Đề tài nghiên cứu giải pháp internet of things cho việc tiết kiệm năng lượng dựa vào hành vi sử dụng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG BÁO CÁO TĨM TẮT ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ CẤP BỘ NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP INTERNET OF THINGS CHO VIỆC TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG DỰA VÀO HÀNH VI SỬ DỤNG Mã số: B2016-DNA-41-TT Chủ nhiệm đề tài: TS NGƠ ĐÌNH THANH Đà Nẵng, 2020 DANH SÁCH THÀNH VIÊN THAM GIA NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI Nội dung nghiên Đơn vị công tác Họ tên cứu cụ thể lĩnh vực chuyên môn giao Bộ môn Tự Động Hóa, Khoa Điện, trường Đại Học Ngơ Đình Thanh Chủ trì đề tài Bách Khoa, Đại Học Đà Nẵng Trung tâm xuất sắc, trường Nguyễn Thế Nghĩa Đại Học Bách Khoa, Đại Thành viên Học Đà Nẵng Phòng KHCN & HTQT, Huỳnh Tấn Tiến trường Đại Học Bách Thư ký Khoa, Đại Học Đà Nẵng iii MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ GIẢI PHÁP INTERNET OF THINGS (IoT) I.1 Tổng quan Internet of Things I.2 Tính đa dạng giao thức truyền thông IoT I.3 Cơ hội thách thức I.4 Giải pháp IoT cho quản lý lượng CHƯƠNG II THIẾT KẾ HỆ SINH THÁI IoT QUẢN LÝ NĂNG LƯỢNG 10 II.1 Giới thiệu hệ sinh thái thông minh 10 II.2 Thiết kế số cảm biến thông dụng sử dụng giao thức truyền thông MQTT 11 II.3 Các thiết bị thông minh thị trường sử dụng giao thức Z-Wave 11 II.4 Thiết bị thông minh khác 11 CHƯƠNG III GIẢI PHÁP TÍCH HỢP VÀ QUẢN LÝ NĂNG LƯỢNG 12 III.1 Thiết kế điều khiển tích hợp trung tâm 12 III.2 Giải pháp quản lý lượng thông minh 12 III.2.1 Giải pháp quản lý lượng dựa vào hành vi sử dụng 14 CHƯƠNG IV KẾT QUẢ VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 20 IV.1 Kiến trúc IoT gateway quản lý lượng 20 IV.2 Các tính IoT gateway 21 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 28 TÀI LIỆU THAM KHẢO 29 iv ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Thông tin chung: - Tên đề tài: Nghiên cứu giải pháp Internet of Things cho việc tiết kiệm lượng dựa vào hành vi sử dụng - Mã số: B2016-DNA-41-TT - Chủ nhiệm: Ngơ Đình Thanh - Thành viên tham gia: Nguyễn Thế Nghĩa, Huỳnh Tấn Tiến - Cơ quan chủ trì: Đại học Đà Nẵng - Thời gian thực hiện: từ tháng 12 năm 2016 đến tháng 12 năm 2018 thêm 12 tháng xin gia hạn Mục tiêu: - Nghiên cứu hành vi sử dụng thiết bị điện người Việt Nam gia đình - Phát triển hệ thống điều khiển giám sát nhà dựa tảng Internet of Things nhằm tiết kiệm lượng - Từ xây dựng giải pháp tiết kiệm lượng dựa phần mềm quản lý lượng thông qua số tiêu thụ lượng thiết bị chia nhà thành nhóm tiêu thụ lượng để hệ thống tự động điều chỉnh đưa cảnh báo cho gia chủ thiết bị điện tiêu thụ điện bất thường - Hệ thống dễ dàng sử dụng, đơn giản lắp đặt mở rộng với giá thành hợp lý v - Gia chủ quản lý ngơi nhà đâu thời gian Tính sáng tạo: nghiên cứu áp dụng phương pháp tích hợp giải pháp IoT khác vào hệ thống chung từ giúp quản lý lượng tiêu thụ cách hiệu Tóm tắt kết nghiên cứu: - Đề tài đưa hạn chế mặt giải pháp quản lý điện giải pháp IoT cho nhà thông minh - Đề tài giới thiệu phương pháp tích hợp dựa platform mã nguồn mở Openhab - Đề tài thiết kế hệ thống điều khiển giám sát ngơi nhà dựa tảng tích hợp giải pháp IoT nhà thông minh - Đề tài thể kết nghiên cứu khả thi cho giải pháp tiết kiệm lượng dựa vào hành vi sử dụng Tên sản phẩm: - 01 báo “Heterogeneous intelligent devices network based on Internet of Things ecosystem gateway for smart campus” hội thảo quốc tế 2017 Joint Academic between UD-DUT with Japan University & Company Research Group Cooperated by IEEE - 01 báo tạp Khoa học Công nghệ - Đại học Đà Nẵng - Đào tạo 01 Thạc sỹ - Sản phẩm ứng dụng: IoT gateway cho việc quản lý lượng phần mềm quản lý lượng vi INFORMATION ON RESEARCH RESULTS General information: Project title: Researching on the Internet of Things solution for energy saving based on usage behavior Code number: B2016-DNA-41-TT Project Leader: Ngơ Đình Thanh Coordinator: Nguyễn Thế Nghĩa, Huỳnh Tấn Tiến Implementing institution: The University of Danang Duration: from 30/12/2016 to 30/12/2018 Objective(s): - Research the behavior of using electrical equipment of Vietnamese people in the family - Develop a home monitoring control system based on Internet of Things to save energy - Build an energy saving solution based on energy management software through the energy consumption index of each device and divide the house into energy consumption groups so that the system can automatically adjust or give issue warnings to homeowners about unusual power consumption - The system is easy to use, simple to install and expand with a reasonable price - Homeowners can manage their house anywhere and anytime Creativeness and innovativeness: research applies a method of integrating different IoT solutions into the same common system, thereby helping to manage energy consumption more effectively Research results: viii - Giving some limitations on current power management solutions and IoT solutions for smart homes today - Introducing an integration method based on Openhab open source platform - The project has designed a home monitoring control system based on the integration of IoT solutions in smart homes - The project has also shown the feasibility study results for energy saving solutions based on usage behavior Products: article in international conference, article in domestic specialized magazine, 01 master training - 01 Paper “Heterogeneous intelligent devices network based on Internet of Things ecosystem gateway for smart campus” at the international conference 2017 Joint Academic between UD-DUT with Japan University & Company Research Group Cooperated by IEEE - 01 article in Journal of Science and Technology (JSD-UD) Danang University - Training 01 Master - Application products: IoT gateway for energy management and energy management software Effects, transfer alternatives of research results and applicability: The results of the project have been piloted and showed the feasibility of the solution in building energy management ix MỞ ĐẦU TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU THUỘC LĨNH VỰC CỦA ĐỀ TÀI Ở TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC Thế giới trải qua trình chuyển đổi cơng nghệ chưa có, phát triển từ hệ thống độc lập riêng rẻ sang xu hướng kết nối khắp nơi thơng qua Internet có khả tạo trao đổi lượng lớn liệu quý giá Trong [1], báo trình bày thiết bị WiFi sử dụng giao thức MQTT để liên lạc qua mạng Hệ thống đề xuất có chi phí thấp mở rộng để phù hợp với nhiều loại thiết bị cần điều khiển Để tự động cấu hình quản lý thiết bị MQTT, gateway IoT giới thiệu [2] Tuy nhiên, hệ thống không cho phép thêm cảm biến cấu chấp hành IoT giao tiếp cách sử dụng giao thức khác Trong bối cảnh này, giải pháp IoT quản lý lượng riêng rẻ nhiều hãng phát triển nhà thông minh với nhiều tiêu chuẩn truyền thông khác dựa nhiều tảng IoT tồn Hơn nữa, tiêu chuẩn truyền thông phát triển ngày tiêu chuẩn có ưu điểm riêng tạo đa dạng hóa cho thị trường cơng nghệ [5], Hình 1 ... tin chung: - Tên đề tài: Nghiên cứu giải pháp Internet of Things cho vi? ??c tiết kiệm lượng dựa vào hành vi sử dụng - Mã số: B2016-DNA-41-TT - Chủ nhiệm: Ngơ Đình Thanh - Thành vi? ?n tham gia: Nguyễn... Openhab - Đề tài thiết kế hệ thống điều khiển giám sát nhà dựa tảng tích hợp giải pháp IoT nhà thơng minh - Đề tài thể kết nghiên cứu khả thi cho giải pháp tiết kiệm lượng dựa vào hành vi sử dụng. .. tảng ứng dụng Internet of Things MỤC TIÊU ĐỀ TÀI - Nghiên cứu hành vi sử dụng thiết bị điện gia đình - Phát triển hệ thống điều khiển giám sát nhà dựa tảng Internet of Things nhằm tiết kiệm lượng