điều khiển hệ thống smarthome theo tiêu chuẩn knx bằng giọng nói thông qua thiết bị ngoại vi raspberry pi

26TÌM HIỂU, GIỚI THIỆU VỀ THIẾT BỊ NGOẠI VI...273.1 Các thiết bị ngoại vi điều khiển bằng giọng nói khác:...27Dieu khien he thong smarthome theo tieu chuan KNX bang giong noi thong qua t

Trang 1

ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCMKHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆPĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG SMARTHOME THEO

TIÊU CHUẨN KNX BẰNG GIỌNG NÓI THÔNGQUA THIẾT BỊ NGOẠI VI RASPBERRY PI

TRẦN CÔNG THÁI_ 16015151NGUYỄN NGỌC HUY_16045511

73Monday, June 10, 20242:08:34 PM2:08:34 PM73Monday, June 10, 20242:08:34 PM2:08:34 PM73Monday, June 10, 20242:08:34 PM2:08:34 PM

Dieu khien he thong smarthome theo tieu chuan KNX bang giong noi thong qua thiet bi ngoai vi raspberry piDieu khien he thong smarthome theo tieu chuan KNX bang giong noi thong qua thiet bi ngoai vi raspberry piDieu khien he thong smarthome theo tieu chuan KNX bang giong noi thong qua thiet bi ngoai vi raspberry piDieu khien he thong smarthome theo tieu chuan KNX bang giong noi thong qua thiet bi ngoai vi raspberry piDieu khien he thong smarthome theo tieu chuan KNX bang giong noi thong qua thiet bi ngoai vi raspberry piDieu khien he thong smarthome theo tieu chuan KNX bang giong noi thong qua thiet bi ngoai vi raspberry piDieu khien he thong smarthome theo tieu chuan KNX bang giong noi thong qua thiet bi ngoai vi raspberry piDieu khien he thong smarthome theo tieu chuan KNX bang giong noi thong qua thiet bi ngoai vi raspberry pi

Dieu khien he thong smarthome theo tieu chuan KNX bang giong noi thong qua thiet bi ngoai vi raspberry piDieu khien he thong smarthome theo tieu chuan KNX bang giong noi thong qua thiet bi ngoai vi raspberry piDieu khien he thong smarthome theo tieu chuan KNX bang giong noi thong qua thiet bi ngoai vi raspberry piDieu khien he thong smarthome theo tieu chuan KNX bang giong noi thong qua thiet bi ngoai vi raspberry pi

Dieu khien he thong smarthome theo tieu chuan KNX bang giong noi thong qua thiet bi ngoai vi raspberry piDieu khien he thong smarthome theo tieu chuan KNX bang giong noi thong qua thiet bi ngoai vi raspberry piDieu khien he thong smarthome theo tieu chuan KNX bang giong noi thong qua thiet bi ngoai vi raspberry piDieu khien he thong smarthome theo tieu chuan KNX bang giong noi thong qua thiet bi ngoai vi raspberry pi73Monday, June 10, 20242:08:34 PM2:08:34 PM73Monday, June 10, 20242:08:34 PM2:08:34 PM73Monday, June 10, 20242:08:34 PM2:08:34 PM

73Dieu khien he thong smarthome theo tieu chuan KNX bang giong noi thong qua thiet bi ngoai vi raspberry piMonday, June 10, 2024

Trang 2

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

Trang 3

MỞ ĐẦU

Ngày nay với sự phát triển không ngừng của các ngành kinh tế và xã hội thì mứcsống cũng như nhu cầu về tinh thần và vật chất của con người ngày càng được nâng cao.Cùng với đó là sự bùng nổ của các ngành công nghiệp như công nghệ thông tin, côngnghệ tự động hóa, công nghệ điện, điện tử … Từ những thay đổi đó đã làm cho cuộc sốngcủa con người chúng ta ngày càng một hoàn thiện hơn Với một xã hội đang phát triển thìcác thiết bị tự động hóa đã ngày càng xâm lấn vào trong sản xuất nhiều hơn hay thậm chílà vào trong cuộc sống sinh hoạt hằng ngày của mỗi con người Do đó những từ ngữ như“ Nhà thông minh ” và “ Internet vạn vật kết nối ” đã không còn là những thứ xa xỉ hayước mơ của con người người nữa mà nó đã thường xuyên được nhắc đến như là một xuhướng tiên tiến, hướng con người đến với cuộc sống tiện nghi và thoải mái mang côngnghệ mang lại.

Dieu khien he thong smarthome theo tieu chuan KNX bang giong noi thong qua thiet bi ngoai vi raspberry piDieu khien he thong smarthome theo tieu chuan KNX bang giong noi thong qua thiet bi ngoai vi raspberry piDieu khien he thong smarthome theo tieu chuan KNX bang giong noi thong qua thiet bi ngoai vi raspberry piDieu khien he thong smarthome theo tieu chuan KNX bang giong noi thong qua thiet bi ngoai vi raspberry pi732410062:08:33 PM2:08:33 PM732410062:08:33 PM2:08:33 PM732410062:08:33 PM2:08:33 PM

Dieu khien he thong smarthome theo tieu chuan KNX bang giong noi thong qua thiet bi ngoai vi raspberry piDieu khien he thong smarthome theo tieu chuan KNX bang giong noi thong qua thiet bi ngoai vi raspberry piDieu khien he thong smarthome theo tieu chuan KNX bang giong noi thong qua thiet bi ngoai vi raspberry piDieu khien he thong smarthome theo tieu chuan KNX bang giong noi thong qua thiet bi ngoai vi raspberry piDieu khien he thong smarthome theo tieu chuan KNX bang giong noi thong qua thiet bi ngoai vi raspberry piDieu khien he thong smarthome theo tieu chuan KNX bang giong noi thong qua thiet bi ngoai vi raspberry piDieu khien he thong smarthome theo tieu chuan KNX bang giong noi thong qua thiet bi ngoai vi raspberry piDieu khien he thong smarthome theo tieu chuan KNX bang giong noi thong qua thiet bi ngoai vi raspberry piDieu khien he thong smarthome theo tieu chuan KNX bang giong noi thong qua thiet bi ngoai vi raspberry piDieu khien he thong smarthome theo tieu chuan KNX bang giong noi thong qua thiet bi ngoai vi raspberry piDieu khien he thong smarthome theo tieu chuan KNX bang giong noi thong qua thiet bi ngoai vi raspberry piDieu khien he thong smarthome theo tieu chuan KNX bang giong noi thong qua thiet bi ngoai vi raspberry piDieu khien he thong smarthome theo tieu chuan KNX bang giong noi thong qua thiet bi ngoai vi raspberry piDieu khien he thong smarthome theo tieu chuan KNX bang giong noi thong qua thiet bi ngoai vi raspberry piDieu khien he thong smarthome theo tieu chuan KNX bang giong noi thong qua thiet bi ngoai vi raspberry piDieu khien he thong smarthome theo tieu chuan KNX bang giong noi thong qua thiet bi ngoai vi raspberry piDieu khien he thong smarthome theo tieu chuan KNX bang giong noi thong qua thiet bi ngoai vi raspberry piDieu khien he thong smarthome theo tieu chuan KNX bang giong noi thong qua thiet bi ngoai vi raspberry piDieu khien he thong smarthome theo tieu chuan KNX bang giong noi thong qua thiet bi ngoai vi raspberry piDieu khien he thong smarthome theo tieu chuan KNX bang giong noi thong qua thiet bi ngoai vi raspberry piDieu khien he thong smarthome theo tieu chuan KNX bang giong noi thong qua thiet bi ngoai vi raspberry piDieu khien he thong smarthome theo tieu chuan KNX bang giong noi thong qua thiet bi ngoai vi raspberry piDieu khien he thong smarthome theo tieu chuan KNX bang giong noi thong qua thiet bi ngoai vi raspberry piDieu khien he thong smarthome theo tieu chuan KNX bang giong noi thong qua thiet bi ngoai vi raspberry pi

Trang 4

Mục lục

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN Error! Bookmark not defined.

MỞ ĐẦU Error! Bookmark not defined.

MỤC LỤC Error! Bookmark not defined.

DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ Error! Bookmark not defined.

TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG SMARTHOME 1

1.1 Tổng quan Smart Home của các hãng trên thế giới : 1

1.2 Tổng quan SmartHome tại Việt Nam: 4

1.3 Nhà cung cấp smarthome uy tín tại Việt Nam: 6

1.4 Smarthome theo tiêu chuẩn KNX: 10

1.5 Các ví dụ về công nghệ smart home 12

Liên kết trên 1 tuyến : 24

Cấu trúc liên kết nhiều tuyến: 25

Cấu trúc liên kết nhiều khu vực 26

TÌM HIỂU, GIỚI THIỆU VỀ THIẾT BỊ NGOẠI VI 27

3.1 Các thiết bị ngoại vi điều khiển bằng giọng nói khác: 27

Dieu khien he thong smarthome theo tieu chuan KNX bang giong noi thong qua thiet bi ngoai vi raspberry piDieu khien he thong smarthome theo tieu chuan KNX bang giong noi thong qua thiet bi ngoai vi raspberry piDieu khien he thong smarthome theo tieu chuan KNX bang giong noi thong qua thiet bi ngoai vi raspberry piDieu khien he thong smarthome theo tieu chuan KNX bang giong noi thong qua thiet bi ngoai vi raspberry piDieu khien he thong smarthome theo tieu chuan KNX bang giong noi thong qua thiet bi ngoai vi raspberry piDieu khien he thong smarthome theo tieu chuan KNX bang giong noi thong qua thiet bi ngoai vi raspberry piDieu khien he thong smarthome theo tieu chuan KNX bang giong noi thong qua thiet bi ngoai vi raspberry piDieu khien he thong smarthome theo tieu chuan KNX bang giong noi thong qua thiet bi ngoai vi raspberry piDieu khien he thong smarthome theo tieu chuan KNX bang giong noi thong qua thiet bi ngoai vi raspberry piDieu khien he thong smarthome theo tieu chuan KNX bang giong noi thong qua thiet bi ngoai vi raspberry piDieu khien he thong smarthome theo tieu chuan KNX bang giong noi thong qua thiet bi ngoai vi raspberry piDieu khien he thong smarthome theo tieu chuan KNX bang giong noi thong qua thiet bi ngoai vi raspberry piDieu khien he thong smarthome theo tieu chuan KNX bang giong noi thong qua thiet bi ngoai vi raspberry piDieu khien he thong smarthome theo tieu chuan KNX bang giong noi thong qua thiet bi ngoai vi raspberry piDieu khien he thong smarthome theo tieu chuan KNX bang giong noi thong qua thiet bi ngoai vi raspberry piDieu khien he thong smarthome theo tieu chuan KNX bang giong noi thong qua thiet bi ngoai vi raspberry piDieu khien he thong smarthome theo tieu chuan KNX bang giong noi thong qua thiet bi ngoai vi raspberry piDieu khien he thong smarthome theo tieu chuan KNX bang giong noi thong qua thiet bi ngoai vi raspberry piDieu khien he thong smarthome theo tieu chuan KNX bang giong noi thong qua thiet bi ngoai vi raspberry piDieu khien he thong smarthome theo tieu chuan KNX bang giong noi thong qua thiet bi ngoai vi raspberry pi

Trang 5

VCO/S99.1 Busch-VoiceControl 150-gang: 35

THIẾT LẬP ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG KNX BẰNG GIỌNG NÓI VỚITHIẾT BỊ NGOẠI VI 36

4.1 IoT- nền tảng của điều khiển thông minh: 36

4.2 Raspberry pi 3- Thiết bị điều khiển: 41

4.3 Home Assistant( Hass)- Giao diện thiết lập điều khiển: 44

4.4 Apple Homekit: 48

4.5 Cấu trúc liên kết của hệ thống điều khiển: 50

4.6 Thiết lập cấu trúc điều khiển trên Home Assistant: 51

Giao diện web server Home Assistant: 51

Các bước thiết lập điều khiển cho Home Assistant: 54

Tích hợp Apple Homekit vào Home Assistant : 60

Trang 6

DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ

Hình 1.1- 1 Home Smart Home 2

Hình 1.2- 1 Tổng quan SmartHome 4

Hình 1.2- 2 Bảng xếp hạng SmartHome 6

Hình 1.3- 1 Bảng số liệu số hộ gia đình cài đặt SmartHome của BKAV 7

Hình 1.3- 2 Hệ sinh thái thái SmartHome của LUMI Việt Nam 8

Hình 1.3- 3 Ceo Đỗ Nguyên Thanh Đồng Acis 9

Hình 1.5- 3 Đèn thông minh Philips hue 15

Hình 1.5- 4 Điều khiển SmartHome 16

Hình 4.3- 1 Giao diện HomeAssistant 44

Hình 4.3- 2 Sơ đồ liên kết cơ bản 45

Hình 4.3- 3 Các tích hợp trong HomeAssistant 46123docz.net - File bi loi xin lienhe: lethikim34079@hotmail.com

Trang 7

Hình 4.4- 1 Apple Homekit 48

Hình 4.4- 2 Sơ đồ tín hiệu của Apple Homekit 49

Hình 4.4- 3 Điều khiển khi không có ở nhà 49

Hình 4.5- 1 Cấu trúc liên kết của hệ thống 50

Hình 4.6.1- 6 Tùy chỉnh trong tab Configuration 54

Trang 8

Trang 9

TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNGSMARTHOME

SmartHome là gì ?

Một ngôi nhà thế nào được gọi là Nhà Thông Minh? Smarthome là một khái niệmtuy không quá xa lạ với dân công nghệ (IT) nhưng vẫn còn khá xa lạ với đa số người dânViệt Nam nói chung.

Hiểu một cách đơn giản nhất, Smart Home là ngôi nhà được ứng dụng các côngnghệ IOT tiên tiến để tạo ra một hệ thống quản lý và điều khiển các thiết bị điện, hệ thốngan ninh trong nhà theo 3 cách thức chính: trực tiếp bằng công tắc cảm ứng, điều khiển từxa qua laptop, smartphone tablet, điều khiển bằng remote.

Theo nghĩa tương đối đầy đủ Smart Home là ngôi nhà được tích hợp những côngnghệ tân tiến về kỹ thuật điên-điện tử-tin học để quản lý và điều khiển các thiết bị điệntheo mong muốn của chủ nhà mọi lúc, mọi nơi với kiểu On/Off quen thuộc mà cũng đượctích hợp chương trình được cài đặt theo ngữ cảnh (ra ngoài, đi ngủ, party, chăm vườn),lịch trình hay cảm biến tự động Như vậy sự khác biệt với một ngôi nhà bình thường màviệc điều khiển thiết bị điện đều thực hiện bằng cách thủ công cơ học theo nguyên tắcMở/Tắt (On/Off) thì Smarthome đã tiến lên một đẳng cấp khác về điều khiển, quản lýthiết bị một cách thông minh hơn rất nhiều.

Hiện nay trên thế giới, công nghệ Smarthome được áp dụng theo 2 cách thức là hệđi dây dẫn và hệ không dây (wireless) mà trong đó hệ không dây được coi là bước pháttriển cao hơn, tiện lợi, dễ thi công lắp đặt và giá thành rẻ hơn rất nhiều.

1.1 Tổng quan Smart Home của các hãng trên thế giới :

Theo dự báo của hãng tư vấn quản lý toàn cầu AT, với tốc độ tăng trưởng như hiệnnay, doanh thu từ cung cấp kết nối cho thị trường smarthome có thể đạt 115 tỷ USD vàonăm 2030 và chiếm tới 30% doanh thu thị trường toàn cầu Đến thời điểm này, thị trườngsmarthome châu Á có thể sánh “ngang ngửa” với các thị trường smarthome Bắc Mỹ vàchâu Âu.

Trang 10

Hình 1.1- 1 Home Smart Home

Triển vọng kinh tế-xã hội của khu vực châu Á vừa là động lực vừa là cơ hội thúcđẩy thị trường smarthome khu vực có những bước tiến vượt bậc trong thời gian tới TrungQuốc, Nhật Bản, Singapore, Hàn Quốc và Đài Loan được nhận định là top 5 thị trườngsmarthome phát triển nhất tại châu Á vào thời điểm hiện tại và trong vòng 5 năm tới.

Tại Nhật Bản, tốc độ tăng trưởng của thị trường tiếp tục gia tăng khi ngày càng cónhiều hộ gia đình Nhật bị hấp dẫn bởi các giải pháp nhà thông minh trong đó tập trungvào các ứng dụng y tế, theo dõi và chăm sóc sức khỏe ngay tại nhà Ngoài ra, người Nhậtcũng rất quan tâm đến các ứng dụng giúp tiết kiệm thời gian và nhiên liệu khi sử dụng cácsmarthome.

Cơ hội tăng trưởng thị trường smarthome Trung Quốc được nhận định là lớn hơnNhật Bản khi hàng loạt các hộ gia đình giàu mới nổi đăng ký sử dụng các giải phápsmarthome để tăng tiện ích cho cuộc sống gia đình Điều nổi bật là phần lớn giải phápsmarthome tại Trung Quốc được cung cấp và triển khai bởi các nhà sản xuất và cung cấpnội địa.

Trang 11

Trong khi đó, Hàn Quốc, Đài Loan và Singapore được dự báo sẽ tiếp tục có mứcthâm nhập smarthome cao trong khu vực khi mà phần lớn các hộ gia đình có thu nhập vànhu cầu kết nối cao sẵn sàng chi tiền để sở hữu các giải pháp smarthome tiên tiến nhất.

Ngoài 5 thị trường chính trên, sau giai đoạn đầu này, Ấn Độ được dự báo cũng sẽcó tên trong top những thị trường smarthome phát triển nhất khu vực châu Á Có được dựbáo này là vì trong thời gian qua, Ấn Độ mạnh mẽ tuyên bố sẽ có 100 thành phố thôngminh trên khắp cả nước trong 5-7 năm tới.

Theo nhận định của các chuyên gia, hạ tầng của các thành phố thông minh này sẽlà tiền đề cần thiết để doanh nghiệp triển khai các giải pháp nhà thông minh tới các hộgia đình Ấn Độ vào 1 hoặc 2 năm sau đó.

Được biết, ngay sau khi lên nắm quyền lãnh đạo vào hồi tháng 5/2014, Thủ tướngNarendra Modi đã đưa ra nhiều kế hoạch phát triển táo bạo, trong đó có ý tưởng phát triển100 thành phố thông minh dọc các hành lang giao thông lớn nhằm tạo việc làm, nâng caochất lượng cuộc sống đô thị và thúc đẩy sự phát triển toàn diện của Ấn Độ.

Theo mục tiêu của Chính phủ Ấn Độ, thành phố thông minh sẽ có chất lượng sốngtốt hơn, cơ hội việc làm và đầu tư lớn hơn, trong đó công nghệ thông tin và các lĩnhvực công nghệ khác sẽ đóng vai trò chính trong phát triển những thành phố mới này, từviệc phát triển mạng lưới giao thông nhanh, thuận lợi và các hệ thống xử lý chất thải hiệnđại, đến phát triển cơ sở hạ tầng và mạng lưới thông tin, truyền thông.

Theo kỳ vọng của Thủ tướng Ấn Độ Narendra Modi, 100 thành phố thông minhnày sẽ có đầy đủ các dịch vụ internet, quản trị điện tử cùng cơ sở hạ tầng hiện đại với hệthống quản lý rác thải, giao thông công cộng…Kế hoạch này cũng nhằm thúc đẩy đầu tưvà tạo việc làm cho hàng triệu người dân nước này.

Với những chuyển động này, châu Á được nhận định là một thị trường smarthomeđang phát triển và sẽ bắt kịp tốc độ phát triển của Bắc Mỹ, châu Âu trong giai đoạn 2025-2030.

Trang 12

1.2 Tổng quan SmartHome tại Việt Nam:

Với tốc độ tăng trưởng trên 73% năm 2018, Việt Nam được đánh giá là thị trườngtiềm năng của nhà thông minh.

Nhà thông minh có mặt tại Việt Nam khoảng hơn 10 năm trước, nhưng mới thựcsự quen thuộc vài năm trở lại đây, khi khái niệm cách mạng công nghiệp 4.0 trở nên phổbiến Smarthome cho phép chủ nhà có thể quản lý, điều khiển các thiết bị từ xa như tắt,bật đèn, điều hòa, TV, giám sát an ninh thông qua smartphone, tablet.

Theo đánh giá từ Statista, Việt Nam đứng thứ 45 trong bảng xếp hạng nhà thôngminh toàn cầu Doanh thu từ thị trường này tại Việt Nam dự kiến đạt 44 triệu USD năm2018 Mặc dù khá khiêm tốn khi so sánh với Mỹ - thị trường smarthome lớn nhất thế giớivới doanh thu 20,5 tỷ USD, các con số về tăng trưởng của thị trường nhà thông minh tạiViệt Nam cho thấy nhiều tín hiệu khả quan.

Trang 13

Theo đó, doanh thu năm 2018 tăng trưởng 73,5% so với cùng kỳ năm ngoái Đạidiện Bkav cho biết, số lượng nhà có lắp đặt các thiết bị thông minh đơn lẻ tại Việt Namhiện là 500.000, tăng 33,4 % so với năm 2017 Tỷ lệ tăng trưởng kép hàng năm (CAGR)kỳ vọng đạt 65,2% Thị trường nhà thông minh trong nước dự đoán chạm mốc 330 triệuUSD vào năm 2022.

Nhiều chuyên gia nhận định, làn sóng cách mạng công nghiệp 4.0 là thời cơ để nhàthông minh dần được ưa chuộng Sự phổ biến của smartphone tại Việt Nam cũng giúpđơn giản hóa cách thức sử dụng nhà thông minh với người dùng Công nghệ IoT và trí tuệnhân tạo, Big Data với nhiều ứng dụng trong smarthome đem lại nhiều tiện nghi thú vị,thỏa mãn nhu cầu gia chủ.

Bên cạnh đó, thị trường bất động sản trong nước được đánh giá có nhiều khởi sắc,nhu cầu đầu tư nội thất, thiết bị thông minh của người dùng cũng tăng lên Nhiều chủ dựán còn sẵn sàng đầu tư trọn gói nhà thông minh để dành tặng khách hàng Một số dự ándùng ''Smarthome'' là từ khóa để quảng bá và thực hiện các chiến dịch marketing.

Hiện nay, thị trường smarthome tại Việt Nam được chia thành hai phân khúc chínhlà cao cấp và trung cấp với sự góp mặt của nhiều tên tuổi như Siemens (Đức), Schneider(Pháp), Smartg4 (Mỹ), Gamma (Đức), Fibari (Ba Lan), Bkav Smarthome (Việt Nam) Phân khúc cao cấp thường tập trung vào các biệt thự lớn, lâu đài, các khu đô thị với chiphí lắp đặt khá cao, khoảng 10.000 USD đến 180.000 USD tùy nhu cầu sử dụng.

Phân khúc phổ biến nhất hiện nay là chung cư, liền kề, biệt thự Chỉ từ 30 triệuđồng cho một căn hộ chung cư hoặc từ 60 triệu đồng cho một biệt thự liền kề, người dùngđã có thể sở hữu một ngôi nhà thông minh đầy đủ tính năng cơ bản như hệ thống chiếusáng, điều khiển thiết bị từ xa Nhiều gói sản phẩm với mức giá phổ thông, chỉ từ 30triệu đồng đã dần xóa đi định kiến smarthome là dành cho đại gia.

Trang 14

Việt Nam xếp thứ mấy trên thế giới về quy mô thị trường nhà thông minh?

Hình 1.2- 2 Bảng xếp hạng SmartHome

Dựa trên những thống kê hiện tại cũng như những dự đoán về sự phát triển trongtương lai, Việt Nam được Statista xếp thứ 45 Ở danh sách này ngoài Mỹ đứng đầu vớitổng số doanh thu lớn khủng khiếp 18 tỷ thì còn Trung Quốc xếp thứ nhì với 6,5 tỷđô la, điều này không bất ngờ vì Trung Quốc là nước có rất nhiều thương hiệu nhà thông

minh và họ cũng tự sản xuất thiết bị cho mình chứ không từ ai khác.

Ở Việt Nam, hầu hết các thương hiệu nhà thông minh như SmartZ, Broadlink một thương hiệu OEM Trung Quốc và chỉ thực hiện khâu phân phối chứ không tham giavào quá trình sản xuất Hiện tại, thị trường trong nước chỉ có Lumi Việt Nam và Bkav làtự lực trong khâu thiết kế thành phẩm và chỉ nhập linh kiện từ Châu Âu, Mỹ hoặc NhậtBản, tất nhiên nhờ thế mà họ vẫn đang dẫn đầu thị trường quốc nội.

1.3 Nhà cung cấp smarthome uy tín tại Việt Nam:- BKAV:

Bkav smarthome là một hệ thống nhà thông minh hoàn chỉnh nhờ kết nối tất cả cácthiết bị điện trong nhà vào một hệ thống và điều khiển theo các kịch bản được lập trìnhsẵn Hệ thống trung tâm được trang bị hệ điều hành Bkav HomeOS có tính ổn định và mởrộng tích hợp cao, cho phép kết nối tất cả các thiết bị điện (thiết bị chiếu sáng, bình nónglạnh, rèm cửa…); thiết bị an ninh; camera thành một hệ thống đồng bộ - điều mà phần lớncác giải pháp nhà thông minh tại Việt Nam hiện nay chưa làm được (đa số các giải pháp

Trang 15

nhà thông minh trên thị trường phải lắp đặt hệ thống camera, hệ thống an ninh độc lập).Các thiết bị điện thông minh của Bkav smarthome được thiết kế khá sang trọng.

Về tính năng, nhà thông minh của Bkav có thể điều khiển trực tiếp thông qua thiếtbị gắn trên tường hoặc điện thoại thông minh, máy tính bảng, có chức năng điều khiểnbằng giọng nói (tiếng Việt), tích hợp các kịch bản ngữ cảnh và tự thay đổi kịch bản theothời gian, hoàn cảnh phù hợp với thói quen của người sử dụng Tuy nhiên, do Bkavsmarthome hiện sử dụng công nghệ truyền dẫn không dây Zigbee của Singapore, nên giábán khá cao so với mặt bằng chung Cụ thể, Bkav smarthome thế hệ 2 được chào bán vớimức giá từ 30 – 70 triệu đồng, Bkav Smarthome Luxury khoảng từ 250 - 300 triệu đồng.

Hình 1.3- 1 Bảng số liệu số hộ gia đình cài đặt SmartHome của BKAV

- LUMI Việt Nam:

Ra mắt đầu năm 2012, đến nay, nhà thông minh Lumi thuộc phân khúc trung cấptrên thị trường Lumi smarthome sản xuất và cung cấp các thiết bị thông minh như chiếtáp cảm ứng, cảm biến, bộ điều khiển hồng ngoại, công tắc cảm ứng, bộ điều khiển trungtâm Nhà thông minh của Lumi điều khiển các thiết bị điện thông qua smartphone/máy

Trang 16

tính bảng, điều khiển bằng giọng nói (Sản phẩm ra mắt giữa năm 2017 nhận dạng đượcgiọng nói tiếng Việt).

Tùy vào số lượng thiết bị, số phòng, số tầng của ngôi nhà, mỗi gia đình sẽ được trảinghiệm nhà thông minh Lumi với giá từ 25 – 60 triệu cho một căn hộ chung cư, hoặc từ65 - 250 triệu cho một căn biệt thự.

Giống như Bkav, Lumi smarthome cũng sử dụng công nghệ truyền dẫn không dâyZigbee của Singapore Tuy nhiên, bộ điều khiển trung tâm của hãng không tích hợp hệthống camera, hệ thống an ninh.

Hình 1.3- 2 Hệ sinh thái thái SmartHome của LUMI Việt Nam

- ACIS:

Với mức giá khoảng 20-30 triệu cho một dự án nhà riêng và dưới 120 triệu cho biệtthự nhỏ, Acis hiện chiếm 70 – 80% thị phần nhà thông minh khu vực TP.HCM Giải phápsmarthome của ACIS giúp tất cả thiết bị riêng lẻ trong ngôi nhà trở thành một hệ thốngđồng bộ, có thể sử dụng ngay ở ngôi nhà hiện hữu mà không cần đục tường, phá vách đidây, thời gian bảo hành 5 năm.

Trang 17

Dù cũng sử dụng hệ truyền dẫn không dây như BKAV và Lumi, nhưng trong khihai hãng này đang phải mua hệ truyền dẫn từ nước ngoài thì ACIS đã nghiên cứu và ứngdụng hệ truyền dẫn Meshgrid do họ tự phát triển.

Đây là ưu điểm khiến giá thành nhà thông minh của ACIS rẻ hơn, tiếp cận gầnhơn với nhu cầu của người Việt Ngoài ra, giao diện điều khiển bằng hình ảnh 3D đượcđăng ký độc quyền giúp chủ nhân căn nhà có thể dễ dàng điều khiển từ xa quasmartphone, tablet với độ nhạy, chính xác cao.

Tuy nhiên, nhược điểm của ACIS smarthome là các thiết bị thông minh có thiết kếđơn giản, chưa đẹp mắt, nên chưa phải là ưu tiên hàng đầu của các tòa nhà cao cấp, nhữngbiệt thự lớn sang trọng.

Hình 1.3- 3 Ceo Đỗ Nguyên Thanh Đồng Acis

Trang 18

1.4 Smarthome theo tiêu chuẩn KNX:

KNX là tiêu chuẩn smarthome được xây dựng từ năm 1990 tại Châu Âu Khi màngười ta còn đang ngỡ ngàng với máy tính cá nhân thì ở Châu Âu đã có tiêu chuẩn về nhàvà tòa nhà thông minh KNX Tiêu chuẩn này độc lập với phần cứng và phần mềm, nghĩalà cho dù công nghệ có phát triển đến đâu thì tiêu chuẩn là không thay đổi.

Nó đảm bảo rằng các thiết bị KNX từ năm 1990 vẫn có thể giao tiếp và làm việccùng với thiết bị KNX mới sản xuất ngày hôm qua và không có gì lỗi thời cả Để làmđược điều đó, KNX quy định chuẩn giao tiếp giữa các thiết bị thông qua các telegram, chỉcần tuân thủ tiêu chuẩn, các thiết bị của các hãng khác nhau có thể giao tiếp và điều khiểntrên cùng một hệ thống.

Trước tiên chúng ta phải hiểu tiêu chuẩn KNX là gì ? Để chuyển các tín hiệu

điều khiển tới tất cả các thành phần quản lý trong tòa nhà, hệ thống yêu cầu tất cả các loạithiết bị khác nhau phải giao tiếp trên một ngôn ngữ chung KNX, qua giao thức KNX tấtcả các đường Bus kết nối tới thiết bị (cáp đôi, sóng vô tuyến, dây điện, dây mạng) Cácđường Bus này có thể kết nối tới các thiết bị cảm biến hoặc các thiết bị điều khiển tòa nhànhư: Hệ thống chiếu sáng, rèm cửa, hệ thống thiết bị an ninh, thiết bị quản lý năng lượng,hệ thống điều khiển nhiệt độ, cửa thông gió và máy lạnh, … Tất cả các chức năng của tòanhà có thể được điều khiển, giám sát và báo hiệu qua một hệ thống chung mà không cầntới các trung tầm điều khiển mở rộng khác.

Trang 19

Hình 1.4- 1 Tiêu chuẩn KNX

KNX (Konnex) là tiêu chuẩn toàn cầu cho hệ thống quản lý, điều khiển tòa nhà

thông minh, được phát triển trên nền ba tiêu chuẩn trước đó: European Home SystemsProtocol (EHS), BatiBUS, European Installation Bus (EIB) KNX được chuẩn hóa từ EN50090, ISO/IEC 14543 và quản lý bới hiệp hội KNX quốc tế.

Trang 20

Smarthome theo tiêu chuẩn KNX là tập hợp các hệ thống, giải pháp thông minh sửdụng các công nghệ kỹ thuật tiên tiến, hiện đại trong đó các thiết bị trong hệ thống sẽ giaotiếp với nhau thông qua ngôn ngữ chung là tiêu chuẩn KNX để thực hiện các tác động phùhợp đáp ứng các nhu cầu của con người.

Hình 1.4- 3 Ví dụ về KNX

1.5 Các ví dụ về công nghệ smart home

Công nghệ dường như đã đặt chân đến mọi khía cạnh của cuộc sống, bao gồm cảkhông gian nội thất nhà ở (bóng đèn, máy rửa bát và…) Sự ra đời của nhà thông minhnhư một giải pháp thay thế hiện đại:

- Smart TV - TV thông minh kết nối Internet, truy cập nội dung thông qua các ứng

dụng, chẳng hạn như video và âm nhạc theo yêu cầu Một số TV thông minh bao gồmnhận diện giọng nói hoặc cử chỉ.

- Ngoài khả năng điều khiển từ xa và tùy biến, các hệ thống chiếu sáng thôngminh như Hue từ Philips Lighting Holding B.V., có thể phát hiện khi nào có người ở

Trang 21

trong phòng và điều chỉnh ánh sáng nếu cần Bóng đèn thông minh cũng có thể tự điềuchỉnh dựa trên ánh sáng ban ngày.

- Các bộ điều chỉnh nhiệt thông minh (Smart thermostats) chẳng hạn như Nest

của Nest Labs Inc., được tích hợp Wi-Fi, cho phép người dùng lên lịch, theo dõi và điềukhiển nhiệt độ trong nhà từ xa Các thiết bị này cũng học hành vi của chủ nhà và tự độngsửa đổi thiết lập nhằm cung cấp cho người dùng sự thoải mái và hiệu quả tối đa Bộ điềuchỉnh nhiệt thông minh cũng có thể báo cáo việc sử dụng năng lượng và nhắc nhở ngườidùng thay đổi bộ lọc.

Hình 1.5- 1 Ví dụ công nghệ SmartHome

- Sử dụng khóa thông minh và dụng cụ mở cửa nhà để xe, người dùng có thể

cho phép hoặc từ chối mở cửa cho khách vào nhà Hơn nữa, khóa thông minh cũng có thểphát hiện khi chủ nhà đang ở gần và mở khóa cho họ.

- Vớicamera quan sát thông minh, người dùng có thể theo dõi nhà của mình khi

di chuyển hoặc đi nghỉ mát Các cảm biến chuyển động thông minh cũng có thể xác địnhsự khác biệt giữa chủ nhà, khách, thú cưng và kẻ trộm để thông báo cho chính quyền nếuphát hiện hành vi đáng ngờ.

Trang 22

- Các màn hình hệ thống hộ gia đình có thể cảm nhận được điện áp tăng vọt và tắtthiết bị; nhận thấy đường ống nước bị hỏng hoặc ngắt các đường ống và tắt nước đểkhông bị tràn ra sàn.

Trang 23

Hình 1.5- 3 Đèn thông minh Philips hue

Ưu điểm và khuyết điểm của nhà thông minh

Một trong những lợi ích nổi bật nhất của tự động hóa ngôi nhà là cung cấp sự antâm cho chủ nhà, cho phép họ quan sát nhà từ xa, chống lại những nguy hiểm như máypha cà phê bị bỏ quên hoặc cửa phía trước quên chưa khóa.

Nhà thông minh còn có lợi cho người cao tuổi, cung cấp sự giám sát giúp ngườicao tuổi được ở nhà thoải mái và an toàn hơn là chuyển đến nhà dưỡng lão hoặc yêu cầuchăm sóc tại nhà 24/7.

Không có gì đáng ngạc nhiên khi nhà thông minh có thể thích ứng với sở thíchcủa người dùng Ví dụ, ngay khi bạn về đến nhà, cửa nhà để xe sẽ mở, đèn sẽ sáng, lòsưởi sẽ bật và các giai điệu yêu thích của bạn sẽ bắt đầu phát trên loa.

Home automation giúp người dùng nâng cao hiệu quả Thay vì để máy điều hoàkhông khí chạy liên tục vào ban ngày, hệ thống nhà thông minh có thể học các hành vi

Trang 24

của bạn và đảm bảo ngôi nhà sẽ được làm mát khi bạn trở về nhà Tương tự với các thiếtbị gia dụng: Hệ thống tưới nước thông minh, bãi cỏ của bạn sẽ được tưới nước khi cầnthiết với một lượng nước vừa đủ Đối với home automation, năng lượng, nước và cácnguồn lực khác được sử dụng hiệu quả hơn, giúp tiết kiệm tài nguyên thiên nhiên và tiềnbạc cho người dùng.

Hình 1.5- 4 Điều khiển SmartHome

Hệ thống home automation nỗ lực trở thành xu thế chủ đạo, một phần là do tínhchất kỹ thuật của chúng Một hạn chế của nhà thông minh là sự phức tạp trong cảmnhận, một số người gặp khó khăn khi sử dụng công nghệ hoặc sẽ từ chối sử dụng vì cảm

thấy khó chịu ngay lần đầu Các nhà sản xuất nhà thông minh và đối tác của họ đang cốgắng để giảm tính phức tạp và cải thiện trải nghiệm người dùng, làm cho nó trở nên thú vịcũng như có lợi cho người sử dụng ở mọi độ tuổi và trình độ Đối với các hệ thống homeautomation thực sự có hiệu quả, các thiết bị phải tương tác với nhau bất kể nhà sản xuấtcủa chúng là ai, sử dụng cùng một giao thức hoặc ít nhất, bổ sung thêm một giao thức

Trang 25

automation Tuy nhiên, các liên minh tiêu chuẩn đang hợp tác với các nhà sản xuất và cácgiao thức để đảm bảo khả năng tương tác và trải nghiệm người dùng không bị gián đoạn.

Một vấn đề chính khác là an ninh nhà thông minh Báo cáo năm 2016 của NTT

Data Corp cho thấy rằng 80% người dùng Mỹ quan tâm đến tính bảo mật dữ liệu smarthome của họ Nếu tin tặc có thể xâm nhập vào một thiết bị thông minh, họ có thể tắt đèn,tắt báo thức và mở khóa cửa ra vào để đột nhập Hơn nữa, tin tặc có thể truy cập vàomạng của chủ nhà, dẫn đến các cuộc tấn công tồi tệ hơn hoặc rò rỉ dữ liệu (DataExfiltration)

Vào tháng 10 năm 2016,Mirai IoT botnet (botnet Mirai IoT) đã làm sập một phần

của Internet bằng một loạt cuộc tấn công từ chối dịch vụ phân tán (tấn công DDoS Distributed Denial of Service) sử dụng camera an ninh, máy quay DVR và bộ định tuyến.

-Ngoài việc bảo mật, nhiều người không thích nhà thông minh vì lo lắng về dữ liệuriêng tư Báo cáo NTT Data cho thấy 73% người dùng quan tâm đến dữ liệu riêng tư đượcchia sẻ bởi các thiết bị smart home Mặc dù các nhà sản xuất thiết bị smart home và nhàsản xuất nền tảng có thể thu thập dữ liệu người dùng để điều chỉnh sản phẩm của họ tốthơn, hoặc cung cấp các dịch vụ mới cải tiến cho khách hàng, nhưng sự tin tưởng và minhbạch là điều quan trọng để các nhà sản xuất xây dựng lòng tin với người sử dụng các sảnphẩm thông minh của họ.

Trang 26

CẤU TRÚC HỆ THỐNG KNX2.1 Tổng quan về hệ thống:

- Cảm biến: Nút nhấn, bộ chuyển đổi( gió, mưa, ánh sáng, nhiệt độ, vv…), bộ điều

khiển nhiệt độ, đầu vào tương tự.

- Chấp hành: Chấp hành chuyển mạch, chấp hành điều chỉnh tăng/giảm, chấp

hành cho rèm, chấp hành cho cuộn sưởi.

- Bộ điều khiển : Cảm biến và chấp hành có thể được kết nối logic với nhau bằng

các phương pháp điều khiển hợp lí( đơn vị logic, module logic hay tương tự) để giải quyết

Trang 27

Trong KNX có hai loại địa chỉ:Địa chỉ cá nhân và địa chỉ nhóm

Trang 28

Hình 2.1.3- 1 Địa chỉ cá nhân và địa chỉ nhóm

 Địa chỉ cá nhân

- Mỗi một thiết bị trong hệ thống KNX đều có một địa chỉ cá nhân Địa chỉ cá nhânđược biểu diễn dưới dạng 16 bit như hình dưới đây

Hình 2.1.3- 2 Cấu trúc địa chỉ cá nhân

- Địa chỉ cá nhân có chức năng:

+ Chẩn đoán, sửa lỗi, thay đổi cài đặt và lập trình thông qua ETS.

+ Giải quyết các đối tượng giao diện bằng các công cụ chạy thử hoặc các thiết bịkhác.

Trang 29

- Giao tiếp giữa các thiết bị trong hệ thống KNX được thực hiện thông qua địa chỉnhóm Những thiết bị nào có cùng địa chỉ nhóm sẽ tác động lẫn nhau mỗi khi có một tínhiệu được đưa ra.

Hình 2.1.3- 3 Cấu trúc địa chỉ nhóm

- Địa chỉ nhóm có cấu trúc 3 cấp (nhóm chính/nhóm giữa/nhóm chức năng ):+ Nhóm chính: lầu

+ Nhóm giữa: phòng

+ Nhóm chức năng: bật/tắt, tăng/ giảm độ sáng,

- Kích thước của các địa chỉ nhóm có thể thay đổi từ 1 đến 14 byte Kích thước củacác địa chỉ nhóm do nhà sản xuất quy định và phụ thuộc vào chức năng liên quan.

Trang 30

- ETS chỉ cho phép các thiết bị có chung địa chỉ nhóm liên kết với nhau Một địachỉ nhóm có thể gán cho nhiều nhóm thiết bị, tuy nhiên sẽ chỉ nhận một tín hiệu đầu tiêntừ nhóm thiết bị.

Hình 2.1.3- 4 Ví dụ điều khiển theo địa chỉ

- Ví dụ

1/1/1: Lầu 1/ Phòng khách/ Bật đèn1/1/2: Lầu 1/ Phòng khách/ Tắt đèn1/1/3: Lầu 1/ Phòng khách/ Tăng độ sáng

- Địa chỉ nhóm sẽ được cấu hình thông qua phần mềm ETS, một hệ thống KNX cóthể có tối đa 65535 địa chỉ nhóm.

Các bước cấu hình:

Sau khi lắp đặt các phần cứng thiết bị lại với nhau, ta cần tiến hành bước cấu hìnhcho hệ thống KNX thông qua phần mềm ETS Các bước cần phải thực hiện khi cấu hìnhhệ thống:

- Chỉ định địa chỉ cá nhân cho các thiết bị khác nhau ( để nhận biết duy nhất mộtcảm biến hoặc một thiết bị truyền động trong hệ thống).

- Lựa chọn chức năng phần mềm thích hợp cho các thiết bị trên thanh cái.

Trang 31

- Chỉ định các điạ chỉ nhóm thích hợp cho các cảm biến và bộ truyền động để thựchiện các chức năng mong muốn.

Chức năng khi vận hành:

Hình 2.1.5- 1 Vận hành KNX

Sau khi cấu hình trên ETS, các chức năng cài đặt như sau:

- Nếu nút bấm đơn (1.1.1) được nhấn, nó sẽ gửi một điện tín có chứa địa chỉ nhóm(5/2/66) và giá trị “1” (bật) lên hệ thống.

- Điện tín sẽ được nhận và đánh giá bởi tất cả các thiết bị được kết nối trên thanhcái.

- Tất cả các thiết bị có cùng địa chỉ nhóm sẽ:+ Đồng thời gửi một điện báo xác nhận( đúng/sai).+ Đọc giá trị và tác động theo giá trị tương ứng.

Trang 32

Liên kết trên 1 tuyến :

Mức cấu hình thấp nhất được gọi là tuyến Tối đa có thể 64 thiết bị trong một tuyến.Số lượng thực tế còn phụ thuộc vào nguồn cấp và công suất tiêu thụ của các thiết bị.

Hình 2.1.6- 1 Cấu hình kết nối phân bổ thiết bị

Độ dài tối đa trong một tuyến không được vượt quá mức cho phép sau:

- Nguồn điện cung cấp xa nhất cho thiết bị: Tối đa là 350 m.- Khoảng cách xa nhất giữa hai thiết bị: Tối đa là 700 m.- Tổng chiều dài một tuyến: Tối đa là 1000 m.

- Khoảng cách tối thiểu giữa hai nguồn điện: Tối thiểu là 200 m.

Trang 33

Hình 2.1.6- 2 Độ dài kết nối các thiết bị

Cấu trúc liên kết nhiều tuyến:

Có thể lên đến 15 tuyến chính được kết hợp lại thành 1 khu vực.

Số lượng lớn nhất có thể cho một tuyến của KNX/EIB lên đến 64 thiết bị.

Trang 34

Như vậy về mặt lý thuyết , trong 1 khu vực số lượng thiết bị có thể giao tiếp 64(thiết bị/ tuyến) x 15 (tuyến/khu vực ) x 1 (khu vực/lắp đặt) = 960 (thiết bị/ lắp đặt).

Cấu trúc liên kết nhiều khu vực

Cấu trúc cao nhất trong mô hình kết nối thiết bị trong KNX là vùng có thể mởrộng kết nối tối đa lên 15 khu vực như hình ảnh bên dưới :

Hình 2.1.8- 1 Cấu trúc liên kết nhiều khu vực

Như vậy về mặt lý thuyết , trong 1 vùng số lượng thiết bị có thể giao tiếp 64 (thiếtbị/ tuyến) x 15 (tuyến/khu vực ) x 15 (khu vực/ vùng) = 14400 (thiết bị/ lắp đặt).

* Tuy nhiên trong thực tế, việc mở rộng thiết bị giao tiếp trên 1 tuyến chính có thể

Trang 35

TÌM HIỂU, GIỚI THIỆU VỀ THIẾT BỊNGOẠI VI

3.1 Các thiết bị ngoại vi điều khiển bằng giọng nói khác:Amazon Alexa:

- Amazon Alexa, hay được gọi tắt là Alexa, là trợ lý ảo được phát triển

bởi Amazon, đầu tiên nó được sử dụng cho Amazon Echo và loa thông minh AmazonEcho Dot được phát triển bởi Amazon Lab126 Nó có khả năng tương tác bằng giọng nói,chọn bài hát, lên danh sách cần làm, cài đặt báo thức, phát postcast, đọc sách, và cung cấpthông tin thời tiết, giao thông, thể thao và các thông tin hiện tại như tin tức.

- Alexa cũng có thể làm việc như một hệ thống điều khiển nhà tự động bằng cáchđiều khiển các thiết bị thông minh khác Người sử dụng có thể nâng cấp khả năng củaAlexa bằng cách cài đặt những "kỹ năng" (một chức năng bổ sung được phát triển bởi nhàcung cấp khác, thường được gọi là các ứng dụng, ví dụ ứng dụng thời tiết và tính năng âmthanh).

- Người dùng có thể kích hoạt hầu hết các thiết bị có cài đặt Alexa bằng cách gọitên "Alexa"; các thiết bị khác (như ứng dụng Amazon cho điện thoại diđộng trên iOS hoặc Android) yêu cầu người dùng phải bấm nút để kích hoạt chức năngnghe của Alexa Hiện tại, việc tương tác và giao tiếp với Alexa có thể thực hiện với tiếngAnh, Pháp, Đức, Ý, Tây Ban Nha, và Nhật Bản Tháng 11 năm 2017, Alexa có mặt ở thịtrường Canada và sử dụng ngôn ngữ duy nhất là tiếng Anh.

Trang 36

Hình 3.1.1- 1 Loa Alexa

- Ứng dụng có trên Apple App Store, Google Play, và Amazon App store Ứng

dụng có thể dùng để cài đặt các kĩ năng, chọn nhạc, cài đặt báo thức, và xem danh sáchmua sắm Nó cũng cho phép sử dụng để xem xét các công nhận chữ trên màn hình ứngdụng và gửi thông tin phản hồi với Amazon liên quan đến cho dù các công nhận là tốt hayxấu Một diện web cũng sẵn sàng để thiết lập các thiết bị tương thích (ví dụ như, AmazonEcho, Amazon Chấm, Amazon Echo Show).

- Alexa có thể điều khiển báo thức, hẹn giờ, danh sách mua sắm và việc cần làmbằng giọng nói, và có thể truy cập các bài viết trên Wikipedia Alexa có thể trả lời cáccâu hỏi về các mục trong Google Calendar của người dùng Khả năng trả lời câu hỏi củaAlexa được hỗ trợ một phần bởi ngôn ngữ Wolfram Khi được hỏi, Alexa chuyển đổisóng âm thanh thành văn bản, nhờ vậy nó có thể thu thập thông tin từ nhiều nguồn khácnhau.