ĐẠI HỌC QUOC GIA THÀNH PHO HO CHÍ MINH TRUONG DAI HOC CONG NGHE THONG TIN NGUYEN QUANG DAT MỘT HUONG UNG DUNG IOT CHO MAY LẠNH NHAM TIẾT KIỆM NANG LƯỢNG TIEU THU ĐIỆN TRONG TOA NHA VAN PHONG THONG MINH LUAN VAN THAC Si NGANH CONG NGHE THONG TIN Mã số: 8480201 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TIEN SĨ. NGUYEN MINH SƠN TP. Hồ Chí Minh - Năm 2022 ĐẠI HỌC QUOC GIA THÀNH PHO HO CHÍ MINH TRUONG DAI HOC CONG NGHE THONG TIN NGUYEN QUANG DAT MỘT HUONG UNG DUNG IOT CHO MAY LẠNH NHAM TIẾT KIỆM NANG LƯỢNG TIEU THU ĐIỆN TRONG TOA NHA VAN PHONG THONG MINH LUAN VAN THAC Si NGANH CONG NGHE THONG TIN Mã số: 8480201 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TIEN SĨ. NGUYEN MINH SƠN TP.
Hồ Chí Minh - Năm 2022 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan rằng, đề tài “M6t hướng ứng dụng iot cho máy lạnh nhằm tiết kiệm năng lượng tiêu thụ điện trong tòa nhà văn phòng thông minh” là công trình nghiên cứu của tôi dưới sự hướng dẫn của TS. Bên cạnh các kết quả tham khảo từ các công trình khác đã ghi rõ trích dẫn nguồn gốc trong luận văn, số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là hoàn toàn trung thực và chưa từng được sử dụng hoặc công bồ trong bat kỳ công trình nào khác. Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 18 tháng 05 năm 2022 Tác giả LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, xin trân trọng cảm ơn TS. Nguyễn Minh Sơn đã tận tình hướng, dẫn tôi trong quá trình học tập cũng như trong việc hoàn thành luận văn.
Xin chân thành cảm ơn quý Thầy, Cô thuộc trường Đại Học Công Nghệ Thông Tin — Dai Học Quốc Gia Thành Phó Hồ Chí Minh đã tận tình giảng dạy cho tôi trong thời gian học tập. Do giới hạn kiến thức và khả năng lý luận của bản thân còn nhiều thiếu sót và hạn chế, kính mong nhận được sự chỉ dẫn và đóng góp của quý Thay, Cô dé bài luận văn của tôi được hoàn thiện hơn. Xin chân thành cảm ơn! Thành phó Hồ Chí Minh, ngày 18 tháng 05 năm 2022 Tác giả TÓM TÁT Trong cuộc cách mạng công nghiệp 4.0, ngành công nghệ thông tin ở Việt Nam đã có nhiều chuyển biến tích cực khi triển khai ứng dụng công nghệ thông tin trong đời sống, xã hội người dân và doanh nghiệp. Doanh nghiệp ứng dụng hệ thống phần mềm quản lý, điều hành hiệu quả, do nhu cầu sử dụng văn phòng và nhà ở cao cấp tăng nhanh, giải pháp nhà thông minh và giải pháp quản lý tòa nhà văn phòng thông minh đã xuất hiện và được ứng dụng rộng rãi.
Điều này dẫn đến điện năng tiêu thụ sử dụng trong nhà thông minh và tòa nhà văn phòng thông minh, trong đó chiếm tỉ lệ cao từ các thiết bị điều hòa và máy lạnh. Do đó nhu cầu thiết thực đòi hỏi phải tiết kiệm năng lượng điện tiêu thụ trong vận hành tòa nhà văn phòng hoặc sử dụng điều hòa trong nhà thông minh dé tối ưu hoá chỉ phi sử dụng gia đình và tạo sự hiệu quả trong công tác quản lý doanh nghiệp là rất cần thiết. Theo nghiên cứu [1, 3], phần lớn điện năng tiêu thụ tiêu tốn khi sử dụng điều hòa hoặc máy lạnh là do hành vi điều khiển nhiệt độ không tương thích với nhiệt độ môi trường bên ngoài nhà, nhiệt độ phòng và không giám sát được khoảng thời gian máy lạnh hoạt động khi có người trong phòng. Dé cải tiến van đề này, luận văn này đề xuất giải pháp ứng dụng Công nghệ IoT cho máy lạnh nhằm tiết kiệm năng lượng tiêu thụ điện trong tòa nhà văn phòng thông minh hoặc nhà thông minh.
Trong giải pháp này, luận văn sẽ sử dụng thiết bị IoT có tích hợp giải thuật phân tích nhiệt độ môi trường trong phòng, nhiệt độ bên ngoài và giám sát người dùng máy lạnh đồng thời tại thời gian thực dé điều khiển nhiệt độ của máy lạnh nhằm hướng đến tiết kiệm năng lượng. Kết quả dự kiến của dé tài là xây dựng một ứng dụng nền tảng di động (android) thể hiện khả năng quản lý, giám sát năng lượng tiêu thụ điện trong nhà thông minh hoặc căn hộ thông minh có tích hợp giải thuật tiết kiệm năng lượng điện tiêu thụ. Tính cấp thiết của đề tài. Giới thiệu dé tai.
Lý do chon đề tà 1. Thách thức 1. Mục tiêu nghiên cứu. Mục tiêu chung.--- + tt HH re.
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu. Pham vi nghiên cứu 1. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn. Ý nghĩa Kiến HOC EM, .ceooooe 5 CHƯƠNG 2.
ce 6 P Na số. Các nghiên cứu liên quan CHƯƠNG 3. NGHIÊN CỨU THIET KE GIẢI PH. Khảo sát nhu cầu tiết kiệm điện khi sử dụng máy lạnh / máy điều hòa trong văn phòng hoặc trong phòng ngủ/phòng làm việc 3.
Đề xuất giải pháp tiết kiệm năng lượng điện lạnh trong tòa nhà. THỰC NGHIEM VÀ ĐÁNH GIÁ. Giải pháp điều hòa thông minh 4. Thiết lập kịch bản thử nghiệm theo khảo sát người dùng.
Kết quả thực nghiệm khi áp dung thuật toán tiết kiệm năng lượng. Thảo luận CHUONG 5. KET LUẬN VÀ KIÊN NGHỊ.----22cc22cccccccccee 30 CHUONG 6. TÀI LIEU THAM KHẢO.
DANH MỤC VIET TAT 1 API Application Programming Interface 2 loT Internet of Things 3 LED Light Emitting Diode 4 LIRC Linux Infrared Remote Control 5 MIT Massachusetts Institute of Technology 6 MQTT Message Queuing Telemetry Transport 7 PC Personal Computer 8 UWP Universal Windows Platform 9 XMPP Extensible Messaging and Presence Protocol DANH MỤC BẢNG BIÊU Bang 1 — Khảo sát nhu cầu tiết kiệm điện và hành vi sử dụng máy lạnh/máy điều hòa trong văn phòng, trong phòng ngủ hoặc phòng làm việc. 12 Bảng 2 — Thông số kỹ thuật.ccc¿22+++££2222222EEEE2Yv2vvvrrrrtrrrrrrrrrrkrrrrer 16 Bang 3 — Khảo sát mức độ thoải mái của khách hàng.---:--+- 23 Bang 4 — Thống kê công suất điện tiêu thu từ thang 9/2021 đến tháng 5/2022 .28 DANH MỤC HÌNH ANH Hình 1. Mô hình sử dụng năng lượng trong nhà thông minh [1]. Mô hình cho phải pháp điều hòa thông minh ứng dung IoT.
Giải thuật điều khiển máy lạnh hướng đến tiết kiệm năng lượng tiêu thụ 914431493144415431515%49%149141845184551951584559431494549315345915E+9312331243151814511914315492354938194156/3814314241 18 Hình 4. Giải thuật điều chỉnh theo nhiệt độ Phòng. Màn hình quản lý điện năng tiêu thụ. Công suất điện tiêu thụ trong tháng 11/2021.
Công suất điện tiêu thụ trong tháng 12/2021. Công suất điện tiêu thụ trong tháng 1/2022. Công suất điện tiêu thụ trong tháng 2/2022. Công suất điện tiêu thụ trong tháng 3/2022.
Công suất điện tiêu thụ trong tháng 4/2022. Công suất điện tiêu thụ trong tháng 5/2022. Tinh cấp thiết của dé tài 1. Giới thiệu đề tai Trong thời đại công nghệ 4.0 hiện nay, do nhu cầu sử dụng văn phòng và nhà ở cao cấp tăng nhanh, giải pháp nhà thông minh và giải pháp quản lý tòa nhà văn phòng thông minh đã xuất hiện và được ứng dụng rộng rãi.
Theo nghiên cứu [1] và các Công ty Siemens, Schneider thì điện năng tiêu thụ sử dụng trong nhà thông minh (Hình 1) và tòa nhà văn phòng thông minh [2, 3] chiếm tỉ lệ cao trên 30% từ các thiết bị điều hòa và máy lạnh. Do đó nhu cầu thiết thực đòi hỏi phải tiết kiệm năng lượng điện tiêu thụ trong vận hành tòa nhà văn phòng hoặc sử dụng điều hòa trong nhà thông minh dé tối ưu hoá chỉ phí sử dụng gia đình và tạo sự hiệu quả trong công tác quan lý doanh nghiệp là rat cần thiết. Mô hình sử dung năng lượng trong nhà thông minh [1] Theo nghiên cứu [1, 3], phần lớn điện năng tiêu thụ tiêu tốn khi sử dụng điều hòa hoặc máy lạnh là do hành vi điều khiển nhiệt độ không tương tích với nhiệt độ môi trường bên ngoài nhà, nhiệt độ phòng và không giám sát được khoảng thời gian máy lạnh hoạt động khi có người trong phòng. Dé cải tiến vấn dé này, luận văn này đề xuất giải pháp ứng dụng Công nghệ IoT cho máy lạnh nhằm tiết kiệm năng lượng tiêu thụ điện trong tòa nhà văn phòng thông minh hoặc nhà thông minh.
Trong giải pháp này, luận văn sẽ sử dụng thiết bị IøT có tích hợp giải thuật phân tích nhiệt độ môi trường trong phòng, nhiệt độ bên ngoài và giám sát người dùng máy lạnh đồng thời tại thời gian thực đề điều khién nhiệt độ của may lạnh nhằm hướng đến tiết kiệm năng lượng. Kết quả dự kiến của dé tài được demo một ứng dụng Android thé hiện khả năng quản lý, giám sát năng lượng tiêu thụ điện trong nhà thông minh hoặc căn hộ thông minh có tích hợp giải thuật tiết kiệm năng lượng điện tiêu thụ. Từ những thực tế ngày càng xuất hiện nhiều tòa nhà và văn phòng cao cấp và mong muốn đồng hành cùng xu hướng phát triển công nghệ của thế giới, tôi quyết định chọn đề tài: “Mội hướng ứng dụng loT cho máy lạnh nhằm tiết kiệm năng lượng tiêu thụ điện trong tòa nhà văn phòng thông mình ”. Lý do chọn dé tài Trước sự phát triển ngày càng mạnh của IoT, nhu cầu về nhà thông minh cũng tăng lên ở Việt Nam trong những năm gần đây.
Hơn nữa, tình hình nóng lên toàn cầu, đây xu hướng sử dụng máy lạnh/ máy điều hòa ngày càng tăng nhưng chi phi cho năng lượng điện cũng tăng theo, điều đó thúc day một giải pháp ứng dụng IoT cho máy lạnh nhằm giúp tiết kiệm năng lượng điện tiêu thụ trong tòa nhà văn phòng, nhà dân sinh thông minh. Thách thức ở đây là phải phát triển được giải pháp IoT tích hợp được bất kỳ hệ thống máy lạnh/ máy điều hòa nào đang có nhằm giảm chỉ phí, tăng khả năng cạnh tranh trên thị trường. Hệ thống cho phép người dùng tương tác với thiết bị điện tử, biến chúng từ thiết bị bình thường trở nên thông minh hơn. Ngoài ra, nguồn dữ liệu từ hành vi người dùng thu thập được từ thiết bị có thé sử dung dé phát triển các hệ thống tự vận hành, tự khuyến nghị bằng việc phát triển các mô hình máy học, học sâu trong tương lai.
Dữ liệu này chỉ chứa thói quen sử dụng máy lạnh/ máy điều hòa, không chứa dữ liệu cá nhân, do đó loại trừ khả năng vi phạm quyén riêng tu. Thách thức Phát triển các hệ thống trong hệ sinh thái nhà thông minh có khả năng tự động điều khiển theo điều kiện môi trường hoặc theo bat ky nhu cầu nào của người dùng là một trong những van đề được quan tâm của các nhà nghiên cứu, 2 các kỹ sư nói riêng và các doanh nghiệp, người sử dụng nói chung. Việc áp dụng các kỹ thuật công nghệ thông tin tiên tiến vào quá trình phát triển và triển khai hệ thống nhà thông minh hiệu quả, hợp lý cũng là một thách thức lớn.