BTL Phát triển ứng dụng IoT - cảm biến chuyển động hồng ngoại PIR

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (364.07 KB, 11 trang )

<span class="text_page_counter">Trang 1</span><div class="page_container" data-page="1">

1.2.MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI...4

1.3.GIỚI HẠN VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI...4

1.4.Ý NGHĨA CỦA ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU...5

CHƯƠNG II : CƠ SỞ LÝ THUYẾT...6

</div><span class="text_page_counter">Trang 2</span><div class="page_container" data-page="2">

<b>LỜI MỞ ĐẦU</b>

Trong thời đại công nghệ thông tin hiện nay, Internet of Things (IOT) đã trởthành một xu hướng phát triển đáng chú ý. IOT không chỉ đơn thuần là một kháiniệm mà nó đã và đang thay đổi cách chúng ta tương tác với thế giới xung quanh.Với sự kết nối mạng của các thiết bị thông minh, IOT cho phép chúng ta thu thập,truyền tải và xử lý dữ liệu một cách thông minh và tự động.

Dưới bối cảnh đó, đề tài này tập trung vào việc nghiên cứu và triển khai một dự ánIOT về hệ thống báo trộm sử dụng cảm biến chuyển động hồng ngoại PIR (PassiveInfrared). Hệ thống báo trộm này nhằm giám sát và cảnh báo sự xâm nhập khôngmong muốn vào một khu vực cụ thể, như nhà ở, văn phòng hay cửa hàng.

Trên cơ sở những kiến thức và kỹ thuật đã được áp dụng trong lĩnh vực IOT và hệthống an ninh, nhóm đã phát triển một hệ thống báo trộm IOT hoàn chỉnh, kết hợpgiữa cảm biến chuyển động hồng ngoại PIR và các thiết bị thông minh như vi điềukhiển và ứng dụng trên điện thoại di động. Qua đó, người dùng có thể theo dõi vàkiểm soát hệ thống báo trộm từ xa, cũng như nhận thơng báo cảnh báo một cáchnhanh chóng và chính xác.

Trong bản báo cáo này, chúng em xin trình bày các khía cạnh quan trọng của dự án,bao gồm cơ sở lý thuyết về IOT, cảm biến chuyển động hồng ngoại PIR, cách thứctriển khai hệ thống và kiểm tra hiệu suất của nó. Đồng thời, em cũng sẽ trình bày vềcác ứng dụng tiềm năng và những thách thức có thể xảy ra trong q trình triển khaidự án.

Nhóm 8

</div><span class="text_page_counter">Trang 3</span><div class="page_container" data-page="3">

Tuy nhiên, các hệ thống báo trộm thường gặp phải một số hạn chế trong việccung cấp tính bảo vệ hiệu quả. Các hệ thống này thường dựa trên cảm biếnchuyển động đơn giản như cảm biến hồng ngoại hoặc cảm biến siêu âm. Điềunày có thể dẫn đến các vấn đề như các thông báo sai, hạn chế trong việc xácđịnh đối tượng và khiến cho người sử dụng mất đi khả năng cập nhật thông tintừ xa.

Để khắc phục những hạn chế này, công nghệ IoT đã trở thành một giải pháptiềm năng cho vấn đề bảo mật, vì cơng nghệ IOT cho phép các thiết bị và đốitượng kết nối với nhau và truyền thông qua mạng lưới internet. Sử dụng sảnphẩm IoT, chúng ta có thể xây dựng hệ thống báo trộm thông minh, kết hợpcảm biến chuyển động hồng ngoại PIR (Passive Infrared) thông thường với cácthiết bị điện tử khác để tạo ra một hệ thống an ninh linh hoạt, thông minh vàhiệu quả

1.2. MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI

- Tìm hiểu nguyên lý hoạt động, ưu điểm và hạn chế của cảm biến chuyểnđộng hồng ngoại PIR

- Phát triển hệ thống báo trộm: Thiết kế và triển khai hệ thống báo trộm đơngiản bằng phần cứng: sử dụng cảm biến PIR, relay và module Wifi ESP8266,lập trình bằng phần mềm Arduino IDE.

- Kết hợp với ứng dụng IOT: Sử dụng phần mềm trên điện thoại (Blynk) đểkết nối hệ thống báo trộm với các thiết bị thông minh khác, nhằm tạo ra mộtmạng lưới liên kết cho phép quản lý, giám sát và điều khiển từ xa.

- Đánh giá hiệu năng và tính ứng dụng: Thực hiện thử nghiệm và đánh giáhiệu năng của hệ thống, đảm bảo tính ứng dụng thực tế và hiệu quả trong việcbảo vệ tài sản và đảm bảo an ninh.

1.3. GIỚI HẠN VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI1.3.1. Giới hạn nghiên cứu:

- Tập trung vào việc phát triển và triển khai một hệ thống báo trộm đơn giản sử dụng cảm biến chuyển động PIR.

- Nghiên cứu các khái niệm cơ bản về cảm biến PIR và module Wi-Fi ESP8266, bao gồm khái niệm, phân loại, tính năng và ứng dụng.

</div><span class="text_page_counter">Trang 4</span><div class="page_container" data-page="4">

- Mô phỏng và triển khai hệ thống báo trộm trong một môi trường thực tế.1.3.2. Phạm vi nghiên cứu:

- Xây dựng một hệ thống báo trộm đơn giản sử dụng cảm biến chuyển động PIR và NodeMCU để phát hiện chuyển động bất thường và gửi thông báo qua mạng WiFi.

- Thu thập và xử lý dữ liệu từ cảm biến chuyển động.

- Thiết kế và lắp đặt mạch điện với các linh kiện phụ trợ để kết nối cảm biến với module Wi-Fi

- Tích hợp hệ thống với ứng dụng trên di động để nhận thông báo cảnh báo trộm và quản lý hệ thống từ xa.

1.4. Ý NGHĨA CỦA ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU

Ý nghĩa của việc nghiên cứu và áp dụng hệ thống báo trộm thông minhlà để đảm bảo an ninh, bảo vệ tài sản và tạo ra một môi trường sống và làmviệc an toàn hơn cho cộng đồng :

- Giúp người dùng bảo vệ tài sản của mình khỏi các hoạt động đột nhập tráiphép hoặc không mong muốn.

- Người dùng có thể yên tâm hơn về an ninh cá nhân của mình, khi mà hệthống có thể phát hiện sự chuyển động bất thường và cảnh báo người dùng đểcó thể đưa ra biện pháp kịp thời.

- Giúp giảm thiểu rủi ro và thiệt hại gây ra bởi các sự cố bất ngờ. Việc pháthiện và cảnh báo sớm sẽ cho phép người dùng có thời gian để đưa ra biện pháphoặc yêu cầu sự can thiệp từ các cơ quan chức năng.

- Khả năng kết nối với các thiết bị từ xa mang lại sự linh hoạt và tiện íchtrong việc giám sát và điều khiển hệ thống từ xa, giúp người dùng có thể quảnlý và kiểm sốt an ninh một cách dễ dàng và thuận tiện.

- Mở ra những tiềm năng trong việc ứng dụng IOT cho các mục đích an ninhvà quản lý tài sản trong tương lai.

</div><span class="text_page_counter">Trang 5</span><div class="page_container" data-page="5">

CHƯƠNG II : THIẾT KẾ HỆ THỐNG

2.1. GIỚI THIỆU THIẾT BỊ

2.1.1. Danh sách phần cứng và thông số kỹ thuật

- Cảm biến hồng ngoại chuyển động PIR HC-SR501

 Điện áp: 5V DC.

 Dịng điện tiêu thụ: 50μA. Góc nhìn: 120 độ.

 Khoảng cách phát hiện: Khoảng 3-7 mét.

 Thời gian trễ: có thể điều chỉnh từ 5 giây đến 200 giây. Đầu ra tín hiệu: Tín hiệu kỹ thuật số

 Nhiệt độ hoạt động: -15 độ C - 70 độ C. Kích thước: 3.2cm x 2.4cm.

 Chế độ làm việc: Single mode- Relay 1 kênh (5V)

</div><span class="text_page_counter">Trang 6</span><div class="page_container" data-page="6">

 Dòng điện tiêu thụ: Khoảng 70mA. Số kênh: 1 kênh

 MCU: ESP8266, dựa trên kiến trúc SoC (System-on-a-Chip) Tần số: 2.4GHz

 Giao tiếp: Wi-Fi 802.11 b/g/n Số chân GPIO : 9 chân

 Bộ nhớ: 4MB Flash RAM: 80KB

 Hỗ trợ giao tiếp: UART, I2C, SPI

 Hỗ trợ lập trình: C/C++ với IDE Arduino, Lua script.

 Hỗ trợ chế độ Access Point (AP Mode) và Station Mode (kết nốiđến mạng WiFi).

 Hỗ trợ việc nạp chương trình thơng qua cổng USB- Dây nối

- Breadboard- Loa (12V)- Đèn led

3.1.2. Danh sách phần mềm và các thiết bị khác- Phần mềm lập trình:

Arduino IDE

- Giao diện người dùng : Sửdụng nền tảng hệ điều hành trênđiện thoại (Android/IOS)

</div><span class="text_page_counter">Trang 7</span><div class="page_container" data-page="7">

- Phần mềm quản lý hệ thống : dùng ứng dụng Blynk trên điện thoại đểkiểm tra, quản lý cũng như thiết lập cho hệ thống

- Giao thức truyền thông Blynk Protocol - truyền tải dữ liệu và điều khiểncác thiết bị từ xa thông qua kết nối Internet.

2.2 . SƠ ĐỒ THIẾT KẾ HỆ THỐNG

Dưới đây là đoạn mã nguồn được sử dụng để lập trình cho hệ thống :

#define BLYNK_TEMPLATE_ID "TMPL6qQZjsp_y"#define BLYNK_TEMPLATE_NAME "CanhBaoTrom"

#define BLYNK_AUTH_TOKEN "gU4iKYfwpgCmqaij9rEsl3naVl3esZYJ"#include <ESP8266WiFi.h>

#include <BlynkSimpleEsp8266.h>

char auth[] = "gU4iKYfwpgCmqaij9rEsl3naVl3esZYJ";char ssid[] = "Nhom8iot";

char pass[] = "44444444";#define pirPin D7

#define ledPin D0#define relayPin D8int pirValue = 0;int soundEnabled = 1;int alarmState = 0;

</div><span class="text_page_counter">Trang 8</span><div class="page_container" data-page="8">

BlynkTimer timer;void setup()

pinMode(pirPin, INPUT); pinMode(ledPin, OUTPUT); pinMode(relayPin, OUTPUT); digitalWrite(ledPin, LOW); digitalWrite(relayPin, LOW); Serial.begin(9600);

Blynk.begin(auth, ssid, pass);

timer.setInterval(1000L, checkPIR);}

void checkPIR(){

pirValue = digitalRead(pirPin); if (pirValue == HIGH)

{

digitalWrite(ledPin, HIGH);

digitalWrite(relayPin, HIGH); // Bật relay kích hoạt cảnh báo âm thanh hoặchệ thống báo động

alarmState = 1; // Đánh dấu trạng thái cảnh báo

Blynk.virtualWrite(V1, " CĨ TRỘM!"); // Gửi thơng báo lên ứng dụng Blynk

Blynk.logEvent("co_trom", "CÓ TRỘM!!"); // Ghi sự kiện vào bảng điều khiển Blynk

} else {

digitalWrite(ledPin, LOW);

digitalWrite(relayPin, LOW); // Tắt relay

alarmState = 0; // Đánh dấu trạng thái bình thường

Blynk.virtualWrite(V1, " KHƠNG PHÁT HIỆN GÌ"); // Gửi thông báo lênứng dụng Blynk

}}

void loop(){

</div><span class="text_page_counter">Trang 9</span><div class="page_container" data-page="9">

Blynk.run(); timer.run();}

CHƯƠNG IV : THỬ NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ

Quá trình thử nghiệm diễn ra như sau:

- Cảm biến PIR phát hiện chuyển động bằng cách nhận biết sự thay đổi nhiệtđộ trong môi trường, tạo ra một tín hiệu điện tương ứng, sau đó NodeMCU để đọc giá trị tín hiệu này, Relay cũng được kích hoạt và nối với một chân --- GPIO của NodeMCU để điều khiển trạng thái bật/tắt của hệ thống và loabáo động

- Sử dụng thư viện Blynk để kết nối và giao tiếp với Blynk.

- Thiết lập các data stream trên Blynk App để truyền và nhận dữ liệu giữa NodeMCU và Blynk.

- Lập trình trên Arduino IDE để đọc giá trị từ cảm biến PIR và gửi dữ liệu lên Blynk cloud bằng Internet thông qua các data stream đã thiết lập.- Xác định trạng thái của cảm biến PIR và điều khiển trạng thái bật/tắt của

Relay dựa trên giá trị đọc được từ PIR.

- Xử lý các sự kiện như việc nhận lệnh điều khiển từ Blynk để tắt/bật âm thanh của loa và thay đổi trạng thái của hệ thống.

Kết quả cho thấy sản phẩm đáp ứng điều kiện của một ứng dụng IoT cơ bản

<b>KẾT LUẬN</b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 10</span><div class="page_container" data-page="10">

Với sự phát triển vượt bậc của công nghệ hiện đại, việc ứng dụng IoT vào cuộcsống đã trở thành một trong những tiềm năng lớn và đáng chú ý trong việc góp phần nâng cao đời sống của con người trên nhiều phương diện. Thông qua đề tài hệ thống cảm biến báo trộm đơn giản sử dụng cảm biến chuyển động hồng ngoại PIR có tiềm năng ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực bảo mật và IoT

Mặc dù đề tài này chỉ giới hạn trong phạm vi hệ thống báo trộm đơn giản và chưa thể đề cập đến các yếu tố thực tế chi tiết hơn hoặc các tính năng mở rộng của hệthống do hạn chế của việc nghiên cứu, ta vẫn có thể tập trung vào nâng cao tính bảo mật bằng cách tích hợp với các cơng nghệ khác như camera, cảm biến khí với các hệ thống quản lý thơng minh để tăng cường hiệu quả của hệ thống an ninh trong tương lai.

Nhóm 8

</div><span class="text_page_counter">Trang 11</span><div class="page_container" data-page="11">