Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Thuật Điện Tử: Ứng Dụng Chatbot và Điều Khiển Nhà Thông Minh

• Tác giả: Nguyễn Minh Hùng
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Mạnh Hùng
• Trường học: Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Kỹ thuật Điện tử Truyền thông
• Đề tài: Ứng dụng Chatbot vào Điều khiển Nhà Thông minh
• Loại tài liệu: Đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2018
• Địa điểm: Hồ Chí Minh

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. ĐẶT VẤN ĐỀ
• 1.2. MỤC TIÊU
• 1.3. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
• 1.4. GIỚI HẠN
• 1.5. BỐ CỤC
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
• 2.1. TỔNG QUAN VỀ CHATBOT
• 2.1.1. Khái niệm về chatbot
• 2.1.2. Phân loại chatbot
• 2.1.3. Xử lý ngôn ngữ tự nhiên (Natural Language Processing)
• 2.2. TỔNG QUAN VỀ API
• 2.2.1. Khái niệm về API
• 2.2.2. Mô hình của một API
• 2.2.3. Các tác vụ thực hiện qua API
• 2.3. TỔNG QUAN VỀ WEBHOOK
• 2.3.1. Khái niệm Webhook
• 2.3.2. Hoạt động của Webhook
• 2.4. TỔNG QUAN VỀ DIALOGFLOW
• 2.4.1. Giới thiệu về Dialogflow
• 2.4.2. Cấu trúc của Dialogflow
• 2.5. GIỚI THIỆU VỀ BOARD RASPBERRY PI
• 2.5.1. Giới thiệu về Board Raspberry Pi
• 2.5.2. Phần cứng của Raspberry Pi 3
• 2.5.2.1. Nguồn cung cấp
• 2.5.2.2. Các cổng giao tiếp
• 2.5.2.3. Các chân giao tiếp GPIO của kit
• 2.5.3. Hệ điều hành Raspbian cho kit Raspberry Pi
• 2.6. GIỚI THIỆU ĐỘNG CƠ SERVO
• 2.6.1. Giới thiệu động cơ servo
• 2.6.2. Nguyên lý hoạt động của động cơ servo
• 2.7. CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ DHT11
• 2.8. MODULE RELAY 2 CHANNEL 5V
• 2.8.1. Cấu tạo Mosfet
• 2.8.2. Nguyên lí hoạt động
• 3. CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ
• 3.1. THIẾT KẾ SƠ ĐỒ KHỐI HỆ THỐNG
• 3.1.1. Sơ đồ khối hệ thống
• 3.1.2. Sơ đồ mô hình hệ thống
• 3.2. TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ MẠCH
• 3.2.1. Thiết kế khối Dialogflow
• 3.2.2. Thiết kế khối điều khiển raspberry
• 3.2.3. Thiết kế khối điều khiển động lực
• 3.2.4. Thiết kế khối nguồn
• 4. CHƯƠNG 4: THI CÔNG HỆ THỐNG
• 4.1. THIẾT KẾ DIALOGFLOW
• 4.1.1. Thiết kế cho yêu cầu điều khiển ON-OFF
• 4.1.2. Tạo mới Agent
• 4.1.3. Mở rộng cho điều khiển ON-OFF
• 4.1.4. Thêm mới entities
• 4.1.5. Thêm mới intent
• 4.1.6. Kết quả hoàn chỉnh trên Dialogflow
• 4.2. LẬP TRÌNH TRÊN RASPBERRY PI 3
• 4.2.1. Giới thiệu ngôn ngữ lập trình Python
• 4.2.2. Giới thiệu phần mềm lập trình Python 3 IDLE
• 4.2.3. Viết chương trình hệ thống
• 4.2.4. Public server lên internet bằng ngrok
• 4.3. THI CÔNG MẠCH ĐIỀU KHIỂN DIMMER
• 4.3.1. Sơ đồ mạch PCB Dimmer
• 4.3.2. Thi công mạch
• 4.4. ĐÓNG GÓI VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH
• 4.4.1. Đóng gói bộ điều khiển
• 4.4.2. Thi công mô hình
• 4.5. KẾT QUẢ VẬN HÀNH HỆ THỐNG
• 4.6. TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN, THAO TÁC
• 4.6.1. Tài liệu hướng dẫn sử dụng
• 4.6.2. Quy trình thao tác
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ, NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ
• 5.1. Các khái niệm liên quan
• 5.2. Công cụ ngrok
• 5.3. Mạch điều khiển dimmer
• 5.4. Module Relay 2 kênh 5V
• 5.5. Module cảm biến DHT11
• 5.6. NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ
• 6. CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
• 6.1. HƯỚNG PHÁT TRIỂN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• LIỆT KÊ HÌNH VẼ
• LIỆT KÊ BẢNG
• TÓM TẮT

I. Ứng dụng Chatbot trong điều khiển nhà thông minh

Ứng dụng chatbot trong điều khiển nhà thông minh là một xu hướng công nghệ hiện đại, kết hợp giữa trí tuệ nhân tạo và hệ thống điều khiển tự động. Chatbot được xây dựng trên nền tảng Dialogflow, sử dụng xử lý ngôn ngữ tự nhiên (NLP) để giao tiếp với người dùng. Hệ thống này cho phép điều khiển các thiết bị trong nhà như đèn, quạt, cửa thông qua lệnh thoại hoặc tin nhắn. Raspberry Pi 3 đóng vai trò trung tâm, kết nối với các module như Relay, Dimmer, và cảm biến DHT11 để thực hiện các tác vụ điều khiển và giám sát.

1.1. Khái niệm và phân loại Chatbot

Chatbot là một chương trình máy tính tương tác với người dùng thông qua ngôn ngữ tự nhiên. Nó được chia thành hai loại chính: Audiotory (âm thanh) và Text-based (văn bản). Chatbot sử dụng NLP để hiểu và phản hồi yêu cầu của người dùng. Trong đề tài này, chatbot được xây dựng trên Dialogflow, một nền tảng mạnh mẽ cho phép tạo ra các chatbot thông minh với khả năng xử lý ngôn ngữ tự nhiên cao.

1.2. Ứng dụng Chatbot trong nhà thông minh

Chatbot được tích hợp vào hệ thống nhà thông minh để điều khiển các thiết bị như đèn, quạt, cửa thông qua lệnh thoại hoặc tin nhắn. Hệ thống sử dụng Raspberry Pi 3 làm trung tâm điều khiển, kết nối với các module như Relay, Dimmer, và cảm biến DHT11. Chatbot giúp người dùng dễ dàng quản lý và điều khiển các thiết bị trong nhà một cách thông minh và tiện lợi.

II. Hệ thống điều khiển nhà thông minh

Hệ thống điều khiển nhà thông minh trong đề tài này được thiết kế dựa trên Raspberry Pi 3, kết hợp với các module phần cứng như Relay, Dimmer, và cảm biến DHT11. Hệ thống cho phép điều khiển các thiết bị trong nhà thông qua chatbot, đồng thời giám sát nhiệt độ và độ ẩm. Webhook được sử dụng để kết nối giữa chatbot và Raspberry Pi, giúp xử lý và phản hồi các yêu cầu từ người dùng một cách nhanh chóng và chính xác.

2.1. Thiết kế hệ thống phần cứng

Hệ thống phần cứng bao gồm Raspberry Pi 3, Relay, Dimmer, và cảm biến DHT11. Raspberry Pi đóng vai trò trung tâm, kết nối với các module để điều khiển thiết bị trong nhà. Relay được sử dụng để đóng/mở các thiết bị điện, trong khi Dimmer điều chỉnh độ sáng của đèn. Cảm biến DHT11 giúp giám sát nhiệt độ và độ ẩm trong nhà.

2.2. Lập trình và kết nối hệ thống

Hệ thống được lập trình bằng ngôn ngữ Python, sử dụng Webhook để kết nối giữa chatbot và Raspberry Pi. Webhook nhận dữ liệu từ Dialogflow, xử lý và gửi lệnh điều khiển đến các thiết bị. Ngrok được sử dụng để public server, cho phép hệ thống hoạt động qua mạng Internet. Quá trình lập trình bao gồm việc tạo các Intent và Entities trên Dialogflow để xử lý các yêu cầu từ người dùng.

III. Thi công và vận hành hệ thống

Quá trình thi công hệ thống bao gồm việc thiết kế mạch điều khiển, lắp đặt các module phần cứng, và kết nối chúng với Raspberry Pi. Mô hình nhà thông minh được xây dựng để mô phỏng các thiết bị trong nhà. Hệ thống được kiểm tra và đánh giá để đảm bảo hoạt động ổn định và đáp ứng các yêu cầu đề ra. Kết quả cho thấy hệ thống có khả năng điều khiển các thiết bị một cách hiệu quả thông qua chatbot.

3.1. Thi công mạch điều khiển

Mạch điều khiển được thiết kế và thi công dựa trên sơ đồ nguyên lý. PCB được vẽ và lắp đặt các linh kiện như Relay, Dimmer, và cảm biến DHT11. Quá trình thi công bao gồm việc kiểm tra và hiệu chỉnh mạch để đảm bảo hoạt động chính xác. Mạch điều khiển được kết nối với Raspberry Pi để thực hiện các lệnh điều khiển từ chatbot.

3.2. Vận hành và đánh giá hệ thống

Hệ thống được vận hành và kiểm tra để đảm bảo hoạt động ổn định. Các chức năng như điều khiển đèn, quạt, cửa, và giám sát nhiệt độ, độ ẩm được đánh giá. Kết quả cho thấy hệ thống có khả năng đáp ứng các yêu cầu từ người dùng một cách nhanh chóng và chính xác. Hệ thống cũng được đánh giá về tính thân thiện và dễ sử dụng.