Chương 1: Tổng Quan Trình bày tổng quan về lý do chọn đề tài, mục tiêu, nội dung nghiên cứu, các giới hạn và bố cục đồ án. • Chương 2: Cơ Sở Lý Thuyết Giới thiệu các lý thuyết liên quan, các linh kiện, thiết bị sử dụng và cách thức giao tiếp với nhau. • Chương 3: Thiết Kế Và Tính Toán Thiết kế hệ thống, sơ đồ khối, sơ đồ nguyên lý chức năng từng khối và thực hiện tính toán. • Chương 4: Thi Công Hệ Thống Thi công board mạch, thiết kế lưu đồ, giải thuật, chương trình.
Thi công mô hình hoàn chỉnh. • Chương 5: Kết Quả, Nhận Xét Và Đánh Giá Trình bày những kết quả đạt được sau thời gian thực hiện, một số hình ảnh từ hệ thống. Đồng thời đưa ra nhận xét, đánh giá cho toàn bộ hệ thống. • Chương 6: Kết Luận Và Hướng Phát Triển Đưa ra những kết luận sau khi hoàn thiện sản phẩm, các hướng phát triển nâng cấp hệ thống trong tương lai.
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 3 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Chương 2. SỬ DỤNG THIẾT BỊ ĐIỆN DÂN DỤNG Vấn đề sử dụng các thiết bị điện một cách hiệu quả và an toàn được đặt lên hàng đầu đối với người sử dụng. Không chỉ ở những công trình, tòa nhà, hộ gia đình, mà ngay cả văn phòng làm việc, phòng học thì việc tiết kiệm điện là hết sức cần thiết.
Dưới đây là bảng thống kê cho thấy các thiết bị điện chủ yếu được sử dụng trong một phòng học và công suất của từng thiết bị.1: Thống kê các thiết bị điện trong phòng học và công suất tiêu thụ STT Tên thiết bị điện Công suất tiêu thụ P(W) 1 Đèn tuýp LED 1m2 36 2 TV LCD 32 inches 70 3 Điều hòa 2HP 1500 4 Loa 60 5 Quạt trần 75 Từ bảng trên, ta thấy mức độ tiêu thụ điện năng của từng thiết bị được sử dụng. Nếu không sử dụng một cách phù hợp thì không chỉ gây lãng phí điện năng mà còn làm giảm tuổi thọ của thiết bị. Với số lượng lớn phòng học ở các trường Đại học thì mức độ thiệt hại này càng lớn. Do đó, chúng ta cần có một hệ thống điều khiển thông minh và giám sát chặt chẽ các thiết bị điện nhằm góp phần nâng cao hiệu quả sử dụng, tiết kiệm điện năng.
Và đề tài này sẽ giải quyết vấn đề đó. TỔNG QUAN VỀ INTERNET OF THINGS 2. Giới thiệu Ngày nay, nhu cầu phát triển các ứng dụng liên quan đến Internet ngày càng cao. Và IoT (Internet of things) là một công nghệ quan trọng bởi chúng ta có thể tạo ra nhiều ứng dụng đa dạng phục vụ đa số mọi lĩnh vực trong đời sống từ nó.
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 4 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Về cơ bản, IoT là một hệ thống mạng lưới mà trong đó tất cả các thiết bị, đối tượng được kết nối Internet thông qua thiết bị mạng (network devices) hoặc các bộ định tuyến (routers). IoT cho phép các đối tượng được điều khiển từ xa dựa trên hệ thống mạng hiện tại. Công nghệ tiên tiến này giúp giảm công sức vận hành của con người bằng cách tự động hóa việc điều khiển các thiết bị.
Internet of things Các thành phần chính trong một hệ thống IoT: • Thiết bị Mỗi thiết bị sẽ bao gồm một hoặc nhiều cảm biến để phát hiện các thông số của ứng dụng và gửi chúng đến Platform. • IoT – Platform Nền tảng này là một phần mềm được lưu trữ trực tuyến còn được gọi là điện toán đám mây, các thiết bị được kết nối với nhau thông qua nó. Nền tảng này thu thập dữ liệu từ thiết bị, toàn bộ dữ liệu được phân tích, xử lý, phát hiện nếu có lỗi phát sinh trong quá trình hệ thống vận hành. • Kết nối Internet Để giao tiếp được trong IoT, kết nối Internet của các thiết bị là một điều bắt buộc.
Wifi là một trong những phương thức kết nối Internet phổ biến. • Ứng dụng Ứng dụng là giao diện để người dùng điều khiển. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 5 CHƯƠNG 2. Lịch sử hình thành Khái niệm về một mạng lưới thiết bị được kết nối với nhau đã được thảo luận vào đầu năm 1982, với một máy bán hàng tự động Coke được thực hiện ở Đại học Carnegie Mellon trở thành thiết bị kết nối Internet đầu tiên trên thế giới.
Thuật ngữ “Internet of things” được sử dụng lần đầu tiên bởi Kevin Ashton vào năm 1999. Sau đó IoT trải qua nhiều giai đoạn và có bước phát triển nhảy vọt cho đến ngày nay. Ứng dụng của IoT Hình 2. Ứng dụng của IoT • Nhà thông minh (Smart Home) Đây là một trong những ứng dụng được quan tâm nhiều nhất trong những năm gần đây.
Một ngôi nhà thông minh hoàn toàn có thể được giám sát và điều khiển tự động. Bạn có thể bật tắt đèn bằng một ứng dụng trên điện thoại, nếu lỡ quên tắt tivi khi ra khỏi nhà bạn hoàn toàn có thể tắt nó ở một nơi có kết nối Internet, hoặc điều hòa sẽ tự động điều chỉnh tăng hay giảm khi nhiệt độ bên ngoài thay đổi. Và còn vô số ứng dụng khác nhằm mang lại sự tiện lợi nhất cho người dùng. Hiện nay các chủ đầu tư xây dựng chung cư cũng đã tiếp cận với công nghệ này do nhu cầu sở hữu căn hộ thông minh của người dùng ngày càng cao.
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 6 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Hình 2. Smart Home • Giao thông vận tải An toàn là điều đầu tiên khi nghĩ đến tác động của IoT đối với giao thông vận tải. Ý tưởng đưa ra là các phương tiện có khả năng liên lạc với nhau bằng cách sử dụng dữ liệu đã được phân tích để có thể giảm đáng kể các sự cố tai nạn xảy ra khi tham gia giao thông.
Sử dụng cảm biến, các phương tiện như ô tô, xe buýt được cảnh báo nguy cơ tiềm ẩn trên đường, hoặc thậm chí là tình trạng ùn tắt giao thông ở một số tuyến đường. Dịch vụ vận chuyển hàng hóa cũng được ứng dụng từ công nghệ này. Công nghệ quản lý lịch trình vận chuyển, tối ưu hóa các tuyến giao hàng, mức tiêu thụ nhiên liệu của phương tiện, giám sát tốc độ của tài xế giao hàng tuân thủ quy định an toàn nhằm mang lại những lợi ích về kinh tế và sự hài lòng của khách hàng. IoT trong giao thông vận tải BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 7 CHƯƠNG 2.
CƠ SỞ LÝ THUYẾT • Chăm sóc sức khỏe Một thiết bị có thể cảnh báo tình trạng và theo dõi sức khỏe là một trong những ứng dụng trong lĩnh vực y tế. Miếng dãn theo dõi sức khỏe cho bệnh nhân: bạn không cần đến bác sĩ, những thông số về nhịp tim, huyết áp, đều được thu thập từ xa được phân tích sau đó chuẩn đoán để đưa ra tình trạng sức khỏe hiện tại của bệnh nhân và có thể dự đoán nguy cơ mắc bệnh nhằm có biện pháp phòng ngừa kịp thời. IoT trong y tế • Nông nghiệp (Smart Farming) Mô hình nhà kín là một trong những ứng dụng điển hình của công nghệ IoT được áp dụng trong lĩnh vực nông nghiệp. Và ở nước ta đã được áp dụng rộng rãi.
Bên trong hệ thống này cây trồng hoàn toàn cách ly với điều kiện thời tiết bên ngoài, việc điều khiển nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng đều tự động hóa. Đồng thời theo dõi được tình trạng phát triển của cây trồng, xác định thời gian thu hoạch, giảm thiểu tối đa công suất người lao động. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 8 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Hình 2.
IoT trong nông nghiệp • Thành phố thông minh (Smart City) Có thể xem đây là tập hợp của tất cả ứng dụng của IoT vào một hệ thống lớn. Một giải pháp đã và đang được nhiều quốc gia trên thế giới áp dụng ở các thành phố lớn nhằm giải quyết những vấn đề cấp bách như tình trạng kẹt xe, gia tăng dân số, ô nhiễm môi trường, ngập lụt, … Mọi thứ trong thành phố thông minh này được kết nối, dữ liệu sẽ được giám sát bởi một loạt các máy tính mà không cần bất kỳ sự tương tác nào của con người. Smart City BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 9 CHƯƠNG 2. CÔNG NGHỆ WIFI 2.
Giới thiệu Wifi là một mạng thay thế cho mạng có dây thông thường, thường được sử dụng để kết nối các thiết bị ở chế độ không dây bằng việc sử dụng công nghệ sóng vô tuyến. Dữ liệu được truyền qua sóng vô tuyến cho phép các thiết bị truyền nhận dữ liệu ở tốc độ cao trong phạm vi của mạng Wifi. Kết nối các máy tính với nhau, với Internet và với mạng có dây. Wifi (Wireless Fidelity) là thuật ngữ dùng chung để chỉ tiêu chuẩn IEEE802.11 cho mạng cục bộ không dây (Wireless Local Networks) hoặc WLANs.
Việc sử dụng rộng rãi và tính sẵn có của nó ở nhà và nơi công cộng như công viên, quán café, sân bay, … đã khiến Wifi trở thành một trong những công nghệ truyền nhận dữ liệu phổ biến nhất hiện nay. Biểu tượng Wifi 2. Công nghệ truyền nhận dữ liệu • IEEE 802. Sóng vô tuyến với tần số 2.
Phổ biến nhất, ít có khả năng mở rộng. Ảnh hưởng của các thiết bị Bluetooth và điện thoại di động có thể làm giảm tốc độ truyền. Sóng vô tuyến với tần số 5. Có khả năng mở rộng.
Không tương thích với chuẩn 802. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 10 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT • IEEE 802. Sóng vô tuyến với tần số 2.
Kết hợp tính năng của hai tiêu chuẩn a và b. Tương thích với chuẩn 802. Thành phần của mạng Wifi • Access Point (AP) AP là bộ thu phát không dây LAN (Local – Area Network), hoặc là trạm cơ sở có thể kết nối đồng thời một hoặc nhiều thiết bị không dây với Internet. • Wifi Card Cho phép chấp nhận tín hiệu không dây và thông tin chuyển tiếp.
• Safeguards Khả năng bảo vệ: tường lửa và phần mềm chống virus giúp giữ an toàn thông tin cho người dùng. Cấu trúc liên kết • Peer to peer Là cấu trúc liên kết ngang hàng, không bắt buộc AP, các thiết bị bên trong có thể giao tiếp trực tiếp với nhau. Phù hợp để thiết lập mạng không dây một cách nhanh chóng và dễ dàng. Cấu trúc liên kết ngang hàng BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 11 CHƯƠNG 2.
CƠ SỞ LÝ THUYẾT • Infrastructure Mode Là cấu trúc liên kết dựa trên AP, liên lạc với nhau qua địa điểm truy cập (Access Point).