Thiết kế hệ thống điều khiển các thiết bị sử dụng trong ngôi nhà thông minh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CÁC THIẾT BỊ TRONG NGÔI NHÀ THÔNG MINH NGÀNH KỸ THUẬT CƠ, ĐIỆN TỬ GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN TS NGUYỄN VĂN NHANH Sinh viên thực hiện MSSV Lớp Trần Minh Thức 1311030214 13DCT02 Lê Minh Thành 1311030198 13DCT02 Tp Hồ Chí Minh, tháng 082021 ĐATN THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐK CÁC THIẾT BỊ TRONG NGÔI NHÀ THÔNG MINH GVHD TS NGUYỄN VĂN NHANH MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN 4 LỜI CẢM ƠN 5 MỤC LỤC 6 DANH SÁCH CÁC BẢNG 7 D.

Giới Thiệu

- Sơ lược về ngôi nhà thông minh

TỔNG QUAN GIẢI PHÁP

- Trình bày các vấn đề (Tính cấp thiết) và xác định các yêu cầu

PHƯƠNG PHÁP GIẢI QUYẾT

- Nêu rõ các phương pháp và phần mềm sử dụng để nghiên cứu và thiết kế đề tài

QUY TRÌNH THIẾT KẾ

THI CÔNG

- Chạy thử, kiểm tra kết quả

- Viết tài liệu hướng dẫn sử dụng, thao tác.

ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ, KẾT LUẬN

- Đánh giá kết quả tổng thể

Nhà thông minh, hay còn gọi là "Smart Home," là một ngôi nhà được trang bị hệ thống tự động hiện đại, cho phép điều khiển các yếu tố như đèn chiếu sáng, nhiệt độ, an ninh và cửa tự động Hệ thống này không chỉ mang lại sự tiện nghi và an toàn cho cuộc sống hàng ngày mà còn giúp tối ưu hóa việc sử dụng các nguồn tài nguyên.

Hình 1.1: Giới thiệu hệ thống điều khiển ngôi nhà thông minh

Theo WiseGeek, một ngôi nhà thông minh được định nghĩa là nơi có khả năng giám sát và điều khiển nhiều khía cạnh trong cuộc sống hàng ngày thông qua các thiết bị điện tử như máy tính hoặc điện thoại Một ví dụ điển hình của nhà thông minh là hệ thống điều khiển ánh sáng, giúp tiết kiệm điện năng và tạo không gian phù hợp, chẳng hạn như thiết lập đèn với ánh sáng nhẹ cho các buổi tiệc tối.

Hệ thống thông minh có khả năng điều chỉnh rèm cửa theo yêu cầu, kiểm soát nhiệt độ, phát hiện sự cố khí gas, tự động đóng mở cửa và phòng ngừa trộm hiệu quả.

Hệ thống nhà thông minh bao gồm các thành phần chính như cảm biến (nhiệt độ, chuyển động, ánh sáng, âm thanh, khí gas), bộ điều khiển (PLC, vi điều khiển), máy tính, khối thu phát tín hiệu (wifi, Bluetooth) và các thiết bị chấp hành (Rơle trung gian) Nhờ vào các cảm biến và bộ điều khiển, người dùng có thể theo dõi trạng thái trong ngôi nhà từ xa, từ đó đưa ra quyết định điều khiển thiết bị chấp hành một cách hợp lý, đảm bảo an toàn và tạo ra môi trường sống tốt nhất cho người sử dụng.

Hình 1.2: Điều khiển các thiết bị sử dụng trong ngôi nhà thông minh

Trên toàn cầu, kiến trúc sư đang chú trọng đến việc tích hợp nhà thông minh trong quá trình thiết kế và xây dựng, giúp giảm chi phí lắp đặt và bảo trì Việc tích hợp hệ thống ngay từ đầu cũng mang lại sự đồng bộ và linh hoạt cho toàn bộ hệ thống điện trong tòa nhà Đối với những ngôi nhà hoặc căn hộ đã xây dựng, việc sửa đổi để thêm hệ thống thông minh vẫn khả thi, tạo ra cảm giác mới mẻ cho không gian sống.

Trong lĩnh vực nhà thông minh, các kỹ sư đang không ngừng sáng tạo để phát triển nhiều tiện ích mới, đồng thời tối ưu hóa quy trình lắp đặt Trong tương lai gần, ngôi nhà thông minh sẽ có khả năng mang lại nhiều tiện ích vượt trội cho người sử dụng.

Tư duy tự điều chỉnh các thiết bị để tương tác hiệu quả với con người, giống như trong các bộ phim viễn tưởng, đang dần trở thành hiện thực.

Cuối những năm 1990, nhà thông minh được coi là một sản phẩm xa xỉ dành cho giới thượng lưu Tuy nhiên, nhờ sự phát triển của công nghệ vi điện tử và chi phí ngày càng giảm, các giải pháp điều khiển thông minh đã trở nên phổ biến hơn, giúp người dân có mức sống trung bình dễ dàng tiếp cận và làm chủ ngôi nhà thông minh của mình.

Vào năm 2012, hơn 1,5 triệu hệ thống nhà thông minh đã được lắp đặt, nhờ vào sự phát triển nhanh chóng của công nghệ thông tin và internet, cùng với việc giảm chi phí cho các hệ thống này Nhu cầu sử dụng nhà thông minh đã tăng mạnh, và theo dự báo của ABI Research, con số này có thể đạt 8 triệu vào năm 2017 Trong tương lai gần, nhà thông minh hứa hẹn sẽ trở thành xu hướng mới trong cuộc sống hiện đại.

Dựa trên những cơ sở nghiên cứu đã được trình bày, nhóm chúng tôi đã quyết định chọn đề tài "Thiết kế hệ thống điều khiển các thiết bị trong ngôi nhà thông minh".

Trong bối cảnh kinh tế phát triển, nhu cầu sống của con người ngày càng tăng cao, cùng với sự tiến bộ của công nghệ và ứng dụng của các tiện ích vào cuộc sống Do đó, những ngôi nhà truyền thống dần trở nên không đủ để đáp ứng các yêu cầu và mong muốn của con người hiện đại.

Ý tưởng ngôi nhà thông minh ra đời nhằm nâng cao an toàn và tiện nghi cho cuộc sống của con người Những ngôi nhà này giúp kiểm soát rủi ro như rò rỉ khí gas và trộm đột nhập, đồng thời cho phép tiết kiệm điện năng bằng cách kiểm tra và điều khiển các thiết bị như đèn và quạt thông qua mạng internet.

Nhóm chúng tôi đã chọn đề tài “Thiết kế hệ thống điều khiển các thiết bị sử dụng trong ngôi nhà thông minh” nhằm hiện đại hóa công nghệ Khác với các dự án trước chỉ dừng lại ở việc đo đạc và điều khiển thiết bị qua internet, hệ thống của chúng tôi còn giám sát cảm biến trong nhà và cảnh báo khi có sự cố Khi hoàn thành, dự án sẽ cho phép cảnh báo trộm, phát hiện khí gas rò rỉ, tự động tưới cây theo lịch trình và điều khiển các thiết bị điện thông qua giao diện web, Android và WPF trên máy tính Nhờ đó, người dùng có thể giám sát và điều khiển thiết bị từ bất kỳ đâu có kết nối internet.

Khi dự án thành công và được áp dụng rộng rãi thì sẽ rất tiện lợi cho cuộc sống thường ngày, giúp cho đất nước ngày càng phát triển.

Nhóm chúng tôi xin giới thiệu đề tài “Thiết kế hệ thống điều khiển các thiết bị sử dụng trong ngôi nhà thông minh”, với mục tiêu phát triển một hệ thống đơn giản và chi phí thấp Đề tài này được nghiên cứu nhằm áp dụng kiến thức đã học để tạo ra một hệ thống tự động hóa, hiện đại hóa các thiết bị trong ngôi nhà thông minh, góp phần thúc đẩy sự phát triển của đất nước.

Trong đề tài này, nhóm em xác định những mục tiêu sau:

- Thiết kế hệ thống giám sát và điều khiển thiết bị trong nhà, điều khiển các thiết bị thông qua App Blynk và phím nhấn cứng

Hệ thống thông minh có khả năng gửi thông báo về các sự cố như trộm cắp và rò rỉ khí gas, đồng thời kiểm tra tình trạng cửa Các thông số quan trọng như trạng thái cửa, tình trạng thiết bị, nhiệt độ, độ ẩm và mức khí gas được hiển thị một cách trực quan trên màn hình điện thoại và trong ứng dụng Blynk.

- Thiết kế hệ thống ánh sáng tự động thông qua các cảm biến hồng ngoại.

- Thiết kế hệ thống chống trộm trong khung giờ cài đặt.

- Khóa, mở cửa bằng cửa bằng công nghệ cảm ứng vân tay