Thiết kế và chế tạo mô hình hệ thống chiếu sáng của ngôi nhà thông minh sử dụng bluetooth của bộ điều khiển sử dụng hệ điều hành android

Với nhu cầu thiết kế một mô hình ngôi nhà giống với thực tế, có thể điều khiển hệ thống chiếu sáng theo ý thích của người dùng một cách dễ dàng thông qua các thiết bị thông minh sử dụng

MỤC LỤC

MỤC LỤC iii

DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ VIẾT TẮT vi

DANH SÁCH BẢNG vii

DANH MỤC HÌNH ẢNH vii

LỜI NÓI ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 3

1.1 TỔNG QUAN VỀ CÁC HỆ THỐNG THÔNG MINH 3

1.2 CÁC HỆ THỐNG NHÀ THÔNG MINH Ở VIỆT NAM 4

1.2.1 Hệ thống nhà thông minh của Bkav Smarthome [2] 5

1.2.2 Hệ thống nhà thông minh EASYCONTROL của ACIS [3] 13

1.3 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG THÔNG MINH 18

1.3.1 Hệ thống điều khiển chiếu sáng là gì? 19

1.3.2 Lợi ích 20

1.3.3 Các loại hệ thống điều khiển chiếu sáng phổ biến trên thế giới hiện nay 21 1.3.3.1 Hệ thống điều khiển chiếu sáng tập trung 21

1.3.3.2 Hệ thống điều khiển chiếu sáng không dây 22

1.3.3.3 Hệ thống điều khiển chiếu sáng lai 22

1.4 MỤC TIÊU VÀ GIỚI HẠN ĐỀ TÀI 23

1.4.1 Mục tiêu 23

1.4.2 Giới hạn đề tài 23

1.5 YÊU CẦU HỆ THỐNG 24

1.5.1 Yêu cầu về mô hình 24

1.5.2 Yêu cầu về hệ thống điều khiển 24

CHƯƠNG 2 25

2.1 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 25

2.2 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 27

2.2.1 Thiết kế xây dựng mô hình ngôi nhà 27

2.2.1.1 Thiết kế 27

2.2.1.2 Vật liệu và các dụng cụ liên quan 30

2.2.1.3 Tiến hành chế tạo 34

2.2.2 Lý thuyết điều khiển module relay 35

2.2.3 Lý thuyết điều khiển độ sáng đèn sợi đốt 220V AC 39

2.2.4 Giới thiệu về Bluetooth và module Bluetooth HC-05 40

2.2.4.1 Giới thiệu 40

2.2.4.2 Đặc điểm công nghệ Bluetooth 40

2.2.4.3 Ứng dụng 40

2.2.4.4 Sự phát triển của Bluetooth 41

2.2.4.5 Module Bluetooth HC- 05 41

2.2.5 Lý thuyết khối xử lý trung tâm Arduino 44

2.2.5.1 Giới thiệu 44

2.2.5.2 Đặc điểm 44

2.2.5.3 Các loại Arduino 44

2.2.5.4 Phần cứng 45

2.2.5.5 Ứng dụng 46

2.2.6 Lý thuyết cảm biến chuyển động PIR 46

2.2.7 Thiết kế chế tạo phần điều khiển 48

2.2.7.1 Cơ sở lý thuyết 48

2.2.7.2 Thiết kế và chế tạo mạch điều khiển độ sáng đèn 52

2.2.8 Thiết kế phần mềm điều khiển ngôi nhà thông minh trên điện thoại chạy hệ điều hành Android 58

2.2.8.1 Giới thiệu hệ điều hành Android 58

2.2.8.2 App Inventor và lập trình ứng dụng Android 60

2.2.8.3 Tiến hành viết ứng dụng 64

2.2.9 Sơ đồ kết nối mạch và lập trình 71

2.2.9.1 Điều khiển độ sáng đèn 71

2.2.9.2 Điều khiển module relay 72

2.2.9.3 Điều khiển cảm biến PIR [1] 74

CHƯƠNG 3 76

3.1 KIỂM TRA TRƯỚC KHI HOẠT ĐỘNG 76

3.1.1 Kiểm tra phần điện điều khiển 76

3.1.2 Kiểm tra mô hình 80

3.2 KIỂM TRA KHI ĐANG HOẠT ĐỘNG 80

3.3 KẾT QUẢ 84

3.4 PHÂN TÍCH KẾT QUẢ 84

CHƯƠNG 4 86

4.1 KẾT LUẬN 86

4.1.1 Kết quả đạt được 86

4.1.2 Kết quả chưa đạt được 86

4.2 ĐỀ XUẤT 86

4.2.1 Đề xuất phần cứng 87

4.2.2 Đề xuất phần mềm 87

TÀI LIỆU THAM KHẢO Error! Bookmark not defined PHỤ LỤC 89

DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ VIẾT TẮT

KÝ HIỆU

Equipment

Thiết bị kết nối master

Bluetooth [1]

Một đặc tả công nghiệp cho truyền thông không dây tầm gần giữa các thiết bị điện tử

động(cảm biến chuyển động)

Current

Là phần tử bán dẫn gồm 5 lớp

bán dẫn

AI2 App inventer 2 Website trực tuyến viết chương

trình cho hệ điều hành android

D-SMART

DANH SÁCH BẢNG

Bảng 2 1 Đặc điểm phần cứng của Arduino UNO 45

DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1 1 Internet of Things 3

Hình 1 2 Giao diện điều trên thiết bị Android của SmartHome 5

Hình 1 3 Sơ đồ kết nối các thiết bị theo khu vực trong SmartHome 7

Hình 1 4 EasyControl 13

Hình 1 5 Hệ thống điều khiển chiếu sáng 20

Hình 1 6 Các thiết bị điều khiển hệ thống chiếu sáng thông minh 21

Hình 2 1 Bản vẽ mô hình hướng Đông 27

Hình 2 2 Bản vẽ mô hình hướng Bắc 27

Hình 2 3 Bản vẽ mô hình hướng Nam 28

Hình 2 4 Bản vẽ mô hình hướng Tây 28

Hình 2 5 Bản vẽ phối cảnh mô hình 29

Hình 2 6 Bản vẽ phối cảnh mô hình 29

Hình 2 7 Vật liệu PVC Foam 30

Hình 2 8 Dây nguồn & led ống dây 31

Hình 2 9 Bóng đèn sợi đốt quả ớt 32

Hình 2 10 LED thanh 33

Hình 2 11 Ổ cắm 1 chia 5 dạng dẹp 33

Hình 2 12 Ổ cắm 1 chia 5 dạng cung tròn mini 34

Hình 2 13 Cắt và hoàn thành từng chi tiết trước khi lắp ráp 34

Hình 2 14 Lắp đèn chiếu sáng vào từng phòng 35

Hình 2 15 Tổng quan mô hình khi hoàn thiện 35

Hình 2 16 Module relay 4 kênh 36

Hình 2 17 Cấu tạo Relay 36

Hình 2 18 Sơ đồ nguyên lý module 4 relay 38

Hình 2 19 Sơ đồ nguyên lý một relay 38

Hình 2 20 Dạng sóng ngõ ra khi điều khiển góc mở TRIAC 39

Hình 2 21 Sơ đồ khối mạch điều khiển độ sáng đèn 39

Hình 2 22 Kích thước nhỏ gọn của HC-05 thực tế 42

Hình 2 23 Kết nối module HC-05 với Arduino 43

Hình 2 24 Các loại Arduino thông dụng 45

Hình 2 25 Mặt trên Arduino UNO 45

Hình 2 26 Mặt dưới Arduino UNO 45

Hình 2 27 Nguyên lý làm việc của PIR 47

Hình 2 28 Nguyên lý phát hiện chuyển động ngang của các nguồn thân nhiệt 48

Hình 2 29 MOC 3020 48

Hình 2 30 MOC3020 & sơ đồ chân 49

Hình 2 31 BTA16 & sơ đồ chân 49

Hình 2 32 Sơ đồ chân của BTA16 50

Hình 2 33 Điện trở sứ công suất 50

Hình 2 34 Opto PC817 51

Hình 2 35 Mạch nguyên lý mạch điều khiển độ sáng đèn 52

Hình 2 36 Mạch sử dụng test board 53

Hình 2 37 Mạch test board chạy được (đèn sáng) 54

Hình 2 38 Mạch in mạch điều khiển độ sáng đèn 54

Hình 2 39 Ủi mạch 55

Hình 2 40 Rửa mạch 56

Hình 2 41 Khoan mạch 56

Hình 2 42 Hàn linh kiện 57

Hình 2 43 Dùng đồng hồ đo 57

Hình 2 44 Thị phần của 2 ông lớn hệ điều hành cho điện thoại thông minh trong năm 2015 58

Hình 2 45 Các thành phần cơ bản và nâng cao của một ứng dụng chạy trên nền tảng

Android 60

Hình 2 46 Giao diện chính của App Inventor 61

Hình 2 47 Giao diện Designer của App Inventor 62

Hình 2 48 Giao diện Blocks để lập trình trong App Inventor 63

Hình 2 49 Tải ứng dụng về điện thoại thông qua 2 cách 63

Hình 2 50 Lưu đồ thuật toán chương trình trên chương trình andoid 64

Hình 2 51 Giao diện ban đầu kết nối Bluetooth 65

Hình 2 52 Chương trình viết phần khởi động chọn thiết bị 66

Hình 2 53 Giao diện MENU 67

Hình 2 54 Chương trình viết trong chọn phòng&Disconect 67

Hình 2 55 Giao diện chính điều khiển các đèn theo phòng 68

Hình 2 56 Hàm chương trình android phần slider & Back 68

Hình 2 57 Hàm android điều khiển các phòng từ 1 đến 5 70

Hình 2 58 Sơ đồ kết nối dây mạch điều khiển độ sáng đèn 71

Hình 2 59 Lưu đồ cho khối xử lý Arduino điều khiển độ sáng đèn 71

Hình 2 60 Sơ đồ nối dây Arduino với Relay 72

Hình 2 61 Lưu đồ thuật toán điều khiển on/off relay 73

Hình 2 62 Sơ đồ kết nối dây cảm biến 74

Hình 2 63 Lưu đồ thuật toán hoạt động cảm biến điều khiển đèn 74

Hình 2 64 Sơ đồ kết nối tổng thể 75

Hình 3 1 Hộp điện điều khiển khi hoàn thành 76

Hình 3 2 Nhập mật khẩu 1234 cho lần kết nối đầu tiên 77

Hình 3 3 Chọn thiết bị kết nối đã được ghép đôi 77

Hình 3 4 chọn các phòng 78

Hình 3 5 Đèn relay sáng tương ứng với ứng dụng 78

Hình 3 6 Dùng bút thử điện để kiểm tra điện 79

Hình 3 7 Kiểm tra điện áp đầu vào bằng đồng hồ điện thang đo 250V AC 79

Hình 3 8 Kiểm tra cảm biến PIR 80

Hình 3 9 Khi bị ngắt kết nối 81

Hình 3 10 Đèn HC-05 nhấp nháy 81

Hình 3 11 Đèn phòng sáng theo trên ứng dụng 82

Hình 3 12 Đèn bật/ tắt tương ứng khi có chuyển động trước cảm biến 83

Hình 3 13 Độ sáng đèn thực tế thay đổi tương ứng với thanh trượt mức 2 83

Hình 3 14 Độ sáng đèn thực tế thay đổi tương ứng với thanh trượt mức 7 84

LỜI NÓI ĐẦU

Trong công cuộc đổi mới đất nước, với mục tiêu công nghiệp hóa - hiện đại hóa đất nước, đưa nền kinh tế phát triển với tốc độ cao và bền vững nhằm sánh vai cùng với các cường quốc trên thế giới, trong đó tự động hóa nói chung và cơ điện

tử nói riêng đóng vai trò rất quan trọng

Ngày nay với những ứng dụng của khoa học kỹ thuật tiên tiến, thế giới đã và đang ngày càng thay đổi, văn minh, hiện đại hơn Sự phát triển của kỹ thuật điện

tử đã tạo ra hàng loạt những thiết bị với các đặc điểm nổi bật như độ chính xác cao, tốc độ nhanh, gọn nhẹ, đó cũng là những yếu tố rất cần thiết góp phần không nhỏ giúp các hoạt động của con người đạt hiệu quả cao Cơ điện tử dần đang trở thành một ngành khoa học đa nhiệm vụ và có vai trò then chốt trong nhiều lĩnh vực cuộc sống nhất là các mãng điều khiển thông minh

Đối với sinh viên cơ điện tử việc làm quen với các các công nghệ mới, tiếp cận với các hệ thống thông minh ngoài thực tế là điều hết sức cần thiết

Với nhu cầu thiết kế một mô hình ngôi nhà giống với thực tế, có thể điều khiển hệ thống chiếu sáng theo ý thích của người dùng một cách dễ dàng thông qua các thiết bị thông minh sử dụng hệ điêu hành android bằng kết nối bluetooth, qua đó cung cấp một cái nhìn thực tế nhất về hệ thống chiếu sáng trong ngôi nhà

thông minh Vì vâỵ đề tài : “Thiết kế và chế tạo mô hình hệ thống chiếu sáng

của nhà thông minh sử dụng Bluetooth của Bộ điều khiển sử dụng hệ điều hành Android” được chọn để thực hiện

Em xin chân thành cảm ơn quý Thầy Cô trong nhà trường, Thầy Cô trong khoa Cơ khí đã tận tình giúp đỡ em trong suốt những năm qua, Thầy Cô đã trang

bị cho chúng em những kiến thức quý báu để làm hành trang bước vào nghề, đặt nền móng quan trọng cho con đường sự nghiệp phía trước

Em xin chân thành cảm ơn thầy TS Vũ Thăng Long cùng Thầy Cô trong bộ môn Cơ - Điện tử, khoa Cơ khí – ĐH Nha Trang, cùng toàn thể các bạn lớp

55CĐT đã hướng dẫn và giúp đỡ tận tình, đóng góp những ý kiến quý báu trong suốt quá trình thực hiện đề tài

Xin gởi lời cảm ơn chân thành đến Ba Mẹ và người thân đã luôn ở bên, động viên cổ vũ, ủng hộ hết mình về cả vật chất lẫn tinh thần để con có thể hoàn thành được đề tài này

Vì kiến thức hạn chế nên trong quá trình thực hiện không khỏi mắc phải những sai sót, rất mong nhận được lời nhận xét, góp ý, bổ sung từ quý Thầy Cô và các bạn nhằm hoàn thiện đề tài hơn nữa Xin chân thành cảm ơn!

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ MÔ HÌNH HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG CỦA NHÀ THÔNG MINH SỬ DỤNG BLUETOOTH CỦA

BỘ ĐIỀU KHIỂN SỬ DỤNG HỆ ĐIỀU HÀNH ANDROID

1.1 TỔNG QUAN VỀ CÁC HỆ THỐNG THÔNG MINH

Ngày nay, khi mà Internet đang ngày càng đi sâu vào đời sống, góp phần thiết thực trong việc cải thiện các giá trị sống của con người thông qua các sản phẩm Internet of Things (IoTs), giúp cho chúng ta có thể phát huy tối đa các tác dụng không ngờ đến của các thiết bị điện tử đơn giản xung quanh ta, miễn là chúng ta có thể suy nghĩ ra được thì công nghệ IoTs sẽ giúp chúng ta làm được, cũng chính vì thế công nghệ này đang rất được quan tâm phát triển trên toàn thế giới và Việt Nam chúng ta cũng không nằm ngoài xu thế đó

Hình 1 1 Internet of Things

IoTs là một kịch bản của thế giới, khi mà mỗi đồ vật, mỗi con người được cung cấp một định danh riêng của mình, tất cả có khả năng truyền tải, trao đổi thông tin, dữ liệu qua một mạng duy nhất mà không cần sự tương tác trực tiếp giữa người với người hay người với máy tính, IoTs đã phát triển từ sự hội tụ của công nghệ không dây, công nghệ vi cơ điện tử Internet [1]

Cùng với sự phát triển của các hệ thống nhúng và các mạng không dây, IoTs ngày càng thiết thực và được tiếp cận với con người nhiều hơn, thay đổi cách sống của con người trong tương lai không xa, hướng phát đến sự tiện nghi và nhanh chóng đáp ứng được những nhu cầu nhu cầu thiết thực của con người

Ứng dụng cơ bản của IoTs là hướng đến phát triển một hệ thống minh với các thiết bị được đồng bộ hoá và giám sát, điều khiển thông qua mạng không dây Khi mà nhu cầu của con người được nâng cao, việc điều khiển một cách tự động

và hệ thống hoá các thiết bị trong gia đình là sự ưu tiên hàng đầu

Trên thế giới, IoTs đã là xu hướng phát triển mang tính quy luật và ngày càng phát triển và có mặt ở hầu hết mọi nơi, mọi lĩnh vực nơi mà nhu cầu của con người luôn đòi hỏi được đáp ứng và sự tiện nghi thuận lợi là thế mạnh Vì vậy, các thành phố lớn đã có sự đầu tư và phát triển rất nhanh các hệ thống công cộng hay cá nhân trong một hệ thống thành phố thông minh, xu hướng phát triển của Internet

of Things đang bùng nổ và phát triển rất nhanh trên toàn thế giới cụ thể là du lịch thông minh ở Barcelona, hệ thống giao thông thông minh ở Copenhagen, hệ thống quản lý giao thông thông minh ở Singapore, hệ thống lưới điện thông minh ở Helsinki, các trạm sạc xe điện thông minh tại Vienna và nhiều hệ thống khác

1.2 CÁC HỆ THỐNG NHÀ THÔNG MINH Ở VIỆT NAM

Cùng với xu hướng phát triển của thế giới, Việt Nam trong thời gian gần đây cũng đã từng bước phát triển hệ thống IoTs tại các thành phố lớn, nổi bật là hệ thống nhà thông minh hoàn chỉnh điều khiển qua Smartphone của Bkav hệ thống nhà thông minh EASYCONTROL của ACIS và các thiết bị thông minh đang phát

triển riêng lẻ ngoài thị trường Tất cả đã và đang làm tăng lên một cách đáng kể nguồn cung về các sản phẩm áp dụng IoTs tại nước ta

1.2.1 Hệ thống nhà thông minh của Bkav Smarthome [2]

Bkav Smarthome là hệ thống nhà thông minh thế hệ mới nhất trên thế giới, công nghệ vượt trội so với các sản phẩm của Mỹ và Châu Âu- theo tiêu chuẩn xếp hạng của Gartner

Nhà thông minh Bkav Smarthome kết nối tất cả các thiết bị trong ngôi nhà của chúng ta thành một hệ thống mạng, để có thể điều khiển chúng theo các kịch bản thông minh, bao gồm: Hệ thống đèn chiếu sáng, rèm của, điều hòa nhiệt đô, ti

vi, giàn âm thanh, bình nóng lạnh, quạt thông gió, máy hút ẩm, cảm biến môi trường, chuông cửa có hình, camera an ninh, hàng rào điện tử, cảnh báo rò rỉ khí gas, thiết bị báo cháy, hệ thống tưới nước sân vườn…

Hình 1 2 Giao diện điều trên thiết bị Android của SmartHome

Các tính năng nổi bật của Bkav Smarthome [2]

- Chỉ một nút bấm:

Thông thường để điều khiển tất cả các thiết bị trong nhà, chúng ta cần tới hàng chục công tắc, thậm chí với căn nhà lớn hàng trăm công tắc Với nhà thông minh Bkav Smarthome, chúng ta có thể điều khiển tất cả bằng một vài nút bấm trên màn hình cảm ứng của smartphone hay máy tính bảng Chúng ta cũng có thể

điều khiển và kiểm soát ngôi nhà thông minh qua giao diện trực quan 3D, ở đó các thiết bị tương ứng trong màn hình để điều khiển

- Chạm để điều khiển :

Ví dụ: khi khách đến, chúng ta chỉ cần một chạm vào “tiếp khách”, đèn phòng khách bật sáng rực rỡ, kéo rèm lên, điều hòa giảm xuống độ mát sâu hơn, giảm âm lượng nhạc phát… thông thường để làm được việc này chúng ta phải chạy khắp căn phòng và bấm rất nhiều công tắc Thật tiện nghi khi chỉ cần một chạm vào một nút trên màn hình Một ví dụ khác khi đi ngủ, thay vì phải kéo rèm đóng cửa tắt điện, mò mẫm đi lên giường, chúng ta chỉ cần chạm vào “Đi ngủ” trên điện thoại hoặc máy tinh bảng, hệ thống sẽ thực hiện giúp chúng ta điều này, đồng thời kích hoạt hệ thống an ninh, báo động phát hiện có xâm nhập trái phép

- Hơn cả sự tiện nghi:

Một kịch bản thường gặp, trước khi trở về nhà từ cơ quan, chúng ta chỉ cần bấm “Về nhà”, bình nóng lạnh sẽ bật, hệ thống quạt thông gió, điều hòa nhiệt độ sẽ khởi động… để khi chúng ta về đến nhà, tất cả đã sẵn sàng phục vụ Không chỉ bằng “ra lệnh”, hệ thống nhà thông minh Bkav Smarthome còn chủ động “phục vụ” chủ nhân Vào mỗi buổi sáng, rèm cửa hé mở, hệ thống âm thanh phát những bản nhạc nhẹ nhàng mà chúng ta ưa thích, điều hòa tăng nhiệt độ để giúp chúng ta đỡ

“lười” ra khỏi giường trong mỗi buổi sáng

- Ra lệnh bằng giọng nói:

Không chỉ điều khiển trực tiếp trên smartphone, máy tính bảng, chúng ta có thể điều khiển nhà mình bằng giọng nói của chính chúng ta Nhà thông minh Bkav Smarthome được trang bị công nghệ trợ lý ảo, giúp giao tiếp với hệ thống trở nên thân thiện, không cứng nhắc như một hệ thống điều khiển thông thường Sẽ là một trải nghiệm tuyệt vời khi chúng ta ra lệnh bằng giọng nói và hệ thống đáp ứng

- Tiêu chuẩn hiện đại:

Hầu hết chúng ta ai cũng biết đến tỷ phú Bill Gates với ngôi nhà thông minh nổi tiếng thế giới của ông Khi nghĩ tới nhà thông mình, người ta ngầm hiểu chỉ có những tỷ phú hàng đầu thế giới như Bill Gates mới có thể sở hữu Tuy nhiên, nền

tảng Nhà thông minh Bkav Smarthome với những công nghệ tiên tiến ngày nay, đã khiến nhà thông minh trở nên phổ biến, mà chúng ta cũng có thể sở hữu

Hình 1 3 Sơ đồ kết nối các thiết bị theo khu vực trong SmartHome

Các hệ thống thông minh được áp dụng trong BKAV SMARTHOME

- Hệ thống chiếu sáng thông minh:

Hệ thống ánh sáng trong và ngoài ngôi nhà được chia thành nhiều khu vực, chỉ những khu vực nào có người đèn mới được bật sáng và tự động tắt khi không

có người Không những thế, hệ thống ánh sáng còn tự động điều chỉnh ở chế độ phù hợp theo sở thích của gia chủ như: khi tiếp khách ánh sáng ở chế độ rực rỡ, tất

cả các đèn sáng lên, từ đèn trần, đèn hắt, đèn chùm, đèn tranh mức độ sáng của các

hệ đèn này còn được tự động thay đổi vào mỗi thời điểm khác nhau Chẳng hạn vào ban ngày, ánh sáng sẽ bật tự động ở mức 50% độ sáng nhưng vào buổi tối hệ thống ánh sáng sẽ bật ở mức 100% để phù hợp với nhu cầu và sinh hoạt của gia chủ, đem tới sự tiện nghi và tiết kiệm năng lượng Hệ thống có khả năng học thói quen của gia chủ Ví dụ theo kịch bản cài đặt sẵn, ban ngày hệ thống đèn tự động tắt sau 15 phút khi không có người, ban đêm tự động tắt sau 5 phút và thời gian

được coi là chuyển sang ban đêm là 11 giờ Tuy nhiên mỗi gia đình có thói quen sinh hoạt khác nhau, do đó hệ thống sẽ tự động học thói quen để điều chỉnh mốc thời gian ban đêm này một cách thông minh, phù hợp với gia chủ

- Hệ thống điều khiển rèm mành:

Với Bkav Smarthome, hệ thống rèm mành ngoài việc điều khiển từ xa, chế

độ đóng mở theo các kịch bản đặt trước, hệ thống còn cho phép điều khiển kết hợp với hệ thống ánh sáng, âm thanh, giải trí đa phương tiện… theo các kịch bản mong muốn, phù hợp trong các tình huống sử dụng trong thực tế như tiếp khách, xem phim, đi ngủ Bkav Smarthome còn tự động hoạt động theo thói quen của người dùng, như buổi sáng rèm tự động kéo lên, đi ngủ rèm tự động đóng lại, hệ thống còn phân biệt được nhu cầu ánh sáng của mùa đông, mùa hè khác nhau để tự động điều chỉnh đóng mở cho phù hợp Với giao diện điều khiển trực quan 3D, trên màn hình cảm ứng người dùng có thể bấm trực tiếp vào rèm mành để điều khiển

- An toàn với hệ thống an ninh thông minh:

Hệ thống an ninh trong ngôi nhà nắm giữ vai trò quan trọng, bảo vệ ngôi nhà 24/7, kiểm soát các nguy cơ cháy nổ (rò rỉ khí gas, chập điện), bị xâm nhập trái phép… Hệ thống này gồm các thiết bị kiểm soát vào ra ACS (chuông cửa có hình kết hợp kiểm soát vào ra bằng vân tay, mã số, thẻ từ), cảm biến phát hiện người, cảm biến phát hiện kính vỡ, cảm biến khói, hệ thống IP camera ghi hình, hàng rào điện tử Với hệ thống Bkav Smarthome, toàn bộ ngôi nhà chungs ta được thể hiện trên màn hình cảm ứng điện thoại hay tablet bằng sơ đồ mặt bằng Ví dụ trong trường hợp có người lạ xâm nhập bất hợp pháp qua hàng rào (chẳng hạn khi vào lúc đêm khuya), hệ thống giám sát an ninh Bkav Smarthome sẽ ngay lập tức nhấp nháy đỏ cảnh báo trên màn hình tablet khu vực sân vườn trên sơ đồ mặt bằng Khi chúng ta bấm vào khu vực đó, hệ thống sẽ hiển thị hình ảnh camera trực tiếp tại khu vực đó Không những thế chúng ta có thể cài đặt cho hệ thống phát cảnh báo theo các cấp độ an ninh khác nhau như: Bật đèn tại khu vực có đột nhập, báo động qua còi hú trong nhà, gửi tin nhắn hoặc gọi điện đến các số điện thoại của các thành viên trong gia đình hoặc các số điện thoại khẩn cấp khác mà chúng ta đã

đăng ký Hệ thống an ninh sẽ hỗ trợ chúng ta kích hoạt tự động đi cùng với các kịch bản khác trong ngôi nhà, giúp chúng ta hoàn toàn yên tâm khi ở nhà cũng như khi vắng nhà

- Hệ thống kiểm soát môi trường:

Môi trường không khí có vai trò đặc biệt quan trọng đối với sức khỏe Nhà thông minh Bkav Smarthome được trang bị hệ thống kiểm soát môi trường với các cảm biến nhiệt độ, độ ẩm, nồng độ oxy đặt ở khắp các vị trí thích hợp trong ngôi nhà Các thông số được chuyển về hệ thống trung tâm để tính toán, đưa ra lệnh điều khiển tới các thiết bị điều hòa nhiệt độ, máy hút ẩm, quạt thông gió giúp duy trì trạng thái môi trường trong lành nhất cho ngôi nhà Với mỗi gia đình chủ nhà có thể đặt tùy ý các thông số về môi trường cho phù hợp với gia đình của mình, như phòng con cái nhiệt độ thường để thấp hơn, phòng ông bà thường để nhiệt độ cao hơn Hệ thống nhà thông minh Bkav Smarthome cũng sẽ tự học một cách thông minh các thay đổi về môi trường Chẳng hạn, với kịch bản Đi ngủ, bình thường chế độ này được mặc định tự động đóng rèm, đèn trần, đèn hắt tắt, chỉ sáng đèn ngủ, điều hòa giảm xuống 25 độ C Tuy nhiên, vào thời gian gần về sáng, người dùng thường có cảm giác bị lạnh và nếu họ thực hiện việc điều chỉnh điều hòa tăng lên 27 - 28 độ C thì hệ thống sẽ tự động học lại thói quen đó sau 2-3 lần Kịch bản

Đi ngủ sẽ tự động cập nhật thêm thao tác điều chỉnh tăng nhiệt độ vào thời gian gần về sáng

- Hệ thống giải trí âm thanh đa vùng:

Hệ thống âm thanh đa vùng của Bkav Smarthome giúp cho các khu vực khác nhau trong nhà cùng 1 lúc có thể phát các nguồn nhạc khác nhau tùy theo sở thích của từng người Ở mỗi khu vực người dùng có thể lựa chọn phát nhạc theo sở thích của mình mà không ảnh hưởng tới những người ở khu vực khác Chủ nhân của ngôi nhà thông minh có thể lựa chọn các chế độ phát nhạc theo các khoảng thời gian trong ngày Chẳng hạn vào buổi sáng hệ thống tự động phát các bản nhạc nhẹ giúp chủ nhân ngôi nhà thư giãn khi bắt đầu một ngày mới

- Trực quan với màn hình cảm ứng 3D:

Nhà thông minh Bkav Smarthome cho phép ta dễ dàng kiểm soát ngôi nhà thông qua một giao diện trực quan 3D trên smartphone hay tablet, mà ở đó các thiết bị được mô phỏng giống như đang sử dụng thực tế Do đó, khi cần điều khiển các thiết bị trong nhà, ta chỉ cần bấm vào các thiết bị đó trên màn hình điều khiển

là có thể điều khiển được Khi chúng ta muốn mở rèm chỉ cần bấm vào rèm trên màn hình cảm ứng, khi muốn điều khiển điều hòa chúng ta bấm vào hình ảnh điều hòa Giao diện điều khiển 3D của Bkav Smarthome ngoài việc hỗ trợ điều khiển tương tác các thiết bị trong phòng, nó còn hỗ trợ người sử dụng “di chuyển” từ phòng này sang phòng khác như trong thực tế

- Kịch bản ngữ cảnh thông minh :

Một hệ thống nhà thông minh thường có rất nhiều kịch bản sẵn có, điều này làm cho chúng ta đôi khi rất khó tìm kiếm các kịch bản để sử dụng Với Bkav Smarthome, hệ thống chỉ hiển thị những kịch bản phù hợp với thời điểm sử dụng hoặc những kịch bản ta hay dùng trong thời điểm đó Ví dụ buổi sáng, màn hình cảm ứng chỉ hiện 4 nút: Buổi sáng, Thức dậy,Thể dục, Ra khỏi nhà người dùng chỉ cần 1 thao tác bấm vào nút Thể dục thì máy tập thể dục bật, rèm kéo lên, quạt thông gió hoạt động, nhạc nổi lên, bình nóng lạnh bật trong 30 phút Cũng như với tính năng khác, hệ thống nhà thông minh Bkav Smarthome có khả năng hiểu được thói quen, nhu cầu thường xuyên của chúng ta để tự động hiển thị những kịch bản phù hợp về không gian, thời gian Ví dụ kịch bản Xem phim tại phòng khách chưa hiển thị trên màn hình cảm ứng vào buổi tối, chúng ta chỉ cần sử dụng nó khoảng vài lần thì hệ thống tự động hiện lên vào kịch bản buổi tối

- Kết nối không giới hạn:

Chúng ta có thể kiểm soát ngôi nhà từ bất cứ đâu Chúng ta đang ở văn phòng, hay đang trong kỳ nghỉ, hệ thống Nhà thông minh Bkav Smarthome giúp chúng ta dễ dàng kiểm soát và điều khiển ngôi nhà từ thiết bị di động, máy tính bảng thông qua kết nối Internet (Wifi, 3G)

- Danh sách các thiết bị :

Xử lý trung tâm SH-HAP: Điều khiển và kiểm soát toàn bộ các thiết

bị trong hệ thông SmartHome Có khả năng quản lý và điều khiển tới

500 thiết bị trong nhà

Thiết bị kết nối trung tâm mạng ZigBee SH-BZ: khởi tạo mạng và kết nối các thiết bị trong hệ thống và bộ xử lý trung tâm Có khả năng quản lý và kết nối tới trên 200 thiết bị ZigBee Thiết kế cao cấp

sử dụng nhôm nguyên khối Thiết bị điều khiển an ninh trung tâm SH-SC: làm nhiệm vụ kết nối các thiết bị kiểm soát an ninh mở rộng, có khả năng kế nối tới 50 thiết bị kiểm soát an ninh mở rộng Kiểm soát trực tiếp các cảm biến

an ninh như: hàng rào điện tử, cảm biến vị trí, cảm biến vỡ kính Cảm biến khói, cảm biến mở cửa… Tín hiệu sau khi được thu thập

sẽ được chuyển về bộ xử lý trung tâm để xử lý đưa ra các cảnh báo

Thiết bị điều khiển 4 kênh SH-CTZ: Sử dụng trong hệ thống SmartHome Cho phép điều khiển 4 kênh công suất, mỗi kênh có thể chịu dòng tải tối đa 5A Thiết kế sử dụng công nghệ cao cấp sử dụng khung nhôm nguyên khối, mặt kính chống xước Gorilla Glass, màn hình hiển thị LCD Công nghệ cảm ứng điện dung

Thiết bị kết nối mở rộng mạng ZigBee SH-RE: Các thiết bị SH-RE kết nối với nhau và kết nối tới Thiết bị kết nối trung tâm SH-BZ để tạo thành mạng Backbone của hệ thống SmartHome Các thiết bị đầu

cuối sẽ kết nối với SH-RE gần nhất để truyền thông tới bộ xử lý trung tâm SH-HAP

Thiết bị điều khiển rèm SH-CZ: Sử dụng trong hệ thống SmartHome Cho phép điều khiển 4 kênh công suất, mỗi kênh có thể chịu dòng tải tối đa 5A Thiết kế sử dụng công nghệ cao cấp sử dụng khung nhôm nguyên khối, mặt kính chống xước Gorilla Glass, màn hình hiển thị LCD Công nghệ cảm ứng điện dung

Thiết bị kiểm soát ra và chuông cửa có hình SH-ACS: Kiểm soát vào ra thông qua nhận dạng vân tay, thẻ RFID, chuông cửa có hình,

mở cửa tự động, kết nối mạng hoạt động theo kịch bản Nút bấm của thiết bị ngoài trời sử dụng công nghệ cảm ứng điện dung đặc biệt, có khả năng hoạt động trong mọi điều kiện thời tiết Sản phẩm được thiết kế với về mặt kính Gorilla Glass, khung nhôm nguyên khối Thiết bị điều khiển âm thanh đa vùng SH-MZA: Điều khiển phát âm theo các vùng riêng biệt Mỗi vùng có thể nghe các bài nhạc khác nhau Có thể ghi âm giọng nói và phát trên hệ thông theo kịch bản tùy ý Lựa chọn phát nhạc từ xa qua điện thoại, tablet

Bật đèn thông minh loại gắn trần (loại cơ bản) SH-DZ/D2: Điện áp: 220V - 50/60HZ Khả năng chịu tải: 1600W (đèn sợi đốt); 400W (đèn huỳnh quang) Khoảng cách cảm ứng: 5m Vùng cảm ứng khả dụng 20m2 Thời gian chờ tắt: 10-3600s tùy chỉnh Có chức năng công tắc thông minh để cài đặt cảm biến ánh sáng: Ngày – đêm

Ổ cắm thông minh SH-PZ: điều khiển thiết bị điện được cắm vào như máy bơm, quạt thông gió,bình nước nóng…

Thiết bị giám sát môi trường SH-SSZ: Thực hiện chức năng đo nhiệt

độ, độ ẩm, cường độ ánh sáng, được sử dụng trong hệ thống SmartHome Các thông số đo của thiết bị được gửi về Bộ xử lý trung tâm để xử lý và điều khiển các thiết bị như: Điều hòa, máy tạo ẩm,

hệ thống chiếu sáng… nhằm tạo ra môi trường sống tiện nghi

1.2.2 Hệ thống nhà thông minh EASYCONTROL của ACIS [3]

Hình 1 4 EasyControl

Giải pháp EASYCONTROL : [3]

EASYCONTROL là một giải pháp Smart Home (nhà thông minh) được ACIS nghiên cứu và phát triển, áp dụng những công nghệ tiên tiến độc quyền của ACIS Giải pháp Easycontrol giúp gom tất cả thiết bị riêng lẻ trong ngôi nhà trở thành một hệ thống đồng bộ, qua đó cho phép kiểm soát tất cả các thiết bị một cách tự động theo những ngữ cảnh do chúng ta thiết lập (như đi ngủ, ra ngoài hay tiếp khách ), cho phép quan sát và điều khiển tất cả các thiết bị điện trong ngôi nhà thông qua mạng internet ở bất kỳ nơi đâu Các thiết bị cũng có thể tự động được kích hoạt theo lịch trình đặt trước hoặc theo cảm biến môi trường

Đa dạng hóa cách kênh điều khiển từ trực tiếp qua các công tắc cảm ứng, gián tiếp qua remote và điều khiển từ xa qua điện thoại thông minh, tablet và máy tính có kết nối internet

Hoạt động một cách đồng bộ theo chương trình, ngữ cảnh và lịch trình Ví dụ như khi đi ngủ hệ thống tự tắt các đèn, các thiết bị không cần sử dụng đồng thời mở máy lạnh với các mức điều chỉnh nhiệt độ mong muốn, đi làm thì tắt đèn-thiết bị điện không cần dùng, mở hệ thống an ninh chống trộm…

Kiểm soát ngôi nhà mọi lúc mọi nơi thông qua các điện thoại smart phone, Ipad, tablet hay máy tính Thiết bị nhà thông minh của ACIS hướng đến mọi người bằng

sự đơn giản và tiện dụng nhằm mục đích ai cũng có thể hiểu và điều khiển các thiết bị điện một cách dễ dàng

Các tính năng nổi bật của EASYCONTROL: [3]

- Điều khiển chéo các khu vực:

Điều khiển chéo hiểu đơn giản là việc thực hiện các thao tác điều khiển thiết

bị nằm ngoài tầm nhìn hay ở các vị trí A điều khiển thiết bị điện tại vị trí B trong ngôi nhà Việc điều khiển chéo được thực hiện qua 2 cách: bảng công tắc cảm ứng hoặc remote Với remote đã được thiết lập chế độ (tùy chỉnh theo mong muốn), việc điều khiển thiết bị điện như tivi, máy lạnh, quạt, rèm cửa… trở nên nhanh gọn hơn rất nhiều

Ví dụ: Trước khi lên lầu chủ nhà có thể từ tầng trệt mở trước các đèn tầng lầu, và sau khi lên lầu thì có thể tắt các thiết bị dưới tầng trệt chỉ bằng 1 thao tác “chạm” vào kịch bản “Tắt trệt” tại tầng lầu

- Điều khiển chéo ngữ cảnh một lần chạm:

Trong cuộc sống sinh hoạt có vô số ngữ cảnh, tình huống mà chúng ta thường xuyên gặp phải Ngữ cảnh thường gặp ở 2 dạng phổ biến thói quen sinh hoạt (đi ngủ, ra ngoài, tiếp khách, nấu nướng, ăn tối, tiệc tùng, giải trí, tưới cây,…

và thời tiết (mưa nắng, đông-hè, gió bão) Điều khiển theo ngữ cảnh là thiết lập thiết bị điện hoạt động theo từng ngữ cảnh mà chúng ta gặp trong cuộc sống

Ví dụ: Với ngữ cảnh “Ra ngoài” (hay “Đi làm”) thì chủ nhân sẽ chạm vào nút ngữ cảnh “Đi làm” được bố trí tại cửa chính thì lập tức những thiết bị điện không cần

sử dụng như đèn điện, quạt mát, máy lạnh, tivi, ổ cắm… sẽ tự động “Off”, trong khi đó các hệ thống chống trộm, báo cháy, phòng vệ sẽ được kích hoạt “On” Tất

cả thao tác chỉ đơn giản bằng “1 lần chạm” thay vì thực hiện hàng loạt thao tác với từng công tắc của các thiết bị khác nhau

Với ngữ cảnh “Đi ngủ” khi nằm trên giường, chủ nhân chỉ cần “1 lần chạm” tại bảng điều khiển trên đầu giường thì các thiết bị điện không cần thiết ở tầng trệt,

bếp, sân vườn, tivi sẽ “Off” trong khi đèn ngủ “On’, máy lạnh hoạt động theo nhiệt

độ đã thiết lập, hệ thống phòng vệ, chống trộm được kích hoạt

Với ngữ cảnh “Trời mưa” thì với “1 lần chạm” thì cửa rèm tự động khép, giếng trời đóng lại và ngắt các thiết bị như tưới cây…

- Điều khiển từ xa qua SmartPhone, PC:

Điều khiển từ xa qua smart-phone, tablet, PC kết nối internet (ADSL, wifi, 3G) là cách thức điều khiển thay thế cho công tắc cảm ứng, remote và nhất là khi chủ nhân không có mặt ở nhà Điều khiển từ xa qua smart-phone, tablet, PC chính

là tính năng quan trọng và nổi bật nhất trong hệ thống nhà thông minh

Ví dụ: Đang làm việc tại công ty hay đi xa, chủ nhà có thể mở tablet để theo dõi ngôi nhà qua hệ thống camera hoặc kiểm tra trạng thái hoạt động các thiết bị và điều khiển “Tắt/Mở” các thiết bị điện theo mong muốn, ta cũng có thể sử dụng điện thoại để mở cửa trong trường hợp người thân quên chìa khóa vào nhà

- Điều khiển hoạt động theo lịch trình:

Giải pháp EasyControl dễ dàng đặt lịch trình cho mọi thiết bị hoạt động theo khung thời gian tức là hệ thống tự động điều khiển căn nhà dựa vào thời gian biểu trong ngày, tuần, tháng hay thói quen sinh hoạt chủ nhà

Ví dụ: với lịch trình con trẻ hay chơi ở nhà vào thứ 3,5,7 Chúng ta có thể đặt lịch trình để ngắt điện ổ cắm phòng con để an toàn hơn Các ổ cắm nhà bếp cũng có thể được đặt lịch trình chỉ mở trong khung thời gian làm bếp và tự động tắt khi không

sử dụng giúp an toàn cho các thiết bị điện

Với lịch trình “Tưới cây” (hay “Chăm vườn”) được thiết lập thì đến 17h, hệ thống bơm phun nước tự bật lên để tưới nước theo thời gian mà chủ nhà cài đặt (5 phút,

10 phút)

Với lịch trình “Học tập” được thiết lập từ 20h-22h, các thiết bị giải trí như tivi, dàn nhạc sẽ tắt để phục vụ cho việc trẻ em tự giác biết đến giờ học và bước vào bàn học mà phụ huynh không phải nhắc nhở, la mắng con em mình

- An toàn cho ngôi nhà:

An toàn đầu tiên là đối với người sử dụng Easycontrol giúp cách ly hoàn toàn việc tiếp xúc với công tắc truyền thống (nút bấm on/off, ổ phích cắm) với dòng điện có hiệu điện thế 220V bằng bảng điều khiển cảm ứng mà điện thế chỉ có 3V (tương tự cảm ứng Smart Phone) Cách ly tiếp theo là điều khiển bằng remote

và điều khiển từ xa qua điện thoại, tablet, PC

Điều khiển nhiều thiết bị cùng lúc thông qua kịch bản với 1 thao tác, thay vì phải

đi lại nhiều vị trí và mất nhiều lần bật mở công tắc(ví dụ: nhà có khách, đi ngủ, party…) Việc giảm thao tác điều khiển giảm số lần tiếp xúc trực tiếp với công tắc, thiết bị điện là tối thiểu hóa nguy cơ bị điện giật vốn là nguy cơ thường trực gây ra tai nạn đáng tiếc

Chủ động về ánh sáng tắt-mở tự động từ đó hạn chế được việc vấp té, trượt chân hay làm rơi đụng đồ đạc ở những nơi thiếu sáng Rất hữu ích với người già phòng ngừa nguy cơ té ngã gãy xương hay trẻ nít vô ý nghịch phá các thiết bị điện

An toàn đối với các thiết bị điện: gia tăng tuổi thọ thiết bị điện khi được sử dụng với thời gian hợp lý, điều khiển từ xa

Phòng ngừa được các nguy cơ cháy do quên hay để thiết bị điện hoạt động quá công suất dẫn đến dây dẫn quá tải

- An tâm mọi lúc:

Một trong những vấn đề lớn nhất mà mọi người đều gặp phải là cảm giác bất

an do “Quên” hoặc “Không nhớ” đã tắt các thiết bị điện hay chưa Chính vì vậy với ngôi nhà thông minh ACIS câu chuyện “Quên” hay “Không nhớ” được giải quyết vì chúng ta dễ dàng kiểm soát được các thiết bị điện mọi lúc, mọi nơi mà không cần phải nhìn thấy trực tiếp bằng mắt

Với thiết bị cảm biến ánh sáng tự kích hoạt khi có người xuất hiện ở vị trí tối như toilet, nhà bếp, cầu thang sẽ tạo ra sự tiện lợi cho người sống trong nhà

Việc các thiết bị được lập trình theo lịch trình (hay định giờ) như tắt đèn ban-công, đèn cổng rào, tự động tắt máy lạnh, tưới vườn theo giờ, bơm lọc hồ cá… sẽ giúp chủ nhân ngôi nhà gạt đi những mối bận tâm, lo lắng thường trực trong đầu

- An ninh - chống trộm:

Hệ thống báo trộm được cài đặt sẵn với các tính năng như: kích hoạt phòng

vệ khi có kẻ lạ mặt đột nhập bằng cách hú còi báo động, tự động chốt cửa… hệ thống camera được tích hợp sẽ tự động ghi hình và các đèn tự động bật sáng giúp quan sát từ xa dễ dàng hơn

Với hệ thống báo cháy: Easycontrol sẽ tự động tắt hết hệ thống điện các tầng khi

có cháy; tự động kích hoạt bơm chữa cháy, phun nước chữa cháy khi gặp điều kiện kích ứng cháy (khói, nhiệt độ tăng cao)

- Thông minh- hiện đại:

Giá trị của ngôi nhà thông minh chính là nằm ở chỗ đem tất cả những thành tựu về mặt khoa học-kỹ thuật điện tử, tin học (IT) với những thành tựu như internet, wireless, điện toán đám mây… để áp dụng vào việc quản lý và kiểm soát

hệ thống điện, thiết bị điện của ngôi nhà từ xa thông qua điện thoại (smart phone), tablet, PC

Một ngôi nhà thông minh do vậy được vận hành và điều khiển bằng công nghệ hiện đại nhất của thế kỷ 21 thay thế cho kiểu điều khiển-quản lý điện đã quá lỗi thời của hàng trăm năm trước

Sự tích hợp công nghệ-kỹ thuật hiện đại biến ngôi nhà đang hoạt động theo cách thông thường trở thành ngôi nhà hoạt động theo ngữ cảnh, lịch trình được cài đặt theo ý muốn chỉ với 1 thao tác đơn giản hoặc tự động theo cảm biến

- Tiết kiệm:

Với việc điều khiển tự động, đặt lịch trình hay hẹn giờ hoạt động cho các thiết bị điện, kiểm soát từ xa mọi lúc mọi nơi hoạt động của các thiết bị điện khi rời nhà hoặc thiết bị ở vị trí không nhìn thấy trực tiếp (trên lầu, ngoài vườn).…Easycontrol sẽ giúp Tiết kiệm một khoản tiền không nhỏ trong mỗi hóa đơn điện lực hằng tháng

Tiết kiệm thời gian: Easycontrol với các kịch bản được bố trí trên tất cả các công

tắc và gần như phân bố khắp nơi trong ngôi nhà dễ dàng thiết lập các kịch bản điều khiển chéo các khu vực giúp việc quản lý các thiết bị điện trở nên đơn giản mà không cần phải trực tiếp đi đến khắp nơi trong nhà để kiểm tra và cũng không cần phải đi dây liên thông phức tạp

- Sang trọng – đẳng cấp:

Một ngôi nhà thông minh với hệ thống thiết bị của ACIS tạo ra sự khác biệt

to lớn về công nghệ hiện đại, giá trị sử dụng cao, tính an toàn cho đến yếu tố thẩm

mỹ cho ngôi nhà

Giá trị cốt lõi của ACIS biến một ngôi nhà từ bình thường trở nên đẳng cấp hơn, sang trọng hơn phù hợp với xu thế tiến bộ trong thời đại công nghệ thông tin và internet

Sự tiện dụng và tính năng thông minh giúp cho khách hàng tự hào, hãnh diện hơn

về ngôi nhà mái ấm của mình

- Bảo mật tuyệt đối:

Hệ thống bảo mật của ACIS được mã hóa và xác thực qua 5 bước:

 Bước 1: Xác Thực tài khoản

 Bước 2: Esmart kết nối với Cloud

 Bước 3: Giao tiếp với Room

 Bước 4: Room giao tiếp với MCE

 Bước 5: Giao tiếp không dây từ MCE đến các Device

Hệ thống nhà ở thông minh đang được ưu tiên và đầu tư phát triển rộng rãi Một trong những yếu tố quan trọng và nền móng để hướng đến phát triển một ngôi nhà thông minh hiện nay là một hệ thống chiếu sáng thông minh Với việc các thiết bị chiếu sáng trong nhà hiện nay như bóng đèn sợi đốt, đèn Neon, đèn ngủ,

đèn trang trí … được sử dụng rất nhiều Nếu phối hợp chiếu sáng không hợp lý sẽ dẫn tới ô nhiễm ánh sáng Ngoài ra, việc chiếu sáng không hợp lí còn gây lãng phí điện, giảm tuổi thọ thiết bị Bên cạnh đó số lượng đèn dùng để chiếu sáng là khá lớn, người sử dụng sẽ gặp bất tiện trong việc kiểm soát và điều khiển đèn Vì vậy, với các trở ngại trên tôi đã hướng việc đến nghiên cứu và phát triển một hệ thống đèn phải đạt được các yêu cầu: thông minh, tiết kiệm và dễ dàng kiểm soát, điều khiển

Với những công trình có diện tích lớn thì việc quản lý và điều khiển hệ thống chiếu sáng theo cách thủ công- tức là phải đển tận nơi để quan sát trạng thái của các lộ đèn và bật tắt chúng là rất khó khăn Vậy làm thế nào để điều khiển và giám sát các lộ đèn một cách tiện lợi và hiệu quả hơn? Câu trả lời chính là các hệ thống điều khiển chiếu sáng

1.3.1 Hệ thống điều khiển chiếu sáng là gì?

Hệ thống điều khiển chiếu sáng là một mạng lưới thông minh tích hợp các thiết bị điều khiển chiếu sáng Các thiết bị này có thể bao gồm rơ le, cảm biến tại chỗ, công tắc điều khiển đèn hoặc màn hình cảm ứng và các tín hiệu khác

Việc điều chỉnh hệ thống diễn ra ở cả những vị trí lắp đặt thiết bị lẫn các máy tính trung tâm thông qua các chương trình phần mềm hoặc giao diện khác Hệ thống điều khiển chiếu sáng được sử dụng trong nhà và ngoài trời, cho các công trình dân cư, thương mại và công nghiệp

Hình 1 5 Hệ thống điều khiển chiếu sáng 1.3.2 Lợi ích

Hệ thống điều khiển chiếu sáng được phát minh nhằm khắc phục những hạn chế của phương pháp kiểm soát chiếu sáng thủ công Với cách thủ công, chúng ta phải bật tắt hay chỉnh các thiết bị chiếu sáng bằng từng công tắc hay cầu giao Một công trình nhỏ có thể sẽ không gặp vấn đề gì với cách thức này Tuy nhiên, với các công trình lớn, khi có rất nhiều thiết bị đèn, việc điều khiển bằng tay sẽ mất rất nhiều thời gian Bên cạnh đó, chi phi lắp đặt một số lượng lớn công tắc cũng là rất cao

Thế nên, ưu điểm chính của một hệ thống điều khiển chiếu sáng so với điều khiển bằng tay thông thường chính là khả năng kiểm soát từng đèn riêng lẻ hoặc nhóm đèn chỉ từ một thiết bị giao diện Điều này cho phép kiểm soát nhiều nguồn ánh sáng cùng một lúc hay giúp tạo nên những bối cảnh chiếu sáng phức tạp Một căn phòng có thể có nhiều nguồn chiếu sáng và được đặt ở các chế độ khác nhau

tùy vào hoạt động trong phòng Vì vậy, lợi ích của hệ thống điều khiển ánh sáng là giảm được mức tiêu thụ năng lượng, nhờ kiểm soát mức độ và thời gian chiếu sáng của từng thiết bị Ngoài ra, một hệ thống điều khiển chiếu sáng không dây sẽ giúp giảm chi phí lắp đặt và tăng tính linh hoạt khi cài đặt thêm các thiết bị và công tắc

Hình 1 6 Các thiết bị điều khiển hệ thống chiếu sáng thông minh

1.3.3 Các loại hệ thống điều khiển chiếu sáng phổ biến trên thế giới hiện nay

1.3.3.1 Hệ thống điều khiển chiếu sáng tập trung

Một hệ thống điều khiển ánh sáng tập trung có tất cả các mạch điện cùng chạy đến một vị trí trung tâm thay vì chuyển mạch trong khắp không gian Những bàn phím đơn giản nhưng mạnh mẽ sẽ cung cấp cho chúng ta khả năng kiểm soát ánh sáng theo những cách khác nhau

Bộ xử lý trung tâm chính là bộ não của hệ thống, cho phép kiểm soát và cài đặt các tính năng lập trình khác nhau Các hệ thống lập trình cho phép chúng ta lưu lại những phối cảnh ánh sáng và giảm cường độ các nhóm đèn khác nhau chỉ với một nút bấm Ví dụ như, một nút bấm có thể được lập trình để thiết lập đèn

phòng ăn và phòng khách của chúng ta sáng đến 50% Các đèn đặt ngoài trời có thể được đặt thời gian để tự động bật lúc hoàng hôn và tắt lúc mặt trời mọc

Một số hệ thống điều khiển ánh sáng phức tạp hơn thậm chí có thể cho phép chúng ta điều khiển đèn chiếu sáng từ một chiếc iPhone, iPad, hoặc thiết bị Android Một lợi ích chính của hệ thống điều khiển ánh sáng tập trung là nó giúp xóa bỏ cảnh những hệ thống công tắc chằng chịt trên tường nhà- một điều có thể gây mất mỹ quan cho một căn nhà hiện đại

1.3.3.2 Hệ thống điều khiển chiếu sáng không dây

Một hệ thống điều khiển chiếu sáng không dây là một loại hệ thống bao gồm các bộ điều chỉnh ánh sáng (dimmer) và các công tắc có thể điều khiển từ xa Loại

hệ thống này rất dễ dàng cài đặt, giá thành hợp lý, và là một lựa chọn rất phổ biến

và phù hợp cho các dự án cải tạo hệ thống chiếu sáng Một hệ thống điều khiển chiếu sáng không dây còn có khả năng kết hợp các bàn phím điều khiển và các tùy chọn chương trình của một hệ thống tập trung Tất cả các bộ điều chỉnh ánh sáng

và công tắc sẽ giao tiếp không dây với bộ xử lý, do vậy hệ thống này không đòi hỏi cài đặt nhiều thiết bị, nhờ đó chi phí không quá đắt đỏ

1.3.3.3 Hệ thống điều khiển chiếu sáng lai

Một hệ thống điều khiển ánh sáng lai (hybrid) là sự kết hợp của hệ thống tập trung và không dây Các thiết bị không dây và có dây được tích hợp vào một

hệ thống và có thể giao tiếp với nhau Đây là một lựa chọn tuyệt vời cho một không gian đang được nâng cấp một phần, nơi một số các mạch điện chiếu sáng có thể được cài đặt đến một vị trí trung tâm qua các bức tường và trần nhà mở

Với các đề tài về điều khiển tự động thông minh đã được nghiên cứu từ trước như "Điều khiển thiết bị từ xa bằng sóng RF" , "Thiết kế và chế tạo ngôi nhà thông minh", có thể thấy việc điều khiển thiết bị nói chung cũng như hệ thống đèn nói riêng chỉ dùng lại ở việc bật, tắt thiết bị chưa thể điều chỉnh được các chế độ cũng như độ sáng đèn theo ý muốn hay theo nhu cầu sinh hoạt của người sử dụng

Ngoài ra các đề tài còn gặp sự bất tiện trong việc điều khiển với bộ điều khiển RF hay điều khiển trên máy tính, chưa phát huy được sự thông minh và tiện lợi trong một hệ thống điều khiển thông minh

Với những nhu cầu cấp thiết cho một hệ thống đèn thông minh cũng như

khắc phục những hạn chế trong các nghiên cứu trước, đề tài “Thiết kế và chế tạo

mô hình hệ thống chiếu sáng của nhà thông minh sử dụng Bluetooth của Bộ điều khiển sử dụng hệ điều hành Android” đã quyết định được thực hiện

Nhằm tránh những hạn chế về phương thức truyền dẫn có dây truyền thống

và hướng đến một phương thức truyền dẫn phù hợp với môi trường sinh hoạt trong nhà, chuẩn kết nối không dây Bluetooth với các tính năng như: tốc độ truyền dữ liệu cao, tiêu hao năng lượng thấp, dễ dàng phát triển ứng dụng, tính bảo mật cao, chi phí thấp đã được chọn để áp dụng trong đề tài này

1.4 MỤC TIÊU VÀ GIỚI HẠN ĐỀ TÀI

- Điều khiển độ sáng đèn của bóng đèn sợi đốt sử dụng điện áp 220 AC

- Điều khiển on/off tất cả thiết bị chiếu sáng trong mô hình ngôi nhà

- Điều khiển từ xa trong bán kính 10m

1.5 YÊU CẦU HỆ THỐNG

1.5.1 Yêu cầu về mô hình

- Mô hình được làm cần được làm với kích thước, khối lượng vừa phải

- Dễ nhìn, cân đối

- Có sử dụng đèn chiếu sáng như thực tế & theo mục giới hạn đề tài

- Mô hình là một khối liền

- Do hệ thống điều khiển có điều khiển thiết bị sử dụng điện áp 220AC nên cần áp dụng các biện pháp an toàn điện để đảm bảo an toàn

1.5.2 Yêu cầu về hệ thống điều khiển

Hệ thống điều khiển phải đáp ứng nhanh do đó đòi hỏi vi điều khiển hoạt động mạnh mẻ, có tốc độ xử lý nhanh, có khả năng ghép nối với nhiều thiết bị như Bluetooth, cảm biến chuyển động PIR , và có thể tích hợp thêm các thiết bị khác

CHƯƠNG 2 PHƯƠNG PHÁP VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

2.1 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Phương pháp nghiên cứu dựa trên việc nghiên cứu lý thuyết, kế thừa những tính toán, tham khảo các tài liệu có sẵn và được kiểm tra bằng thực nghiệm sản phẩm

* Nghiên cứu lý thuyết:

- Nghiên cứu các tài liệu trong và ngoài nước về mô hình nhà thông minh và hệ thống điều khiển

- Tìm hiểu nguyên lý xác định điểm 0 (Zero) và điều khiển góc mở TRIAC

- Tìm hiểu nguyên lý hoạt động của module Relay, cảm biến chuyển động, module Bluetooth

* Phương pháp kế thừa:

- Kế thừa các thiết kế mô hình nhà thông minh đã có

- Kế thừa các mô hình điều khiển hệ thống điện chiếu sáng tối ưu đang được áp dụng trên thị trường

mô hình

Cụ thể các bước được tiến hành như sau:

Bước 1: Tìm hiểu mô hình ngôi nhà thông minh, và hệ thống chiếu sáng

trong ngôi nhà thông minh

Bước 2: Tìm hiểu cảm biến, đèn chiếu sáng, module relay, mạch điều khiển,

mạch điều khiển độ sáng đèn, module bluetooth phù hợp với mô hình

Bước 3: Thiết kế mạch điều khiển thử nghiệm, dùng test board và dây cắm

Bước 6: Điểu khiển đóng ngắt module relay

Bước 7: Đọc được thông số nhận về từ cảm biến điều khiển module relay Bước 8: Thiết kế chế tạo hoàn thiện mô hình và lắp đặt các thiết bị chiếu

sáng và đường dây điện

Bước 9: Viết chương trình điều khiển trên điện thoại

Bước 10: Lắp đặt hệ thống điều khiển và mô hình

Bước 11: Xây dựng giải thuật và phương án điều khiển cho mô hình

Bước 12: Thực nghiệm và lấy thông số điều khiển mô hình

2.2 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

2.2.1 Thiết kế xây dựng mô hình ngôi nhà

2.2.1.1 Thiết kế : tỉ lệ 1:20 so với kích thước thật bản vẽ

Hình 2 1 Bản vẽ mô hình hướng Đông

Hình 2 2 Bản vẽ mô hình hướng Bắc

Hình 2 3 Bản vẽ mô hình hướng Nam

Hình 2 4 Bản vẽ mô hình hướng Tây

Hình 2 5 Bản vẽ phối cảnh mô hình

Hình 2 6 Bản vẽ phối cảnh mô hình

Phần mô hình là phần quan trọng nhất làm tiền đề cho các phần điều khiển sau này

Mô hình ngôi nhà này được thiết kế với 6 phòng

Vật liệu xây dựng mô hình cần phải đạt các yêu câu về độ bền, nhẹ, và dễ dàng thi công vì vậy vật liệu được chọn để làm mô hình này là Foam

Hình 2 7 Vật liệu PVC Foam

2.2.1.2 Vật liệu và các dụng cụ liên quan

Khung của mô hình được làm bằng PVC Foam loại dày 3mm, được cố định với nhau bằng keo 502 và keo nến

Tấm nhựa PVC có trọng lượng nhẹ, không ngấm nước, không bắt lửa, cách nhiệt, dai bền, cứng chịu được va đập Tấm nhựa PVC có thể khoan, cưa, bắt vít hay đóng đinh và dán keo Ngoài ra có thể đẽo, gọt, cắt và gấp lại dưới tác động của nhiệt lượng, chống lại ăn mòn hóa học, chịu đựng thời tiết

Tấm nhựa PVC ứng dụng trong trắng trí nội ngoại thất, sản xuất nội thất, quảng cáo, công nghiệp…

- Sản xuất nội thất: Tủ bếp, tủ chậu, tủ quần áo, kệ tivi, giá trang trí…

- Quảng cáo: Cắt chữ, CNC, biển bảng…

- Công nghiệp: Bàn gia công sản phẩm, buồng hóa chất, hộp đựng linh kiện…

- Trang trí nội thất: Làm trần thả, trần phẳng, làm vách ngăn, làm hàng rào, làm chậu cảnh, lan can, cầu thang…

Các thiết bị điện được sử dụng trong mô hình:

- Công suất không cao: 13W/1m chiều dài cho loại 60 LED

- Giá rẻ hợp túi tiền (15000đồng/m + 14000đ / dây nguồn)

- Có nhiều màu có thể lựa chọn

- Chiều dài có thể cắt ngắn mỗi đoạn tới 1m(phù hợp với nhiều không gian chiếu sáng nhưng đối với không gian quá nhỏ thì có thể cuộn LED lại thành các vòng nhỏ để phù hợp với không gian

- Sử dụng trực tiếp điện 220v AC nên có thể dễ dàng sử dụng như các thiết bị điện trong nhà

- Công suất tiêu thụ 40W

- Có thể sử dụng trực tiếp với điện lưới 220V AC trong nhà

* LED thanh 12V DC: