Tổng quan về smart home

Tổng quan về smart home
Trong các ngôi nhà hiện đại ngày nay, số lượng trang thiết bị điện, điện tử đang không ngừng
gia tăng. Tuy nhiên, do khác nhau về kiến trúc, việc điều khiển các thiết bị đôi khi bất cập. Thêm
vào đó, việc điều khiển các thiết bị một cách thủ công với khoảng các địa lý lớn khơng dễ. Vì
vậy, việc áp dụng các cơng nghệ điều khiển tự động nhằm giải quyết tương tác giữa môi trường
và các thiết bị trong nhà một cách linh hoạt, dễ dàng là điều tất yếu, khái niệm nhà thông minh
ra đời. Nhiều công nghệ đã được áp dụng khi xây dựng nhà thông minh [3].Tuy nhiên, sự phức
tạp nằm ở chỗ các hệ thống điều khiển phải cân bằng giữa sự phức tạp của hệ thống và tính
tiện dụng cho người dùng, đặc biệt là có thể được điều khiển ở bất cứ đâu, từ trong chính ngơi
nhà đó hay bất kỳ nơi nào trên thế giới thông qua điện thoại hoặc internet. Công nghệ Internet
of Things (IoT) đang trở lên phổ biến, hàng tỷ thiết bị được kết nối chung với nhau bằng
internet. Với IoT mỗi đồ vật, thiết bị, con người được cung cấp một định danh của riêng mình,
và tất cả có khả năng truyền tải, trao đổi thông tin, dữ liệu qua một mạng duy nhất mà không
cần đến sự tương tác trực tiếp giữa người với người, hay người với máy tính [4]. Bên cạnh đó,
IoT có thể triển khai một mạng lưới các thực thể thơng minh, có khả năng tự tổ chức và hoạt
động tùy theo tình huống, mơi trường, đồng thời chúng cũng có thể liên lạc với nhau để trao đổi
thông tin, dữ liệu. Với khả năng định danh cao, số lượng các thực thể trong hệ thống được định
danh chính xác, duy nhất, đảm bảo tốt khả năng quản lý, điều khiển của hệ thống. Trong phạm
vi của bài báo, nhóm tác giả xây dựng hệ thống mơ phỏng mơ hình nhà thơng minh tích hợp
phần cứng và phần mềm sử dụng công nghệ IoT để điều khiển các thiết bị.
Nguyên lý hoạt động của căn hộ thông minh
Nhà thông minh hiểu đơn giản là ngôi nhà mà các thiết bị gia dụng trong nó như: Hệ thống
chiếu sáng, sưởi ấm, máy lạnh, TV, camera an ninh,…có khả năng tự động hóa và giao tiếp với
nhau theo một lịch trình hay kịch bản định sẵn [1,2]. Nguyên lý hoạt động của các hệ thống điều
khiển tự động nói chung, hệ thống nhà thơng minh nói riêng tập trung chủ yếu vào việc giải
quyết tương tác giữa hệ thống với mơi trường. Thơng qua các cảm biến các tín hiệu được thu
nhận, các tín hiệu này sẽ được lưu trữ, xử lí và tùy theo yêu cầu của từng điều kiện đặt ra mà
điều khiển các thiết bị theo mục đích cụ thể.
chức năng của smarthome
1/ tiết kiệm năng lượng
Một điểm nổi bật ở nhà thông minh mà rất nhiều khách hàng yêu thích là tính năng tiết kiệm

năng lượng. Bạn khơng cần phải lo lắng về việc mình qn tắt đèn, quạt, máy lạnh,... khi sử
dụng xong hoặc đi ra ra khỏi nhà.
Bên cạnh đó, Smarthome cũng sẽ giúp bạn giải quyết nỗi lo về hoá đơn tiền điện mỗi tháng, hỗ
trợ kiểm soát năng lượng của mọi thiết bị trong nhà thông qua hệ thống điều khiển từ xa.

2/kiểm sốt hệ thống chiếu sáng thơng minh


Kiểm sốt hệ thống chiếu sáng thơng minh là một điểm ấn tượng và phổ biến ở nhà thông
minh. Hệ thống này sẽ hỗ trợ bạn rất nhiều điều trong cuộc sống như:
Dễ dàng điều khiển hệ thống đèn trong nhà thơng qua điện thoại dù cho bạn có đi đâu



xa như du lịch, công tác,...
Chức năng hẹn giờ, bật/tắt linh hoạt cho hệ thống chiếu sáng. Bạn khơng cịn phải tốn



thời gian đi bật hay tắt như những bóng đèn thông thường.
Sử dụng chức năng điều khiển bằng giọng nói để bật/tắt hay tăng/giảm nhiệt độ theo ý



muốn nhờ trang bị trợ lý ảo.
Khi bạn mở cửa hay đi đến khu vực hành lang thì đèn sẽ tự động sáng lên.



3/kiểm sốt mơi trường, nhiệt độ, độ ẩm

Bạn khơng cần phải lo lắng về các vấn đề sức khỏe khi nhiệt độ oxy trong nhà quá thấp hay độ
ẩm quá cao. Với tính năng này sẽ cung cấp đến bạn những thông tin chi tiết về môi trường
xung quanh.
Chỉ với một chiếc điện thoại thơng minh, bạn đã có thể nắm bắt tồn bộ những thơng số
về nhiệt độ, độ ẩm, nồng độ oxy trong ngôi nhà. Nếu các yếu tố này trong nhà khơng phù hợp
thì bộ điều khiển sẽ tự điều chỉnh những thiết bị như máy lạnh, máy hút ẩm, quạt,... sao cho
phù hợp, giúp mang đến nguồn khơng khí trong lành và an tồn cho sức khỏe.
4/ hệ thống điều khiển rèm cửa tự động
Smarthome cịn được tích hợp hệ thống điều khiển rèm cửa, chỉ với một cái chạm tay là bạn có
thể điều khiển rèm cửa khép mở dễ dàng. Hệ thống điều khiển rèm cửa tự động trang bị chức
năng hẹn giờ khép mở giúp người dùng tiện lợi khi sử dụng.
Ngoài ra, bạn có thể điều khiển bằng điện thoại, máy tính bảng, giọng nói,... người dùng cũng
có thể thiết lập rèm hoạt động theo ngữ cảnh như đi ngủ, tiếp khách hay xem phim.
5/ điều khiển điều hịa thơng minh
Hầu hết, những chiếc máy lạnh hiện nay điều có hệ thống điều khiển thông minh mà không cần
lắp đặt. Bạn có thể thao tác điều khiển máy lạnh trên điện thoại, máy tính bảng dễ dàng và đơn
giản.
Tính năng điều khiển điều hịa thơng minh vơ cùng hữu ích và đa dạng như sau:


Nhanh chóng bật/tắt điều hịa dễ dàng thơng qua thiết bị thơng minh khi khơng có mặt ở



nhà.


Dễ dàng kiểm tra trạng thái hoạt động và nhiệt độ từ xa.



Tính năng cảm biến nhiệt độ của thiết bị giúp bạn điều chỉnh nhiệt độ phù hợp.



Bạn có thể điều khiển đơn giản bằng giọng nói với Google Assistant và Alexa, Siri.



Bạn có thể sử dụng trên Tuya, Broadlink, Sensibo Sky,... vô cùng tiện lợi.
6/Điều khiển ngôi nhà thông minh bằng giọng nói
Điều khiển ngơi nhà thơng minh bằng giọng nói là một tính năng được các chủ nhà yêu thích
khi sử dụng. Chức năng này cho phép người dùng kiểm sốt và điều khiển ngơi nhà của mình
hồn tồn bằng giọng nói, khơng phải thực hiện bất kỳ hành động nào.
Bạn có thể sử dụng các trợ lý ảo phổ biến hiện nay như Google Assistant, Amazon
Alexa, Siri,... hỗ trợ bạn điều khiển mọi thứ trong nhà một cách tiện lợi, bất kể bạn ở bất kỳ nơi
nào.
7/Đảm bảo an ninh cho tồn cho ngơi nhà
Smarthome sẽ được trang bị những camera thông minh nhằm đảm bảo an ninh cho tồn ngơi
nhà. Bạn dễ dàng quan sát những hoạt động của ngôi nhà qua các thiết bị hiện đại như điện
thoại, laptop, máy tính bảng,...
Điểm khác biệt của camera thơng minh là chúng có tích hợp cảm biến chuyển động, mang
đến hình ảnh cực sắc nét, đặc biệt là cảm biến hồng ngoại vào ban đêm. Camera cịn có khả
năng chịu nước hay nhiệt độ thay đổi thất thường.
Đồng thời, ngơi nhà thơng minh cịn trang bị những chiếc chng cửa hiện đại có camera giám
sát từ Google và Ring. Nếu bạn muốn đảm bảo sự an tồn cho ngơi nhà, chống trộm hiệu quả
24/24, bạn có thể trang bị hệ thống camera kết hợp với thiết bị chống trộm.
Khi có người lạ đột nhập, hệ thống cảm biến sẽ thơng báo đến điện thoại của bạn tức thì hoặc
hú cịi cảnh báo, bật đèn, mở rèm,... Chính vì thế, gia chủ hoàn toàn yên tâm khi ở nhà cũng
như đi cơng tác, du lịch. Để an tồn tuyệt đối, bạn hãy trang bị thêm cảm biến cửa và cảm biến

phát hiện chuyển động.

Cấu tạo một hệ thống SmartHome


1. Thiết bị đầu cuối như công tắt, đèn, camera, khoá cửa, cảm biến nhiệt độ…
2. Thiết bị kết nối các đầu cuối lại với nhau như Hub, Gateway…
3. Giao thức mạng để các thiết bị nói chuyện được với nhau như wifi, Zigbee, Z-Wave,
Thread…
4. Kết nối Internet để điều khiển từ xa, xem từ xa qua Internet

Các chuẩn kết nối phổ biến hiện nay
-wifi (Wireless Fidelity hay mạng 802.11) Chuẩn phổ biến và thường được lựa chọn của
nhiều nhà sản xuất thiết bị smarthome bởi tính thơng dụng và kinh tế do hầu hết tất cả các gia
đình hiện nay đều lắp đặt mạng Internet và phát wifi cho các thiết bị cầm tay và gia dụng kết
nối. Viện IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) đã đặt tên 802.11 cho wifi và
tạo ra nhiều thế hệ wifi khác nhau như 802.11a/b/g/n/ac/ad/ax. Thế hệ phổ biến hiện nay nhất là
802.11ac tương ứng là Wifi 5, hoạt động ở 2 dải tần 2.4GHz và 5GHz. Nhưng từ năm 2019 thế
hệ 802.11ax (Wifi 6) đang dần dần thay thế. Khoảng cách wifi theo lý thuyết <100m, thực tế
điều kiện trong nhà thơng thường khoảng cách kết nối khoảng 50m vì ảnh hưởng bởi các vật
cản.(Wireless Fidelity hay mạng 802.11) Chuẩn phổ biến và thường được lựa chọn của nhiều


nhà sản xuất thiết bị smarthome bởi tính thơng dụng và kinh tế do hầu hết tất cả các gia đình
hiện nay đều lắp đặt mạng Internet và phát wifi cho các thiết bị cầm tay và gia dụng kết nối.
Viện IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) đã đặt tên 802.11 cho wifi và tạo ra
nhiều thế hệ wifi khác nhau như 802.11a/b/g/n/ac/ad/ax. Thế hệ phổ biến hiện nay nhất là
802.11ac tương ứng là Wifi 5, hoạt động ở 2 dải tần 2.4GHz và 5GHz. Nhưng từ năm 2019 thế
hệ 802.11ax (Wifi 6) đang dần dần thay thế. Khoảng cách wifi theo lý thuyết <100m, thực tế
điều kiện trong nhà thơng thường khoảng cách kết nối khoảng 50m vì ảnh hưởng bởi các vật

cản.
- z-wave là chuẩn truyền thông không dây trong khoảng cách ngắn và tiêu thụ rất ít năng lượng
tương tự Zigbee. Dung lượng truyền tải 100kbit/s, đáp ứng khá tốt cho nhu cầu giao tiếp giữa
các thiết bị trong các hệ thống Nhà thông minh và IoT. Chuẩn Z-wave cũng phát triển mạng dựa
theo nguyên lý mesh network, điều đó cho phép mở rộng lên đến 232 thiết bị. Z-Wave hoạt
động từ dải tần số 800Mz tới 950Mhz tùy theo quy định từng quốc gia. Khoảng truyền khoảng
30m với dung lượng 9.6/40/100kbit/s. Tính đến thời điểm viết bài, đã có 3.300 sản phẩm tương
thích được chứng nhận Z-Wave.
- zigbee là một chuẩn giao thức truyền thông vật lý hoạt động ở tần số 2.4Ghz thường được
sử dụng trong các ứng dụng khoảng cách ngắn và dữ liệu truyền tin ít nhưng thường xun.
Chính vì sự ít tiêu tốn năng lượng, tính bảo mật cao, khả năng mở rộng số lượng các node gần
như vô hạn theo nguyên lý mesh, nên nó rất được ưu ái sử dụng trong nghành Smart home và
lĩnh vực IoT. Zigbee đã có 3 thế hệ được tạo ra, phiên bản mới nhất Zigbee 3.0 là sự hợp nhất
của các tiêu chuẩn Zigbee khác nhau thành một tiêu chuẩn duy nhất. Khoảng truyền lý thuyết
của Zigbee là 50-100m, nhưng thực tế chỉ được 10m với ít vật cản với dung lượng truyền
250kbps.
Một số thiết bị nhà thông minh

Hệ thống Google Home
Hệ thống Google Home được phát triển bởi ông lớn Google và cho phép người dùng điều khiển
bằng giọng nói với loa thông minh Google Home. Các thiết bị thông minh được quản lý thông
qua trợ lý ảo Google Assistant. Các thiết bị nổi bật của Google Home là Google Home, Google
Home Mini, Google Nest Hub, Google Home Max.

Hệ thống Amazon Alexa
Alexa là trợ lý ảo của Amazon được tích hợp trên nhiều thiết bị thơng minh. Nhờ đó giúp bạn
điều khiển các thiết bị này nhanh chóng và thuận tiện hơn.
Các thiết bị nổi bật của hệ thống Amazon Alexa là Amazon Echo, Echo Dot, Echo Show, Echo
Spot và Echo Plus.

Hệ thống Samsung Smartthings


Đây là hệ thống độc quyền của hãng Samsung. Hệ thống này giúp kết nối các thiết bị samsung
với nhau. Do đó chúng có thể hoạt động cùng nhau một cách rất thông minh. Các thiết bị tiêu
biểu của Samsung Smartthings là Samsung SmartThings Hub và Smart Breath Wi-Fi.

Hệ thống Apple Homekit
Apple Homekit tập hợp nhiều thiết bị thông minh ứng dụng cho smarthome với giao thức riêng.
Có thể điều khiển bằng Apple Watch, iPad hoặc iPhone thông qua giao diện iOS. Bạn cũng có
thể điều khiển bằng giọng nói sử dụng trợ lý ảo Siri.

Hệ thống nhà thông minh BKAV
Nổi bật nhất trong hệ thống nhà thông minh ở Việt Nam phải kể đến nhà thông minh BKAV. Nhà
thông minh BKAV sở hữu công nghệ vượt trội. Hệ thống này được đánh giá là nhà thông minh
thế hệ mới nhất thế giới.
Nhà thông minh BKAV cho phép kết nối tất cả các thiết bị trong nhà thành một hệ thống mạng.
Đó là các thiết bị như đèn chiếu sáng, rèm cửa, điều hịa, tivi, khóa cửa, bình nóng lạnh,
camera, quạt thơng gió, chng cửa, hệ thống tưới cây,…Và bạn có thể điều khiển chúng qua
các thiết bị gắn trên tường, qua smartphone hoặc máy tính bảng.
Nhà thơng minh của BKAV sở hữu danh sách thiết bị đáng nể như: Thiết bị xử lý trung tâm SH
– HAP, Thiết bị kiểm soát an ninh trung tâm SH – SCZ, Thiết bị điều khiển 4 kênh SH – CTZ,
Thiết bị kết nối trung tâm mạng ZigBee SH – BZ và rất nhiều thiết bị hiện đại khác.
Ưu diểm của SmartHome
Cung cấp sư an tâm cho chủ nhà, cho phpes họ quan sát từ xa, chơng lại sự nguy hiểm,..
Có thể thích ứng với sở thích của người dùng. Ví dụ, ngay khi bạn về đến nhà, cửa nhà để xe
sẽ mở, đèn sẽ sáng, lò sưởi sẽ bật và các giai điệu yêu thích của bạn sẽ bắt đầu phát trên loa.
Giúp người dùng nâng cao hiệu quả. Thay vì để máy điều hịa khơng khí chạy liên tục vào ban
ngày, hệ thống nhà thơng minh có thể học các hành vi của bạn và đảm bảo ngôi nhà sẽ được
làm mát khi bạn về nhà.

Tuong tự với các thiết bị gia dụng: hệ thống tưới nước thông minh, bãi cỏ của bạn sẽ được tưới
nước khi cần thiết với một lượng nước vừa đủ.
Năng lượng, nước và các nguồn lực khác được sử dụng hiệu quả hơn, giúp tiết kiệm tài
nguyên thiên nhiên và tiền bạc cho người dùng.
Nhược điểm của SmartHome


Phức tạp trong cảm nhận, một số người gặp khó khăn khi sự dụng công nghệ hoặc sẽ từ chối
sử dụng vì cảm thấy khó chịu ngay lần đầu.
Chưa có một chuẩn giao tiếp chung giữa các nhà sản xuất. Tuy nhiên, các liên minh tiêu chuẩn
đang hợp tác với các nhà sản xuất và các giao thức để đảm bảo khả năng tương tác và trải
nghiệm người dùng không bị gián đoạn.
Tính bảo mật thơng tin người dùng chưa cao. Ngồi việc bảo mật, nhiều người khơng thích nhà
thơng minh vì lo lắng về dữ liệu riêng tư.
Chi phí đầu tư lớn.
Kết luận
Nhà thông minh đã và đang là xu hướng phát triển trên thế giới khi công nghệ thông tin, đặc
biệt là internet được áp dụng trong mọi mặt của đời sống xã hội. Với nhiều tính năng thơng
minh, an tồn cho con người, nhà thơng minh hứa hẹn là xu hướng với nhiều tiềm năng phát
triển trong tương lai.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Robles, Rosslin John, and Tai-hoon Kim. "Applications, systems and methods in smart home
technology: a review." International Journal of Advanced Science and TechnologyVol. 15, February,
2010.
[2] Nguyễn Văn Thắng, Nguyễn Trọng Đức, “Ứng dụng Internet of Things xây dựng ngôi nhà thông
minh”, Đề tài NCKH cấp Trường, Trường Đại học Hàng hải, 2016.
[3] Han, Dae-Man, and Jae-Hyun Lim. "Smart home energy management system using IEEE 802.15. 4
and zigbee." Consumer Electronics, IEEE Transactions on 56.3 (2010): 1403-1410.
[4] Al-Fuqaha, Ala, et al. "Internet of things: A survey on enabling technologies, protocols, and
applications." Communications Surveys & Tutorials, IEEE 17.4 (2015): 2347-2376.