nhằm hỗ trợ con người quan sát và nắm bắt được thông tin chính xác
Sự kết hợp giữa công nghệ IoT và giọng nói vào việc điều khiển thiết bị trong ngôi nhà là một giải pháp tối ưu với chi phí thấp và thân thiện với người dùng Trong đồ án tốt nghiệp này, một hệ thống giám sát và điều khiển thiết bị điện sử dụng ESP32 kết hợp với các thiết bị cảm biến đã được nghiên cứu và thi công Hệ thống được thiết kế để điều khiển các thiết bị trong nhà như đèn, quạt và giám sát thông tin về nhiệt độ, độ ẩm, một vài thông số về điện năng của thiết bị, giúp người dùng có được thông tin chính xác theo thời gian thực Hệ thống còn truyền dữ liệu thông tin nhiệt độ, độ ẩm và thông tin lịch sử ra ra vào đến các cơ sở dữ liệu để lưu trữ, liên tục cập nhật Và để phục vụ nhu cầu giám sát của người dùng, hệ thống được thiết kế với 3 giao diện hiển thị: màn hình trực tiếp trên phần cứng, website và ứng dụng điện thoại, giao diện người dùng hiển thị đầy đủ các thông số thu được từ cảm biến và chức năng bật, tắt một số thiết bị, khi xem trên website hoặc ứng dụng điện thoại còn có thể xem được các biểu đồ và thông tin về thông số điện năng, nhiệt độ, độ ẩm và thông tin lịch sử ra vào ngôi nhà
Trang 11LỜI CẢM ƠN i
LỜI CAM ĐOAN ii
TÓM TẮT iii
CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN 1
1.1 Tính cấp thiết của đề tài 1
1.2 Mục tiêu nghiên cứu 1
1.3 Nội dung đề tài 2
1.4 Đối tượng và giới hạn đề tài nghiên cứu 2
1.5 Phương pháp nghiên cứu 3
1.6 Tình hình nghiên cứu 3
1.6.1 Nghiên cứu ở Việt Nam 3
1.6.2 Nghiên cứu ở nước ngoài 4
1.7 Bố cục báo cáo 4
CHƯƠNG 2 : CƠ SỞ LÝ THUYẾT 5
2.1 Tổng quan về nhà thông minh 5
2.2 Nền tảng cơ sở dữ liệu MySQL 6
2.2.1 Sơ bộ về cơ sở dữ liệu MySQL 6
2.2.2 Ứng dụng của cơ sở dữ liệu MySQL 6
2.3 Nền tảng về ứng dụng BLYNK 7
2.3.1 Tổng quan BLYNK 7
2.3.2 Ứng dụng của BLYNK trong hệ thống điều khiển, giám sát thiết bị trong nhà 7
2.4 Nền tảng Google Assistant 8
Trang 122.5 Giao thức truyền thông HTTP 8
2.5.1 Tổng quan về giao thức HTTP 8
2.5.2 Ứng dụng giao thức HTTP 9
2.6 Các linh kiện trong hệ thống 9
2.6.1 Bộ xử lý trung tâm ESP32 9
2.6.2 Cảm biến nhiệt độ, độ ẩm DHT11 10
2.6.3 Cảm biến mưa 11
2.6.4 Cảm biến vân tay AS608 12
2.6.5 Module đo thông số điện Pzem004T 13
3.2.1 Mô tả tổng quát toàn hệ thống 20
3.2.2 Sơ đồ khối của hệ thống 21
3.2.3 Mô tả hoạt động hệ thống 22
3.3 Thiết kế phần cứng 23
3.3.1 Khối xử lý trung tâm 25
3.3.2 Khối đo nhiệt độ, độ ẩm không khí 27
3.3.3 Khối cảm biến mưa 28
Trang 133.4.1 Lưu đồ giải thuật toàn hệ thống 37
3.4.2 Lưu đồ thu thập dữ liệu từ cảm biến 38
3.4.2.1 Lưu đồ đọc giá trị nhiệt độ, độ ẩm DHT11 38
3.4.2.2 Lưu đồ cảm biến mưa 39
3.4.2.3 Lưu đồ cảm biến vân tay 40
3.4.2.4 Lưu đồ đọc thông số điện 45
3.4.3 Lưu đồ điều khiển thiết bị 46
3.4.4 Lưu đồ truyền dữ liệu từ ESP32 lên cơ sở dữ liệu và ứng dụng 47
3.4.4.1 Lưu đồ truyền dữ liệu từ ESP32 lên MySQL 47
3.4.4.2 Lưu đồ truyền dữ liệu từ ESP32 lên BLYNK 48
3.4.5 Lưu đồ truyền tín hiệu từ Google Assistant đến ESP32 49
3.4.6 Xây dựng Website 50
3.4.7 Xây dựng ứng dung BLYNK 53
CHƯƠNG 4 : KẾT QUẢ 55
4.1 Mô hình phần cứng 55
4.2 Giao diện người dùng 56
4.2.1 Giao diện website 57
Trang 144.3 Kết quả thi công 59
4.3.1 Hiển thị nhiệt độ, độ ẩm 59
4.3.2 Điều khiển thiết bị bằng ứng dụng Blynk 59
4.3.3 Điều khiển thiết bị bằng giọng nói 60
4.3.4 Hiển thị thông số điện của thiết bị 61
4.3.5 Chức năng vân tay 61
4.3.5.1 Chức năng đăng ký vân tay 61
4.3.5.2 Chức năng mở cửa 62
4.3.5.3 Chức năng xóa vân tay 63
4.3.5.4 Chức năng xóa toàn bộ vân tay 63
4.3.5.5 Chức năng kiểm tra số lượng vân tay 64
Trang 15DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
Trang 16Bảng 2 1 Các thông số thiết bị trong nhà được nhắc đến trong đề tài 5
Bảng 2 2 Thông số kỹ thuật DOIT ESP32 DEVKIT V1 [10] 10
Bảng 2 3 Thông số kỹ thuật cảm biến DHT11 [11] 11
Bảng 2 4 Thông số kỹ thuật cảm biến mưa [12] 12
Bảng 2 5 Thông số kỹ thuật cảm biến AS608 [13] 13
Bảng 2 6 Thông số kỹ thuật của module đo chỉ số điện Pzem004 [14] 14
Bảng 2 7 Thông số kỹ thuật màn hình LCD1602 [15] 15
Bảng 2 8 Thông số kỹ thuật Servo SG90 [16] 16
Bảng 2 9 Thông số kỹ thuật Moudule Relay có 4 kênh [17] 17
Bảng 2 10 Thông số kỹ thuật mạch giảm áp DC sang DC vào 9-36V ra 5V [18] 18
Bảng 2 11 Thông số kỹ thuật nguồn Adapter 12V – 3A [19] 19
Bảng 3 1 So sánh khối xử lý trung tâm ESP32 và ESP8266 26
Bảng 3 2 Sơ đồ nối dây giữa cảm biến DHT11 và ESP32 27
Bảng 3 3 Sơ đồ nối dây giữa cảm biến mưa và ESP32 28
Bảng 3 4 Thanh ghi có kết quả đo 30
Bảng 3 5 Sơ đồ nối dây giữa cảm biến PZEM004T với ESP32 30
Bảng 3 6 Sơ đồ nối dây giữa cảm biến AS608 với ESP32 31
Bảng 3 7 Sơ đồ nối dây giữa LCD1602 với ESP32 32
Bảng 3 8 Sơ đồ nối dây giữa Đèn với ESP32 33
Bảng 3 9 Sơ đồ nối dây giữa Quạt với ESP32 34
Bảng 3 10 Thông số về diện áp, dòng điện và công suất tiêu thụ của linh kiện 35
Bảng 4 1 Sai số về nhiệt độ, độ ẩm của hệ thống 64
Bảng 4 2 Sai số về thông số điện năng của thiết bị 65
Bảng 4 3 Kiểm tra độ ổn định hệ thống 65
Bảng 4 4 Kết quả độ trễ của hệ thống 66
Trang 17
Hình 2 1 Phần cứng DOIT ESP32 DEVKIT V1 10
Hình 2 2 Cảm biến DHT11 11
Hình 2 3 Cảm biến mưa 12
Hình 2 4 Cảm biến vân tay AS608 13
Hình 2 5 Module đo thông số điện Pzem004T 14
Hình 2 6 Màn hình LCD 1602 15
Hình 2 7 Servo SG90 16
Hình 2 8 Module Relay 4 kênh 17
Hình 2 9 Mạch giảm áp DC sang DC vào 9-36V ra 5V 18
Hình 2 10 Nguồn Adapter 12VDC – 3A 19
Hình 3 1 Mô hình tổng quát của hệ thống 20
Hình 3 2 Sơ đồ khối của hệ thống 21
Hình 3 3 Sơ đồ hoạt động của hệ thống 22
Hình 3 4 Sơ đồ khối phần cứng 24
Hình 3 5 Sơ đồ chân của ESP32 26
Hình 3 6 Sơ đồ nguyên lý kết nối cảm biến DHT11 với ESP32 27
Hình 3 7 Sơ đồ nguyên lý kết nối cảm biến mưa và ESP32 28
Hình 3 8 Sơ đồ nguyên lý kết nối cảm biến PZEM004T và ESP32 31
Hình 3 9 Sơ đồ nguyên lý kết nối cảm biến AS608 và ESP32 32
Hình 3 10 Sơ đồ nguyên lý kết nối giữa LCD1602 và ESP32 33
Hình 3 11 Sơ đồ nguyên lý kết nối giữa đèn và ESP32 33
Hình 3 12 Sơ đồ nguyên lý kết nối giữa quạt và ESP32 34
Hình 3 13 Sơ đồ nguyên lý kết nối giữa nguồn và hệ thống 35
Hình 3 14 Sơ đồ nguyên lý toàn hệ thống 36
Hình 3 15 Lưu đồ giải thuật toàn hệ thống 37
Hình 3 16 Lưu đồ đọc giá trị cảm biến DHT11 39
Hình 3 17 Lưu đồ đọc giá trị cảm biến mưa kết hợp Servo 40
Trang 18Hình 3 22 Lưu đồ chức năng xóa toàn bộ vân tay 45
Hình 3 23 Lưu đồ chức năng đo thông số điện PZEM004T 46
Hình 3 24 Lưu đồ chức năng điều khiển thiết bị 47
Hình 3 25 Lưu đồ truyền dữ liệu từ ESP32 lên MySQL 48
Hình 3 26 Lưu đồ truyền dữ liệu từ ESP32 lên Blynk 49
Hình 3 27 Lưu đồ truyền tín hiệu từ Google Assistant đến ESP32 50
Hình 3 28 Mô hình Website giám sát thông tin trong nhà 51
Hình 3 29 Lưu đồ truyền dữ liệu từ MySQL lên Website 52
Hình 3 30 Giao diện Blynk trên Website 53
Hình 3 31 Giao diện Blynk trên điện thoại 53
Hình 3 32 Lưu đồ nhận và gửi dữ liệu giữa Blynk và ESP32 54
Hình 4 1 Mô hình thực tế hệ thống 55
Hình 4 2 Dữ liệu nhiệt độ, độ ẩm trên cơ sở dữ liệu 56
Hình 4 3 Dữ liệu thông tin mở cửa trên cơ sở dữ liệu 56
Hình 4 4 Giao diện Website 57
Hình 4 5 Giao diện Blynk 58
Hình 4 6 Giao diện Google Assistant 58
Hình 4 7 Thông số nhiệt độ, đô ẩm 59
Hình 4 8 Điều khiển thiết bị trên ứng dụng Blynk 60
Hình 4 9 Điều khiển thiết bị bằng giọng nói 60
Hình 4 10 Thông số điện của đèn 61
Hình 4 11 Chức năng đăng ký vân tay 61
Hình 4 12 Kết quả kiếm tra vân tay 62
Hình 4 13 Chức năng mở cửa 62
Hình 4 14 Chức năng xóa vân tay 63
Hình 4 15 Chức năng xóa toàn bộ vân tay 63
Hình 4 16 Chức năng kiểm tra số lượng vân tay 64
Trang 19CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN
1.1 Tính cấp thiết của đề tài
IOT (internet of things) đang dần được mọi người biết đến một cách phổ biến như là cụm từ để chỉ sự kết nối của mọi trang thiết bị, đồ dùng hằng ngày với internet thu thập, trao đổi và lưu trữ thông tin Hệ thống này được nghiên cứu phát triển và đang được áp dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau Ngày nay, IOT đã phát triển không chỉ còn áp dụng vào những đồ vật, thiết bị quanh ta mà đã vươn đến hầu hết mọi vật, từ xe ô tô đến trang trại, công trình hay thậm chí là cả một hệ thống thành phố
Quay về với cuộc sống thường nhật, các ứng dụng IoT đó đang được phổ biến và xuất hiện một cách thường xuyên Một trong những hệ thống phổ biến nhất đó là ứng dụng IoT cho ngôi nhà chúng ta Ứng dụng vào lĩnh vực này đã mang lại cho chúc ta những tiện ích vượt bậc điển hình như tiết kiệm thời gian, chi phí và an toàn để ngôi nhà trở nên yên tâm hơn về mặt an ninh cũng như sự hiện đại, sang trọng của cuộc sống mà do chính bản thân ta tạo ra
Cụm từ nhà thông minh còn được hiểu một cách đơn giản là ngôi nhà có tích hợp các trang thiết bị và đồ dùng có thể tương tác với con người để điều khiển chúng thuận tiện hơn hoặc cho chúng tự vận hành theo chương trình đã được lập trình trước đó Hệ thống tự động này thường tương tác với môi trường nhờ vào các cảm biến thu thập dữ liệu Từ những tín hiệu đó sẽ được hệ thống trung tâm xử lý theo từng điều kiện môi trường khác nhau, từ đó có thể truyền những tín hiệu điều khiển thiết bị theo từng trường hợp cụ thể
Ở đồ án tốt nghiệp này, kết quả cuối cùng của nhóm nhắm tới là xây dựng và mô hình hóa ngôi nhà có tích hợp hệ thống giám sát và điều khiển các thiết bị từ xa bằng ứng dụng trên điện thoại
1.2 Mục tiêu nghiên cứu
Những mục tiêu chính của đề tài:
Trang 20• Xây dựng hệ thống ngôi nhà thu thập, nhận tín hiệu từ các cảm biến cùng với thiết bị đo như: cảm biến mưa, vân tay, nhiệt độ và độ ẩm kết hợp module đo điện năng
• Hệ thống có khả năng trao đổi dữ liệu thu từ thiết bị thông qua internet • Cho phép giám sát và tương tác các thiết bị thông qua ứng dụng và giọng nói
1.3 Nội dung đề tài
Một số nội dung cẩn phải thực hiện của đề tài như sau: • Hệ thống phơi đồ tự động thu sào khi trời mưa
• Điều khiển thiết bị bằng cách sử dụng giọng nói và ứng dụng
• Hệ thống cửa ra vào cảm biến vân tay cho phép đăng ký vân tay, xóa 1 hoặc toàn bộ vân tay, kiểm tra số vân tay trong bộ nhớ thông qua ứng dụng
• Đo các thông số điện năng, công suất của thiết bị và hiện thị chúng
Những mục đề ra ở trên nhằm đảm bảo việc thi công được hệ thống ngôi nhà thông minh có thể lấy dữ liệu môi trường, từ đó cập nhật dữ liệu đó cho người dùng, tự động vận hành khi gặp điều kiện nhất định Ngoài ra còn giúp người dùng điều khiển thuận tiện hơn
1.4 Đối tượng và giới hạn đề tài nghiên cứu
Ở đề tài này, việc nghiên cứu sẽ tập trung vào các thiết bị, module cảm biến và đo đạc thông số hệ thống của ngôi nhà Bên cạnh đó, mục tiêu nghiêng cứu còn hiểu thêm về IOT, sử dụng các phần mềm ứng dụng và nền tảng cho phép truyền tải và lưu trữ dữ liệu trên đám mây
Trang 21• Giám sát thông số nhiệt độ, độ ẩm và thông tin mở cửa trên cơ sở dữ liệu • Sử dụng các ứng dụng trung gian gồm có IFTTT và Google Assistant điều
khiển các thiết bị điện bằng giọng nói
1.5 Phương pháp nghiên cứu
Dựa trên việc kết hợp tìm hiểu những tài liệu lý thuyết cùng các cơ sở thực nghiệm để mô hình hóa hệ thống ngôi nhà
Về phần cơ sở lý thuyết, nhóm đã tham khảo các tài liệu về nhà kết hợp hệ thống IOT có thể quyết định hướng xây dựng đề tài Mặt khác, nhóm còn nghiên cứu về các phần mềm, ứng dụng và nền tảng dành cho việc quản lý cũng như thao tác với cơ sở dữ liệu
Bước kế tiếp, nhóm đã phác thảo lên mô hình ngôi nhà với các linh kiện thích hợp với hệ thống chức năng ngôi nhà dựa trên những tài liệu lý thuyết đã tìm hiểu trước đó
Cuối cùng là áp dụng IOT lên hệ thống ngôi nhà để có thể giám giát và điều khiển với ngôi nhà thông qua ứng dụng
1.6 Tình hình nghiên cứu 1.6.1 Nghiên cứu ở Việt Nam
Theo bài viết của Acis Smarthome [1] lúc bấy giờ, lắp đặt cho 1 căn hộ vừa sẽ có giá thành 150 triệu hay biệt thự có 1 lầu sẽ rơi vào 500-700 triệu Sau khi nghiên cứu, công ty đã có cho riêng mình thành phẩm với giá tiền rẻ hơn Nhật, Âu Mỹ và Hàn khoảng từ 1/4 đến 1/3 Thành phẩm vượt trội của công ty Acis Smarthome là:
• Công tắc cảm ứng "tất cả trong một" có kích thước bình thường chưa đến 6 nút điều khiển thay vì 2 nút như các công tác khác
• Công nghệ truyền dẫn không dây có khả nâng đi qua 3 lớp bê tông
• Có chức năng điều khiển chéo (tầng này có thể điều khiển tầng khác và ngược lại) hoặc điều khiển theo giờ, trường hợp với công tắc được bố trí ở nhiều nơi thay vì chỉ dồn vào một bảng điều khiển
Trang 221.6.2 Nghiên cứu ở nước ngoài
Trong bài viết [2], tác giả cho biết khi lĩnh vực nhà thông minh được mở rộng thì giá thành có thể giảm, tạo điều kiện cho tiêu dùng đại trà Tác giả muốn tạo ra một căn nhà với các thiết kế, chức năng yêu thích mà tác giả mong muốn, mang lại sự tiện nghi với giá cả hợp lý túi tiền Và đây là hướng phát triển hiện tại:
• Hệ thống đèn: Với ý tưởng với từng tông màu sẽ mang lại cho ta một cảm giác khác nhau Đèn sẽ tự động điều chỉnh màu và cường độ Có thể tự thay đổi độ sáng dựa trên hướng chiếu sáng mặt trời theo từng thời điểm trong ngày
• Hệ thống sưởi: Hệ thống sưởi này sẽ liên kết với sàn nhà để tăng tính hiệu quả và tiết kiệm hơn Ngoài ra, có thể tự điều chỉnh nhiệt độ dựa trên thời gian và môi trường xung quanh
• Hệ thống chăm sóc sức khỏe: Máy lọc khí có khả năng tự động điều chỉnh nguồn điện dựa trên mức độ bụi trong không khí Bên cạnh đó có thể kết hợp hệ thống phun nước, đèn và sưởi giúp đem lại một trải nghiệm Spa tại nhà
1.7 Bố cục báo cáo
Đề tài được phân làm 5 chương để có thể nêu rõ từng phần:
Chương 1: Giới thiệu: Đem lại cái nhìn tổng quan, lý do chọn đề tài và đích đến cuối cùng của đề tài
Chương 2: Cơ sở lý thuyết: Giới thiệu về những linh kiện được sử dụng trong đề tài Mô tả sơ bộ về phần cứng và phần mềm của hệ thống
Chương 3: Thiết kế hệ thống: Giới thiệu về yêu cầu, các khối của đề tài và phương thức hoạt động của hệ thống
Chương 4: Kết quả: Trình bài kết quả thi công và kiểm tra chức năng hệ thống Chương 5: Kết luận và hướng phát triển: Trình bài kết luận ưu nhược điểm và hướng phát triển của đề tài
Trang 23CHƯƠNG 2 : CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1 Tổng quan về nhà thông minh
Internet kêt nối vạn vật như tên gọi của nó, có thể kết nối với hầu hết các hệ thống trên các nền tảng sử dụng internet dùng để thu thập giám sát điều khiển hệ thống điển hình như hệ thống chăm sóc sức khỏe, hệ thống vận tải Trong đó, nhà thông minh là một trong những hệ thống không thể thiếu mà có thể đáp ứng đc
nhu cầu tiện nghi của người dùng trong cuộc sống
Các thiết bị thông minh được sử dụng trong ngôi nhà là những thiết bị có khả năng tự động hóa và kết nối với nhau tạo thành mạng lưới thông qua sóng Wifi, 4G, Bluetooth… nhằm điều khiển, theo dõi, cá nhân hóa chúng để nâng cấp cuộc sống hiện đại và tiện nghi hơn Nhằm vào mục đích sử dụng thiết bị thông minh trong nhà, con người có thể bật/ tắt thông qua giọng nói hoặc sử dụng ứng dụng di động, bên cạnh đó hệ thống IoT thu thập các chỉ số thiết bị trong nhà như chỉ số nhiệt độ, độ ẩm, diện năng, cường độ dòng điện, công suất và năng lượng tiêu thụ, cũng như hoạt động bật tắt các thiết bị
Các thông số thường được dùng để biểu thị hoạt động của ngôi nhà Dưới đây là một số thông số thiết bị trong nhà được đề cập trong đề tài:
Bảng 2 1 Các thông số thiết bị trong nhà được nhắc đến trong đề tài
➢ Vai trò và lợi ích của giám sát và điều khiển thiết bị điện trong nhà :
Ngôi nhà được áp dụng, lắp đăt các thiết bị thông minh đảm bảo tăng được tính
Trang 24tiện nghi, an toàn và tiết kiệm năng lượng khi sử dụng
Sự an toàn và tiện lợi luôn được đặt lên trên những tiêu chí hàng đầu đối với nhà thông minh, bạn có thể kiểm soát được các thiết bị điện trong nhà bằng một thao tác đơn giản thông qua ứng dụng di động hay giọng nói
Việc giám sát thông số thiết bị điện hay nhiệt độ trong căn nhà thông minh thông qua những công cụ như cơ sở dữ liệu hay ứng dụng di động là điều cần thiết giúp người dùng theo dõi sự bất thường trong ngôi nhà Từ đó, người dùng đưa ra những biện pháp đối với sự thay đổi trong chính ngôi nhà
Với việc áp dụng công nghệ IoT vào ngôi nhà không chỉ nâng cao được sự tiện nghi, an toàn và tiết kiệm năng lượng Bên cạnh đó còn đem lại lợi ích về mặt sức khỏe, tiết kiệm thời gian, cải thiện được đời sống cá nhân, nâng cao tinh thần tạo nên một cuộc sống lành mạnh
2.2 Nền tảng cơ sở dữ liệu MySQL 2.2.1 Sơ bộ về cơ sở dữ liệu MySQL
Cơ sở dữ liệu MySQL được chạy trên máy chủ ảo là XAMPP XAMPP được tích hợp rất nhiều nền tảng lại với nhau Điều này khiến XAMPP trở thành một ứng dụng đa nền tảng dùng để giả lập Sever, giúp người dùng kiểm tra code demo trang web [3]
MySQL (Structured Quuerry Language) là nguồn mở, là hệ thống quản lý cơ sở dữ liệu phổ biến nhất thế giới [3] Lượng thông tin cực lớn và phức tạp được MySQL cho phép lưu trữ và truy xuất MySQL còn hỗ trợ tốt cho những dự án trang web có quy mô tương đối giúp các lập trình viên dễ dàng thao tác, là công cụ hỗ trợ được các nhà lập trình viên tin dùng vì đơn giản hóa so với các công cụ phần mềm cơ sở dữ liệu khác [3]
2.2.2 Ứng dụng của cơ sở dữ liệu MySQL
Dữ liệu từ ứng dụng điều khiển và giám sát thiết bị nhà ở được truyền đến cơ sở dữ liệu MySQL gần như ngay lập tức để người dùng quan sát, nắm bắt được thông tin thiết bị trên trang web ngay lập tức Người dùng cần tạo bảng dữ liệu để lưu trữ
Trang 25một số dữ liệu như thông tin ra vào nhà ở Cụ thể, MySQL được triển khai để: [4] • Tạo ra các bảng dùng để lưu trữ dữ liệu và thông số thu được từ cảm biến • Kết nối các thiết bị cảm biến IoT với Arduino để gửi dữ liệu thiết bị trong nhà lên cơ sở dữ diệu
• Người dùng có thể chia sẻ dữ liệu, thông số thiết bị với nhiều đối tượng thông qua các bảng dữ liệu công khai hoặc API
2.3 Nền tảng về ứng dụng BLYNK 2.3.1 Tổng quan BLYNK
Blynk là phần mềm toàn diện cho phép triển khai các nguyên mẫu đã tạo và quản lý thiết bị đã được kết nối ở mọi quy mô Dự án IoT cá nhân hay các sản phẩm được kết nối thương mại với hàng triệu sản phẩm đều có thể sử dụng tốt [5]
Blynk trao quyền cho người dùng kết nối phần cứng của họ với đám mây và tạo các ứng dụng IOS, Android và Web, phân tích dữ liệu lịch sử và thời gian thực từ các thiết bị, điều khiển từ xa từ mọi nơi, nhận thông báo quan trọng và nhiều hơn nữa [5]
2.3.2 Ứng dụng của BLYNK trong hệ thống điều khiển, giám sát thiết bị trong nhà
Blynk là một trong những ứng dụng quan trọng trong việc quản lý các thiết bị trong nhà Trong ứng dụng điều khiển thiết bị trong nhà, các dữ liệu, thông số và các hoạt động của thiết bị được thao tác và truyền tới ứng dụng Blynk theo thời gian thực Ứng dụng Blynk hỗ trợ tính năng đồng bộ dữ liệu khi có Internet hoặc đồng bộ dữ liệu lần cuối cùng của thiết bị Người dùng cần tạo các kênh dữ liệu để lưu trữ một số thông tin, thao tác hoạt động của thiết bị trên ứng dụng Blynk Cụ thể, Blynk được triển khai:
• Tạo ra kênh dữ liệu để lưu trữ dữ liệu, thông số và thao tác được kết nối cảm biến
• Kết nối các thiết bị cảm biến IoT với Arduino để gửi dữ liệu thiết bị trong nhà lên ứng dụng Blynk
Trang 26• Cho phép người dùng chia sẻ dữ liệu, thông số thiết bị với nhiều đối tượng thông qua tài khoản độc quyền
2.4 Nền tảng Google Assistant
2.4.1 Tổng quan về Google Assistant
Google Assistant là ứng dụng được phát hành bởi Google giúp người dùng điều khiển các thiết bị trên ứng dụng Android, IOS thông qua giọng nói [6] Ứng dụng được tích hợp AI giúp ứng dụng có thể giao tiếp với con người làm cho việc tương tác trở nên dễ dàng
Với Google Assistant, người dùng có thể khởi chạy ứng dụng, thực hiện các thao tác, truy cập nội dung, bằng lời lời “Ok Google, hãy chạy Ứng dụng nào đó” [6]
2.4.2 Ứng dụng Google Assistant trong hệ thống điều khiển, giám sát thiết bị trong nhà
Trong ứng dụng giám sát và điều khiển các thiết bị sử dụng ứng dụng Blynk, ngoài việc thao tác trên ứng dụng thì Google Assistant hỗ trợ người dùng thao tác nhanh chóng thông qua giọng nói Cụ thể Goolge Assistant được triển khai :
• Kết nối ứng dụng Blynk với Google Assistant và một số ứng dụng thông qua việc dữ liệu được kết nối chia sẻ hoặc API
• Thiết lập câu lệnh thao tác với các thiết bị trong nhà
• Khởi chạy tính năng qua trợ lý: Kết nối những việc ứng dụng Blynk có thể thực hiện truy vấn của người dùng sao cho khớp với mẫu ngữ nghĩa được xác định trước hoặc ý định tích hợp [6]
• Để có thể kích hoạt Goolge Assistant, người dùng cẩn thực hiện thao tác, truy vấn nội dung “Ok Goolge, hãy chạy thao tác nào đó” hoặc trong ứng dụng Google Assistant cho phép gợi ý khẩu lệnh
2.5 Giao thức truyền thông HTTP 2.5.1 Tổng quan về giao thức HTTP
HTTP (Hypertext Transfer Protocol) là một giao thức ứng dụng được sử dụng
Trang 27trong bộ giao thức TCP/IP, thường được sử dụng để truyền tải các tài liệu siêu văn bản, bao gồm HTML, CSS và JavaScript giữa các máy tính trên mạng [7] Giao thức HTTP được hình thành dựa trên mô hình yêu cầu - trả lời, trong đó các máy khách gửi yêu cầu và các máy chủ trả lời bằng cách gửi lại các tài liệu yêu cầu Yêu cầu HTTP bao gồm các câu lệnh như GET, POST, PUT, DELETE, để thực hiện các hoạt động trên tài nguyên được yêu cầu [8]
2.5.2 Ứng dụng giao thức HTTP
Bên cạnh sử dụng trong hệ thống giám sát, điều khiển thiết bị điện trong nhà để truyền dữ liệu đến máy chủ cơ sở dữ liệu hoặc các ứng dụng khác, giao thức HTTP còn có khả năng cập nhật thông số, dữ liệu thiết bị liên tục Các ứng dụng có thể lập trình để gửi yêu cầu HTTP POST để gửi thông số, dữ liệu mới nhất đến máy chủ và các ứng dụng khác để cập nhật vào cơ sở dữ liệu, chẳng hạn như cơ sở dữ liệu MySQL hoặc Blynk Các thiết bị cũng có thể yêu cầu HTTP GET để nhận thao tác, dữ liệu từ máy chủ và các ứng dụng khác Tóm lại HTTP là một giao thức tiêu chuẩn và được hỗ trợ rộng rãi trên nhiều nền tảng và thiết bị Với việc áp dụng giao thức HTTP vào hệ thống điều khiển, giám sát thiết bị thông minh, việc quản lý dữ diệu và thực hiện thao tác trở nên dễ dàng hơn
2.6 Các linh kiện trong hệ thống 2.6.1 Bộ xử lý trung tâm ESP32
DOIT ESP32 DevKit V1 là một bo mạch phát triển dựa trên module ESP32, được sản xuất bởi Espressif Systems Với thiết kế nhỏ gọn và tích hợp các tính năng như WiFi, Bluetooth, UART, SPI, I2C và các chân GPIO, bo mạch này rất dễ sử dụng Ngoài các tính năng được tích hợp sẵn, người dùng còn có thể sử dụng một nút reset và một nút flash để thiết lập bo mạch phát triển một cách dễ dàng Anten PCB đã tích hợp giúp đơn giản hóa việc phát triển các ứng dụng IoT Bo mạch DOIT ESP32 DevKit V1 còn được hỗ trợ bởi nhiều công cụ phát triển phần mềm như Arduino IDE, ESP-IDF và MicroPython giúp cho người dùng có thể tùy chọn công cụ phát triển phù hợp [9]
Trang 28Modulde ESP32 trên thị trường có rất nhiều biến thể khác nhau, mỗi biến thể có những tính năng và thông số khác nhau
Bảng 2 2 Thông số kỹ thuật DOIT ESP32 DEVKIT V1 [10]
Hình 2 1 Phần cứng DOIT ESP32 DEVKIT V1
2.6.2 Cảm biến nhiệt độ, độ ẩm DHT11
Cảm biến DHT11 có chức năng đo nhiệt độ và độ ẩm không khí và khá được ưa chuộng trong những đề tài điều khiển tự động, giám sát môi trường trong nhà Độ chính xác ±2°C cho nhiệt độ và ±5% cho độ ẩm, cảm biến sử dụng giao tiếp số để truyền dữ liệu Ngoài ra, kích thước nhỏ gọn, tiêu thụ điện năng thấp và giá thành rẻ
Trang 29cũng là các ưu điểm của cảm biến DHT11 Vì vậy, nó là lựa chọn phổ biến cho các dự án DIY [11]
Bảng 2 3 Thông số kỹ thuật cảm biến DHT11 [11]
Hình 2 2 Cảm biến DHT11
2.6.3 Cảm biến mưa
Cảm biến mưa là một thiết bị chuyển mạch được kích hoạt bởi lượng mưa, cảm biến mưa có hai nội dung chính, thường được áp dụng trong một số linh vực IoT Cảm biến mưa được sử dụng để phát hiện bất kỳ lượng mưa nào rơi vào, sau đó nó sẽ thu thập dữ liệu điều kiện và thực hiện các hành động được thiết lập bởi người dùng [12] Nguyên lý hoạt động dựa theo nguyên tắc so sánh hiệu điện thế.Khi cảm biến không phát hiện ra mưa, trời khô ráo thì sẽ được giữ ở mức cao (5V-12V) ở chân D0 và trường hợp tấm cảm biến cho là có mưa vì phát hiện có nước thì sẽ xuống thấp (0V) Bảng 2.4 là thông số kỹ thuật và hình 2.3 là hình ảnh của cảm biến mưa
Trang 30Bảng 2 4 Thông số kỹ thuật cảm biến mưa [12]
Hình 2 3 Cảm biến mưa
2.6.4 Cảm biến vân tay AS608
AS608 là một module đọc và quét dấu vân tay nhưng còn làm được nhiều việc hơn thế như đăng ký vân tay, xử lý hình ảnh, kết hợp in ấn và nhiều hơn nữa Nó xử lý dữ liệu và gửi đến vi điều khiển thông qua nối tiếp Thiết bị sử dụng DSP thực hiện hiện ảnh kết xuất, tìm kiếm tính năng, tính toán và tìm kiếm Nó có bộ nhớ flash tích hợp để lưu trữ dữ liệu dấu vân tay và đăng lý mới, có thể lưu tối đa 162 dấu vân tay
Trang 31[13]
Cảm biến vân tay AS608 giao tiếp với bộ điều khiển hoặc bất kỳ hệ thống nào khác có nói tiếp TTL và gửi gói dữ liệu để chụp ảnh, phát hiện in, băm và tìm kiếm Thiết bị có LED màu đỏ và xanh lục để báo hiệu bản in sai và đúng Mô-đun này có thể được kiểm tra dễ dàng bằng phần mềm Windows,… cũng như người dùng có thể đăng ký bằng cách sử dụng phần mềm và có thể xem được hình ảnh vân tay trên máy tính [13] Bảng 2.5 là thông số kỹ thuật và hình 2.4 là hình ảnh của cảm biến AS608
Bảng 2 5 Thông số kỹ thuật cảm biến AS608 [13]
Hình 2 4 Cảm biến vân tay AS608
2.6.5 Module đo thông số điện Pzem004T
Module Pzem004T với chứ năng theo dõi dòng điện và điện áp, được tích hợp giao tiếp UART để giao tiếp với các vi điều khiển khác Với thiết kế nhỏ gọn (31 x 29 x 47mm) và có thể đo dòng điện thông qua 1 cuộn cảm biến dòng một cách an
Trang 32toàn và hiệu quả Module nhỏ gọn, dễ dàng lắp đặt trong hệ thống điều khiển, giám sát thiết bị trong nhà Bảng 2.6 là thông số kỹ thuật và hình 2.5 là hình cảm của module đo thông số điện Pzem004T
Bảng 2 6 Thông số kỹ thuật của module đo chỉ số điện Pzem004 [14]
Hình 2 5 Module đo thông số điện Pzem004T
2.6.6 Màn hình LCD 1602
LCD 1602 được viết tắt từ Liquid Crystal Display có khả năng hiển thị 16 ký tự ở mỗi dòng trong 2 dòng Liquid Crystal Display có đèn nền cung cấp ánh sáng cho từng pixel được sắp xếp thành một khối hình chữ nhật để hiển thị cho 1 ký tự có kích thước 5x8 pixel [15] Đây là loại LCD được sử dụng rộng rãi trong các đề tài nghiên cứu nhờ vào tính năng hiển thị rõ ràng những thông tin đơn giản mà giá thành lại rất rẻ
Nguyên lý đơn giản của LCD1602 là cho phép ánh sáng truyền qua từng lớp của
Trang 33module Các module này sẽ rung và sắp đặt vị trí để tấm phân cực cho phép ánh sáng đi qua ứng với vị trí muốn hiển thị [15] Bảng 2.7 là thông số kỹ thuật và hình 2.6 là hình ảnh của màn hình LCD 1602
Nguyên lý hoạt động của động cơ rất đơn giản Servo nhận tín hiệu từ khối xử lý
Trang 34trung tâm dưới dạng PWM (Pulse Width Modulation) Tín hiệu này được truyền khoảng 1ms – 2ms với chu kỳ 20ms để điều khiển góc quay ứng với tín hiệu nhận được Bảng 2.8 là thông số kỹ thuật và hình 2.7 là hình ảnh của Servo SG90
Bảng 2 8 Thông số kỹ thuật Servo SG90 [16]
Hình 2 7 Servo SG90
2.6.8 Module Relay
Module Relay là bản giao diện chuyển tiếp 4 kệnh 5V, mỗi kênh cần 15-20mA dòng điện điều khiển Nó có thể sử dụng được để điều khiển các thiết bị và dụng cụ khác nhau với dòng điện lớn Module được trang bị rơ-le dòng điện cao hoạt động ở mức AC250V 10A hoặc DC30V 10A [17]
Module có giao diện tiêu chuẩn có thể được điều khiển trực tiếp bởi vi điều khiển Module Relay đảm bảo yêu cầu an toàn và cũng ngăn ngừa vòng lặp nối đất khi giao tiếp với vi điều khiển [17] Bảng 2.9 là thông số kỹ thuật và hình 2.8 là hình ảnh của
Trang 35Module Relay 4 kênh
Bảng 2 9 Thông số kỹ thuật Moudule Relay có 4 kênh [17]
Hình 2 8 Module Relay 4 kênh
2.6.9 Mạch giảm áp DC sang DC vào 9-36V ra 5V
Mạch giảm áp DC sang DC vàp 36V và ra 5V là bộ chuyển đổi điện áp từ 36V xuống 5V với đòng điện 5A Mạch chuyển đổi có kích thước vô cùng gọn, với jack cắm DC làm đầu vào, cổng USB là đầu ra giúp cho việc sử dụng trong các hệ thống điện tử dễ dàng và thuậ tiện Ngoài ra mạch giảm áp cho phép sạc nhanh, công suất cao và có thể bảo vệ mạch Bảng 2.10 là thông số kỹ thuật và hình 2.9 là hình ảnh của mạch giảm áp Buck DC-DC Vin 9-36V Vout 5V [18]
Trang 369-Bảng 2 10 Thông số kỹ thuật mạch giảm áp DC sang DC vào 9-36V ra 5V [18]
Hình 2 9 Mạch giảm áp DC sang DC vào 9-36V ra 5V
2.6.10 Adapter 12V – 3A
Nguồn Adapter 12VDC-3A là nguồn một chiều, dùng để cung cấp nguồn điện cho một số thiết bị sử dụng trong hệ thống Nguồn có đầu ra ổn định, thiết kế nhỏ gọn, dễ dàng lắp ráp Bên cạnh đó, sự an toàn và bảo vệ thiết bị khi sử dụng cũng là điểm mạnh của nguồn Adapter 12VDC - 3A, giúp tiết kiệm năng lượng Bảng 2.11 là thông số kỹ thuật và hình 2.10 là hình ảnh của nguồn Adapter 12VDC – 3A [19]
Trang 37Bảng 2 11 Thông số kỹ thuật nguồn Adapter 12V – 3A [19]
Hình 2 10 Nguồn Adapter 12VDC – 3A
Trang 38CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG
3.1 Yêu cầu hệ thống
Quá trình thiết kế hệ thống áp dụng các yêu cầu sau:
• Hệ thống có thể làm tự động thu thập dữ liệu từ cảm biến một cách liên tục • Hệ thống có chức năng kết nối với Wifi được dùng kết nối để thao tác và quản
lý các thiết bị thông qua ứng dụng
• Hệ thống cho phép hiển thị thông tin dữ liệu trên ứng dụng và điểu khiển các thiết bị điện thông qua sử dụng ứng dụng và giọng nói
• Hệ thông kết nối với Wifi để có thể liên kết và điều khiển ở khoảng cách dài • Hệ thống có thể tự động cập nhật nhiệt độ và độ ẩm, sào phơi đồ tự động và
cửa ra vào bằng vân tay
3.2 Đặc tả hệ thống
3.2.1 Mô tả tổng quát toàn hệ thống
Hình 3 1 Mô hình tổng quát của hệ thống
Dựa vào yêu cầu của hệ thống, một mô hình tổng quát được xây dụng như hình 3.1 Mô hình hệ thống hoạt động :
Khối cảm biến: Thu thập dữ liệu từ các thiết bị như nhiệt độ, độ ẩm, thông số
điện của thiết bị, dấu hiệu mưa và truy xuất vân tay Các dữ liệu thu về được sẽ đưa vào khối xử lý trung tâm để thực hiện quá trình xử lý dữ liệu
Trang 39Khối xử lý trung tâm: Tiếp nhận dữ liệu từ khối cảm biến, sau đó tiến hành tính
toán và xử lý các dữ liệu thành những giá trị số và chuỗi dữ liệu Những dữ này sau khi được xử lý sẽ được truyền tới khối người dùng và Cloud bằng các chuẩn truyền thông
Cloud: Nơi lưu trữ dữ liệu nhận được từ khối xử lý trung tâm và phân tích, sau
đó truyền đến khối người dùng
Khối người dùng: Nhận dữ liệu từ khối xử lý trung tâm và cloud, xử lý tín hiệu
và hiển thị thông tin thời gian thực về nhiệt độ, độ ẩm, thông số điện năng, truy xuất vân tay và các thiết bị lên mà hình ứng dụng và trang web
3.2.2 Sơ đồ khối của hệ thống
Dựa vào mô hình tổng quát của hệ thống, sơ đồ khối hệ thống cùng với chức năng được hình thành và mô tả như hình 3.2 :
Hình 3 2 Sơ đồ khối của hệ thống
Khối cảm biến : Sử dụng các module cảm biến để thu thập các thông số dữ
nhiệt độ, độ ẩm, thông số điện của thiết bị, dấu hiệu mưa và truy vấn vân tay
Khối xử lý trung tâm : Sử dụng ESP32 để xử lý dữ liệu được truyền về từ khối
cảm biến và tín hiệu khối người dùng, gửi dữ liệu lên khối Cloud, khối hiển thị và khối giao diện người dùng
Khối hiển thị : Dữ liệu được truyền đi từ khối xử lý trung tâm để hiển thị thông
tin của từng chức năng của vân tay lên màn hình LCD
Trang 40Khối vận hành : Hoạt động theo cơ chế bật/tắt thiết bị bao gồm quạt, đèn khi
có tín hiệu dữ liệu được gửi từ khối trung tâm
Khối Cloud : Đây là khối dùng để lưu trữ dữ liệu được truyền từ bộ xử lý trung
tâm, sau khi xử lý dữ liệu truyền tới khối giao diện người dùng
Khối giao diện người dùng : Nơi tiếp nhận và hiển thị dữ liệu đã được xử lý từ
khối Cloud và khối trung tâm, đồng thời tương tác để bật/tắt thiết bị như đèn, quạt
Khối nguồn : Cung cấp một nguồn 5V cho các khối khác 3.2.3 Mô tả hoạt động hệ thống
Hệ thống hoạt động dựa trên sự luân chuyển dữ liệu, từ quá trình thu thập dữ liệu của cảm biến đến việc hiển thị một số chức năng lên màn hình LCD và các giao diện website, ứng dụng Blynk vào việc sử dụng cơ sở dữ liệu thời gian thực và tương tác như hình 3.3
Hình 3 3 Sơ đồ hoạt động của hệ thống
• Thông số, dữ liệu mà cảm biến thu thập được là dạng tín hiệu số nên việc đưa vào ESP32 để xử lý trở nên dễ dàng cho quá trình giám sát và phân tích dữ liệu ở những bước tiếp theo