I. Thiết kế hệ thống điều khiển
Phần này tập trung vào thiết kế hệ thống điều khiển cho các thiết bị điện trong nhà thông minh. Hệ thống sử dụng vi điều khiển trung tâm là board Arduino kết hợp với mô đun WiFi ESP8266 Node MCU, mô đun SIM900A và các cảm biến nhiệt độ, khí gas, chuyển động. Mục tiêu là tạo ra một hệ thống có khả năng điều khiển từ xa thông qua ứng dụng Android hoặc website, đồng thời giám sát các thông số môi trường như nhiệt độ, độ ẩm. Hệ thống điều khiển thiết bị điện được thiết kế để hoạt động ổn định ngay cả khi mất điện nhờ mạch chuyển sang acqui dự phòng.
1.1. Lựa chọn linh kiện
Các linh kiện chính được lựa chọn bao gồm board Arduino Mega 2560, mô đun WiFi ESP8266 Node MCU, cảm biến nhiệt độ DHT11, cảm biến khí gas MQ2 và cảm biến chuyển động PIR HC-SR501. Thiết bị điện thông minh được điều khiển thông qua các relay, cho phép người dùng bật/tắt các thiết bị điện từ xa. Mô đun SIM900A được tích hợp để gửi tin nhắn cảnh báo trong các tình huống khẩn cấp như rò rỉ khí gas hoặc đột nhập.
1.2. Thiết kế sơ đồ khối
Sơ đồ khối của hệ thống bao gồm các khối chính: khối điều khiển trung tâm (Arduino), khối cảm biến, khối truyền thông (WiFi và SIM900A) và khối điều khiển thiết bị điện. Hệ thống giám sát điện được thiết kế để cập nhật liên tục các thông số môi trường lên giao diện người dùng. Sơ đồ nguyên lý chi tiết được vẽ để đảm bảo tính chính xác và hiệu quả trong quá trình thi công.
II. Thi công hệ thống điện
Phần này mô tả quá trình thi công hệ thống điện dựa trên thiết kế đã được đề xuất. Các bước thi công bao gồm lắp ráp mạch in, kết nối các linh kiện và lập trình cho hệ thống. Nhà thông minh được xây dựng với khả năng điều khiển từ xa thông qua ứng dụng Android và website. Hệ thống cũng được tích hợp tính năng báo động thông qua tin nhắn SMS và chuông báo trong các tình huống khẩn cấp.
2.1. Lắp ráp mạch in
Mạch in được thiết kế với hai lớp, bao gồm lớp trên và lớp dưới. Các linh kiện được bố trí hợp lý để đảm bảo tính thẩm mỹ và hiệu quả hoạt động. Công nghệ nhà thông minh được áp dụng để tối ưu hóa quá trình lắp ráp. Các mạch in được kiểm tra kỹ lưỡng trước khi lắp ráp để tránh các lỗi kỹ thuật.
2.2. Lập trình hệ thống
Hệ thống được lập trình để điều khiển các thiết bị điện thông qua ứng dụng Android và website. Tự động hóa nhà thông minh được thực hiện thông qua các thuật toán xử lý dữ liệu từ cảm biến. Phần mềm lập trình cho Arduino và Node MCU được viết để đảm bảo hệ thống hoạt động ổn định và chính xác. Các chương trình con được thiết kế để xử lý các tình huống như mất điện, nhận trạng thái đèn và gửi tin nhắn cảnh báo.
III. Giám sát nhà thông minh
Phần này tập trung vào giám sát nhà thông minh thông qua hệ thống cảm biến và giao diện người dùng. Hệ thống cung cấp thông tin về nhiệt độ, độ ẩm và các tình huống khẩn cấp như rò rỉ khí gas hoặc đột nhập. Hệ thống giám sát điện được tích hợp để đảm bảo an toàn và tiện ích cho người dùng. Các thông số được cập nhật liên tục lên giao diện website và ứng dụng Android.
3.1. Tích hợp cảm biến
Các cảm biến nhiệt độ, khí gas và chuyển động được tích hợp vào hệ thống để giám sát môi trường. Công nghệ nhà thông minh được áp dụng để xử lý dữ liệu từ cảm biến và đưa ra các cảnh báo kịp thời. Cảm biến chuyển động được lắp đặt tại cửa ra vào để phát hiện đột nhập, trong khi cảm biến khí gas được đặt tại khu vực bếp để phát hiện rò rỉ.
3.2. Giao diện người dùng
Giao diện người dùng được thiết kế để hiển thị các thông số môi trường và trạng thái của các thiết bị điện. Điều khiển thiết bị từ xa được thực hiện thông qua ứng dụng Android và website. Giao diện được thiết kế đơn giản, dễ sử dụng, giúp người dùng dễ dàng theo dõi và điều khiển hệ thống. Các thông báo cảnh báo được hiển thị rõ ràng để người dùng có thể phản ứng kịp thời.
