BÁO cáo đồ án tốt NGHIỆP đề tài xây DỰNG mô HÌNH NHÀ THÔNG MINH điều KHIỂN BẰNG GIỌNG nói

TỔNG QUAN CÁC NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG NHÀ THÔNG

Lí do chọn đề tài

Hệ thống nhà thông minh ra đời nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của con người, giúp giảm bớt sức lao động trong việc phục vụ nhu cầu hàng ngày Điều này không chỉ giúp con người nhanh chóng tái tạo sức lao động mà còn nâng cao hiệu suất làm việc Thêm vào đó, nhà thông minh còn tối ưu hóa việc sử dụng năng lượng, góp phần tiết kiệm và hạn chế lãng phí tài nguyên thiên nhiên.

Nhận diện giọng nói không chỉ giúp chuyển đổi văn bản và điều khiển máy móc, mà còn mang lại nhiều lợi ích cho người khuyết tật Công nghệ này ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực trí tuệ nhân tạo, với các ví dụ tiêu biểu như Siri và Google Assistant.

Mô hình nhà thông minh

1.2.1 Nhà thông minh là gì

Nhà thông minh (tiếng Anh: home automation, domotics, smart home hoặc

Intellihome là một loại nhà thông minh được trang bị các thiết bị điện và điện tử có khả năng điều khiển tự động hoặc bán tự động, giúp thay thế con người trong việc quản lý và điều khiển Hệ thống này tương tác với người dùng thông qua bảng điều khiển điện tử trong nhà, ứng dụng trên điện thoại di động, máy tính bảng hoặc giao diện web.

Trong một căn nhà thông minh, các thiết bị như đèn, điều hòa và đồ dùng trong phòng ngủ, phòng khách, và toilet được trang bị bộ điều khiển điện tử kết nối Internet và điện thoại di động Điều này cho phép chủ nhân điều khiển từ xa hoặc lập lịch hoạt động cho các thiết bị Hơn nữa, các đồ gia dụng có khả năng giao tiếp và tương tác với nhau, tạo nên một hệ sinh thái thông minh và tiện lợi.

Nhà thông minh là một hệ thống tiên tiến giúp kiểm soát chiếu sáng, tiết kiệm điện và tạo không gian phù hợp, như điều chỉnh ánh sáng cho bữa tiệc tối Nó còn có khả năng điều chỉnh rèm cửa, kiểm soát nhiệt độ, giám sát qua camera, tự động khóa cửa và phòng ngừa trộm Ngoài ra, nhà thông minh còn tích hợp các ứng dụng giải trí, hệ thống điện thoại, liên lạc nội bộ và tưới nước Tất cả các chức năng này được thực hiện nhờ các thiết bị kết nối, cho phép hệ thống máy tính trung tâm theo dõi và ra quyết định điều khiển hiệu quả.

Nhà thông minh, mặc dù đã được mô tả trong nhiều tác phẩm khoa học viễn tưởng từ lâu, chỉ thực sự trở thành hiện thực từ thế kỷ 20 với sự bùng nổ của điện và những tiến bộ nhanh chóng trong công nghệ thông tin.

1.2.2 Các thành phần của nhà thông minh

Hệ thống nhà thông minh bao gồm các thành phần chính như cảm biến (nhiệt độ, ánh sáng, cử chỉ), bộ điều khiển và máy chủ, cùng với các thiết bị chấp hành Các cảm biến giúp theo dõi trạng thái bên trong ngôi nhà, cho phép bộ điều khiển và máy chủ đưa ra quyết định hợp lý để điều chỉnh thiết bị chấp hành, từ đó tạo ra môi trường sống tối ưu cho con người.

Hình 1 1: Các thành phần cơ bản của hệ thống nhà thông minh [3]

Về cơ bản các nhà thông minh có hệ thống sau:

• Điều hòa thông gió (HVAC)

• Quản lý điện năng/năng lượng (Electrical/Energy Management)

• Hệ nan che nắng tự động quay theo hướng nắng nhờ các bộ phận cảm ứng (áp dụng ở những tòa nhà thông minh)

• Hệ thống báo/Chữa cháy (Fire-Fighting System)

• Hệ thống tổng đài nội bộ, thông báo (PABX/PA)

• Hệ thống an ninh (Security/CCTV)

• Hệ thống công nghệ thông tin, VOD, VoIP

Và các hệ thống có đặc thù riêng cho những nhu cầu khác nhau.

Hai chức năng cơ bản của nhà thông minh

Với công nghệ nhà thông minh, việc điều khiển các thiết bị trong nhà trở nên dễ dàng hơn bao giờ hết, chỉ cần một vài nút bấm trên smartphone hoặc máy tính bảng Thay vì phải sử dụng hàng chục, thậm chí hàng trăm công tắc như trước đây, bạn có thể quản lý mọi thứ thông qua giao diện trực quan 3D, nơi các thiết bị được mô phỏng giống như thực tế Chỉ cần chạm vào thiết bị tương ứng trên màn hình để điều khiển, ví dụ như khi có khách đến, bạn chỉ cần một cú chạm để mở cửa.

Việc tiếp khách trở nên dễ dàng hơn với chỉ một nút chạm trên màn hình, khi đèn phòng khách sáng rực, rèm được kéo lên, và điều hòa được điều chỉnh Thay vì phải chạy khắp phòng để điều chỉnh nhiều công tắc, bạn có thể tận hưởng sự tiện nghi này Tương tự, khi đi ngủ, chỉ cần chạm vào “Đi ngủ” trên điện thoại hoặc máy tính bảng, hệ thống sẽ tự động kéo rèm, đóng cửa, tắt đèn và kích hoạt hệ thống an ninh, đảm bảo an toàn cho bạn.

1.3.2 Điều khiển bằng giọng nói

Bạn có thể điều khiển ngôi nhà thông minh của mình không chỉ qua smartphone hay máy tính bảng, mà còn bằng giọng nói thông qua ứng dụng hoặc thiết bị hỗ trợ Công nghệ trợ lý ảo được tích hợp trong nhà thông minh giúp giao tiếp với hệ thống trở nên thân thiện và linh hoạt hơn, vượt xa sự cứng nhắc của các hệ thống điều khiển truyền thống.

Tổng quan về kiến trúc và công nghệ căn hộ nhà thông minh trên thế giới

1.4.1 Nhà thông minh ở các nước phát triển

Các giải pháp công nghệ nhà thông minh từ các hãng nổi tiếng như Lagrand (Pháp), Comfort (Singapore) và Siemens (Đức) mang đến nhiều mẫu nhà đa dạng, đáp ứng yêu cầu của khách hàng Các công nghệ thông minh được áp dụng bao gồm X10 compatible, X10 Wireless, Insteon, ZigBee, HomePlug và Bluetooth.

Giải pháp công nghệ X10 (Mỹ) cho phép người dùng dễ dàng điều khiển 9 loại thiết bị khác nhau, bao gồm bộ điều khiển trung tâm, thiết bị báo động mở cửa hoặc két sắt, thiết bị nhận diện người lạ, và thiết bị điều khiển điện gia đình Với những thiết bị này, chủ nhà có thể kiểm soát và điều khiển từ xa tất cả các thiết bị điện và điện tử trong gia đình, giúp nâng cao hiệu quả sinh hoạt và bảo vệ an toàn cho gia đình thông qua Internet và điện thoại.

1.4.1.1 Công nghệ nhà thông minh ở Mỹ

Những phiên bản đầu tiên của hệ thống X10 được sáng chế tại Mỹ từ cuối những năm

Công nghệ nhà thông minh X10, ra đời từ năm 1970, hiện đang là hệ thống phổ biến nhất trên thế giới Sau khi lắp đặt, mỗi thiết bị điện trong nhà sẽ có một địa chỉ riêng, cho phép người dùng điều khiển tất cả chỉ bằng một chiếc điều khiển từ xa, bất kể vị trí trong nhà Chẳng hạn, người dùng có thể bật đèn ở cổng từ tầng 2 để kiểm tra ai đang bấm chuông, hoặc tắt đèn trên sân thượng từ tầng 1 Ngoài ra, X10 còn cho phép điều chỉnh độ sáng của đèn trong phòng khách để tạo không khí xem phim Hệ thống này cũng có khả năng lập trình hoạt động cho từng thiết bị, phù hợp với thói quen sinh hoạt của gia đình, như dậy lúc 6h30, ăn sáng lúc 7h và đi làm lúc 7h30.

Hệ thống X10 cho phép lập trình tự động hóa trong ngôi nhà, như việc đèn phòng sáng dần từ 6h15, đèn bếp sáng lúc 6h20 và bình nước nóng hoạt động từ 6h25 Sau khi ra khỏi nhà, đèn sẽ tự động tắt, mang lại sự tiện nghi, an toàn và tiết kiệm Khác với các hệ thống tự động hóa khác, X10 không cần dây dẫn riêng cho từng thiết bị, mà sử dụng mạng điện hiện có để truyền tín hiệu Để điều khiển hai chiếc đèn trong phòng ngủ, chỉ cần lắp một module X10 sau công tắc và có thể điều khiển chúng bằng remote hoặc công tắc cũ.

Hệ thống X10 không ảnh hưởng đến hệ thống điện hiện tại, khiến nó phù hợp với cả công trình đang sử dụng và công trình chưa hoàn thiện, miễn là số thiết bị điều khiển không vượt quá 256 Người dùng có nhiều lựa chọn để điều khiển thiết bị điện, từ điều khiển từ xa, máy vi tính đến việc sử dụng điện thoại để quản lý các thiết bị trong nhà từ xa, kể cả khi ở nước ngoài.

Hệ thống tự động hóa nhà ở X10 lắp đặt dễ dàng mà không cần thay đổi cấu trúc đường điện, giúp tiết kiệm thời gian thi công và chi phí hợp lý.

1.4.1.2 Căn hộ nhà thông minh ở Châu Âu Ở Châu Âu, công nghệ trang bị cho nhà với các thiết bị thông minh đang được phát triển như EIB, Instabus, SCS, phương thức điều khiển nhúng cho giao tiếp số giữa các thiết bị thông minh trên đường bus 2 dây được lắp đặt theo các hệ thống điện thường Đường Instabus kết nối tất cả các ứng dụng tới một hệ thống giao tiếp phi tập trung cho tất cả các thiết bị được điều khiển Hệ thống SCS cũng là một hệ thống có cấu trúc gần giống với hệ thống Instabus, các thiết bị điều khiển và các thiết bị chấp hành có thể được nối theo kiểu vòng, sao, trên một đường bus 2 dây nhưng vẫn đảm bảo được việc truyền dữ liệu, và tăng khả năng mềm dẻo khi thi công, mở rộng mạng và tiết kiệm được đường dây cho chủ đầu tư Một trong các hệ thống tiêu biểu cho hệ

Hệ thống SCS của Bticino tích hợp toàn bộ các ứng dụng như Home Automation, Camera doorphone, Sound system và Security trên một đôi bus Với công nghệ tiên tiến, SCS cung cấp nhiều sản phẩm đa dạng cho ngôi nhà thông minh Hệ thống này được ưa chuộng trên toàn cầu nhờ khả năng công nghệ vượt trội và thiết kế đẹp mắt, phù hợp với nhiều loại chất liệu, đáp ứng nhu cầu của khách hàng.

Fibaro là một thương hiệu nổi tiếng toàn cầu đến từ Ba Lan, chuyên cung cấp giải pháp nhà thông minh Sản phẩm của Fibaro sử dụng công nghệ không dây Z-Wave, một tiêu chuẩn phổ biến trên thế giới Thương hiệu này cung cấp đầy đủ các thiết bị cần thiết để tạo nên một ngôi nhà thông minh hoàn chỉnh.

• Hệ thống chiếu sáng: Điều khiển bật tắt đèn, điều chỉnh độ sáng tối, điều khiển màu đèn led.

• Hệ thống an ninh: Báo động khi có mở cửa, có di chuyển, báo gas, báo khói, báo nước tràn.

Hệ thống điều khiển rèm tự động, chuông cửa và tưới tự động của Fibaro được thiết kế sang trọng, mang đến trải nghiệm nhà thông minh cao cấp Với chất lượng và độ ổn định vượt trội, Fibaro là một trong những giải pháp hàng đầu thế giới, mang lại sự thoải mái tối ưu cho người dùng.

• Kết hợp được với các hang khác theo chuẩn Zwave nên hệ sinh thái sản phẩm rất phong phú.

• Sử dụng công nghệ không dây Zwave nên việc lắp đặt dễ dàng và nhanh chóng.

• Các thiết bị được nhập khẩu từ châu Âu, có thiết kế tinh xảo và sang trọng.

• Chưa có sản phẩm mặt nạ cảm ứng.

1.4.1.3 Căn hộ nhà thông minh ở một số nước Châu Á

Hệ thống lắp đặt tòa nhà thông minh ABB i-bus đã giúp nhiều tòa nhà lớn tại Singapore giảm đáng kể mức tiêu thụ năng lượng, đồng thời nhận được các giải thưởng công nghiệp về hiệu suất năng lượng và tác động môi trường thấp.

Hệ thống ABB i-bus là giải pháp lắp đặt tòa nhà hàng đầu tại Singapore, được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực Với nền tảng lắp đặt đa dạng, ABB i-bus phục vụ cho văn phòng, nhà máy, khách sạn, nhà nghỉ, trường đại học, cũng như các căn hộ, biệt thự và nhà gỗ một tầng.

Những tòa nhà giành giải thưởng bao gồm trụ sở Xilinx tại Châu Á Thái Bình Dương, nhà cung cấp giải pháp logic lập trình số hàng đầu thế giới, và trụ sở Applied Materials Inc tại Đông Nam Á, nhà cung cấp thiết bị sản xuất tấm đệm cho ngành công nghệ bán dẫn lớn nhất thế giới, cùng với tòa nhà Thư viện quốc gia Singapore Một trong những tính năng nổi bật của ABB i-bus là cảm biến ánh sáng tự động tắt đèn trong các phòng và khu vực khác khi không có hoạt động, cùng với cảm biến siêu ánh sáng có khả năng điều chỉnh độ sáng dựa trên lượng ánh sáng tự nhiên trong tòa nhà.

Giải pháp của ABB được phát triển để hoạt động tự động, giảm thiểu sự can thiệp của con người Nhân viên bảo trì có thể dễ dàng giám sát và điều khiển toàn bộ hệ thống từ một vị trí duy nhất Hệ thống cảm biến và phần mềm tiên đoán thời điểm cần thay thế hàng nghìn bóng đèn trong tòa nhà, giúp nâng cao hiệu quả quản lý và tiết kiệm chi phí.

Hệ thống ABB i-bus được phát triển dựa trên tiêu chuẩn quốc tế KNX, cho phép điều khiển hiệu quả các tòa nhà thông minh Nó tích hợp nhiều ứng dụng trong một hệ thống duy nhất, bao gồm điều khiển chiếu sáng, rèm chắn sáng, nhiệt độ, thông gió, điều hòa không khí, an ninh, giám sát và quản lý năng lượng.

1.4.2 Tình hình nghiên cứu công nghệ nhà thông minh ở Việt Nam ì.4.2.1 Nhà thông minh phát triển bởi công ty BKA c

> Hệ thống ánh sáng thông minh:

• Hệ thống ánh sáng nhiều khu vực tự động bật tắt khi có hoặc không có người.

• Tự động điều chỉnh cường độ sáng theo yêu cầu, thời gian và theo ngữ cảnh.

• Hệ thống có khả năng học thói quen của gia chủ, tự động tắt khi không có người.

> Hệ thống điều khiển rèm mành:

• Hệ thống rèm mành được việc điều khiển từ xa.

• Đóng mở theo các kịch bản đặt trước.

• Hệ thống hoạt động theo thói quen của người dung và nhu cầu ánh sáng theo mùa.

> Hệ thống an ninh thông minh:

Mục tiêu phát triển đề tài

Trong lĩnh vực nhà thông minh, các kỹ sư đang không ngừng sáng tạo để mang đến nhiều tiện ích và tối ưu hóa việc lắp đặt Sự ra đời của công nghệ mới cho phép tích hợp nhiều thiết bị cao cấp, nhưng điều này không đảm bảo rằng các giải pháp công nghệ hoạt động đồng bộ và hiệu quả Do đó, bài viết này tập trung vào việc xây dựng một hệ thống nhà thông minh hoàn chỉnh với các kịch bản cụ thể và khoa học.

Hiện nay, các nhà cung cấp nhà thông minh tại Việt Nam chủ yếu chỉ cho phép điều khiển thiết bị bằng tay, và việc sử dụng bản điều khiển bằng tiếng Anh vẫn chưa thật sự tiện lợi Người dùng cần sản phẩm phù hợp với người Việt, cho phép điều khiển bằng giọng nói tiếng Việt Lumi là công ty tiên phong tại Việt Nam trong việc tích hợp trợ lý ảo Alexa và sử dụng tiếng Việt để điều khiển ngôi nhà Tuy nhiên, việc điều khiển bằng giọng nói hiện chỉ hoạt động hiệu quả trong phạm vi hẹp của ngôi nhà.

Vì thế, mục tiêu của đề tài của em hướng tới như sau:

• Khả năng thu thập dữ liệu, giám sát các thay đổi về thông số của môi trường.

• Cho phép hiển thị trực quan một cách trực tiếp.

• Khả năng bảo vệ ngôi nhà khi gặp các sự cố như cháy, rò rỉ khí gas,

• Khả năng điều khiển bằng giọng nói qua smartphone với phạm vi rộng hơn, có thể điều khiển từ vị trí xa ngôi nhà.

CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Hệ sinh thái Internet of Things - IoT

2.1.1 Khái niệm Internet of Things

Internet of Things (IoT) là khái niệm chỉ những đối tượng có thể được nhận diện và tồn tại trong một hệ thống kết nối tổng thể, thường được gọi là mạng lưới vạn vật IoT bao gồm các cảm biến được tích hợp trong thiết bị, cho phép các vật thể giao tiếp với nhau một cách dễ dàng Ưu điểm nổi bật của IoT là khả năng tự động hóa, thông minh và kết nối mọi lúc, mọi nơi.

Cụm từ Internet of Things (IoT) được Kevin Ashton giới thiệu vào năm 1999, ban đầu không liên quan đến tính tự động và thông minh Tuy nhiên, sau này, người ta đã kết hợp IoT với khái niệm điều khiển tự động, cho phép các thiết bị "quan sát" sự thay đổi và phản hồi với môi trường mà không cần kết nối mạng Việc tích hợp trí thông minh vào IoT giúp máy móc và phần mềm thu thập, phân tích dữ liệu điện tử từ con người trong quá trình tương tác Xu hướng tương lai cho thấy con người có thể giao tiếp với máy móc qua mạng internet không dây mà không cần trung gian.

Hình 2 1: loTgiúp cho mọi thứ giờ đây thông minh, tự động, mọi nơi và mọi lúc Điều giúp loT “thông minh” và “hiểu” con người ngoài giao tiếp M2M

(các thiết bị kết nối với nhau thông qua thiết bị khác điều khiển) còn có các cảm biến

Cảm biến được coi là đôi mắt và tai của con người, liên tục ghi nhận và thu thập dữ liệu từ môi trường xung quanh IoT kết nối máy móc và cảm biến, trong khi dữ liệu điện toán đám mây đóng vai trò quan trọng trong việc phân tích và xử lý thông tin mà cảm biến thu thập, giúp IoT hoạt động hiệu quả.

2.1.2 Kiến trúc Internet of Things

The architecture of the Internet of Things (IoT) is fundamentally represented by four key components: Things, which refer to the various devices and objects; Gateways, which serve as connection points; Network and Cloud infrastructure, which enable communication and data storage; and Services-creation and Solutions Layers, which focus on the development and delivery of applications and services.

Ngày nay, có hàng tỷ vật dụng trên thị trường gia dụng và công nghệ, từ xe hơi, thiết bị cảm biến, đến điện thoại di động Những thiết bị này được kết nối trực tiếp qua mạng không dây và truy cập Internet Giải pháp IoT cho phép các thiết bị thông minh được quản lý và kết nối dữ liệu một cách hiệu quả, trong khi các thiết bị chưa thông minh cũng có thể kết nối thông qua các trạm kết nối.

Trạm kết nối (Gateways) là giải pháp quan trọng trong việc triển khai IoT, khi mà khoảng 85% thiết bị hiện có không được thiết kế để kết nối Internet và chia sẻ dữ liệu với điện toán đám mây Các trạm kết nối hoạt động như một trung gian, giúp các thiết bị này kết nối an toàn và dễ dàng với điện toán đám mây, từ đó khắc phục những rào cản trong việc tích hợp công nghệ IoT.

Hạ tầng mạng và điện toán đám mây (Network and Cloud):

Cơ sở hạ tầng kết nối internet là một hệ thống toàn cầu bao gồm nhiều mạng IP liên kết với nhau và với các máy tính Hệ thống này bao gồm các thiết bị như định tuyến, trạm kết nối, thiết bị tổng hợp, và thiết bị lặp, giúp kiểm soát lưu lượng dữ liệu Ngoài ra, nó còn kết nối với mạng lưới viễn thông và cáp do các nhà cung cấp dịch vụ triển khai.

Trung tâm dữ liệu và hạ tầng điện toán đám mây là những hệ thống phức tạp, bao gồm một mạng lưới lớn các máy chủ, hệ thống lưu trữ và công nghệ ảo hóa được kết nối chặt chẽ.

Các lớp tạo và cung cấp dịch vụ (Services-Creation and Solutions Layers):

Intel has integrated leading API management software, Mashery and Aepona, to accelerate the market introduction of IoT products and solutions while maximizing the value derived from analyzing existing system and asset data.

2.1.3 Đặc tính cơ bản của Internet of Things

Tính kết nối liên thông trong IoT cho phép mọi thiết bị kết nối với nhau qua mạng lưới thông tin và cơ sở hạ tầng liên lạc toàn diện Điều này tạo ra một hệ sinh thái thông minh, nơi mà dữ liệu có thể được chia sẻ và xử lý một cách hiệu quả, nâng cao khả năng tương tác giữa các thiết bị.

Hệ thống IoT cung cấp các dịch vụ liên quan đến "Things", bao gồm bảo vệ sự riêng tư và đảm bảo sự nhất quán giữa Physical Thing và Virtual Thing Để thực hiện điều này, cả công nghệ phần cứng và phần mềm cần phải được cải tiến.

Trong hệ thống Internet vạn vật (IoT), tính không đồng nhất của các thiết bị là một yếu tố quan trọng, do chúng sử dụng phần cứng và mạng khác nhau Sự tương tác giữa các thiết bị trên các mạng khác nhau được thực hiện thông qua việc kết nối giữa các mạng này.

Các thiết bị tự động có khả năng thay đổi linh hoạt trạng thái, chẳng hạn như chuyển từ chế độ ngủ sang thức, kết nối hoặc ngắt kết nối, cũng như thay đổi vị trí và tốc độ hoạt động Ngoài ra, số lượng thiết bị có thể tự động thay đổi cũng đang gia tăng.

Quy mô lớn của IoT sẽ dẫn đến việc quản lý và giao tiếp giữa một lượng thiết bị khổng lồ, vượt xa số lượng máy tính hiện đang kết nối Internet Sự gia tăng này không chỉ về số lượng thiết bị mà còn về khối lượng thông tin được truyền tải, với lượng dữ liệu từ các thiết bị vượt xa thông tin do con người gửi đi.

2.1.4 Ứng dụng của Internet of Things

IoT có ứng dụng rộng vô cùng, có thể kể ra một số thứ như sau:

• Quản lý và lập kế hoạch quản lý đô thị.

• Phản hồi trong các tình huống khẩn cấp.

• Quản lý các thiết bị cá nhân.

• Đồng hồ đo thông minh.

• Tự động hóa ngôi nhà.

Hiện nay, nhiều sản phẩm thông minh đã xuất hiện trên thị trường, đóng vai trò là thiết bị đầu cuối trong hệ thống mạng lưới IoT Dưới đây là một số sản phẩm tiêu biểu.

Lý thuyết điều khiển bằng giọng nói

2.2.1 Khái niệm âm thanh Âm thanh được phát ra từ sự rung động của các vật thể trong không khí, sóng âm lan truyền do sự dao động của không khí, năng lượng sóng âm cũng bị hấp thu và phản xạ trên các vật cản và dĩ nhiên sóng cũng đi vòng qua các vật cản nhỏ (hiện tượng nhiễu xạ) và bị làm lệch đi khi vận tốc truyền âm qua các môi trường bị thay đổi Ví dụ: môi trường không khí, môi trường nước (hiện tượng khúc xạ) .Đặc tính vật lý của âm là: tần số, chu kỳ và biên độ.

Trước tiên chúng ta đi vào một số khái niệm cơ bản:

V Tần số: số dao động trong thời gian một giây.

V Chu kỳ: thời gian hoàn thành một dao động

Áp lực âm học là hiện tượng do các dao động của vật thể gây ra, tạo ra tác động nén hoặc giãn lên một vật thể khác, thường là vật thể dùng để đo Đơn vị đo áp lực âm học là Pascal (Pa), tương đương với N/m².

V Biên độ: giá trị cực đại của áp lực âm học

Cường độ âm thanh được định nghĩa là công suất tác động lên bề mặt 1 cm², và nó tỷ lệ với bình phương áp lực âm học Đơn vị đo cường độ âm thanh là W/cm².

J Bước sóng là đoạn đường truyền sóng đi được trong một chu kỳ

Tần số riêng là tần số mà một vật phát ra khi bị kích thích, tạo ra sóng âm rõ nhất Khi đặt tay vào một vật, vật đó sẽ rung lên và phát ra âm thanh, với tần số riêng phụ thuộc vào kích thước hình học và bản chất của vật.

Tần số cộng hưởng là tần số mà tại đó một vật thể dao động với biên độ lớn nhất, dẫn đến sự tích lũy năng lượng tối đa Khi đạt được tần số này, các dao động diễn ra với mức tổn hao năng lượng tối thiểu.

2.2.2 Các hiệu ứng âm thanh Âm thanh được cảm nhận qua tai và được phân tích hình dạng của thần kinh thị giác. Bản chất của các âm thanh là các dao động vật chất, nó chịu nhiều ảnh hưởng của nhiều yêu tố khách quan và chủ quan Đặc tính cảm thụ của ta với các tác động của nguồn âm như sau:

Âm thanh được tạo ra từ các chấn động của không khí, gây ra sự nén và dãn lên màng nhĩ Sự rung động của màng nhĩ được truyền qua thần kinh thính giác đến đại não, nơi các trung khu thần kinh nghe giải mã và tạo ra cảm giác nhận dạng, giúp chúng ta hiểu nội dung của âm thanh vừa kích thích màng nhĩ.

Phổ âm thanh mà tai người có thể cảm nhận nằm trong khoảng tần số từ 20Hz đến 20kHz Những âm thanh có tần số thấp hơn 20Hz không thể nghe thấy và được gọi là ngoại âm, trong khi âm thanh vượt quá 20kHz được gọi là siêu âm Giọng nói của con người thường nằm trong dải tần số từ 80Hz đến 1,2kHz, tương ứng với khoảng 4 bát độ Độ nhạy của tai sẽ quyết định mức độ nghe thấy âm thanh này.

Âm thanh có sự khác biệt 3 dB thường dễ dàng nhận biết, trong khi tai người không thể phân biệt được sự khác nhau nhỏ hơn 1 dB Trong môi trường yên tĩnh, áp lực âm thanh của các nguồn âm được đo lường một cách cụ thể.

• 0dB: ngưỡng nghe thấu được im lặng thuyết đối

10dB: lá cây xào xạc

20dB: quả lắc, tiếng thì thầm

40dB: trò chuyện bình thường

60dB: tiếng xe cộ lưu thông ít

90dB: tiếng còi xe lửa

• 120dB: động cơ máy bay

• 140dB: còi xe cứu hỏa, tiếng pháo cối

2.2.3 Khái niệm nhận diện giọng nói

Hình 2 2: Sơ đồ tổng quát của nhận diện giọng nói

Nhận dạng giọng nói là một hệ thống có khả năng tiếp nhận và thực hiện các lệnh từ giọng nói con người, bao gồm hai thuật ngữ chính: Voice recognition và Speech recognition.

J Voice recognition liên quan đến việc xác định một giọng nói chính xác của một cá nhân nào đó, tương tự các phương pháp nhận diện sinh trắc học.

J Speech recognition là việc xác định những từ ngữ trong câu nói rồi dịch chúng sang ngôn ngữ máy tính.

2.2.4 Cách chuyển đổi giọng nói Để chuyển giọng nói sang văn bản hoặc câu lệnh máy tính, hệ thống phải thực hiện một quá trình gồm nhiều bước phức tạp Khi nói, bạn sẽ tạo ra những rung động trong không khí Bộ chuyển đổi analog sang digital (ADC) chuyển các sóng tương tự(analog) này thành dữ liệu số (digital data) mà máy tính có thể hiểu được.

Hiện nay, các bộ chuyển đổi âm thanh tiêu chuẩn như microphone và loa phóng thanh đều thuộc loại thiết bị tương tự Do đó, tín hiệu điện liên tục theo thời gian cần được chuyển đổi thành định dạng số để phục vụ cho việc xử lý tín hiệu số (DSP: Digital Signal Processor).

Công nghệ xử lý tín hiệu sử dụng nguyên lý kỹ thuật PCM (Pulse Code Modulation) chuyển đổi tín hiệu analog thành chuỗi xung Mỗi xung được mã hóa bằng giá trị biên độ ở định dạng nhị phân, theo một quy trình được xác định trong sơ đồ khối.

Bộ chuyển aổi thông minh Điều chỈBh ph?m ¥ị

(ADC) (DACỊ ln sứvme ntati 0 n Tocds.com

Hình 2 3: Sơ đồ khối của xử lí tín hiệu

Kỹ thuật điều chế xung mã PCM bắt đầu với phương pháp điều chế xung biên PAM, giúp biến đổi tín hiệu âm tần liên tục thành dãy xung rời rạc Mỗi xung PAM có một giá trị biên độ nhất định, và việc chuyển đổi từ tín hiệu liên tục sang xung rời rạc là cần thiết vì bộ biến đổi A/D chỉ có thể xử lý từng giá trị biên độ riêng lẻ Sau khi một giá trị được chuyển đổi, bộ biến đổi mới có thể tiếp tục với giá trị biên độ khác, tạo ra quá trình chuyển đổi tín hiệu analog thành dãy xung PAM rời rạc.

LRV ĐỉỂu chỉnh kích thưởc URV Điều chinh kích thước Ợ ) 5

Digitaí-to Analog o Converter processor Converter

Hình 2 4: Quá trình biến đổi tín hiệu

Các xung PAM rời rạc được tạo ra bởi mạch lấy mẫu và giữ với tốc độ nhanh, giúp chia tín hiệu analog đầu vào liên tục thành các mẫu rời rạc Các giá trị biên độ của những mẫu này được lưu trữ trong một tụ giữ cho đến khi có giá trị mẫu tiếp theo.

Cơ sở dữ liệu và máy chủ

Cơ sở dữ liệu là một tập hợp thông tin có cấu trúc, được hiểu trong công nghệ thông tin là tập hợp liên kết các dữ liệu lớn để lưu trữ trên thiết bị như đĩa hoặc băng Dữ liệu này được duy trì trong hệ điều hành, hệ quản trị cơ sở dữ liệu hoặc máy chủ Trong mô hình IoT, cơ sở dữ liệu đóng vai trò quan trọng vì mỗi vật kết nối cần có một định danh và thông tin riêng Các ưu điểm của cơ sở dữ liệu bao gồm khả năng tổ chức, quản lý và truy xuất thông tin hiệu quả.

• Giảm sự trùng lặp thông tin xuống mức thấp nhất

• Đảm bảo dữ liệu có thể truy xuất theo nhiều cách khác nhau (nhiều người có thể sử dụng chung một cơ sở dữ liệu)

Những vấn đề mà cơ sở dữ liệu cần phải giải quyết:

• Tính chủ quyền của dữ liệu

• Tính bảo mật và quyền khai thác thông tin của người sử dụng

• Đảm bảo an toàn dữ liệu khi có sự cố

Máy chủ (server) là hệ thống kết hợp giữa phần mềm và phần cứng máy tính, hoạt động trên mạng để cung cấp hoặc hỗ trợ các dịch vụ mạng Máy chủ có thể chạy trên máy tính chuyên dụng, thường được gọi là "máy chủ", hoặc trên nhiều máy tính được kết nối mạng Trong nhiều trường hợp, một máy tính có thể cung cấp nhiều dịch vụ khác nhau, cho phép chạy đa dạng các ứng dụng và chức năng.

Hình 2 5: Hệ thống máy chủ của Google

Máy chủ thường hoạt động theo mô hình client-server, trong đó máy chủ là các chương trình máy tính phục vụ yêu cầu từ các chương trình khác, gọi là khách hàng Các khách hàng thường kết nối với máy chủ qua mạng, mặc dù có thể chạy trên cùng một máy tính Trong hạ tầng mạng Internet Protocol (IP), máy chủ hoạt động như một socket listener, đảm nhiệm các nhiệm vụ thay mặt cho khách hàng.

Máy chủ cung cấp các dịch vụ thiết yếu qua mạng cho người dùng cá nhân trong tổ chức lớn hoặc qua Internet Các loại máy chủ phổ biến bao gồm máy chủ cơ sở dữ liệu, máy chủ tập tin, máy chủ mail, máy chủ in, máy chủ web, máy chủ game và máy chủ ứng dụng, cũng như một số loại máy chủ khác.

Nhiều hệ thống hiện nay, như trang web và dịch vụ email, sử dụng mô hình client/server Một mô hình thay thế hiệu quả là mạng peer-to-peer, cho phép tất cả các máy tính hoạt động linh hoạt như client hoặc server khi cần thiết.

Thành phần truyền thông trong thiết bị thông minh

Để kết nối các thiết bị trong nhà với nhau và với máy chủ, cần có những thành phần hỗ trợ truyền thông Dưới đây là một số thiết bị hỗ trợ giao tiếp giữa các thiết bị.

Chip BC417 (BlueCore TM) là một thành phần quan trọng trong các module Bluetooth, hỗ trợ giao thức truyền thông Bluetooth 2.4GHz Với khả năng giao tiếp với bộ nhớ Flash ngoài 8Mbit, BC417 khi kết hợp với ngăn xếp phần mềm Bluetooth CSR cung cấp một hệ thống Bluetooth tuân thủ đầy đủ thông số kỹ thuật v2.0 cho truyền thông dữ liệu và giọng nói.

Hình 2 6: Kiến trúc hệ thống của BC417

Module Bluetooth HC05, được phát triển dựa trên chip BC417, được thiết kế với đầy đủ tính năng và dễ dàng sử dụng, mang lại sự tiện lợi cho người dùng.

Module hỗ trợ mạch điện tử và thiết bị truyền thông Bluetooth, được ứng dụng phổ biến trong các thiết bị Smarthome Công ty TNHH thiết bị và công nghệ Minh Hà là một trong những đơn vị áp dụng công nghệ này cho các sản phẩm thông minh mà họ sản xuất.

Wifi SoC (Hệ thống trên Chip) được sản xuất bởi Espressif, một công ty Trung Quốc có trụ sở tại Thượng Hải, sử dụng ngăn xếp TCP/IP và bộ vi điều khiển 32 bit tiết kiệm năng lượng Trong bối cảnh IoT (Internet of Things) đang phát triển mạnh mẽ, Wifi SoC trở thành một trong những giải pháp kết nối thiết bị với internet qua WiFi hiệu quả và chi phí thấp Một số mẫu Wifi SoC tiêu biểu bao gồm ESP8266 và ESP32.

Hình 2 8: Sơ đồ khối của một SoC Wif ESP

Các sản phầm dựa trên SoC Wifi của Espressif đó là: Kit ESP8266 NodeMCU V12E,Kit ESP8266 Luna, Kit ESP32 V1,.

Kết luận

Chương này đã giới thiệu các khái niệm và vấn đề cơ bản liên quan đến hệ thống IoT và mô hình nhà thông minh, đồng thời đề xuất một số giải pháp để xây dựng mô hình smarthome đáp ứng đầy đủ yêu cầu về chức năng, phi chức năng và trải nghiệm người dùng.

THIẾT KẾ HỆ THỐNG

Tổng quan hệ thống

Hệ thống là một mô hình nhà thông minh có các yêu cầu chức năng như sau:

Mô hình này tích hợp các cảm biến đo nhiệt độ, độ ẩm, chất lượng không khí, khí gas và mực chất lỏng, cho phép theo dõi các thông số môi trường quan trọng như nhiệt độ, độ ẩm, nồng độ khí gas, nồng độ khí độc hại và chiều cao mực nước.

• Các thiết bị như quạt, đèn, tivi (được tượng trưng bởi led đơn cho phù hợp với mô hình) có thể điều khiển bật tắt.

Một ứng dụng trên nền tảng Android cho phép theo dõi thông số cảm biến, điều khiển trạng thái thiết bị bằng giọng nói (tiếng Việt) và điều khiển thiết bị một cách thủ công ở bất kỳ đâu, bất kỳ lúc nào trong môi trường có kết nối Internet Mô hình này cũng cần đáp ứng các yêu cầu phi chức năng.

Mô hình này bao gồm đầy đủ các phòng cần thiết của một ngôi nhà bình thường tại Việt Nam, bao gồm phòng khách, phòng ngủ, nhà vệ sinh, nhà bếp và sân thượng.

• Cảm biến, led hoạt động tốt trong môi trường điều kiện nhiệt độ tại Việt Nam.

• Mô hình có tính kế thừa và phát triển.

Dựa vào yêu cầu chức năng và phi chức năng, phương án tối ưu được lựa chọn để xây dựng mô hình là:

Mô hình sẽ được lắp ghép từ mica nhựa trong, vật liệu này nổi bật với độ cứng cáp, nhẹ và bền bỉ Để thực hiện việc cắt mica, chỉ cần sử dụng máy cắt CNC hoặc laser.

Bộ xử lý trung tâm ESP32 WROOM 32S hỗ trợ nhập xuất tín hiệu số và logic, giao tiếp với nhiều cảm biến và tích hợp giao thức Wifi Kết hợp với ESP8266, ESP32 trở thành công cụ lý tưởng cho các dự án mô hình IoT.

Cảm biến tích hợp với các điện trở và jump cắm giúp dễ dàng ghép nối phần cứng Cảm biến DHT22 được sử dụng để đo nhiệt độ và độ ẩm trong phòng ngủ, trong khi cảm biến MQ135 đo nồng độ khí có hại trong không khí tại phòng khách Đối với nhà bếp, cảm biến MQ2 giúp phát hiện nồng độ khí gas Cuối cùng, cảm biến mực chất lỏng Water Sensor được sử dụng để đo chiều cao mực chất lỏng, từ đó đánh giá tình hình rò gỉ nước trong các bể nước mô hình trên sân thượng.

• App điều khiển sử dụng ai2 - Appmit Inventer để lập trình chức năng (Backend) và thiết kế giao diện (Fontend).

• Giao thức truyền thông lựa chọn là Wifi cho phần cứng và Wifi, 4G, cho phần mềm Giao thức đóng gói dữ liệu được lựa chọn là NodeJS.

Sơ đồ khối của hệ thống:

Hình 3 1: Sơ đồ khối hệ thống

Xây dựng mô hình

Sau khi hoàn thiện sơ đồ khối hệ thống, bước tiếp theo là phát triển mô hình ngôi nhà thông minh Điều này bao gồm việc tạo ra sơ đồ khối chức năng và thiết kế chi tiết cho từng khối chức năng trong hệ thống.

3.2.1 Sơ đồ khối chức năng

Mô hình bao gồm bốn khối chức năng chính, đó là:

Khối nguồn đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp nguồn điện một chiều cho bộ xử lý trung tâm, các cảm biến và thiết bị Nó bao gồm các mức điện áp khác nhau: 3.3V DC cho ESP32, 5V DC cho các cảm biến và 12V DC cho quạt.

Khối xử lý trung tâm sử dụng Kit ESP32 WROOM 32S, có chức năng nhận và xử lý tín hiệu từ cảm biến, sau đó gửi dữ liệu lên cơ sở dữ liệu.

• được lưu trên server, nhận tín hiệu điều khiển và điều khiển thiết bị, gửi tín hiệu đến thiết bị hiển thị.

Khối cảm biến sử dụng module cảm biến để ghi nhận các thông số môi trường như nhiệt độ, độ ẩm, nồng độ bụi, khí gas và mực nước, giúp theo dõi và quản lý chất lượng môi trường hiệu quả.

• Khối thiết bị: Thiết bị được điều khiển và thiết bị hiển thị.

• Hình 3 2: Sơ đồ khối chức năng của mô hình 3.2.2 Thiết kế chi tiết từng khối chức năng

• Hình 3 3: Sơ đồ nguyên lí khối nguồn

KHỐI NGUỒN (POWER) (3.3V DC, 5V DC và 12V DC)

KHỐI NGUỒN (POWER) {3.3V DC, 5V DC và 12V DC)

Khối nguồn nhận điện áp một chiều từ nguồn ngoài như adapter hoặc pin laptop và sử dụng IC LM7805 để hạ điện áp xuống 5V Hai ngõ ra của khối nguồn cung cấp điện áp 5V DC cho kit ESP32 và LCD, cũng như cho cảm biến Để tránh tình trạng sụt nguồn khi sử dụng nhiều tải, một ngõ vào được sử dụng để cung cấp điện áp 12V DC cho quạt.

IC ổn áp LM7805 là một mạch tích hợp cung cấp điện áp ổn định 5V, bất kể sự biến đổi và thiếu ổn định của điện áp đầu vào Được phân loại là IC điều chế điện áp DC dương, LM7805 có điện áp đầu ra lớn hơn điện áp nối đất (GND) Mạch này được thiết kế với ba chân, giúp dễ dàng kết nối và sử dụng trong các ứng dụng điện tử.

• Chân input: Được đánh số trong sơ đồ nguyên lí là chân số 1 Có chức năng nhận điện áp vào.

• Chân nối mass (GND): Là chân số 2 trong so đồ nguyên lí Chức năng là nối mass chung (hay còn gọi là bắt điểm 0).

• Chân Ouput: Được đánh số là chân số 3 trong sơ đồ nguyên lí Chức năng là đưa ra điện áp 5V DC ổn định.

• • Hình 3 4: IC ổn áp LM7805 với hai loại: chân cắm và chân dán

Thiết kế khối nguồn sử dụng Jack DC để kết nối nguồn từ Adapter 12V, với các header 2P XH2 cung cấp nguồn cho quạt Điện áp từ Adapter được điều khiển qua một Switch, tạo sự linh hoạt trong việc bật/tắt nguồn Một LED đơn được sử dụng làm đèn báo nguồn Hai IC ổn áp 7805 không chỉ chia ngõ ra cho điện áp 5V mà còn giảm tải công suất tiêu hao, nâng cao độ bền cho IC Đầu ra được lọc qua tụ không phân cực và tụ phân cực để loại bỏ nhiễu tín hiệu từ thành phần xoay chiều không ổn định, mặc dù mức độ nhiễu này rất nhỏ.

• Hình 3 5: Header 2P XH2 và nút nhấn 6 chân 8x8mm (switch)

• Hình 3 6: Jack DC và Adapter

3.2.2.2 Khối xử lí trung tâm

Khối xử lý trung tâm đảm nhiệm việc tiếp nhận dữ liệu từ cảm biến, kết nối với wifi và server, gửi dữ liệu cảm biến đến server, cũng như nhận tín hiệu điều khiển để quản lý thiết bị Sơ đồ nguyên lý của khối xử lý trung tâm thể hiện các chức năng này một cách rõ ràng.

• Hình 3 7: Sơ đồ nguyên lí khối xử lí trung tâm (MCU)

Kit ESP32 Wroom 32S - DEVKIT v1 là một sản phẩm do DOIT phát triển, sử dụng module ESP-WROOM-32 làm trung tâm điều khiển Board này dựa trên nền tảng ESP32, hỗ trợ kết nối Wifi và Bluetooth, đồng thời cung cấp các chế độ hoạt động tiết kiệm năng lượng.

• Hình 3 8: Datasheet của kitESP-WROOM-32

• • Trong ESP32 có tất cả 34 chân GPIO o GPIO 00 - GPIO 19

• Khi thiết lập chức năng cho Kit ESP32 cần lưu ý:

• Các chân GPIO không bao gồm các chân 20, 24, 28, 29, 30 và 31.

• Các chân GPIO 34 đến GPIO 39 chỉ thiết lập ở chế độ Input (Sử dụng nhận tín hiệu điều khiển nút bấm, tín hiệu cảm biến).

• Các chân GPIO 06 - GPIO 11 thường được dùng để giao tiếp với thẻ nhớ ngoài thông qua giao thức SPI nên hạn chế sử dụng để thiết lập GPIO

• Thông số kĩ thuật của Kit ESP32:

• Kích thước nhỏ gọn: 18 mm x 20mm x 3 mm.

• CPU: Xtensa Dual - Core 32 bit với tần số hoạt động lên tới 240 MHz.

• o 448 Kbytes ROM cho booting và các tính năng của lõi chip.

• o 520 Kbytes SRAM trên chip dùng cho dữ liệu các lệnh instruction.

• o 8 KBytes SRAM trong RTC (gọi là RTC SLOW Memory) để truy xuất bởi các bộ co-processor.

• o 8 KBytes SRAM trong RTC (gọi là RTC FAST Memory) dùng cho lữu dữ liệu, truy xuất bởi CPU khi RTC đang boot từ chế độ Deep-sleep.

• o 1 Kbit EFUSE, với 256 bit cho hệ thống (địa chỉ MAC và cấu hình chip),

768 còn lại cho ứng dụng người dùng, gồm cả mã hóa bộ nhớ Flash và định ID cho chip.

• o Bluetooth: BR/EDR phiên bản v4.2 và BLE

• Ethernet MAC hỗ trợ chuẩn: DMA và IEEE 1588

• Bus hỗ trợ mang CAN 2.0

• o Bộ chuyển đổi ADC 12 bit, 16 kênh

• o Bộ chuyển đổi 8-bits DAC: 2 kênh

• o 10 chân để giao tiếp với cảm biến chạm (touch sensor)

• o Ngõ ra PWM cho điều khiển Motor

• Nhiệt độ hoạt động ổn định: -40°C đến 85 C C

• Dòng tiêu thụ ổn định: 80mA

• o IEEE 802.11 hỗ trợ các chuẩn bảo mật: WFA, WPA/WPA2 và WAPI.

• o 1024-bit OTP, 768-bit cho người dùng

Để thiết lập cấu hình và kết nối Wifi cho KIT ESP32, người dùng có thể sử dụng trình biên dịch Arduino IDE, được nhà phát hành Arduino hỗ trợ lập trình và biên dịch cho KIT này.

• Hình 3 9: Trình biên dịch Arduino IDE

To set up a board for programming the ESP32, add the Additional Board Manager URL: `https://dl.espressif.com/dl/package_esp32_index.json` Then, update the board using the Arduino Board Manager Here, configure the Wi-Fi communication protocol to connect to Firebase Cloud.

• #define FIREBASE HOST"xxxxxxxxxxxxxx" // lấy trên thiết lập server

• #define FIREBASE AUTH"xxxxxxxxxxxxxx" // lấy trên thiết lập server

• #define WIFI SSID "xxxxxxx" // ID của Wifi mà ESP32 kết nối

Mật khẩu Wifi mà ESP32 kết nối

• Initialization(); // Hàm khởi tạo Serial với máy tính

• WiFiConnection(); // Hàm kết nối Wifi và Firebase

• WiFi.begin(WIFI_SSID, WIFI_PASSWORD);

• Serial.print("Connecting to Wi-Fi");

• while (WiFi.status() != WL_CONNECTED)

• Serial.print("Connected with IP: ");

• Firebase.begin(FIREBASE_HOST, FIREBASE_AUTH);

• Sau khi thiết lập giao thức truyến thông và cấu hình kết nối server cho ESP32, tiếp theo ta sẽ giao tiếp với các thiết bị ngoại vi:

• Bảng 3 1: Kết nối của Kit ESP32

• Pin kết nối ngoại vi của ESP32 • Pin kết nối với ESP32

• GPIO 39 (Sensor VN) • Pin A0 của MQ135

• GPIO25 • Pin Out của DHT22

• GPIO26 • Pin S của Water Seensor

• GPIO 12 • Pin (+) led đèn bếp

• GPIO 02 • Pin (+) led đèn phòng khách

• GPIO 04 • Pin (+) quạt DC - quạt phòng khách

• GPIO 18 • Pin (+) led đèn phòng ngủ

• GPIO 19 • Pin (+) quạt DC quạt phòng ngủ

• GPIO 21 (I2C SDA) • Pin SDA của module LCD I2C

• GPIO 22 (I2C SCL) • Pin SCL của module LCD I2C

• GPIO 23 • Pin (+) led đèn nhà vệ sinh

• • Nhìn vào Kit ESP 32, có thể thấy những điểm lưu ý sau:

• Nút Boot: Nhấn giữ nút Boot trong quá trình nạp code cho Kit.

• IC ổn áp ASM1117: ôn áp 3,3V DC vì thế khi cấp nguồn cho chân Vin thì cấp 5V mà không sợ cháy IC.

Nhấn nút EN khi muốn chạy chương trình từ đầu mà không cần phải tái cấp nguồn.

Để đảm bảo ổn định cho nguồn cấp, chúng ta sử dụng hai tụ điện nhằm lọc thành phần xoay chiều, mặc dù thành phần này rất nhỏ và không đáng kể.

ESP32-VVROVER option space USB-UART

3V3 EH VP VN 34 35 32 33 25 26 27 24 12 GNO 13 02 03 CHỀ 5V 1111

GN3 ÍZ li XI xỏ Trow>6t 81 ỉ it ằ 3

Hình 3 10: Module ESP32 sử dụng cho mô hình nhà thông minh [13]

• Khối cảm biến bao gồm: Cảm biến nhiệt độ - độ ẩm DHT22, cảm biến khí Gas MQ2, cảm biến chất lượng không khí MQ135, cảm biến mực nước DHT22.

• Hình 3 11: Sơ đồ nguyên lí khối cảm biến

Cảm biến nhiệt độ - độ ẩm DHT22 là một trong những loại cảm biến phổ biến trong mạch điện tử, hỗ trợ giao tiếp hiệu quả với vi điều khiển DHT22 nằm trong dòng sản phẩm DHT, bao gồm các phiên bản DHT11, DHT21 và DHT22, với DHT22 được đánh giá là cảm biến tốt nhất trong số đó.

• • Hình 3 12: Cảm biến nhiệt độ độ ẩm DHT11 và DHT22

• • Nguyên lý hoạt động của DHT11 và DHT22:

• DHT11 và DHT22 bao gồm một linh kiện cảm biến độ ẩm, cảm biến nhiệt độ

NTC (hoặc nhiệt điện trở) và một IC ở phía sau của cảm biến.

Để đo độ ẩm, các thiết bị sử dụng cảm biến với hai điện cực và chất giữ ẩm ở giữa Khi độ ẩm thay đổi, điện trở giữa các điện cực cũng thay đổi, và sự thay đổi này được IC xử lý, giúp vi điều khiển luôn sẵn sàng để thực hiện việc đọc độ ẩm.

• • Hình 3 14: Cấu tạo của thành phần cảm biến độ ẩm

Các cảm biến nhiệt độ sử dụng NTC hoặc nhiệt điện trở để đo nhiệt độ Nhiệt điện trở là một loại điện trở có khả năng thay đổi giá trị của nó theo nhiệt độ Được chế tạo từ các vật liệu bán dẫn như gốm hoặc polyme, những cảm biến này cho phép thay đổi điện trở lớn với những biến đổi nhỏ về nhiệt độ Thuật ngữ "NTC" có nghĩa là hệ số nhiệt độ âm, cho thấy điện trở sẽ giảm khi nhiệt độ tăng.

Hình 3 13: DHT22 sử dụng cảm biến độ ẩm và nhiệt điện trở để đo

• Hình 3 15: Cảm biến nhiệt độ NTC và đường đặc tuyến giá trị của điện trở và nhiệt độ •

• • Module cảm biến nhiệt độ độ ẩm DHT22: Là module điện tử tích hợp cảm biến nhiệt độ, độ ẩm DHT22 với các thông số ỹ thuật:

• o Độ phân giải nhiệt độ: 0.1 °C

• o Độ chính xác nhiệt độ đo: ±0.5 °C

• o Độ phân giải nhiệt độ: 0.1%RH

• o Độ chính xác độ ẩm đo: ±2%RH (25°C)

• o Điện áp hoạt động: 5V DC

• Hình 3 16: Module cảm biến DHT22

• Kết nối cảm biến nhiệt độ, độ ẩm với khối MCU:

• Bảng 3 2: Kết nối module cảm biến DHT22

• DHT22 Pin • Pin kết nối

• Pin (+) • 5 VDC (của khối nguồn)

Thiết kế app điều khiển

3.3.1 Tổng quan về App Inventer

3.3.1.1 Sơ lược về App Inventer

Vào ngày 12 tháng 7 năm 2010, Google đã ra mắt công cụ lập trình trực quan App Inventor, giúp phát triển ứng dụng trên hệ điều hành Android Hiện nay, App Inventor được duy trì và phát triển bởi Viện Công nghệ Massachusetts (MIT).

Dựa trên nguyên tắc "những gì bạn thấy là những gì bạn có" (WYSIWYG), MIT App Inventor cung cấp giao diện trực quan và dễ hiểu, cho phép người dùng truy cập sâu vào các chức năng của điện thoại như Bluetooth, camera, GPS và cảm biến Công cụ này giúp người dùng dễ dàng tiếp cận và xây dựng ứng dụng Android từ cơ bản đến nâng cao thông qua thao tác kéo - thả.

• Những tính năng cơ bản trên MIT App Inventor là:

Cho phép xây dựng nhanh chóng các thành phần cơ bản của ứng dụng Android như nút bấm, nút lựa chọn, chọn ngày giờ, hình ảnh, văn bản, thông báo, kéo trượt và trình duyệt web.

• Sử dụng nhiều tính năng trên điện thoại: chụp ảnh, quay phim, thu âm, nhận diện giọng nói, dịch, chuyển thoại thành văn bản và ngược lại.

• Kết nối: danh bạ, email, gọi điện, nhắn tin, bluetooth, wifi, sử dụng API.

The article discusses various sensors used in technology, including the accelerometer sensor for measuring acceleration, barcode readers for scanning, timers for tracking time, gyroscope sensors for orientation detection, location sensors for pinpointing geographical positions, NFC for near-field communication, pedometers for measuring speed, and proximity sensors for detecting distances to objects.

Lưu trữ dữ liệu có thể thực hiện qua việc đọc hoặc lưu tệp định dạng txt, csv, sử dụng FusiontablesControl, và tạo cơ sở dữ liệu đơn giản trên điện thoại hoặc trên đám mây thông qua server tự tạo hoặc Firebase.

• Và rất nhiều mở rộng khác do các lập trình viên mở rộng và phát triển.

3.3.1.2 Truy cập và tạo Project trong App Inventer

Để sử dụng MIT App Inventor, lập trình viên cần truy cập vào ai2.appinventor.mit.edu và đăng nhập bằng tài khoản Google để quản lý các dự án của mình.

• Hình 3 26: Giao diện Mit App Inventer

• Một số mục cần chú ý tại trang giao diện:

• • My projects: quản lý và thao tác với các projects người dùng đã tạo o Tạo một project mới

• o Nhập một project đã lưu từ máy tính lên MIT App Inventor

• o Xuất file aia từ MIT App Inventor về máy tính

•_I Import project (.aia) írom my Computer

• Import project (.aia) tròm a repository

• Export selected project (.aia) to my Computer

• •Mục Connect: kết nối máy tính với các thiết bị di động để chạy mô phỏng

• oAI Companion: kết nối với thiết bị di động thông qua mạng wifi.

• o Emulator: kết nối với phần mềm mô phỏng ngay trên máy tính.

• o USB: kết nối với các thiết bị di động qua cáp USB.

• • Mục build: xuất ra file apk và cho phép người dùng tải ứng dụng về.

• o App (provide QR code for apk): cung cấp một mã QR để người dùng tải file apk

• o App (save apk to my computer): lưu file apk về máy tính.

•• • App (provide QR code for apk)

• App ( save apk to my Computer)

Connect Bỉũkí Settings fĩf AI Companton

Sau khi tạo một project, màn hình sẽ xuất hiện giao diện thiết kế ứng dụng

Hình 3 30: Giao diện thiết kế ứng dụng

• Palette: là nơi chứa các đối tượng của App Inventor và được chia thành 12 nhóm

• o User interface (giao diện người dùng): chứa các đối tượng dùng để thiết kế giao diện

• o Layout (bố cục): sắp xếp các đối tượng theo một bố cục nhất định

• o Media (phương tiện truyền thông): giúp làm việc liên quan đến đa phương tiện như âm thanh, máy ảnh, ghi âm,

• o Drawing and Animation (vẽ và chuyển động): tạo ra chuyển động và tương tác.

• o Maps (bản đồ): tìm kiếm và sử dụng các ứng dụng liên quan đến bản đồ.

• o Sensors (cảm biến): tiếp cận, sử dụng các chức năng liên quan đến cảm biến như định vị, đo áp suất, vận tốc,.

• o Social (giao tiếp): thao tác về liên lạc, giao tiếp, mạng xã hội.

• o Storage (lưu trữ): cho phép lưu trữ thông tin, dữ liệu trên bộ nhớ, sever.

• o Connectivity (kết nối): kết nối bluetooth, sever, web.

• o Lego mindstorms: lập trình về robot.

• o FirebaseDB: kết nối với cơ sở dữ liệu của íirebase

• o Extension: thêm các tính năng mở rộng không có sẵn trong App Inventor.

• Viewer: hiển thị giao diện, cho phép kéo thả các thành phần từ khung Palette để thiết kế giao diện.

• Components: Cấu trúc các thành phần đã được bố trí ở Viewer.

• Properties: Hiển thị thuộc tính của các thành phần trong Components.

3.3.2 Xây dựng ứng dụng Smarthome

• Ứng dụng sẽ có các chức năng chính sau đây

- Kết nối được trong mọi môi trường có internet.

- Có phần đăng nhập tránh người lạ sử dụng.

- Tự động cập nhật giá trị các cảm biến và hiển thị lên màn hình nếu có bất kỳ sự thay đổi nào về thông số.

- Điều khiển thiết bị bằng giọng nói hoặc thao tác thủ công.

Người dùng sẽ được cấp một hoặc nhiều tài khoản theo yêu cầu, do đó, hệ thống đăng nhập sẽ bao gồm chức năng cho phép người dùng đăng nhập và thay đổi mật khẩu khi cần thiết.

• • Hình 3 31: màn hình đăng nhập

•Tiếp đến là giao diện sử dụng Tại đây được chia thành ba phần chính

•- Phần đầu hiển thị và cập nhật thông số các cảm biến.

• Hình 3 32: Thông số cảm biến

•- Phần giữa là điều khiển các thiết bị trong nhà bằng thủ công.

• Hình 3 33: Điều khiển thiết bị thủ công

• - Phần cuối là điều khiển các thiết bị trong nhà bằng giọng nói.

3.3.2.3 Lập trình chức năng cho ứng dụng

• Đăng nhập và thay đổi mật khẩu cá nhân

Khi người dùng đăng nhập hoặc thay đổi mật khẩu, hệ thống sẽ so sánh thông tin đăng nhập với dữ liệu lưu trữ Nếu tài khoản hoặc mật khẩu không chính xác, một thông báo lỗi sẽ được hiển thị Ngược lại, nếu thông tin đúng, người dùng sẽ được đăng nhập thành công hoặc được chuyển đến màn hình để thay đổi mật khẩu.

Hình 3 34: Điều khiển thiết bị bằng giọng nói

Hình 3 35: Khối chức năng đăng nhập else call ShowAlert notice

• then open another screen screenName

• Điều khiển thiết bị bằng phương pháp thủ công:

• - Khi nhấn nút điều khiển, nếu trạng thái thiết bị là 0 sẽ chuyển sang 1, và ngược lại.

Sau đó giá trị trạng thái mới sẽ được lưu vào các biến lưu trữ trạng thái, và được đẩy lên sever Firebase.

• - Khi giá trị trạng thái thay đổi, các icon, hình ảnh tương ứng với trạng thái đó sẽ được thay đổi theo.

• Hình 3 36: Khối chức năng điều khiển thiết bị thủ công

• Điều khiển thiết bị bằng giọng nói

• - Khi nhấn nút giọng nói, trình giải mã giọng nói được gọi sẽ chuyển giọng nói thành văn bản.

• - Chuỗi văn bản sẽ được so sánh với một tập lệnh cho trước Nếu trùng khớp sẽ thực thi lệnh Nếu sai sẽ yêu cầu ra lệnh lại.

• • Hình 3 37: Khối chức năng điều khiển thiết bị bằng giọng nói

• Hiển thị thông số cảm biến

• - Thông số cảm biến sẽ được cập nhật mỗi khi cảm biến gửi giá trị mới lên sever.

• • Hình 3 38: Khối chức năng cập nhật và hiển thị thông số cảm biến

Xây dựng cơ sở dữ liệu

• Firebase là một nền tảng để phát triển ứng dụng di động và trang web, bao gồm các

Firebase là một API đơn giản nhưng mạnh mẽ, giúp các lập trình viên tiết kiệm thời gian trong việc triển khai và mở rộng quy mô ứng dụng mà họ đang phát triển.

• Firebase là dịch vụ cơ sở dữ liệu hoạt động trên nền tảng đám mây - cloud.

Google cung cấp một hệ thống máy chủ mạnh mẽ, giúp người dùng dễ dàng lập trình ứng dụng thông qua việc đơn giản hóa các thao tác với cơ sở dữ liệu Điều này được thực hiện thông qua các giao diện lập trình ứng dụng (API) dễ sử dụng, nhằm tăng cường số lượng người dùng và tối đa hóa lợi nhuận.

• Đặc biệt, còn là dịch vụ đa năng và bảo mật cực tốt Firebase hỗ trợ cả hai nền tảng

Nhiều lập trình viên lựa chọn Firebase làm nền tảng phát triển ứng dụng cho Android và iOS, nhờ vào khả năng phục vụ hàng triệu người dùng toàn cầu một cách hiệu quả.

3.4.1.2 Cách thức hoạt động của Firebase

• Hình 3 39: Dữ liệu thời gian thực là cách thức hoạt động của Firebase [2]

• Sau khi được Google mua lại và phát triển, Firebase hiện nay có các hoạt động nổi bật như:

Firebase Realtime Database cung cấp một cơ sở dữ liệu thời gian thực khi bạn đăng ký tài khoản, với dữ liệu được lưu trữ dưới dạng JSON Nó đảm bảo đồng bộ hóa dữ liệu ngay lập tức đến mọi kết nối client, cho phép các ứng dụng đa nền tảng sử dụng cùng một cơ sở dữ liệu Dữ liệu luôn được cập nhật mới nhất khi lập trình viên phát triển ứng dụng, và tất cả thông tin được truyền qua kết nối an toàn SSL với chứng nhận 2048 bit Trong trường hợp mất mạng, dữ liệu sẽ được lưu trữ tại local và tự động cập nhật lên Server của Firebase khi có kết nối trở lại Đồng thời, các dữ liệu cũ ở local cũng sẽ được tự động đồng bộ hóa để đảm bảo tính mới nhất.

Firebase Authentication cung cấp các phương thức xác thực người dùng thông qua Email, Facebook, Twitter, GitHub và Google, đồng thời hỗ trợ xác thực nặc danh cho ứng dụng Tính năng này giúp bảo vệ thông tin cá nhân của người dùng, đảm bảo an toàn và ngăn chặn việc đánh cắp tài khoản.

• Hình 3 40: Firebase xây dựng hành động tự động đăng nhập cho ứng dụng bằng cách xác thực danh tính [2]

• Hoạt động nổi bật của Firebase là xây dựng các bước xác thực người dùng bằng

Xác thực thông qua các nền tảng như Email, Facebook, Twitter, GitHub và Google giúp bảo vệ thông tin cá nhân của người dùng Đồng thời, nó cũng hỗ trợ xác thực nặc danh cho các ứng dụng, đảm bảo rằng tài khoản của người sử dụng không bị đánh cắp và an toàn hơn.

Firebase Hosting cung cấp dịch vụ lưu trữ web an toàn, sử dụng công nghệ bảo mật SSL và phân phối qua mạng CDN (Content Delivery Network).

• Hình 3 41: Firebase cung cấp các Hosting theo tiêu chuẩn SSL [2]

3.4.1.3 Ưu điểm khi sử dụng Firebase

• Hình 3 42: Firebase hoạt động trên nền tảng điện toán đám mây, an toàn và bảo mật

Firebase giúp triển khai ứng dụng nhanh chóng bằng cách tiết kiệm thời gian quản lý và đồng bộ dữ liệu cho người dùng Ngoài ra, nó còn cung cấp dịch vụ hosting và hỗ trợ xác thực thông tin khách hàng, từ đó tăng tốc quá trình phát triển ứng dụng.

Firebase cung cấp một nền tảng đám mây an toàn với kết nối bảo mật qua giao thức SSL, đồng thời cho phép phân quyền người dùng cơ sở dữ liệu thông qua Javascript Những tính năng này giúp tăng cường bảo mật cho các ứng dụng, đảm bảo an toàn cho dữ liệu của người dùng.

•• Hình 3 43: Các ứng dụng trên nền tảng Firbase có độ bảo mật thông tin cao [3]

Firebase cung cấp sự ổn định cho các ứng dụng nhờ vào nền tảng cloud của Google, giúp chúng hoạt động liên tục và hiệu quả Hơn nữa, việc nâng cấp và bảo trì Server trở nên dễ dàng, không cần phải dừng hoạt động của ứng dụng.

• • Hình 3 44: Các ứng dụng chạy trên nền tảng Firebase hoạt động khá ổn định

Firebase có nhiều ưu điểm, trong đó nổi bật là Realtime Database, hay chính xác hơn là phần Database Cơ sở dữ liệu của Firebase được tổ chức theo cấu trúc cây với mối quan hệ cha-con, khác với kiểu bảng trong SQL, điều này có thể gây khó khăn cho những ai quen thuộc với SQL.

3.4.2 Thiết lập cấu hình cho Firebase Cloud

• Firebase là của Google nên để sử dụng Firebase cần phải có một tài khoản của Google

• Hình 3 45: Sử dụng tài khoản Google để đăng nhập Firebase

• Sau đó truy xuất đến bảng điều khiển để khởi tạo các dự án IoT trên nền tảng Cloud

• Hình 3 46: Mỗi dự án khởi tạo sẽ được lưu trên server của Google, có thể phát triển dự án cũ hoặc tạo mới dự án

• Tạo mới và đặt tên cho dự án, sử dụng Google Analytic cho dự án

• Hình 3 47: Mộ số ứng dụng mà Google Analytics mang lại

• Sau khi khởi tạo thành công Project, vào Project Overview, chọn Project

X A/B testing © e User segmentatỉon Ẵtargeting across

Crash-free users © Event-based Cloud Functions trỉggers © Free unlimĩted reporting ©

Google Analytics I for your Pirebase project

Google Analytics is a íree and unlimited analytics solution that enables targetỉng, reporting, and more in Firebase Crashlytics, Cloud Messaging, In-App Messaging, Remote

Coníìg, A/BTesting, Predìctions, and Gloud Functions.|

• •Add an app to get started

• Hình 3 48: Các dịch vụ mà Firebase cung cấp bao gồm Authentication, Database,

Storage, Hosting, Functions và Machine Learning

• Tại Project Setting, chúng ta sẽ nhận được Web API Key

Fi re ba se loTSmartTb

Overview Project settings artTb Spark plan

Aưthenticati on Databas storag e e Hostin g

Get started by adding Firebase to your app

• These settings control instances of your project shovvn to the public

Để lấy Web API Key, người dùng cần lưu ý rằng do tính chất bảo mật, API key phải được giữ kín và không nên chia sẻ với bất kỳ ai.

• Tại cửa sô Service Account, người quản lí sẽ câu hình SDK và lây Firebase Token

••• Hình 3 50: Cấu hình quản trị SDK là Node JS và vào thẻ Database secrets để lấy

• generator Update your source code with the Hrebase Adỉìiin SDK.

Create custom database authentlcatỉon tokens usĩnq a legacy Firebase token generator At least one secret must exist at all times Learn mo ren

• Hình 3 51: Lấy mã Firebase Token

• Khởi tạo cơ sở dữ liệu, quay trở lại Project Over View chọn Database, khởi tạo một

• Hình 3 52: Khởi tạo Realtime Database

•Hình 3 53: Cấu hình luồng dữ liệu cho Datsabase

• Start in locked mode: Không chấp nhận nhập xuất dữ liệu mà dữ liệu sẽ được lưu cố định, không thể thay đổi.

• Start in test mode: Cho phép nhập xuất dữ liệu

Để thuận tiện cho việc điều khiển và giám sát, Firebase Database cần được cấu hình ở chế độ thử nghiệm Sau khi hoàn tất việc tạo Database, bước tiếp theo là lấy đường dẫn của Firebase host.

•Database được khởi tạo và người quản lí sẽ có 3 thành phần bảo mật:

• Cấu hình Firebase cho phần cứng:

•#define FIREBASE HOST "xxxxxxxxxxxxxxx" // điền Firebase host

•#define FIREBASE AUTH "xxxxxxxxxxxxxxx" // điền Firebase Token Key

•#define WIFI PASSWORD "xxxxxxxxxxxxxx" // mật khẩu wifi

• Kết nối đến wifi và Firebase:

• WiFi.begin(WIFI_SSID, WIFI_PASSWORD);

• Serial.print("Connecting to Wi-Fi");

• while (WiFi.status() != WL_CONNECTED)

• Serial.print("Connected with IP: ");

• Firebase.begin(FIREBASE_HOST, FIREBASE_AUTH);

• Cấu hình Firebase cho phần mềm:

• Hình 3 55: Sử dụng Firebase DB để kết nối app và Firebase

• Hình 3 56: Cấu hình Firebase cho app

• Trong ô FirebaseToken thì điền Web API Key

• Trong ô FirebaseURL thì điền Firebase host

3.4.3 Xây dựng cơ sở dữ liệu cho ngôi nhà

Cơ sở dữ liệu của ngôi nhà được định dạng dưới dạng chuỗi JSON và được triển khai trên nền tảng Node JS, một nền tảng phía máy chủ được xây dựng dựa trên JavaScript.

Javascript Engine) Chúng sẽ bao gồm hai phần là key và value.

• Một chuỗi JSON sẽ được trình bày như sau:

• • "em ail" : • "thehalfehart@gmail.com",

• "Học lập trình với JSON"

• Như vậy, cơ sở dữ liệu của ngôi nhà sẽ bao gồm:

• "tên thiết bị" : "trạng thái",

• "tên cảm biến" : "giá trị thông số",

• Các thành phần trong sơ sở dữ liệu của ngôi nhà dạng {“key”:“value”} như sau:

• “tt_denpk” : “0” - đèn phòng khách với trạng thái đang tắt (tương ứng giá trị 0) và trạng thái mở (tương ứng giá trị 1).

• “tt_quatpk” : “0” - quạt phòng khách với trạng thái đang tắt (tương ứng giá trị 0) và trạng thái mở (tương ứng giá trị 1).

• “tt_tivi” : “0” - tivi với trạng thái đang tắt (tương ứng giá trị 0) và trạng thái đang mở (tương ứng giá trị 1).

• “tt_denpn” : “0” - đèn phòng ngủ với trạng thái đang tắt (tương ứng giá trị 0) và trạng thái đang mở (tương ứng giá trị 1).

• “tt_quatpn” : “0” - quạt phòng ngủ với trạng thái đang tắt (tương ứng giá trị 0) và trạng thái đang mở (tương ứng giá trị 1).

• “tt_dennvs” : “0” - đèn nhà vệ sinh với trạng thái đang tắt (tương ứng giá trị 0) và trạng thái đang mở (tương ứng giá trị 1).

• “tt_denbep” : “0” - đèn nhà bếp với trạng thái đang tắt (tương ứng giá trị

0) và trạng thái đang mở (tương ứng giá trị 1).

• “tt_bep” : “0” - bếp với trạng thái đang tắt (tương ứng giá trị 0) và trạng thái đang mở (tương ứng giá trị 1).

• “temp” : “float(temp)” - giá trị nhiệt độ với giá trị số thực.

• “humi” : “float(humi)” - giá trị độ ẩm với giá trị số thực.

• “gasval”: “float(gasValue)” - giá trị nồng độ khí gas với giá trị số thực.

• “ppmval” : “float(ppmValue)” - giá trị nồng độ khí có hại với giá trị số thực.

• “watval” : “int(watValue)” - giá trị mực chất lỏng với giá trị số nguyên.

3.4.4 Xây dựng cơ sở dữ liệu người dùng

Cơ sở dữ liệu người dùng được lưu trữ trong ứng dụng và sẽ tồn tại cho đến khi phần mềm bị gỡ bỏ khỏi điện thoại Dữ liệu này bao gồm thông tin quan trọng liên quan đến người dùng.

• Username: Tên người dùng và cũng là username đăng nhập.

• Passwork: Mật khẩu đăng nhập.

• New_passwork: Mật khẩu được cập nhật bởi người dùng

Một số kịch bản thử nghiệm

Ngôi nhà thông minh thường được điều khiển bằng cách bật tắt các thiết bị thông qua ứng dụng điện thoại, cho phép người dùng sử dụng phím bấm hoặc giọng nói tùy theo nhu cầu của mình.

• Ngoài ra chúng em còn thử thêm 1 số kịch bản khác nhau để điều khiển nhà thông minh:

• Chúng ta chỉ cần nói “Phòng khách tối quá” thì đèn phòng khách, đèn phòng bếp và tivi sẽ được bật lên.

• Chúng ta nói “Tôi đi ngủ” thì quạt trong phòng ngủ sẽ bật lên, tất cả các thiết bị còn lại sẽ tắt.

• J Khi về nhà vào buổi tối

• Khi nói “ Tôi về nhà” toàn bộ đèn trong nhà sẽ bật lên.

Đánh giá độ chính xác

Hiện tại, đồ án của chúng em đã hoạt động với độ chính xác cao Mặc dù đôi khi ứng dụng Android không nhận diện được lệnh điều khiển do phát âm chưa chuẩn, nhưng chức năng điều khiển bằng tay vẫn hoạt động nhanh chóng và chính xác.

• Đánh giá độ chính xác của mạch đo nhiệt độ

• + Dựa trên lần đo vào ngày mùng 8 và 9 thì bọn em có kết quả đo như trong bảng dưới đây:

• Bảng 3 3: Bảng biểu diễn kết quả của mạch đo nhiệt độ so với thực tế

• Giờ • Nhiệt độ trên mạch • Nhiệt độ trên điện thoại

• Dựa trên kết quả trong bảng trên thì có thể khẳng định mạch này có thể đạt được độ chính xác 90% so với kết quả thực tế.

• Các mạch còn lại đều chạy chính xác so với nguyên lí của mạch.

Kết luận

Các module cho ngôi nhà thông minh được thiết kế với đầy đủ chức năng giám sát trực quan, điều khiển chiếu sáng và cảnh báo cho việc kiểm soát ra vào Người dùng có thể điều khiển hệ thống từ xa bằng tay hoặc giọng nói thông qua một ứng dụng Android hoàn chỉnh.

• KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIÊN ĐỀ TÀI

Hiện nay, nhiều quốc gia phát triển đã áp dụng công nghệ nhà thông minh để nâng cao chất lượng cuộc sống hàng ngày Tại Việt Nam, việc sử dụng nhà thông minh vẫn còn hạn chế, nhưng với sự phát triển kinh tế và đời sống của các gia đình ngày càng cải thiện, cùng với sự tiến bộ trong sản xuất thiết bị điện và công nghệ cao, giá thành thiết bị sẽ giảm Do đó, việc ứng dụng nhà thông minh ở Việt Nam dự kiến sẽ trở nên phổ biến và ngày càng được chú ý trong tương lai.

Mô hình ngôi nhà thông minh cho phép quản lý và giám sát các thiết bị điện - điện tử một cách tự động và tiện lợi, giúp tiết kiệm thời gian và công sức trong việc kiểm tra an ninh Hướng nghiên cứu này mở ra nhiều ý tưởng thiết thực và có thể được triển khai thực tế nếu có sự đầu tư kinh phí cùng sự hợp tác từ các cá nhân và tổ chức quan tâm.

Ngôi nhà thông minh điều khiển bằng giọng nói là một chủ đề nghiên cứu sâu sắc, do sự đa dạng trong các phương pháp điều khiển nhằm nâng cao tính năng thông minh cho ngôi nhà Tùy thuộc vào nhu cầu và mong muốn của chủ nhà, một ngôi nhà thông minh có thể được thiết kế đơn giản hoặc phức tạp.

• Trong thời gian làm đồ án vừa qua, em đã nghiên cứu về các hệ thống thông dụng trong ngôi nhà thông minh Theo đó, bọn em đã:

• Tìm hiểu về các hệ thống ngôi nhà thông minh trong thực tế.

• Tìm hiểu về các hệ thống sử dụng trong ngôi nhà thông minh như: hệ thống chiếu sáng, báo cháy, nhiệt độ, điều khiển thiết bị bằng giọng nói , v.v

Mặc dù chúng em đã nỗ lực thực hiện đề tài, nhưng do hạn chế về thời gian và trình độ, vẫn còn tồn tại một số thiếu sót Chúng em rất mong nhận được ý kiến đóng góp từ các thầy cô và bạn bè để cải thiện và phát triển một ngôi nhà thông minh với khả năng điều khiển tối ưu, nhằm áp dụng hiệu quả trong cuộc sống hàng ngày.