Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Lý do chọn đề tài và bối cảnh thực tiễn

Sự phát triển của kỹ thuật số, khoa học máy tính và công nghệ truyền thông không dây (Bluetooth, Wifi, mạng di động GSM/GPRS) đã tạo điều kiện thúc đẩy các hệ thống tự động hóa phục vụ đời sống sinh hoạt. Nhà thông minh (Smart Home) là giải pháp tích hợp các phân hệ điều khiển, giám sát môi trường, an ninh, chiếu sáng và quản lý năng lượng thành một thể thống nhất, cho phép người dùng vận hành tự động hoặc điều khiển từ xa.

Trên thị trường Việt Nam, các giải pháp thương mại như BKAV SmartHome hay Lumi đã xuất hiện nhưng giá thành lắp đặt còn cao so với mức thu nhập trung bình của đại bộ phận người dân. Đề tài "Giám sát và điều khiển ngôi nhà thông minh" được thực hiện nhằm nghiên cứu, thiết kế một mô hình điều khiển thiết bị đa phương thức với chi phí thấp, tận dụng các thiết bị di động chạy hệ điều hành Android sẵn có của người dùng để làm giao diện giám sát, kết hợp với các dòng vi điều khiển và module truyền thông phổ biến.

Mục tiêu nghiên cứu

Đề tài xác định 6 mục tiêu cụ thể:

  1. Điều khiển thiết bị trong nhà thông qua công nghệ kết nối Bluetooth.
  2. Điều khiển thiết bị và gửi cảnh báo thông qua công nghệ SIM900A (mạng di động GSM).
  3. Điều khiển thiết bị qua module mạng không dây Wifi ESP8266.
  4. Viết chương trình điều khiển cho board Arduino tiếp nhận tín hiệu từ các cảm biến ngõ vào và điều khiển các thiết bị chấp hành ngõ ra.
  5. Thi công hoàn thiện mô hình vật lý ngôi nhà thông minh.
  6. Thiết kế giao diện ứng dụng điều khiển trên điện thoại thông minh chạy hệ điều hành Android.

Nhiệm vụ nghiên cứu

Để hiện thực hóa các mục tiêu trên, tác giả đề ra 6 nội dung nghiên cứu:

  • Nội dung 1: Thu thập dữ liệu và quy trình thiết kế hệ thống nhà thông minh.
  • Nội dung 2: Khảo sát, lựa chọn giải pháp thiết kế hệ thống và mô hình nhà thông minh.
  • Nội dung 3: Lựa chọn các linh kiện, module và thiết bị phần cứng phục vụ thi công mô hình.
  • Nội dung 4: Thiết kế hệ thống điều khiển trung tâm và các khối chức năng.
  • Nội dung 5: Thi công lắp ráp mô hình kiến trúc vật lý và bố trí thiết bị.
  • Nội dung 6: Thử nghiệm, vận hành và đánh giá kết quả thực hiện.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

  • Đối tượng nghiên cứu: Hệ thống phần cứng vi điều khiển (Arduino, ESP8266), các module truyền thông không dây (HC-05, ESP8266, SIM900A), các loại cảm biến môi trường/an ninh và ứng dụng điều khiển trên nền tảng Android.
  • Phạm vi mô hình: Mô hình kiến trúc có kích thước thực tế là dài 80 cm, rộng 60 cm, cao 30 cm; phân chia thành các khu vực chức năng gồm: 1 phòng khách, 1 gara, 2 phòng ngủ, 1 phòng bếp, 1 phòng vệ sinh và khu vực sân vườn.
  • Giới hạn hệ thống: Sử dụng 3 board Arduino và 1 board ESP8266 kết hợp các cơ cấu chấp hành công suất nhỏ/mô phỏng (động cơ servo, rơ le, LED, còi báo, động cơ bơm mini) để kiểm chứng giải thuật điều khiển.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khung lý thuyết và công nghệ sử dụng

  • Chuẩn truyền thông nối tiếp UART và chuẩn RS-232: Cấu trúc khung truyền dữ liệu bất đồng bộ định dạng 8N1 (8 bit dữ liệu, không parity, 1 bit stop), quy tắc đồng bộ xung clock với tốc độ baud, mức điện áp logic TTL (0V/5V) và RS-232 (+5V đến +15V đối với mức 0/space; -3V đến -15V đối với mức 1/mark).
  • Module GSM/GPRS SIM900A: Hoạt động trên băng tần kép EGSM 900MHz và DCS 1800MHz, tích hợp vi xử lý ARM926EJ-S, giao tiếp thông qua tập lệnh chuẩn AT Command, hỗ trợ các chức năng SMS (Text/PDU), cuộc gọi, truyền dữ liệu GPRS (tải xuống tối đa 85.6 kbps, tải lên 42.8 kbps).
  • Nền tảng vi điều khiển Arduino (Atmega328 / Atmega2560): Kiến trúc vi xử lý 8-bit AVR, xung nhịp 16MHz, tích hợp bộ nhớ Flash, SRAM, EEPROM, các cổng Digital I/O, bộ biến đổi tương tự sang số ADC 10-bit và bộ điều chế độ rộng xung PWM 8-bit; lập trình trên nền tảng Arduino IDE.
  • Module Bluetooth HC-05: Chuẩn Bluetooth V2.0+EDR, tần số 2.4GHz, hỗ trợ cấu hình qua chân KEY ở 2 chế độ (tự động kết nối hoặc nhận lệnh AT Command), tốc độ baudrate mặc định 9600 bps.
  • Chip Wifi SoC ESP8266 (AI-Thinker ESP-01, ESP-07, ESP-12F): Lõi vi xử lý 32-bit Tensilica (80MHz/160MHz), RAM 50KB, bộ nhớ ngoài SPI Flash 4MB, tích hợp giao thức TCP/IP, hỗ trợ các chế độ bootup qua cấu hình mức logic trên các chân MTDO (GPIO15), GPIO0, GPIO2.

Phương pháp nghiên cứu

  • Phương pháp phân tích - tổng hợp tài liệu: Thu thập thông số kỹ thuật (datasheet), sơ đồ chân, nguyên lý cấp nguồn và tập lệnh điều khiển của từng linh kiện.
  • Phương pháp thiết kế kỹ thuật phần cứng: Tính toán, thiết kế sơ đồ nguyên lý mạch nguồn DC-DC, mạch ghép nối vi điều khiển với các khối ngoại vi, module cảm biến và mạch kích relay cách ly.
  • Phương pháp lập trình hệ thống nhúng: Xây dựng lưu đồ giải thuật, viết mã nguồn điều khiển vi xử lý bằng ngôn ngữ C/C++ trên Arduino IDE; thiết kế giao diện đồ họa người dùng (GUI) trên Android bằng công cụ MIT App Inventor 2 và nền tảng Blynk.
  • Phương pháp thực nghiệm kiểm chứng: Thi công mạch thực tế trên mô hình kiến trúc, thử nghiệm từng phân hệ chức năng riêng lẻ và kiểm tra tính liên động của toàn bộ hệ thống.

Thiết kế và triển khai

Sơ đồ khối hệ thống

Hệ thống được tổ chức thành các khối chức năng liên kết với khối xử lý trung tâm:

Tên khối Thành phần phần cứng Chức năng kỹ thuật
Khối nguồn Adapter 220VAC/12VDC (5A), IC hạ áp LM2596 Cung cấp nguồn 12V tổng và hạ áp tạo mức nguồn 5V/3A cấp riêng cho SIM900A, 5V/3.3V cho Arduino, cảm biến và relay
Khối xử lý trung tâm Board Arduino Mega 2560, Arduino UNO Thu nhận tín hiệu từ cảm biến và module truyền thông, thực thi giải thuật và xuất lệnh điều khiển ngõ ra
Khối truyền thông không dây Module Bluetooth HC-05, ESP8266, SIM900A Nhận lệnh điều khiển từ điện thoại qua sóng Bluetooth/Wifi; gửi/nhận SMS và thực hiện cuộc gọi cảnh báo qua mạng GSM
Khối cảm biến Cảm biến mưa (LM358), độ ẩm đất (LM393), ánh sáng, lửa, chuyển động (PIR), nhiệt độ DHT11 Giám sát trạng thái môi trường, phát hiện sự cố cháy, có người chuyển động, mưa hoặc đất khô
Khối giao tiếp tại chỗ Bàn phím ma trận (Keypad), màn hình LCD 16x2 Nhập mật mã mở khóa cửa, hiển thị trạng thái và thông tin hoạt động trực tiếp
Khối chấp hành Relay 8 kênh (kích mức thấp), Relay 2 kênh (kích mức cao), Micro Servo 9G, còi báo, động cơ bơm Đóng ngắt đèn, quạt, máy lạnh, kéo rèm che mưa, bơm nước tưới cây/chữa cháy, phát âm thanh báo động

Thiết kế mạch nguồn và phối ghép phần cứng

  • Yêu cầu nguồn SIM900A: Hoạt động ở dải điện áp 3.4V - 4.4V (danh định 4V), dòng tiêu thụ khi truyền dữ liệu có thể đạt đỉnh 2A. Thiết kế sử dụng mạch nguồn xung hạ áp DC-DC từ nguồn 12V xuống mức điện áp tương thích, kết hợp mạch lọc tụ bypass gồm 1 tụ hóa 100µF và 1 tụ gốm 0.1µF - 1µF mắc song song sát chân VBAT để triệt tiêu sụt áp đột biến.
  • Cấu hình Boot up chip ESP8266:
    • Chế độ nạp code từ UART: MTDO (GPIO15) = L, GPIO0 = L, GPIO2 = H.
    • Chế độ chạy code từ SPI Flash: MTDO (GPIO15) = L, GPIO0 = H, GPIO2 = H.
    • Chế độ chạy từ SD Card: MTDO (GPIO15) = H, GPIO0 = X, GPIO2 = X.

Thiết kế phần mềm điều khiển

  • Lập trình vi điều khiển: Xây dựng các hàm quét phím ma trận, so sánh mật mã để kích hoạt động cơ servo mở cửa; hàm đọc tín hiệu ADC/Digital từ cảm biến môi trường; hàm giao tiếp UART với SIM900A để giải mã cú pháp tin nhắn SMS hoặc kích hoạt cuộc gọi khẩn cấp khi có báo động.
  • Phần mềm di động Android: Sử dụng MIT App Inventor 2 để thiết kế giao diện gồm các nút bấm kết nối Bluetooth, các nút điều khiển bật/tắt thiết bị từng phòng; ứng dụng Blynk kết nối qua module ESP8266 để điều khiển thiết bị qua mạng Wifi nội bộ.

Nội dung chính theo từng chương

Chƣơng 1. Tổng quan

  • Giới thiệu bối cảnh thực tiễn, định nghĩa và tầm quan trọng của hệ thống nhà thông minh trong việc nâng cao tiện nghi sinh hoạt và bảo đảm an ninh.
  • Phân tích các giải pháp thương mại hiện hữu tại Việt Nam (BKAV SmartHome, Lumi), chỉ rõ hạn chế về giá thành lắp đặt đối với nhóm người dùng có thu nhập trung bình.
  • Xác định mục tiêu, 6 nhiệm vụ nghiên cứu cụ thể và các giới hạn về kích thước mô hình (80 x 60 x 30 cm), số lượng vi điều khiển (3 board Arduino, 1 board ESP8266) và danh mục linh kiện mô phỏng.

Chƣơng 2. Cơ sở lý thuyết

  • Trình bày kiến trúc tổng thể của nhà thông minh bao gồm máy chủ điều khiển (Home Server), mạng thiết bị gia dụng đầu cuối, các phương thức truyền thông có dây (PLC) và không dây (Zigbee, Wifi, Bluetooth).
  • Khảo sát chuẩn truyền thông UART và RS-232: định dạng khung truyền 8N1, quy tắc định thời lấy mẫu xung clock gấp 16 lần tốc độ baud, sai số xung clock cho phép tối đa 3% trên khung 12 bit.
  • Phân tích cấu trúc phần cứng và tập lệnh của module SIM900A, thông số nguồn cấp yêu cầu dòng đỉnh 2A, giao diện thẻ SIM và kết nối RF 50 Ohm.
  • Trình bày đặc tính phần cứng board Arduino UNO và Mega 2560: cấu trúc vi điều khiển AVR, các cổng Digital I/O, kênh PWM 8-bit, ADC 10-bit và các chuẩn giao tiếp Serial, SPI, I2C.
  • Phân tích module Bluetooth HC-05 (chuẩn V2.0, baudrate 9600, điện áp 3.3V - 5V) và dòng chip Wifi ESP8266 (các module AI-Thinker ESP-01, ESP-07, ESP-12F, cấu hình các chân khởi động boot up).

Chƣơng 3. Tính toán và thiết kế

  • Xây dựng sơ đồ khối chi tiết của toàn hệ thống và nguyên lý tương tác giữa khối xử lý trung tâm với các khối ngoại vi.
  • Tính toán, thiết kế sơ đồ nguyên lý mạch nguồn 12V/5A và mạch hạ áp cung cấp cho SIM900A có gắn tụ lọc bypass chống sụt áp.
  • Thiết kế mạch ghép nối chi tiết cho khối cảm biến:
    • Cảm biến mưa: Sử dụng IC so sánh LM358, xuất 2 ngõ ra Analog (AO) và Digital (DO mức TTL 100mA), chỉnh độ nhạy bằng biến trở.
    • Cảm biến độ ẩm đất: Sử dụng đầu dò cắm đất kết hợp IC LM393, xuất tín hiệu DO (mức cao khi đất khô, mức thấp khi đủ ẩm) và AO.
    • Cảm biến ánh sáng: Sử dụng quang trở kết hợp mạch so sánh LM393.
    • Các cảm biến khác: Cảm biến nhiệt độ DHT11, cảm biến lửa phát hiện quang phổ ngọn lửa, cảm biến chuyển động PIR.
  • Thiết kế sơ đồ nguyên lý ghép nối giữa Arduino với Keypad, LCD 16x2, module Bluetooth HC-05, module SIM900A, module ESP8266 và các khối relay chấp hành.

Chƣơng 4. Thi công hệ thống

  • Triển khai lắp ráp phần cứng trên mô hình nhà thực tế kích thước 80 x 60 x 30 cm, phân chia chi tiết các không gian chức năng.
  • Lập trình vi điều khiển Arduino qua các lưu đồ giải thuật:
    • Lưu đồ điều khiển mở cửa bằng mật khẩu trên bàn phím ma trận kết hợp hiển thị LCD.
    • Lưu đồ tiếp nhận và xử lý lệnh điều khiển thiết bị qua Bluetooth và Wifi.
    • Lưu đồ giám sát hệ thống an ninh và phát hiện xâm nhập.
    • Lưu đồ tự động hóa theo cảm biến (đóng rèm khi mưa, bật đèn sân vườn khi tối, tưới cây theo độ ẩm đất, bật quạt theo nhiệt độ).
  • Xây dựng giao diện ứng dụng trên điện thoại Android bằng MIT App Inventor 2 (thiết kế khối Designer và Blocks điều khiển) và cấu hình ứng dụng Blynk qua ESP8266.
  • Đấu nối toàn bộ hệ thống, kiểm tra độ tin cậy và đo đạc thực tế sự phản hồi của các cơ cấu chấp hành.

Chƣơng 5. Kết luận

  • Tổng kết toàn bộ các hạng mục đã hoàn thành theo mục tiêu ban đầu của đồ án.
  • Đánh giá các điểm hạn chế về mặt phần cứng và khoảng cách điều khiển thực tế.
  • Đề xuất các hướng phát triển nâng cấp hệ thống trong tương lai.

Kết quả và đóng góp

Kết quả kỹ thuật đạt được

Hệ thống đã thi công hoàn chỉnh mô hình vật lý và vận hành thử nghiệm các phân hệ chức năng:

Phân hệ chức năng Phần cứng kích hoạt Cơ chế hoạt động thực tế trên mô hình
Cửa tự động Keypad ma trận, LCD 16x2, Micro Servo 9G, Bluetooth Mở cửa khi nhập đúng mật mã từ bàn phím hoặc gửi lệnh mở từ điện thoại qua Bluetooth; hiển thị thông báo trên LCD
An ninh chống trộm Cảm biến PIR, Còi báo, SIM900A Khi phát hiện người chuyển động trong vùng bảo vệ lúc vắng nhà, còi hú kích hoạt đồng thời SIM900A gửi tin nhắn SMS và gọi điện đến số chủ nhà
Báo cháy & Chữa cháy Cảm biến lửa, Động cơ bơm nước, SIM900A Phát hiện ngọn lửa, tự động bật máy bơm phun nước dập lửa và thực hiện cuộc gọi/gửi SMS cảnh báo
Che mưa tự động Cảm biến mưa (LM358), Động cơ RC Servo Phát hiện nước mưa trên bề mặt cảm biến, tự động điều khiển động cơ quay kéo rèm che khu vực phơi đồ
Chiếu sáng sân vườn Cảm biến ánh sáng (LM393), Relay, Đèn LED Tự động bật hệ thống đèn chiếu sáng ngoài sân vườn khi trời tối và tự tắt khi trời sáng
Tưới cây tự động Cảm biến độ ẩm đất (LM393), Động cơ bơm mini Khi độ ẩm đất giảm xuống dưới ngưỡng cài đặt (DO lên mức cao), kích hoạt động cơ bơm nước tưới tiểu cảnh
Điều khiển từ xa Ứng dụng Android, HC-05, ESP8266, Relay Cho phép bật/tắt thủ công hệ thống đèn chiếu sáng, quạt, điều hòa từng phòng qua giao diện ứng dụng

Đóng góp của đề tài

  • Xây dựng thành công mô hình tích hợp đồng thời nhiều phương thức điều khiển không dây (Bluetooth cho phạm vi gần, Wifi cho mạng nội bộ, GSM/SMS cho phạm vi xa không phụ thuộc Internet).
  • Tận dụng thiết bị di động cá nhân chạy hệ điều hành Android để làm trung tâm giám sát trực quan, giúp giảm thiểu đáng kể chi phí đầu tư thiết bị điều khiển chuyên dụng so với các hệ thống thương mại.
  • Cung cấp tài liệu thiết kế chi tiết về việc ghép nối đa vi điều khiển, kỹ thuật xử lý nguồn dòng cao cho module viễn thông SIM900A và giải thuật tự động hóa theo kịch bản ngữ cảnh môi trường.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của đề tài

  • Toàn bộ hệ thống mới được triển khai thử nghiệm trên mô hình vật lý thu nhỏ (80 x 60 x 30 cm) với các thiết bị chấp hành mang tính mô phỏng/giả lập (LED mô phỏng đèn chiếu sáng, động cơ công suất nhỏ mô phỏng bơm và cửa).
  • Việc điều khiển thiết bị ở khoảng cách xa qua mạng chưa đạt được độ ổn định tối ưu so với yêu cầu đặt ra ban đầu.
  • Chưa có bộ lưu điện dự phòng chuyên dụng (UPS) để duy trì hoạt động liên tục khi xảy ra sự cố mất điện lưới.

Hướng nghiên cứu tiếp

  • Nâng cấp mạch công suất và hệ thống relay để đấu nối trực tiếp với các thiết bị điện dân dụng thực tế sử dụng điện áp 220VAC tải lớn.
  • Mở rộng phạm vi điều khiển thông qua giao thức Internet/Cloud, xây dựng máy chủ trung tâm (Home Server) hoàn chỉnh có khả năng giám sát qua luồng video từ camera an ninh.
  • Nâng cấp giao diện phần mềm Android với đồ họa 3D mô phỏng trực quan trạng thái từng phòng và bổ sung các kịch bản hẹn giờ phức tạp hơn.

Giá trị tham khảo

  • Đối tượng thụ hưởng: Sinh viên, học viên thuộc các ngành Công nghệ Kỹ thuật Điện tử - Truyền thông, Kỹ thuật Điều khiển & Tự động hóa, Điện công nghiệp và Kỹ thuật Máy tính/IoT đang thực hiện đồ án môn học hoặc đồ án tốt nghiệp liên quan đến hệ thống nhúng và Smart Home.
  • Nội dung tham khảo trọng tâm:
    • Kỹ thuật thiết kế mạch nguồn hạ áp DC-DC đáp ứng dòng đỉnh 2A cho module GSM SIM900A và phương pháp gắn tụ bypass chống sụt áp.
    • Sơ đồ ghép nối phần cứng và tập lệnh điều khiển giữa vi điều khiển Arduino với module SIM900A, module Bluetooth HC-05 và ESP8266.
    • Phương pháp xây dựng giao diện điều khiển phần cứng trên điện thoại Android sử dụng công cụ MIT App Inventor 2 và nền tảng Blynk.
    • Mạch chuẩn hóa tín hiệu cảm biến (mưa, độ ẩm, ánh sáng) sử dụng các IC so sánh LM358 và LM393.

Câu hỏi thường gặp

1. Đồ án sử dụng những công thức truyền thông không dây nào để kết nối và điều khiển thiết bị?

Đồ án tích hợp đồng thời ba phương thức truyền thông không dây:

  • Bluetooth (Module HC-05): Dùng để điều khiển thiết bị và mở khóa cửa từ điện thoại Android trong phạm vi gần trong nhà.
  • Wifi (Chip ESP8266): Dùng để kết nối mạng nội bộ và điều khiển thiết bị thông qua giao diện ứng dụng Blynk.
  • Mạng di động GSM/GPRS (Module SIM900A): Dùng để nhận tin nhắn SMS điều khiển từ xa và thực hiện cuộc gọi/gửi SMS cảnh báo khẩn cấp tới chủ nhà khi có sự cố cháy hoặc đột nhập.

2. Tại sao khối nguồn của module SIM900A cần được thiết kế riêng biệt và có yêu cầu kỹ thuật gì?

Module SIM900A hoạt động ở điện áp danh định khoảng 4V nhưng khi phát sóng truyền dữ liệu RF, dòng tiêu thụ có thể tăng đột biến lên đến 2A gây ra hiện tượng sụt áp trên đường mạch. Do đó, hệ thống phải thiết kế mạch nguồn xung hạ áp riêng biệt từ 12V xuống 5V/4V (dòng định mức 3A) và bắt buộc bố trí tụ điện bypass gồm 1 tụ hóa 100µF ghép song song với 1 tụ gốm từ 0.1µF đến 1µF ngay sau chân VBAT để triệt tiêu gợn sóng và ổn định điện áp.

3. Các chế độ khởi động (Boot up) của chip Wifi ESP8266 được thiết lập thông qua các chân GPIO nào?

Việc lựa chọn chế độ boot up của chip ESP8266 được cấu hình thông qua mức logic (High - H / Low - L) tại 3 chân: MTDO (GPIO15), GPIO0 và GPIO2:

  • Nạp code qua UART (Download code): MTDO = L, GPIO0 = L, GPIO2 = H.
  • Chạy chương trình từ bộ nhớ Flash ngoài (Boot from SPI Flash): MTDO = L, GPIO0 = H, GPIO2 = H.
  • Chạy từ thẻ nhớ (Boot from SD-card): MTDO = H, GPIO0 = X, GPIO2 = X.

4. Hệ thống an ninh và báo cháy hoạt động theo nguyên lý nào khi phát hiện sự cố?

  • Phân hệ an ninh: Cảm biến chuyển động PIR phát hiện có người xâm nhập vùng quét khi kích hoạt chế độ vắng nhà, vi điều khiển sẽ kích hoạt còi hú báo động tại chỗ, đồng thời xuất lệnh AT Command điều khiển SIM900A tự động gửi tin nhắn SMS và quay số gọi trực tiếp đến điện thoại chủ nhà.
  • Phân hệ báo cháy: Khi cảm biến lửa phát hiện quang phổ cháy, vi điều khiển lập tức kích relay bật động cơ bơm nước dập lửa, đồng thời kích hoạt SIM900A gửi tin nhắn và gọi điện khẩn cấp báo cáo sự cố cho gia chủ.

5. Cảm biến mưa và cảm biến độ ẩm đất trong đề tài xuất ra các dạng tín hiệu nào?

Cả hai loại cảm biến đều cung cấp hai chuẩn tín hiệu ngõ ra:

  • Ngõ ra Analog (AO): Xuất tín hiệu điện áp liên tục tỷ lệ với mức độ ẩm hoặc lượng nước trên bề mặt tiếp xúc, đưa vào chân ADC của Arduino để xử lý mức độ.
  • Ngõ ra Digital (DO): Xuất mức logic chuẩn 0 hoặc 1 thông qua các IC so sánh điện áp (LM358 trên module mưa và LM393 trên module độ ẩm đất). Ngưỡng kích hoạt mức logic này có thể tùy chỉnh trực tiếp bằng biến trở vi chỉnh trên bo mạch cảm biến.

Kết luận

Đồ án "Giám sát và điều khiển ngôi nhà thông minh" của tác giả Lê Thanh Huệ đã thiết kế, thi công thành công mô hình phần cứng hoàn chỉnh tích hợp đa giao thức truyền thông không dây (Bluetooth, Wifi, GSM) kết hợp cùng hệ thống cảm biến môi trường và an ninh. Nghiên cứu đã hiện thực hóa việc giám sát, cảnh báo tự động các sự cố cháy nổ, xâm nhập và tự động hóa sinh hoạt với giao diện điều khiển trực quan trên nền tảng Android. Dù còn giới hạn ở quy mô mô hình mô phỏng và công suất tải nhỏ, kết quả của đề tài là tài liệu kỹ thuật có giá trị tham khảo rõ ràng cho sinh viên và kỹ sư trong việc phát triển các giải pháp IoT và Smart Home giá thành thấp.