CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ SMART HOUSE 1. Giới thiệu về Smart House Nhà thông minh đang là một xu hướng công nghệ tất yếu trên thế giới, trở thành tiêu chuẩn của nhà ở hiện đại trong kỷ nguyên Internet of Things – kết nối vạn vật qua Internet. Bên cạnh đó, sự tiện nghi, tiết kiệm thời gian và công sức cũng dần trở thành một tiêu chuẩn cần thiết nhằm nâng cao chất lượng cuộc sống của chúng ta. Nhà thông minh được trang bị các hệ thống tự động cùng với cách bố trí hợp lý, các hệ thống này có khả năng tự điều phối các hoạt động trong ngôi nhà theo thói quen sinh hoạt và nhu cầu cá nhân của gia chủ.
Chúng ta cũng có thể hiểu ngôi nhà thông minh là một hệ thống chỉnh thể mà trong đó, tất cả các thiết bị điện tử gia dụng đều được liên kết với thiết bị điều khiển trung tâm và có thế phối hợp với nhau để cùng thực hiện một chức năng. 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. Dưới đây là cách mà một ngôi nhà thông minh giúp bạn có một cuộc sống tiện nghi và thoải mái hơn: - Các cánh cửa đều có thể đóng và mở chỉ bằng một nút nhấn trên Smart Phone. - Hệ thống đèn sân vườn, đèn hành lang và đèn nhà vệ sinh đều tự động bật và tắt khi có người đến gần.
- Hệ thống đèn, quạt, máy lạnh, bình nóng lạnh, rèm cửa đều có thể hoạt động thông qua chiếc Smart Phone. - Tính năng an ninh như tự động cảnh báo và liên lạc với chủ nhà khi có người cố tình xâm nhập trái phép. - Hệ thống báo cháy, rò rỉ khí Gas luôn trong trạng thái sẵn sàng cảnh báo và liên lạc với chủ nhà khi có sự cố xảy ra. - Có thể giám sát và điều khiển các thiết bị trong ngôi nhà dù bạn đang ở bất cứ đâu.
Mô hình Smart House 1. Lịch sử Smart House Thời kỳ trước, khái niệm Smart House với khả năng điều khiển từ xa, điều khiển bằng nút bấm chỉ xuất hiện trong phim ảnh, điển hình là bộ phim hoạt hình nổi tiếng “Gia đình nhà Jetsons” (The Jetsons). Với việc phát hành X10 năm 1975, một giao thức truyền thông cho Home Automation. X10 gửi tín hiệu 120 kHz (Radio frequency - RF) của thông tin số lên hệ thống dây điện hiện tại trong nhà đến các đầu ra hoặc công tắc có thể lập trình được.
Các tín hiệu này truyền tải lệnh đến các thiết bị tương ứng, kiểm soát cách thức và thời gian hoạt động của thiết bị. Ví dụ: Một máy phát có thể gửi tín hiệu dọc theo dây điện trong nhà, yêu cầu bật thiết bị vào một thời gian cụ thể. Tuy nhiên, vì dây điện không được thiết kế đặc biệt chống nhiễu sóng radio nên X10 không phải lúc nào cũng đáng tin cậy. Các tín hiệu sẽ bị mất và trong một số trường hợp, các tín hiệu không vượt qua các mạch nối với các cực 5 khác nhau, được tạo ra khi dịch vụ 220 Volt tách ra thành một cặp nguồn cấp dữ liệu 100 Volt, phổ biến ở Hoa Kỳ.
X10 ban đầu là công nghệ một chiều, do đó các thiết bị thông minh có thể thực hiện lệnh nhưng không thể gửi dữ liệu trở lại mạng trung tâm. Sau đó, các thiết bị X10 hai chiều được sản xuất với chi phí cao hơn. Từ năm 2000, khi mạng Internet phát triển mạnh mẽ và trở nên phổ biến, người ta bắt đầu đi vào nghiên cứu để tìm ra cách kết nối hệ thống điều khiển tự động hóa căn nhà với mạng Internet. Hiroshi Kanma và các đồng sự đã đề xuất việc hệ thống được điều khiển thông qua Bluetooth vào năm 2003.
Năm 2006, hệ thống mạng lưới phức hợp các sản phẩm gia dụng được giới thiệu. Mạng lưới này sử dụng Bluetooth hoặc mạng điện thoại để gửi dữ liệu cho nhà cung cấp và truyền dẫn trở về căn nhà của người sử dụng. Bằng cách thức này, người dùng có thể điều khiển các thiết bị trong nhà kể cả khi ở bên ngoài. Khi các thiết bị công nghệ dần có giá thành rẻ hơn, chúng cũng được tích hợp nhiều hơn vào căn nhà của chúng ta.
Cùng với sự phổ biến ấy, ngày càng có nhiều công ty đầu tư vào việc nghiên cứu nâng cấp và phát triển các công nghệ này để chúng hoạt động hiệu quả hơn và có giá thành rẻ hơn nữa. Hiện nay, công nghệ tự động hóa nhà ở xuất hiện ở hầu khắp mọi nơi, và chúng ta thậm chí đôi khi còn chẳng nhận ra. Giờ đây, rất nhiều người trong chúng ta đã có thể điều khiển ti vi, hệ thống sưởi, chuông báo động, đèn chiếu sáng, cửa ra vào từ điện thoại thông minh và các bộ điều khiển. Với sự phát triển như vũ bão này, có thể nói, những bước tiến hay thay đổi trong công nghệ nhà thông minh trong tương lai sẽ không còn có bất kỳ giới hạn nào ngoài chính trí tưởng tượng của con người.
Ưu điểm và nhược điểm của Smart House 1. Ưu điểm - Một trong những lợi ích nổi bật nhất của tự động hóa ngôi nhà là cung cấp sự an tâm cho chủ nhà, cho phép họ quan sát nhà từ xa, chống lại những nguy hiểm như quên khóa Gas hoặc ra khỏi nhà quên chưa khóa cửa,. 6 - Tăng thêm sự an toàn qua việc điều khiển chiếu sáng và thiết bị điện (Appliance and lighting control). - Tiết kiệm thời gian.
- Mang lại sự thoải mái nhất cho người dùng. - Cho phép bạn điều khiển, kiểm soát ngôi nhà mỗi khi đi xa. - Giúp bảo vệ an ninh cho ngôi nhà. Nhược điểm - Chi phí thiết kế và mua sắm trang thiết bị thông minh khá đắt.
- Cần có thời gian để làm quen và học cách quản lý, sử dụng đối với người không am hiểu về công nghệ cao. - Vấn đề hỏng hóc sự cố phức tạp cần đến kỹ thuật xử lý. Xu hướng phát triển Smart House trong tương lai Ở những nước phát triển, khái niệm Smart House đã quá quen thuộc với mỗi gia đình. Ngôi nhà nào cũng đều được trang bị các thiết bị thông minh tiên tiến nhất theo tiêu chuẩn quốc tế.
Còn tại Việt Nam, Smart House cũng đang dần được phổ biến, bước đầu được ứng dụng tại một số dự án căn hộ cao cấp tại các thành phố lớn, tạo nên một trào lưu và xu hướng trải nghiệm sống mới. Rõ ràng Smart House đang trở thành xu thế công nghệ tất yếu trong cuộc sống. Xu hướng phát triển Smart House điều khiển bằng giọng nói Công nghệ điều khiển bằng giọng nói đã ứng dụng thành công trên một số thiết bị: Smart Phone, Robot, Tivi Android box… Một số công ty Smart House hiện nay cũng đang nghiên cứu sản xuất các thiết bị có thể điều khiển bằng giọng nói thông qua trợ lý ảo. Điển hình như gã khổng lồ Amazon với sản phẩm Amazon Echo và phần mềm trợ lý ảo Alexa, đây là một thiết bị mạnh mẽ nhất hiện nay.
Ở Việt Nam một số hãng áp dụng công nghệ này và xem nó là xu hướng nhà thông minh trong tương lai. Tuy nhiên hoạt động vẫn chưa ổn định, cần nhiều cải tiến hơn nữa. Và trong tương lai gần, thông minh điều khiển bằng giọng nói sẽ trở thành hiện thực, chỉ cần ra lệnh, ngôi nhà lập tức làm theo ngay. Xu hướng phát triển Smart House chẩn đoán được sức khỏe Từ những chiếc đồng hồ thông minh tới Robot cải thiện giấc ngủ đang được phát triển mạnh mẽ.
Với tầm nhìn rộng hơn khi muốn cải thiện con người thông qua dữ liệu sinh trắc học đã thu thập được, các nhà nghiên cứu vẫn đang tiếp tục phát triển các bộ theo dõi thể lực hay giường thông minh. Nó được kỳ vọng sẽ thay đổi nhịp sống sinh học của người bận rộn hay chỉ đơn giản là cải thiện sức khỏe cá nhân và cộng đồng. Giường ngủ thông minh được sáng tạo bởi Sleep Number là ví dụ điển hình. Nó phân tích SleepIQ từ dữ liệu sinh trắc học mỗi ngày của người dùng.
Nó cũng dự đoán được điều kiện y học như khả năng ngưng thở, đau tim hoặc theo dõi bệnh nhân. Nó cũng xác định tình trạng bệnh nhân hiện tại, trước khi chúng kịp lan rộng hoặc phát triển. Xu hướng phát triển Smart House nhờ trang bị trí tuệ nhân tạo AI Công nghệ trí tuệ nhân tạo (AI) là trí tuệ do con người lập trình tạo nên với mục tiêu giúp máy tính có thể tự động hóa các hành vi thông minh như con người, có thể học hỏi và khả năng thích ứng thông minh của máy móc. Hiện nay, một số quốc gia đã áp dụng công nghệ AI này vào việc nhận diện khuôn mặt công dân và đánh giá đây là công dân tốt hay xấu thông qua hệ thống Camera được lắp đặt trên toàn quốc, tiêu biểu là Trung Quốc và các nước Châu Âu.
Theo dự đoán đến năm 2050, xu hướng nhà thông minh có trí tuệ nhân tạo, Robot, thực tế ảo sẽ được áp dụng vào những căn nhà mà chúng ta đang sống. 8 CHƯƠNG 2: LINH KIỆN VÀ MODUN SỬ DỤNG TRONG HỆ THỐNG 2. Nguồn Laser, quang trở (cảm biến thu phát hồng ngoại) Cảm biến thu - phát hồng ngoại: gồm 2 Led, một Led phát và một Led thu; Led phát hồng ngoại sẽ phát ra sóng ánh sáng có bước sóng hồng ngoại, tia hồng ngoại phát ra một tần số nhất định. Điện áp làm việc của cảm biến là 3.
Độ nhạy sáng của cảm biến được điều chỉnh bằng chiết áp và có thể dễ dàng lắp ráp. Giới thiệu Transistor Hình 2.1: Cấu tạo Transistor thuận – ngược - Transitor hay còn gọi là bóng dẫn gồm ba lớp bán dẫn ghép với nhau hình thành hai mối tiếp giáp P-N, nếu ghép theo thứ tự PNP ta được Transistor thuận, nếu ghép theo thứ tự NPN ta được Transistor ngược. Về phương diện cấu tạo Transistor tương đương với hai Diode đấu ngược chiều nhau. Cấu trúc này được gọi là Bipolar Junction Transitor (BJT) vì dòng điện chạy trong cấu trúc này bao gồm cả hai loại điện tích âm và dương (Bipolar nghĩa là hai cực tính).
- Ba lớp bán dẫn được nối ra thành ba cực, lớp giữa gọi là cực gốc ký hiệu là B (Base), lớp bán dẫn B rất mỏng và có nồng độ tạp chất thấp. - Hai lớp bán dẫn bên ngoài được nối ra thành cực phát (Emitter) viết tắt là E, và cực thu hay cực góp (Collector) viết tắt là C, vùng bán dẫn E và C có cùng 9 loại bán dẫn (loại N hay P) nhưng có kích thước và nồng độ tạp chất khác nhau nên không hoán vị cho nhau được.