Nghiên cứu tích hợp hệ thống điều khiển tự động nhà thông minh (Đồ án tốt nghiệp)

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (8.86 MB, 73 trang )

B GIÁO D
O
I H C DÂN L P H I PHÒNG

NGHIÊN C U TÍCH H P H TH NG I U KHI N
T
NG NHÀ THÔNG MINH

ÁN T T NGHI
NT

I H C H CHÍNH QUY
NG CÔNG NGHI P

H I PHÒNG - 2017

B

GIÁO D
O
I H C DÂN L P H I PHÒNG

NGHIÊN C U TÍCH H P H TH NG I U KHI N
T
NG NHÀ THÔNG MINH

ÁN T T NGHI
NT

I H C H CHÍNH QUY

NG CÔNG NGHI P

Sinh viên: Nguy n Quang o
ng d n: TS.Nguy n Tr ng Th ng

H I PHÒNG - 2017

C ng hoà xã h i ch
c l p T Do

t Nam
H nh Phúc

----------------o0o----------------B GIÁO D
O
I H C DÂN L P H I PHÒNG

NHI M V

TÀI T T NGHI P

Sinh viên : Nguy n Quang o MSV : 1312102021
L p
01nT
ng Công Nghi p
tài : Nghiên c u tích h p h th ng i u khi n t
ng nhà thông minh

NHI M V

TÀI

1. N i dung và các yêu c u c n gi i quy t trong nhi m v
tài t t nghi p (v
lý lu n, th c ti n, các s li u c n tính toán và các b n v ).
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
2. Các s li u c n thi
thi t k , tính toán
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................

N

:
:

:
ng d n :

tài t t nghi
Yêu c u ph

.
c

n nhi m v
Sinh viên

Nguy n Quang

Cán b

o

TS. Nguy n Tr ng Th ng

H i Phòng, n
HI

mv
ng d

NG

N H U NGH

PH N NH N XÉT TÓM T T C A CÁN B

NG D N

1.Tinh th
c
tài t t nghi p.
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
ng c

i n i dung yêu c
ra trong
t lý lu n th c ti n, tính toán giá tr s d ng,

nhi m v
ch
ng các b n v ..)
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................

..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
m c a cán b ch m ph n bi n
m ghi b ng s và ch )

i ch m ph n bi n
(Ký và ghi rõ h tên)

2

M CL C
U ....................................................................................................... 1
. T NG QUAN NHÀ THÔNG MINH.......................................... 2
............................................................ 2
1.2. CÁC THÀNH PH

N H TH NG NHÀ THÔNG MINH............3
1.2.1. H th ng chi u sáng thông minh .............................................................4
1.2.2. H th ng ki m soát ra vào........................................................................6
1.2.3. H th ng quan sát.....................................................................................7
1.2.4. H th ng gi
n ..............................................................7
1.2.5. H th ng c m bi n, an ninh .....................................................................7
1.3. GI I PHÁP TI T KI M C A NHÀ THÔNG MINH ..................................8
1.4. PHÂN LO
THÔNG MINH ......................................................... 8
1.5. TIÊU CHU N NGÔI NHÀ THÔNG MINH.................................................9
NG NHÀ C
.......................................................10
. CÁC THI T B S D NG TRONG H TH NG NHÀ
THÔNG MINH...................................................................................................12
2.1. TIA H NG NGO I, SÓNG VÔ TUY N VÀ ZIGBEE .............................12
2.1.1. Tia h ng ngo i........................................................................................12
2.1.2. Sóng vô tuy n.........................................................................................15
2.1.3. khái quá v Zigbee: ...............................................................................19
2.2. B
U KHI N TRUNG TÂM ................................................................23
2.2.1. Các ch
nc ab
u khi n trung tâm ..............................23
c giao ti p v
i.....................................................24
U KHI N CHI U SÁNG......................................................................24
u khi n tr c quan trên smartphone...................................................24
u khi n t
ng.................................................................................25

U KHI N MÀNH RÈM.........................................................................26
2.4.1. Rèm t
ng ...........................................................................................26
m c a rèm t
ng .....................................................................26
2.4.3. L i ích c a rèm t
ng .........................................................................27
L IM

2.5. H TH
NG BÁO CHÁY....................................28
2.5.1. H th ng an ninh ....................................................................................28
2.5.2. H th
ng .................................................................................28
2.5.
c ho
ng c a c m bi n ....................................................28
U KHI
U HÒA, MÁY L NH....................................................31
2.7. H TH
.........................................................32
th
...................................................32
2.7.2. Thi t b
u khi n h th ng ..................................................................32
2.7.3. Th m nh c
...........................................................33
2.8. CAMERA VÀ CHUÔNG HÌNH..................................................................33
2.8.1. Camera ...................................................................................................33

2.8.2. CHUÔNG GHI HÌNH ...........................................................................35
3.1.
U KHI N TRUNG TÂM GEEKLINK STK .........................................38
u khi n trung tâm geeklink STK ...............................38
3.1.2. K t n
u khi n trung tâm STK v i smartphone..............................40
3.2. THÊM L
U KHI N TRÊN SMARTPHONE ................................42
3.2.1 h c l nh công t c c m ng......................................................................42
3.2.2. H c l
u khi n, remote ..................................................................44
3.2.3. Thêm các lo i c m bi
ng ........................................51
u khi n trung tâm ............................................54
3.3. THI T L P THÓI QUEN ............................................................................56
3.3.1. Thi t l p 1 nút ........................................................................................56
3.3.2. Thi t l p th i gian ..................................................................................57
3.3.3. Thi t l p liên k t.....................................................................................58
3.4. THI T L P CH
AN NINH .................................................................60
K T LU N .........................................................................................................62
TÀI LI U THAM KH O .................................................................................63

L IC
L

c g i l i c

Th ng, th

ng d

n th y TS.Nguy n Tr ng

t n tình em nghiên c

án t t nghi p này. Nh ng l i nh

ng d n c a th

n trong quá trình th c hi
mc

tài và t

c

c kh c ph

c k t qu t t nh t.
n -

truy

n t

ng hóa

t cho em các ki n th c chuyên ngành, nh ng công ngh m

cách làm vi

hoàn thành t

Và cu
i b

án môn h c này.
cg il

, sát cánh cùng mình trong su

nh ng l

chia s
ng l c to l

hoàn thành k t qu t t nh t c

tài này.

n t t c nh ng
i h c. C
l n lao t phía gia

L IM

U

Ngày ngay trên th gi i v i s bùng n c a các ngành công ngh thông
nt

i s ng c

i ngày càng hoàn thi n. Các

thi t b t

i áp d ng vào cu c s ng sinh

ho t hàng ngày c a m
cc

t ngôi nhà thông minh không còn
in

thành hi n th c hóa. Qua báo chí, các

n truy n thông, internet chúng ta có th th
c s d ng
nc aT
i H c Dân L p H i Phòng, v i nh ng ki n th

c cùng v i mong mu n

thi t k m t ngôi nhà t

ng nhu c u sinh ho

ch n "Nghiên c u tích h p h th

u khi n t

ng nhà thông minh".

án g m các n i dung sau:
ng quan nhà thông minh
t b s d ng trong h th ng nhà thông minh
t k và thi công

1

ng

T NG QUAN NHÀ THÔNG MINH
1.1.

NH

NHÀ THÔNG MINH

Nhà thông minh (ti ng anh là "Smart Home") ho c h th ng nhà thông
minh là m t ngôi nhà/ c n h

c trang b các h th ng t

cùng v i các b trí h p lý, các h th ng này có kh n ng t

ng thông minh
i u ph i các ho t

ng trong ngôi nhà theo thói quen sinh ho t và nhu c u cá nhân c a gia ch .
Chúng ta c ng có th hi u ngôi nhà thông minh là m t h th ng ch nh th mà
trong

, t t c các thi t b

i n t gia d ng

khi n trung tâm và có th ph i h p v i
Các thi t b này có th

u

c l p trình

c, ho c là

là cho cu c s ng ngày càng

ti n nghi, an toàn và góp ph n s d ng h p lý các ngu n tài nguyên.

Hình 1.1: Mô hình nhà thông minh
2

i u

cùng th c hi n m t ch c n ng.

a ra cách x lý tình hu n

c i u khi n và giám sát t xa nh m m c

c liên k t v i thi t b

Các thành ph n c a h th ng nhà thông minh bao g m các c m bi
c m bi n nhi

, c m bi n ánh sáng ho c do c ch ), các b

u khi n ho c

máy ch và các thi t b ch p hành khác. Nh h th ng c m bi n, các b

u

khi n và máy ch có th theo dõi các tr ng thái bên trong ng
quy

u khi n các thi t b ch p hành m t cách phù h p nh
ng s ng t t nh

i.

Ngoài ra, cùng v i s phát tri n c a các thi t b
tính b

mb o

n t cá

n tho i thông minh cùng h t ng thông tin ngày càng tiên ti n
c các m

ng wifi, 3G, 4G, ngày nay các h

th ng nhà thông minh còn cung c p kh

i s d ng thông

qua các giao di n c m

i có th giám sát

u khi n ngôi nhà t b t c
Tùy theo theo nhu c
b nb

i s d ng có th c u hình h th ng theo k ch

p trình h n gi t

s

c, h

u khi

khi n t xa. Tùy theo m

n tho i smart

u

s d ng mà m c giá c a Nhà Thông Minh s dao

ng t vài tri

ng cho m t ngôi nhà.

1.2. CÁC THÀNH PH N
Các thành ph
c m bi

, ho c quên t t tivi, kéo rèm c a

B N H TH NG NHÀ THÔNG MINH
n c a h th ng nhà thông minh bao g n h th ng

m bi n nhi

, c m bi n ánh sáng ho c do c ch , các b

u

khi n ho c máy ch và các thi t b ch p hành khác. Nh h th ng c m bi n, các

b

u khi n và máy ch có th theo dõi các tr
u khi n các thi t b ch p hành m t cách phù h p nh m
mb

i s ng t t nh

i

3

Hình 1.2: Các thành ph

n c a h th ng nhà thông minh

1.2.1. H th ng chi u sáng thông minh
Các thi t b chi

,

c s d ng r t nhi u. Vì v y n u ph i h p chi u sáng không
h p lý s d n t i b "ô nhi m" ánh sáng. Ngoài ra, vi c chi

y còn

n, gi m tu i th thi t b . Bên c

chi u

sáng là khá l n, gia ch s g p nh ng b t ti n nh trong vi c b t t

u ch nh

sáng cho phù h p.
H th ng chi u sáng s

c tích h p chung v i các h th ng khác ho c s

u khi
th

c l p. Các gi

u khi n d
nt

u nh m t
i pháp k t h p s

c

ng hóa t i m c t
c thi t k v i nhau và n i các thi t b khác trong
c thi t k

ch nhà, theo mùa, k t h p v i âm nh c, ti u c

4

u khi n theo tình tr ng
c trong phòng (n u

có). Toàn b h th

ct

u khi n v tr ng thái t

ng

hòa c nh s d ng c th .
Ví d : Ch c n n m

ng v i ch

chi u sáng s b

b t v i 75% công su t, màn che c a

s s khép l

ud

i theo th c t yêu c u c

th c a ch nhà). Công d ng trên cho phép ki

t o ra các k ch

b n nh sáng khi thi t k n i th t cho nh ng ho
nhà ( ví d

ng khác nhau phu thu c ch

h i, ti

1.2.1.1. Nh ng y u t c a h th ng chi u sáng thông minh
a.

u khi n bàn phím
n nh

khi m soát ánh sáng nhà b n, v

t

u khi n tr

u.

Ví d : B n c n ra kh i nhà, thay vì ph i t t h t t t c
b n ch c n n nút "t m bi
ct
b.

u khi n, t t c các thi t b s t

.
u khi n qua smartphone, ipad

u khi n màu s c, ánh sáng m t i và nhi
t công t

i dùng có th s d ng h

b t ho c t t, m lên và xu ng ho c th

c. Thi t l p ánh sáng t
i dùng có th thi t l

a v i smartphone.
u hành
màu s c c a

u ch nh th i gian
u khi n ánh sáng theo mong mu

i

dùng có th thi t l p ánh sáng c a mình b ng các thi t b c m bi n h ng ngo i,
h th

sáng, hay các thi t l p ánh sáng theo th i

5

1.2.1.2. M t s ch
a. Ch

ho

ng

ch v ng nhà

Ch

i ch v ng nhà s

minh, cho phép t

c l p trình trong h th ng nhà thông

ng kích ho t các h th

i ch v ng

nhà.
Ví d : m t s
t

tk s

ng s

c t t-m trong m t th i gian ng n hay mà

trong th i gian thích h p.

b. Ch

i

H th

t

v i không khí c a m t bu
c. Ch

u ch nh ánh sáng cho phù h p

i.

ti c liên hoan

H th ng thông minh s t
c chính và ch
d. Ch

ng chi

nh

u ch nh ánh sáng trong
ng phù h p v i không khí bu i ti c.

xem phim

H th

i trí, chi u phim s

u ch nh ánh sáng

d t o không khí d ch u và tho i mái khi xem. H th ng màn t

ng dóng vào

tùy thu c vào th i gian trong ngày
1.2.2. H th ng ki m soát ra vào
Khi gia ch v ng nhà, vi c ki m soát các h th ng vào ra trong ngôi nhà
là r t quan tr

phòng tr m, ti t ki

minh cung c p h t ng ki m soát vào ra cho phép ch nhà qu n lý và c p quy n
i thân.
H th ng ra vào

các phòng s

m nh n d

cl

i trong nhà ho

t các khóa vân tay ho c khóa
c p quy

p"

Ngoài ra, còn có th dùng h th ng nh n di n khuân m t hay gi ng nói
tùy vào phòng riêng c a m

i.
6

1.2.3. H th ng quan sát
H th ng quan sát s giúp vi c ki
nhà

i vào/ra ngôi

giúp cho gia ch nh n di n khách nhanh chóng thông qua h th ng

camera. V i h th ng camera, m i ngóc ngách trong nhà s

c giám sát

24/7. Ch nhà có th giám sát ngôi nhà c a mình, hay có th
làm gì khi mình không có nhà b ng Smartphone, máy tính b ng t xa th ng qua
wifi, 3G, 4G.
H th ng chuông hình trong nhà thông minh bao g m

u nh n và 1

t t i phòng khác và phòng ng
th nói chuy

i dùng có

c hình nh c

1.2.4. H th ng gi

n nhà.
n

tc am

g m nhi u th h và m i

th h l i có nhu c u gi

t h th ng gi

ti n s cung c p cho các thành viên nh ng ho

ng gi i trí phù h p.

Gi i pháp âm thanh có th ti t ki m r t nhi u th i gian gi i trí, qu n lý và
b o trì h th ng âm thanh, cùng v i ngu n nh c ta có th
c l p t i nhi u khu riêng bi t. T t c

ng th c âm nh c

c ph i làm ch l a ch n ngu n

nh

u khi m âm thanh

g

u khi

c tr c ti p t smartphone. V i thi t k linh ho t

g n nh , h th

ng th c ca khúc yêu thích t m i v

trí trong nhà.
1.2.5. H th ng c m bi n, an ninh
H th ng c m bi n là thành ph n quan tr ng trong b t kì h th ng nào c a
ngôi nhà, các c m bi n có nhi m v g i các th ng s

c v b x lý trung

có gi i pháp phù h p v i t ng gói d li u và x lý t ng tình hu

7

ng. Các c m bi

m bi n nhi

m, c m bi n gas, cmar

bi p áp su t, c m bi n h ng ngo i, c m bi n chuy
Các b c m bi n chuy
s t

ng c a h th ng chi

c kích ho t

ng tr thành h th ng ch ng tr

t nh p, các thi t

b này s l p t c c nh báo t i ch b

ng ho c th ng báo v

smartphone.
T t c các c a s

c trang b c m bi n t

c a. Khi h th

th ng báo tình tr ng

c kích ho t, n u m t trong s các c a s

m ra thì h th ng s l p t c c nh báo t i ch b ng còi hú ho c th ng báo v
smartphone.
1.3. GI I PHÁP TI T KI M C A NHÀ THÔNG MINH
Nhà thông giúp b n ti t ki m chi phí sinh ho t trong gia
b

n

u có m c tiêu th

hi u qu nh ng thi t b
trong nhà s t

th p và

n khác trong

ng th i chúng qu n lý c c k

nhà. Ch ng h n

ng t t n u phát hi n không có

n u trong phòng
ch nh nhi t

n

vì m i thi t

các thi t b

i trong nhà,

t

ánh sáng, máy l nh s t t khi b n m c a s hay t

v

v y tránh lãng phí

1.4. PHÂN LO I

CH THÔNG MINH

:

8

n

k .

n
ng t t

u

C

:

C

:

-

1.5. TIÊU CHU N NGÔI NHÀ THÔNG MINH
V i s phát tri n không ng ng c a khoa h c hi
i s ng c

c t i m t cu c s ng hi

và ti n nghi nh t. Chính t nh ng nhu c

i

t nhi u sáng t o

ph c v cho cu c s ng c a b n thân h và cho toàn xã h i. V

ng cho "ngôi

t phát t nhu c u th c ti
ph c v cho ngô

r

ig

ra công b r ng rãi. Có r t nhi

i pháp cho h thông ng i
tc

1. T

ng hóa ho

sáng tr i t i thì b t

ng

ng c a ngôi nhà

n các tiêu chu

i u khi n t

, có ng oi vào phòng thì b t
9

:

ng h th ng ánh
( t t nhiên n u

phòng t i quá ) ,

u khi n nhi

n áo khi có

tr
2.

c ch

n m t m c th p

m b o an ninh, an toàn cho ngôi nhà: khóa b o v c ng c a, c a ra vào
chính. N

m mã khóa b sai quá 3 l n thì s báo cho 6 s

tho
3.

n

nh s n qua nh n tin SMS... báo h a ho n...
i s tho

i s d ng

4. Cung c p các d ch v gi i trí ch
ti

ng cao: thi t b gi

io, Film, Music, Camera ..

5. Cung c p kh

u khi n t xa: Giám sát qua máy tính

PC, Thi t b

u khi n thi t b qua

Internet trên giao di n Web ...
6.

u su t c a h th ng, gi

1.6. XU

NG NHÀ C A

n.
LAI

Chúng ta

internet.

10

Hình 1.3:

giúp

pháp này, các t

11

2.
CÁC THI T B S

D NG TRONG H TH NG NHÀ
THÔNG MINH

2.1. TIA H NG NGO I, SÓNG VÔ TUY N VÀ ZIGBEE
2.1.1. Tia h ng ngo i
2.1.1.1. Khái ni m v tia h ng ngo i
Tia h ng ngo i là b
nhìn th

nt v ib

c sóng ánh sáng

c sóng c a tia b c xa viba. Ánh sáng h ng ho i

không th nhìn th

c b ng m

ng, tia h ng ngo i có th

c phân chia

c sóng, trong kho ng 700mm t i 1mm. Tia h ng ngo i
có th truy n i

c nhi u kênh tín hi u.

c ng d ng r ng rãi trong công nghi
c truy
nhi u l n so v

nt

ng thông tin có th

i ánh sáng h ng ngo i l p g p

i ta v n dùng.

Tia h ng ngo i d b h p th , kh

u khi n

t xa b ng tia h ng ngo i, chùm tia h ng ngo
thu ph

t

ng.

12

h

2.1.1.2. Nguyên t c thu phát h ng ngo i
a.

ch n
ch c
n ng

phát sóng h ng ngo i

Mã hóa

Dao

ch t d
li u

chuy

i

i u ch
và phát

ng

Hình 2.1:

bit.

phát.

13

thi t
b

b.

thu h ng ngo i

Thi t b
thu

Khu ch i

và tách sóng

Dao

Chuy n
i

Gi i mã

M ch
i u
khi n

ng

Hình 2.2:

thu sóng h ng ngo i

Kh i thi t b thu: là led thu ho c thi t b thu h ng ngo i.
Kh i khu

c tiên khu

i tín hi u r i tách sóng

nh m tri t tiêu sóng mang và tách l y d li u c n thi t là mã l nh.
Kh i chuy

i và kh i gi i mã: mã l

mã ra thành s th

c chuy

ng.

T ns

so pha v i t n s

thu giúp cho m ch thu phát ho

ng b

m, khuy

m và cách kh c ph c

m
Led nh g n, d thi t k l
u khi

tin c y cao.

c nhi u thi t b

Chi phí không cao, ti n d ng
b. Khuy

m và cách kh c ph c

ph m vi s d ng ng n, t m xa ho

14

ng bên ph n

m b o cho ho

chính xác.
2.1.1.3.

c gi i

ng kho ng 10m

ng

do tuân theo tích ch t chuy n th ng c a ánh sáng nên IR không th xuyên
ng hay truy n vòng qua các góc
ng c a nhi u ngu n nhi u h ng ngo
hu nh quang và b c xa c

t tr i

i.

Kh c ph c b ng cách s d ng b l c ho c phát trên nh ng t n s riêng

bi t do thi t b phát ra.
2.1.1.4.

ng d ng h ng ngo i

Hi n nay, ta s d ng thi t b
u khi n tivi, máy ster

u khi n IR cho h u h t các v t d ng trong
u hòa, nhi

Ngoài ra h ng ngo

, truy

2.1.2. Sóng vô tuy n
2.1.2.1. Khái ni m v sóng vô tuy n
Sóng vô tuy n là m t ki u b c x
t

nt v

c sóng trong ph

n

ng ngo i. Sóng vô tuy n có t n s t 3KHz t i 300GHz,
c sóng t 100 km t i 1 mm. Gi

n t khác,

chúng truy n v i v n t c ánh sáng.
Sóng vô tuy n xu t hi n t nhiên do sét, ho c b
Sóng vô tuy
di

ng và c

i t o nên dùng cho radar, phát thanh, liên l c vô tuy n
nh và các h th ng d

ng khác. Thông tin v tinh, các m ng

máy tính và vô s các ng d ng khác.
Các t n s khác nhau c a sóng vô tuy
trong khí quy
ng n nh ph n x t t

t, sóng dài truy

c tính truy n lan khác nhau
ng cong c

n ly nên có th truy n r

ph n x y

ng nhìn th ng.

15

t, sóng
c sóng ng n

Nghiên cứu tích hợp hệ thống điều khiển tự động nhà thông minh (Đồ án tốt nghiệp)

Tài liệu liên quan

Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về