ĐỒ án KỸ THUẬT TỰ ĐỘNG đề tài ngôi nhà thông minh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO Trường Đại Học Công Nghệ TP.Hồ Chí Minh ĐỒ ÁN KỸ THUẬT TỰ ĐỘNG Đề Tài: Ngôi Nhà Thông Minh Giảng viên hướng dẫn : Nguyễn Vạn Quốc SV thực Hiện: Nguyễn Mạnh Hiếu MSSV:1911050130 Đỗ Quang Thiện MSSV:1911050179 Lê Quang Đông MSSV:1911050529 VIỆN KỸ THUẬT HUTECH PHIẾU ĐĂNG KÝ ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN/KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Hệ: Chính Quy Họ tên sinh viên/ nhóm sinh viên đăng ký đề tài (sĩ số nhóm ): (1) Nguyễn Mạnh Hiếu MSSV:1911050130 Lớp:19DTDA1 Điện thoại: 0932956096 Email: hieu774666@gmail.com (2) Đỗ Quang Thiện MSSV: Lớp: Điện thoại: Email: (3) Lê Quang Đông MSSV: Lớp: Điện thoại: Email: Ngành: Kỹ Thuật Điều Khiển Tự Động Hóa Chuyên ngành: Kỹ Thuật Điều Khiển Tự Động Hóa Tên đề tài đăng ký : Thiết kế hệ thống Ngôi Nhà Thông Minh Sinh viên hiểu rõ yêu cầu đề tài cam kết thực đề tài theo tiến độ hoàn thành thời hạn LỜI CẢM ƠN Đề tài sản phẩm có tính thực tế cao dựa nhu cầu công nghệ nay, nghiên cứu, chế tạo dựa kiến thức chúng em học, kế thừa phát huy kết cơng trình nghiên cứu trước Nhà thơng minh hay smart home, home automation kiểu nhà lắp đặt thiết bị điện, điện tử có tác dụng tự động hóa hồn tồn bán tự động, thay người thực thao tác quản lý, điều khiển Hệ thống điện tử giáo tiếp với chủ nhân nhà thông qua bẳng điện tử đặt sẵn nhà, phần mềm điện thoại di động, máy tính bảng giao diện web Trong trình học tập, nghiên cứu đề tài nhà thơng minh , nhóm em nhận giúp đỡ, bảo nhiệt tình thầy, giáo trường để hồn thành luận Với tình cảm chân thành, nhóm em bày tỏ lịng biết ơn thầy Nguyễn Vạn Quốc tham gia quản lý, giảng dạy giúp đỡ nhóm suốt trình học tập, nghiên cứu Người trực tiếp hướng dẫn, giúp đỡ để nhóm em hồn thành tốt đồ án Mặc dù có nhiều cố gắng suốt q trình thực đề tài, song cịn có mặt hạn chế, thiếu sót Nhóm em mong nhận ý kiến đóng góp dẫn thầy cô giáo bạn MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU Xã hội kỷ 21 chứng kiến phát triển vượt bậc công nghệ đánh dấu mở đầu thiết bị thông minh Smart phone, Smart Tivi thiết bị ngày phổ biến, thông dụng đời sống ngày người Đúng tên gọi, thiết bị khơng có khả đáp ứng yêu cầu người, mà thế, thiết bị smart đời thay người việc kiểm soát điều khiển chức khác cách chuyên nghiệp, dễ dàng hiệu Tiếp nối thành công thiết bị thông minh ấy, Smart home đời khởi đầu táo bạo tư làm chủ công nghệ sống người Một nhà thông minh với khả thấu hiểu tư điều khiển người nhanh chóng trở thành đề tài cơng nghệ có sức hấp dẫn Nhà thơng minh hay smart home, home automation kiểu nhà lắp đặt thiết bị điện, điện tử có tác dụng tự động hóa hồn tồn bán tự động, thay người thực thao tác quản lý, điều khiển Hệ thống điện tử giáo tiếp với chủ nhân nhà thông qua bẳng điện tử đặt sẵn nhà, phần mềm điện thoại di động, máy tính bảng giao diện web Chương 1: TỔNG QUAN VỀ NHÀ THÔNG MINH 1.1 Bối cảnh nhu cầu sử dụng nhà thông minh Ngày nay, đời sống ngày nâng cao, nhu cầu người đòi hỏi tiện nghi hỗ trợ tốt Cùng với mở rộng không ngừng mạng lưới internet khắp vùng quốc gia lãnh thổ làm cho việc giám sát điều khiển hệ thống qua mạng internet trở thành tất yếu Từ yêu cầu điều kiện thực tế , ý tưởng ngơi nhà thơng minh hình thành, nơi mà hoạt động người hỗ trợ giúp đỡ cách linh hoạt, ngồi ngơi nhà cịn tự động quản lí cách thơng minh Vậy, nhà thông minh ? Sự thông minh nhà thể phương diện sau:  Thứ khả tự động hóa Căn nhà trang bị hệ thống 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 tự động hoạt động theo điều kiện môi trường Nhà thông minh giúp giám sát mức tiêu thụ điện, nước tốt so với thông thường  Thứ hai khả bảo mật, giám sát an ninh Hệ thống giám sát an ninh, báo cháy, báo rị rỉ khí gas tự động báo trạng thái nhà qua mạng internet  Thứ ba khả điều khiển, cảnh báo từ xa thông qua kết nối internet thông qua wifi,3g… Các thiết bị như: bóng đèn, điều hịa, ti vi, tủ lạnh,… kết nối tới mạng internet Người sử dụng cần có thiết bị kết nối internet theo dõi liệu từ cảm biến điều khiển thiết bị nhà theo ý muốn thân Hiện nay, nhà thông minh thị trường tiềm với thị trường toàn cầu lên đến số tỉ đô Không vậy, riêng thị trường Bắc Mỹ, theo số thống kê, hoàn toàn có sở để nhận định chinh tương lai nhà mà cần phải có 1.2 Mục tiêu Nhà thơng minh đề tài rộng có nhiều vấn đề đặt Tùy theo mục đích sử dụng chủ nhân để thiết kế, phần quan trọng hệ thống nhà thông minh hệ thống điều khiển giám sát Sau đó, với phát triển lan rộng mạng internet, người ta đưa giải pháp kết nối điều khiển thiết bị nhà thông qua mạng internet thêm vào tiện ích hệ thống đảm bảo an tồn, tính tốn lượng sử dụng,… giúp chủ nhân điều khiển thiết bị khoảng cách xa khơng bó hẹp khn viên ngơi nhà Hình 1.1 Mơ hình tổng qt nhà thơng minh Nhóm em cảm thấy đề tài phù hợp với chuyên ngành kỹ thuật tự động nên đề tài này, nhóm em xin chọn thiết kế nhà thông minh theo giải pháp sử dụng hệ thống điều khiển giám sát thiết bị nhà thông qua mạng internet, với chức như: cửa đóng/mở tự động, giám sát cảnh báo cháy, cảnh báo xâm nhập trái phép, rèm cửa tự động theo ánh sáng rèm che mưa, đèn quạt bật tự động theo người sử dụng nhiệt độ môi trường Các hệ thống kiểm tra điều khiển giám sát qua Arduino 1.3 Các mơ hình nhà thơng minh áp dụng 1.3.1 Các giải pháp nhà thông minh giới Hiện thị trường Smarthome lớn giới Bắc Mỹ Với quy mơ tính tiện nghi dành cho ngơi nhà với người, có thiết kế với khả như: Cảnh báo đột nhập, cảnh báo khí gas, hệ thống cửa tự động, hệ thống camera an ninh, hệ thống giải trí… Dưới ví dụ ngơi nhà thơng minh số nhà sản xuất Mỹ châu Âu, với tiêu chuẩn từ đến cao cấp dành cho gia đình: Hình 1.2 Mơ hình Smart home cơng ty Compro Technology Hình 1.3 Mơ hình Smart home công ty TIS SMARTHOME 1.3.2 Các giải pháp nhà thông minh Việt Nam Tại Việt Nam, không đứng ngồi dịng chảy cơng nghệ nhà thơng minh, có nhiều nhà sản xuất cũ tham gia thị trường đầy tiềm này, dẫn đầu BKAV Lumi Smarthome Với đầy đủ chức nhà sản xuất nước ngoài, lại thêm yếu tố phù hợp với riêng thị trường Việt Nam, họ có lợi khơng nhỏ so với nhà sản xuất nước Việt Nam Hình 1.4 Mơ hình Smart home Lumi Hình 1.5 Mơ hình Smart home BKAV 1.4 Giới hạn đề tài Để hoàn thiện đề tài yếu tố kinh phí, thời gian kỹ phải đầu tư cách có hiệu chọn lọc bên cạnh có chút lưu ý cải tiến thêm để phục vụ công nghệ đại như:  Sử dụng Arduino để điều khiển thiết bị , cảm ứng tự động đèn , cửa , quat, tivi , cảm ứng khí gas ,  Sử dụng internet để điều khiển từ xa thiết bị ngơi nhà ( )  Ngơi nhà có phòng ( ) 1.5 Phương pháp nguyên cứu  Tìm hiểu cách vận hành ngơi nhà với thiết bị tự động  Khảo sát số mô hình thực tế số đề tài trước  Tham khảo tài liệu trang tự động , tài liệu mạng CHƯƠNG : 2.1 Mô tả hệ thống Từ nhà thông thường, chúng em lựa chọn thiết kế mơ hình dành cho gia đình với người ở, với thiết kế gồm:  phòng khách  phòng ngủ  khu bếp  nhà vệ sinh  gara để xe  phòng xem phim Với kèm với chức tự động :        Mở cửa tự động mật Hệ thống rèm cửa tự động theo ánh sáng môi trường Hệ thống thiết kế tự động điều chỉnh nhiệt độ Hệ thống tự động che mưa phơi quần áo Hệ thống đèn quạt máy lạnh tự động Hệ thống báo cháy tự động Hệ thống xem phim tự động Hình 1.2 Các chức hệ thống a) Khối cảm biến:  Cảm biến nhiệt độ: tín hiệu đầu tín hiệu tương tự  Cảm biến độ ẩm: tín hiệu đầu tín hiệu số  Cảm biến chuyển động: tín hiệu đầu tín hiệu số  Cảm biến khí gas: tín hiệu đầu tín hiệu số  Cảm biến hồng ngoại: tín hiệu đầu tín hiệu số  Cảm biến ánh sáng: tín hiệu đầu tín hiệu số  Cảm biến mưa: tín hiệu đầu tín hiệu số b) Khối xử lý:  Arduino Uno R3  Arduino Mega 2560  Arduino Ethernet W5100 c) Router wifi kết nối với khối xử lý thông qua cổng RJ45 d) Khối chấp hành:  Cửa nhà để xe  Cửa vào  Rèm cửa phòng ngủ phòng xem phim  Dây phơi  Đèn, quạt  Còi báo động 2.2 Giới Thiệu Modul Arduino 2.2.1 Giới thiệu chung Arduino tảng mã nguồn mở sử dụng để xây dựng dự án điện tử Arduino bao gồm bảng mạch lập trình (thường gọi vi điều khiển) phần mềm IDE (Môi trường phát triển tích hợp) chạy máy tính, sử dụng để viết tải mã máy tính lên bo mạch Nền tảng Arduino phổ biến với người bắt đầu với thiết bị điện tử Khơng giống hầu hết bo mạch lập trình trước đây, Arduino không cần phần cứng riêng để tải mã lên bo mạch - bạn cần sử dụng cáp USB Ngoài ra, Arduino IDE sử dụng phiên đơn giản C++, giúp việc học lập trình dễ dàng Arduino cung cấp mẫu chuẩn giúp dễ tiếp cận chức vi điều khiển Hình2.1 hình ảnh Arduino UNO R3 Sau mạnh Arduino so với tảng vi điều khiển khác:  Chạy đa tảng: Việc lập trình Arduino thể thực hệ điều hành khác Windows, Mac Os, Linux Desktop, Android di động  Ngơn ngữ lập trình đơn giản dễ hiểu  Nền tảng mở: Arduino phát triển dựa nguồn mở nên phần mềm chạy Arduino chia sẻ dễ dàng tích hợp vào tảng khác  Mở rộng phần cứng: Arduino thiết kế sử dụng theo dạng module nên việc mở rộng phần cứng dễ dàng  Đơn giản nhanh: Rất dễ dàng lắp ráp, lập trình sử dụng thiết bị  Dễ dàng chia sẻ: Mọi người dễ dàng chia sẻ mã nguồn với mà không lo lắng ngơn ngữ hay hệ điều hành sử dụng Arduino chọn làm não xử lý nhiều thiết bị từ đơn giản đến phức tạp Trong số có vài ứng dụng thực chứng tỏ khả vượt trội Arduino chúng có khả thực nhiều nhiệm vụ phức tạp Sau danh sách số ứng dụng bật Arduino công nghệ in 3D, robot dị đường theo hướng có nguồn nhiệt, tạo thiết bị nhấp nháy theo âm 2.3 arduino uno 2.4 arduino Ethernet W5100 2.5 arduino mega 2560 ... tưởng ngơi nhà thơng minh hình thành, nơi mà hoạt động người hỗ trợ giúp đỡ cách linh hoạt, ngồi ngơi nhà cịn tự động quản lí cách thông minh Vậy, nhà thông minh ? Sự thông minh nhà thể phương... thoại di động, máy tính bảng giao diện web Chương 1: TỔNG QUAN VỀ NHÀ THÔNG MINH 1.1 Bối cảnh nhu cầu sử dụng nhà thông minh Ngày nay, đời sống ngày nâng cao, nhu cầu người đòi hỏi tiện nghi hỗ... nghiệp, dễ dàng hiệu Tiếp nối thành công thiết bị thông minh ấy, Smart home đời khởi đầu táo bạo tư làm chủ công nghệ sống người Một nhà thông minh với khả thấu hiểu tư điều khiển người nhanh chóng