Thiết kế, chế tạo hệ thống điều khiển thiết bị điện trong mô hình nhà thông minh bằng wifi

TRƢỜNG ĐẠI HỌC VINH VIỆN KỸ THUẬT VÀ CÔNG NGHỆ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Đề tài: THIẾT KẾ, CHẾ TẠO HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ ĐIỆN TRONG MƠ HÌNH NHÀ THƠNG MINH BẰNG WIFI Sinh viên thực hiện: Mã sinh viên: Lớp: Giảng viên hƣớng dẫn: HỒ VĂN KHÁNH 135D5103010071 54K2 - CNKT ĐIỆN, ĐIỆN TỬ ThS PHẠM MẠNH TOÀN Nghệ An, 5/2018 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC VINH BẢN NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Hồ Văn Khánh Mã số sinh viên: 135D5103020071 Ngành: Cơng nghệ kỹ thuật Điện, Điện tử Khố: 54K2 Giảng viên hƣớng dẫn: ThS.Phạm Mạnh Toàn Cán phản biện: Nội dung thiết kế tốt nghiệp: THIẾT KẾ, CHẾ TẠO HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ ĐIỆN TRONG MÔ HÌNH NHÀ THƠNG MINH BẰNG WIFI Nhận xét cán phản biện: Vinh, ngày tháng năm 2018 Cán phản biện (Ký, ghi rõ họ tên) NHẬN XÉT CỦ A GIẢNG VIÊN HƢỚNG DẪN Vinh, ngày tháng năm 2018 Giảng viên hƣớng dẫn NHẬN XÉT CỦ A GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN Vinh, ngày tháng năm 2018 Giảng viên phản biên Tên đề tài: THIẾT KẾ,CHẾ TẠO HỆ THỐNGĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ ĐIỆN TRONG MƠ HÌNH NHÀ THƠNG MINH BẰNG WIFI CHƢƠNG I: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Mục tiêu nghiên cứu đề tài 1.3 Các phƣơng án thực 1.4 Ý nghĩa đề tài 1.5 Giới hạn đề tài CHƢƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Giới thiệu nhà thông minh 2.2 Giới thiệu mạng Ethernet 2.3 Giới thiệu mạng wifi CHƢƠNG III: TÌM HIỂU THIẾT BỊ 3.1 Giới thiệu thiết bị SONOFF CH4 PRO 3.2 Ứng dụng thiết bị vào thực tế CHƢƠNG IV: KẾT QUẢ, HÌNH ẢNH MƠ HÌNH VÀ KẾT LUẬN 4.1 Kết hình ảnh mơ hình 4.2 Kết luận Xác nhận GVHD LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, cho em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy giáo ThS Phạm Mạnh Tồn tận tình hƣớng dẫn,chỉ bảo,cung cấp tài liệu cần thiết, giúp đỡ động viên đểem hồn thành đồ án Em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy trongViện Kỹ thuật Cơng nghệ nói riêng, Trƣờng Đại học Vinh nói chung tận tình giảng dạy, giúp đỡ truyền đạt kiến thức quý báu cho em suốt thời gian em học tập rèn luyện trƣờng Và cuối em xin gửi lời cảm ơn chân thành đếngia đình,ngƣời thân tất bạn bè, đặc biệt bạn lớp 54K2 CNKT Đ-ĐT, ngƣời hỗ trợ, chia sẻ, động viêntinh thần cho em suốt trình học tập thực đồ án Em xin chân thành cảm ơn ! Vinh, ngày tháng năm 2018 Sinh viên thực Hồ Văn Khánh i MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i MỤC LỤC ii DANH MỤC BẢNG, HÌNH iv CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1.1.Đặt vấn đề 1.2.Mục tiêu nghiên cứu đề tài 1.3.Phƣơng án thực 1.4.Ý nghĩa đề tài 1.5.Giới hạn nghiên cứu đề tài 1.6 Phân loại theo chế thông minh CHƢƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1.Giới thiệu nhà thông minh 2.1.1 Tổng quát nhà thông minh 2.1.2 Phân loại theo hệ thống kỹ thuật 2.1.3 Xu hƣớng phát triển nhà thông minh giới 2.1.4 Xu hƣớng phát triển nhà thông minh Việt Nam 2.1.5.Ƣu điểm công nghệ nhà thông minh 2.1.6.Các công nghệ nhà thông minh 2.1.7.Tiêu chuẩn nhà thông minh đại 10 2.2.Giới thiệu mạng Ethernet 18 2.2.1 Tổng quan Ethernet 18 2.2.2 Cấu trúc địa Ethernet 19 2.2.3 Các loại khung Ethernet 19 2.3.Giới thiệu mạng wi-fi 20 2.3.1 Sự đời wi-fi 20 2.3.2 Khái niệm wi-fi 22 2.3.3 Các chuẩn mạng Wi-fi 24 2.3.4 Bảo mật wi-fi nào? 26 2.3.5 Sự phát triển ứng dụng wi-fi tƣơng lai 27 CHƢƠNG GIỚI THIỆU THIẾT BỊ VÀ THIẾT KẾ MÔ HÌNH 32 3.1.Giới thiệu thiết bị SONOFF CH4 PRO 32 3.1.1 Tính 33 3.1.2 Thông số kỹ thuật 33 ii 3.1.3 Hỗ trợ điều khiển cửa từ xa qua mạng wifi, internet 33 3.1.4 Cấu tạo SONOFF CH4 PRO 34 3.2.Ứng dụng thiết bị vào thực tế 43 CHƢƠNG KẾT QUẢ, HÌNH ẢNH MƠ HÌNH VÀ KẾT LUẬN 44 4.1.Kết hình ảnh mơ hình 44 4.2.Kết luận 50 TÀI LIỆU THAM KHẢO 51 iii DANH MỤC BẢNG, HÌNH Hình Hình 2.1: Nhà thơng minh điều khiển smart phone Hình 2.2: Sơ đồ đấu dây hệ thống điều khiển chiếu sang Hình 2.3: Hệ thống Bus EIB Hình 2.4: Sơ đồ kết nối 10 Hình 2.5: Điều khiển qua smart phone 10 Hình 2.6: Bảng điều khiển kênh 11 Hình 2.7: Các thiết bị nhà đƣợc điều khiển wi-fi 12 Hình 2.8: Ánh sáng thông minh 13 Hình 2.9: Kiểm sốt mơi trƣờng 15 Hình 2.10: Giao diện 3D 16 Hình 2.11: Một số thiết bị nhà thơng minh 16 Hình 2.12: Smart home 17 Hình 2.13: Mạng wi-fi 22 Hình 2.14: Mơ hình sử dụng mạng wi-fi 24 Hình 2.15: Quá trình phát triển mạng 26 Hình 2.16: Điều khiên TV smart phone từ xa 28 Hình 2.17: Chia liệu máy tính 30 Hình 3.1: Cơng Tắc Wi-fi Và RF Điều Khiển Thiết Bị Sonoff 4CH Pro R2 32 Hình 3.2: Điều khiển thiết bị điện gia dụng nhà 32 Hình 3.3: Mặt trƣớc thiết bị 34 Hình 3.4: Mặt sau thiết bị 34 Hình 3.5: Bên thiết bị 35 Hình 3.6: Điện áp AC 36 Hình 3.7: Điện áp AC 36 Hình 3.8: Sơ đồ kết nối dây 37 Hình 3.8: Màn hình khởi động phần mềm Ewelink 37 Hình 3.9:Nhập mật wi-fi vào thiết bị 38 Hình 3.10: Tìm kiếm ghép nối thiết bị 38 iv Hình 3.11:Sau hồn thành ghép đơi 39 Hình 3.12: Giao diện hình 39 Hình 3.13: Điều khiển đèn trang trí hành lang 40 Hình 3.14: Điều khiển đèn phịng khách 40 Hình 3.15: Điều khiển điều hồ phịng ngủ 41 Hình 3.16: Điều khiển bình nóng lạnh 41 Hình 3.17: Hẹn bật tắt cho thiết bị phòng 42 Hình 3.18: Hẹn tắt bật theo ngày tuần 42 Hình 4.1: Cơng đoạn chuẩn bị 44 Hình 4.2: Ghép thử thiết bị 44 Hình 4.3: Cắt gọt thiết bị 45 Hình 4.4: Ráp mơ hình 45 Hình 4.5: Vít ốc cố định thiết bị 46 Hình 4.6: Đo kích thƣớc cửa 46 Hình 4.7: Bắt đầu cắt cửa 47 Hình 4.8: Lắp đặt vít ốc hồn thành mơ hình 47 Hình 4.9: Hồn thành mơ hình đấu nối dây 48 Hình 4.10: Các thiết bị hoạt động 49 Bảng Bảng 2.1 Cấu trúc khung MAC theo IEEE 802.3/ Ethernet 18 v 3.1.4.3 Kết nối thiết bị THIẾT BỊ 220V ĐÈN ĐÈN ĐÈN ĐÈN N L ` Sonoff 4CH Pro R2 NO COM NC NO COM NC NO COM NC NO COM NC Hình 3.8: Sơ đồ kết nối dây 3.1.4.4 Bắt đầu điều khiển thiết bị Sau cài phần mềm Ewelink điện thoại hiển thị nhƣ sau: Cần có tài khoản để đăng nhập vào thiết bị Hình 3.8: Màn hình khởi động phần mềm Ewelink 37 Sau nhập mạng wi-fi mật mạng wi-fi vào thiết bị Hình 3.9:Nhập mật wi-fi vào thiết bị Trƣớc tìm kiếm điều khiển cần phải nhấn nút reset dở điều khiển khoảng 5s đến 10s đèn led nháy sáng nhanh Sau quay lại ứng dụng ewelink tìm kiếm thiết bị tìm kiếm xong đổi tên cho thiết bị theo ý Thiết bị tìm kiếm khoảng phút Hình 3.10: Tìm kiếm ghép nối thiết bị 38 Hình 3.11:Sau hồn thành ghép đơi Sau kết nối thành cơng có giao diện hình nhƣ sau: Hình 3.12: Giao diện hình 39 Bắt đầu điều khiển thiết bị phịng Hình 3.13: Điều khiển đèn trang trí hành lang Hình 3.14: Điều khiển đèn phịng khách 40 Hình 3.15: Điều khiển điều hồ phịng ngủ Hình 3.16: Điều khiển bình nóng lạnh 41 Thêm chức điều khiển hẹn thiết bị phịng bật tắt Hình 3.17: Hẹn bật tắt cho thiết bị phòng Hình 3.18: Hẹn tắt bật theo ngày tuần 42 3.2 Ứng dụng thiết bị vào thực tế Giải pháp cho nhà thông minh Giải pháp điều khiển thiết bị điện nhà qua việt sử dụng điện thoại thông minh Giải pháp cho văn phòng, showroom, nhà trẻ, cửa hàng,… Ngƣời dùng thời gian công sức di chuyển nhiều để tắt mở đèn có khách đến cửa hàng, showroom,… 43 CHƢƠNG KẾT QUẢ, HÌNH ẢNH MƠ HÌNH VÀ KẾT LUẬN 4.1 Kết hình ảnh mơ hình Một số hình ảnh q trình làm mơ hình: Hình 4.1:Cơng đoạn chuẩn bị Hình 4.2: Ghép thử thiết bị 44 Hình 4.3: Cắt gọt thiết bị Hình 4.4: Ráp mơ hình 45 Hình 4.5: Vít ốc cố định thiết bị Hình 4.6: Đo kích thƣớc cửa 46 Hình 4.7: Bắt đầu cắt cửa Hình 4.8: Lắp đặt vít ốc hồn thành mơ hình 47 Sau hồn thành Hình 4.9: Hồn thành mơ hình đấu nối dây 48 Hình 4.10: Các thiết bị hoạt động 49 4.2 Kết luận Tổng kết lại đồ án tốt nghiệp nghiên cứu tìm hiểu cơng nghệ phát triển xây dựng tồ nhà thơng minh Nhằm đáp ứng nhu cầu sinh hoạt hàng ngày nhƣ tính tiện nghi sống giải pháp nhà thông minh giải pháp tất yếu cho công nghệ điện nhƣ tƣơng lai Công nghệ nhà thông minh đem lại tiện ích khơng thể khơng thừa nhận, tính tiện nghi, thoải mái cho ngơi nhà, tiết kiệm chi phí nhƣ lƣợng sử dụng, an toàn cho ngƣời sử dụng, mềm dẻo dễ lắp đặt, sửa chữa v.v Đồ án phần giải đáp đƣợc khúc mắc khái niệm “nhà thông minh” Thông qua việc giới thiệu cấu hình mạng, phƣơng tiện, phƣơng thức truyền thơng, định dạng gói liệu việc quản lý địa mạng, đƣa nhìn tổng quan hoạt động hệ thống giúp ngƣời đọc hiểu đƣợc hệ thống hoạt động nhƣ để từ phát triển mở rộng hệ thống, để có đƣợc hệ thống tùy theo mục đích sử dụng mà có hiệu tốt Khái niệm nhà thông minh mở chƣơng cho công nghệ đại, công nghệ thông minh, giúp ngƣời đến gần với sống hồn hảo Là sinh viên ngành Cơng nghệ kỹ thuật điện điện tử nghiên cứu đề tài này, đồ án không tránh khỏi bỡ ngỡ ban đầu mong đƣợc quan tâm góp ý thầy bạn đọc để đồ án em đƣợc hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn! 50 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Cade Metz (13 tháng năm 2009), “Ethernet - a networking protocol name for the ages: Michelson, Morley, and Metcalfe”, The Register tr Truy cập ngày tháng năm 2013 [2] “IEEE 802.3 'Standard for Ethernet' Marks 30 Years of Innovation and Global Market Growth” (Thơng cáo báo chí), IEEE 24 tháng năm 2013, Truy cập ngày 11 tháng năm 2014 [3] Trần Duy Hƣng, Khoá luận tốt nghiệp đại học, Xây dựng hệ thống giám sát điều khiển nhà thông minh, Trƣờng Đại học Công nghệ - Đại học Quốc Gia, Hà Nội [4] http://www.dientuvietnam.net truy cập cuối ngày 8/4/2018 [5] http://wifipro.org/ [6] http:// Kientrucnoithat.net [7] Ralph Santitoro (2003), “Metro Ethernet Services - A Technical Overview” (PDF) mef.net Truy cập ngày tháng năm 2016 [8] The History of Ethernet, NetEvents.tv 2006, Truy cập ngày 10 tháng năm 2011 [9] Thietbithongminh360.vn truy cập cuối ngày 8/5/2018 [10] Trần Quang Vinh, Đề tài “Nghiên cứu thiết kế, chế tạo cấu kiện hệ thống tự động hóa phục vụ giám sát, điều khiển, điều hành cho tòa nhà cao tầng (nhà cơng ích dân dụng)”, mã số: KC.03.12/06-10 [11] Tran Quang Vinh, Pham Manh Thang, Phung Manh Duong, “Controlling Communication Network in the Building Automation System,” Journal of Science, Vietnam National University, pp.129-140, Vol.26, 2010 51 ... ThS.Phạm Mạnh Toàn Cán phản biện: Nội dung thiết kế tốt nghiệp: THIẾT KẾ, CHẾ TẠO HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ ĐIỆN TRONG MƠ HÌNH NHÀ THƠNG MINH BẰNG WIFI Nhận xét cán phản biện: ... thành hệ thống hoàn chỉnh qua một thiết bị trung tâm giao tiếp với mặt liệu Điển hình hệ thống điều khiển thiết bị nhà từ xa thông qua mạng Wi-fi điện thoại thông minh smart phone gồm có thiết bị. .. Hình 3.1: Cơng Tắc Wi-fi Và RF Điều Khiển Thiết Bị Sonoff 4CH Pro R2 32 Hình 3.2: Điều khiển thiết bị điện gia dụng nhà 32 Hình 3.3: Mặt trƣớc thiết bị 34 Hình 3.4: Mặt sau thiết