CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NGÔI NHÀ THÔNG MINH 1. Tổng quan về ngôi nhà thông minh 1. Khái niệm về hệ thống ngôi nhà thông minh Ngôi nhà thông minh là ngôi nhà có các điều kiện kỹ thuật đảm bảo cuộc sống tốt nhất của con người, được tự động bảo đảm các chỉ tiêu kỹ thuật theo mong muốn của người sử dụng. Ngôi nhà thông minh khác với ngô nhà bình thường ở chỗ nó là một quá trình tích hợp của các hệ thống như hệ thống điều khiển và giám sát môi trường: hệ thống điều khiển đảm bảo nhiệt độ, hệ thống đảm bảo ánh sáng,.
mạch đóng ngắt, điều khiển cửa ra vào, giám sát cảnh báo cháy. thành một hệ thống mạng thống nhất. Albert Einstein chỉ dùng 1 tủ quần áo rất bé để bớt phí thời gian nghĩ về việc mình phải mặc gì. Đơn giản hóa cuộc sống giúp ông có thêm thời gian và năng lượng để tập trung cho công việc của mình.
Tự động hóa nhà cửa cũng đi theo hướng đó. Nó đơn giản hóa cuộc sống cho bạn bằng cách chuyển những việc nhàm chán, lặp lại từ tay bạn sang cho hệ thống điều khiển của chính ngôi nhà ấy. Với một ngôi nhà “thông minh” hơn, bạn có thể tập trung sức lực và thời gian cho những người, những việc có ý nghĩa với mình hơn. Các nền tảng của ngôi nhà thông minh - Khả năng liên kết giữa các thiết bị sinh hoạt bố trí trong nhà: Cùng với trình độ khoa học công nghệ phát triển như ngày nay, các thiết bị điện ngày càng tinh vi hơn, thông minh hơn.
Trong ngôi nhà thông minh, các thiết bị này không chỉ đảm nhận tốt chức năng thiết kế cho nó, chúng còn được nối với nhau thông qua mạng truyền thông hạ tầng của ngôi nhà. Sự liên kết này mở ra những tính năng sử dụng mới cho căn nhà như việc chủ nhà đang ngồi trong phòng khác có thể chuyển chế độ làm khô quần áo của chiếc máy giặt bằng một chiếc điều khiển từ xa. - Khả năng giám sát mọi hoạt động của ngôi nhà: Khi các thiết bị được nối mạng, có thêm nhiều hệ thống giám sát được tích hợp vào trong ngôi nhà: Hệ thống giám sát an ninh (kiểm soát hoạt động đi lại trong nhà), hệ thống giám sát an 5 toàn (kiểm tra các thông số kĩ thuật trong ngôi nhà: khí gas, cháy, khói… hoạt động của các thiết bị điện khác như máy giặt, lò vi sóng, đèn chiếu sáng…). - Khả năng quan sát, bảo vệ: Trong nhà thông minh, hệ thống chuông cửa màn hình, camera quan sát, cho phép người trong nhà có thể giao tiếp, quan sát bên ngoài mà không cần phải bước qua cửa chính.
Người sử dụng có thể biết được khách thăm mình là ai, có thể thích hợp để đón tiếp hoặc đưa ra lời từ chối khéo léo thông qua hệ thống loa ngoài cổng chính. Còn với camera quan sát toàn diện hơn sẽ giúp người trong gia đình theo dõi được hoạt động của trẻ ở phòng ngủ, ở phòng khách vui chơi ngay cả khi không có ở nhà nhờ vào hệ thống kết nối điều khiển từ xa qua mạng. - Khả năng kiểm soát toàn diện: Trong nhà thông minh, hệ thống điều khiển nối liên thông từ mọi thiết bị kỹ thuật số như điện thoạt, máy tính kết nối qua mạng internet để người sử dụng dù ở bất kì nơi đâu cũng có thể theo dõi được mọi hoạt động trong nhà. Hệ thống là sự kết hợp của công nghệ điều khiển và tự động hóa với các kỹ năng kiểm soát đặc biệt trong quản lý an ninh và năng lượng nhằm duy trì sự thuận tiện và làm chủ thông tin cho người sử dụng.
Tính năng của hệ thống điều khiển giám sát trong ngôi nhà thông minh - Tính bền vững: Khi có một thiết bị gặp sự cố, hoạt động của các thiết bị còn lại trong ngôi nhà không bị ảnh hưởng, sinh hoạt của chủ nhà không bị ảnh hưởng, không gây nguy hiểm đến tính mạng con người. - Độ tin cậy: Khi bị mất nguồn điện chung, hệ thống sẽ bị ngắt điện, tuy nhiên các thiết bị trong nhà phải chuyển sang chế độ hoạt động bằng tay, cửa vẫn có thể đóng mở được, rèm có thể kéo được… - Tính linh hoạt: Việc lựa chọn tính các tính năng tích hợp trong ngôi nhà thông minh được thực hiện căn cứ theo hiện trạng của ngôi nhà và căn cứ theo nhu cầu thực tế của chủ nhà. Bên cạnh đó, hệ thống còn hỗ trợ khả năng lập trình lại các lệnh điều khiển. Tính linh hoạt của hệ thống cho phép khả năng mở rộng thêm các tính năng mới được tiến hành dễ dàng.
6 - Tính thân thiện: Dễ dàng cho người sử dụng, do hệ thống được lắp đặt phục vụ nhiều đối tượng người dùng khác nhau, với những trình độ khác nhau, năng lực khác nhau. - Tiết kiệm năng lượng: Do mọi hoạt động của thiết bị trong tòa nhà đều được kiểm soát 24/24 giờ, cho phép loại trừ những hoạt động tiêu tốn điện năng một cách vô ích trong ngôi nhà. Xu hướng công nghệ nhà thông minh trên thế giới và Việt Nam 1.1 Xu hướng công nghệ nhà thông smarthome trên thế giới Chúng ta đang sống trong thời kỳ công nghệ 4.0, vì vậy việc chứng kiến những thiết bị, sản phẩm công nghệ của “tương lai” cũng không còn quá ngạc nhiên. Trong cuộc cách mạng công nghệ này thì công nghệ IoT được thế giới xem như là cơ đội tỷ đô chiếm thị trường cực kỳ tiềm năng.
Theo thống kê của một công ty nghiên cứu thị trường nổi tiếng của Mỹ thì đến năm 2020 giá trị thị trường của nhà thông minh smarthome sẽ đạt tới 43 tỷ USD. Đây là một con số cực lớn và tăng gấp 3 lần so với năm 2014. Xu hướng sử dụng nhà thông minh còn được dự báo là một trong những công nghệ toàn diện tốt nhất được ứng dụng cho cuộc sống con người. Không chỉ nằm ở mức độ thông minh mà nó còn đảm bảo sự tiện nghi, hiện đại và sang chảnh bậc nhất.
Xu hướng phát triển công nghệ nhà thông minh ở Việt Nam 7 Cập nhật xu hướng của thế giới thì vài năm trở lại đây công nghệ nhà thông minh ở Việt Nam cũng có những chuyển biến tích cực. Có rất nhiều đơn vị nhà thông minh đã và đang xâm nhập vào thị trường Việt Nam các nhà đầu tư từ nước ngoài Khi trên thế giới đang tiến dần đến kỷ nguyên công nghệ IoT (Internet of Things) nghĩa là mọi vật dụng có thể được kết nối qua internet thì các thiết bị nhà thông minh tại Việt Nam cũng nhanh chóng cập nhật được xu hướng đó. Đây không chỉ là công nghệ tiên tiến mà nó là một xu hướng tất yếu của cuộc sống hiện đại, là tiêu chuẩn của mọi căn nhà thông minh hiện nay.5 Các công nghệ nhà thông minh trên thế giới sử dụng hiện nay 8 1. Công nghệ X10 Vào năm 1975, bắt đầu xuất hiện nhiều sản phẩm cho nhà thông minh, một công ty ở Scotland phát triển công nghệ X10 cho phép các sản phẩm tương thích giao tiếp với nhau qua các đường dây điện có sẵn trong nhà.
Mọi vật dụng và thiết bị đều là những bộ phận thu nhận lệnh từ những bộ phát là bảng điều khiển hay remote. Giới thiệu về công nghệ X10 X10 là công nghệ điều khiển thiết bị điện kĩ thuật số, SmartHome X10 được điều khiển hoàn toàn bằng “ngôn ngữ” mã lệnh truyền trên chính cáp cấp nguồn điện đến từng thiết bị, theo nguyên tắc đặt mã là một chữ cái từ A đến Z và chữ số từ 1 đến 16. Với lượng ký tự và chữ số này, trong chỉ một hệ thống, có thể thiết lập đến 256 mã lệnh khác nhau, tương ứng với mỗi mã lệnh có thể được gán cho một hoặc nhiều thiết bị SmartHome X10 tùy thuộc vào mục đích điều khiển thiết bị sử dụng. Các tiện ích của công nghệ X10 mang lại Giống như mọi công nghệ ngôi nhà thông minh trên thế giới, SmartHome X10 cũng có thể tham gia vào mọi hệ thống điều khiển trong tòa nhà: - Hệ thống điều hòa không khí: Không chỉ là những chiếc máy điều hòa thông thường, nhờ công nghệ tự động hóa thông minh, hệ thống còn có khả năng giao tiếp với trạm điều khiển trung tâm thực hiện giám sát và thay đổi tham số của hệ thống cho phù hợp với thời gian trong ngày, với các mùa.
Hệ thống có thể giám sát từ xa chất lượng không khí lưu thông trong tòa nhà và cho phép quan sát từ bất kỳ nút nào trong mạng thông tin. - Hệ thống điều khiển ánh sáng: Dựa vào nhiều thông số (lưu lượng, cường độ ánh sáng, độ rọi) hệ thống sẽ đảm bảo chất lượng chiếu sáng đúng như yêu cầu. Mọi sự cố liên quan đến hệ thống chiếu sáng đều được truyền về trung tâm. - Hệ thống điều khiển cửa vào/ra: Với hệ thống này, người dùng có thể tận dụng tối đa những yêu cầu bảo mật riêng như cài mã bằng vân tay, mã số, mã điều 9 khiển để đóng/mở cửa phòng, thu thập thông tin giám sát các cổng vào/ra về trung tâm bằng hệ thống thẻ kiểm soát, thậm chí đăng nhập từ xa qua mạng máy tính.
- Hệ thống điều khiển đảm bảo an toàn: Thông thường, hệ thống điều khiển đảm bảo an toàn có tính phức tạp và quan trọng nhất trong tòa nhà. Ngoài ra, hệ thống an ninh chính là hệ thống đảm bảo an toàn chống cháy nổ, khí độc trong khi sử dụng lửa, khí đốt, khói… Hệ thống điều khiển đảm bảo an toàn sẽ có khả năng phản ứng kịp thời đối với từng trường hợp thông qua liên lạc thông tin hai chiều giữa trung tâm điều khiển tòa nhà với chủ nhà, cảnh sát, cứu hỏa, và các đội cứu hộ khác một cách hoàn toàn tự động. Ưu điểm, nhược điểm của công nghệ X10 - Ưu điểm: + Dễ lắp đặt + Giá thành thấp + Không cần sử dụng thêm đường dây mới Nhược điểm: + Nhiễu tín hiệu: Do công nghệ X10 sử dụng tần số sóng mang cố định 120KHz nên nhiễu quá lớn hoặc gần với tần số 120KHz đều làm thiết bị của X10 không thể điều khiển được bằng các bộ điều khiển. Do đó hệ thống sử dụng công nghệ X10 cần phải có bộ lọc và tách riêng đường cấp nguồn cho thiết bị X10 để đảm bảo độ ổn định của hệ thống trong quá trình sử dụng.
+ Số lượng thiết bị hạn chế: 256 thiết bị cho mỗi mạng X10. Điều này khiến X10 chỉ phù hợp triển khai cho một biệt thự cỡ nhỏ. + Tính bảo mật thấp: Một nhược điểm nữa là tính bảo mật của thiết bị sử dụng công nghệ X10.