đặt vấn đề dẫn nhập lý do chọn đề tài, mục tiêu, nôi dung nghiên cứu, các giới hạn thông số của đề tài và bố cục đồ án. ● Chương 2: Cơ Sở Lý Thuyết. Chương này tập trung giới thiệu sơ lược về phần cứng của hệ thống điều khiển, giới thiệu sơ lược các linh kiện sử dụng cho hệ thống, các cảm biến nhiệt độ, độ ẩm AHT10, cảm biến khí gas MQ-2, giới thiệu về bộ điều khiển cho hệ thống như module wifi ESP, STM32, PIC, các chuẩn giao tiếp truyền, nhận dữ liệu, tìm hiểu kiến thức về RF và Firebase, kiến thức cơ bản về Android và cách thiết kế app chạy bằng hệ điều hành Android. ● Chương 3: Thiết Kế và Tính Toán.
Chương này sẽ trình bày sơ đồ khối và chức năng hoạt động của các khối trong hệ thống điều khiển, từ đó đưa ra tính toán lựa chọn các linh kiện cho từng khối điều khiển và đưa ra nguồn ổn áp đầu vào cung cấp cho toàn bộ hệ thống. Tiếp theo, mô phỏng mạch, trình bày sơ đồ mạch nguyên lý, giải thích nguyên lý hoạt động của mạch. ● Chương 4: Thi Công Hệ Thống. Sau khi tính toán bố trí linh kiện phù hợp, chương này sẽ tập trung hoàn thiện mạch, thi công hoàn chỉnh mạch.
Kiểm tra và hoàn thiện mạch thi công, thiết kế xây dựng mô hình nhà thông minh. Sau đó, thi công App trên điện thoại, vẽ lưu đồ giải thuật, viết chương trình hoàn chỉnh điều khiển cho hệ thống. ● Chương 5: Kết Quả, Nhận Xét và Đánh Giá. Chương này trình bày kết quả, hình ảnh sau khi thi công mạch và hoàn thiện app và hệ thống cũng như kiểm tra và sửa lỗi cho toàn bộ hệ thống từ đó đưa ra nhận xét và đánh giá cho hệ thống về sự ổn định và tìm cách khắc phục những lỗi còn sai xót.
● Chương 6: Kết Luận, Hướng Phát Triển. Chương này sẽ trình bày những kết quả đạt được từ hệ thống đã thực hiện đưa ra kết luận cuối cùng sau khi hoàn thành sản phẩm, đưa ra hướng phát triển để mô hình hoàn thiện và có tính ứng dụng cao hơn để đưa vào phát triển các sản phẩm mô hình nhà thông minh thực tế. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 2 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT CHƯƠNG 2.1 NGHIÊN CỨU CÁC ĐỒ ÁN TƯƠNG TỰ ĐÃ THỰC HIỆN 2.1 Hệ thống cảnh báo hỏa hoạn và khí độc nguy hiểm Đề tài “Hệ thống cảnh báo hỏa hoạn và khí độc nguy hiểm” - Trần Ngọc Lợi và Mai Thị Hòe – Trường đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TPHCM – Khóa 2014.
Nội dung yêu cầu thực hiện của để tài: “Hệ thống cảnh báo hỏa hoạn và khí độc nguy hiểm” sẽ phát hiện được các dấu hiệu của sự cháy nổ, khí nguy hiểm và vị trí của nó sau đó cảnh báo cho chúng ta kịp thời phòng tránh và đưa ra các phương án xử lý hiệu quả nhất. Đề tài sử dụng vi điều khiển làm bộ xử lý trung tâm, các cảm biến nhiệt độ, cảm biến phát hiện khí độc giám sát trực tiếp, phát hiện ra dấu hiệu của hỏa hoạn và khí độc. Cùng một số thiết bị đầu ra như âm thanh (chuông, cỏi), bằng tín hiệu phát sáng (đèn), Module SIM nhận tín hiệu tử trung tâm sẽ gửi tin nhắn thông báo đến người quản lý để kịp thời thông báo cho mọi người trong trường hợp có sự cổ hỏa hoạn hoặc khí độc xảy ra. Đề tài thiết kế hai mạch node thu thập dữ liệu và một mạch xử lí trung tâm.
Trong đó sử dụng ba Arduino nano, hai mô-đun cảm biến lửa, hai mô-đun cảm biến khói MQ-2, hai mô-đun cảm biến MQ-135, hai cảm biến nhiệt độ LM35, một mô- đun SIM900A và ba mô-đun thu phát sóng cao tần nRF24l-01. Nhóm đã giải quyết được những yêu cầu đề ra về những yêu cầu ban đầu là phát hiện được dấu hiệu của sự cháy nổ, khí độc nguy hiểm và gửi tín hiệu cảnh báo. - Phần cứng được thiết kế nhỏ gọn, đơn giản. - Các thông số đo đạt sát với thực tế.
- Giao diện thiết kế đơn giản, dễ sử dụng. - Chi phí thi công khá rẻ và đáp ứng đầy đủ các tính năng. Những vấn đề chưa giải quyết được và cũng coi là nhược điểm: - Phạm vi làm việc của hệ thống bị giới hạn, phụ thuộc vào phạm vi thu phát sóng cao tần của mô-đun nRF24l-01. - Giới hạn về kiến thức và thời gian nên thực hiện hệ thống không thể tối ưu 100%.
Hướng phát triển của đề tài: BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 3 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT - Sử dụng các cảm biến công nghiệp có độ chính xác cao để cải thiện tính chính xác của hệ thống. - Sử dụng các phương thức giao tiếp tiên tiến để thực hiện việc giao tiếp giữa các trạm xử lý với trung tâm xử lý. Ví dụ như giao tiếp thông qua internet.
- Cải tiến mô hình thành các Module tích hợp để giảm kích thước của hệ thống, giúp đơn giản cho việc lắp đặt và đem lại tính thẩm mĩ cho hệ thống.2 Thiết kế và thi công hệ thống điều khiển nhà thông minh Đề tài: “Thiết kế và thi công hệ thống điều khiển nhà thông minh” - Cao Thị Lan Anh và Phạm Thị Ngọc Hân – Trường đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TPHCM – Khóa 2018. Với mô hình được sử dụng để đóng ngắt các thiết bị điện có trong nhà 220VAC và theo dõi, giám sát nhiệt độ, độ ẩm, mưa và cảnh báo khi có khí gas rò rỉ. Nguồn điện 220VAC là nguồn chính cung cấp cho toàn mô hình hệ thống, nguồn 220VAC sẽ được chuyển đi thành nguồn 12VDC, trước khi hạ xuống thành nguồn 5VDC cung cấp cho các mạch trong mô hình hoạt động. Quá trình hoạt động của hệ thống điều khiển như sau: Khi cảm biến hoạt động, bộ xử lý trung tâm là module ESP32 sẽ có nhiệm vụ thu nhận tín hiệu từ cảm biến và ứng dụng android, dữ liệu sẽ được gửi lên application thông qua Internet, cụ thể là wifi.
Application sẽ tiếp nhận dữ liệu vừa gửi tới, kế đến tiến hành xử lý, lưu dữ liệu vào cơ sở dữ liệu và cập nhật dữ liệu mới lên màn hình thông qua app đã được thiết lập trước. Người dùng có thể theo dõi và điều khiển mọi hoạt động của các thiết bị thông qua màn hình hay giọng nói. Người dùng truy cập vào ứng dụng và có thể lựa chọn thiết bị cần điều khiển. Khi người dùng tác động vào ứng dụng, dữ liệu điều khiển gửi về bộ xử lý trung tâm.
Bộ xử lý trung tâm nhận dữ liệu, sau đó tiến hành tác động để đóng mở thiết bị tương ứng, hoặc có thể điều khiển bằng giọng nói và đồng thời ứng dụng sẽ cập nhật trạng thái của thiết bị vừa được tác động. Mô hình nhà thông minh điều khiển tất cả bao gồm 5 phòng, gồm: phòng khách, phòng bếp, phòng ngủ, phòng tắm và phòng làm việc. Sử dụng công nghệ RFID để đóng mở cửa ra vào nhà, dùng đèn led thay thế làm đèn chiếu sáng cho mỗi BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 4 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT phòng, dùng quạt để thay thế cho điều hòa nếu đề tài được phát triển cao hơn.
Thông qua app được cài đặt sẵn người dùng có thể bật, tắt các thiết bị trong nhà thông qua màn hình điện thoại hoặc điều khiển bật, tắt bằng giọng nói nhờ sự hỗ trợ từ trợ lý ảo Raspberry Pi 4. Đề tài sử dụng bao gồm: 1 Kit Raspberry Pi 4 model B, module wifi ESP-32, 4 module Relay 5V 1 kênh, một màn hình Nextion (HMI), động cơ Servo, cảm biến nhiệt độ, độ ẩm DHT-11, cảm biến khí gas MQ-135, cảm biến mưa. Kết quả thực hiện: Sắp xếp linh kiện hợp lý có tính thẩm mỹ cao. Mạch hoạt động tương đối ổn định, khá chính xác, giá cả phù hợp và có thể dễ dàng nâng cấp và ứng dụng vào thực tế, sau khi hoàn thành đã đạt khoảng 90% như yêu cầu, đạt đầy đủ các chức năng cơ bản.
Hướng phát triển của đề tài: - Hệ thống cảnh báo tự động sẽ được giám sát từ xa bằng tin nhắn SMS, khi có thông số bất thường về nhiệt độ, độ ẩm tại nơi ở hoặc làm việc thì điện thoại hoặc smartphone sẽ nhận được từ hệ thống tại nhà qua tin nhắn SMS nếu trường hợp không có hoặc bị ngắt kết nối Internet thì người chủ của ngôi nhà hoặc nơi làm việc đó vẫn sẽ biết được thông tin chỉ số về ngôi nhà của mình. Kết hợp với hệ thống chữa cháy tự động (gồm hệ thống bơm nước và phun nước ở những nơi xảy ra hỏa hoạn). Nếu độ ẩm và nhiệt độ bị ảnh hưởng thì có thể lắp đặt một máy điều hòa không khí để ngôi nhà được thoải mái nhất. - Có thể lắp đặt thêm cảm biến chuyển động phát hiện người lạ đột nhập, hay là phát hiện bước chân ở cầu thang hay vào buổi tối có thể tự động chiếu sáng giúp con người dễ dàng di chuyển.
- Có thể lắp thêm bộ đo độ ẩm đất cho vườn rau để có thể tự động bật hệ thống tưới tự động khi vắng nhà giúp cho vườn rau được cấp nước kịp thời. Đề tài không chỉ thực hiện ở các hộ gia đình nhỏ mà còn phát triển ra các tòa nhà cao tầng, các khu nhà xưởng, khu công nghiệp lớn. - Thiết lập một hệ thống camera giám sát toàn bộ ngôi nhà để dễ dàng có thể quan sát từ xa ngôi nhà của bạn, phát hiện nhanh chóng người lạ đột nhập. Giúp cho ngôi nhà có tính bảo mật tốt nhất.2 CÁC HỆ THỐNG BÁO CHÁY CHO NHÀ PHỐ HIỆN NAY BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 5 CHƯƠNG 2.1 Nguyên lý hoạt động các hệ thống báo cháy cho nhà phố - Các thành phần chính của hệ thống báo cháy: Đầu báo cháy (Fire Detectors): Phát hiện sự hiện diện của khói, thường sử dụng công nghệ quang điện hoặc ion hóa.
Đầu báo nhiệt (Heat Detectors): Phát hiện sự tăng nhiệt độ đột ngột hoặc nhiệt độ vượt ngưỡng. Đầu báo khí gas (Gas Detectors): Phát hiện các loại khí cháy nổ như khí gas LPG. - Trung tâm điều khiển báo cháy (Fire Alarm Control Panel): Thu nhận tín hiệu từ các đầu báo và kích hoạt các thiết bị cảnh báo khi phát hiện sự cố. Nghĩa là khi có cháy, nhóm cảm biến khói/nhiệt/gas sẽ nhận biết và đưa ra tín hiệu, tín hiệu này sẽ được giám sát liên tục.
Ngay khi nhận được tín hiệu từ cảm biến khói/nhiệt/gas, tủ sẽ kích hoạt các báo động để cảnh báo đến người xung quanh khu vực.