Ứng dụng Chatbot trong Điều Khiển Nhà Thông Minh tại HCMUTE

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

2.4. TỔNG QUAN VỀ DIALOGFLOW

2.4.1. Giới thiệu về Dialogflow

2.4.2. Cấu trúc của Dialogflow

2.5. GIỚI THIỆU 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

2.9. CẤU TẠO MOSFET

2.9.1. Cấu tạo Mosfet

2.9.2. 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. THI CÔNG MẠCH ĐIỀU KHIỂN DIMMER

4.1.1. Sơ đồ mạch PCB Dimmer

4.1.2. Thi công mạch

4.2. THIẾT KẾ DIALOGFLOW

4.2.1. Thiết kế cho yêu cầu điều khiển ON-OFF

4.2.2. Tạo mới Agent

4.2.3. Mở rộng cho điều khiển ON-OFF

4.2.3.1. Thêm mới entities

4.2.3.2. Thêm mới intent

4.2.4. Kết quả hoàn chỉnh trên Dialogflow

4.3. LẬP TRÌNH TRÊN RASPBERRY PI 3

4.3.1. Giới thiệu ngôn ngữ lập trình Python

4.3.1.1. Lịch sử của Python

4.3.1.2. Các phiên bản Python đã phát hành

4.3.1.3. Đặc điểm của ngôn ngữ lập trình Python

4.3.2. Giới thiệu phần mềm lập trình Python 3 IDLE

4.3.3. Viết chương trình hệ thống

4.3.4. Public server lên internet bằng ngrok

4.4. THI CÔNG MẠCH ĐIỀU KHIỂN DIMMER

4.4.1. Sơ đồ mạch PCB Dimmer

4.4.2. Thi công mạch

4.5. ĐÓNG GÓI VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH

4.5.1. Đóng gói bộ điều khiển

4.5.2. Thi công mô hình

4.6. KẾT QUẢ VẬN HÀNH HỆ THỐNG

4.7. TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN, THAO TÁC

4.7.1. Tài liệu hướng dẫn sử dụng

4.7.2. 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. KẾT LUẬN

6.2. HƯỚNG PHÁT TRIỂN

TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Ứng dụng Chatbot điều khiển nhà thông minh tại HCMUTE Tổng quan

Đồ án tốt nghiệp "Ứng dụng Chatbot vào Điều khiển Nhà Thông Minh" tại Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh (HCMUTE) năm 2018, do sinh viên Nguyễn Minh Hùng thực hiện, tập trung vào việc phát triển một hệ thống nhà thông minh điều khiển bằng chatbot. Đồ án sử dụng Dialogflow để xây dựng chatbot, Raspberry Pi 3 làm trung tâm điều khiển, và các module như relay, dimmer, cảm biến DHT11, động cơ servo để điều khiển các thiết bị trong nhà. Mục tiêu chính là tạo ra một hệ thống cho phép người dùng điều khiển các thiết bị gia dụng (đèn, quạt, cửa) thông qua giao tiếp bằng ngôn ngữ tự nhiên với chatbot. Ứng dụng Chatbot nhà thông minh HCMUTE này thể hiện sự kết hợp giữa công nghệ chatbot và Internet of Things (IoT), mở ra hướng phát triển thú vị cho nhà thông minh.

1.1 Phát triển chatbot điều khiển nhà thông minh

Phần phát triển tập trung vào việc thiết kế và triển khai chatbot trên nền tảng Dialogflow. Sinh viên đã tìm hiểu và áp dụng các khái niệm về xử lý ngôn ngữ tự nhiên (NLP), intent, entity, và fulfillment để tạo ra một chatbot có khả năng hiểu và phản hồi các câu lệnh điều khiển của người dùng. Chatbot được thiết kế để nhận diện các entity đại diện cho các thiết bị (đèn, quạt, cửa) và các intent thể hiện hành động (bật, tắt, điều chỉnh độ sáng). Việc tích hợp webhook cho phép chatbot giao tiếp với hệ thống điều khiển trên Raspberry Pi 3. Quá trình này bao gồm việc thiết kế giao diện hội thoại người dùng thân thiện, đơn giản và hiệu quả. Lập trình chatbot sử dụng các kỹ thuật xử lý ngôn ngữ tự nhiên nhằm đảm bảo sự chính xác và độ mượt mà trong quá trình tương tác. Ngôn ngữ lập trình chatbot sử dụng trong đồ án này chưa được nêu rõ, nhưng dựa vào công nghệ được sử dụng, có thể dự đoán là JSON và Python. Phát triển chatbot nhà thông minh này mang lại trải nghiệm người dùng mới mẻ và tiện lợi.

1.2 Triển khai hệ thống điều khiển thiết bị

Hệ thống điều khiển được xây dựng dựa trên Raspberry Pi 3, một nền tảng IoT phổ biến. Sinh viên đã thực hiện việc lập trình chatbot điều khiển thiết bị, bao gồm việc viết code Python để xử lý dữ liệu nhận được từ chatbot qua webhook, và điều khiển các thiết bị (đèn, quạt, cửa) thông qua các module tương ứng. Triển khai chatbot điều khiển thiết bị này yêu cầu kiến thức về lập trình nhúng, giao tiếp giữa các thiết bị, và xử lý dữ liệu. Cổng giao tiếp trên Raspberry Pi 3 đóng vai trò quan trọng trong việc kết nối với các module. Đồ án mô tả quá trình thiết kế mạch dimmer để điều khiển độ sáng của đèn. Module Relay được sử dụng để điều khiển đóng/mở các thiết bị. Cảm biến DHT11 cung cấp dữ liệu về nhiệt độ và độ ẩm. Động cơ servo được sử dụng để điều khiển đóng/mở cửa. Đây là một ví dụ ứng dụng thực tiễn của công nghệ chatbot trong nhà thông minh, minh chứng cho tiềm năng của IoT và chatbot.

1.3 An ninh và bảo mật thông tin

Mặc dù đồ án không đề cập chi tiết đến vấn đề an ninh nhà thông minh với chatbot, đây là một điểm cần được xem xét kỹ lưỡng trong các ứng dụng thực tế. Việc bảo mật thông tin người dùng và dữ liệu điều khiển thiết bị là vô cùng quan trọng. An toàn bảo mật thông tin chatbot nhà thông minh cần được ưu tiên hàng đầu để ngăn chặn các nguy cơ tấn công mạng và xâm nhập trái phép. Các giải pháp bảo mật, như mã hóa dữ liệu, xác thực người dùng, và tường lửa, cần được áp dụng để đảm bảo hoạt động an toàn và tin cậy của hệ thống. Chi phí triển khai hệ thống chatbot nhà thông minh cũng cần được tính toán kỹ lưỡng, bao gồm chi phí phần cứng, phần mềm và nhân lực. Việc lựa chọn các thiết bị hỗ trợ chatbot nhà thông minh phù hợp cũng góp phần giảm thiểu chi phí và đảm bảo hiệu quả hoạt động của hệ thống. Xu hướng ứng dụng chatbot trong nhà thông minh đang phát triển mạnh mẽ, vì vậy việc chú trọng đến an ninh và bảo mật là điều cần thiết.

Đồ án HCMUTE: Ứng dụng Chatbot vào Điều Khiển Nhà Thông Minh