Thiết kế chế tạo mô hình nhà thông minh sử dụng arduino

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.84 MB, 62 trang )

TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH
VIỆN KỸ THUẬT VÀ CÔNG NGHỆ

ĐỒ ÁN

TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Đề tài:

THIẾT KẾ CHẾ TẠO MÔ HÌNH
NHÀ THÔNG MINH SỬ DỤNG ARDUINO
Sinh viên thực hiện

: NGUYỄN SỸ PHÚC

Lớp

: 54K1 ĐTTT

Khóa học

: 2013 – 2018

Giảng viên hướng dẫn

: ThS. LƯƠNG NGỌC MINH

Nghệ An, 05-2019

1

LỜI MỞ ĐẦU
Vài năm trở lại đây, khi thế giới đang dần tiến vào kỷ nguyên Internet of
Things (IoTs), nhà thông minh trở thành một xu hướng công nghệ tất yếu và là tiêu
chuẩn của nhà ở hiện đại. Mặc dù đều dựa trên nên tảng IoT, tuy nhiên có rất nhiều
cách tiếp cận khác nhau trong việc thiết kế các mô hình nhà thông minh. Một số
cách có thể kể đến là sử dụng các máy tính nhúng như Raspberry PI3, Orange Pi
One, PIC, hoặc Arduino. Trong đề tài này em nghiên cứu : “ Thiết kế chế tạo mô
hình nhà thông minh sử dụng Arduino”. So với các cách tiếp cận khác thì tiếp
cận này đơn giản, giá thành rẻ hơn dùng Raspberry PI3 và nhiều tài liệu nghiên cứu.
Ngoài việc hoàn thành đồ án tốt nghiệp với những công việc trên thì còn có ý
nghĩa sâu sắc đối với những sinh viên thực hiện. Sinh viên được thực hành những
kiến thức đã học được từ ghế nhà trường. Từ những lần làm đồ án, đề tài thì đã giúp
cho sinh viên làm quen hơn với những thiết bị những cảm biến mà trước giờ chỉ
nằm trên giấy, từ đó tăng thêm niềm đam mê, kích thích cho sinh viên nghiên cứu
và sáng tạo.
Sau một thời gian học tập và nghiên cứu thực hiện đề tài em đã hoàn thành
được đề tài được giao. Em xin chân thành gửi lời cảm ơn đến:
Ban giám hiệu, cán bộ công nhân viên nhà trường đã giúp đỡ em trong suốt
thời gian học tập tại trường.
Ban lãnh đạo viện và các thầy cô trong Viện Kỹ thuật và Công nghệ đã dạy em
những kiến thức cơ bản và chuyên ngành.
Đặc biệt xin cảm ơn đến thầy Th.S Lương Ngọc Minh, người trực tiếp hướng
dẫn đề tài đã hỗ trợ cho em rất nhiều về kiến thức, tài liệu và cơ sở vật chất để em
có thể hoàn thành tốt đề tài.
Nghệ An, ngày 20 tháng 5 năm 2019

Sinh viên thực hiện
2

Nguyễn Sỹ Phúc

`
TÓM TẮT ĐỒ ÁN
Đồ án này thực hiện ý tưởng thiết kế và chế tạo mô hình nhà thông minh sử
dụng Arduino. Bộ điều khiển thiết kế có khả năng bật tắt các thiết bị một cách linh
hoạt bằng các thiết bị di động có kết nối mạng wifi hoặc mạng viễn thông di động.
Các trạng thái của thiết bị cũng có thể được cập nhật tức thời lên các thiết bị này
nhằm kiểm soát sự hoạt động của ngôi nhà. Ngoài ra, thông qua các cảm biến được
bố trí trong ngôi nhà, bộ điều khiển có khả năng tự động điều chỉnh các thiết bị phù
hợp với nhu cầu sử dụng. Mô hình thiết kế là một giải pháp hoàn thiện cho nhà
thông minh với khả năng điều khiển mềm dẻo và giá thành thấp so với các sản
phẩm khác trên thị trường.
ABSTRACT
This project designs and implements a smart home model using Arduino.
The design controller of the smarth home controls devices flexibly via mobile
devices such as smart phone and ipad. The design system can work based on
notonly wireless but also cellular network. Devices status can also be instantly
updatedon the mobile devices to control the home. In addition, through the sensors
whichlocated in the house, the controller is capable of automatically adjusting the
device to meet the demands. Design model is a complete solution for smart home
with flexible control and low cost compared to other products on the market.

3

MỤC LỤC
Trang

4

DANH SÁCH HÌNH VẼ

DANH SÁCH BẢNG BIỂU

5

DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT

Từ viết tắt

Tiếng Anh

Tiếng Việt

I2C

Inter-Integratel Circuit

Đường bus giao tiếp
giữa các IC

QR

Quick Response

Mã phản hồi nhanh

SMTP

Simple Mail Transfer Protocol

Giao thức truyền tải thư
tín đơn giản

LCD

Liquid crystal display

Màn hình tinh thể lỏng

IoT

Internet Of Things

Mạng lưới vạn vật kết
nối internet

RFID

Radio Frequency Identification

Nhận dạng qua tần số vô
tuyến

NFC

Near-Field Communications

Kết nối tường gần

6

CHƯƠNG 1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Chương 1 trình bày về xu hướng phát triển của Internet vạn vật (IoT) và các
ứng dụng phổ biến hiện nay dựa trên nền tảng IoT. Ngoài ra, nhà thông minh là một
trong những dụng rất được quan tâm hiện nay dựa trên nền tảng IoT cũng sẽ được
trình bày trong chương này.
1.1 Giới thiệu về IoT
1.1.1 Một số khái niệm về IoT
Mạng lưới vạn vật kết nối Internet hoặc là mạng lưới thiết bị kết nối internet
viết tắt là IoT là một kịch bản của thế giới, khi mà mỗi đồ vật, con người được cung
cấp một định danh riêng của mình, và tất cả có khả năng truyền tải, trao đổi thông
tin, dữ liệu qua một mạng duy nhất mà không cần sự tương tác trực tiếp giữa người
với người, hay người với máy tính. IoT đã phát triển từ sự hội tụ của công nghệ
không dây, công nghệ vi cơ điện tử và internet. Nó đơn giản là một tập hợp các thiết
bị có khả năng kết nối với nhau, với internet và với thế giới bên ngoài để thực hiện
một công việc nào đó.
Hiểu một cách đơn giản IoT là tất cả các thiết bị có thể kết nối với nhau. Việc
kết nối có thể thực hiện qua wifi, kết nối băng rộng (3G, 4G), Bluetooth, ZigBee,
hồng ngoại… Các thiết bị có thể là đện thoại thông minh, máy máy tính bảng, điều
hòa, bóng đèn, máy giặt và nhiều thiết bị khác. Cisco nhà cung cấp giải pháp thiết bị
hàng đầu hiện nay dự báo: Đến năm 2020, sẽ có khoảng 50 tỷ đồ vật kết nối
internet, thậm chí con số này còn gia tăng nhiều hơn nữa. IoT sẽ là mạng khổng lồ
kết nối tất cả mọi thứ bao gồm cả con người và sẽ tồn tại các mối quan hệ giữa
người và người, người và thiết bị, thiết bị và thiết bị.
1.1.2 Cơ sở kỹ thuật của IoT

Điểm quan trọng của IoT đó là các đối tượng phải có thể được nhận biết và
định dạng (identifiable). Nếu mọi thứ được “đánh dấu” để phân biệt bản thân đối
tượng đó với những thứ xung quanh thì chúng ta có thể hoàn toàn quản lí được nó
thông qua máy tính. Việc đánh dấu (tagging) có thể được thực hiện thông qua nhiều
công nghệ, chẳng hạn như RFID, NFC, mã vạch, mã QR, watermark kĩ thuật số…
Việc kết nối thì có thể thực hiện qua wifi, mạng viễn thông băng rộng (3G, 4G),
Bluetooth, ZigBee, hồng ngoại…

7

Ngoài những kĩ thuật nói trên, nếu nhìn từ thế giới web, chúng ta có thể sử
dụng các địa chỉ độc nhất để xác định từng vật, chẳng hạn như địa chỉ IP. Mỗi thiết
bị sẽ có một IP riêng biệt không nhầm lẫn. Sự xuất hiện của IPv6 với không gian địa
chỉ cực kì rộng lớn sẽ giúp mọi thứ có thể dễ dàng kết nối vào Internet cũng như kết
nối với nhau.
1.1.3 Xu hướng phát triển của thế giới với IoT
Mặc dù đã có từ lâu nhưng kỷ nguyên Internet of Things chỉ thực sự được chú
ý và bùng nổ trong những năm gần đây, sau sự phát triển của smartphone, tablet và
những kết nối không dây,… Và ngay sau khi nhận được sự chú ý của cộng đồng,
IoT đã cho thấy tiềm năng của mình với những số liệu đáng kinh ngạc.
Là “một trong những phát kiến quan trọng và quyền lực nhất của loài người”,
Cisco IBSG, nhà cung cấp giải pháp và thiết bị mạng hàng đầu hiện nay dự báo:
Đến năm 2020, sẽ có khoảng 50 tỷ đồ vật kết nối vào Internet, bao gồm hàng tỷ
thiết bị di động, tivi, máy giặt, … Để thấy được sự phát triển của lĩnh vực này, họ
cũng đưa ra số liệu vào năm 1984, khi mà Cisco mới thành lập mới chỉ có khoảng
1.000 thiết bị được kết nối mạng toàn cầu, đến năm 2010, con số này đã lên mức 10
tỷ.
Intel, đơn vị mới tham gia vào thị trường sản xuất chip cho các thiết bị thông
minh phục vụ IoT cũng đã thu về hơn 2 tỷ USD trong năm 2014 từ lĩnh vực này,

tăng trưởng 19% so với năm 2013. Những con số khẳng định IoT là xu hướng của
tương lai. Internet of Things đến năm 2020 dự kiến sẽ đạt đến: 4 tỷ người kết nối
với nhau, 4 ngàn tỷ USD doanh thu, hơn 25 triệu ứng dụng,hơn 25 tỷ hệ thống
nhúng thông minh và 50 ngàn tỷ Gigabytes dữ liệu
Tác động của IoT rất đa dạng, trên các lĩnh vực: quản lý hạ tầng, y tế, xây
dựng và tự động hóa, giao thông….
Cụ thể với lĩnh vực sản xuất – chế tạo, hiện theo thống kê của PwC, đã có 35%
nhà sản xuất sử dụng cảm biến thông minh, 10% dự kiến sẽ sử dụng và 8% có kế
hoạch sử dụng các thiết bị thông minh này trong 3 năm tới.
Trong lĩnh vực dầu khí, khai thác mỏ, dự kiến sẽ có 5,4 triệu thiết bị IoT được
triển khai tại các cơ sở khai thác tới năm 2020. Chủ yếu sẽ là các bộ cảm biến kết
nối Internet giúp cung cấp thông tin về môi trường. Dầu khí là một trong những
ngành công nghiệp chủ chốt ứng dụng IoT trên diện rộng tới năm 2020. Trong khi

8

đó, xe hơi kết nối đang là xu hướng nổi bật của thiết bị IoT hiện nay. Dự tính tới
năm 2020, sẽ có hơn 220 triệu xe kết nối lưu thông trên đường.
Về bảo hiểm, 74% lãnh đạo trong ngành bảo hiểm tin rằng IoT sẽ thay đổi cơ
bản chính sách bảo hiểm trong 5 năm tới, 74% có kế hoạch đầu tư phát triển và thực
hiện các chiến lược về IoT – theo một nghiên cứu của SMA Research.
Còn với quốc phòng, chi tiêu cho các thiết bị bay không người lái dự kiến sẽ
đạt 8,7 tỉ USD vào năm 2020. Ngoài ra, theo dự báo của Frost & Sullivan, sẽ có
khoảng 126.000 robot quân sự sẽ được triển khai vào năm 2020.
Lĩnh vực nông nghiệp cũng không nằm ngoài vòng xoáy IoT. Dự kiến sẽ có 75
triệu thiết bị IoT được triển khai trong lĩnh vực này vào năm 2020, với tỉ lệ tăng
hàng năm đạt 20%. Chủ yếu đó sẽ là những bộ cảm biến đặt trong lòng đất để theo
dõi độ axit, nhiệt độ và các thông số giúp canh tác vụ mùa hiệu quả hơn.
Vì thế, Internet of Thing đang là chìa khóa của thành công trong tương

laicents. Bên cạnh đó, công nghệ không dây đáp ứng đa tiêu chuẩn đang giúp giảm
giá thành các mặt hàng thiết bị kết nối không dây; và những giao thức Internet mới
đã giúp hiện thực hóa việc kết nối hàng tỷ thiết bị vào mạng lưới Internet.
Hiện trên thị trường đang có ngày càng nhiều thiết bị di động giá rẻ, sự cải
thiện về điều kiện kinh tế của nhóm khách hàng Châu Á đã dẫn đến sự gia tăng theo
cấp số nhân về sử dụng thiết bị di động ở khu vực này.
1.1.4 Ứng dụng của IoT
IoT có rất nhiều ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau như tự động hóa
ngôi nhà, mua sắm thông minh, quản lí các thiết bị cá nhân, đồng hồ đo thông minh,
phản hồi trong các tình huống khẩn cấp, quản lí môi trường. Hiện nay nhiều hãng,
công ty, tổ chức trên thế giới đang nghiên cứu các nền tảng giúp xây dựng nhanh
ứng dụng dành cho IoT. Đại học British Columbia ở Canada hiện đang tập trung
vào một bộ toolkit cho phép phát triển phần mềm IoT chỉ bằng các công nghệ/tiêu
chuẩn Web cũng như giao thức phổ biến. Công ty như ioBridge thì cung cấp giải
pháp kết nối và điều khiển hầu như bất kì thiết bị nào có khả năng kết nối Internet,
kể cả đèn bàn, quạt máy…

1.1.5 Thách thức trong việc nghiên cứu và triển khai IoT

9

IoT vẫn còn một số trở ngại như chưa có một ngôn ngữ chung. Ở mức cơ bản
nhất, Internet là một mạng dùng để nối thiết bị này với thiết bị khác. Nếu chỉ riêng
có kết nối không thôi thì không có gì đảm bảo rằng các thiết bị biết cách nói chuyện
nói nhau. Để các thiết bị có thể giao tiếp với nhau, chúng sẽ cần một hoặc nhiều
giao thức (protocols), có thể xem là một thứ ngôn ngữ chuyên biệt để giải quyết một
tác vụ nào đó. Chắc chắn bạn đã ít nhiều sử dụng một trong những giao thức phổ
biến nhất thế giới, đó là HyperText Transfer Protocol (HTTP) để tải web. Ngoài ra
chúng ta còn có SMTP, POP, IMAP dành cho email, FTP dùng để trao đổi file…

Những giao thức như thế này hoạt động ổn bởi các máy chủ web, mail và FTP
thường không phải nói với nhau nhiều, khi cần, một phần mềm phiên dịch đơn giản
sẽ đứng ra làm trung gian để hai bên hiểu nhau. Còn với các thiết bị IoT, chúng phải
đảm đương rất nhiều thứ, phải nói chuyện với nhiều loại máy móc thiết bị khác
nhau. Đáng tiếc rằng hiện người ta chưa có nhiều sự đồng thuận về các giao thức để
IoT trao đổi dữ liệu.
1.2 Tổng quan về nhà thông minh
1.2.1 Giới thiệu mô hình nhà thông minh
Nhà thông minh (tiếng Anh: home automation, domotics, smart home hoặc
Intellihome) là kiểu nhà được lắp đặt các thiết bị điện, điện tử có thể được điều
khiển hoặc tự động hoá hoặc bán tự động, thay thế con người trong thực hiện một
hoặc một số thao tác quản lý, điều khiển. Hệ thống điện tử này giao tiếp với người
dùng thông qua bảng điện tử đặt trong nhà, ứng dụng trên điện thoại di động, máy
tính bảng hoặc một giao diện web.
Trong nhà thông minh, đồ dùng trong nhà từ phòng ngủ, phòng khách đều gắn
các bộ điều khiển điện tử có thể kết nối với Internet và điện thoại di động, cho phép
chủ nhân điều khiển vật dụng từ xa hoặc lập trình cho thiết bị ở nhà hoạt động theo
lịch.. Các thiết bị này có thể tự đưa ra cách xử lý tình huống được lập trình trước,
hoặc là được điều khiển và giám sát từ xa. Sau đây là các lợi ích đem đến cho bạn
từ một hệ thống tự động hóa nhà thông minh
– Lợi ích 1 Tăng thêm sự an toàn qua việc điều khiển chiếu sáng và thiết bị
điện (Appliance and Lighting Control)
10

Hình 1. 1 Điều khiển hệ thống đèn bằng smartphone
Một lợi ích nữa của home automation đó là tăng thêm sự an toàn cho gia đình
và ngôi nhà. Bạn có thể kiểm soát các thiết bị điện dù nhỏ và cả việc chiếu sáng,
bằng một cái chạm nhẹ đầu ngón tay vào thiết bị công nghệ yêu thích của bạn.
Không chỉ tiết kiệm tiền điện cho bạn thông qua việc tự động tắt khi không có

người, lighting control còn có thể tự động bắt tắt đèn theo chu kỳ để đánh lừa kẻ
xấu tưởng bạn vẫn có nhà. Điều này làm tăng thêm độ an toàn và an ninh cho nhà
bạn.
– Lợi ích 2 Gia tăng quan sát thông qua camera an ninh

Hình 1. 2 Quan sát ngôi nhà qua điện thoại
Chúng ta không thể có mặt ở mọi nơi cùng lúc. Điều này khiến chúng ta
thường bỏ lỡ nhiều việc đang diễn ra, có lẽ với ngay cả trong nhà hay sân vườn
mình. Với hệ thống tự động hóa nhà thông minh, có thể dễ dàng quan sát thấy việc
11

đang diễn ra.. Các camera an ninh sẽ gia tăng độ an toàn cho gia đình bằng cách ghi
nhận lại các hình ảnh khi nó phát hiện có chuyển động hoặc tự động ghi hình tại
một thời điểm nhất định nào đó trong ngày.
– Lợi ích 3 Gia tăng tiện nghi thông qua việc hiệu chỉnh nhiệt độ điều hòa

Hình 1. 3 Hiệu chỉnh nhiệt độ điều hòa từ xa
Thường thì chúng ta rời nhà sớm đi làm vào buổi sáng và quên chỉnh lại nhiệt
độ của bộ điều chỉnh nhiệt (thermostat). Kết quả là khi về nhà chúng ta sẽ thấy hoặc
là quá nóng hoặc quá lạnh. Với hệ thống nhà thông minh, có thể chỉ cần đơn giản
điều chỉnh nhiệt độ sẵn từ xa một vài giờ trước khi về đến nhà. Điều này còn giúp
tiết kiệm tiền, tiết kiệm năng lượng.
– Lợi ích 4 Tiết kiệm thời gian
. Dễ dàng tiết kiệm được các khoảng thời gian quý báu và dành hiệu năng tốt
hơn cho công việc.
– Lợi ích 5 Tiết kiệm tiền và gia tăng tiện nghi
Như vừa đề cập trên, hệ thống home automation giúp bạn tiết kiệm tiền.
1.2.2 Nguyên tắc hoạt động của nhà thông minh
Nhà thông minh được hiểu là hệ thống các thiết bị điện tử gia dụng được kết

hợp với nhau thành mạng thiết bị và hoạt động theo kịch bản tùy biến nhằm tạo ra
môi trường sống tiện nghi, an toàn, tiết kiệm năng lượng. Một hệ thống nhà thông
minh cơ bản bao gồm một máy tính điều khiển trung tâm, được gọi là máy chủ
(Home Server), có nhiệm vụ kết nối các thiết bị với nhau và điều khiển toàn bộ hệ
thống nhà.

12

Các thiết bị gia dụng đầu cuối là những vật dụng điện tử trong nhà như các
thiết bị an ninh, hệ thống cửa, điều hòa, rèm mành, hệ thống đèn, quạt thông gió, ti
vi, bếp gas… Các thiết bị này được kết nối với nhau trong hệ thống mạng thiết bị
bằng công nghệ truyền dữ liệu, qua đường điện (Power line communication – PLC)
hoặc không dây (Zigbee) và được kết nối trực tiếp đến Home Server.
Cuối cùng là hệ thống các phần mềm điều khiển ngôi nhà cài đặt trên Home
Server, trên các thiết bị điều khiển và các thiết bị điện tử gia dụng đầu cuối. Chủ
nhân của Hệ thống nhà thông minh có thể kiểm soát, điều khiển ngôi nhà cũng như
các thiết bị trong nhà bằng nhiều phương tiện như: điện thoại di động, tablet,
laptop… ở bất kì đâu và bất kỳ lúc nào.
1.2.3 Tiêu chuẩn của nhà thông minh
Với sự phát triển không ngừng của khoa học hiện đại, con người đã ngày càng
nâng cao đời sống của mình hơn và luôn mơ ước tới một cuộc sống hiện đại và tiện
nghi nhất. Chính từ những nhu cầu đó, con người đã có rất nhiều sáng tạo phục vụ
cho cuộc sống. Và ý tưởng “ngôi nhà thông minh” cũng xuất phát từ nhu cầu thực
tiển như vậy. Những công nghệ phục vụ cho ngôi nhà mơ ước đã có từ rất lâu nhưng
gần đây mới được đưa ra công bố rộng rãi. Có rất nhiều công ty đã đưa ra giải pháp
cho ngôi nhà thông minh, nhưng nhìn chung tất cả đều hướng đến các tiêu chuẩn
sau đây:
Tự động hóa hoạt động của ngôi nhà. Các thiết bị cảm biến, giám sát sẽ thu
thập thông tin của ngôi nhà như nhiệt độ, độ ẩm, lượng mưa… Các thông tin thu

thập được sẽ được phân tích ở bộ xử lý trung tâm. Từ kết quả phân tích được sẽ đưa
ra các điều khiển hoạt động của các thiết bị cho phù hợp nhất. Ngoài ra các tính
năng như bật đèn, đóng mở rèm… cũng có thể được cài đặt hoạt động tự động theo
ý muốn của người sử dụng.
Đảm bảo an ninh, an toàn cho ngôi nhà. Hiện nay hệ thống giám sát an ninh
như camera, dấu vân tay hoặc nhận dạng qua hình ảnh đã và đang được sử dụng rất
phổ biến. Hầu như nhà nào cũng được trang bị đầy đủ, vì vậy các hệ thống nhà hiện
nay đang được đánh giá có chất lượng an ninh, an toàn rất tốt.
Đem lại sự thoải mái cho người sử dụng. Đây là tiêu chí đánh giá quan trọng
nhất cho mỗi ngôi nhà. Mỗi ngôi nhà sẽ được thiết kế sao cho đem lại sự thoải mái

13

nhất cho người sử dụng. Qua đó nâng cao chất lượng cuộc sống cho mỗi người sử
dụng.
Cung cấp các dịch vụ giải trí chất lượng cao. Ngày nay nhu cầu giải trí của
người sử dụng ngày càng cao. Để đáp ứng được nhu cầu này cho người sử dụng,
mỗi ngôi nhà đều được trang bị các hệ thống giải trí có chất lượng tốt nhất.
Cung cấp khả năng giám sát, điều khiển từ xa. Mỗi ngôi nhà thông minh đều
được trang bị các hệ thống giám sát, các hệ thống này đều được kết nối tới thiết bị
của người sử dụng nên ngôi nhà luôn được giám sát rất tốt. Các thiết bị đều được
kết nối tới bộ quản lý trung tâm vì thế người sử dụng có thể điều khiển bất kỳ thiết
bị nào ở mọi nơi vào mọi thời điểm khi mà các thiết bị đã được kết nối qua internet.
Tăng hiệu suất các hệ thống, giảm điện năng tiêu thụ. Với các hệ thống điều
khiển đơn giản nhưng hiệu quả thì năng lượng luôn được tiết kiệm một cách tối ưu.
1.2.4 Những xu hướng phát triển của nhà thông minh ở Việt Nam
Vài năm trở lại đây, khi thế giới đang dần tiến vào kỷ nguyên Internet of
Things (IoTs), kết nối mọi vật qua Internet, nhà thông minh trở thành một xu hướng
công nghệ tất yếu, là tiêu chuẩn của nhà ở hiện đại. Việt Nam cũng không nằm

ngoài xu hướng này. Nhà thông minh Việt Nam là một khái niệm không còn xa lạ
với nhiều người. Không những thế, thị trường nhà thông minh Việt Nam phát triển
mạnh chủ yếu tại những thành phố lớn như Hải Phòng, Hà Nội, Đà Nẵng, tp Hồ Chí
Minh. Bởi tại những thành phố lớn, việc tiếp cận các khái niệm và công nghệ mới
dễ dàng hơn.
– Xu hướng nhà thông minh trên thế giới:
Đối với các công ty lớn về công nghệ thì cuộc cánh mạng công nghệ 4.0 và
công nghệ IoT được xem là cơ hội tỉ USD trên thị trường đầy tiềm năng này. Theo
một thống kê của công ty nghiên cứu thị trường Statista thì vào năm 2020 giá trị thị
trường của Smarthome -nhà thông minh dự báo đạt tới 43 tỉ USD. Con số này tăng
gấp 3 lần so với năm 2014. Xu hướng nhà thông minh được dự báo như một trong
những ứng dụng công nghệ một cách toàn diện nhất vào cuộc sống, là cả một căn
nhà chứ không chỉ là một thiết bị thông minh.
– Xu hướng nhà thông minh tại Việt Nam:
Với những tiềm năng phát triển đó, có nhiều nhà phát triển và xâm nhập thị
trường nhà thông minh Việt Nam như Lumi, Bkav,… hay tới các nhà đầu tư nước
14

ngoài khác. Tuy chỉ mới phát triển từ 3 -5 năm nay, nhưng nhiều đơn vị trong nước
đã nắm được thị phần phân phối nhà thông minh tại Việt Nam khá lớn như Lumi,
Bkav. Các doanh nghiệp ở Việt Nam phần lớn cung cấp các giải pháp nhà thông
minh thiên về giải pháp an ninh, an toàn, điều khiển thiết bị thông qua smartphone,
điều khiển qua loa thông minh,..
1.2.5 Một số hãng sản xuất sản phẩm nhà thông minh hiện nay
Tại Việt Nam hiện nay, nhu cầu lắp đặt nhà thông minh chưa nhiều vì đây là
một lĩnh vực còn khá mới. Nhà thông minh được lắp đặt chủ yếu tại các tòa nhà mới
xây, khu chung cư cao cấp, và một số ít biệt thự, khách sạn sang trọng.
Hiện tại, thị trường nhà thông minh ở Việt Nam chia thành 2 phân khúc là
trung cấp và cao cấp. Với phân khúc cao cấp khách hàng phải bỏ từ vài trăm triệu

tới vài tỉ động cho trọn bộ giải pháp nhà thông minh. Các đơn vị thực hiện thường
là đối tác ủy quyền của những ông lớn về công nghệ trên thế giới như Mỹ, Pháp,
Đức,…
Còn đối với nhà thông minh Việt Nam, khách hàng chỉ mất chi phí từ 30 -50
triệu là có thể hoàn thiện một căn hộ chung cư thông minh. Và với chi phí từ 70
-100 triệu động cho một căn biệt thự đầy đủ giải pháp. Không những thế, việc thi
công chỉ mất từ 2 -3 ngày mà không đập phá hay phải đi dây lại hệ thống điện.
Một số tập đoàn sản xuất nhà thông minh nổi tiếng
a. Tập đoàn Scheneide – Pháp
Scheneider là một tập đoàn lớn trên thế giới cung cấp thiết bị điện. Ngày 18/
4/2017 tập đoàn Scheneider đã khánh thành nhà máy chuyên sản xuất thiết bị điện
cho giải pháp nhà thông minh tại khu công nghệ cao Sài Gòn, Quận 9, TPHCM. Có
thể xem đây là một trong những nhà máy có quy mô lớn nhất của tập đoàn
Scheneider trong chuỗi cung ứng toàn cầu gồm hơn 200 trung tâm sản xuất. Các
thiết bị điện thông minh của Scheneider đều có những ưu điểm vượt trội về chất
lượng cũng như độ bền của sản phẩm. Tuy nhiên mẫu mã thiết kế của sản phẩm
chưa thật sự sắc xảo, tinh tế. So với giá thành mà khách hàng phải bỏ ra rất cao để
sở hữu một thiết bị điện của Scheneider.
b. Nhà thông minh Smart 4G – Mỹ

15

Smart 4g tập đoàn chuyên về tư vấn và cung cấp thiết bị nhà thông minh, được
thành lập từ năm 1986 có trụ sở chính tại Mỹ. Giải pháp nhà thông minh của Smart
4G cũng tương tự như các hãng nhà thông minh hiện nay chưa có gì nổi trội và khác
biệt lớn. Thiết kế thiết bị điện thông minh của hãng được đánh giá là chưa được
đẹp, thiết kế của sản phẩm vẫn còn 1 phần nào đó hơi thô chưa được sang trọng.
Giá thành sản phẩm khá cao so với mức thu nhập của người Việt Nam.
c. Công ty nhà thông minh TIS Smarthome – Mỹ

TIS SMART HOME là thương hiệu đến từ Mỹ với kinh nghiệm hơn 15 năm
trong lĩnh vực nhà tự động (home automation) và nhà thông minh (smart home).
Văn phòng và nhà máy của TIS được đặt tại Texas. Sau đó, nhằm muốn giảm chi
phí sản xuất thiết bị nên TIS đã dời xưởng sản xuất về Hong Kong – Trung Quốc,
điều này giúp thiết bị thông minh của TIS có giá thành khá tốt so với các hãng khác.
về thiết kế sản phẩm của TIS, thiết kế mặt kính hiện đại và sang trọng. Sản phẩm
đạt chất lượng tiêu chuẩn châu Âu. Công ty đã có những dự án công trình lớn như
Vinhome Tân Cảng, khu căn hộ cao cấp Horizon, khu dân cư Fezzila, biệt thự biển,
bãi giữ xe quy mô lớn ở các trung tâm thương mại. Hiện nay, TIS cũng đang đẩy
mạnh vào phân khúc các hộ gia đình trung lưu muốn sở hữu nhà thông minh… vv
1.3 Kết luận chương
Chương 1 đã trình bày một cách tổng quan về IoT và nhà thông minh là một
ứng dụng rất được quan tâm hiện nay dựa trên nền tảng IoT. Qua đó, có thể thấy
rằng việc thiết kế hệ thống nhà thông minh mặc dù cùng dựa trên nền tảng là IoT
nhưng có thể có nhiều cách tiếp cận khác nhau tùy theo mục đích.

16

CHƯƠNG 2. ADRUINO VÀ CÁC MODULE BỘ ĐIỀU KHIỂN NHÀ
THÔNG MINH
Trong chương 2 của đồ án sẽ trình bày về các thành phần phần cứng của hệ
thống nhà thông minh, từ đó phân tích và lựa chọn giải pháp thiết kế mô hình nhà
thông minh phục vụ các nhu cầu cơ bản với giá thành thấp.
2.1 Tổng quan về Arduino
Arduino là một board mạch vi xử lý, nhằm xây dựng các ứng dụng tương tác
với nhau hoặc với môi trường được thuận lợi hơn. Phần cứng bao gồm một board
mạch nguồn mở, được thiết kế trên nền tảng vi xử lý AVR Atmel 8bit, hoặc ARM
Atmel 32-bit. Những Model hiện tại được trang bị gồm 1 cổng giao tiếp USB, 6
chân đầu vào analog, 14 chân I/O kỹ thuật số tương thích với nhiều board mở rộng

khác.

Hình 2. 1 Board mạch Arduino
Arduino thật ra là một board mạch vi xử lý được dùng để lập trình tương tác
với các thiết bị phần cứng như cảm biến, động cơ, đèn hoặc các thiết bị khác. Đặc
điểm nổi bật của Arduino là môi trường phát triển ứng dụng cực kỳ dễ sử dụng, với
một ngôn ngữ lập trình có thể học một cách nhanh chóng ngay cả với người ít am
hiểu về điện tử và lập trình. Và điều làm nên hiện tượng Arduino chính là mức giá
rất thấp và tính chất nguồn mở từ phần cứng tới phần mềm. Chỉ với khoảng $30,
người dùng đã có thể sở hữu một board Arduino có 20 ngõ I/O có thể tương tác và
điều khiển chừng ấy thiết bị.
Được giới thiệu vào năm 2005, những nhà thiết kế của Arduino cố gắng mang
đến một phương thức dễ dàng, không tốn kém cho những người yêu thích, sinh viên
và giới chuyên nghiệp để tạo ra những nhiết bị có khả năng tương tác với môi

17

trường thông qua các cảm biến và các cơ cấu chấp hành. Những ví dụ phổ biến cho
những người yêu thích mới bắt đầu bao gồm các robot đơn giản, điều khiển nhiệt độ
và phát hiện chuyển động. Đi cùng với nó là một môi trường phát triển tích hợp
(IDE) chạy trên các máy tính cá nhân thông thường và cho phép người dùng viết
các chương trình cho Arduino bằng ngôn ngữ C hoặc C++.

Hình 2. 2 Một số loại board Arduino: (a) Arduino Uno và (b) Arduino
Mega
Arduino được khởi động vào năm 2005 như là một dự án dành cho sinh viên
trại Interaction Design Institute Ivrea (Viện thiết kế tương tác Ivrea) tại Ivrea, Italy.
Vào thời điểm đó các sinh viên sử dụng một “BASIC Stamp” (con tem Cơ Bản) có
giá khoảng $100, xem như giá dành cho sinh viên. Massimo Banzi, một trong

những người sáng lập, giảng dạy tại Ivrea. Cái tên “Arduino” đến từ một quán bar
tại Ivrea, nơi một vài nhà sáng lập của dự án này thường xuyên gặp mặt.
Lý thuyết phần cứng được đóng góp bởi một sinh viên người Colombia tên là
Hernando Barragan. Sau khi nền tảng Wiring hoàn thành, các nhà nghiên cứu đã
làm việc với nhau để giúp nó nhẹ hơn, rẻ hơn, và khả dụng đối với cộng đồng mã
nguồn mở[1].

18

2.2 Module Arduino Mega

Hình 2. 3 Shile của Arduino Mega
2.2.1 Các thành phần chức năng của Arduino Mega

Hình 2. 4 Các thành phần chức năng của board Arduino.
– USB Connector: Arduino sử dụng cáp USB để giao tiếp với máy tính. Thông qua
cáp USB chúng ta có thể Upload chương trình cho Arduino hoạt động, ngoài ra
USB còn là nguồn cho Arduino.
– SOURCE: Khi không sử dụng USB làm nguồn thì chúng ta có thể sử dụng nguồn
ngoài thông qua jack cắm 2.1mm (cực dương ở giữa). Bo mạch hoạt động với
nguồn ngoài ở điện áp từ 5 – 12 volt. Có thể cấp một áp lớn hơn tuy nhiên chân
5V sẽ có mức điện áp lớn hơn 5 volt. Nếu sử dụng nguồn lớn hơn 12 volt thì sẽ
19

có hiện tượng nóng và làm hỏng board mạch. Nên dùng nguồn ổn định từ 5 đến
dưới 12 volt.
– Analog Inputs: Arduino Mega có 16 đầu vào Analog.
– Power pins: Chân 5V và chân 3.3V (Output voltage): các chân này dùng để lấy

nguồn ra từ nguồn mà chúng ta đã cung cấp cho Arduino. Lưu ý: không được cấp
nguồn vào các chân này vì sẽ làm hỏng Arduino.
– GND: chân mass.
– Chip Atmega16U2:
Arduino Mega2560 khác với tất cả các vi xử lý trước giờ vì không sử dụng
FTDI chip điều khiển chuyển tín hiệu từ USB để xử lý. Thay vào đó, nó sử dụng
ATmega16U2 lập trình như là một công cụ chuyển đổi tín hiệu từ USB. Ngoài ra,
Arduino Mega2560 cơ bản vẫn giống Arduino Uno R3, chỉ khác số lượng chân
và nhiều tính năng mạnh mẽ hơn, nên vẫn có thể lập trình cho con vi điều khiển
này bằng chương trình lập trình cho Arduino Uno R3.
– Digital Inputs/Outputs: Arduino Mega có 54 chân digital với chức năng
input và output sử dụng các hàm pinMode(), digitalWrite() và digitalRead()
để điều khiển các chân. 12 chân PWM (pulse width modulation): các chân 2
đến 13 trên bo mạch. Các chân PWM giúp chúng ta có thể sử dụng nó để
điều khiển tốc độ động cơ, độ sáng của đèn…
– Reset button : dùng để reset Arduino.
2.2.2 Thông số kỹ thuật
Các thông số kỹ thuật của Arduino Mega được cho trong bảng sau
Bảng 2. 1 Các thông số kỹ thuật của Arduino Mega
Chip xử lý

ATmega2560

Điện áp hoạt động

5V

Điện áp vào (đề nghị)

7V-15V

Điện áp vào (giới hạn)

6V-20V

Cường độ dòng điện trên mỗi 3.3V pin

50 mA

20

Cường độ dòng điện trên mỗi I/O pin

20 mA

Flash Memory

256 KB

SRAM

8 KB

EEPROM

4 KB

Clock Speed

16 MHz

2.3 Phần mềm Arduino IDE
Môi trường phát triển tích hợp Arduino IDE là một ứng dụng đa nền tảng được
viết bằng Java, và được dẫn xuất từ IDE cho ngôn ngữ lập trình xử lý và các dự án
lắp ráp. Nó bao gồm một trình soạn thảo mã với các tính năng như làm nổi bật cú
pháp, khớp dấu ngoặc khối chương trình, thụt đầu dòng tự động và cũng có khả
năng biên dịch và tải lên các chương trình vào board mạch với một nhấp chuột duy
nhất. Một chương trình hoặc mã viết cho Arduino được gọi là “sketch”.
Chương trình Arduino được viết bằng C hoặc C++. Arduino IDE đi kèm với
một thư viện phần mềm được gọi là “Wiring” từ dự án lắp ráp ban đầu, cho hoạt
động đầu vào/đầu ra phổ biến trở nên dễ dàng hơn nhiều. Người sử dụng chỉ cần
định nghĩa hai hàm để thực hiện một chương trình điều hành theo chu kỳ.
Khi các chúng ta bật điện bảng mạch Arduino, reset hay nạp chương trình mới,
hàm setup() sẽ được gọi đến đầu tiên. Sau khi xử lý xong hàm setup(), Arduino sẽ
nhảy đến hàm loop() và lặp vô hạn hàm này cho đến khi tắt điện board mạch
Arduino.

Dưới đây là giao diện của phần mềm

21

Hình 2.5 Giao diện Phần mềm Arduino IDE
2.4 Module wifi ESP826 V1
2.4.1 Giới thiệu ESP8266

Hình 2. 6 Sơ đồ nguyên lý của ESP8266 V1

22

Hình 2.7 Module wifi ESP8266 V1
ESP8266 là dòng chip tích hợp Wi-Fi 2.4Ghz có thể lập trình được, rẻ tiền
được sản xuất bởi một công ty bán dẫn Trung Quốc: Espressif Systems.
ESP8266 có một cộng đồng các nhà phát triển trên thế giới rất lớn, cung cấp
nhiều Module lập trình mã mở giúp nhiều người có thể tiếp cận và xây dựng ứng
dụng rất nhanh. Hiện nay tất cả các dòng chip ESP8266 trên thị trường đều mang
nhãn ESP8266EX, là phiên bản nâng cấp của ESP8266.
2.4.2 Thông số kỹ thuật của ESP8266
– Hỗ trợ chuẩn 802.11 b/g/n.
– Wi-Fi 2.4 GHz, hỗ trợ WPA/WPA2.
– Chuẩn điện áp hoạt động: 3.3V.
– Chuẩn giao tiếp nối tiếp UART với tốc độ Baud lên đến 115200
– Có 3 chế độ hoạt động: Client, Access Point, Both Client and Access Point.
– Hỗ trợ các chuẩn bảo mật như: OPEN, WEP, WPA_PSK, WPA2_PSK,
WPA_WPA2_PSK.
– Hỗ trợ cả 2 giao tiếp TCP và UDP
– Làm việc như các máy chủ có thể kết nối với 5 máy con
2.4.3 Các chân của ESP8266
– VCC: 3.3V lên đến 300mA
– GND: Mass
– Tx: Chân Tx của giao thức UART, kết nối đến chân Rx của vi điều khiển.
– Rx: Chân Rx của giao thức UART, kết nối đến chân Tx của vi điều khiển.
– RST: chân reset, kéo xuống mass để reset.
23

– CH_PD: Kích hoạt chip, sử dụng cho Flash Boot và updating lại module
– GPIO0: kéo xuống thấp cho chế độ update.

– GPIO2: không sử dụng[5].
2.4.4 Ứng dụng của ESP8266
Với các tính năng kết nối wifi vượt trội ESP8266 được sử dụng rất nhiều trong
cuộc sống. Thông qua kết nối wifi chúng ta có thể điều khiển các thiết bị từ xa như
bật tắt bóng đèn, bật tắt quạt… Đặc biệt hiện nay được sử dụng rất nhiều trong các
mô hình nhà thông minh. Qua đó chúng ta có thể dễ dàng quản lý và điều khiển tất
cả các thiết bị trong nhà.
2.5 Màn hình LCD và giao tiếp I2C

Hình 2.8 Màn hình LCD và giao tiếp I2C
Bảng 2. 2 Các chân kết nối của LCD
Chân
1
2
3

Ký hiệu
VSS
VCC
V0

Mô tả
GND

Giá trị
0V
5V

Độ tương phản
RS=0 (mức thấp)

chọn thanh ghi

4

RS

Lựa chọn thanh ghi

lệnh
RS=1 (mức cao)
chọn thanh ghi dữ
liệu
R/W=0 thanh ghi

5

R/W

Chọn thanh ghi đọc/viết dữ viết
liệu

R/W=1 thanh ghi
đọc

6

E

Enable
24

7
8
9
10
11
12
13
14
15

DB0
DB1
DB2
DB3
DB4
DB5
DB6
DB7
A

16

K

Chân truyền dữ liệu

Cực dương led nền
Cực âm led nền

8 bit: DB0DB7

0V đến 5V
0V

Thông thường, để sử dụng màn hình LCD thì phải mất rất nhiều chân trên
Arduino để điều khiển. Do vậy, để đơn giản hóa công việc, người ta đã tạo ra một
loại mạch điều khiển màn hình LCD sử dụng giao tiếp I2C. Nói một cách đơn giản,
ta chỉ tốn 2 dây để điều khiển màn hình, thay vì 8 dây như cách thông thường. 2
chân SDA và SCL là 2 chân tín hiệu dùng cho giao tiếp I2C. Điện áp hoạt động: 2,5
– 6V.
2.6 Các cảm biến thông dụng
2.6.1 Cảm biến nhiệt độ, độ ẩm DHT11
DHT11 là cảm biến đo nhiệt độ, độ ẩm đầu ra số có hiệu chỉnh đảm bảo kết
quả đo có độ chính xác cao. Kết quả đo được lưu trữ trong bộ nhớ. Khi giao tiếp với
DHT11 thì kết quả đo sẽ được đọc ra từ bộ nhớ, module có kích thước nhỏ gọn và
được đóng gói với 3 chân kết nối rất thuận tiện và phù hợp với nhiều ứng dụng thực
tiễn.

25

LỜI MỞ ĐẦUVài năm trở lại đây, khi quốc tế đang dần tiến vào kỷ nguyên Internet ofThings ( IoTs ), nhà thông minh trở thành một xu thế công nghệ tiên tiến tất yếu và là tiêuchuẩn của nhà tại tân tiến. Mặc dù đều dựa trên nên tảng IoT, tuy nhiên có rất nhiềucách tiếp cận khác nhau trong việc phong cách thiết kế những mô hình nhà thông minh. Một sốcách hoàn toàn có thể kể đến là sử dụng những máy tính nhúng như Raspberry PI3, Orange PiOne, PIC, hoặc Arduino. Trong đề tài này em nghiên cứu và điều tra : “ Thiết kế chế tạo môhình nhà thông minh sử dụng Arduino ”. So với những cách tiếp cận khác thì tiếpcận này đơn thuần, giá tiền rẻ hơn dùng Raspberry PI3 và nhiều tài liệu nghiên cứu và điều tra. Ngoài việc hoàn thành xong đồ án tốt nghiệp với những việc làm trên thì còn có ýnghĩa thâm thúy so với những sinh viên thực thi. Sinh viên được thực hành thực tế nhữngkiến thức đã học được từ ghế nhà trường. Từ những lần làm đồ án, đề tài thì đã giúpcho sinh viên làm quen hơn với những thiết bị những cảm ứng mà trước giờ chỉnằm trên giấy, từ đó tăng thêm niềm đam mê, kích thích cho sinh viên nghiên cứuvà phát minh sáng tạo. Sau một thời hạn học tập và nghiên cứu và điều tra thực thi đề tài em đã hoàn thànhđược đề tài được giao. Em xin chân thành gửi lời cảm ơn đến : Ban giám hiệu, cán bộ công nhân viên nhà trường đã giúp sức em trong suốtthời gian học tập tại trường. Ban chỉ huy viện và những thầy cô trong Viện Kỹ thuật và Công nghệ đã dạy emnhững kiến thức và kỹ năng cơ bản và chuyên ngành. Đặc biệt xin cảm ơn đến thầy Th.S Lương Ngọc Minh, người trực tiếp hướngdẫn đề tài đã tương hỗ cho em rất nhiều về kỹ năng và kiến thức, tài liệu và cơ sở vật chất để emcó thể hoàn thành xong tốt đề tài. Nghệ An, ngày 20 tháng 5 năm 2019S inh viên thực hiệnNguyễn Sỹ PhúcTÓM TẮT ĐỒ ÁNĐồ án này triển khai ý tưởng sáng tạo phong cách thiết kế và chế tạo mô hình nhà thông minh sửdụng Arduino. Bộ tinh chỉnh và điều khiển phong cách thiết kế có năng lực bật tắt những thiết bị một cách linhhoạt bằng những thiết bị di động có liên kết mạng wifi hoặc mạng viễn thông di động. Các trạng thái của thiết bị cũng hoàn toàn có thể được update tức thời lên những thiết bị nàynhằm trấn áp sự hoạt động giải trí của ngôi nhà. Ngoài ra, trải qua những cảm ứng đượcbố trí trong ngôi nhà, bộ điều khiển và tinh chỉnh có năng lực tự động hóa kiểm soát và điều chỉnh những thiết bị phùhợp với nhu yếu sử dụng. Mô hình phong cách thiết kế là một giải pháp triển khai xong cho nhàthông minh với năng lực tinh chỉnh và điều khiển mềm dẻo và giá tiền thấp so với những sảnphẩm khác trên thị trường. ABSTRACTThis project designs and implements a smart home Mã Sản Phẩm using Arduino. The design controller of the smarth home controls devices flexibly via mobiledevices such as smart phone and ipad. The design system can work based onnotonly wireless but also cellular network. Devices status can also be instantlyupdatedon the mobile devices to control the home. In addition, through the sensorswhichlocated in the house, the controller is capable of automatically adjusting thedevice to meet the demands. Design Model is a complete solution for smart homewith flexible control and low cost compared to other products on the market. MỤC LỤCTrangDANH SÁCH HÌNH VẼDANH SÁCH BẢNG BIỂUDANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮTTừ viết tắtTiếng AnhTiếng ViệtI2CInter-Integratel CircuitĐường bus giao tiếpgiữa những ICQRQuick ResponseMã phản hồi nhanhSMTPSimple Mail Transfer ProtocolGiao thức truyền tải thưtín đơn giảnLCDLiquid crystal displayMàn hình tinh thể lỏngIoTInternet Of ThingsMạng lưới vạn vật kếtnối internetRFIDRadio Frequency IdentificationNhận dạng qua tần số vôtuyếnNFCNear-Field CommunicationsKết nối tường gầnCHƯƠNG 1. CƠ SỞ LÝ THUYẾTChương 1 trình diễn về khuynh hướng tăng trưởng của Internet vạn vật ( IoT ) và cácứng dụng phổ cập lúc bấy giờ dựa trên nền tảng IoT. Ngoài ra, nhà thông minh là mộttrong những dụng rất được chăm sóc lúc bấy giờ dựa trên nền tảng IoT cũng sẽ đượctrình bày trong chương này. 1.1 Giới thiệu về IoT1. 1.1 Một số khái niệm về IoTMạng lưới vạn vật liên kết Internet hoặc là mạng lưới thiết bị liên kết internetviết tắt là IoT là một ngữ cảnh của quốc tế, khi mà mỗi vật phẩm, con người được cungcấp một định danh riêng của mình, và tổng thể có năng lực truyền tải, trao đổi thôngtin, tài liệu qua một mạng duy nhất mà không cần sự tương tác trực tiếp giữa ngườivới người, hay người với máy tính. IoT đã tăng trưởng từ sự quy tụ của công nghệkhông dây, công nghệ vi cơ điện tử và internet. Nó đơn thuần là một tập hợp những thiếtbị có năng lực liên kết với nhau, với internet và với quốc tế bên ngoài để thực hiệnmột việc làm nào đó. Hiểu một cách đơn thuần IoT là tổng thể những thiết bị hoàn toàn có thể liên kết với nhau. Việckết nối hoàn toàn có thể thực thi qua wifi, liên kết băng rộng ( 3G, 4G ), Bluetooth, ZigBee, hồng ngoại … Các thiết bị hoàn toàn có thể là đện thoại thông minh, máy máy tính bảng, điềuhòa, bóng đèn, máy giặt và nhiều thiết bị khác. Cisco nhà cung ứng giải pháp thiết bịhàng đầu lúc bấy giờ dự báo : Đến năm 2020, sẽ có khoảng chừng 50 tỷ vật phẩm kết nốiinternet, thậm chí còn số lượng này còn ngày càng tăng nhiều hơn nữa. IoT sẽ là mạng khổng lồkết nối tổng thể mọi thứ gồm có cả con người và sẽ sống sót những mối quan hệ giữangười và người, người và thiết bị, thiết bị và thiết bị. 1.1.2 Cơ sở kỹ thuật của IoTĐiểm quan trọng của IoT đó là những đối tượng người tiêu dùng phải hoàn toàn có thể được nhận ra vàđịnh dạng ( identifiable ). Nếu mọi thứ được ” ghi lại ” để phân biệt bản thân đốitượng đó với những thứ xung quanh thì tất cả chúng ta hoàn toàn có thể trọn vẹn quản lí được nóthông qua máy tính. Việc lưu lại ( tagging ) hoàn toàn có thể được thực thi trải qua nhiềucông nghệ, ví dụ điển hình như RFID, NFC, mã vạch, mã QR, watermark kĩ thuật số … Việc liên kết thì hoàn toàn có thể triển khai qua wifi, mạng viễn thông băng rộng ( 3G, 4G ), Bluetooth, ZigBee, hồng ngoại … Ngoài những kĩ thuật nói trên, nếu nhìn từ quốc tế web, tất cả chúng ta hoàn toàn có thể sửdụng những địa chỉ độc nhất để xác lập từng vật, ví dụ điển hình như địa chỉ IP. Mỗi thiếtbị sẽ có một IP riêng không liên quan gì đến nhau không nhầm lẫn. Sự Open của IPv6 với khoảng trống địachỉ cực kỳ to lớn sẽ giúp mọi thứ hoàn toàn có thể thuận tiện liên kết vào Internet cũng như kếtnối với nhau. 1.1.3 Xu hướng tăng trưởng của quốc tế với IoTMặc dù đã có từ lâu nhưng kỷ nguyên Internet of Things chỉ thực sự được chúý và bùng nổ trong những năm gần đây, sau sự tăng trưởng của smartphone, tablet vànhững liên kết không dây, … Và ngay sau khi nhận được sự quan tâm của hội đồng, IoT đã cho thấy tiềm năng của mình với những số liệu đáng kinh ngạc. Là “ một trong những phát kiến quan trọng và quyền lực tối cao nhất của loài người ”, Cisco IBSG, nhà phân phối giải pháp và thiết bị mạng số 1 lúc bấy giờ dự báo : Đến năm 2020, sẽ có khoảng chừng 50 tỷ vật phẩm liên kết vào Internet, gồm có hàng tỷthiết bị di động, tivi, máy giặt, … Để thấy được sự tăng trưởng của nghành nghề dịch vụ này, họcũng đưa ra số liệu vào năm 1984, khi mà Cisco mới xây dựng mới chỉ có khoảng1. 000 thiết bị được liên kết mạng toàn thế giới, đến năm 2010, số lượng này đã lên mức 10 tỷ. Intel, đơn vị chức năng mới tham gia vào thị trường sản xuất chip cho những thiết bị thôngminh Giao hàng IoT cũng đã thu về hơn 2 tỷ USD trong năm năm trước từ nghành này, tăng trưởng 19 % so với năm 2013. Những số lượng khẳng định chắc chắn IoT là xu thế củatương lai. Internet of Things đến năm 2020 dự kiến sẽ đạt đến : 4 tỷ người kết nốivới nhau, 4 ngàn tỷ USD lệch giá, hơn 25 triệu ứng dụng, hơn 25 tỷ hệ thốngnhúng thông minh và 50 ngàn tỷ Gigabytes dữ liệuTác động của IoT rất phong phú, trên những nghành : quản trị hạ tầng, y tế, xâydựng và tự động hóa, giao thông vận tải …. Cụ thể với nghành nghề dịch vụ sản xuất – chế tạo, hiện theo thống kê của PwC, đã có 35 % nhà phân phối sử dụng cảm ứng thông minh, 10 % dự kiến sẽ sử dụng và 8 % có kếhoạch sử dụng những thiết bị thông minh này trong 3 năm tới. Trong nghành nghề dịch vụ dầu khí, khai thác mỏ, dự kiến sẽ có 5,4 triệu thiết bị IoT đượctriển khai tại những cơ sở khai thác tới năm 2020. Chủ yếu sẽ là những bộ cảm ứng kếtnối Internet giúp cung ứng thông tin về thiên nhiên và môi trường. Dầu khí là một trong nhữngngành công nghiệp chủ chốt ứng dụng IoT trên diện rộng tới năm 2020. Trong khiđó, xe hơi liên kết đang là khuynh hướng điển hình nổi bật của thiết bị IoT lúc bấy giờ. Dự tính tớinăm 2020, sẽ có hơn 220 triệu xe liên kết lưu thông trên đường. Về bảo hiểm, 74 % chỉ huy trong ngành bảo hiểm tin rằng IoT sẽ biến hóa cơbản chủ trương bảo hiểm trong 5 năm tới, 74 % có kế hoạch góp vốn đầu tư tăng trưởng và thựchiện những kế hoạch về IoT – theo một nghiên cứu và điều tra của SMA Research. Còn với quốc phòng, tiêu tốn cho những thiết bị bay không người lái dự kiến sẽđạt 8,7 tỉ USD vào năm 2020. Ngoài ra, theo dự báo của Frost và Sullivan, sẽ cókhoảng 126.000 robot quân sự chiến lược sẽ được tiến hành vào năm 2020. Lĩnh vực nông nghiệp cũng không nằm ngoài vòng xoáy IoT. Dự kiến sẽ có 75 triệu thiết bị IoT được tiến hành trong nghành này vào năm 2020, với tỉ lệ tănghàng năm đạt 20 %. Chủ yếu đó sẽ là những bộ cảm ứng đặt trong lòng đất để theodõi độ axit, nhiệt độ và những thông số kỹ thuật giúp canh tác vụ mùa hiệu suất cao hơn. Vì thế, Internet of Thing đang là chìa khóa của thành công xuất sắc trong tươnglaicents. Bên cạnh đó, công nghệ tiên tiến không dây phân phối đa tiêu chuẩn đang giúp giảmgiá thành những loại sản phẩm thiết bị liên kết không dây ; và những giao thức Internet mớiđã giúp hiện thực hóa việc liên kết hàng tỷ thiết bị vào mạng lưới Internet. Hiện trên thị trường đang có ngày càng nhiều thiết bị di động giá rẻ, sự cảithiện về điều kiện kèm theo kinh tế tài chính của nhóm người mua Châu Á Thái Bình Dương đã dẫn đến sự ngày càng tăng theocấp số nhân về sử dụng thiết bị di động ở khu vực này. 1.1.4 Ứng dụng của IoTIoT có rất nhiều ứng dụng trong nhiều nghành nghề dịch vụ khác nhau như tự động hóa hóangôi nhà, shopping thông minh, quản lí những thiết bị cá thể, đồng hồ đeo tay đo thông minh, phản hồi trong những trường hợp khẩn cấp, quản lí thiên nhiên và môi trường. Hiện nay nhiều hãng, công ty, tổ chức triển khai trên quốc tế đang điều tra và nghiên cứu những nền tảng giúp thiết kế xây dựng nhanhứng dụng dành cho IoT. Đại học British Columbia ở Canada hiện đang tập trungvào một bộ toolkit được cho phép tăng trưởng ứng dụng IoT chỉ bằng những công nghệ tiên tiến / tiêuchuẩn Web cũng như giao thức phổ cập. Công ty như ioBridge thì cung ứng giảipháp liên kết và điều khiển và tinh chỉnh hầu hết bất kỳ thiết bị nào có năng lực liên kết Internet, kể cả đèn bàn, quạt máy … 1.1.5 Thách thức trong việc nghiên cứu và điều tra và tiến hành IoTIoT vẫn còn 1 số ít trở ngại như chưa có một ngôn từ chung. Ở mức cơ bảnnhất, Internet là một mạng dùng để nối thiết bị này với thiết bị khác. Nếu chỉ riêngcó liên kết không thôi thì không có gì bảo vệ rằng những thiết bị biết cách nói chuyệnnói nhau. Để những thiết bị hoàn toàn có thể tiếp xúc với nhau, chúng sẽ cần một hoặc nhiềugiao thức ( protocols ), hoàn toàn có thể xem là một thứ ngôn từ chuyên biệt để xử lý mộttác vụ nào đó. Chắc chắn bạn đã không ít sử dụng một trong những giao thức phổbiến nhất quốc tế, đó là HyperText Transfer Protocol ( HTTP ) để tải web. Ngoài rachúng ta còn có SMTP, POP, IMAP dành cho email, FTP dùng để trao đổi file … Những giao thức như thế này hoạt động giải trí ổn bởi những sever web, mail và FTPthường không phải nói với nhau nhiều, khi cần, một ứng dụng phiên dịch đơn giảnsẽ đứng ra làm trung gian để hai bên hiểu nhau. Còn với những thiết bị IoT, chúng phảiđảm đương rất nhiều thứ, phải chuyện trò với nhiều loại máy móc thiết bị khácnhau. Đáng tiếc rằng hiện người ta chưa có nhiều sự đồng thuận về những giao thức đểIoT trao đổi tài liệu. 1.2 Tổng quan về nhà thông minh1. 2.1 Giới thiệu mô hình nhà thông minhNhà thông minh ( tiếng Anh : home automation, domotics, smart home hoặcIntellihome ) là kiểu nhà được lắp ráp những thiết bị điện, điện tử hoàn toàn có thể được điềukhiển hoặc tự động hoá hoặc bán tự động hóa, sửa chữa thay thế con người trong triển khai mộthoặc 1 số ít thao tác quản trị, điều khiển và tinh chỉnh. Hệ thống điện tử này tiếp xúc với ngườidùng trải qua bảng điện tử đặt trong nhà, ứng dụng trên điện thoại di động, máytính bảng hoặc một giao diện web. Trong nhà thông minh, vật dụng trong nhà từ phòng ngủ, phòng tiếp khách đều gắncác bộ tinh chỉnh và điều khiển điện tử hoàn toàn có thể liên kết với Internet và điện thoại di động, cho phépchủ nhân tinh chỉnh và điều khiển đồ vật từ xa hoặc lập trình cho thiết bị ở nhà hoạt động giải trí theolịch .. Các thiết bị này hoàn toàn có thể tự đưa ra cách giải quyết và xử lý trường hợp được lập trình trước, hoặc là được tinh chỉnh và điều khiển và giám sát từ xa. Sau đây là những quyền lợi đem đến cho bạntừ một mạng lưới hệ thống tự động hóa nhà thông minh – Lợi ích 1 Tăng thêm sự bảo đảm an toàn qua việc tinh chỉnh và điều khiển chiếu sáng và thiết bịđiện ( Appliance and Lighting Control ) 10H ình 1. 1 Điều khiển mạng lưới hệ thống đèn bằng smartphoneMột quyền lợi nữa của home automation đó là tăng thêm sự bảo đảm an toàn cho gia đìnhvà ngôi nhà. Bạn hoàn toàn có thể trấn áp những thiết bị điện dù nhỏ và cả việc chiếu sáng, bằng một cái chạm nhẹ đầu ngón tay vào thiết bị công nghệ tiên tiến yêu quý của bạn. Không chỉ tiết kiệm ngân sách và chi phí tiền điện cho bạn trải qua việc tự động hóa tắt khi không cóngười, lighting control còn hoàn toàn có thể tự động hóa bắt tắt đèn theo chu kỳ luân hồi để đánh lừa kẻxấu tưởng bạn vẫn có nhà. Điều này làm tăng thêm độ bảo đảm an toàn và bảo mật an ninh cho nhàbạn. – Lợi ích 2 Gia tăng quan sát trải qua camera an ninhHình 1. 2 Quan sát ngôi nhà qua điện thoạiChúng ta không hề xuất hiện ở mọi nơi cùng lúc. Điều này khiến chúng tathường bỏ lỡ nhiều việc đang diễn ra, có lẽ rằng với ngay cả trong nhà hay sân vườnmình. Với mạng lưới hệ thống tự động hóa nhà thông minh, hoàn toàn có thể thuận tiện quan sát thấy việc11đang diễn ra .. Các camera bảo mật an ninh sẽ ngày càng tăng độ bảo đảm an toàn cho mái ấm gia đình bằng cách ghinhận lại những hình ảnh khi nó phát hiện có hoạt động hoặc tự động hóa ghi hình tạimột thời gian nhất định nào đó trong ngày. – Lợi ích 3 Gia tăng tiện lợi trải qua việc hiệu chỉnh nhiệt độ điều hòaHình 1. 3 Hiệu chỉnh nhiệt độ điều hòa từ xaThường thì tất cả chúng ta rời nhà sớm đi làm vào buổi sáng và quên chỉnh lại nhiệtđộ của bộ kiểm soát và điều chỉnh nhiệt ( thermostat ). Kết quả là khi về nhà tất cả chúng ta sẽ thấy hoặclà quá nóng hoặc quá lạnh. Với mạng lưới hệ thống nhà thông minh, hoàn toàn có thể chỉ cần đơn giảnđiều chỉnh nhiệt độ sẵn từ xa một vài giờ trước khi về đến nhà. Điều này còn giúptiết kiệm tiền, tiết kiệm chi phí nguồn năng lượng. – Lợi ích 4 Tiết kiệm thời hạn. Dễ dàng tiết kiệm chi phí được những khoảng chừng thời hạn quý báu và dành hiệu năng tốthơn cho việc làm. – Lợi ích 5 Tiết kiệm tiền và ngày càng tăng tiện nghiNhư vừa đề cập trên, mạng lưới hệ thống home automation giúp bạn tiết kiệm ngân sách và chi phí tiền. 1.2.2 Nguyên tắc hoạt động giải trí của nhà thông minhNhà thông minh được hiểu là mạng lưới hệ thống những thiết bị điện tử gia dụng được kếthợp với nhau thành mạng thiết bị và hoạt động giải trí theo ngữ cảnh tùy biến nhằm mục đích tạo ramôi trường sống tiện lợi, bảo đảm an toàn, tiết kiệm chi phí nguồn năng lượng. Một mạng lưới hệ thống nhà thôngminh cơ bản gồm có một máy tính điều khiển và tinh chỉnh TT, được gọi là sever ( Home Server ), có trách nhiệm liên kết những thiết bị với nhau và tinh chỉnh và điều khiển hàng loạt hệthống nhà. 12C ác thiết bị gia dụng đầu cuối là những đồ vật điện tử trong nhà như cácthiết bị bảo mật an ninh, mạng lưới hệ thống cửa, điều hòa, rèm mành, mạng lưới hệ thống đèn, quạt thông gió, tivi, nhà bếp gas … Các thiết bị này được liên kết với nhau trong mạng lưới hệ thống mạng thiết bịbằng công nghệ tiên tiến truyền tài liệu, qua đường điện ( Power line communication – PLC ) hoặc không dây ( Zigbee ) và được liên kết trực tiếp đến trang chủ Server. Cuối cùng là mạng lưới hệ thống những ứng dụng điều khiển và tinh chỉnh ngôi nhà setup trên HomeServer, trên những thiết bị điều khiển và tinh chỉnh và những thiết bị điện tử gia dụng đầu cuối. Chủnhân của Hệ thống nhà thông minh hoàn toàn có thể trấn áp, tinh chỉnh và điều khiển ngôi nhà cũng nhưcác thiết bị trong nhà bằng nhiều phương tiện đi lại như : điện thoại di động, tablet, máy tính … ở bất kỳ đâu và bất kể khi nào. 1.2.3 Tiêu chuẩn của nhà thông minhVới sự tăng trưởng không ngừng của khoa học tân tiến, con người đã ngày càngnâng cao đời sống của mình hơn và luôn mơ ước tới một đời sống tân tiến và tiệnnghi nhất. Chính từ những nhu yếu đó, con người đã có rất nhiều phát minh sáng tạo phục vụcho đời sống. Và ý tưởng sáng tạo “ ngôi nhà thông minh ” cũng xuất phát từ nhu yếu thựctiển như vậy. Những công nghệ tiên tiến Giao hàng cho ngôi nhà mơ ước đã có từ rất lâu nhưnggần đây mới được đưa ra công bố thoáng đãng. Có rất nhiều công ty đã đưa ra giải phápcho ngôi nhà thông minh, nhưng nhìn chung tổng thể đều hướng đến những tiêu chuẩnsau đây : Tự động hóa hoạt động giải trí của ngôi nhà. Các thiết bị cảm ứng, giám sát sẽ thuthập thông tin của ngôi nhà như nhiệt độ, nhiệt độ, lượng mưa … Các thông tin thuthập được sẽ được nghiên cứu và phân tích ở bộ giải quyết và xử lý TT. Từ hiệu quả nghiên cứu và phân tích được sẽ đưara những điều khiển và tinh chỉnh hoạt động giải trí của những thiết bị cho tương thích nhất. Ngoài ra những tínhnăng như bật đèn, đóng mở rèm … cũng hoàn toàn có thể được setup hoạt động giải trí tự động hóa theoý muốn của người sử dụng. Đảm bảo bảo mật an ninh, bảo đảm an toàn cho ngôi nhà. Hiện nay mạng lưới hệ thống giám sát an ninhnhư camera, dấu vân tay hoặc nhận dạng qua hình ảnh đã và đang được sử dụng rấtphổ biến. Hầu như nhà nào cũng được trang bị không thiếu, vì thế những mạng lưới hệ thống nhà hiệnnay đang được nhìn nhận có chất lượng bảo mật an ninh, bảo đảm an toàn rất tốt. Đem lại sự tự do cho người sử dụng. Đây là tiêu chuẩn nhìn nhận quan trọngnhất cho mỗi ngôi nhà. Mỗi ngôi nhà sẽ được phong cách thiết kế sao cho đem lại sự thoải mái13nhất cho người sử dụng. Qua đó nâng cao chất lượng đời sống cho mỗi người sửdụng. Cung cấp những dịch vụ vui chơi chất lượng cao. Ngày nay nhu yếu vui chơi củangười sử dụng ngày càng cao. Để cung ứng được nhu yếu này cho người sử dụng, mỗi ngôi nhà đều được trang bị những mạng lưới hệ thống vui chơi có chất lượng tốt nhất. Cung cấp năng lực giám sát, điều khiển và tinh chỉnh từ xa. Mỗi ngôi nhà thông minh đềuđược trang bị những mạng lưới hệ thống giám sát, những mạng lưới hệ thống này đều được liên kết tới thiết bịcủa người sử dụng nên ngôi nhà luôn được giám sát rất tốt. Các thiết bị đều đượckết nối tới bộ quản trị TT vì vậy người sử dụng hoàn toàn có thể điều khiển và tinh chỉnh bất kể thiếtbị nào ở mọi nơi vào mọi thời gian khi mà những thiết bị đã được liên kết qua internet. Tăng hiệu suất những mạng lưới hệ thống, giảm điện năng tiêu thụ. Với những mạng lưới hệ thống điềukhiển đơn thuần nhưng hiệu suất cao thì nguồn năng lượng luôn được tiết kiệm chi phí một cách tối ưu. 1.2.4 Những khuynh hướng tăng trưởng của nhà thông minh ở Việt NamVài năm trở lại đây, khi quốc tế đang dần tiến vào kỷ nguyên Internet ofThings ( IoTs ), liên kết mọi vật qua Internet, nhà thông minh trở thành một xu hướngcông nghệ tất yếu, là tiêu chuẩn của nhà tại tân tiến. Nước Ta cũng không nằmngoài xu thế này. Nhà thông minh Nước Ta là một khái niệm không còn xa lạvới nhiều người. Không những thế, thị trường nhà thông minh Nước Ta phát triểnmạnh hầu hết tại những thành phố lớn như Hải Phòng Đất Cảng, TP. Hà Nội, Thành Phố Đà Nẵng, tp Hồ ChíMinh. Bởi tại những thành phố lớn, việc tiếp cận những khái niệm và công nghệ tiên tiến mớidễ dàng hơn. – Xu hướng nhà thông minh trên quốc tế : Đối với những công ty lớn về công nghệ tiên tiến thì cuộc cánh mạng công nghệ 4.0 vàcông nghệ IoT được xem là thời cơ tỉ USD trên thị trường đầy tiềm năng này. Theomột thống kê của công ty điều tra và nghiên cứu thị trường Statista thì vào năm 2020 giá trị thịtrường của Smarthome – nhà thông minh dự báo đạt tới 43 tỉ USD. Con số này tănggấp 3 lần so với năm năm trước. Xu hướng nhà thông minh được dự báo như một trongnhững ứng dụng công nghệ tiên tiến một cách tổng lực nhất vào đời sống, là cả một cănnhà chứ không chỉ là một thiết bị thông minh. – Xu hướng nhà thông minh tại Nước Ta : Với những tiềm năng tăng trưởng đó, có nhiều nhà tăng trưởng và xâm nhập thịtrường nhà thông minh Nước Ta như Lumi, Bkav, … hay tới những nhà đầu tư nước14ngoài khác. Tuy chỉ mới tăng trưởng từ 3 – 5 năm nay, nhưng nhiều đơn vị chức năng trong nướcđã nắm được thị trường phân phối nhà thông minh tại Nước Ta khá lớn như Lumi, Bkav. Các doanh nghiệp ở Nước Ta hầu hết phân phối những giải pháp nhà thôngminh thiên về giải pháp bảo mật an ninh, bảo đảm an toàn, điều khiển và tinh chỉnh thiết bị trải qua smartphone, điều khiển và tinh chỉnh qua loa thông minh, .. 1.2.5 Một số hãng sản xuất mẫu sản phẩm nhà thông minh hiện nayTại Nước Ta lúc bấy giờ, nhu yếu lắp ráp nhà thông minh chưa nhiều vì đây làmột nghành còn khá mới. Nhà thông minh được lắp ráp đa phần tại những tòa nhà mớixây, khu căn hộ cao cấp hạng sang, và 1 số ít ít biệt thự nghỉ dưỡng, khách sạn sang trọng và quý phái. Hiện tại, thị trường nhà thông minh ở Nước Ta chia thành 2 phân khúc làtrung cấp và hạng sang. Với phân khúc hạng sang người mua phải bỏ từ vài trăm triệutới vài tỉ động cho trọn bộ giải pháp nhà thông minh. Các đơn vị chức năng thực thi thườnglà đối tác chiến lược chuyển nhượng ủy quyền của những ông lớn về công nghệ tiên tiến trên quốc tế như Mỹ, Pháp, Đức, … Còn so với nhà thông minh Nước Ta, người mua chỉ mất ngân sách từ 30 – 50 triệu là hoàn toàn có thể hoàn thành xong một nhà ở căn hộ cao cấp thông minh. Và với ngân sách từ 70-100 triệu động cho một căn biệt thự nghỉ dưỡng hạng sang vừa đủ giải pháp. Không những thế, việc thicông chỉ mất từ 2 – 3 ngày mà không đập phá hay phải đi dây lại mạng lưới hệ thống điện. Một số tập đoàn lớn sản xuất nhà thông minh nổi tiếnga. Tập đoàn Scheneide – PhápScheneider là một tập đoàn lớn lớn trên quốc tế cung ứng thiết bị điện. Ngày 18/4/2017 tập đoàn lớn Scheneider đã khánh thành nhà máy sản xuất chuyên sản xuất thiết bị điệncho giải pháp nhà thông minh tại khu công nghệ cao TP HCM, Quận 9, TPHCM. Cóthể xem đây là một trong những nhà máy sản xuất có quy mô lớn nhất của tập đoànScheneider trong chuỗi đáp ứng toàn thế giới gồm hơn 200 TT sản xuất. Cácthiết bị điện thông minh của Scheneider đều có những ưu điểm tiêu biểu vượt trội về chấtlượng cũng như độ bền của mẫu sản phẩm. Tuy nhiên mẫu mã phong cách thiết kế của sản phẩmchưa thật sự sắc xảo, tinh xảo. So với giá tiền mà người mua phải bỏ ra rất cao đểsở hữu một thiết bị điện của Scheneider. b. Nhà thông minh Smart 4G – Mỹ15Smart 4 g tập đoàn lớn chuyên về tư vấn và phân phối thiết bị nhà thông minh, đượcthành lập từ năm 1986 có trụ sở chính tại Mỹ. Giải pháp nhà thông minh của Smart4G cũng tựa như như những hãng nhà thông minh lúc bấy giờ chưa có gì nổi trội và khácbiệt lớn. Thiết kế thiết bị điện thông minh của hãng được nhìn nhận là chưa đượcđẹp, phong cách thiết kế của loại sản phẩm vẫn còn 1 phần nào đó hơi thô chưa được sang trọng và quý phái. Giá thành loại sản phẩm khá cao so với mức thu nhập của người Nước Ta. c. Công ty nhà thông minh TIS Smarthome – MỹTIS SMART HOME là tên thương hiệu đến từ Mỹ với kinh nghiệm tay nghề hơn 15 nămtrong nghành nhà tự động hóa ( home automation ) và nhà thông minh ( smart home ). Văn phòng và nhà máy sản xuất của TIS được đặt tại Texas. Sau đó, nhằm mục đích muốn giảm chiphí sản xuất thiết bị nên TIS đã dời xưởng sản xuất về Hong Kong – Trung Quốc, điều này giúp thiết bị thông minh của TIS có giá thành khá tốt so với những hãng khác. về phong cách thiết kế loại sản phẩm của TIS, phong cách thiết kế mặt kính văn minh và sang trọng và quý phái. Sản phẩmđạt chất lượng tiêu chuẩn châu Âu. Công ty đã có những dự án Bất Động Sản khu công trình lớn nhưVinhome Tân Cảng, khu căn hộ chung cư cao cấp hạng sang Horizon, khu dân cư Fezzila, biệt thự cao cấp biển, bãi giữ xe quy mô lớn ở những TT thương mại. Hiện nay, TIS cũng đang đẩymạnh vào phân khúc những hộ mái ấm gia đình trung lưu muốn chiếm hữu nhà thông minh … vv1. 3 Kết luận chươngChương 1 đã trình diễn một cách tổng quan về IoT và nhà thông minh là mộtứng dụng rất được chăm sóc lúc bấy giờ dựa trên nền tảng IoT. Qua đó, hoàn toàn có thể thấyrằng việc phong cách thiết kế mạng lưới hệ thống nhà thông minh mặc dầu cùng dựa trên nền tảng là IoTnhưng hoàn toàn có thể có nhiều cách tiếp cận khác nhau tùy theo mục tiêu. 16CH ƯƠNG 2. ADRUINO VÀ CÁC MODULE BỘ ĐIỀU KHIỂN NHÀTHÔNG MINHTrong chương 2 của đồ án sẽ trình diễn về những thành phần phần cứng của hệthống nhà thông minh, từ đó nghiên cứu và phân tích và lựa chọn giải pháp phong cách thiết kế mô hình nhàthông minh ship hàng những nhu yếu cơ bản với giá tiền thấp. 2.1 Tổng quan về ArduinoArduino là một board mạch vi giải quyết và xử lý, nhằm mục đích kiến thiết xây dựng những ứng dụng tương tácvới nhau hoặc với thiên nhiên và môi trường được thuận tiện hơn. Phần cứng gồm có một boardmạch nguồn mở, được phong cách thiết kế trên nền tảng vi giải quyết và xử lý AVR Atmel 8 bit, hoặc ARMAtmel 32 – bit. Những Model hiện tại được trang bị gồm 1 cổng tiếp xúc USB, 6 chân đầu vào analog, 14 chân I / O kỹ thuật số thích hợp với nhiều board mở rộngkhác. Hình 2. 1 Board mạch ArduinoArduino thật ra là một board mạch vi giải quyết và xử lý được dùng để lập trình tương tácvới những thiết bị phần cứng như cảm ứng, động cơ, đèn hoặc những thiết bị khác. Đặcđiểm điển hình nổi bật của Arduino là thiên nhiên và môi trường tăng trưởng ứng dụng cực kỳ dễ sử dụng, vớimột ngôn từ lập trình hoàn toàn có thể học một cách nhanh gọn ngay cả với người ít amhiểu về điện tử và lập trình. Và điều làm ra hiện tượng kỳ lạ Arduino chính là mức giárất thấp và đặc thù nguồn mở từ phần cứng tới ứng dụng. Chỉ với khoảng chừng USD 30, người dùng đã hoàn toàn có thể chiếm hữu một board Arduino có 20 ngõ I / O hoàn toàn có thể tương tác vàđiều khiển chừng ấy thiết bị. Được trình làng vào năm 2005, những nhà phong cách thiết kế của Arduino cố gắng nỗ lực mangđến một phương pháp thuận tiện, không tốn kém cho những người yêu thích, sinh viênvà giới chuyên nghiệp để tạo ra những nhiết bị có năng lực tương tác với môi17trường trải qua những cảm ứng và những cơ cấu tổ chức chấp hành. Những ví dụ phổ cập chonhững người yêu thích mới mở màn gồm có những robot đơn thuần, điều khiển và tinh chỉnh nhiệt độvà phát hiện hoạt động. Đi cùng với nó là một thiên nhiên và môi trường tăng trưởng tích hợp ( IDE ) chạy trên những máy tính cá thể thường thì và được cho phép người dùng viếtcác chương trình cho Arduino bằng ngôn từ C hoặc C + +. Hình 2. 2 Một số loại board Arduino : ( a ) Arduino Uno và ( b ) ArduinoMegaArduino được khởi động vào năm 2005 như thể một dự án Bất Động Sản dành cho sinh viêntrại Interaction Design Institute Ivrea ( Viện phong cách thiết kế tương tác Ivrea ) tại Ivrea, Italy. Vào thời gian đó những sinh viên sử dụng một “ BASIC Stamp ” ( con tem Cơ Bản ) cógiá khoảng chừng USD 100, xem như giá dành cho sinh viên. Massimo Banzi, một trongnhững người sáng lập, giảng dạy tại Ivrea. Cái tên “ Arduino ” đến từ một quán bartại Ivrea, nơi một vài nhà sáng lập của dự án Bất Động Sản này liên tục gặp mặt. Lý thuyết phần cứng được góp phần bởi một sinh viên người Colombia tên làHernando Barragan. Sau khi nền tảng Wiring triển khai xong, những nhà nghiên cứu đãlàm việc với nhau để giúp nó nhẹ hơn, rẻ hơn, và khả dụng so với hội đồng mãnguồn mở [ 1 ]. 182.2 Module Arduino MegaHình 2. 3 Shile của Arduino Mega2. 2.1 Các thành phần tính năng của Arduino MegaHình 2. 4 Các thành phần tính năng của board Arduino. – USB Connector : Arduino sử dụng cáp USB để tiếp xúc với máy tính. Thông quacáp USB tất cả chúng ta hoàn toàn có thể Upload chương trình cho Arduino hoạt động giải trí, ngoài raUSB còn là nguồn cho Arduino. – SOURCE : Khi không sử dụng USB làm nguồn thì tất cả chúng ta hoàn toàn có thể sử dụng nguồnngoài trải qua jack cắm 2.1 mm ( cực dương ở giữa ). Bo mạch hoạt động giải trí vớinguồn ngoài ở điện áp từ 5 – 12 volt. Có thể cấp một áp lớn hơn tuy nhiên chân5V sẽ có mức điện áp lớn hơn 5 volt. Nếu sử dụng nguồn lớn hơn 12 volt thì sẽ19có hiện tượng kỳ lạ nóng và làm hỏng board mạch. Nên dùng nguồn không thay đổi từ 5 đếndưới 12 volt. – Analog Inputs : Arduino Mega có 16 đầu vào Analog. – Power pins : Chân 5V và chân 3.3 V ( Output voltage ) : những chân này dùng để lấynguồn ra từ nguồn mà tất cả chúng ta đã phân phối cho Arduino. Lưu ý : không được cấpnguồn vào những chân này vì sẽ làm hỏng Arduino. – GND : chân mass. – Chip Atmega16U2 : Arduino Mega2560 khác với toàn bộ những vi giải quyết và xử lý trước giờ vì không sử dụngFTDI chip điều khiển và tinh chỉnh chuyển tín hiệu từ USB để giải quyết và xử lý. Thay vào đó, nó sử dụngATmega16U2 lập trình như thể một công cụ quy đổi tín hiệu từ USB. Ngoài ra, Arduino Mega2560 cơ bản vẫn giống Arduino Uno R3, chỉ khác số lượng chânvà nhiều tính năng can đảm và mạnh mẽ hơn, nên vẫn hoàn toàn có thể lập trình cho con vi điều khiểnnày bằng chương trình lập trình cho Arduino Uno R3. – Digital Inputs / Outputs : Arduino Mega có 54 chân digital với chức nănginput và output sử dụng những hàm pinMode ( ), digitalWrite ( ) và digitalRead ( ) để tinh chỉnh và điều khiển những chân. 12 chân PWM ( pulse width modulation ) : những chân 2 đến 13 trên bo mạch. Các chân PWM giúp tất cả chúng ta hoàn toàn có thể sử dụng nó đểđiều khiển vận tốc động cơ, độ sáng của đèn … – Reset button : dùng để reset Arduino. 2.2.2 Thông số kỹ thuậtCác thông số kỹ thuật kỹ thuật của Arduino Mega được cho trong bảng sauBảng 2. 1 Các thông số kỹ thuật kỹ thuật của Arduino MegaChip xử lýATmega2560Điện áp hoạt động5VĐiện áp vào ( ý kiến đề nghị ) 7V-15 VĐiện áp vào ( số lượng giới hạn ) 6V-20 VCường độ dòng điện trên mỗi 3.3 V pin50 mA20Cường độ dòng điện trên mỗi I / O pin20 mAFlash Memory256 KBSRAM8 KBEEPROM4 KBClock Speed16 MHz2. 3 Phần mềm Arduino IDEMôi trường tăng trưởng tích hợp Arduino IDE là một ứng dụng đa nền tảng đượcviết bằng Java, và được dẫn xuất từ IDE cho ngôn từ lập trình giải quyết và xử lý và những dự ánlắp ráp. Nó gồm có một trình soạn thảo mã với những tính năng như làm điển hình nổi bật cúpháp, khớp dấu ngoặc khối chương trình, thụt đầu dòng tự động hóa và cũng có khảnăng biên dịch và tải lên những chương trình vào board mạch với một nhấp chuột duynhất. Một chương trình hoặc mã viết cho Arduino được gọi là ” sketch “. Chương trình Arduino được viết bằng C hoặc C + +. Arduino IDE đi kèm vớimột thư viện ứng dụng được gọi là ” Wiring ” từ dự án Bất Động Sản lắp ráp bắt đầu, cho hoạtđộng đầu vào / đầu ra phổ cập trở nên thuận tiện hơn nhiều. Người sử dụng chỉ cầnđịnh nghĩa hai hàm để triển khai một chương trình quản lý theo chu kỳ luân hồi. Khi những tất cả chúng ta bật điện bảng mạch Arduino, reset hay nạp chương trình mới, hàm setup ( ) sẽ được gọi đến tiên phong. Sau khi giải quyết và xử lý xong hàm setup ( ), Arduino sẽnhảy đến hàm loop ( ) và lặp vô hạn hàm này cho đến khi tắt điện board mạchArduino. Dưới đây là giao diện của phần mềm21Hình 2.5 Giao diện Phần mềm Arduino IDE2. 4 Module wifi ESP826 V12. 4.1 Giới thiệu ESP8266Hình 2. 6 Sơ đồ nguyên tắc của ESP8266 V122Hình 2.7 Module wifi ESP8266 V1ESP8266 là dòng chip tích hợp Wi-Fi 2.4 Ghz hoàn toàn có thể lập trình được, rẻ tiềnđược sản xuất bởi một công ty bán dẫn Trung Quốc : Espressif Systems. ESP8266 có một hội đồng những nhà tăng trưởng trên quốc tế rất lớn, cung cấpnhiều Module lập trình mã mở giúp nhiều người hoàn toàn có thể tiếp cận và thiết kế xây dựng ứngdụng rất nhanh. Hiện nay toàn bộ những dòng chip ESP8266 trên thị trường đều mangnhãn ESP8266EX, là phiên bản tăng cấp của ESP8266. 2.4.2 Thông số kỹ thuật của ESP8266 – Hỗ trợ chuẩn 802.11 b / g / n. – Wi-Fi 2.4 GHz, tương hỗ WPA / WPA2. – Chuẩn điện áp hoạt động giải trí : 3.3 V. – Chuẩn tiếp xúc tiếp nối đuôi nhau UART với vận tốc Baud lên đến 115200 – Có 3 chính sách hoạt động giải trí : Client, Access Point, Both Client and Access Point. – Hỗ trợ những chuẩn bảo mật thông tin như : OPEN, WEP, WPA_PSK, WPA2_PSK, WPA_WPA2_PSK. – Hỗ trợ cả 2 tiếp xúc TCP và UDP – Làm việc như những sever hoàn toàn có thể liên kết với 5 máy con2. 4.3 Các chân của ESP8266 – VCC : 3.3 V lên đến 300 mA – GND : Mass – Tx : Chân Tx của giao thức UART, liên kết đến chân Rx của vi tinh chỉnh và điều khiển. – Rx : Chân Rx của giao thức UART, liên kết đến chân Tx của vi tinh chỉnh và điều khiển. – RST : chân reset, kéo xuống mass để reset. 23 – CH_PD : Kích hoạt chip, sử dụng cho Flash Boot và updating lại module – GPIO0 : kéo xuống thấp cho chính sách update. – GPIO2 : không sử dụng [ 5 ]. 2.4.4 Ứng dụng của ESP8266Với những tính năng liên kết wifi tiêu biểu vượt trội ESP8266 được sử dụng rất nhiều trongcuộc sống. Thông qua liên kết wifi tất cả chúng ta hoàn toàn có thể tinh chỉnh và điều khiển những thiết bị từ xa nhưbật tắt bóng đèn, bật tắt quạt … Đặc biệt lúc bấy giờ được sử dụng rất nhiều trong cácmô hình nhà thông minh. Qua đó tất cả chúng ta hoàn toàn có thể thuận tiện quản trị và tinh chỉnh và điều khiển tấtcả những thiết bị trong nhà. 2.5 Màn hình LCD và tiếp xúc I2CHình 2.8 Màn hình LCD và tiếp xúc I2CBảng 2. 2 Các chân liên kết của LCDChânKý hiệuVSSVCCV0Mô tảGNDGiá trị0V5VĐộ tương phảnRS = 0 ( mức thấp ) chọn thanh ghiRSLựa chọn thanh ghilệnhRS = 1 ( mức cao ) chọn thanh ghi dữliệuR / W = 0 thanh ghiR / WChọn thanh ghi đọc / viết dữ viếtliệuR / W = 1 thanh ghiđọcEnable24101112131415DB0DB1DB2DB3DB4DB5DB6DB716Chân truyền dữ liệuCực dương led nềnCực âm led nền8 bit : DB0DB70V đến 5V0 VThông thường, để sử dụng màn hình hiển thị LCD thì phải mất rất nhiều chân trênArduino để tinh chỉnh và điều khiển. Do vậy, để đơn giản hóa việc làm, người ta đã tạo ra mộtloại mạch điều khiển và tinh chỉnh màn hình hiển thị LCD sử dụng tiếp xúc I2C. Nói một cách đơn thuần, ta chỉ tốn 2 dây để tinh chỉnh và điều khiển màn hình hiển thị, thay vì 8 dây như cách thường thì. 2 chân SDA và SCL là 2 chân tín hiệu dùng cho tiếp xúc I2C. Điện áp hoạt động giải trí : 2,5 – 6V. 2.6 Các cảm ứng thông dụng2. 6.1 Cảm biến nhiệt độ, độ ẩm DHT11DHT11 là cảm ứng đo nhiệt độ, nhiệt độ đầu ra số có hiệu chỉnh bảo vệ kếtquả đo có độ đúng mực cao. Kết quả đo được tàng trữ trong bộ nhớ. Khi tiếp xúc vớiDHT11 thì tác dụng đo sẽ được đọc ra từ bộ nhớ, module có kích cỡ nhỏ gọn vàđược đóng gói với 3 chân liên kết rất thuận tiện và tương thích với nhiều ứng dụng thựctiễn. 25

Source: https://vh2.com.vn
Category custom BY HOANGLM with new data process: Chế Tạo