Hiện nay,với bất kì một sản phẩm hay một dự án nào thì tỉnh năng bảo mật luôn là vấn đề được người tiêu dùng quan tâm. Các nhà sản xuất đều muốn mang tới những sản phẩm đột phá về Smart home trong năm 2021. Với nhu cầu dùng công nghệ cho cuộc sống nhẹ nhàng hơn. Khách hàng đang dần ưu tiên cho những sản phẩm có nhiều tính năng tự động. Song song đó, vấn đề an ninh của thiết bị điện tử cũng được chú ý nhiều. Họ muốn căn nhà của mình có thể tự bảo vệ chính nó. Với những tiến bộ trong khóa cửa kỹ thuật số, camera cảm biến thông minh, cảm biến chuyển động và chuông cửa video thông minh. Việc tự động hóa sẽ bắt đầu ngay từ cửa trước. Vào năm 2020, camera cảm biến thông minh cùng với các thiết bị bảo mật thông minh khác như chuông cửa video. Và khóa thông minh sẽ có khả năng phát hiện bất cứ điều gì bất thường và ngăn chặn hành vi trộm cắp nhanh hơn cảnh sát.Việc kết hợp các phụ kiện khác nhau tạo thành một hệ sinh thái đầy đủ bao gồm: Chiếu sáng thông minh, An ninh thông minh, điều hòa thông minh, và giải trí… Người dùng thường có xu hướng chọn một nhà sản xuất nhất định cho căn nhà của mình. Việc này vừa đảm bảo thông tin, thói quen, cũng như sự mở rộng cho sau này. c, Tiết kiệm hơn và sống xanh hơn với môi trường:
Với tình trạng biến đổi khí hậu cũng như thay đổi môi trường sống như hiện nay, các quốc gia đều đang đặt vấn đề bảo vệ môi trường lên hàng đầu. Chính vì vậy,
27
tiết kiệm và sống xanh đang là xu hướng của Smart home trong những năm gần đây. Tiết kiệm không chỉ là về chi phí lắp đặt mà còn về năng lượng hằng ngày của gia đình bạn. Trước đây bạn thường không thể kiểm soát được mức độ sử dụng điện trong gia đình. Thì bây giờ việc này đã có thể giải quyết bằng các ổ cắm hay công tắc thông minh. Các ổ cắm này giúp bạn bật/tắt thiết bị từ xa. Loại bỏ các lo lắng về cháy nổ, hao phí điện năng. Ngoài ra nó còn có thể báo cáo lượng điện tiêu thụ của thiết bị.
Tương tự vậy, các công tắc thông minh giúp bạn điều khiển các bóng đèn từ trên điện thoại. Bật/tắt khi cần và có thể cho bạn biết mức điện đã sử dụng.
Tiết kiệm và sống xanh đang là xu hướng của Smart home trong những năm gần đây. Tiết kiệm không chỉ là về chi phí lắp đặt mà còn về năng lượng hằng ngày của gia đình bạn. Trước đây bạn thường không thể kiểm soát được mức độ sử dụng điện trong gia đình. Thì bây giờ việc này đã có thể giải quyết bằng các ổ cắm hay công tắc thông minh. Các ổ cắm này giúp bạn bật/tắt thiết bị từ xa. Loại bỏ các lo lắng về cháy nổ, hao phí điện năng. Ngoài ra nó còn có thể báo cáo lượng điện tiêu thụ của thiết bị.
Tương tự vậy, các công tắc thông minh giúp bạn điều khiển các bóng đèn từ trên điện thoại. Bật/tắt khi cần và có thể cho bạn biết mức điện đã sử dụng. Các bóng đèn Hue là một thiết bị thông minh và chỉ cần thiết lập qua ứng dụng của nhà sản xuất là có thể sử dụng. Việc này khiến cho việc lắp đặt và thay thế trở nên đơn giản hơn. Bạn không cần phải quá giỏi về kỹ thuật mới có thể sử dụng các sản phẩm này. Chúng được sản xuất cho dân dụng nên rất thuận tiện cho người dùng. Và các bóng đèn thông minh sẽ có chức năng đa dạng hơn so với việc dùng công tắc.
d, Sử dụng nhà thông minh bằng giọng nói:
Giống với những trợ lí ảo trên các thiết bị di động của apple hay samsung, các nhà phát triển cũng muốn tích hợp một trợ lí cho mỗi căn nhà thông minh. Những
28
trợ lí ảo sẽ được tích hợp chức năng phát ra tiếng nói khi chúng ta sẽ giúp người dùng cảm thấy thoải mái hơn khi không phải nói chuyện với những thiết bị vô tri.
Một trong các trợ lý ảo phổ biến nhất tại Việt Nam đó là Google Assistant. Với những người dùng đã sử dụng qua thiết bị nhà thông minh. Thì khái niệm trợ lý ảo sẽ không còn quá xa lạ. Đây là một công cụ đắc lực giúp cho ngôi nhà trở nên thông minh và hoàn toàn tự động. Không còn phải thực hiện các tác động vật lý. Cũng như hoàn toàn điều khiển với giọng nói.Ngoài Google, bạn còn có thể dùng với Siri và Alexa. Google Assistant trở nên phổ biến là bởi vì bạn có thể bắt gặp nó ở mọi thiết bị. Từ điện thoại di động, cho tới loa, Camera và cả bộ phát Wifi…
e, Mở rộng các thiết bị nhà thông minh:
Không chỉ dừng lại ở ổ cắm, chiếu sáng, cảm biến. Các nhà sản xuất đang dần làm mọi thứ trở nên thông minh trong căn nhà Smart home. Ta có thể bắt gặp các thiết bị thông minh mới hiện nay như: Tủ lạnh thông minh, Robot hút bụi thông minh, TV thông minh, lò nướng, Máy lọc không khí… Tại triển lãm công nghệ lớn nhất thế giới CES ta có thể thấy có nhiều các thiết bị thông minh chăm sóc gia đình bạn. Thậm chí Cả L’Oreal và Olay cũng mặt tại triển lãm để giới thiệu công nghệ chăm sóc da giúp xóa nếp nhăn,.v.v. Đó là chưa kể đến thị trường gương trang điểm thông minh đang phát triển, có thể cho bạn biết về sức khỏe của làn da. Cho bạn thấy trang điểm của bạn sẽ như thế nào trước khi bạn làm. Hoặc chỉ cần hỏi Amazon Alexa, Google Asisstant cho bạn một vài lời khuyên và hướng dẫn trong gương.
4. Cơ hội và thách thức của của thị trường Smart home ở Việt Nam a, Cơ hội a, Cơ hội
Áp dụng những thành tựu của công nghệ 4.0, cùng với sự phổ biến của mạng 5G trên thế giới tạo sự thuận lợi trong việc phát triển hệ thống thông minh trong nhà ở. Nhiều dữ liệu hơn có thể được chia sẻ giữa các thiết bị nhà thông minh và các thiết bị này sẽ có thể kết nối với các ứng dụng sử dụng nhiều dữ liệu khác như trò
29
chơi 3D, thực tế tăng cường và thực tế ảo, công nghệ thành phố thông minh và ô tô tự lái,....
Các nhà phát triển khu dân cư của các dự án khu đô thị mới trở thành những người tiên phong trong việc lắp đặt nhà thông minh.
VD: Vinhome đang dần cải tiến các căn hộ của mình thành các ngôi nhà thông minh nhằm đem tới tiện ích tối đa cho người dùng. Dẫn đầu xu hướng áp dụng internet vào trong các thiết bị nhà ở tại Việt Nam.
b, Thách thức
Tiềm lực về công nghệ thông tin tại Việt Nam còn non trẻ, Việt Nam mới bắt đầu tham gia cách mạng công nghiệp 4.0 vào những năm gần đây.
Các thiết bị trong hệ thống Smart home có giá thành khá cao, và thị trường này chỉ phù hợp với những gia đình có mức thu nhập cao.Bên cạnh đó, để có thể sử dụng được các thiết bị trong hệ thống đòi hỏi người dùng phải có trình độ hiểu biết nhất định.
Chỉ có khoảng 10 - 12% khách hàng mục tiêu biết đến Smart home, trên 80% chưa quan tâm đến. Tuy nhiên, khách hàng mới chỉ dừng lại ở việc nghe, hiểu khái niệm, nhưng còn thiếu trải nghiệm thực tế dẫn đến đắn đo khi quyết định sử dụng.
Hiện nay, Smart home là một dự án mới mẻ, chỉ có một số ít doanh nghiệp tham gia vào thị trường này. Ngoài ra, do ảnh hưởng của dịch Covid - 19 dẫn đến suy giảm nền kinh tế, người tiêu dùng sẽ ưu tiên cho các nhu cầu thiết yếu trong cuộc sống hơn.
Mặt khác,các sản phẩm do các nhà cung cấp khác nhau trong vài trường hợp sẽ không giao tiếp với nhau do khác công nghệ, từ đó tạo nên khó khăn cho người dùng.
30
PHẦN IV: KẾT LUẬN
Nhà thông minh (Smart home) là căn nhà được tích hợp các thiết bị, điện tử được điều khiển, giám sát, truy cập từ xa. Khác với nhà tự động (Home Automation) đơn thuần chỉ là các thiết bị hoạt động theo lịch trình cài đặt sẵn, Smart home được xây dựng trên nền tảng khái niệm Internet vạn vật (IoT).Tại đây, các thiết bị trong nhà có thể trao đổi thông tin với nhau, điều chỉnh các chức năng theo thói quen sinh hoạt hàng ngày của người dùng.
Nhà thông minh tích hợp các hệ thống cơ bản như hệ thống điều khiển ánh sáng, hệ thống an ninh, hệ thống điều khiển rèm, hệ thống kiểm soát môi trường, thiết bị cảm ứng… Việc điều khiển các hệ thống này thông qua một phần mềm cài đặt trên điện thoại hoặc máy tính có kết nối internet, bạn có thể điều khiển nó từ bất kỳ đâu hoặc điều khiển bằng giọng nói.
Thị Trường Smart home là một thị trường tiềm năng và sẽ phát tiển mạnh trong tương lai.
PHẦN 5: THIẾT KẾ HỆ THỐNG NHÀ THÔNG MINH TRÊN PHẦN MỀM PACKET TRACER
1. Mô hình hệ thống
Bản demo được xây dựng dựa trên trên mô hình thiết kế nhà ở trong thực tế hiện nay. Các dữ liệu từ môi trường xung quanh như: nhiệt độ, ánh sáng, mật độ khí CO2, khói, độ ẩm không khí, sự chuyển động xung quanh,… được thu thập qua các cảm biến (sensor) như: cảm biến nhiệt độ, năng lượng mặt trời, cảm biến chuyển động, cảm biến gió,… Các thông số trên sau khi được thu thập sẽ được truyền đến và xử lý tại bộ xử lý trung tâm (Central Processor) hay còn được gọi là Home Gateway. Từ đó sẽ đưa ra những quyết định phù hợp theo cài đặt có sẵn. Bên cạnh đó, quá trình theo dõi các thiết bị trong căn nhà còn có thể thực hiện từ xa thông qua các thiết bị như: điện thoại thông minh, máy tính bảng hoặc đồng hồ đeo tay thông
31
minh,… chỉ cần có kết nối với Internet. Mô hình hệ thống mô phỏng các chức năng cơ bản của một căn nhà thông minh thực hiện trên phần mềm Packet Tracer được mô tả như hình dưới.
Hình 1: Mô hình hệ thống mô phỏng các chức năng cơ bản của một căn nhà thông minh
2. Sơ đồ khối
Để dễ dàng hơn trong việc hình dung được phương thức hoạt động của mô hình trên, chúng em đưa ra sơ đồ khối đơn giản mô tả quá trình hoạt động như trong hình dưới đây:
32
Hình 2. Sơ đồ khối mô tả hoạt động của hệ thống.
3. Xây dựng và triển khai nhà thông minh
Trước tiên, các thiết bị như: cửa sổ, đèn, quạt, năng lượng mặt trời, cảm biến nhiệt độ,… phải được kết nối không dây tới Home Gateway. Việc cài đặt cho Home Gateway nhằm hình thành các liên kết không dây đến các thiết bị. Các thiết lập không dây (wireless), chế độ bảo mật hay tên có thể tùy chỉnh theo từng yêu cầu cụ thể.
Hình 3: Cài đặt cho Home Gateway
Xây dựng mô hình nhà thông minh dựa trên phần mềm Packet Tracer
Việc kết nối các thiết bị đến bộ xử lý trung tâm, được thực hiện trên từng thiết bị trên Home Gateway như trong hình dưới:
33
Hình 4: Kết nối thiết bị tới Home Gateway.
Kết nối thiết bị điều khiển (điện thoại thông minh, máy tính bảng,…) tới Home Gateway:
34
Hình 5: Kết nối thiết bị điều khiển tới Home Gateway.
Các hệ thống sẽ được triển khai trong mô hình demo bao gồm: a, Hệ thống bật, tắt các thiết bị gia đình, đồ gia dụng điện tử:
Hệ thống này thực hiện các tác vụ bật/mở các thiết bị, đồ gia dụng điện tử như: loa, rèm cửa, cửa ra vào, máy pha cafe,…chỉ cần là các thiết bị có thể kết nối được với Internet thì đều có thể thao tác bật/mở trực tiếp ngay trên chính chiếc điện thoại thông minh, máy tính bảng,… chỉ bằng một cú click mà không cần dùng điều khiển hay bằng tay.
35
Hình 6: Hệ thống bật, tắt các thiết bị gia đình, đồ gia dụng điện tử.
b, Hệ thống đóng, mở cửa sổ thông minh:
Hệ thống này thực hiện các tác vụ đóng/mở cửa sổ dựa trên thông số nhiệt độ thu thập được từ môi trường bên ngoài qua một thiết bị cảm biến nhiệt độ. Nếu nhiệt độ của môi trường quá cao thì hệ thống sẽ tự động mở cửa sổ (con số được ví dụ trong hình trên là lớn hơn 15 độ C). Ngược lại, nếu nhiệt độ môi trường xuống thấp thì hệ thống sẽ tự động đóng cửa sổ (con số được đưa ra trong mô hình trên là nhỏ hơn 15 độ C). Các thông số điều khiển có thể tùy chỉnh dựa theo nhu cầu của từng hộ gia đình. Các tác vụ trên hoàn toàn được thực hiện một cách tự động mà không cần con người điều khiển. Đương nhiên, việc điều khiển cũng có thể được thực hiện bằng tay hoặc thao tác đóng/mở trên thiết bị đều khiển thông minh.
36
Hình 7: Hệ thống đóng, mở cửa sổ thông minh.
c, Hệ thống tưới cây thông minh:
Trong mỗi hộ gia đình, ngoài không gian sinh hoạt thì không gian vui chơi sân vườn, không gian xanh cũng được nhiều hộ gia đình quan tâm. Để đáp ứng yếu tố này, chúng em xây dựng hệ thống tưới cây thông minh, giúp điều hòa được độ ẩm trong đất, đảm bảo được điều kiện tốt nhất cho cây xanh duy trì và phát triển sự sống. Hệ thống vòi tưới sẽ được tự động mở/tắt tùy thuộc vào độ ẩm, mực nước đo được trong đất thông qua một thiết bị đo lường mực nước. Các thông số ví dụ được đặt ra trong hệ thống là: nhỏ hơn 10 cm thì vòi nước sẽ được mở để làm mát cây, ngược lại nếu mực nước lớn hơn 10 cm thì vòi nước sẽ tắt. Bên cạnh đó, nếu trời mưa hoặc mực nước quá cao có thể gây nên tình trạng ngập úng thì sẽ có hệ thống thoát nước xử lý. Cụ thể trong ví dụ demo là lớn hơn 17 cm thì hệ thống thoát nước sẽ tự động được mở, ngược lại thì hệ thống thoát nước sẽ đóng lại để giữ lượng nước luôn được ổn định. Các thông số có thể được tùy chỉnh theo yêu cầu người dùng.
37
Hình 8: Hệ thống tưới cây thông minh.
d, Hệ thống tắt, mở quạt:
Đối với hệ thống này, thiết bị quạt sẽ tự động thay đổi tốc độ hoặc tắt tùy theo nhiệt độ của không gian nhà. Chúng em thiết lập với điều kiện, nếu nhiệt độ môi trường cao hơn 17 độ C thì quạt sẽ thổi mạnh, nếu nằm trong khoảng nhiệt độ từ 15 độ C đến 17 độ C thì quạt sẽ thổi nhẹ và nhiệt độ nằm dưới 15 độ C thì quạt sẽ tự động tắt. Mức nhiệt độ này hoàn toàn có thể tùy chỉnh theo yêu cầu người dùng để phù hợp với nhu cầu, sở thích.
38 e, Hệ thống tắt, mở điều hòa:
Tương tự hệ thống tắt/mở quạt, hệ thống này sẽ tự động tắt/mở điều hòa theo điều kiện được cài đặt. Chúng em thiết lập với điều kiện, nếu nhiệt độ môi trường cao hơn 20 độ C thì điều hòa sẽ tự động mở và nhiệt độ nằm dưới 20 độ C thì điều hòa sẽ tự động tắt. Bên cạnh đó, khi điều hòa được bật thì cửa sổ sẽ tự đông được đóng lại để làm mát căn phòng, đồng thời cũng giúp gia chủ tiết kiệm được điện năng. Mức nhiệt độ này hoàn toàn có thể tùy chỉnh theo yêu cầu người dùng để phù hợp với nhu cầu, sở thích.
Hình 10: Hệ thống tắt, mở điều hòa.
f, Hệ thống tắt, mở máy sưởi:
Bên cạnh việc làm mát thì việc giữ ấm cho căn nhà cũng là điều nhiều gia đình quan tâm và hướng tới. Để đáp ứng nhu cầu đó chúng em đã thiết lập thiết lập hệ thống tự động bật máy sưởi với điều kiện, nếu nhiệt độ môi trường thấp hơn 10 độ C thì máy sưởi sẽ tự động mở và khi nhiệt độ lớn hơn 10 độ C thì máy sưởi sẽ tự động tắt. Mức nhiệt độ này hoàn toàn có thể tùy chỉnh theo yêu cầu người dùng để