Đề tài thiết kế hệ thống tự Động hóa ngôi nhà

Một trong những ứng dụng đáng chú ý của công nghệ tự động hóa chính là trong thiết kế các hệ thống tự động hóa cho ngôi nhà – hay còn gọi là "nhà thông minh".. Đồ án “Thiết kế hệ thống t

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI

BỘ MÔN ĐIỀU KHIỂN HỌC

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI

BỘ MÔN ĐIỀU KHIỂN HỌC

Tờ nhiệm vụ thiết kế

MỤC LỤC MỤC LỤC I DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT IV DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ V

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2

1.1:TỔNG QUAN VỀ IOT 2

1.1.1: Khái niệm về IOT 2

1.1.2: Mô hình cấu trúc của IoT 3

1.1.3: Xu hướng phát triển về IOT 10

1.1.4: Ứng dụng của IOT trong cuộc sống 11

1.2.TỔNG QUAN VỀ NHÀ THÔNG MINH 18

1.2.1:Bối cảnh và nhu cầu sử dụng nhà thông minh 18

1.2.2: Các thành phần trong hệ thống nhà thông minh 20

1.2.3:Các mô hình nhà thông minh đang được áp dụng hiện nay 28

1.3 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG BMS 31

1.4.YÊU CẦU VỀ CƠ SỞ KỸ THUẬT 32

1.5 KẾT LUẬN 36

CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH LỰA CHỌN GIẢI PHÁP THIẾT KẾ 37

2.1: HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TRUNG TÂM 37

2.1.1: ESP32 (Wi-Fi) 37

2.1.2: Zigbee Coordinator + Gateway ESP32 39

2.1.3: Chọn giao thức truyền thông 42

2.2: HỆ THỐNG CẢM BIẾN VÀ THU THẬP DỮ LIỆU 43

2.2.1: Phương án 1: Cảm biến Wi-Fi: 43

2.2.2: Phương án 2: Cảm biến Zigbee: 47

2.3HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ: 50

2.3.1: Phương án 1: Rơ-le Wi-Fi 50

2.3.2: Phương án 2: Công tắc Zigbee 52

2.3.3: Phương án 3: Công tắc Wifi 53

2.4: HỆ THỐNG GIÁM SÁT VÀ GIAO DIỆN NGƯỜI DÙNG 55

2.4.1: Phương án 1: Ứng dụng Blynk 55

2.4.2: Phương án 2: Ứng dụng tùy chỉnh (MIT App Inventor) 58

2.5: HỆ THỐNG LƯU TRỮ VÀ VIẾT CHƯƠNG TRÌNH 62

2.6:KẾT LUẬN 64

CHƯƠNG 3: TÍNH CHỌN CHI TIẾT CÁC PHẦN TỬ TRONG MẠCH ĐỘNG LỰC 65

3.1: TỔNG QUAN VỀ MẠCH ĐỘNG LỰC 65

3.2: TỔNG QUAN VỀ CÁC THIẾT BỊ TRONG KHỐI NGUỒN 66

3.2.1: Nguồn cho các thiết bị lớn: 66

3.2.2: Nguồn cho bộ điều khiển và cảm biến 66

3.3: TỔNG QUAN VỀ CÁC THIẾT BỊ TRONG KHỐI BẢO VỆ 67

3.3.1: Thiết bị đóng cắt 67

3.3.2: Thiết bị bảo vệ 71

3.4: TÍNH TOÁN VÀ LỰA CHỌN THIẾT BỊ ĐÓNG CẮT VÀ BẢO VỆ 75

3.4.1: Dòng điện định mức của thiết bị: 75

3.4.2: Công suất thiết bị và cách tính tổng công suất 76

3.5: KẾT LUẬN 80

CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ - TÍNH CHỌN CHI TIẾT CÁC PHẦN TỬ TRONG MẠCH ĐIỀU KHIỂN 80

4.1: TỔNG QUAN VỀ MẠCH ĐIỀU KHIỂN 80

4.2: TỔNG QUAN VỀ CÁC THIẾT BỊ TRONG KHỐI XỬ LÝ TRUNG TÂM + WIFI 84

4.3: TỔNG QUAN VỀ CÁC THIẾT BỊ TRONG KHỐI CẢM BIẾN 86

4.4.1: Cảm biến nhiệt độ DHT11: 86

4.4.2: Cảm biến khí gas MQ2: 88

4.4.3: Cảm biến HC-SR505: 90

4.4.4: Cảm biến mưa Rain - Sensor: 92

4.4.5: Cảm biến ánh sáng: 93

4.4.6: Đầu đọc RFID: 95

4.4.7: Module PCF8574: 98

4.4: TỔNG QUAN VỀ CÁC THIẾT BỊ TRONG KHỐI HIỂN THỊ VÀ CHẤP HÀNH 99

4.4.1: Module relay 5v: 99

4.4.2: Còi báo 5V 101

4.4.3: Module hạ áp LM2596 102

4.4.4:Động cơ servo sg90: 103

4.4.5:Led 104

4.4.6:Quạt 105

4.4.7: LCD 106

4.5:KẾT LUẬN 107

CHƯƠNG 5 : THUẬT TOÁN CHƯƠNG TRÌNH - SƠ ĐỒ KHỐI 108

5.1: LƯU ĐỒ THUẬT TOÁN - SƠ ĐỒ KHỐI 108

5.2: HỆ THỐNG THEO DÕI NHIỆT ĐỘ 110

5.3: HỆ THỐNG BÁO RÒ RỈ KHÍ GAS 111

5.4: HỆ THỐNG CẢNH BÁO XÂM NHẬP 113

5.5: HỆ THỐNG KÉO GIÁ PHƠI ĐỒ KHI MƯA 115

5.6:HỆ THỐNG CỔNG RA VÀO 117

5.7:HỆ THỐNG THIẾT BỊ ĐIỆN: 118

5.8:HỆ THỐNG ĐÈN SÂN 120

5.9: KẾT LUẬN 121

CHƯƠNG 6: XÂY DỰNG MÔ HÌNH THỬ NGHIỆM 122

6.1: MÔ HÌNH THỬ NGHIỆM 122

6.3: KẾT QUẢ ĐIỀU KHIỂN MỘT SỐ THIẾT BỊ 123

6.4: KẾT LUẬN 126

KẾT LUẬN 127

1 KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC CỦA ĐỒ ÁN 127

2 H ƯỚNG PHÁT TRIỂN CHO HỆ THỐNG 127

TÀI LIỆU THAM KHẢO 128

PHỤ LỤC: 129

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

STT Viết tắt Tiếng anh Tiếng việt

1 IOT Internet of Things Mạng lưới các thiết bị vật lý được kết nối với nhau

qua internet để thu thập và chia sẻ dữ liệu.

and Presence Protocol

Giao thức nhắn tin mở, thường được sử dụng cho các ứng dụng nhắn tin và truyền thông theo thời gian thực.

8 LCD Liquid Crystal Display Màn hình tinh thể lỏng

9 LED Light Emitting Diode Đi-ốt phát sáng

10 GPIO General Purpose

Input/Output

Cổng đầu vào/đầu ra chung

11 CPU Central Processing

Unit

Bộ xử lý trung tâm

12 RTC Real-Time Clock Đồng hồ thời gian thực

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

HÌNH 1.1: INTERNET OF THINGS 2

HÌNH 1.2: CÁC THÀNH PHẦN CỦA NỀN TẢNG CƠ BẢN IOT 4

HÌNH 1.3: IOT TRONG SMART HOME 12

HÌNH 1.4: IOT ỨNG DỤNG TRONG OTO 13

HÌNH 1.5: IOT TRONG CÔNG NGHIỆP 13

HÌNH 1.6: IOT TRONG NÔNG NGHIỆP 14

HÌNH 1.7: IOT TRONG QUẢN LÝ NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI 15

HÌNH 1.8: IOT ỨNG DỤNG TRONG Y TẾ 16

HÌNH 1.9: IOT ỨNG DỤNG TRONG GIÁO DỤC 17

HÌNH 1.10 MÔ HÌNH TỔNG QUÁT NHÀ THÔNG MINH 19

HÌNH 1.11 BIỂU ĐỒ TĂNG TRƯỞNG THỊ TRƯỜNG SMARTHOME THẾ GIỚI 20

HÌNH 1.12 BIỂU ĐỒ TĂNG TRƯỞNG THỊ TRƯỜNG SMARTHOME CHỈ TÍNH RIÊNG THỊ TRƯỜNG BẮC MỸ 20

HÌNH 1.13: HỆ THỐNG QUẢN LÝ CHIẾU SÁNG 21

HÌNH 1.14: HỆ THỐNG KIỂM SOÁT VÀO RA 22

HÌNH 1.15: HỆ THỐNG QUAN SÁT, THÔNG TIN LIÊN LẠC 23

HÌNH 1.16: HỆ THỐNG GIẢI TRÍ ĐA PHƯƠNG TIỆN 23

HÌNH 1.17: HỆ THỐNG CẤP NƯỚC 24

HÌNH 1.18: HỆ THỐNG CẢM BIẾN VÀ BÁO ĐỘNG, BÁO CHÁY 25

HÌNH 1.19: HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ 26

HÌNH 1.20: HỆ THỐNG CÁC CÔNG TẮC ĐIỀU KHIỂN TRẠNG THÁI 27

HÌNH 1.21 MÔ HÌNH SMART HOME CỦA CÔNG TY COMPRO TECHNOLOGY 29

HÌNH 1.22 MÔ HÌNH SMART HOME CỦA CÔNG TY IEI INTEGRATION 29

HÌNH 1.23 MÔ HÌNH SMART HOME ECO-FUTURE-WORLD 29

HÌNH 1.24 MÔ HÌNH SMART HOME CỦA BKAV 30

HÌNH 1.25 MÔ HÌNH SMART HOME CỦA LUMI 30

HÌNH 1.26: CẤU TRÚC HỆ THỐNG BMS 31

HÌNH 2.1: ESP32 37

HÌNH 2.2: KẾT NỐI ZIGBEE 40

HÌNH 2.3: CẤU TRÚC, LIÊN KẾT MẠNG ZIGBEE 41

HÌNH 2.4: CẢM BIẾN WI-FI 44

HÌNH 2.5: CẢM BIẾN ZIGBEE 47

HÌNH 2.6: RƠ-LE WI-FI 50

HÌNH 2.7: CÔNG TẮC ZIGBEE 52

HÌNH 2.8: CÔNG TẮC WIFI 53

HÌNH 2.11: ARDUINO IDE 62

HÌNH 2.12: MONGODB 63

HÌNH 3.1: THIẾT BỊ ĐÓNG CẮT VÀ BẢO VỆ 65

HÌNH 3.2: KHỐI NGUỒN , KHỐI BẢO VỆ 65

HÌNH 3.3: NGUỒN ADAPTER 67

HÌNH 3.4: CẦU DAO TỰ ĐỘNG (MCB) 68

HÌNH 3.5: CẦU DAO CHỐNG RÒ (RCCB) 72

HÌNH 3.6 : RƠ-LE BẢO VỆ 74

HÌNH 4.1: SƠ ĐỒ HỆ THỐNG GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN QUA INTERNET 80

HÌNH 4.2: ESP32 84

HÌNH 4.3: CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ DHT11 86

HÌNH 4.4: CẢM BIẾN KHÍ GAS MQ2 88

HÌNH 4.5: CẢM BIẾN CHUYỂN ĐỘNG HC-SR505 90

HÌNH 4.6: NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA CẢM BIẾN CHUYỂN ĐỘNG 91

HÌNH 4.7: CẢM BIẾN MƯA RAIN - SENSOR 92

HÌNH 4.8: CẢM BIẾN ÁNH SÁNG QUANG TRỞ 94

HÌNH 4.9: ĐẦU ĐỌC RFID 95

HÌNH 4.10: SƠ ĐỒ CHÂN ĐẦU ĐỌC RFID 96

HÌNH 4.11: NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG 97

HÌNH 4.12: MODULE PCF8574 98

HÌNH 4.13: MODULE RELAY 5V 99

HÌNH 4.14: CÒI BÁO BUZZER 101

HÌNH 4.15: MODULE HẠ ÁP LM2596 102

HÌNH 4.17: ĐÈN LED 105

HÌNH 4.18: QUẠT DC 5V 105

HÌNH 4.19: LCD 106

HÌNH 5.1: LƯU ĐỒ THUẬT TOÁN CÁC HỆ THỐNG TRONG NGÔI NHÀ 108

HÌNH 5.2: SƠ ĐỒ KHỐI HỆ THỐNG 109

HÌNH 5.3: THUẬT TOÁN HỆ THỐNG THEO DÕI NHIỆT ĐỘ 110

HÌNH 5.4: KẾT NỐI DHT11 VỚI ESP32 111

HÌNH 5.5 :THUẬT TOÁN HỆ THỐNG BÁO RÒ RỈ KHÍ GAS 111

HÌNH 5.6: HỆ THỐNG BÁO RÒ RỈ KHÍ GAS 112

HÌNH 5.7:THUẬT TOÁN HỆ THỐNG CẢNH BÁO XÂM NHẬP 113

HÌNH 5.8: HỆ THỐNG CẢNH BÁO XÂM NHẬP 114

HÌNH 5.9:THUẬT TOÁN HỆ THỐNG KÉO GIÁ PHƠI ĐỒ KHI MƯA 115

HÌNH 5.10: HỆ THỐNG KÉO GIÁ PHƠI ĐỒ KHI MƯA 116

HÌNH 5.11:THUẬT TOÁN HỆ THỐNG CỔNG RA VÀO 117

HÌNH 5.12: HỆ THÔNG CỔNG RA VÀO 118

HÌNH5.13:THUẬT TOÁN HỆ THỐNG THIẾT BỊ ĐIỆN 118

HÌNH 5.14: HỆ THỐNG ĐÈN VÀ QUẠT: 119

HÌNH 5.15:THUẬT TOÁN HỆ THỐNG ĐÈN SÂN 120

HÌNH 5.16: HỆ THỐNG ĐÈN SÂN 121

HÌNH 6.1: MÔ HÌNH THỬ NGHIỆM 122

HÌNH 6.2: GIAO DIỆN GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN 122

HÌNH 6.3: DỮ LIỆU MONGODB 123

HÌNH 6.4: NHIỆT ĐỘ VÀ ĐỘ ẨM ĐO ĐƯỢC TẠI PHÒNG KHÁCH 124

HÌNH 6.5: GÍA TRỊ GAS TẠI PHÒNG BẾP 124

HÌNH 6.6: CẢNH BÁO KHÍ GAS ĐƯỢC GỬI VỀ MÁY 125

HÌNH 6.7: CẢNH BÁO KHI TRỜI MƯA 125

MỞ ĐẦU

Trong bối cảnh công nghệ ngày càng phát triển, tự động hóa đang trở thành một xu hướng không thể thiếu trong mọi lĩnh vực, từ sản xuất công nghiệpđến đời sống hàng ngày Một trong những ứng dụng đáng chú ý của công nghệ

tự động hóa chính là trong thiết kế các hệ thống tự động hóa cho ngôi nhà – hay còn gọi là "nhà thông minh" Nhà thông minh không chỉ mang lại sự tiện nghi, tiết kiệm năng lượng mà còn giúp nâng cao chất lượng sống của con người

Đồ án “Thiết kế hệ thống tự động hóa ngôi nhà” này được thực hiện với mục tiêu xây dựng một hệ thống tự động hóa có thể điều khiển và giám sát các thiết bị trong nhà thông qua các công nghệ hiện đại Các thiết bị như đèn chiếu sáng, hệ thống điều hòa không khí, an ninh, và các thiết bị gia dụng sẽ được kết nối và điều khiển một cách linh hoạt, mang lại sự tiện ích, an toàn và hiệu quả cho người sử dụng

Mục tiêu chính của đồ án là nghiên cứu và ứng dụng các công nghệ tiên tiến để thiết kế một hệ thống tự động hóa cho ngôi nhà, trong đó các thiết bị trong nhà có thể giao tiếp và điều khiển thông qua một nền tảng trung tâm, giúp người sử dụng có thể quản lý các thiết bị một cách dễ dàng, hiệu quả

CHƯƠNG 1: Cơ sở lý thuyết 1.1:Tổng quan về IOT

1.1.1: Khái niệm về IOT

Mạng lưới vạn vật kết nối Internet hoặc là mạng lưới thiết bị kết nối internet viết tắt là IoT là một kịch bản của thế giới, khi mà mỗi đồ vật, con người được cung cấp một định danh riêng của mình, và tất cả có khả năng truyền tải, trao đổi thông tin, dữ liệu qua một mạng duy nhất mà không cần sự tương tác trực tiếp giữa người với người, hay người với máy tính IoT đã phát triển từự hội tụ của công nghệ không dây, công nghệ vi cơ điện tử và internet

Nó đơn giản là một tập hợp các thiết bị có khả năng kết nối với nhau, với

internet và với thế giới bên ngoài để thực hiện một công việc nào đó

Hiểu một cách đơn giản IoT là tất cả các thiết bị có thể kết nối với nhau Việc kết nối có thể thực hiện qua wifi, kết nối băng rộng (3G, 4G), Bluetooth, ZigBee, hồng ngoại Các thiết bị có thể là đện thoại thông minh, máy máy tính bảng, điều hòa, bóng đèn, máy giặt và nhiều thiết bị khác Cisco nhà cung cấp giải pháp thiết bị hàng đầu hiện nay dự báo: Đến năm 2020, sẽ có khoảng 50 tỷ

đồ vật kết nối internet, thậm chí con số này còn gia tăng nhiều hơn nữa IoT sẽ

là mạng khổng lồ kết nối tất cả mọi thứ bao gồm cả con người và sẽ tồn tại các mối quan hệ giữa người và người, người và thiết bị, thiết bị và thiết bị

Hình 1.1: Internet of things

1.1.2: Mô hình cấu trúc của IoT

Để đạt được giá trị từ Internet of Things (loT), việc cần phải có một nền tảng để tạo và quản lý ứng dụng, chạy các phân tích, lưu trữ và bảo mật dữ liệu Giống như một hệ điều hành dành cho máy tính, một nền tảng làm rất nhiều thứ đằng sau đó, tạo tra môi trường cho các nhà phát triển, giúp nhà quản lý và người dùng sử dụng dễ dàng hơn và tiết kiệm chi phí hơn

Nhìn chung, nền tảng loT đề cập đến các thành phần phần mềm cung cấp giao diện giữa các cảm biến và ứng dụng, các giao tiếp, luồng dữ liệu, quản lý thiết bị, và các chức năng của phần mềm trung gian lóp giữa (middleware) Một nền tảng không phải là ứng dụng riêng, mặc dù nhiều ứng dụng có thể được xây dựng hoàn toàn trong khuôn khồ một nền tảng loT Thông qua tham khảo, trích dẫn một số tài liệu của một số cá nhân và tổ chức, bài viết này sẽ tập trung mô tảthành phần cơ bản cũng như chức năng của các thành phần đó trong một nền tăng IoT

 Các thành phần cơ bản của một nền tảng IoT

Theo báo cáo nghiên cứu thị trường của tổ chức loT Analytics, kiến trúc của nền tảng loT hiện đại cơ bản nhất, được miêu tả bao gồm 8 thành phần như sau:

Hình 1.2: Các thành phần của nền tảng cơ bản IoT

Hình thức đơn giản nhất, một nền tảng loT chi cho phép kết nối giữa "sự vật" hoặc thiết bị Kiến trúc cũng có thể bao gồm một nền tâng phần mềm, một nền tăng phát triển ứng dụng hoặc một nền tăng phân tích Trong một hình thức phức tạp hơn, một nền tảng IoT đầu cuối đích thực bao gồm tám khối kiến trúc quan trọng:

- Kết nối và đồng bộ hóa(Connectivity & Normalization): Thành

phần này có chức năng tích hợp đồng bộ các giao thức khác nhau và các định dạng dữ liệu khác nhau vào một giao diện "phần mềm" đảmbảo việc truyền dữ liệu chính xác và tương tác với tất cả các thiết bị

- Quản lý thiết bị(Device management): Đây là thành phần đảm bảo

kết nối "mọi thứ" hoạt động bình thường, chạy các bản vá và cập nhật phần mềm cũng như ứng dụng đang chạy trên thiết bị hoặc các gateways ngoại biên (EDGE gateway)

- Cơ sở đữ liệu(Database): Đây là thành phần được coi quan trọng của

một nền tảng Ngoài lưu trữ dữ liệu quan trọng của thiết bị, nó phải

có khả năng mở rộng đáp ứng các yêu cầu cho các cơ sở dữ liệu dựa trên đám mây Thành phần này phải đảm bảo sự mở rộng khối lượng,

sự đa dạng, vận tốc và độ tin cậy của dữ liệu

- Quản lý và xử lý hoạt động(Processing & action management):

Chức năng đưa dữ liệu vào hoạt động dựa trên nguyên tắc Action-Triggers cho phép thực thi các hoạt động "thông minh" dựa trên dữ liệu từ cảm biến cụ thể

Event Phân tích(Analytics): Đây có thể được coi là bộ não của nền tảng

loT Thành phần này có chức năng thực hiện hàng loạt các phân tích phức tạp từ việc phân cụm dữ liệu cơ bản và khả năng tự học để tự phân tích, dự đoán, trích xuất những dữ liệu giá trị nhất trong luồng

dữ liệu loT

- Dữ liệu trực quan (Data visualization): Cho phép con người xem

xét các mẫu và quan sát các xu hướng từ bảng điều khiến trực quan, nơi dữ liệu được miêu tả sinh động qua biểu đồ đường thăng, hình họa mô phỏng

- Công cụ bổ sung(Additional tools): Thành phần này cho phép các

nhà phát triển IoT thử nghiệm và trước khi đưa sản phẩm ra thị trường với các trường hợp sử dụng được biểu diễn trên hệ sinh thái

mô phỏng dùng để hiển thị, quản lý và kiểm soát thiết bị kết nối

- Các giao diện bên ngoài(External interfaces): Đây là nơi cho phép

tích hợp với các hệ thống của bên thứ ba và phần còn lại của hệ thống CNTT thông qua các giao điện lập trình ứng dụng (API), các

bộ phát triển phần mềm (SDK) và các gateways

Một nền tàng có nhiệm vụ điều phối rất nhiều khía cạnh cơ bản khác nhau

để có thể tạo thành một giải pháp IoT Chúng xác định việc làm thế nào để một thiết bị đầu cuối kết nối với mạng, phương pháp và vị trí thu thập dữ liệu… Điềuquan trọng nhất có lẽ làm thế nào dữ liệu đó có thể được sử dụng để tạo ra các giá trị cốt lõi

Nền tảng loT liên kết các máy móc, thiết bị, ứng dụng và con người với cáctrung tâm dữ liệu và điều khiển Một nền tảng lớn, tiên tiến vượt xa các khả năng kết nối và hành động bằng cách tách các mô đun nền tảng khác nhau, cho phép tích hợp liền mạch ở lớp giao diện bên ngoài cũng như hỗ trợ nhiều giao thức và tiêu chuẩn Nó không chỉ giới hạn trong một trung tâm điều hành cố định mà còn có thể được truy cập và quản lý từ nhiều điểm địa phương khác nhau Dữ liệu từ một nền tăng hệ sinh thái luôn có thể được thu thập, ưu tiên, sắp xếp và khai thác dữ liệu trực tuyến hoàn toàn Đây là một đặc điểm quan trọng trong thời kỳ khi mà máy móc, cảm biến và các vật thể khác đang bắt đầu tạo ra một khối lượng thông tin mới khổng lồ

 Các loại nền tảng IoT

Hiện nay trên thế giới có 4 loại nền tảng IoT phổ biến:

- Connectivity/M2M platforms (Nền tảng kết nối M2M): Nền tàng này chủ

yếu tập trung vào việc kết nối các thiết bị loT kết nối thông qua mạng viễn thông (ví dụ, thẻ SIM) nhưng hiếm khi có hoạt động xử lý và làm giàu dữ liệu

- LaaS backends (Cơ sở hạ tầng như một dịch vụ): Nền tảng dịch vụ cơ sở hạ

tầng cung cấp không gian lưu trữ và khả năng xử lý cho các ứng dụng và dịch vụ Những backends được sử dụng để tối ưu hóa cho các ứng dụng dành cho máy tính để bàn và di động, tuy nhiên hiện tại nó vẫn được coi là một nền tảng loT tập trung.

- Hardware Specific Software Platforms (Nền tăng phần mềm cho phần cứng chuyên biệt): Một số công ty sản xuất kinh doanh thiết bị kết nối đã

xây dựng phần mềm độc quyền đầu cuối của riêng họ và coi đó là như là mộtnền tảng loT Đây là nền tảng đóng và gây ra tranh cãi về việc có nên gọi nó

là một nền tâng loT hay không (mộn ví dụ là Google Nest)

- Consumer/Enterprise sofiware extensions (Phần mở rộng của phần mềm dành cho người tiêu dùng/doanh nghiệp): Các gói phần mềm doanh nghiệp

hiện tại và các hệ điều hành như Microsoft Windows ngày càng cho phép mởrộng, tích hợp các thiết bị IoT Hiện tại, các tiện ích mở rộng này tuy hiện tại

và các hệ điêu hành như Microsoft Windows ngày càng cho phép mở rộng, tích hợp các thiết bị IoT Hiện tại, các tiện ích mở rộng này tuy chưa đủ để coi là một nền tảng IoT đầy đủ - nhưng điều này có thể sẽ đến sớm

Có một đặc điểm chung là các nên tảng loT lớn thường có xu hướng cung cấp kèm cơ sở hạ tầng phần cứng điện toán đám mây riêng, bao gồm lưu trữ, tính toán, kết nối mạng lưới và trung tâm dữ liệu, chẳng hạn như nền tảng IoT của Amazon hay Microsoft Bên cạnh đó, hầu hết các nhà phát triển nền tảng nhỏ chọn xu hướng cung cấp lớp phần mềm nền tảng được dựa trên một hoặc nhiều nhà cung cấp đám mây công cộng lớn

Quản lý và giám sát năng lượng là chìa khóa đề tiết kiệm năng lượng trong các tổ chức thương mại, công nghiệp và chính phủ trong những năm gần đây đang phải chịu những áp lực to lớn về kinh tế và mới trường Giám sát và quản

lý năng lượng giúp giảm sự phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch đang ngày càng trở nên cạn kiệt

Khi tiêu thụ nhiều điện năng, doanh nghiệp cũng như các hộ gia đinh sẽ phải đối mặt với tinh trạng thiểu nguồn cung cấp nghiêm trọng kèm theo nguy

cơ tăng giá điện dẫn đến ánh hướng tới lợi nhuận của tổ chức, bằng việc quản lý điện năng doanh nghiệp và các hộ gia đinh có thể giảm nguy cơ này bằng cách kiểm soát nhu cầu điện năng, tiết kiêm điện trên dây chuyển sản xuất từng bước tăng hiệu quả việc đầu tư vào giá thành cho sản phẩm

Lợi ích của việc giảm sát điện năng:

- Đối với hộ gia đình: Giám sát được chi tiết điện năng từng khu vực mong muốn liên tục 24/24, từ đó đưa ra giải pháp sử dụng hợp lí, tiếtkiệm điện

- Đổi với công ty, nhà máy: Giảm chi phí nhân công nhập liệu hàng tháng, tránh sai sót khi thu thập dữ liệu bằng tay

- Các giao thức sử dụng trong IoT

- MQTT là một giao thức mã nguồn mở để truyền các messages giữa nhiều

Client (Publisher và Subscriber) thông qua một Broker trung gian, được thiết kế để đơn giản và dễ dàng triển khai Kiến trúc MQTT dựa trên Broker trung gian và sử dụng kết nối TCP long-lived từ các Client đến Broker MQTT hỗ trợ tổ chức hệ thống theo các Topies có tính phân cấp, như một hệ thống tập tin (VD: /Home/kitchen/humidity), cung cấp nhiều lựa chọn điều khiền và Qos (Quality of Service) MQTT là một giao thức khá nhẹ nên có thể được sử dụng cho truyền thông 2 chiều thông qua các mạng có độ trễ cao và độ tin cậy thấp, nó cũng tương thích với các thiết bịtiêu thụ điện năng thấp

- CoAP là một giao thức truyền tải tài liệu theo mô hình client/server dự

trên internet tương tự như giao thức HTTP nhưng được thiết kế cho cácthiết bị ràng buộc Giao thức này hỗ trợ một giao thức one-to-one đểchuyển đổi trạng thái thông tin giữa client và server CoAP sử dụng UDP(User Datagram Protocol), không hỗ trợ TCP, ngoài ra còn hỗ trợ địa chibroadeast và multicast, truyền thông CoAP thông qua các datagram phikết nối (connectionless) có thể được sử dụng trên các giao thức truyềnthông dựa trên các gói

- AMQP là một giao thức làm trung gian cho các gói tin trên lớp ứng dụng

với mục đích thay thể các hệ thống truyền tin độc quyền và không tương thích Các tinh năng chính của AMQP là định hướng message, hàng đợi, định tuyến (bao gồm point-to-point và publish-subseribe) có độ tin cậy và bảo mật cao Các hoạt động sẽ được thực hiện thông qua broker, nó cung cấp khả năng điều khiển luồng (Flow Control)

- DDS là một ngôn ngữ trung gian dựa vào dữ liệu tập trung được sử dụng

để cho phép khả năng mở rộng, thời gian thực, độ tin cậy cao và trao đổi

dữ liệu tương tác

- XMPP (trước đây gọi là "Jabber") là giao thức truyền thông dùng cho

định hướng tin nhắn trung gian dựa trên ngôn ngữ XML XMPP là mô hình phân quyền client-server phi tập trung, được sử dụng cho các ứng dụng nhắn tin văn bản Có thể nói XMPP gần như là thời gian thực và có thể mở rộng đến hàng trăm hàng nghìn nút Dữ liệu nhị phân phải được

mã hóa base64 trước khi nó được truyền đi trong băng tần XMPP tương

tự như MQTT, có thể chạy trên nền tảng TCP

1.1.3: Xu hướng phát triển về IOT

Mặc dù đã có từ lâu nhưng kỷ nguyên Internet of Things chỉ thực sự được chú ý và bùng nổ trong những năm gần đây, sau sự phát triển của

smartphone, tablet và những kết nối không dây, Và ngay sau khi nhận được sựchú ý của cộng đồng, IoT đã cho thấy tiềm năng của mình với những số liệu đáng kinh ngạc

Là “một trong những phát kiến quan trọng và quyền lực nhất của loài người”, Cisco IBSG, nhà cung cấp giải pháp và thiết bị mạng hàng đầu hiện nay

dự báo: Đến năm 2020, sẽ có khoảng 50 tỷ đồ vật kết nối vào Internet, bao gồm hàng tỷ thiết bị di động, tivi, máy giặt, Để thấy được sự phát triển của lĩnh vực này, họ cũng đưa ra số liệu vào năm 1984, khi mà Cisco mới thành lập mới chỉ

có khoảng 1.000 thiết bị được kết nối mạng toàn cầu, đến năm 2010, con số này

đã lên mức 10 tỷ

Intel, đơn vị mới tham gia vào thị trường sản xuất chip cho các thiết bị thông minh phục vụ loT cũng đã thu về hơn 2 tỷ USD trong năm 2014 từ lĩnh vực này, tăng trưởng 19% so với năm 2013 Những con số khẳng định IoT là xu hướng của tương lai Internet of Things đến năm 2020 dự kiến sẽ đạt đến: 4 tỷ người kết nối với nhau, 4 ngàn tỷ USD doanh thu, hơn 25 triệu ứng dụng, hơn

25 tỷ hệ thống nhúng thông minh và 50 ngàn tỷ Gigabytes dữ liệu

Tác động của loT rất đa dạng, trên các lĩnh vực: quản lý hạ tầng, y tế, xây dựng và tự động hóa, giao thông

Cụ thể với lĩnh vực sản xuất - chế tạo, hiện theo thống kê của PwC, đã có 35% nhà sản xuất sử dụng cảm biến thông minh, 10% dự kiến sẽ sử dụng và 8% có

kế hoạch sử dụng các thiết bị thông minh này trong 3 năm tới

Trong lĩnh vực dầu khí, khai thác mỏ, dự kiến sẽ có 5,4 triệu thiết bị IoT được triển khai tại các cơ sở khai thác tới năm 2020 Chủ yếu sẽ là các bộ cảm biến kết nối

Internet giúp cung cấp thông tin về môi trường Dầu khí là một trong những ngành công nghiệp chủ chốt ứng dụng loT trên diện rộng tới năm 2020 Trong khi đó, xe hơi kết nối đang là xu hướng nổi bật của thiết bị IoT hiện nay Dự tínhtới năm 2020 sẽ có hơn 220 triệu xe kết nối lưu thông trên đường

Về bảo hiểm, 74% lãnh đạo trong ngành bảo hiểm tin rằng loT sẽ thay đổi

cơ bản chính sách bảo hiểm trong 5 năm tới, 74% có kế hoạch đầu tư phát triển

và thực hiện các chiến lược về IoT - theo một nghiên cứu của SMA Research.Còn với quốc phòng, chỉ tiêu cho các thiết bị bay không người lái dự kiến sẽ đạt 8,7 tỉ USD vào năm 2020 Ngoài ra, theo dự báo của Frost & Sullivan, sẽ có khoảng 126.000 robot quân sự sẽ được triển khai vào năm 2020

Lĩnh vực nông nghiệp cũng không nằm ngoài vòng xoáy loT Dự kiến sẽ

có 75 triệu thiết bị loT được triển khai trong lĩnh vực này vào năm 2020, với tỉ lệtăng hàng năm đạt 20% Chủ yếu đó sẽ là những bộ cảm biến đặt trong lòng đất

để theo dõi độ axit, nhiệt độ và các thông số giúp canh tác vụ mùa hiệu quả hơn

Vì thế, Internet of Thing đang là chia khóa của thành công trong tương laicents Bên cạnh đó, công nghệ không dây đáp ứng đa tiêu chuẩn đang giúp giảm giá thành các mặt hàng thiết bị kết nối không dây; và những giao thức Internet mới đã giúp hiện thực hóa việc kết nối hàng tỷ thiết bị vào mạng lưới Internet

Hiện trên thị trường đang có ngày càng nhiều thiết bị di động giá rẻ, sự cải thiện về điều kiện kinh tế của nhóm khách hàng Châu Á đã dẫn đến sự gia tăng theo cấp số nhân về sử dụng thiết bị di động ở khu vực này

1.1.4: Ứng dụng của IOT trong cuộc sống

Tính linh hoạt của IoT làm cho nó trở thành công cụ đắc lực đối với rất nhiều doanh nghiệp, tổ chức, cơ quan chính phủ,… Dưới đây là một số ví dụ về ứng dụng của Internet vạn vật

 Ứng dụng IoT trong Smart Home

Nhà thông minh (Smart Home) là một không gian sống được tích hợp các thiết bị công nghệ tiên tiến, kết nối với nhau qua Internet of Things (IoT) Các thiết bị này có thể tự động hoạt động, điều khiển từ

xa qua smartphone, giúp nâng cao sự tiện nghi, tiết kiệm năng lượng vàđảm bảo an ninh Với khả năng điều chỉnh ánh sáng, nhiệt độ, và giám sát an ninh, nhà thông minh mang lại cuộc sống thoải mái và an toàn cho người dùng, đồng thời giúp tối ưu hóa hiệu suất và tiết kiệm chi phí

Hình 1.3: IoT trong Smart Home

 Ứng dụng IoT trong Oto

Ứng dụng IoT trong ô tô đang mang đến những cải tiến vượt bậc về

an toàn, hiệu suất và trải nghiệm lái xe Các cảm biến và hệ thống kết nối giúp giám sát tình trạng xe, cảnh báo nguy hiểm, và cung cấp các dịch vụ tiện ích như điều khiển từ xa, lái xe tự động và cập nhật phần mềm IoT cũng giúp nâng cao an ninh với khả năng theo dõi vị trí và bảo vệ xe khỏi mất cắp Những công nghệ này không chỉ giúp tối ưu hóa việc sử dụng xe mà còn hướng tới một tương lai giao thông thông minh và an toàn hơn

Hình 1.4: IoT ứng dụng trong oto

 Ứng dụng IoT trong Công Nghiệp

Ứng dụng IoT trong công nghiệp, hay còn gọi là Industrial Internet

of Things (IoT), đang cách mạng hóa cách thức sản xuất và vận hành trong các nhà máy Các thiết bị và cảm biến thông minh kết nối với nhau giúp giám sát và thu thập dữ liệu theo thời gian thực về các quá trình sản xuất, tình trạng máy móc và hiệu suất công việc IoT giúp tối

ưu hóa việc bảo trì, giảm thiểu sự cố, tiết kiệm năng lượng, và tăng cường hiệu quả sản xuất Ngoài ra, IoT còn hỗ trợ quản lý chuỗi cung ứng, cải thiện an toàn lao động và đưa ra các quyết định dựa trên phân tích dữ liệu lớn, từ đó giúp các doanh nghiệp nâng cao năng suất và giảm chi phí

Hình 1.5: IoT trong công nghiệp

 Ứng dụng IoT trong Nông Nghiệp

Ứng dụng IoT trong nông nghiệp đang mở ra những cơ hội mới cho việc quản lý và tối ưu hóa sản xuất nông nghiệp Các cảm biến IoT được sử dụng để giám sát và thu thập dữ liệu về điều kiện đất đai, độ ẩm, nhiệt độ, ánh sáng và các yếu tố môi trường khác Thông qua việc phân tích dữ liệu này, nông dân có thể điều chỉnh các yếu tố như tưới nước, bón phân và kiểm soát sâu bệnh một cách chính xác và hiệu quả IoT cũng giúp tự động hóa các quy trình như tưới cây và chăm sóc cây trồng, giảm thiểu lượng tài nguyên sử dụng và nâng cao năng suất Nhờ vào những ứng dụng này, nông nghiệp trở nên bền vững hơn, tiết kiệm chi phí và tăng cường chất lượng sản phẩm

Hình 1.6: IoT trong nông nghiệp

 Ứng dụng IoT trong quản lý Năng Lượng

Ứng dụng IoT trong quản lý năng lượng giúp giám sát và tối ưu hóa việc

sử dụng năng lượng trong các tòa nhà, nhà máy và cơ sở hạ tầng Các cảm biến IoT có thể đo lường mức tiêu thụ điện, nhiệt độ, độ ẩm và các chỉ số năng lượng khác theo thời gian thực, từ đó cung cấp thông tin chi tiết để

điều chỉnh việc sử dụng năng lượng một cách hiệu quả Hệ thống IoT có thể tự động tắt các thiết bị không cần thiết, điều chỉnh nhiệt độ hoặc ánh sáng theo nhu cầu thực tế, giúp giảm lãng phí năng lượng và chi phí vận hành Ngoài ra, IoT cũng hỗ trợ phân tích dữ liệu để dự báo nhu cầu năng lượng, từ đó tối ưu hóa việc quản lý và bảo trì các hệ thống năng lượng, góp phần thúc đẩy sự bền vững và tiết kiệm cho doanh nghiệp và cộng đồng.

Hình 1.7: IoT trong quản lý năng lượng mặt trời

 Ứng dụng IoT trong Y Tế

Ứng dụng IoT trong y tế đang tạo ra những bước đột phá trong việc cải thiện chất lượng chăm sóc sức khỏe và tối ưu hóa quy trình điều trị Các thiết bị y tế thông minh như máy theo dõi nhịp tim, cảm biến đo huyết áp

và nhiệt độ cơ thể có thể kết nối với các nền tảng điện toán đám mây, cho phép bác sĩ và nhân viên y tế theo dõi tình trạng bệnh nhân trong thời gian thực, ngay cả khi bệnh nhân không ở trong bệnh viện IoT cũng giúp tự động hóa việc thu thập và phân tích dữ liệu sức khỏe, cung cấp thông tin chính xác để đưa ra các quyết định điều trị kịp thời Bên cạnh đó, các thiết

nhân, từ đó cải thiện khả năng phục hồi và phòng ngừa bệnh tật hiệu quả hơn.

Hình 1.8: IoT ứng dụng trong y tế

 Ứng dụng IoT trong Giáo Dục và Học Tập

Internet of Things (IoT) trong giáo dục và học tập đang mở ra nhiều cơ hội đổi mới trong việc tiếp cận kiến thức và quản lý môi trường học tập Các thiết bị IoT, như bảng thông minh, cảm biến nhiệt độ lớp học, và thiết

bị đeo tay theo dõi sức khỏe, giúp tạo ra một không gian học tập thông minh và cá nhân hóa hơn IoT hỗ trợ giáo viên trong việc theo dõi tiến trìnhhọc tập của học sinh theo thời gian thực, cung cấp dữ liệu hữu ích để điều chỉnh phương pháp giảng dạy Ngoài ra, học sinh có thể tận dụng các công nghệ này để nâng cao trải nghiệm học tập, tiếp cận tài nguyên học liệu từ

xa, và phát triển kỹ năng tự học trong một môi trường hiện đại Sự kết hợp giữa IoT và giáo dục không chỉ làm tăng tính hiệu quả mà còn chuẩn bị chohọc sinh một thế giới ngày càng kết nối

Hình 1.9: IoT ứng dụng trong giáo dục

1.2.Tổng quan về nhà thông minh

1.2.1:Bối cảnh và nhu cầu sử dụng nhà thông minh

Ngày nay, khi đời sống ngày càng được nâng cao, những nhu cầu của con người đòi hỏi những sự tiện nghi và hỗ trợ tốt nhất Cùng với đó là sự mở rộng không ngừng của mạng lưới internet trên khắp các vùng quốc gia và lãnh thổ làm cho việc giám sát và điều khiển hệ thống qua mạng internet trở thành tất yếu Từ những yêu cầu và điều kiện thực tế đó , ý tưởng về ngôi nhàthông minh được hình thành, nơi mà mọi hoạt động của con người đều được

hỗ trợ và giúp đỡ một cách linh hoạt, ngoài ra ngôi nhà còn có thể tự động quản lí một cách thông minh nhất

Vậy, như thế nào là nhà thông minh ? Sự thông minh của một ngôi nhà được thể hiện trên 4 phương diện như sau:

 Thứ nhất, là khả năng tự động hóa Căn nhà được trang bị hệ thống các cảm biến như: cảm biến nhiệt độ, cảm biến độ ẩm, cảm biến khí gas, cảm biến báo cháy, cảm biến vật cản, cảm biến ánh sáng… với khả năng tự động hoạt động theo điều kiện môi trường Nhà thông minh giúp chúng ta giám sát được mức tiêu thụ điện, nước tốt hơn so với thông thường

 Thứ hai, là khả năng thỏa mãn nhu cầu của người sử dụng Chủ nhân ngôi nhà có thể điều khiển theo ý muốn hoặc theo những kịch bản được lập trình sẵn

 Thứ ba, là khả năng bảo mật, giám sát an ninh Hệ thống giám sát an ninh, báo cháy, báo rò rỉ khí gas sẽ tự động báo trạng thái của ngôi nhà qua mạng internet

 Thứ tư, là khả năng điều khiển, cảnh báo từ xa thông qua kết nối internet thông qua wifi,3g… Các thiết bị như: bóng đèn, điều hòa, ti vi, tủ lạnh,… cũng đều được kết nối tới mạng internet Người sử dụng chỉ cần có một thiết

bị kết nối internet là có thể theo dõi dữ liệu từ các cảm biến và điều khiển cácthiết bị trong nhà theo ý muốn của bản thân

Hình 1.10 Mô hình tổng quát nhà thông minh.

Hiện nay, nhà thông minh đã và đang là một thị trường tiềm năng với thị trường toàn cầu lên đến con số tỉ đô Không những vậy, chỉ riêng thị trường Bắc Mỹ, theo các con số thống kê, hoàn toàn là có cơ sở để nhận định rằng đâychính là tương lai của một ngôi nhà mà chúng ta cần phải có

Hình 1.11 Biểu đồ tăng trưởng thị trường Smarthome thế giới

Hình 1.12 Biểu đồ tăng trưởng thị trường Smarthome chỉ tính riêng thị trường

Bắc Mỹ

1.2.2: Các thành phần trong hệ thống nhà thông minh

Với sự phát triển của công nghệ, hệ thống nhà thông minh đã trở thành một phần không thể thiếu trong cuộc sống hiện đại Vì vậy, khi thiết kế ngôi nhà thông minh cần quan tâm đến sự thay đổi trong cách thức lắp đặt

và cấu hình sử dụng để mang lại sự tiện nghi và an toàn cho ngôi nhà

+) Hệ thống quản lý chiếu sáng

Hình 1.13: Hệ thống quản lý chiếu sángCác thiết bị chiếu sáng như bóng đèn sợi đốt, đèn ngủ, trang trí được sửdụng rất nhiều Vì vậy nếu phối hợp chiếu sáng không hợp lý sẽ dẫn tới bị

"ô nhiễm" ánh sáng Ngoài ra, việc chiếu sáng như vậy còn gây lãng phíđiện, giảm tuổi thọ thiết bị Bên cạnh đó số lượng đèn dùng để chiếu sáng

là khá lớn, gia chủ sẽ gặp những bất tiện nhỏ trong việc bật tắt, điều chỉnh

độ sáng cho phù hợp

Hệ thống chiếu sáng sẽ được tích hợp chung với các hệ thống khác hoặc

sẽ được tách riêng ra để điều khiển độc lập Các giải pháp đều nhằm tối ưuhóa hệ thống và giúp gia chủ điều khiển dễ dàng hơn Các giải pháp kếthợp sẽ được tính đến để tự động hóa tới mức tối đa

+) Hệ thống kiểm soát vào ra

Hình 1.14: Hệ thống kiểm soát vào ra

Khi chủ nhà đi vắng, việc kiểm soát các hệ thống vào ra trong ngôi nhà là rất quan trọng, giúp đề phòng trộm v.v Ngôi nhà thông minh cung cấp hệ thống kiểm soát vào ra cho phép chủ nhà quản lý và cấp quyền "đăng nhập" cho các thành viên trong gia đình và người thân

Hệ thống cửa ra vào ở các phòng sẽ được lắp đặt các khóa vân tay hoặc khóa phím v.v nhằm nhận dạng người trong nhà hoặc khách để cấp quyền

"đăng nhập" Ngoài ra, còn có thể dùng hệ thống nhận diện khuôn mặt hay giọngnói tùy vào phòng riêng của mỗi người

Mỗi khi có sự kiện mới, hệ thống kiểm soát ra vào này cũng sẽ kích hoạt các hệ thống khác để lưu giữ các thay đổi do người dùng tạo ra

+) Hệ thống quan sát, thông tin liên lạc

Hình 1.15: Hệ thống quan sát, thông tin liên lạc

Một ngôi nhà bình thường sẽ có từ 4 đến 5 phòng kín, và do vậy sẽ có mộtvài vấn đề khó khăn khi giao tiếp từ phòng này sang phòng khác Một hệ thống thông tin liên lạc nội bộ có thể giúp giải quyết vấn đề này

Hệ thống liên lạc nội bộ đơn giản có thể là các điện thoại cố định Ngoài chức năng liên lạc trong nhà, hệ thống này cần được kết nối với mạng điện thoại để tiện cho việc giao tiếp và công việc hơn, đề làm việc này cần đến một bộ chuyểnkênh

Hệ thống quan sát sẽ giúp việc kiểm soát an ninh, người vào/ra ngôi nhà giúp cho gia chủ nhận diện khách nhanh chóng thông qua camera

+)Hệ thống giải trí đa phương tiện

Hình 1.16: Hệ thống giải trí đa phương tiện

Ngôi nhà là nơi sinh hoạt của một gia đình có thể gồm nhiều thế hệ và mỗi thế hệ lại có nhu cầu giải trí khác nhau Do đó, một hệ thống giải trí đa phương tiện sẽ cung cấp cho các thành viên những hoạt động giải trí phù hợp

+) Hệ thống quản lý cấp điện, nước, gas

Hình 1.17: Hệ thống cấp nước

Đối với một ngôi nhà bình thường thì việc cung cấp và đo lường các chỉ

số điện nước đều phải thông qua các cơ quan nhà nước

Ngôi nhà thông minh cung cấp giải pháp nhằm đo lường và báo lại các thông số điện, nước thường xuyên, kết hợp với hệ thống quản lý chiếu sáng và

hệ thống kiểm soát vào ra, từ đó tự động bật/tắt các thiết bị trong nhà nhằm tiết kiệm năng lượng Ngoài ra, các cảm biến sẽ giúp hạn chế và cảnh báo các nguy

cơ khác như rò rỉ gas, mực nước ở bể chứa thấp, bể đường ống nước, cháy chập điện

+) Hệ thống cảm biến và báo động, báo cháy

Hình 1.18: Hệ thống cảm biến và báo động, báo cháy

Hệ thống các cảm biến là thành phần quan trọng trong bất kì hệ thống nàocủa ngôi nhà, các cảm biến có nhiệm vụ gửi các thông số đo được về cho bộ xử

lý trung tâm để có giải pháp phù hợp với từng gói dữ liệu và xử lý từng tình huống tương ứng

Các cảm biến cơ bản như cảm biến nhiệt độ, độ ẩm, cảm biến gas, cảm biến áp suất, cảm biến hồng ngoại

hình 1.19: Hệ thống điều hòa không khí

Thông thường thì một ngôi nhà cần có những không gian xanh, nó không chỉ giúp các thành viên trong gia đình thư giãn mà còn giúp điều hòà không khí Việc xây dựng và duy trì màu xanh trong ngôi nhà là cần thiết, do đó hệ thống điều hòa không khí và kiểm soát môi trường sẽ giúp ích rất nhiều trong việc chăm sóc cây như độ ẩm cần thiết, hay là ánh sáng phù hợp

+) Hệ thống các công tắc điều khiển trạng thái

Hình 1.20: Hệ thống các công tắc điều khiển trạng thái

Hệ thống các công tắc và bảng hiển thị sẽ cung cấp thông tin cũng như nhận lệnh điều khiến từ gia chủ Đảm bảo sự tương tác hai chiều giữa các thành viên và hệ thống tự động Hệ thống bao gồm: các điều khiển từ xa, các công tắc gắn tường, các bảng điều khiên tương tác HMI, điện thoại thông minh

+)Hệ thống mạng, xử lý trung tâm và sự kết hợp hoạt động

Ngôi nhà thông minh được đánh giá cao và khác hẳn những ngôi nhà bìnhthường là do nó được trang bị một hệ thống mạng điều khiển và toàn bộ các thayđổi và điều khiển tự động trong ngôi nhà được xử lý đồng nhất thông qua hệ thống mạng và xử lý trung tâm Nó có vai trò quan trọng, làm nhiệm vụ liên kết các hệ thống khác trong ngôi nhà lại với nhau, điều phối của hệ thống chấp hànhmột cách nhịp nhàng theo các điều kiện tác động được lập trình từ trước Chúng

ta gọi đó là các hoạt cảnh - hay là các điều kiện môi trường trong ngôi nhà Một vài sự kết hợp tiêu biểu:

- Hệ thống chiếu sáng với Hệ thống xử lý trung tâm có thể được lập trình theo thói quen của người sử dụng Các thiết bị chiều sáng sẽ hoạt động theo chu trình thời gian đặt trước.

- Hệ thống chiếu sáng kết hợp với Hệ thống cảm biến cung cấp khả năng tựđộng điều khiển ánh sáng như: đèn tự động tắt khi không có người trong phòng, một số khu vực tự sáng đèn khi qua 18h

- Hệ thống cảnh báo kết hợp với hệ thống chiếu sáng: khi có vấn đề xảy ra như cháy nổ, phát hiện ăn trộm các bóng đèn sẽ chớp sáng liên tục, đồng thời sẽ có tiếng còi báo hiệu

- Hệ thống cảm biến kết hợp với hệ thống xử lý trung tâm báo cáo tình trạng lưu trữ điện trong các UPS, báo cáo mực nước trong bồn chứa nhằm đảm bảo nguồn cung cho nhu cầu sinh hoạt hằng ngày

- Hệ thống giải trí đa phương tiện kết hợp với hệ thống chiếu sáng nhằm đem lại những giây phút thư giãn cho thành viên trong gia đình

1.2.3:Các mô hình nhà thông minh đang được áp dụng hiện nay

+) Các giải pháp nhà thông minh trên thế giới

Hiện nay là thị trường Smarthome lớn nhất thế giới là Bắc Mỹ Với quy

mô cũng như tính tiện nghi dành cho một ngôi nhà với 4 người, sẽ có thiết kế cơ bản với khả năng như: Cảnh báo đột nhập, cảnh báo khí gas, hệ thống cửa tự động, hệ thống camera an ninh, hệ thống giải trí…

Dưới đây là ví dụ về một ngôi nhà thông minh của một số nhà sản xuất tại

Mỹ và châu Âu, với tiêu chuẩn từ cơ bản đến cao cấp dành cho một gia đình:

Hình 1.21 Mô hình Smart home của công ty Compro Technology

Hình 1.22 Mô hình Smart home của công ty IEI Integration

Hình 1.23 Mô hình Smart home Eco-Future-World

+) Các giải pháp nhà thông minh tại Việt Nam

Tại Việt Nam, không đứng ngoài dòng chảy công nghệ về nhà thông minh, đã có rất nhiều nhà sản xuất cũ và mới tham gia thị trường đầy tiềm năng này, dẫn đầu là BKAV và Lumi Smarthome Với đầy đủ các chức năng như các nhà sản xuất nước ngoài, lại thêm yếu tố phù hợp với riêng thị trường Việt Nam,hiện nay họ đang có một lợi thế không nhỏ so với các nhà sản xuất nước ngoài tại Việt Nam

Hình 1.24 Mô hình Smart home của BKAV

Hình 1.25 Mô hình Smart home của Lumi