Thiết Kế và Chế Tạo Mô Hình Nhà Thông Minh

Khám phá quy trình thiết kế và chế tạo mô hình nhà thông minh, ứng dụng công nghệ hiện đại trong xây dựng và tối ưu hóa không gian sống.

Chuyên ngành

Cơ Điện Tử

Người đăng

Ẩn danh

Thể loại

Đồ án tốt nghiệp

2022

109
0
0

Phí lưu trữ

35 Point

Mục lục chi tiết

LỜI NÓI ĐẦU

CAM ĐOAN

1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NHÀ THÔNG MINH

1.1. Tổng quan về nhà thông minh

1.2. Các mô hình nhà thông minh đang được áp dụng hiện nay

1.3. Lựa chọn hướng thiết kế

2. CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ TỔNG QUAN HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN NHÀ THÔNG MINH

2.1. Sơ đồ kết cấu ngôi nhà và chức năng

2.2. Sơ đồ nguyên lý hoạt động

2.3. Giới thiệu modul Arduino

2.3.1. Giới thiệu chung

2.3.2. Một số ứng dụng của Arduino

3. CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ CẤU VÀ LINH KIỆN CHO NGÔI NHÀ THÔNG MINH

3.1. Sơ đồ mạch điều khiển các cơ cấu chấp hành

3.2. Tổng quan về các thiết bị sử dụng trong hệ thống

3.2.1. Động cơ servo SG90

3.2.2. Cảm Biến Khí Gas MQ-2

3.2.3. Cảm Biến Chuyển Động HC-SR510

3.2.4. Cảm biến phát hiện lửa

3.2.5. Bàn phím ma trận 4x4

3.3. Các modul thiết bị được sử dụng trong mô hình và chức năng

3.3.1. Phòng khách

3.3.2. Phòng ngủ

3.3.3. Phòng bếp

4. CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN, GIÁM SÁT CHO NGÔI NHÀ THÔNG MINH QUA APP BLYNK

4.1. Cách hoạt động của Blynk

4.2. Thiết kế hệ thống giám sát và điều khiển qua app blynk

4.3. Cách thức tạo giao diện trên app blynk

4.3.1. Các bước tạo nút nhấn điều khiển đèn và quạt trên app blynk

4.3.2. Các bước tạo giao diện hiển thị thông tin trên app Blynk

4.3.3. Các bước tạo nút nhấn điều khiển cửa sổ và báo động trên app blynk

5. CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÔ HÌNH THỰC NGHIỆM

5.1. Mô hình thực tế

5.2. Kết quả đạt được

5.3. Hướng phát triển cho hệ thống

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về nhà thông minh

Nhà thông minh, hay smart home, là một khái niệm đang ngày càng trở nên phổ biến trong xã hội hiện đại. Sự phát triển của công nghệ đã tạo ra nhu cầu cao về tiện nghi gia đìnhan ninh gia đình. Ngôi nhà thông minh không chỉ đơn thuần là nơi ở mà còn là một hệ thống tự động hóa, giúp người dùng quản lý và điều khiển các thiết bị trong nhà một cách dễ dàng. Theo đó, thiết kế nhà thông minh cần phải đáp ứng được các yêu cầu về tự động hóa, bảo mật và khả năng kết nối. Các thiết bị như cảm biến nhiệt độ, cảm biến độ ẩm, và hệ thống camera an ninh đều là những thành phần quan trọng trong hệ thống nhà thông minh. Việc sử dụng công nghệ nhà thông minh không chỉ mang lại sự tiện lợi mà còn giúp tiết kiệm năng lượng, nâng cao home comfort và đảm bảo an toàn cho người sử dụng.

1.1 Bối cảnh và nhu cầu sử dụng nhà thông minh

Trong bối cảnh xã hội hiện đại, nhu cầu về nhà thông minh ngày càng gia tăng. Sự phát triển của internet vạn vật (IoT) đã mở ra nhiều cơ hội cho việc kết nối và điều khiển các thiết bị trong nhà. Người dùng có thể dễ dàng giám sát và điều khiển ngôi nhà của mình từ xa thông qua các ứng dụng trên điện thoại. Điều này không chỉ giúp tiết kiệm thời gian mà còn nâng cao chất lượng cuộc sống. Các giải pháp nhà thông minh hiện nay không chỉ dừng lại ở việc điều khiển từ xa mà còn bao gồm các tính năng tự động hóa thông minh, giúp ngôi nhà tự động điều chỉnh theo nhu cầu và thói quen của người sử dụng.

1.2 Các mô hình nhà thông minh đang được áp dụng hiện nay

Trên thế giới, nhiều mô hình nhà thông minh đã được triển khai thành công, đặc biệt là ở Bắc Mỹ và châu Âu. Các mô hình này thường bao gồm các tính năng như cảnh báo đột nhập, hệ thống camera an ninh, và điều khiển thiết bị qua ứng dụng. Tại Việt Nam, các công ty như BKAV và Lumi cũng đã phát triển các giải pháp nhà thông minh phù hợp với nhu cầu và điều kiện của người tiêu dùng. Những mô hình này không chỉ đáp ứng được yêu cầu về an ninh gia đình mà còn mang lại sự tiện lợi và tiết kiệm năng lượng cho người sử dụng.

II. Thiết kế tổng quan hệ thống điều khiển nhà thông minh

Thiết kế hệ thống điều khiển cho nhà thông minh là một phần quan trọng trong việc xây dựng một ngôi nhà hiện đại. Hệ thống này bao gồm các cảm biến, bộ xử lý và các thiết bị điều khiển. Thiết bị nhà thông minh như Arduino được sử dụng để xử lý tín hiệu từ các cảm biến và điều khiển các thiết bị trong nhà. Sơ đồ nguyên lý hoạt động của hệ thống cho thấy cách mà các cảm biến như cảm biến nhiệt độ, độ ẩm, và khí gas hoạt động để cung cấp thông tin cho người dùng. Hệ thống này không chỉ giúp người dùng theo dõi tình trạng của ngôi nhà mà còn cho phép họ điều khiển các thiết bị từ xa thông qua ứng dụng trên điện thoại.

2.1 Sơ đồ kết cấu ngôi nhà và chức năng

Mô hình nhà thông minh được thiết kế với các phòng chức năng như phòng khách, phòng ngủ, và khu bếp. Mỗi phòng đều được trang bị các thiết bị thông minh để tự động hóa các chức năng như mở cửa, điều chỉnh ánh sáng và nhiệt độ. Hệ thống này giúp người dùng dễ dàng quản lý và điều khiển các thiết bị trong nhà, từ đó nâng cao tiện nghi gia đình và tiết kiệm năng lượng. Các chức năng như mở cửa cổng bằng RFID và hệ thống báo rò rỉ khí gas cũng được tích hợp để đảm bảo an toàn cho người sử dụng.

2.2 Sơ đồ nguyên lý hoạt động

Sơ đồ nguyên lý hoạt động của hệ thống nhà thông minh cho thấy cách mà các cảm biến và thiết bị điều khiển tương tác với nhau. Các cảm biến như cảm biến nhiệt độ, độ ẩm, và khí gas sẽ gửi tín hiệu đến bộ xử lý để thực hiện các hành động cần thiết. Hệ thống này cho phép người dùng theo dõi và điều khiển ngôi nhà của mình một cách hiệu quả, từ đó nâng cao an ninh gia đình và tiết kiệm năng lượng. Việc sử dụng internet of things (IoT) trong thiết kế này giúp kết nối các thiết bị lại với nhau, tạo ra một hệ thống thông minh và tự động hóa.

01/02/2025

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NHÀ THÔNG MINH 1.1 Tổng quan về nhà thông minh 1.1 Bối cảnh và nhu cầu sử dụng nhà thông minh Ngày nay, khi đời sống ngày càng được nâng cao, những nhu cầu của con người đòi hỏi những sự tiện nghi và hỗ trợ tốt nhất. Cùng với đó là sự mở rộng không ngừng của mạng lưới internet trên khắp các vùng quốc gia và lãnh thổ làm cho việc giám sát và điều khiển hệ thống qua mạng internet trở thành tất yếu. Từ những yêu cầu và điều kiện thực tế đó , ý tưởng về ngôi nhà thông minh được hình thành, nơi mà mọi hoạt động của con người đều được hỗ trợ và giúp đỡ một cách linh hoạt, ngoài ra ngôi nhà còn có thể tự động quản lí một cách thông minh nhất. Vậy, như thế nào là nhà thông minh ? Sự thông minh của một ngôi nhà được thể hiện trên 4 phương diện như sau:  Thứ nhất, là khả năng tự động hóa.

Căn nhà được trang bị hệ thống các cảm biến như: cảm biến nhiệt độ, cảm biến độ ẩm, cảm biến khí gas, cảm biến báo cháy, cảm biến vật cản, cảm biến ánh sáng… với khả năng tự động hoạt động theo điều kiện môi trường. Nhà thông minh giúp chúng ta giám sát được mức tiêu thụ điện, nước tốt hơn so với thông thường.  Thứ hai, là khả năng thỏa mãn nhu cầu của người sử dụng. Chủ nhân ngôi nhà có thể điều khiển theo ý muốn hoặc theo những kịch bản được lập trình sẵn.

 Thứ ba, là khả năng bảo mật, giám sát an ninh. Hệ thống giám sát an ninh, báo cháy, báo rò rỉ khí gas sẽ tự động báo trạng thái của ngôi nhà qua mạng internet.  Thứ tư, là khả năng điều khiển, cảnh báo từ xa thông qua kết nối internet thông qua wifi,3g… Các thiết bị như: bóng đèn, điều hòa, ti vi, tủ lạnh,…. cũng đều được kết nối tới mạng internet.

Người sử dụng chỉ cần có một thiết bị kết nối internet là có thể theo dõi dữ liệu từ các cảm biến và điều khiển các thiết bị trong nhà theo ý muốn của bản thân. SVTH:Đinh Xuân Hải GVHD:Nguyễn Thị Thanh Vi 1 Mai Văn Doãn Thân trọng Tuân Đề Tài :Thiết kế chế tạo mô hình nhà thông minh Hình 1. 1 Mô hình tổng quát nhà thông minh. Hiện nay, nhà thông minh đã và đang là một thị trường tiềm năng với thị trường toàn cầu lên đến con số tỉ đô.

Không những vậy, chỉ riêng thị trường Bắc Mỹ, theo các con số thống kê, hoàn toàn là có cơ sở để nhận định rằng đây chính là tương lai của một ngôi nhà mà chúng ta cần phải có. 2 Biểu đồ tăng trưởng thị trường Smarthome thế giới SVTH:Đinh Xuân Hải GVHD:Nguyễn Thị Thanh Vi 2 Mai Văn Doãn Thân trọng Tuân Đề Tài :Thiết kế chế tạo mô hình nhà thông minh Hình 1. 3 Biểu đồ tăng trưởng thị trường Smarthome tại Việt Nam 1.2 Các mô hình nhà thông minh đang được áp dụng hiện nay a) Các giải pháp nhà thông minh trên thế giới Hiện nay là thị trường Smarthome lớn nhất thế giới là Bắc Mỹ. Với quy mô cũng như tính tiện nghi dành cho một ngôi nhà với 4 người, sẽ có thiết kế cơ bản với khả năng như: Cảnh báo đột nhập, cảnh báo khí gas, hệ thống cửa tự động, hệ thống camera an ninh, hệ thống giải trí… Dưới đây là ví dụ về một ngôi nhà thông minh của một số nhà sản xuất tại Mỹ và châu Âu, với tiêu chuẩn từ cơ bản đến cao cấp dành cho một gia đình: Hình 1.

4 Mô hình Smart home của công ty Compro Technology SVTH:Đinh Xuân Hải GVHD:Nguyễn Thị Thanh Vi 3 Mai Văn Doãn Thân trọng Tuân Đề Tài :Thiết kế chế tạo mô hình nhà thông minh Hình 1. 5 Mô hình Smart home của công ty IEI Integration Hình 1. 6 Mô hình Smart home Eco-Future-World b) Các giải pháp nhà thông minh ở Việt Nam Tại Việt Nam, không đứng ngoài dòng chảy công nghệ về nhà thông minh, đã có rất nhiều nhà sản xuất cũ và mới tham gia thị trường đầy tiềm năng này, dẫn đầu là BKAV và Lumi Smarthome. Với đầy đủ các chức năng như các nhà sản xuất nước ngoài, lại thêm yếu tố phù hợp với riêng thị trường Việt Nam, hiện nay họ đang có một lợi thế không nhỏ so với các nhà sản xuất nước ngoài tại Việt Nam.

SVTH:Đinh Xuân Hải GVHD:Nguyễn Thị Thanh Vi 4 Mai Văn Doãn Thân trọng Tuân Đề Tài :Thiết kế chế tạo mô hình nhà thông minh Hình 1. 7 Mô hình Smart home của BKAV Hình 1. 8 Mô hình Smart home của Lumi 1.2 Lựa chọn hướng thiết kế Nhà thông minh là một đề tài rộng và có nhiều vấn đề đặt ra. Tùy theo mục đích sử dụng của chủ nhân để thiết kế, một phần quan trọng trong hệ thống nhà thông minh là hệ thống điều khiển và giám sát.

Trước đây, nhà thông minh chỉ hoàn toàn nằm trong trí tưởng tượng cũng như trên phim ảnh. Nhờ sự phát triển không ngừng của khoa học công nghệ, các giải SVTH:Đinh Xuân Hải GVHD:Nguyễn Thị Thanh Vi 5 Mai Văn Doãn Thân trọng Tuân Đề Tài :Thiết kế chế tạo mô hình nhà thông minh pháp nhà thông minh ngày càng phong phú và thuận tiện hơn cho người sử dụng. Từ ban đầu, nhà thông minh chỉ có các thiết bị điều khiển từ xa ở trong phạm vi ngôi nhà phục vụ cho một số nhu cầu của con người. Tiếp theo là sự tự động hóa các thiết bị trong ngôi nhà với khả năng tự động điều chỉnh theo môi trường cũng như người sử dụng.

Sau đó, với sự phát triển và lan rộng của mạng internet, người ta đưa ra giải pháp kết nối và điều khiển các thiết bị trong nhà thông qua mạng internet và thêm vào các tiện ích như hệ thống đảm bảo an toàn, tính toán năng lượng sử dụng,… giúp chủ nhân có thể điều khiển thiết bị ở khoảng cách xa chứ không bó hẹp trong khuôn viên ngôi nhà nữa. Khả năng bảo mật an ninh cũng được đặt lên hàng đầu, vì đi cùng với kết nối internet là khả năng bị hack vào hệ thống nhằm chiếm quyền điều khiển cũng vì thế mà gia tăng. Chủ nhân có thể sử dụng mật khẩu riêng để đăng nhập vào hệ thống cũng như ngôi nhà qua các hình thức như Passcode, bảo mật vân tay, bảo mật mống mắt… Đi kèm đó là khả năng cảnh báo đột nhập giúp gia chủ có thể phát hiện ra tại bất kì nơi đâu với kết nối Wifi/GPRS. Và gần đây, xu thế điều khiển thiết bị bằng giọng nói cũng được thêm vào giải pháp xây dựng nhà thông minh, giúp cho việc sử dụng trở nên dễ dàng hơn mọi người trong nhà.

Trong tương lai, nhờ các thiết bị công nghệ mới kết hợp trí tuệ nhân tạo, ngôi nhà có thể phân biệt giọng nói từng thành viên và ghi nhớ thói quen của mỗi người trong gia đình. 9 Xu hướng phát triển của smarthome SVTH:Đinh Xuân Hải GVHD:Nguyễn Thị Thanh Vi 6 Mai Văn Doãn Thân trọng Tuân Đề Tài :Thiết kế chế tạo mô hình nhà thông minh Hiện nay, ở Việt Nam, giải pháp xây dựng nhà thông minh với hệ thống điều khiển và giám sát thông qua internet vẫn phổ biến và phát triển hơn cả vì nó phù hợp với khả năng công nghệ và điều kiện kinh tế hiện có. Nhóm em cảm thấy đề tài này là phù hợp với chuyên ngành Cơ Điện Tử cũng như dòng chảy công nghệ cao, vậy nên ở đề tài này, nhóm em xin chọn thiết kế ngôi nhà thông minh theo giải pháp sử dụng hệ thống điều khiển và giám sát các thiết bị trong ngôi nhà thông qua mạng internet, mà cụ thể là mạng wifi trên một mô hình nhà thông minh quy mô 1000cm x 800cm với các chức năng cơ bản như: cửa đóng/mở tự động, giám sát và cảnh báo cháy, cảnh báo khí gas rò rỉ, cảnh báo xâm nhập trái phép, rèm cửa tự động theo ánh sáng, đèn và quạt bật tự động theo người sử dụng và nhiệt độ môi trường… SVTH:Đinh Xuân Hải GVHD:Nguyễn Thị Thanh Vi 7 Mai Văn Doãn Thân trọng Tuân Đề Tài :Thiết kế chế tạo mô hình nhà thông minh CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ TỔNG QUAN HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN NHÀ THÔNG MINH 2.1 Sơ đồ kết cấu ngôi nhà và chức năng 2.1 Sơ đồ kết cấu : Từ một ngôi nhà thông thường, chúng em lựa chọn thiết kế ra một mô hình cơ bản dành cho 1 gia đình với 4 người ở, với thiết kế gồm:  1 phòng khách  1 phòng ngủ  1 khu bếp  1 gara để xe  1 nhà vệ sinh  Phơi đồ  Cửa cổng Hình 2. 1 Sơ đồ kết cấu ngôi nhà thông minh SVTH:Đinh Xuân Hải GVHD:Nguyễn Thị Thanh Vi 8 Mai Văn Doãn Thân trọng Tuân Đề Tài :Thiết kế chế tạo mô hình nhà thông minh 2.2 Chức năng : Với những tiêu chí về ngôi nhà thông minh tại Việt Nam, chúng em lựa chọn các chức năng tạo nên một ngôi nhà thông minh với các tiện ích như:  Mở cửa cổng bằng RFID có chữ năng thêm và xoá thẻ thành viên gia đình  Mở cửa nhà bằng mật khẩu  Hệ thống thông báo nhiệt độ, độ ẩm.

 Hệ thống dây phơi quần áo tự động điều chỉnh theo thời tiết.  Hệ thống báo rò rỉ khí Gas tự động.  Mở gara tự động  Hệ thống điều khiển đèn, quạt,cửa sổ tự động các phòng qua app blynk Hình 2. 2 Các chức năng sử dụng SVTH:Đinh Xuân Hải GVHD:Nguyễn Thị Thanh Vi 9 Mai Văn Doãn Thân trọng Tuân Đề Tài :Thiết kế chế tạo mô hình nhà thông minh 2.2 Sơ đồ nguyên lý hoạt động 2.1 Sơ đồ khối của mô hình nhà thông minh Hình 2.

3 Sơ đồ nguyên lý hoạt động hệ thống điện tử a) Khối cảm biến:  Cảm biến nhiệt độ: tín hiệu đầu ra là tín hiệu tương tự.  Cảm biến độ ẩm: tín hiệu đầu ra là tín hiệu số.  Cảm biến chuyển động: tín hiệu đầu ra là tín hiệu số.  Cảm biến khí gas: tín hiệu đầu ra là tín hiệu số.

 Cảm biến ánh sáng: tín hiệu đầu ra là tín hiệu số.  Cảm biến mưa: tín hiệu đầu ra là tín hiệu số.  Cảm biến RFID RC522: tín hiệu đầu ra là tín hiệu số.  Cảm biến lửa:tín hiệu đầu ra là tín hiệu số.

b) Khối xử lý:  Arduino Uno  Arduino Mega 2560  Esp 8266 c) App blynk d) Khối chấp hành:  Cửa nhà để xe. SVTH:Đinh Xuân Hải GVHD:Nguyễn Thị Thanh Vi 10 Mai Văn Doãn Thân trọng Tuân Đề Tài :Thiết kế chế tạo mô hình nhà thông minh  Cửa ra vào.  Rèm cửa phòng ngủ và phòng xem phim.3 Sơ đồ mạch nguyên lý Hình 2.

Nội dung được bảo vệ bản quyền — Tải xuống đầy đủ

Bài viết "Mô Hình Nhà Thông Minh: Thiết Kế và Chế Tạo Hiện Đại" khám phá những khía cạnh quan trọng của việc thiết kế và chế tạo nhà thông minh, từ công nghệ điều khiển tự động đến các giải pháp tiết kiệm năng lượng. Bài viết nhấn mạnh lợi ích của việc áp dụng công nghệ hiện đại trong cuộc sống hàng ngày, giúp người đọc hiểu rõ hơn về cách mà nhà thông minh có thể nâng cao chất lượng cuộc sống, tăng cường an ninh và tiết kiệm chi phí.

Để mở rộng kiến thức của bạn về lĩnh vực này, bạn có thể tham khảo thêm bài viết "Đồ án hcmute tối ưu kích thước bộ điều khiển cho ứng dụng ngôi nhà thông minh", nơi bạn sẽ tìm thấy thông tin chi tiết về cách tối ưu hóa các thiết bị điều khiển trong nhà thông minh. Ngoài ra, bài viết "Đồ án hcmute thiết kế và chế tạo thiết bị trung tâm điều khiển nhà thông minh" sẽ cung cấp cho bạn cái nhìn sâu sắc về thiết bị trung tâm trong hệ thống nhà thông minh. Cuối cùng, bạn cũng có thể tìm hiểu về "Đồ án hcmute điều khiển thiết bị qua internet dùng raspberry pi 2 thông qua wi fi", một ứng dụng thú vị của công nghệ IoT trong việc điều khiển thiết bị từ xa. Những tài liệu này sẽ giúp bạn có cái nhìn toàn diện hơn về xu hướng nhà thông minh và các ứng dụng công nghệ liên quan.