Đồ Án Thiết Kế và Thi Công Mô Hình Ứng Dụng IoT Để Giám Sát Thiết Bị Điện Trong Nhà

• Tác giả: Nguyễn Huỳnh Tâm
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Văn Thái
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công Nghệ Kỹ Thuật Điện Tử Truyền Thông
• Đề tài: Thiết Kế Và Thi Công Mô Hình Ứng Dụng IoT Vào Việc Điều Khiển Giám Sát Các Thiết Bị Điện Trong Nhà
• Loại tài liệu: đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2018
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. ĐẶT VẤN ĐỀ
• 1.2. MỤC TIÊU
• 1.3. NỘI DUNG THỰC HIỆN
• 1.4. GIỚI HẠN
• 1.5. BỐ CỤC
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
• 2.1. NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA MÔ HÌNH
• 2.1.1. Điều khiển trực tiếp từ mô hình
• 2.1.2. Điều khiển thông qua web
• 2.2. GIỚI THIỆU VỀ PHẦN CỨNG
• 2.2.1. Mạch cảm ứng điện dung
• 3. CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ
• 4. CHƯƠNG 4: THI CÔNG HỆ THỐNG
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ, NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ
• 6. CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Giới thiệu về Mô hình IoT Điều khiển Thiết bị Điện trong Nhà

Đồ án tốt nghiệp này tập trung vào thiết kế và thi công mô hình ứng dụng IoT vào việc điều khiển giám sát các thiết bị điện trong nhà. Mô hình tận dụng Internet of things (IoT) để cung cấp giải pháp điều khiển từ xa và giám sát các thiết bị điện gia dụng. Nhà thông minh là mục tiêu hướng tới, tích hợp các thiết bị điện gia dụng thông minh để nâng cao tiện ích và hiệu quả sử dụng năng lượng. Mô hình này giải quyết vấn đề quản lý năng lượng, đặc biệt là giảm sát năng lượng, góp phần vào tiết kiệm năng lượng. An ninh nhà thông minh cũng được xem xét gián tiếp thông qua việc giám sát trạng thái hoạt động của các thiết bị.

1.1. Tổng quan về Hệ thống

Hệ thống bao gồm các thành phần chính: cảm biến IoT, gateway IoT, cloud IoT, và ứng dụng IoT. Cảm biến IoT, trong trường hợp này là cảm biến điện dung, thu thập dữ liệu về trạng thái người dùng tương tác. Gateway IoT, cụ thể là ESP8266, xử lý dữ liệu và truyền dữ liệu lên cloud IoT. Cloud IoT lưu trữ dữ liệu, cung cấp giao diện người dùng và thực hiện điều khiển từ xa. Ứng dụng IoT (phần mềm web server) cho phép người dùng theo dõi và kiểm soát các thiết bị. Kiến trúc IoT được thiết kế để đảm bảo tính an toàn bảo mật IoT và thông tin liên lạc IoT. Các protocol IoT như MQTT, CoAP, hoặc HTTP có thể được sử dụng để truyền dữ liệu. Việc lựa chọn platform IoT và phần mềm IoT thích hợp là rất quan trọng cho hiệu quả hoạt động của hệ thống. Thiết kế hệ thống IoT và triển khai hệ thống IoT cần được thực hiện cẩn thận để đạt hiệu quả tối ưu.

1.2. Thành phần phần cứng và phần mềm

Mô hình sử dụng ESP32 IoT hoặc ESP8266 IoT làm bộ xử lý trung tâm, kết hợp với mạch cảm ứng điện dung AT42QT2120 để nhận tín hiệu người dùng. Mạch công suất sử dụng triac để điều khiển các thiết bị điện. Phần mềm IoT bao gồm phần firmware trên ESP và phần web server. Phần mềm được xây dựng để đảm bảo giao diện người dùng trực quan và dễ sử dụng. Cơ sở dữ liệu được sử dụng để lưu trữ dữ liệu trạng thái thiết bị. Việc lựa chọn các ngôn ngữ lập trình IoT (Arduino, Python,...) phù hợp cho cả phần cứng và phần mềm là cần thiết. API IoT được thiết kế để cho phép tương tác giữa các thành phần của hệ thống. Dữ liệu lớn IoT được thu thập và có thể được sử dụng cho mục đích phân tích và cải tiến hệ thống trong tương lai. Mô hình xem xét các xu hướng IoT hiện nay, bao gồm cả tích hợp thiết bị IoT và chuẩn kết nối IoT.

1.3. Thách thức và hướng phát triển

Một số thách thức IoT gặp phải bao gồm: Khó khăn trong việc đảm bảo an toàn bảo mật IoT; Chi phí triển khai IoT có thể cao; So sánh các platform IoT khác nhau để chọn lựa giải pháp phù hợp nhất. Thực tiễn tổng hợp IoT là cần thiết để tối ưu hoá hiệu suất hệ thống. Các ứng dụng thực tế IoT cần được xem xét để cải tiến mô hình. Mô hình kinh doanh IoT cũng cần được xem xét để đảm bảo tính khả thi lâu dài của sản phẩm. Các vấn đề về mạng lưới IoT và bảo mật mạng IoT cần được quan tâm. Thực tiễn ảo IoT có thể được sử dụng để kiểm tra và tối ưu hoá hệ thống trước khi triển khai. Hướng phát triển trong tương lai bao gồm việc tích hợp thêm nhiều thiết bị điện thông minh, như đèn thông minh, quạt thông minh, điều hòa thông minh, tủ lạnh thông minh, máy giặt thông minh, và tăng khả năng điều khiển bằng giọng nói.