BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM KHOA CƠ - ĐIỆN ------------ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: “NGHIÊN CỨU, CHẾ TẠO MÔ HÌNH GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN NHÀ THÔNG MINH” Giảng viên hướng dẫn : TS. NGUYỄN QUANG HUY Sinh viên thực hiện : ĐẶNG VĂN NAM Mã sinh viên : 593791 Lớp : K59TDHA Chuyên ngành : TG ĐÔHNG HIA HÀ NỘI - 2022 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM KHOA CƠ - ĐIỆN ------------ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: “NGHIÊN CỨU, CHẾ TẠO MÔ HÌNH GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN NHÀ THÔNG MINH” Giảng viên hướng dẫn : TS. NGUYỄN QUANG HUY Sinh viên thực hiện : ĐẶNG VĂN NAM Mã sinh viên : 593791 Lớp : K59TDHA Chuyên ngành : TG ĐÔHNG HIA HÀ NỘI - 2022 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các kết quả nghiên cứu được trình bày trong đồ án là trung thực, khách quan và chưa từng dùng để bảo vệ cho bất kỳ đồ án môn học nào. Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện đồ án đã được cảm ơn, các thông tin trích dẫn trong đồ án này đều được chỉ rõ nguồn gốc.
Hà Nội, ngày tháng năm 2021 Tác giả đồ án Đặng Văn Nam ii LỜI CẢM ƠN Trước tiên em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới Ban giám đốc Học viện Nông nghiệp Việt Nam, Ban chủ nhiệm khoa Cơ Điện cùng toàn thể các thầy, cô giáo trong khoa, trong trường đã dạy bảo, dìu dắt em trong suốt 5 năm qua dưới mái trường Học viện. Đặc biệt em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới giảng viên T.S Nguyễn Quang Huy bộ môn Tự động hóa Khoa Cơ Điện đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ em trong quá trình hoàn thành đề tài tốt nghiệp này. Em cũng xin chân thành cảm ơn thầy, cô giáo, bạn bè và những người thân đã động viên, giúp đỡ và tạo điều kiện tốt nhất cho em hoàn thành tốt đợt làm đồ án này. Do kiến thức và thời gian còn hạn chế nên đồ án không thể tránh khỏi những thiếu sót, mong quý thầy cô, và các bạn đóng góp ý kiến để đồ án của em được hoàn chỉnh tốt hơn.
Cuối cùng em xin kính chúc toàn thể các thầy cô giáo trong khoa Cơ Điện, các thầy cô trong Học viện Nông nghiệp Việt Nam cùng toàn thể bạn bè, người thân sức khỏe, hạnh phúc và thành đạt. Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày….năm 2021 Sinh viên Đặng Văn Nam iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN.3 DANH MỤC HÌNH ẢNH.6 DANH MỤC BẢNG BIỂU. Giới hạn nghiên cứu. Ý nghĩa khoa học.
TỔNG QUAN TÀI LIỆU. Tổng quan về nhà thông minh. Bối cảnh và nhu cầu sử dụng nhà thông minh. Nghiên cứu tổng quan hệ thống nhà thông minh trên thế giới.
Nhà thông minh ở Việt Nam. Nghiên cứu hệ thống giám sát và điều khiển nhà thông minh. Hệ thống chiếu sáng thông minh. Hệ thống giám sát người ra vào và chống trộm.
Hệ thống âm thanh trong nhà thông minh. Hệ thống điều khiển nhà thông minh. Yêu cầu bài toán thiết kế hệ thống điều khiển và giám sát ngôi nhà thông minh. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.
Nội dung nghiên cứu. Tìm hiểu về board lập trình Arduino. Tìm hiểu về Esp8266. Một số cảm biến sử dụng trong đề tài.
Phần mềm Arduino IDE.Phần mềm blynk. Phần mềm proteus. Phương pháp nghiên cứu. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN.
Sơ đồ bố trí thiết bị.Nguyên lý hoạt động:. Thiết kế Hệ thống điều khiển và giám sát ngôi nhà thông minh. Lựa chọn thiết bị. Thiết kế hệ thống.
Bảng phân công tín hiệu. Giao diện điều khiển. Thiết kế phần cứng. Thiết kế khung bao.
Thiết kế các phòng. Lắp đặt hệ thống khóa cửa. Lắp đặt các thiết bị trong phòng. Kết quả chế tạo mô hình điều khiển và giám sát ngôi nhà thông minh.
Mô hình ngôi nhà thông minh. Đánh giá thử nghiệm hoạt động các tính năng của ngôi nhà thông minh. Đánh giá và thảo luận.96 6 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.97 TÀI LIỆU THAM KHẢO.1 7 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1. Mô hình tổng quát nhà thông minh.
Biểu đồ tăng trưởng thị trường Smarthome thế giới [1]. Mô hình Smart home của công ty Compro Technology. Mô hình Smart home của công ty IEI Integration. Mô hình Smart home Eco-Future-World.
Mô hình Smart home của BKAV. Mô hình Smart home của Lumi. Cấu tạo của Arduino. Cảm biến khí Gas.
Cảm biến DHT11. Sơ đồ chân cảm biến DHT11. Cảm biến vân tay AS608. Sơ đồ chân cảm biến vân tay AS608.
Cảm biến thu phát hồng ngoại IR01. Nguyên lý hoạt động cảm biến hồng ngoại. Phần mềm Arduino IDE. Phần mềm Blynk.
Hoạt động của Blynk. Phần mềm proteus 8. Module thu phát hồng ngoại. Nguồn Adapter 9VDC.
Nguồn Adapter 12VDC. Sơ đồ bố trí thiết bị. Cảm biến vân tay AS608. Bàn phím ma trận 4x4.
Màn hình LCD 1602. Màn hình LCD 2004. Cảm biến DHT11. Cảm biến khí gas MQ2.
Động cơ servo sg90. Sơ đồ mạch khóa cửa. Layout mạch khóa cửa. Sơ đồ mạch điều khiển chính.
Layout mạch điều khiển chính. Layout mạch động lực. Lưu đồ thuật toán khóa cửa. Lưu đồ thuật toán chính của hệ thống điều khiển và giám sát ngôi nhà.
Giao diện điều khiển. Giao diện phòng khách. Giao diện phòng ngủ. Giao diện phòng tắm.
Giao diện phòng bếp. Khung các phòng. Lắp đặt khung các phòng. Lắp đặt mái che lên khung.
Phần khóa cửa. Hoàn thiện phần cứng. Tổng quan mô hình. Nhập vân tay.
Thông tin hiển thị trên màn hình LCD. Hiển thị màn hình khi nhập mật khẩu bàn phím,. Cửa mở khi nhập đúng vân tay và mật khẩu. 39, Công tắc đổi mật khẩu.
Đổi mật khẩu bàn phím. Đổi vân tay. Đèn phòng khác được bật. Giao diện điều khiển phòng khách.
Phòng ngủ. Giao diện phòng ngủ. Phòng bếp. Giao diện phòng bếp.
Phòng tắm. Giao diện phòng tắm.93 10 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 3. Bảng phân công tín hiệu bộ khóa cửa. Bảng phân công tín hiệu bộ điều khiển chính.
Thử nghiệm hệ thống khóa cửa. Thử nghiệm hoạt động của hệ thống các thiết bị. Trong cuộc sống ngày nay, trên nền tảng của sự phát triển về công nghệ thông tin, điện dân dụng… các sản phẩm khoa học công nghệ dần được đưa vào ứng dụng trong đời sống sản xuất và đời sống sinh hoạt của con người. Sự kết hợp các tính năng ưu việt của Smartphone, máy tính, cảm biến với các thiết bị điện dân dụng… đem lại cho con người những trải nghiệm về một thế giới thiết bị tự động.
Góp phần làm cho điều kiện cuộc sống ngày một được nâng cao, nhu cầu về giải trí hưởng thụ được cải thiện. Một trong những ý tưởng đó đã được phát triển ứng dụng và được nhiều người quan tấm đến trong thời gian gần đây, đó là khái niệm về “nhà thông minh”. Tính năng tự động của nó đem lại, mà hiện nay các ngôi nhà thông minh ngày càng được đưa vào sử dụng rộng rãi trong thực tế, không chỉ đối với các căn biệt thự … mà ý tưởng này còn có thể được mở rộng ứng dụng cho những ngôi nhà dân dụng với mức chi phí bình thường. Từ nhu cầu thực tế muốn ước mơ về sử dụng thiết bị điện dân dụng tự động đến với mọi người dân, đồ án của chúng em đề xuất và xây dựng đề tài “Thiết kế mô hình nhà thông minh điều khiển giám sát từ xa qua mạng internet”.
Với sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo TS. Nguyễn Quang Huy cùng các thầy cô giáo trong bộ cùng với sự nỗ lực của cả nhóm đồ án chúng em, đến nay đồ án của chúng em đã hoàn thành. Do kiến thức của chúng em còn hạn chế nên đề tài của chúng em không tránh khỏi những thiếu sót. Chúng em rất mong sự chỉ bảo, góp ý của các thầy cô giáo cùng các bạn sinh viên để nội dung của đề tài thực sự hoàn thiện và được ứng dụng hiệu quả hơn trong đời sống.
Nghiên cứu tổng quan về nhà thông mình, những ứng dụng của nhà thông minh trong đời sống thực tế, từ đó đưa ra lựa chọn những chức năng và phương pháp phù hợp cho một dự án về nhà thông mình. 12 Chế tạo thành công một mô hình nhà thông mình với các chức năng cần thiết và hoạt động đầy đủ như trong thực tế. Giới hạn nghiên cứu. Giới hạn về thời gian : - Từ tháng 12 năm 2021 đến tháng 5 năm 2022.
Giới hạn về không gian : - Đề tài được nghiên cứu qua các tài liệu, kiến thức trên mạng internet và các sách giáo trình. - Đề tại được thực hiện và thử nghiệm tại nhà riêng. Giới hạn về đối tượng nghiên cứu : - Đề tài chỉ tập chung xây dựng hệ thống dưới dạng mô hình đảm bảo hoạt động ổn định và độ thẩm mĩ. Ý nghĩa khoa học.
Đề tài “Nghiên cứu, chế tạo mô hình giám sát và điều khiển nhà thông minh” giúp sinh viên trau dồi, tổng hợp kiến thức đã học, góp phần và nghiên cứu khoa học trong lĩnh vực nhà thông minh. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. Tổng quan về nhà thông minh 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. 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.