Hệ thống điều khiển thiết bị điện trong nhà qua internet
Lời mở đầu Ngày nay với sự phát triển của công nghệ, đời sống của con người ngày được nâng cao. Đồng thời các ngôi nhà cũng được chủ nhân quan tâm hơn, được trang bị những hệ thống, thiết bị điện hiện đại…nhưng một vấn đề đặt ra là: cuộc sống ngày càng bận rộn, trong khi đó lại có quá nhiều thiết bị điện trong nhà hoạt động riêng lẻ,không đồng bộ điều đó khiến cho việc quản lý ngôi nhà trở nên khó khăn, tốn thời gian, lãng phí điện năng cũng như tiền bạc. Vì thế đó là một yêu cầu cấp thiết đối với chúng em – sinh viện những chủ nhân tương lai của đất nước. Trước yêu cầu đó ý tưởng về một “ Hệ thống điều khiển thiết bị điện trong nhà qua internet ” đã ra đời và thôi thúc chúng em thực hiện. “ Hệ thống điều khiển thiết bị điện trong nhà qua internet ” còn là một khái niệm tương đối mới ở Việt Nam, hệ thống này chưa được triển khai nhiều và phổ biến. Đối với những sinh viên ngành Điện tử -Viễn thông chúng em, hệ thống còn dành được sự quan tâm đặc biệt. Hệ thống thực tế được xây dựng dựa trên những kiến thức tổng hợp của chuyên ngành Điện tử Viễn thông. Vì vậy, việc thực hiện Đồ án 1, với đề tài : “Hệ thống điều khiển thiết bị điện trong nhà qua internet “ là một cơ hội rất tốt cho chúng em được vận dụng những kiến thức đã học vào trong thực tế, được rèn luyện bản thân trong môi trường làm việc theo nhóm. Chúng em xin chân thành cám ơn cô Nguyễn Thúy Anh đã tận tình hướng dẫn và chỉ bảo chúng em trong suốt thời gian làm Project 1 này. I.Giới thiệu đề tài. Trước những yêu cầu cũng như thách thức trên chúng em đã quyết định phát triển một hệ thống quản lý các thiết bị điện trong nhà từ xa qua internet dưới dạng website. Toàn bộ hệ thống trong nhà như ánh sáng, âm thanh, máy điều hòa, quan sát an ninh, cửa động, chuông đều được lập trình để có thể hoạt động độc lập, hoặc phối hợp thành một hệ thống đồng nhất theo chương trình lập sẵn hay theo điều khiển từ xa của chủ nhân. Hệ thống có thể hoạt động dưới sự giám sát, tùy chọn của chủ nhân cho từng thiết bị điện dưới dạng trạng thái On – Off hoặc cũng có thể hoạt động dưới dạng từng chủ đề cho từng hoàn cảnh, thời gian khác nhau qua các chế độ: Night, Morning, Outside, Vacation… Các chế độ hoạt động này sẽ được thiết lập trước cho từng thiết bị, và sẽ hoạt động theo khoảng thời gian được cài đặt bởi chủ nhân. Bằng các chế độ này, người dùng chỉ cần 1, 2 click chuột là có thể điều khiển toàn bộ thiết bị điện trong nhà theo từng kịch bản mà mình đã đặt sẵn. Không những điều khiển được toàn bộ hệ thống người dùng còn biết được trạng thái của toàn bộ hệ thống. Người dùng sẽ được cảnh báo về an ninh, nhiệt độ, mức tiêu thụ điện năng… Từ đó sẽ có những biện pháp và tùy chỉnh giúp ngôi nhà trở nên tiện nghi, an toàn, tiết kiệm… Tất cả các yêu cầu trên sẽ được thực hiện bằng một chương trình dưới dạng website. Và với khả năng kết nối và điều khiển qua Internet, giờ đây người dùng sẽ không còn phải lo lắng về ngôi nhà của mình. Chỉ cần một máy tính hoặc một chiếc điện thoại thông minh kết nối Internet thông qua mạng wi-fi hoặc 3G là người dùng đã có thế theo dõi và điều khiển tới thiết bị trong gia đình mình. II.Phân tích chức năng 1.Yêu cầu chức năng Mô hình làm một thiết bị điều khiển các thiết bị trong nhà qua mạng internet có mô hình như sau: Một máy server(luôn bật, Ip tĩnh) giao tiếp với mạch Avr (qua cổng Com) để điều khiển thiết bị điện Mạng internet client có trình duyệt wed: Mạng internet: Mục đích là ngồi tại bất kì một máy nào có kết nối internet là có thể truy nhập vào máy tính ở nhà và điều khiển các thiết bị. Do yêu cầu của đề tài nên nhóm chúng em chỉ làm về phần mềm: ”Thiết kế giao diện Wed điều khiển thiết bị trong nhà”. Chức năng của hệ thống: các thiết bị trong nhà luôn được kết nối với máy chủ và có kết nối internet. Người sử dụng thông qua các thiết bị như: PC,laptop, smartphone… có thể điều khiển, giám sát hoạt động của các thiết bị trong nhà ở bất cứ chỗ nào có kết nối internet. Các hệ thống thiết bị được điều khiển bởi chương trình gồm có: Hệ thống điều hòa không khí: không chỉ là chiếc máy điều hòa không khí thông thường, nhờ công nghệ tự động hóa thông minh, hệ thống còn có khả năng giao tiếp với trạm điều khiển trung tâm thực hiện giám sát và thay đổi tham số của hệ thống cho phù hợp với thời gian trong ngày. Nhiệt độ của phòng, trạng thái của các máy điều hòa luôn được cập nhật qua máy tính giúp cho người dùng kiểm soát được cái thiết bị. Hệ thống điều khiển ánh sáng: Ngoài khả năng có thể bật tắt theo yêu cầu của người dùng tại một thời điểm nhất định, hệ thống còn thiết lập các chế độ có sẵn :chế độ đi nghỉ, chế độ vắng nhà, chế độ ban đêm… giúp cho người sử dụng thiết lập cho hệ thống chiếu sáng của toàn bộ ngôi nhà mà không cần phải điều chỉnh từ đèn . Hệ thống điều khiển âm thanh: Hệ thống âm thanh và nghe nhìn được liên kết thống nhất với nhau trong toàn ngôi nhà. Với chức năng Clipsal Multiroom Audio System, bạn có thể thưởng thức âm nhạc trong phòng ngủ, phòng khách, phòng ăn và ngay cả trong khuôn viên sân vườn. Hệ thống an ninh: điểu khiển hệ thống camera, smartdoor, hệ thống cảnh báo… Có nhiều chế độ hoạt động: Chủ nhân ngôi nhà còn có thể thiết lập những chế độ theo sở thích riêng. Ví dụ mỗi sáng đến giờ thức dậy điệu nhạc du dương sẽ được bật lên, đèn tự tắt. Khi bạn đi làm, chỉ cần bước ra khỏi cửa và bấm duy nhất một nút thì toàn bộ hệ thống sẽ tạm ngưng hoặc hoạt động theo chế độ cài đặt sẵn. Nếu bạn đi nghỉ mát, bạn có thể lên lịch cho Home Controler bằng chế độ "vacation", mọi thứ đều tắt trừ hệ thống an ninh, và đêm xuống, đèn đêm sẽ bật như thể có người ở nhà. Nếu có báo động, Home Controler sẽ bật hết đèn để đánh động kẻ xâm nhập và tự động gửi cảnh báo cho chủ nhà. Quản lí người dùng: cho phép người sử dụng đăng nhập, đăng xuất vào hệ thống. 2.Yêu cầu phi chức năng Chương trình: giao diện thống nhất, thân thiện, đơn giản, dễ sử dụng, chính xác và bảo mật cao. Chương trình có khả năng hoạt động trên các thiết bị có khả năng truy cập internet, 3G như: PC,laptop, smartphone … Thiết bị: gọn nhẹ, đơn giản, có tính thẩm mĩ, hoạt động hiểu quả, tiết kiệm điện, dễ vận hành. Chi phí lắp đặt và bảo dưỡng duy trì dịch vụ thấp. 3.Sơ đồ phân cấp chức năng -bình nước -morning -điều hòa -vacation -dance Sơ đồ phân cấp chức năng ! 4.Biểu đồ luồng dữ liệu. 4.1.Luồng dữ liệu cấp 0. "# (2) Trong đó: (1):Luồng điều khiển từ người sử dụng tới thiết bị thông qua wedside (2):Thông tin hiển thị trạng thái thiết bị qua wedside tới người dùng 4.2.Biểu đồ luồng dữ liệu mức 1. $ !%&' (! !%&' (! 2 Thiết bị loa,đài. 3 7 8 4 Camera,cổng đèn 9 10 5 6 11 12 Tivi,máy chiếu điều hòa,bình nước Sơ đồ luồng dữ liệu cấp 1 ) !%&*! !%&*! ! !%&*! Trong đó: + Người dùng điều khiển lựa chọn chế độ hoạt động và luồng báo trở lại từ wed tới người dùng. + Điều khiển âm thanh-báo trạng thái tới người sử dụng. + Kiểm tra và điều khiển hệ thống an ninh. + Luồng điều khiển ánh sáng trong nhà. $+ Điều khiển hình ảnh(thực chất là điều khiển thiết bị hình ảnh). )+ Điều khiển nhiệt độ trong nhà thông qua thiết bị:điều hòa,bình nóng lạnh… ,+ Wed tác động thiết bị khi thực hiện việc lựa chọn chế độ hoạt động của người sử dụng. -+ Wed tác động lên loa đài khi có yêu cầu điều khiển âm thanh. .+ Wed tác động lên các thiết bị an ninh khi được yêu cầu,trả về các thông tin về an ninh trong gia đình. /+ Ánh sáng được điều khiển qua tác động của wed lên thiết bị chiếu sáng trong nhà:bóng đèn… + Tivi,máy chiếu các thiết bị hình ảnh được điều khiển thông qua wedside. + Bình nóng lạnh,điều hòa được tác động bởi wed khi có yêu cầu từ người sử dụng. 4.3.Sơ đồ luồng dữ liệu cấp 3. a.Sơ đồ cho chế độ hoạt động. , 01 234! 5163 2 Thiết bị thiết bị 3 Sơ đồ luồng cấp 2 cho chế độ Trong đó: 1.Lựa chọn chế độ Vacation-đi nghỉ. 2.Chế độ giải trí-Dance. 3.Chế độ buổi sáng-Morning. b.Sơ đồ cho nhiệt độ. - 2 Bình 1,bình 2, điều hòa 1,điều hòa 2…. Trong đó: 1.Nhiệt độ bình nóng lạnh. 2.Nhiệt độ điều hòa điều khiển nhiệt độ trong nhà. Ngoài các chức năng như trên Wedside còn có các chức năng bảo vệ an toàn cho phép quản lí người sử dụng-đó là các hệ thống đăng nhập xuất quản lí người dùng. III.Phân tích thiết kế. Wedside thiết kế phải thỏa mãn yêu cầu chức năng của hệ thống: Wed được thiết kế gồm phần trang dao diện chính chứa đầy đủ các thông tin của hệ thống cần điều khiển như: đèn ,quạt,hệ thống an ninh….các tiêu đề dẫn tới các trang điều khiển theo chế độ làm việc. Do yêu cầu về tính bảo mật của hệ thống cần thiết kế thêm phần “Đăng nhập” phục phụ cho người sử dụng. 1.Thiết kế “Đăng nhập” . 78 9:! ;< Là phần yêu cầu bắt buộc phải có đối với wedside do tính đặc thù sử dụng phần mềm để điều khiển các thiết bị trong nhà-đây là tài sản cá nhân chỉ duy nhất chủ nhà mới được phép thao tác điều khiển thiết bị trong chính ngôi nhà của mình,đòng thời đảm bảo tính an toàn tuyệt đối cho người sử dụng. Khung đăng nhập sẽ xuất hiện đầu tiên khi sử dụng phần mềm,chỉ khi chúng ta đăng nhập thành công phần mềm mới được sử dụng bởi người được cấp quyền truy cập. Khung đăng nhập: 2.Dao diện trang chủ Khi đang nhập thành công trang dao diện chính của phần mềm sẽ hiện ra để thực hiện thao tác điều khiển. / [...]...Trang chủ cho phép hiển thị thông tin một cách tổng quan nhất- hiển thị thông tin trạng thái của các thiết bị trong nhà như :đèn ,hệ thống an ninh ,hệ thống âm thanh… Dao diện chính đưa các luồng điều khiển thiết bị trong nhà :điều khiển âm thanh, điều khiển ánh sáng,giải trí,kiểm tra nhiệt độ .điều khiển- giám sát hệ thống an ninh,đưa ra các thông tin về chế độ hoạt động như :giải trí... các thông báo về nhiệt độ hiện tại của ngôi nhà ,thời hạn sử dụng phần mềm điều khiển của người được cấp quyền sử dụng Hình ảnh của dao diện chính: 3.Dao diện điều khiển ánh sáng Tương tác và điều khiển đèn ,điều khiển ánh sáng trong gia đình 11 4.Dao diện âm thanh-nhiệt độ-chế độ-an ninh Dao diện phần chế độ hoạt động 12 Dao diện phần an ninh Dao diện điều khiển âm thanh 13 IV.Kết quả đạt được 1.Ưu... thanh 13 IV.Kết quả đạt được 1.Ưu diểm -Wedside đã phần nào đó hoàn thành với yêu cầu điều khiển thiết bị trong nhà -Thực hiện được một phần yêu cầu của đề tài đó là đáp ứng yêu cầu về wed điều khiển 2.Nhược điểm -Wed chưa được đưa lên dùng như những trang wed thông thường khác -Wed chưa thực sự điêu khiển dược thiết bị do chưa đưa vào áp dụng thực tế 14 . khiển hệ thống an ninh. + Luồng điều khiển ánh sáng trong nhà. $+ Điều khiển hình ảnh(thực chất là điều khiển thiết bị hình ảnh). )+ Điều khiển nhiệt độ trong nhà thông qua thiết bị :điều hòa,bình. ở nhà và điều khiển các thiết bị. Do yêu cầu của đề tài nên nhóm chúng em chỉ làm về phần mềm: Thiết kế giao diện Wed điều khiển thiết bị trong nhà . Chức năng của hệ thống: các thiết bị trong. có thế theo dõi và điều khiển tới thiết bị trong gia đình mình. II.Phân tích chức năng 1.Yêu cầu chức năng Mô hình làm một thiết bị điều khiển các thiết bị trong nhà qua mạng internet có mô hình