1. Trang chủ
  2. » Luận Văn - Báo Cáo

BÁO CÁO MÔN HỌC THIẾT KẾ HỆ THỐNG NHÚNG Đề tài: HỆ THỐNG NHÀ THÔNG MINH TÍCH HỢP ĐIỀU KHIỂN BẰNG GIỌNG NÓI

52 64 3
Tài liệu đã được kiểm tra trùng lặp

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Thông tin cơ bản

Tiêu đề Hệ Thống Nhà Thông Minh Tích Hợp Điều Khiển Bằng Giọng Nói
Tác giả Trần Ngọc Tiến, Vũ Thị Thanh, Lê Xuân Thế Anh
Người hướng dẫn TS Ngô Vũ Đức
Trường học Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội
Chuyên ngành Thiết kế hệ thống
Thể loại Báo cáo môn học
Năm xuất bản 2022
Thành phố Hà Nội
Định dạng
Số trang 52
Dung lượng 2,28 MB

Các công cụ chuyển đổi và chỉnh sửa cho tài liệu này

Cấu trúc

  • CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN NGÔI NHÀ THÔNG MINH (9)
    • 1.1 Tổng quan nhà thông minh (9)
      • 1.1.1 Khảo sát thị trường (9)
      • 1.1.2 Các thành phần cơ bản của ngôi nhà thông minh (9)
    • 1.2 Yêu cầu, giới hạn đề tài (11)
    • 1.3 Yêu cầu chức năng, phi chức năng (11)
    • 1.4 Các phương pháp thiết kế (12)
    • 1.5 Sơ đồ khối của hệ thống (12)
      • 1.5.1 Sơ đồ chi tiết (13)
    • 1.6 Kết luận chương 1 (14)
  • CHƯƠNG 2. LINH KIỆN – PHẦN MỀM – LÝ THUYẾT (15)
    • 2.1 Các linh kiện chính sử dụng trong hệ thống (15)
      • 2.1.1 Bộ điều khiển kết nối Internet ESP8266 (15)
      • 2.1.2 Khối cảm biến DHT 11 và MQ-6 (16)
      • 2.1.3 Khối hiển thị LCD 16x2 (17)
      • 2.1.4 Đèn led (19)
    • 2.2 Các phần mềm được sử dụng (20)
      • 2.2.1 Trợ lý ảo Google assistant (20)
      • 2.2.2 Blynk. Blynk là một nền tảng với các ứng dụng iOS và Android để điều khiển Arduino, Raspberry Pi và các ứng dụng tương tự qua Internet (20)
    • 2.3 Lý thuyết quan trọng (21)
      • 2.3.1 Giao thức MQTT (21)
      • 2.3.2 ThingsBoard (23)
  • CHƯƠNG 3. SƠ ĐỒ FSM CỦA HỆ THỐNG (26)
    • 3.1 Sơ đồ FSM tổng quan (26)
    • 3.2 Đường truyền dữ liệu end – to – end (27)
      • 3.2.1 Sensor đến ThingsBoard (27)
      • 3.2.2 Google asistent (điện thoại) đến Light (27)
  • CHƯƠNG 4. TRIỂN KHAI LẮP ĐẶT VÀ THỬ NGHIỆM (28)
    • 4.1 Sơ đồ nguyên lý (28)
    • 4.2 Sơ đồ mạch layout (29)
    • 4.3 Kết quả sản phẩm (30)
      • 4.3.1 Đưa dữ liêu lên thingsboard và blynk (30)
      • 4.3.2 Các kịch bản tại Arduino (31)
      • 4.3.3 Điều khiển đèn led bằng giọng nói (35)
    • 4.4 Nhận xét (36)
      • 4.4.1 Ưu điểm (36)
      • 4.4.2 Nhược điểm (37)
  • KẾT LUẬN (38)
  • TÀI LIỆU THAM KHẢO (39)
  • PHỤ LỤC (40)

Nội dung

LỜI NÓI ĐẦU Trong thời buổi hiện nay, công nghệ IoT đang phát triển với tốc độ vũ bão, đem đến những cải thiện lớn cho cuộc sống. Trong các ứng dụng của IoT , nhà thông minh là một ứng dụng nổi bật mà đang ngày một trở nên phổ biến hơn trong cuộc sống hàng ngày. Bằng cách ứng dụng các thiết bị có thể được điều khiển một cách thông minh qua thiết bị cầm tay như điện thoại, thông qua các phương pháp như điều khiển bằng ứng dụng hay giọng nói, ta có thể cải thiện đáng kể chất lượng của cuộc sống. Ví dụ có thể kể đến như hệ thống chiếu sáng thông minh, hệ thống điều khiển rèm cửa, cửa cuốn, màn chiếu, điều hòa không khí từ ứng dụng điện thoại. Trong bài tập lớn này, nhóm chúng em chọn “Hệ thống nhà thông minh tích hợp điều khiển bằng giọng nói” là đề tài để triển khai, trong đó, hệ thống nhà thông minh gồm có hệ thống cảnh báo khí gas và hệ thống quạt mát; điều khiển bằng giọng nói được áp dụng cho hệ thống chiếu sáng. Trong báo cáo của chúng em, gồm có các nội dung chính như sau: • Chương 1- Tổng quan ngôi nhà thông minh: Khảo sát một số mô hình nhà thông minh trên thị trường, các thành phần cơ bản của nhà thông minh, đưa ra các yêu cầu và phương pháp thiết kế. • Chương 2 – Linh kiện, phần mềm và lý thuyết: Giới thiệu những linh kiện phần cứng và phần mềm được sử dụng trong đề tài, lý thuyết quan trọng áp dụng để thiết kế hệ thống. • Chương 3 – Sơ đồ FSM của hệ thống: Trình bày sơ đồ máy trạng thái của hệ thống, đường di chuyển của luồng dữ liệu end – to end. • Chương 4 – Triển khai lắp đặt và thử nghiệm: Thiết kế mạch nguyên lý và mạch layout cho sản phẩm, chạy thử và nhận xét. Nhóm đã cố gắng hết sức để hoàn thiện đề tài nhưng do hạn chế về mặt kiến thức nên vẫn còn nhiều thiếu sót, chúng em mong nhận được góp ý từ thầy để rút kinh nghiệm cho các dự án tiếp theo. Nhóm xin gửi lời cảm ơn đến thầy Ngô Vũ Đức vì đã tận tình chỉ bảo hướng dẫn cũng như đưa ra những lời khuyên hữu ích trong quá trình thực hiện dự án của nhóm. Nhóm xin chân thành cám ơn!

TỔNG QUAN NGÔI NHÀ THÔNG MINH

Tổng quan nhà thông minh

Nhà thông minh là ngôi nhà được trang bị hệ thống tự động thông minh, có khả năng điều phối hoạt động theo thói quen và nhu cầu của người dùng Nó là một hệ thống tổng thể, trong đó tất cả thiết bị điện tử gia dụng được liên kết với thiết bị điều khiển trung tâm, cho phép phối hợp thực hiện các chức năng Các thiết bị này có thể tự động xử lý tình huống đã được lập trình hoặc được điều khiển và giám sát từ xa.

Thị trường nhà thông minh đang phát triển nhanh chóng trên thế giới, đạt giá trị

Vào năm 2019, thị trường nhà thông minh đạt giá trị 75 tỉ USD và dự kiến sẽ tăng lên 200 tỉ USD vào năm 2023 Hoa Kỳ dẫn đầu với 35% tỷ lệ sử dụng các giải pháp nhà thông minh, tiếp theo là Trung Quốc với 18% (Theo Statista)

Thị trường nhà thông minh tại Việt Nam hiện có giá trị 2500 tỉ đồng và dự kiến sẽ tăng trưởng 35%, đạt 8200 tỉ đồng vào năm 2023 Mặc dù con số này còn khiêm tốn so với các quốc gia phát triển, nhưng tiềm năng phát triển của thị trường nhà thông minh ở Việt Nam vẫn rất khả quan.

1.1.2 Các thành phần cơ bản của ngôi nhà thông minh

1.1.2.1 Hệ thống đèn chiếu sáng

Việc bố trí hệ thống đèn trong ngôi nhà là rất quan trọng để đảm bảo ánh sáng hợp lý, tránh ô nhiễm ánh sáng có thể gây hại cho mắt và ảnh hưởng đến tuổi thọ của thiết bị.

Các giải pháp hiện đại giúp chủ nhà tự động hóa việc điều khiển hệ thống bóng đèn lớn, tối ưu hóa hiệu suất và giảm thiểu sự can thiệp thủ công.

1.1.2.2 Hệ thống kiểm soát ra vào

Hệ thống này nâng cao an toàn cho ngôi nhà bằng cách kiểm soát quyền truy cập Chỉ những thành viên trong gia đình và người được phép mới có thể vào qua cửa ra vào Quyền truy cập được thực hiện thông qua các phương thức như khóa vân tay, mật khẩu, thẻ từ, nhận diện giọng nói và nhận diện khuôn mặt.

1.1.2.3 Hệ thống quản lý cấp điện, nước, gas Đối với ngôi nhà thông thường, việc xem xét số điện, nước, quản lý tiêu thụ điện nước như tắt điện, khóa vòi nước khi không sử dụng được thực hiện bằng tay. Không có hệ thống đo lường hay kiếm soát việc tiêu thụ điện nước, không có hệ thống cảnh báo khi rò rỉ khí gas là một sự bất tiện lớn cho chủ nhân căn nhà Với hệ thống nhà thông minh, các vấn đề trên có thể được giải quyết một cách tự động: Đo đạc thống kê tiêu thụ điện nước, tự động tắt đèn cắt nước khi không có người sử dụng hay là bật cảnh báo khi có rò rỉ khí gas,… đem lại sự tiện lợi và tiết kiệm lớn.

1.1.2.4 Hệ thống quản lý thông tin liên lạc

Các căn nhà có thể bố trí camera an ninh để tiện cho việc chia sẻ hình ảnh và liên lạc giữa các khu vực khác nhau trong nhà

Các hệ thống giải trí đa phương tiện như TV kết hợp chơi game, âm thanh 3D và thực tế ảo VR mang đến trải nghiệm thư giãn tuyệt vời cho chủ nhà sau một ngày làm việc căng thẳng.

Hệ thống sử dụng các cảm biến liên tục để gửi thông tin đo đạc đến bộ xử lý trung tâm, từ đó kích hoạt các báo động cần thiết như báo động cháy và rò rỉ khí gas, đồng thời thực hiện các biện pháp xử lý phù hợp.

Kiểm soát nhiệt độ và độ ẩm trong nhà là rất quan trọng để mang lại sự thoải mái cho người ở Các hệ thống như điều hòa không khí và máy lọc không khí đóng vai trò thiết yếu trong việc duy trì môi trường sống lý tưởng.

1.1.2.8 Hệ thông mạng, xử lý trung tâm và sự kết hợp hoạt động

Tất cả các hệ thống trong ngôi nhà thông minh được điều khiển từ một trung tâm xử lý, nơi tiếp nhận và phát tín hiệu điều khiển để tự động hóa nhiều chức năng Hệ thống mạng kết nối các thiết bị khác nhau, đảm bảo các hoạt động diễn ra một cách nhịp nhàng và thống nhất, không xảy ra xung đột Một số sự kết hợp tiêu biểu bao gồm

Hệ thống chiếu sáng thông minh tự động điều chỉnh cường độ sáng dựa trên thói quen của người dùng, nhờ vào việc kết hợp với các cảm biến.

- Hệ thống cảm biến kết hợp với hệ thống cảnh báo để phát còi báo hiệu khi cảm biến ghi nhận có người đột nhập vào nhà

Yêu cầu, giới hạn đề tài

Do giới hạn về mặt kiến thức và thời gian nên trong đề tài, nhóm em sẽ thiết kế hệ thống gồm các chức năng sau:

1 Hệ thống theo dõi nhiệt độ, độ ẩm, không khí trong phòng

2 Hệ thống điều hòa nhiệt độ

3 Hệ thống cảnh báo rò rỉ khí gas

4 Hệ thống đèn chiếu sáng

Yêu cầu chức năng, phi chức năng

 Hệ thống có thể thu nhận thông tin cảm biến và gửi thông tin từ cảm biến tới các thiết bị (lap, smart phone)

 Thông tin về nhiệt độ, độ ẩm cập nhật sau mỗi 15 phút

 Thông tin về mức độ không khí cập nhật sau mỗi 5 giây

 Phản hồi đối với các mức cảnh báo (quạt, speaker) là dưới 1 giây

 Xử lý tiếng nói bật tắt đèn một cách chính xác, trễ dưới 1 giây.

1.3.1.2 Yêu cầu phi chức năng

 Người dùng kết nối ở bất cứ nơi nào có internet.

 Có khả năng triển khai ở các môi trường khác nhau

Có khả năng mở rộng sử dụng cho nhiều thiết bị khác nhau

Các phương pháp thiết kế

 Hệ thống theo dõi nhiệt độ, độ ẩm, không khí sử dụng module cảm biến nhiệt độ, độ ẩm và module cảm biến không khí.

 Hệ thống điều hòa nhiệt độ: Sử dụng đèn LED thay cho quạt

Hệ thống cảnh báo khí gas sử dụng module cảm biến không khí để phát hiện rò rỉ khí gas, đồng thời sử dụng loa để phát ra cảnh báo Nhóm cũng đã thay thế loa bằng đèn LED để nâng cao hiệu quả cảnh báo.

 Hệ thống đèn chiếu sáng: Nhóm sử dụng đèn led để mô phỏng chức năng chiếu sáng

Hệ thống điều khiển cho phép người dùng bật tắt hệ thống chiếu sáng thông qua giọng nói qua ứng dụng trên điện thoại, trong khi các hệ thống khác được điều khiển tự động.

Sơ đồ khối của hệ thống

Sơ đồ tổng quát của hệ thống

Hình 1-1 Sơ đồ tổng quan hệ thống

Hình 1-2 Hệ thống theo dõi nhiệt độ, độ ẩm

Hình 1-3 Hệ thống điều hòa nhiệt độ

Hình 1-4 Hệ thống cảnh báo khí gas

Hình 1-5 Hệ thống đèn chiếu sáng

Kết luận chương 1

Trong chương 1, nhóm đã nghiên cứu tổng quan về hệ thống nhà thông minh, bao gồm các tính năng mô phỏng và phương pháp thiết kế Chương 2 sẽ tập trung vào việc thiết kế hệ thống một cách chi tiết hơn.

LINH KIỆN – PHẦN MỀM – LÝ THUYẾT

Các linh kiện chính sử dụng trong hệ thống

2.1.1 Bộ điều khiển kết nối Internet ESP8266

ESP8266 là một mạch vi điều khiển mạnh mẽ, cho phép điều khiển các thiết bị điện tử một cách linh hoạt Nó được tích hợp sẵn Wi-Fi 2.4GHz, hỗ trợ cho việc lập trình và kết nối Internet dễ dàng.

- WiFi: 2.4 GHz hỗ trợ chuẩn 802.11 b/g/n

- Điện áp vào: 5V thông qua cổng USB

- Số chân I/O: 11 (tất cả các chân I/O đều có Interrupt/PWM/I2C/One-wire, trừ chân D0)

- Số chân Analog Input: 1 (điện áp vào tối đa 3.3V)

- Giao tiếp: Cable Micro USB ( tương đương cáp sạc điện thoại )

- Hỗ trợ bảo mật: WPA/WPA2

- Tích hợp giao thức TCP/IP

- Lập trình trên các ngôn ngữ: C/C++, Micropython,…

Một số ứng dụng của ESP8266

- Điều khiển bật tắt LED bằng giọng nói

- Đọc nhiệt độ trên các cảm biến như DHT11

2.1.2 Khối cảm biến DHT 11 và MQ-6

2.1.2.1 Cảm biến nhiệt độ, độ ẩm DHT 11

DHT 11 là cảm biến nhiệt độ độ ẩm rất thông dụng vì giá thành rẻ và dữ liệu dễ lấy do chỉ sử dụng một chân giao tiếp duy nhất

Hình 2-7 Cảm biến nhiệt độ, độ ẩm DHT 11

Bảng 2-1 Sơ đồ chân DHT 11

- Dòng sử dụng: 2,5 mA max

- Đo tốt ở độ ẩm 20 đến 70%, sai số 5%

- Đo tốt ở nhiệt độ 0 đến 50 độ C, sai số 2%

- Kích thước 15mm x 12mm x 5.5 mm

2.1.2.2 Cảm biến không khí MO-135

Cảm biến không khí Mq-135 là một thiết bị giá rẻ và hiệu quả, thường được sử dụng để kiểm tra chất lượng không khí trong các tòa nhà và văn phòng Nó phù hợp để phát hiện các chất như NH3, NOx, ancol, benzen, khói và CO2.

Hình 2-8 Cảm biến không khí MQ-135

 Điện áp của heater: 5V±0.1 AC/DC

 Điện trở tải: thay đổi được (2kΩ-47kΩ)

 Công suất tiêu thụ của heater: ít hơn 800mW

 Khoảng phát hiện: 10 - 300 ppm NH3, 10 - 1000 ppm Benzene, 10 - 300 Alcol

 Phát hiện nhanh, độ nhạy cao

LCD (Liquid Crystal Display) được sử dụng trong rất nhiều các ứng dụng của

Màn hình LCD mang lại nhiều lợi ích vượt trội so với các loại hiển thị khác, bao gồm khả năng hiển thị đa dạng các ký tự như chữ, số và hình ảnh đồ họa Nó dễ dàng tích hợp vào các mạch ứng dụng thông qua nhiều giao thức giao tiếp khác nhau, đồng thời tiêu tốn ít tài nguyên hệ thống và có giá thành phải chăng.

- Hiển thị tối đa 16 ký tự trên 2 dòng

- Chức năng các chân của LCD

 Chân 1: (Vss) Chân nối đất cho LCD, khi thiết kế mạch ta nối chân này với GND của mạch điều khiển

 Chân 2: VDD Là chân cấp nguồn cho LCD, khi thiết kế mạch ta nối chân này với VCC = 5V của mạch điều khiển

 Chân 3: VEE là chân điều chỉnh độ tương phản của LCD.

 Chân 4: RS Là chân chọn thanh ghi (Register select) Nối chân RS với logic

“0” (GND) hoặc logic “1” (VCC) để chọn thanh ghi. o Logic “0”: Bus DB0-DB7 sẽ nối với thanh ghi lệnh IR của LCD (ở chế độ

Trong chế độ "đọc", tín hiệu "ghi" sẽ kết nối với bộ đếm địa chỉ của LCD, trong khi logic "1" sẽ cho phép bus DB0-DB7 kết nối với thanh ghi dữ liệu DR bên trong LCD.

Pin 5: The R/W pin is used to select the read/write mode for the LCD Connect the R/W pin to logic "0" to enable write mode, or connect it to logic "1" to switch to read mode.

Chân 6, hay còn gọi là chân E, có chức năng cho phép (Enable) trong quá trình giao tiếp với LCD Khi các tín hiệu được đưa lên bus DB0-DB7, lệnh chỉ được chấp nhận khi có một xung cho phép từ chân E Trong chế độ ghi, dữ liệu trên bus sẽ được LCD chuyển vào thanh ghi nội bộ khi phát hiện xung chuyển từ cao xuống thấp (high-to-low transition) của chân E Ngược lại, trong chế độ đọc, dữ liệu sẽ được LCD xuất ra DB0-DB7 khi có cạnh lên (low-to-high transition) ở chân E và sẽ được giữ trên bus cho đến khi chân E trở về mức thấp.

Chân 7 - 14 của DB0 - DB7 là tám đường bus dữ liệu dùng để trao đổi thông tin với MPU Có hai chế độ sử dụng cho các đường bus này: chế độ 8 bit, trong đó dữ liệu được truyền trên cả 8 đường với bit MSB là bit DB7, và chế độ 4 bit, trong đó dữ liệu được truyền trên 4 đường từ DB4 tới DB7, với bit MSB là DB7.

 Chân 15: Nguồn dương cho đèn nền

 Chân 16: GND cho đèn nền

Sử dụng đèn LED để minh họa cho việc điều khiển ánh sáng bằng giọng nói, đồng thời đèn LED cũng có thể thay thế quạt và loa trong những điều kiện hạn chế.

Các phần mềm được sử dụng

Các phần mềm được sử dụng bao gồm google asistant, blynk.

2.2.1 Trợ lý ảo Google assistant

Google Assistant là một trợ lý ảo thông minh, tương tự như Siri của Apple và Bixby của Samsung, cũng như Cortana của Microsoft trên Windows Nó cung cấp nhiều tính năng hữu ích, bao gồm tìm kiếm thông tin, mở danh bạ, gọi điện, đọc tin nhắn và phát nhạc theo yêu cầu của người dùng.

Có nhiều cách để tương tác trực tiếp với Google Assistant như ra lệnh bằng giọng nói hay nhập văn bản yêu cầu

Blynk là một nền tảng với các ứng dụng iOS và Android để điều khiển Arduino, Raspberry Pi và các ứng dụng tương tự qua Internet.

Bảng điều khiển kỹ thuật số cho phép bạn tạo giao diện đồ họa cho dự án bằng cách sử dụng tính năng kéo và thả các widget.

Việc thiết lập mọi thứ rất đơn giản và bạn sẽ bắt đầu sau chưa đầy 5 phút.

Blynk không giới hạn ở một số bo mạch hoặc shield cụ thể, mà hỗ trợ phần cứng mà bạn chọn Dù bạn sử dụng Arduino hay Raspberry Pi, miễn là được kết nối Internet qua Wi-Fi, Ethernet hoặc chip ESP8266, Blynk sẽ giúp bạn trực tuyến và sẵn sàng cho IoT.

Nền tảng Blynk có ba phần chính:

 Blynk App – Ứng dụng Blynk cho phép khởi tạo giao diện cho các dự án của mình

Blynk Server đóng vai trò quan trọng trong việc giao tiếp hai chiều giữa điện thoại và phần cứng Mặc dù bạn có thể sử dụng server của Blynk, nhưng sẽ bị giới hạn về điểm Energy Trong các hướng dẫn tiếp theo, mình sẽ sử dụng server riêng của mình, và bạn cũng có thể áp dụng điều này.

 Blynk Library – Thư viện chứa các nền tảng phổ biến , giúp việc giao tiếp phần cứng với Server dễ dàng hơn

Khi bạn nhấn nút trong ứng dụng Blynk, thông điệp sẽ được gửi đến đám mây Blynk và sau đó đến phần cứng của bạn.

 API và giao diện người dùng tương tự cho tất cả phần cứng và thiết bị được hỗ trợ

 Kết nối với đám mây bằng cách sử dụng:

 Bộ Widget dễ sử dụng

 Thao tác ghim trực tiếp mà không cần viết mã

 Dễ dàng tích hợp và thêm chức năng mới bằng cách sử dụng ghim ảo

 Theo dõi dữ liệu lịch sử qua tiện ích SuperChart

 Giao tiếp giữa thiết bị với thiết bị sử dụng Bridge Widget

 Gửi email, tweet, push notification

 Các tính năng mới liên tục được bổ sung!

Lý thuyết quan trọng

MQTT (Message Queuing Telemetry Transport) là giao thức truyền thông điệp theo mô hình publish/subscribe, lý tưởng cho các thiết bị IoT với băng thông thấp và độ tin cậy cao Giao thức này hoạt động hiệu quả trong các mạng lưới không ổn định và dựa trên một Broker nhẹ.

(khá ít xử lý) và được thiết kế có tính mở (tức là không đặc trưng cho ứng dụng cụ thể nào), đơn giản và dễ cài đặt.

2.3.1.2 Thành phần và cơ chế hoạt động

 Client o Publisher - Nơi gửi thông điệp o Subscriber - Nơi nhận thông điệp

 Broker - Máy chủ môi giới

Broker đóng vai trò trung tâm trong hệ thống, là điểm giao nhận tất cả các kết nối từ Client (Publisher/Subscriber) Nhiệm vụ chính của Broker là nhận thông điệp từ Publisher, xếp vào hàng đợi và chuyển đến địa điểm cụ thể Ngoài ra, Broker còn có thể thực hiện một số tính năng phụ liên quan đến quá trình truyền thông như bảo mật thông điệp, lưu trữ thông điệp và ghi lại nhật ký.

Client được phân thành hai nhóm: Publisher và Subscriber Họ có thể thực hiện ít nhất một trong hai hoạt động: xuất bản thông điệp lên một hoặc nhiều chủ đề cụ thể, hoặc đăng ký nhận thông điệp từ một hoặc nhiều chủ đề.

Hình 2-11 Mô hình hoạt động của MQTT

MQTT Clients tương thích với hầu hết các nền tảng hệ điều hành hiện có: MAC

OS, Windows, Linux, Android, iOS,

ThingsBoard là nền tảng IOT mã nguồn mở, hỗ trợ phát triển, quản lý và mở rộng các dự án IOT Mục tiêu chính của ThingsBoard là cung cấp hạ tầng server sẵn có cho các ứng dụng IOT.

Tính năng của ThingsBoard gồm có:

Theo dõi các thiết bị, tài sản, người dùng và mối quan hệ giữa các cá thể

Thu thập dữ liệu và vẽ bảng biểu đồ từ các thiết bị

Phân tích và phát cảnh báo với những quy trình phức tạp Điều khiển thiết bị sử dụng remote procedure calls (RPC)

2.3.2.1 Thiết lập ThingsBoard server trên máy tính

Ta có thể cài đặt ThingsBoard trên máy tính bằng 2 cách đó là thông qua Docker và cài trực tiếp Nhóm sử dụng cách cài đặt trực tiếp

Để bắt đầu, cần cài đặt OpenJDK Java 11 và thiết lập đường dẫn JAVA_HOME Tiếp theo, chọn hệ quản trị cơ sở dữ liệu cho ThingsBoard, với các tùy chọn như PostgreSQL, PostgreSQL+Cassandra và PostgreSQL+TimescaleDB Nhóm cài đặt và sử dụng PostgreSQL Sau khi cài đặt thành công PostgreSQL, hãy mở pgAdmin để kết nối với server PostgreSQL bằng tài khoản superuser.

Hình 2-13 Màn hình quản lý pgAdmin

Hình 2-14 Màn hình pgAdmin sau khi tạo database thingsboard

2.3.2.2 Thiết lập DashBoard và widgets để hiện thị thông số

Sau khi cài đặt thành công ThingsBoard, bạn cần mở command line với quyền Admin và gõ lệnh: net start thingsboard Khi nhận được thông báo thành công, hãy truy cập vào trình duyệt web và vào địa chỉ http://localhost:8080 Để đăng nhập, sử dụng tài khoản tenant với tên đăng nhập: tenant@thingsboard.org và mật khẩu: tenant Sau khi đăng nhập, bạn có thể thêm thiết bị mới bằng cách chọn dấu + trong mục Devices.

Hình 2-15 Tạo thiết bị mới

Sau khi tạo, ta mở Manage credentials và tạo Acess token với tên ESP8266_DEMO_TOKEN

SƠ ĐỒ FSM CỦA HỆ THỐNG

Sơ đồ FSM tổng quan

Hình 3-17 Sơ đò FSM tổng quan của hệ thống

Hình ảnh minh họa hai luồng dữ liệu: luồng màu xanh từ Sensor đến ThingsBoard và luồng màu cam từ Google Assistant (điện thoại) đến Light Chúng tôi sẽ trình bày chi tiết hơn về hai luồng dữ liệu này trong phần sau.

Toàn bộ hệ thống có trạng thái quan trọng là trạng thái trên ESP8266

 Tại trạng thái ESP8266, hê thống nhận data từ Sensor sẽ chuyển tiếp data này đến Thingsboard Nếu nhận được request, ESP8266 thực hiện với các thiết bị

The remaining states involve Google Assistant receiving voice input, which is then sent to IFTTT for processing After processing the voice command, IFTTT forwards the data to Adafruit.io Based on the received data, Adafruit executes actions on the dashboards, logs these actions in the feed, and subsequently transmits them to the ESP8266.

Đường truyền dữ liệu end – to – end

Hình 3-18 Dữ liệu từ Sensor đến ThingsBoard

- Sensor gửi dữ liệu lên ESP8266, ESP8266 sau đó đẩy dữ liệu nhận được lên Thingboards

3.2.2 Google asistent (điện thoại) đến Light

Hình 3-19 Dữ liệu từ Google assistant đến Light

Người dùng có thể yêu cầu bật hoặc tắt bóng đèn thông qua ứng dụng Google Assistant Giọng nói của họ sẽ được chuyển đến IFTTT (If This Then That), nơi điều kiện sẽ được xét dựa trên dữ liệu nhận được Kết quả sẽ được gửi đến Adafruit, nơi thực hiện các hành động trên DashBoards và lưu trữ lịch sử hoạt động trong feeds Cuối cùng, thông tin từ feeds sẽ được gửi đến ESP.

- Tại ESP sẽ thực hiện bật đèn hoặc tắt đèn Quá trình này tốn thời gian không đáng kể

TRIỂN KHAI LẮP ĐẶT VÀ THỬ NGHIỆM

Sơ đồ nguyên lý

Sơ đồ mạch layout

Kết quả sản phẩm

4.3.1 Đưa dữ liêu lên thingsboard và blynk

Hình 4-3 Đưa dữ liệu lên thingsboard và blynk

Hình 4-4 Kịch bản nhiệt độ - 22 độ C quạt bật

Hình 4-5 Kịch bản nhiệt độ 20 độ C – Quạt tắt

Hình 4-6 Kịch bản khí gas – Báo động

Hình 4-7 Kịch bản khí gas tại – Tắt báo động

4.3.3 Điều khiển đèn led bằng giọng nói

Nhận xét

Nhóm đã cung cấp thông tin về nhiệt độ, độ ẩm và chất lượng không khí lên ThingsBoard để người dùng dễ dàng theo dõi qua Internet và laptop Để tăng tính linh hoạt, nhóm cũng đã tích hợp dữ liệu này vào ứng dụng Blynk trên điện thoại, cho phép người dùng theo dõi ngay cả khi không có laptop.

- Các kịch bản chạy tốt dựa trên dữ liệu thu thập

- Phần tích hợp điều khiển giọng nói hoạt động tốt.

- Chưa gửi riêng được thông tin nhiệt dộ, độ ẩm và chất lượng không khí như yêu cầu chức năng;

- Chưa thể đo được độ trễ của các chức năng

- Nhóm không mua đủ được linh kiên, vẫn phải thay quạt và speaker bằng Led.

Ngày đăng: 12/05/2023, 09:32

TỪ KHÓA LIÊN QUAN

TÀI LIỆU CÙNG NGƯỜI DÙNG

TÀI LIỆU LIÊN QUAN

🧩 Sản phẩm bạn có thể quan tâm

w