CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN - Điều khiển thiết bị trực tiếp bằng công tắc cảm ứng hoặc qua web server. - App điều khiển đóng mở cửa chính chỉ dùng trên điện thoại chạy hệ điều hành android. - Hệ thống không thể đáp ứng ngay lập tức yêu cầu của người dùng do phụ thuộc vào tốc độ mạng, tốc độ xử lý của vi điều khiển và thời gian truyền tín hiệu giữa các thiết bị trong hệ thống. - Điều khiển các thiết bị công suất nhỏ như quạt, bóng đèn, rèm cửa.5 BỐ CỤC Chương 1: Tổng quan.
Chương này trình bày đặt vấn đề dẫn nhập lý do chọn đề tài, mục tiêu, nội dung nghiên cứu, các giới hạn thông số và bố cục đồ án. Chương 2: Cơ sở lý thuyết. Chương này trình bày các lý thuyết có liên quan đến các vấn đề mà đề tài sẽ dùng để thực hiện thiết kế, thi công cho đề tài. Chương 3: Thiết kế và tính toán.
Thiết kế sơ đồ khối của hệ thống, đưa ra sơ đồ nguyên lí của các khối trong hệ thống và thực hiện tính toán thiết kế. Chương 4: Thi công hệ thống. Chương này trình bày về thiết kế lưu đồ, đưa ra giải thuật và viết chương trình. Thi công mô hình hệ thống hoàn chỉnh.
Chương 5: Kết quả, nhận xét, đánh giá. Đưa ra kết quả đạt được sau thời gian nghiên cứu, một số hình ảnh của hệ thống, đưa ra những nhận xét, đánh giá toàn bộ hệ thống. Chương 6: Kết luận và hướng phát triển Trình bày những kết luận về hệ thống những phần đã làm và chưa làm, đồng thời đề ra hướng phát triển cho hệ thống. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 4 do an CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT Chương 2.1 SƠ LƯỢC VỀ INTERNET OF THINGS 2.1 Giới thiệu IoT Internet vạn vật, hay cụ thể hơn là mạng lưới vạn vật kế nối internet hoặc là mạng lưới thiết bị kết nối internet (tiếng Anh: Internet of Things, viết tắt IoT) là một liên mạng, trong đó các thiết bị, phương tiện vận tải (được gọi là “thiết bị kết nối” và “thiết bị thông minh”), phòng ốc và các trang thiết bị khác được nhúng với các bộ phận điện tử, phần mềm, cảm biến, cơ cấu chấp hành cùng với khả năng kết nối mạng máy tính giúp cho các thiết bị này có thể thu thập và truyền tải dữ liệu mà không phụ thuộc vào sự tương tác của con người với máy tính hay giữa con người với nhau[5].1 Internet of things Việc kết nối có thể thực hiện qua wifi, mạng viễn thông băng rộng (3G, 4G), bluetooth,… Các thiết bị có thể là điện thoại thông minh, máy giặt, tai nghe, bóng đèn và nhiều thiết bị khác.
Cisco, nhà cung cấp giải pháp và thiết bị mạng hàng đầu dự báo: đến năm 2020, sẽ có khoảng 50 tỷ đồ vật kết nối vào Internet, thậm chí con số này còn gia tăng nhiều hơn nữa[6]. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 5 do an CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT Các thành phần chính trong một hệ thống IoT[4]: - Thiết bị: Mỗi thiết bị sẽ bao gồm một hoặc nhiều cảm biến để phát hiện các thông số của ứng dụng và gửi chúng đến Platform. - IoT – Platform: Nền tảng này là một phần mềm được lưu trữ trực tuyến còn được gọi là điện toán đám mây, các thiết bị được kết nối với nhau thông qua nó. Nền tảng này thu thập dữ liệu từ thiết bị, toàn bộ dữ liệu được phân tích, xử lý, phát hiện nếu có lỗi phát sinh trong quá trình hệ thống vận hành.
- Kết nối internet: Để giao tiếp được trong IoT, kết nối internet của các thiết bị là một điều bắt buộc. Wifi là một trong những phương thức kết nối internet phổ biến. - Ứng dụng: Là giao diện để người dùng sử dụng.2 Ứng dụng IoT IoT được sử dụng trong nhiều lĩnh vực: - Thành phố thông minh bao gồm giám sát thông minh, vận chuyển tự động, hệ thống quản lý năng lượng thông minh hơn, phân phối nước, an ninh đô thị và giám sát môi trường… - Internet công nghiệp là hỗ trợ kỹ thuật công nghiệp với các cảm biến, phần mềm lớn để tạo ra những cỗ máy vô cùng thông minh. Máy móc sẽ có tính chính xác và nhất quán hơn con người trong giao tiếp thông qua dữ liệu.
Từ những dữ liệu thu thập được giúp các công ty, nhà quản lí giải quyết các vấn đề sớm hơn, đạt hiệu quả cao hơn.2 Smart industry BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 6 do an CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT - Các thiết bị đeo thông minh như các loại kính, đồng hồ, vòng đeo tay được cài đặt cảm biến thu thập thông tin người dùng như huyết áp, bước đi bộ mỗi ngày,… Hình 2.3 Đồng hồ thông minh Apple Watch - Nhà thông minh là kiểu nhà được lắp đặt các thiết bị điện có thể được điều khiển bằng tay hoặc bán tự động hoặc tự động, thay thế con người trong thực hiện quản lý, điều khiển,… 2.2 SƠ LƯỢC VỀ MẠNG WIFI 2.1 Giới thiệu wifi Wifi là mạng kết nối không dây, là từ viết tắt của Wireless Fidelity, sử dụng sóng vô tuyến để truyền tín hiệu. Loại sóng vô tuyến này tương tự như sóng điện thoại, truyền hình và radio. Và trên hầu hết các thiết bị điện tử ngày nay như máy tính, laptop, điện thoại,… đều có thể kết nối wifi.4 Wifi là gì? BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 7 do an CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT Kết nối wifi dựa trên các loại chuẩn kết nối IEEE 802.11, và chủ yếu hiện nay wifi hoạt động trên băng tần 54 Mbps và có tín hiệu mạnh nhất trong khoảng cách gần 31 mét[7].2 Một số chuẩn kết nối wifi phổ biến Về bản chất kỹ thuật, tín hiệu wifi hoạt động gửi và nhận dữ liệu ở tần số 2.5GHz đến 5GHz, cao hơn khá nhiều so với tần số của điện thoại di động, radio,… do vậy tín hiệu wifi có thể chứa nhiều dữ liệu nhưng lại bị hạn chế ở phạm vi truyền – khoảng cách. Sóng wifi sử dụng chuẩn kết nối 802.11 trong thư viện IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers), chuẩn này bao gồm 4 chuẩn chính nhỏ hơn là a, b, g và n.11b là phiên bản yếu nhất, hoạt động ở mức 2.4GHz và có thể xử lý đến 11Megabit/giây.11g nhỉnh hơn đôi chút so với chuẩn b, tuy nó hoạt động ở tần số 2.4GHz nhưng nó có thể xử lý 54Megabit/giây.11a phát ở tần số cao hơn là 5GHz và tốc độ xử lý đạt 54Megabit/giây.
- Cuối cùng là chuẩn 802.11n, nó hoạt động ở tần số 2.4GHz nhưng tốc độ xử lý lên đến 300Megabit/giây. Và một số chuẩn mới khác nữa.3 SƠ LƯỢC VỀ NHÀ THÔNG MINH 2.1 Giới thiệu nhà thông minh Trước đây, nhà thông minh (smart home) được xem là một tiện nghi siêu cao cấp, thường chỉ xuất hiện trong phim ảnh hay trong dinh thự của giới thượng lưu, tỉ phú. Tuy nhiên, với sự phát triển của công nghệ, đặc biệt là sự xuất hiện của IoT, các thiết bị nhà thông minh dần trở nên phổ biến và dễ tiếp cận hơn với mọi người. Nhà thông minh là kiểu nhà được lắp đặt các thiết bị điện, điện tử có thể được điều khiển bằng tự động hóa hoặc bán tự động, thay thế con người trong thực hiện một hoặc một số thao tác quản lý, điều khiển.
Hệ thống điện tử này giao tiếp với người dùng BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 8 do an CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT thông qua bảng điện tử đặt trong nhà, ứng dụng trên điện thoại di động, máy tính bẳng hoặc một giao diện web.5 Nhà thông minh 2.2 Cơ chế hoạt động của nhà thông minh Hệ thống tự động của nhà thông minh được dựa trên 2 cơ chế chính: sự kiện thời gian và sự kiện tương tác. • Sự kiện thời gian: Hệ thống nhà thông minh giống như một chiếc đồng hồ báo thức cao cấp. Nó luôn nắm rõ thời gian trong ngày và kích hoạt thiết bị vào đúng thời điểm cần thiết mà chủ nhà đã thiết lập trước đó. Một số ví dụ: - Bật đèn ở hiên nhà 10 phút trước khi trời tối.
- Mở rèm cửa vào lúc 6h sáng. - Kích hoạt hệ thống báo động lúc 12h đêm để chống trộm. • Sự kiện tương tác Sự kiện tương tác kích hoạt hệ thống nhà thông minh dựa vào cơ chế cảm biến. Nó hoạt động nhờ vào các cảm biến trong nhà của bạn.
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 9 do an CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT Một số ví dụ về tác động lên cảm biến: - Mở hay đóng cửa.6 Mini Google Home 2.3 Ưu điểm và nhược điểm của nhà thông minh • Ưu điểm: - Mang đến sự tiện nghi và thoải mái cho căn nhà. - Cung cấp sự an tâm cho chủ nhà, cho phép họ giám sát nhà từ xa. - Có thể thích ứng với sở thích của người dùng. - Tiết kiệm điện.
• Nhược điểm và trở ngại khiến nhà thông minh chưa phổ biến: - Rào cản tâm lý hàng trăm năm để lại của người tiêu dùng. - Giá cả chưa bình dân để phổ cập. - E ngại về sự phức tạp khi lắp đặt và sử dụng. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 10 do an CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.4 Các nền tảng nhà nhà thông minh phổ biến hiện nay • Nền tảng Google Home Google Home là loa thông minh của Google, có thể kết nối wifi và được tích hợp một trợ lý ảo.
Nó bao gồm một micro để nhận lệnh thoại của người dùng. Loa Google Home hoạt động trong toàn bộ thời gian chúng được cấp nguồn. Tuy nhiên, chúng ở chế độ ngủ cho đến khi bạn đánh thức chúng bằng cụm từ “OK, Google”. Google Home cũng có thể kiểm soát các tiện ích thông minh trong nhà.7 Google Home • Nền tảng Apple Homekit Apple Homekit là một nền tảng tập hợp các thiết bị thông minh ứng dụng cho nhà thông minh.
Đó là một bộ tiêu chuẩn đảm bảo tất cả chúng có thể giao tiếp với nhau. Với một giao thức riêng có thể được điều khiển bằng iPhone, iPad hoặc Apple Watch. Từ đó người dùng có thể quản lý nhiều thiết bị từ một giao diện iOS. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 11 do an CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT Hình 2.8 Apple Homekit • Nền tảng Amazon Alexa Amazon Alexa, hay được gọi tắt là Alexa, là trợ lý ảo được phát triển bởi Amazon, đầu tiên nó được sử dụng cho Amazon Echo và loa thông minh Amazon Echo Dot được phát triển bởi Amazon Lab126.