TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI
Mục tiêu nghiên cứu của đề tài
1.3 Các phương án thực hiện
1.5 Giới hạn của đề tài
CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1 Giới thiệu về nhà thông minh
2.2 Giới thiệu về mạng Ethernet
2.3 Giới thiệu về mạng wifi
CHƯƠNG III: TÌM HIỂU THIẾT BỊ
3.1 Giới thiệu về thiết bị SONOFF CH4 PRO
3.2 Ứng dụng của thiết bị vào thực tế
CHƯƠNG IV: KẾT QUẢ, HÌNH ẢNH MÔ HÌNH VÀ KẾT LUẬN
4.1 Kết quả và hình ảnh mô hình
Xin chân thành cảm ơn thầy ThS Phạm Mạnh Toàn đã tận tình hướng dẫn, cung cấp tài liệu cần thiết và động viên em trong quá trình hoàn thành đồ án này.
Tôi xin gửi lời tri ân sâu sắc tới các thầy cô tại Viện Kỹ thuật và Công nghệ, cũng như Trường Đại học Vinh, vì đã tận tâm giảng dạy và hỗ trợ tôi trong suốt quá trình học tập Những kiến thức quý báu mà các thầy cô truyền đạt đã giúp tôi rèn luyện và phát triển bản thân.
Cuối cùng, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến gia đình, người thân và tất cả bạn bè, đặc biệt là các bạn trong lớp 54K2 CNKT Đ-ĐT, những người đã hỗ trợ, chia sẻ và động viên tinh thần em trong suốt quá trình học tập và thực hiện đồ án này.
Em xin chân thành cảm ơn !
DANH MỤC BẢNG, HÌNH iv
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1
1.2.Mục tiêu nghiên cứu của đề tài 2
1.5.Giới hạn nghiên cứu của đề tài 3
1.6 Phân loại theo cơ chế thông minh 3
CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 5
2.1.Giới thiệu về nhà thông minh 5
2.1.1 Tổng quát nhà thông minh 5
2.1.2 Phân loại theo hệ thống kỹ thuật 5
2.1.3 Xu hướng phát triển nhà thông minh trên thế giới 6
2.1.4 Xu hướng phát triển nhà thông minh ở Việt Nam 7
2.1.5.Ƣu điểm của công nghệ nhà thông minh 7
2.1.6.Các công nghệ nhà thông minh 8
2.1.7.Tiêu chuẩn nhà thông minh hiện đại 10
2.2.Giới thiệu về mạng Ethernet 18
2.2.2 Cấu trúc địa chỉ Ethernet 19
2.3.Giới thiệu về mạng wi-fi 20
2.3.1 Sự ra đời của wi-fi 20
2.3.3 Các chuẩn của mạng Wi-fi 24
2.3.4 Bảo mật trong wi-fi thế nào? 26
2.3.5 Sự phát triển và ứng dụng của wi-fi trong tương lai 27
CHƯƠNG 3 GIỚI THIỆU THIẾT BỊ VÀ THIẾT KẾ MÔ HÌNH 32
3.1.Giới thiệu về thiết bị SONOFF CH4 PRO 32
3.1.3 Hỗ trợ điều khiển cửa cuốn từ xa qua mạng wifi, internet 33
3.1.4 Cấu tạo của SONOFF CH4 PRO 34
3.2.Ứng dụng của thiết bị vào thực tế 43
CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ, HÌNH ẢNH MÔ HÌNH VÀ KẾT LUẬN 44
4.1.Kết quả và hình ảnh mô hình 44
Hình 2.1: Nhà thông minh điều khiển bằng smart phone 5
Hình 2.2: Sơ đồ đấu dây hệ thống điều khiển chiếu sang 8
Hình 2.3: Hệ thống Bus EIB 9
Hình 2.4: Sơ đồ kết nối 10
Hình 2.5: Điều khiển qua smart phone 10
Hình 2.6: Bảng điều khiển 4 kênh 11
Hình 2.7: Các thiết bị trong nhà đƣợc điều khiển bằng wi-fi 12
Hình 2.8: Ánh sáng thông minh 13
Hình 2.9: Kiểm soát môi trường 15
Hình 2.11: Một số thiết bị trong nhà thông minh 16
Hình 2.14: Mô hình sử dụng mạng wi-fi 24
Hình 2.15: Quá trình phát triển của mạng 26
Hình 2.16: Điều khiên TV bằng smart phone từ xa 28
Hình 2.17: Chia sẽ dữ liệu giữa các máy tính 30
Hình 3.1: Công Tắc Wi-fi Và RF Điều Khiển 4 Thiết Bị Sonoff 4CH Pro R2 32
Hình 3.2: Điều khiển thiết bị điện gia dụng trong nhà 32
Hình 3.3: Mặt trước của thiết bị 34
Hình 3.4: Mặt sau thiết bị 34
Hình 3.5: Bên trong thiết bị 35
Hình 3.8: Sơ đồ kết nối dây 37
Hình 3.8: Màn hình khởi động của phần mềm Ewelink 37
Hình 3.9:Nhập mật khẩu wi-fi vào thiết bị 38
Hình 3.10: Tìm kiếm và ghép nối giữa 2 thiết bị 38
Hình 3.11:Sau khi hoàn thành ghép đôi 39
Hình 3.12: Giao diện màn hình chính 39
Hình 3.13: Điều khiển đèn trang trí hành lang 40
Hình 3.14: Điều khiển đèn phòng khách 40
Hình 3.15: Điều khiển điều hoà phòng ngủ 41
Hình 3.16: Điều khiển bình nóng lạnh 41
Hình 3.17: Hẹn giờ bật tắt cho các thiết bị trong phòng 42
Hình 3.18: Hẹn giờ tắt bật theo các ngày trong tuần 42
Hình 4.1: Công đoạn chuẩn bị 44
Hình 4.2: Ghép thử các thiết bị 44
Hình 4.3: Cắt gọt thiết bị 45
Hình 4.5: Vít ốc cố định thiết bị 46
Hình 4.6: Đo kích thước các cửa 46
Hình 4.7: Bắt đầu cắt cửa 47
Hình 4.8: Lắp đặt và vít ốc hoàn thành mô hình 47
Hình 4.9: Hoàn thành mô hình và các đấu nối dây 48
Hình 4.10: Các thiết bị hoạt động 49
Bảng Bảng 2.1 Cấu trúc khung MAC theo IEEE 802.3/ Ethernet 18
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI
Ngày nay, sự phát triển mạnh mẽ của các ngành khoa học và kỹ thuật đã làm nổi bật vai trò quan trọng của công nghệ điện và điện tử trong các lĩnh vực như khoa học kỹ thuật, quản lý, công nghiệp và cung cấp thông tin.
Là sinh viên ngành công nghệ kỹ thuật điện, điện tử, chúng ta cần nắm vững kiến thức và áp dụng hiệu quả để đóng góp vào sự phát triển của khoa học kỹ thuật toàn cầu, đặc biệt là trong lĩnh vực điện tử, đồng thời thúc đẩy nền kinh tế đất nước.
Hiện nay, hầu hết các thiết bị trong gia đình hoạt động độc lập và có quy trình sử dụng khác nhau tùy thuộc vào cài đặt của người dùng, thiếu sự liên kết về dữ liệu Tuy nhiên, với hệ thống điều khiển từ xa qua mạng Wi-Fi và smartphone, các thiết bị có thể kết nối thành một hệ thống hoàn chỉnh thông qua một thiết bị trung tâm, cho phép giao tiếp dữ liệu Ví dụ, hệ thống này có thể bao gồm các thiết bị đơn giản như bóng đèn, quạt máy, lò sưởi, cũng như các thiết bị phức tạp như tivi, máy giặt và hệ thống báo động.
Ngôi nhà thông minh hoạt động bằng cách kết nối tất cả các thiết bị thông qua một đầu não trung tâm, có thể là máy tính, smartphone hoặc bộ xử lý lập trình sẵn Các thiết bị này cho phép người dùng điều khiển từ xa qua mạng wifi hoặc ứng dụng trên điện thoại Ví dụ, chủ nhà có thể tắt quạt, đèn khi quên trước khi ra khỏi nhà, hoặc bật máy điều hòa để làm mát phòng trước khi về Hệ thống cũng cung cấp thông báo về nhiệt độ hiện tại và cảnh báo khi nhiệt độ vượt quá giới hạn cho phép.
Hệ thống này không chỉ đảm bảo tính bảo mật mà còn yêu cầu chỉ những số điện thoại đã được cài đặt trước và biết đúng mật khẩu mới có khả năng điều khiển.
Trước những yêu cầu thực tế và nhu cầu ngày càng cao của cuộc sống, cùng với sự phát triển mạnh mẽ của mạng di động, chúng em đã quyết định chọn đề tài này.
Thiết kế và chế tạo hệ thống điều khiển thiết bị điện trong mô hình nhà thông minh qua wifi nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của con người, đồng thời góp phần vào sự tiến bộ và hiện đại hóa của đất nước.
1.2 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài Đồ án đƣợc nghiên cứu và thực hiện với mục đích áp dụng những kiến thức đã được học trong nhà trường để thiết kế, tạo ra một hệ thống điều khiển tự động từ xa qua mạng wifi và điện thoại thông minh smart phone.
Ý nghĩa của đề tài
1.5 Giới hạn của đề tài
CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1 Giới thiệu về nhà thông minh
2.2 Giới thiệu về mạng Ethernet
2.3 Giới thiệu về mạng wifi
CHƯƠNG III: TÌM HIỂU THIẾT BỊ
3.1 Giới thiệu về thiết bị SONOFF CH4 PRO
3.2 Ứng dụng của thiết bị vào thực tế
CHƯƠNG IV: KẾT QUẢ, HÌNH ẢNH MÔ HÌNH VÀ KẾT LUẬN
4.1 Kết quả và hình ảnh mô hình
Trước hết, em xin chân thành cảm ơn thầy giáo ThS Phạm Mạnh Toàn đã tận tâm hướng dẫn, chỉ bảo và cung cấp tài liệu cần thiết, giúp đỡ và động viên em trong suốt quá trình hoàn thành đồ án này.
Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô tại Viện Kỹ thuật và Công nghệ cũng như Trường Đại học Vinh đã tận tâm giảng dạy và hỗ trợ tôi, truyền đạt những kiến thức quý báu trong suốt quá trình học tập và rèn luyện tại trường.
Cuối cùng, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến gia đình, người thân và tất cả bạn bè, đặc biệt là các bạn trong lớp 54K2 CNKT Đ-ĐT, những người đã hỗ trợ, chia sẻ và động viên tinh thần em trong suốt quá trình học tập và thực hiện đồ án này.
Em xin chân thành cảm ơn !
DANH MỤC BẢNG, HÌNH iv
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1
1.2.Mục tiêu nghiên cứu của đề tài 2
1.5.Giới hạn nghiên cứu của đề tài 3
1.6 Phân loại theo cơ chế thông minh 3
CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 5
2.1.Giới thiệu về nhà thông minh 5
2.1.1 Tổng quát nhà thông minh 5
2.1.2 Phân loại theo hệ thống kỹ thuật 5
2.1.3 Xu hướng phát triển nhà thông minh trên thế giới 6
2.1.4 Xu hướng phát triển nhà thông minh ở Việt Nam 7
2.1.5.Ƣu điểm của công nghệ nhà thông minh 7
2.1.6.Các công nghệ nhà thông minh 8
2.1.7.Tiêu chuẩn nhà thông minh hiện đại 10
2.2.Giới thiệu về mạng Ethernet 18
2.2.2 Cấu trúc địa chỉ Ethernet 19
2.3.Giới thiệu về mạng wi-fi 20
2.3.1 Sự ra đời của wi-fi 20
2.3.3 Các chuẩn của mạng Wi-fi 24
2.3.4 Bảo mật trong wi-fi thế nào? 26
2.3.5 Sự phát triển và ứng dụng của wi-fi trong tương lai 27
CHƯƠNG 3 GIỚI THIỆU THIẾT BỊ VÀ THIẾT KẾ MÔ HÌNH 32
3.1.Giới thiệu về thiết bị SONOFF CH4 PRO 32
3.1.3 Hỗ trợ điều khiển cửa cuốn từ xa qua mạng wifi, internet 33
3.1.4 Cấu tạo của SONOFF CH4 PRO 34
3.2.Ứng dụng của thiết bị vào thực tế 43
CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ, HÌNH ẢNH MÔ HÌNH VÀ KẾT LUẬN 44
4.1.Kết quả và hình ảnh mô hình 44
Hình 2.1: Nhà thông minh điều khiển bằng smart phone 5
Hình 2.2: Sơ đồ đấu dây hệ thống điều khiển chiếu sang 8
Hình 2.3: Hệ thống Bus EIB 9
Hình 2.4: Sơ đồ kết nối 10
Hình 2.5: Điều khiển qua smart phone 10
Hình 2.6: Bảng điều khiển 4 kênh 11
Hình 2.7: Các thiết bị trong nhà đƣợc điều khiển bằng wi-fi 12
Hình 2.8: Ánh sáng thông minh 13
Hình 2.9: Kiểm soát môi trường 15
Hình 2.11: Một số thiết bị trong nhà thông minh 16
Hình 2.14: Mô hình sử dụng mạng wi-fi 24
Hình 2.15: Quá trình phát triển của mạng 26
Hình 2.16: Điều khiên TV bằng smart phone từ xa 28
Hình 2.17: Chia sẽ dữ liệu giữa các máy tính 30
Hình 3.1: Công Tắc Wi-fi Và RF Điều Khiển 4 Thiết Bị Sonoff 4CH Pro R2 32
Hình 3.2: Điều khiển thiết bị điện gia dụng trong nhà 32
Hình 3.3: Mặt trước của thiết bị 34
Hình 3.4: Mặt sau thiết bị 34
Hình 3.5: Bên trong thiết bị 35
Hình 3.8: Sơ đồ kết nối dây 37
Hình 3.8: Màn hình khởi động của phần mềm Ewelink 37
Hình 3.9:Nhập mật khẩu wi-fi vào thiết bị 38
Hình 3.10: Tìm kiếm và ghép nối giữa 2 thiết bị 38
Hình 3.11:Sau khi hoàn thành ghép đôi 39
Hình 3.12: Giao diện màn hình chính 39
Hình 3.13: Điều khiển đèn trang trí hành lang 40
Hình 3.14: Điều khiển đèn phòng khách 40
Hình 3.15: Điều khiển điều hoà phòng ngủ 41
Hình 3.16: Điều khiển bình nóng lạnh 41
Hình 3.17: Hẹn giờ bật tắt cho các thiết bị trong phòng 42
Hình 3.18: Hẹn giờ tắt bật theo các ngày trong tuần 42
Hình 4.1: Công đoạn chuẩn bị 44
Hình 4.2: Ghép thử các thiết bị 44
Hình 4.3: Cắt gọt thiết bị 45
Hình 4.5: Vít ốc cố định thiết bị 46
Hình 4.6: Đo kích thước các cửa 46
Hình 4.7: Bắt đầu cắt cửa 47
Hình 4.8: Lắp đặt và vít ốc hoàn thành mô hình 47
Hình 4.9: Hoàn thành mô hình và các đấu nối dây 48
Hình 4.10: Các thiết bị hoạt động 49
Bảng Bảng 2.1 Cấu trúc khung MAC theo IEEE 802.3/ Ethernet 18
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI
Ngày nay, sự phát triển mạnh mẽ của khoa học và kỹ thuật đã khẳng định vai trò quan trọng của công nghệ kỹ thuật điện và điện tử trong nhiều lĩnh vực như khoa học, quản lý, công nghiệp và cung cấp thông tin.
Sinh viên chuyên ngành công nghệ kỹ thuật điện, điện tử cần nắm vững và áp dụng kiến thức một cách hiệu quả để đóng góp vào sự phát triển của khoa học kỹ thuật toàn cầu và lĩnh vực điện tử Điều này không chỉ thúc đẩy sự tiến bộ trong ngành mà còn góp phần vào sự phát triển kinh tế của đất nước.
Ngày nay, hầu hết các thiết bị trong gia đình hoạt động độc lập và có quy trình sử dụng khác nhau, phụ thuộc vào cài đặt của người dùng mà chưa có sự liên kết dữ liệu Tuy nhiên, hệ thống điều khiển thiết bị từ xa qua mạng Wi-Fi và điện thoại thông minh đã thay đổi điều đó Các thiết bị này được kết nối thành một hệ thống hoàn chỉnh thông qua một thiết bị trung tâm, cho phép chúng giao tiếp và điều khiển lẫn nhau Ví dụ, hệ thống này có thể bao gồm các thiết bị đơn giản như bóng đèn, quạt máy và lò sưởi, cũng như các thiết bị phức tạp như tivi, máy giặt và hệ thống báo động.
Ngôi nhà thông minh hoạt động bằng cách kết nối tất cả các thiết bị với nhau thông qua một đầu não trung tâm, có thể là máy tính, smartphone hoặc bộ xử lý đã được lập trình Các thiết bị này có thể được điều khiển từ xa qua mạng wifi hoặc ứng dụng trên điện thoại, cho phép người dùng tắt quạt, đèn khi quên Người dùng cũng có thể bật máy điều hòa trước khi về nhà, và hệ thống sẽ gửi thông báo về nhiệt độ hiện tại, đồng thời cảnh báo khi nhiệt độ vượt quá giới hạn cho phép.
Hệ thống không chỉ đảm bảo tính bảo mật mà còn yêu cầu chỉ những số điện thoại đã được cài đặt trước và biết đúng mật khẩu mới có khả năng điều khiển.
Dựa trên những yêu cầu thực tế và sự phát triển mạnh mẽ của mạng di động, chúng em đã quyết định chọn đề tài này để đáp ứng những đòi hỏi ngày càng cao của cuộc sống.
Thiết kế và chế tạo hệ thống điều khiển thiết bị điện trong mô hình nhà thông minh qua wifi nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của con người, đồng thời góp phần vào sự tiến bộ và hiện đại hóa của đất nước.
1.2 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài Đồ án đƣợc nghiên cứu và thực hiện với mục đích áp dụng những kiến thức đã được học trong nhà trường để thiết kế, tạo ra một hệ thống điều khiển tự động từ xa qua mạng wifi và điện thoại thông minh smart phone
Nhóm đề tài đã thực hiện việc điều khiển từ xa thiết bị qua mạng wifi kết nối với điện thoại thông minh Người dùng chỉ cần đăng nhập vào phần mềm do nhà phát triển cài đặt trên điện thoại để điều khiển thiết bị thông qua giao diện phần mềm.
Phân tích yêu cầu điều khiển và thực hiện điều khiển thiết bị
Bật và tắt các thiết bị điện trong phòng, phát tín hiệu cảnh báo nếu nhiệt độ trong phòng tăng cao vƣợt quá giới hạn cho phép
Ngày nay, sự phát triển vượt bậc của khoa học kỹ thuật đã dẫn đến sự ra đời của nhiều loại thiết bị điện tử với tính năng ngày càng hiện đại và đa dạng.
Nhu cầu sử dụng thiết bị tự động hóa ngày càng gia tăng, khi con người mong muốn sở hữu nhiều thiết bị giải trí và sinh hoạt với công nghệ tiên tiến Mặc dù Việt Nam chưa phát triển mạnh mẽ trong lĩnh vực này, nhưng trên thế giới, đặc biệt là ở các quốc gia châu Âu và châu Mỹ, mô hình ngôi nhà tự động điều khiển từ xa đã phát triển rất nhanh chóng.
Nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của con người, nhóm em quyết định áp dụng các kỹ thuật hiện đại vào thực tiễn Việt Nam để phát triển hệ thống điều khiển thiết bị trong nhà từ xa qua mạng wifi và điện thoại thông minh Sử dụng mạng wifi và smartphone để điều khiển thiết bị không chỉ tiết kiệm chi phí mà còn mang lại tính cạnh tranh và sự linh hoạt cao trong việc quản lý thiết bị.
Ngoài ra, sản phẩm của đề tài này có tính mở có thể áp dụng cho nhiều đối tƣợng khác nhau trong dân dụng cũng nhƣ trong công nghiệp.
Giới hạn nghiên cứu của đề tài
Việc triển khai hệ thống điều khiển thiết bị từ xa qua mạng wifi và smartphone cho một ngôi nhà hoàn chỉnh là một quá trình phức tạp và tốn kém Để điều khiển toàn bộ thiết bị, cần có thời gian và kiến thức nhất định, cùng với vấn đề tài chính Do đó, trong đề tài này, nhóm chúng tôi chỉ tập trung thực hiện một phần của hệ thống, bao gồm việc điều khiển đóng mở đèn, điều hòa nhiệt độ và bình nóng lạnh.
Với những gì trình bày ở trên em đã tìm hiểu, khảo sát, thực hiện và dự kiện đạt đƣợc những mục tiêu sau:
Phần mềm được thiết lập để điều khiển các thiết bị thông qua giao diện của nó, cho phép người dùng thực hiện lệnh bật/tắt trạng thái thiết bị Ngay sau khi lệnh được thực hiện, trạng thái của thiết bị sẽ được hiển thị ngay trên giao diện phần mềm.
Bạn có thể dễ dàng điều khiển các thiết bị trong nhà bằng điện thoại thông minh Sau khi thực hiện lệnh, phần mềm sẽ tự động thông báo về điện thoại rằng quá trình điều khiển đã thành công.
Phân loại theo cơ chế thông minh
Có thể phân chia làm ba loại cơ chế hoạt động nhƣ sau:
Cơ chế nhận diện cho phép ghi nhớ các đặc điểm đã được cài đặt trong bộ nhớ, và trong trường hợp nhận diện không trùng khớp, hệ thống sẽ từ chối phục vụ hoặc phát cảnh báo Ví dụ, cổng và cửa gara chỉ mở cho những xe có biển số đã đăng ký, trong khi cửa tự động nhận diện vân tay chỉ mở cho đúng người trong khoảng thời gian nhất định Nếu có người lạ trong phòng khách, hệ thống sẽ tự động phát cảnh báo.
- Cơ chế lập trình sẵn: một số hệ thống thiết bị đƣợc thiết kế hoạt động theo lịch trình nhất định
Từ 7 giờ tối, đèn vườn và đèn bảo vệ tự động bật sáng, tắt vào lúc 5 giờ sáng Vào 7 giờ sáng, ti vi tại khu vực bếp tự động phát chương trình đã cài đặt, giúp người ăn sáng có thể xem Đến 8 giờ sáng, vòi nước tưới vườn hoạt động trong 15 phút Cuối cùng, vào lúc 10 giờ đêm, các hệ thống cửa tự động an toàn sẽ đóng lại.
Cơ chế cảm ứng là một hệ thống linh hoạt, tự động điều chỉnh dựa trên sự biến đổi trạng thái mà nó ghi nhận Chẳng hạn, tại cầu thang và nhà vệ sinh, đèn sẽ tự bật khi có người và tự tắt sau một khoảng thời gian không có ai Hệ thống báo động sẽ kích hoạt khi phát hiện chấn động bất thường ở cửa, trong khi mái kính tự động đóng khi trời mưa Ngoài ra, mành rèm cũng sẽ điều chỉnh để phù hợp với ánh sáng mặt trời, và đèn sẽ tự sáng khi ánh sáng tự nhiên không đủ.
CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Giới thiệu về mạng wi-fi
CHƯƠNG III: TÌM HIỂU THIẾT BỊ
3.1 Giới thiệu về thiết bị SONOFF CH4 PRO
3.2 Ứng dụng của thiết bị vào thực tế
CHƯƠNG IV: KẾT QUẢ, HÌNH ẢNH MÔ HÌNH VÀ KẾT LUẬN
4.1 Kết quả và hình ảnh mô hình
Trước tiên, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy ThS Phạm Mạnh Toàn vì đã tận tình hướng dẫn, cung cấp tài liệu cần thiết và động viên em trong suốt quá trình hoàn thành đồ án này.
Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô tại Viện Kỹ thuật và Công nghệ, Trường Đại học Vinh, vì đã tận tâm giảng dạy và truyền đạt những kiến thức quý giá trong suốt quá trình học tập và rèn luyện của em.
Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn gia đình, người thân và tất cả bạn bè, đặc biệt là các bạn trong lớp 54K2 CNKT Đ-ĐT, những người đã luôn hỗ trợ, chia sẻ và động viên tinh thần em trong suốt quá trình học tập và thực hiện đồ án này.
Em xin chân thành cảm ơn !
DANH MỤC BẢNG, HÌNH iv
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1
1.2.Mục tiêu nghiên cứu của đề tài 2
1.5.Giới hạn nghiên cứu của đề tài 3
1.6 Phân loại theo cơ chế thông minh 3
CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 5
2.1.Giới thiệu về nhà thông minh 5
2.1.1 Tổng quát nhà thông minh 5
2.1.2 Phân loại theo hệ thống kỹ thuật 5
2.1.3 Xu hướng phát triển nhà thông minh trên thế giới 6
2.1.4 Xu hướng phát triển nhà thông minh ở Việt Nam 7
2.1.5.Ƣu điểm của công nghệ nhà thông minh 7
2.1.6.Các công nghệ nhà thông minh 8
2.1.7.Tiêu chuẩn nhà thông minh hiện đại 10
2.2.Giới thiệu về mạng Ethernet 18
2.2.2 Cấu trúc địa chỉ Ethernet 19
2.3.Giới thiệu về mạng wi-fi 20
2.3.1 Sự ra đời của wi-fi 20
2.3.3 Các chuẩn của mạng Wi-fi 24
2.3.4 Bảo mật trong wi-fi thế nào? 26
2.3.5 Sự phát triển và ứng dụng của wi-fi trong tương lai 27
CHƯƠNG 3 GIỚI THIỆU THIẾT BỊ VÀ THIẾT KẾ MÔ HÌNH 32
3.1.Giới thiệu về thiết bị SONOFF CH4 PRO 32
3.1.3 Hỗ trợ điều khiển cửa cuốn từ xa qua mạng wifi, internet 33
3.1.4 Cấu tạo của SONOFF CH4 PRO 34
3.2.Ứng dụng của thiết bị vào thực tế 43
CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ, HÌNH ẢNH MÔ HÌNH VÀ KẾT LUẬN 44
4.1.Kết quả và hình ảnh mô hình 44
Hình 2.1: Nhà thông minh điều khiển bằng smart phone 5
Hình 2.2: Sơ đồ đấu dây hệ thống điều khiển chiếu sang 8
Hình 2.3: Hệ thống Bus EIB 9
Hình 2.4: Sơ đồ kết nối 10
Hình 2.5: Điều khiển qua smart phone 10
Hình 2.6: Bảng điều khiển 4 kênh 11
Hình 2.7: Các thiết bị trong nhà đƣợc điều khiển bằng wi-fi 12
Hình 2.8: Ánh sáng thông minh 13
Hình 2.9: Kiểm soát môi trường 15
Hình 2.11: Một số thiết bị trong nhà thông minh 16
Hình 2.14: Mô hình sử dụng mạng wi-fi 24
Hình 2.15: Quá trình phát triển của mạng 26
Hình 2.16: Điều khiên TV bằng smart phone từ xa 28
Hình 2.17: Chia sẽ dữ liệu giữa các máy tính 30
Hình 3.1: Công Tắc Wi-fi Và RF Điều Khiển 4 Thiết Bị Sonoff 4CH Pro R2 32
Hình 3.2: Điều khiển thiết bị điện gia dụng trong nhà 32
Hình 3.3: Mặt trước của thiết bị 34
Hình 3.4: Mặt sau thiết bị 34
Hình 3.5: Bên trong thiết bị 35
Hình 3.8: Sơ đồ kết nối dây 37
Hình 3.8: Màn hình khởi động của phần mềm Ewelink 37
Hình 3.9:Nhập mật khẩu wi-fi vào thiết bị 38
Hình 3.10: Tìm kiếm và ghép nối giữa 2 thiết bị 38
Hình 3.11:Sau khi hoàn thành ghép đôi 39
Hình 3.12: Giao diện màn hình chính 39
Hình 3.13: Điều khiển đèn trang trí hành lang 40
Hình 3.14: Điều khiển đèn phòng khách 40
Hình 3.15: Điều khiển điều hoà phòng ngủ 41
Hình 3.16: Điều khiển bình nóng lạnh 41
Hình 3.17: Hẹn giờ bật tắt cho các thiết bị trong phòng 42
Hình 3.18: Hẹn giờ tắt bật theo các ngày trong tuần 42
Hình 4.1: Công đoạn chuẩn bị 44
Hình 4.2: Ghép thử các thiết bị 44
Hình 4.3: Cắt gọt thiết bị 45
Hình 4.5: Vít ốc cố định thiết bị 46
Hình 4.6: Đo kích thước các cửa 46
Hình 4.7: Bắt đầu cắt cửa 47
Hình 4.8: Lắp đặt và vít ốc hoàn thành mô hình 47
Hình 4.9: Hoàn thành mô hình và các đấu nối dây 48
Hình 4.10: Các thiết bị hoạt động 49
Bảng Bảng 2.1 Cấu trúc khung MAC theo IEEE 802.3/ Ethernet 18
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI
Ngày nay, sự phát triển mạnh mẽ của các ngành khoa học và kỹ thuật đã khẳng định vai trò quan trọng của công nghệ kỹ thuật điện và điện tử trong nhiều lĩnh vực như khoa học, quản lý, công nghiệp và cung cấp thông tin.
Là sinh viên ngành công nghệ kỹ thuật điện, điện tử, chúng ta cần nắm vững và áp dụng kiến thức một cách hiệu quả để góp phần vào sự phát triển của khoa học kỹ thuật toàn cầu, đặc biệt trong lĩnh vực điện tử Đồng thời, điều này cũng thúc đẩy sự phát triển kinh tế của đất nước.
Trong cuộc sống hiện đại, hầu hết các thiết bị gia đình hoạt động độc lập và có quy trình sử dụng khác nhau, nhưng chúng chưa được liên kết về mặt dữ liệu Hệ thống điều khiển thiết bị từ xa qua mạng Wi-Fi và điện thoại thông minh đã thay đổi điều này, cho phép các thiết bị kết nối thành một hệ thống hoàn chỉnh Qua một thiết bị trung tâm, các thiết bị như bóng đèn, quạt máy, lò sưởi, tivi, máy giặt và hệ thống báo động có thể giao tiếp và điều khiển lẫn nhau, mang lại sự tiện lợi và hiệu quả cho người dùng.
Ngôi nhà thông minh hoạt động nhờ vào việc các thiết bị giao tiếp với nhau thông qua một đầu não trung tâm, có thể là máy tính, smartphone hoặc bộ xử lý đã lập trình sẵn Chủ nhà có thể điều khiển các thiết bị từ xa qua mạng wifi hoặc ứng dụng trên điện thoại, như tắt quạt hay đèn khi quên Hơn nữa, họ có thể bật máy điều hòa để làm mát phòng trước khi về nhà, đồng thời nhận thông báo về nhiệt độ hiện tại và cảnh báo khi nhiệt độ vượt quá giới hạn cho phép.
Hệ thống này không chỉ đảm bảo tính bảo mật mà còn yêu cầu các số điện thoại được cài đặt trước và mật khẩu chính xác để có thể điều khiển.
Trước những yêu cầu ngày càng cao của cuộc sống và sự phát triển mạnh mẽ của mạng di động, chúng em đã quyết định chọn đề tài này.
Thiết kế và chế tạo hệ thống điều khiển thiết bị điện trong mô hình nhà thông minh qua wifi nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của con người, đồng thời góp phần vào sự tiến bộ và hiện đại hóa của đất nước.
1.2 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài Đồ án đƣợc nghiên cứu và thực hiện với mục đích áp dụng những kiến thức đã được học trong nhà trường để thiết kế, tạo ra một hệ thống điều khiển tự động từ xa qua mạng wifi và điện thoại thông minh smart phone
Nhóm đề tài đã thực hiện điều khiển từ xa thiết bị qua mạng wifi kết nối với điện thoại thông minh Người dùng chỉ cần đăng nhập vào phần mềm do nhà phát triển cài đặt trên điện thoại để điều khiển thiết bị thông qua giao diện phần mềm.
Phân tích yêu cầu điều khiển và thực hiện điều khiển thiết bị
Bật và tắt các thiết bị điện trong phòng, phát tín hiệu cảnh báo nếu nhiệt độ trong phòng tăng cao vƣợt quá giới hạn cho phép
Hiện nay, sự phát triển của khoa học kỹ thuật đã dẫn đến sự ra đời của nhiều loại thiết bị điện tử với tính năng ngày càng hiện đại và đa dạng hơn.
Nhu cầu sử dụng thiết bị tự động hóa ngày càng tăng, với con người mong muốn sở hữu nhiều thiết bị giải trí và sinh hoạt hiện đại Mặc dù Việt Nam chưa phát triển mạnh mẽ trong lĩnh vực này, nhưng trên thế giới, đặc biệt là ở các quốc gia Châu Âu và Châu Mỹ, mô hình ngôi nhà tự động điều khiển từ xa đã phát triển rất mạnh mẽ.
Nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của con người, nhóm em quyết định áp dụng các kỹ thuật hiện đại vào thực tế Việt Nam để xây dựng hệ thống điều khiển thiết bị trong nhà từ xa qua mạng wifi và điện thoại thông minh Dự án này dựa trên nền tảng mạng wifi và smartphone, giúp tiết kiệm chi phí, nâng cao tính cạnh tranh và tính cơ động trong việc điều khiển thiết bị.
Ngoài ra, sản phẩm của đề tài này có tính mở có thể áp dụng cho nhiều đối tƣợng khác nhau trong dân dụng cũng nhƣ trong công nghiệp