Khởi nnghiệm môn học Internet of Things | Trường đại học kinh doanh và công nghệ Hà Nội

lOMoAR cPSD| 45469857 lOMoAR cPSD| 45469857 KHỞI NGHIỆP
MÔN HỌC: Internet of Things
Đề tài: Nhà thông minh
Giảng viên hướng dẫn: Thực hiện: Mã sinh viên: Lớp:
Hà Nội ngày 13 tháng 3 năm 2024 GIỚI THIỆU
Nhà thông minh là một ngôi nhà sử dụng các thiết bị kết nối internet để có thể giám
sát và quản lý từ xa các thiết bị hệ thống, chẳng hạn như ánh sáng và sưởi ấm. Công nghệ
nhà thông minh, còn được gọi là tự động hóa nhà hoặc domotics, có nguồn gốc từ tiếng
Latinh domus, cón nghĩa là nhà, mang lại cho sự an toàn, thoải mái, tiện lợi và hiệu quả
năng lượng bằng cách cho phép họ điều khiển các thiết bị thông minh, thường sử dụng
ứng dụng nhà thông minh trên điện thoại thông minh hoặc thiết bị mạng khác. Là một
phần của Internet of Things (IoT), các hệ thống và thiết bị nhà thông minh thường hoạt
động cùng nhau, chia sẽ dữ liệu sử dụng của người tiêu dùng với nhau và tự động hóa các
hành động dựa trên sở thích của chủ nhà. 1 lOMoAR cPSD| 45469857 PHẦN NỘI DỤNG
1. Vai trò của internet of things đối với nhà thông minh
1.1. Điều khiển tự động
IoT cho phép điều khiển và tự động hóa các thiết bị khác nhau trong căn nhà một
cách liền mạch, từ chiếu sáng, sưởi ấm cho tới hệ thống an ninh cũng như thiết bị giải
trí. Như vậy, những thiết bị này có thể trao đổi thông tin với nhau, giúp nâng cao sự tiện
lợi, hiệu quả và tiết kiệm năng lượng.
1.2. Giám sát truy cập từ xa
Một trong những lợi ích quan trọng nhất của IoT trong nhà thông minh là khả năng
điều khiển, giám sát thiết bị từ xa. Chỉ với một chạm trên chiếc di động thông minh hoặc
cú bấm chuột tại website, gia chủ có thể quản lý, điều chỉnh cài đặt ngay cả khi không ở
nhà như: bật/tắt đèn, điều chỉnh nhiệt độ, kiểm tra camera an ninh,...
1.3. Tiết kiệm năng lượng
Với những ưu điểm kể trên, IoT có thể tối ưu hóa việc sử dụng năng lượng trong
ngôi nhà thông minh. Bằng cách sử dụng cảm biến, phân tích dữ liệu và tự động hóa, các
thiết bị thông minh có thể điều chỉnh mức tiêu thụ năng lượng dựa trên một vài yếu tố
như khu vực, thời gian trong ngày, hành vi, sở thích của người dùng.
Bộ điều khiển nhiệt, hệ thống chiếu sáng và thiết bị điện tử thông minh được thiết
kế có thể dễ dàng thích nghi với môi trường xung quanh. Từ đó giúp chủ nhà giảm hóa
đơn điện nước không cần thiết, mang lại môi trường sống bền vững hơn.
1.4. Tính năng bảo mật và an toàn
Các hệ thống giám sát an ninh bên trong/ngoài căn nhà được kết nối với nhau,
chẳng hạn như camera AI, khóa cửa thông minh, cảm biến đo lường chuyển động, cung
cấp cảnh báo theo thời gian thực và video. Qua đó, chủ nhà có thể giám sát, bảo vệ gián
tiếp căn nhà từ xa. IoT cũng có thể tích hợp với thiết bị báo cháy, máy phát hiện khí CO 2 lOMoAR cPSD| 45469857
cùng nhiều thiết bị an toàn khác để tự động ứng phó, đưa ra thông báo ngay lập tức trong tình huống khẩn cấp.
1.5. Trải nghiệm cá nhân hóa
Công nghệ IoT cho phép tùy chỉnh và cá nhân hóa trải nghiệm của người dùng
trong ngôi nhà thông minh. Bằng cách tìm hiểu sở thích, hành vi của người dùng, hệ
thống IoT có thể dự đoán, điều chỉnh thiết bị trong nhà theo nhu cầu của từng cá nhân
(nhiệt độ dựa trên thân nhiệt, ánh sáng, danh sách nhạc phát trong phòng,...).
2. Cách thức hoạt động của IoT trong nhà thông minh
2.1. Kết nối thiết bị
Các thiết bị hỗ trợ IoT trong nhà thông minh giao tiếp với nhau thông qua giao
thức không dây như Wi-Fi, Bluetooth, Zigbee hoặc Z-Wave, bao gồm bộ điều khiển
nhiệt, hệ thống chiếu sáng, thiết bị gia dụng, camera an ninh,... Những thiết bị này được
trang bị cảm biến, bộ xử lý nhúng (embedded) và mô-đun kết nối không dây.
Bằng cảm biến được nhúng trong thiết bị thông minh, hệ thống có thể thu thập
dữ liệu về môi trường gia đình. Chúng có thể phát hiện các yếu tố như chuyển động,
nhiệt độ, độ ẩm, cường độ ánh sáng. Dữ liệu được thu thập sẽ được truyền đến một
trung tâm hoặc cổng trung tâm trong hệ thống nhà thông minh thông qua mạng không dây.
2.2. Thu thập và truyền dữ liệu
Bằng cảm biến được nhúng trong thiết bị thông minh, hệ thống có thể thu thập
dữ liệu về môi trường gia đình. Chúng có thể phát hiện các yếu tố như chuyển động,
nhiệt độ, độ ẩm, cường độ ánh sáng. Dữ liệu được thu thập sẽ được truyền đến một
trung tâm hoặc cổng trung tâm trong hệ thống nhà thông minh thông qua mạng không dây.
2.3.Xử lý dữ liệu trung tâm
Hệ thống trung tâm (hub) đóng vai trò là "trái tim" của nhà thông minh. Tại đây,
dữ liệu từ nhiều cảm biến khác nhau được tổng hợp, xử lý, từ đó chủ nhà có thể đưa ra 3 lOMoAR cPSD| 45469857
quyết định sáng suốt. Hub có thể là một thiết bị hoặc phần mềm chuyên dụng chạy trên
máy chủ hoặc nền tảng đám mây (cloud).
2.4. Điều khiển và tự động hóa
Dựa trên quy tắc đã được thiết lập sẵn, hub sẽ gửi lệnh đến thiết bị, vật dụng
tương ứng. Ví dụ: Nếu cảm biến chuyển động phát hiện có chuyển động bất thường
trong sân, hệ thống trung tâm kích hoạt hệ thống an ninh hoặc bật đèn ở khu vực đó.
Những lệnh này cho phép các hoạt động trong nhà thông minh được tự động hóa, đồng
thời dễ dàng kiểm soát nhiều chức năng khác nhau.
2.5. Tương tác với người dùng
Người dùng có thể tương tác với hệ thống nhà thông minh thông qua nhiều giao
diện khác nhau như ứng dụng di động, website,… Các giao diện này cho phép chủ nhà
giám sát và điều khiển thiết bị từ xa, linh hoạt điều chỉnh cài đặt, nhận thông báo.
Qua đó, chủ nhà có thể dễ dàng giám sát, quản lý ngôi nhà từ mọi nơi, mang lại
sự linh hoạt, mức độ kiểm soát cao hơn đối với không gian sống của chính mình, tạo ra
một môi trường sống thông minh hơn.
3. Một số giải pháp nhà thông minh
3.1. Điều khiển ngôi nhà bằng giọng nói
- Các thiết bị smarthome có thể điều khiển bằng giọng nói, cho phép chủ nhà quản lý
tất cả các thiết bị trong gia đình từ xa thông qua trợ lý ảo. Đây là một đặc điểm của
ngôi nhà thông minh hiện đại nhất hiện nay.
- Các trợ lý ảo phổ biến nhất hiện nay bao gồm Siri, Google Assistant và Amazon
Alexa. Bạn chỉ cần nói ra câu lệnh “Hey, Siri” hoặc “OK, Google” sau đó có thể ra
lệnh điều khiển nhà thông minh của bạn và tạo ra các kịch bản sống tiện ích và sang trọng.
- Tính năng điều khiển ngôi nhà bằng giọng nói đặc biệt hữu ích trong các trường
hợp người dùng đang việc nhà, chăm sóc các thành viên trong gia đình và không
tiện bật/tắt thiết bị một cách thủ công. 4 lOMoAR cPSD| 45469857
- Ví dụ khi bạn sử dụng điện thoại Iphone và muốn bật đèn thì chỉ cần nói: “Hey,
Siri! Turn on the light” là các thiết bị đèn trong khu vực được cài đặt sẽ tự động
sáng mà không cần chạm tay vào công tắc.
3.2. Kiểm soát hệ thống điều hòa, tivi
- Hệ thống nhà thông minh hiện đại giúp chủ nhà tiện lợi hơn trong việc điều khiển
các thiết bị như điều hòa, tivi thông qua điện thoại trong căn nhà thông minh.
- Hệ thống cho phép kiểm tra trạng thái, nhiệt độ của các máy lạnh trong thời gian
thực từ xa. Bên cạnh đó, hệ thống cũng sẽ tự động tắt/bật điều hòa và tăng/giảm
nhiệt độ thông qua các cảm biến nhiệt độ hoặc cài đặt hẹn giờ.
- Ví dụ: khi cảm biến trong phòng nhận biết nhiệt độ hạ thấp dưới 22 độ C, điều hoà
sẽ tự động tăng nhiệt độ trong phòng lên để đảm bảo nhiệt độ đạt mức thông thường.
Từ đó sẽ đảm bảo giấc ngủ sâu và sức khỏe cho từng thành viên trong gia đình.
3.3 .Hệ thống chiếu sáng thông minh
- Hệ thống chiếu sáng thông minh của smarthome sẽ giúp bạn tự động hoặc bán tự
động bật/tắt toàn bộ đèn trong nhà.
- Nhờ vào cảm biến chuyển động, những chiếc đèn LED thông minh sẽ tự động sáng
khi có người đi qua một khu vực nhất định và tắt đi sau một khoảng thời gian, vừa
tiết kiệm điện năng lại có thể hỗ trợ bảo vệ an ninh của ngôi nhà.
- Không chỉ vậy, bạn cũng có thể bật tắt đèn từ xa thông qua smartphone mọi lúc mọi
nơi và dễ dàng tạo ra các kịch bản chiếu sáng, chuyển cảnh chiếu sáng để phù hợp
với mục đích sử dụng và cảm xúc cho từng khoảnh khắc.
- Ví dụ: khi bạn về nhà và muốn bật đèn trước khi vào nhà thì chỉ cần mở app điều
khiển trên điện thoại và chọn mở đèn. Bạn có thể chọn mở đèn ngoài sân vườn,
trong nhà, tầng 1, tầng 2, phòng khách, phòng bếp… riêng biệt để tiết kiệm điện
năng và tối ưu ánh sáng cho từng không gian.
3.4 . Bật, tắt bình nóng lạnh thông minh 5 lOMoAR cPSD| 45469857
- Thông qua chiếc smartphone, người dùng cũng có thể bật/ tắt bình nóng lạnh từ xa
giúp tiết kiệm thời gian và năng lượng.
- Nhờ đó bạn sẽ không cần phải chờ đợi nước nóng cũng như không sợ quên tắt bình
nóng lạnh sau khi đã sử dụng xong.
- Ví dụ khi bạn tan làm và muốn được tắm ngay khi vừa về đến nhà mà không phải
đợi nước nóng; bạn chỉ cần mở điện thoại và bật bình nóng lạnh lên. Khi đó bạn sẽ
có sẵn nước nóng để tắm khi vừa về nhà mà không cần mất thời gian chờ đợi. 6 lOMoAR cPSD| 45469857 7 lOMoAR cPSD| 45469857
3.5 . Điều khiển rèm thông minh
- Một trong những đặc điểm của ngôi nhà thông minh là có thể tự động đóng/mở rèm
thông qua điều khiển bằng app hoặc công tắc thông minh.
- Bên cạnh đó chủ nhân ngôi nhà cũng có thể cài đặt sẵn theo chế độ mặt trời mọc
hoặc lặn.Khi mặt trời mọc rèm tự động mở và khi mặt trời lặn sẽ tự động đóng.
- Khi bạn muốn không gian phòng khách ngập tràn ánh nắng tự nhiên, bạn chỉ cần
lấy điện thoại và chọn chế độ mở rèm. Khi đó rèm sẽ tự động mở để ánh sáng tự
nhiên có thể lọt vào phòng khách mà không cần phải đi bộ ra và kéo rèm thủ công.
- Bên cạnh đó, hệ thống rèm cửa thông minh có thể tạo ngữ cảnh, kịch bản để giúp
cuộc sống tiện ích và hiện đại hơn. Khi tạo ngữ cảnh “thức dậy” thì đúng 6h sáng
rèm sẽ tự động mở để ánh sáng tràn vào nhà.
3.6 . Hệ thống an ninh – chống trộm
- Phát hiện chuyển động của người chính xác tới 97%.
- Ghi lại hình ảnh có độ chân thực cao nhờ độ phân giải 2K và hình ảnh màu 24/24
- Tự động phát loa báo động, chớp đèn xua đuổi kẻ trộm khi phát hiện xâm nhập trái phép.
- Gửi tin nhắn cảnh báo tới điện thoại người dùng ngay tức thì.
- Có thể xem và kiểm soát từ xa thông qua smartphone hoặc máy tính bảng.
- Tích hợp được với hệ thống an ninh toàn diện khác để cung cấp giải pháp an ninh toàn diện cho ngôi nhà.
- Khi có người xâm nhập, camera thông minh sẽ nhận diện và chụp lại ảnh gửi đến
điện thoại của người dùng.
- AI Camera Lupa khi kết hợp với hệ thống nhà thông minh sẽ tự động cảnh báo bằng
còi hú, phun nước, tự động bật đèn hoặc phun nước để đuổi trộm.
3.7 . Cửa tự động thông minh 8 lOMoAR cPSD| 45469857
- Cửa, cổng tự động thông minh giúp gia tăng tính tiện ích và thuận tiện cho người
sử dụng. Chủ nhà không cần phải mất thời gian mở cửa bằng tay hay bằng chìa
khóa mỗi lần ra vào mà chỉ cần ngồi trên xe và chạm mở cổng trên smartphone
- Đặc biệt đối với trường hợp thời tiết mưa thì hệ thống cổng tự động sẽ càng trở lên
tiện lợi hơn. Bên cạnh đó cổng thông minh còn được tích hợp hệ thống camera giúp
giám sát người ra vào, đảm bảo an ninh. Người dùng cũng có thể kiểm tra lịch sử
đóng/mở cửa theo thời gian thực để kiểm soát người ra/vào nhà.
- Giả sử bạn đang trên đường về và trời bất ngờ mưa to. Bạn muốn vào nhà mà không
cần mở cửa xe rồi xuống mở cổng. Bạn chỉ cần mở app và chọn chế độ mở cổng
sau đó lái xe vào và chọn đóng cổng khi đã vào tới nhà.
3.8 . Hệ thống âm thanh đa vùng
- Hệ thống âm thanh đa vùng cho phép bạn có thể nghe nhạc chất lượng cao bằng
cách điều khiển qua điện thoại hoặc giọng nói. Hệ thống loa có thể đồng thời phát
cùng 1 bài hát ở tất cả các phòng hoặc có thể mỗi không gian phát một đoạn âm thanh khác nhau.
- Ví dụ khi có bạn bè đến chơi và tổ chức BBQ tại sân vườn nhà bạn, với căn nhà
thông minh bạn có thể dùng điện thoại hoặc giọng nói để mở nhạc thư giãn; giúp
tăng thêm không khí vui tươi cho buổi tiệc BBQ.
3.9 . Hệ thống tưới cây thông minh
- Hệ thống tưới cây thông minh giúp dễ dàng kiểm soát và cấu hình các thiết bị tưới
từ xa thông qua điện thoại hoặc máy tính.
- Đặc điểm của ngôi nhà thông minh này cho phép bạn điều chỉnh lượng nước được
sử dụng và thời gian tưới cây một cách linh hoạt và tiện lợi.
- Bên cạnh đó, hệ thống này cũng giúp đuổi trộm khi tích hợp vào hệ sinh thái nhà thông minh.
- Bạn thường xuyên bận rộn và không thể đúng giờ tưới nước cho cây cối trong sân
vườn? Bạn chỉ cần cài đặt hệ thống tưới tự động vào 8h sáng mỗi ngày, như vậy cứ 9 lOMoAR cPSD| 45469857
đến 8h sáng hệ thống sẽ tự phun nước và tưới hết toàn bộ cây cối, hoa cỏ trong vườn.
4. Ý tưởng xây dựng nhà thông minh cho đô thị
4.1. Xây dựng hệ thống quản lí năng lượng thông minh
Sử dụng cảm biến để theo dõi và điều chỉnh tiêu thụ năng lượng trong các tòa nhà,
đèn chiếu sáng, hệ thống điều hòa không khí và các thiết bị gia đình khác.
Tối ưu hóa việc sử dụng năng lượng và giảm thất thoát.
4.2. Giao thông thông minh
Phát triển hệ thống giao thông thông minh để giảm ùn tắc, tăng hiệu xuất vận hành,
và cải thiện an toàn giao thông.
Sử dụng cảm biến và dữ liệu để dự đoán tình trạng giao thông và đề xuất lộ trình tối ưu cho người dùng.
4.3. Quản lý rác thải thông minh
Xây dựng hệ thống quản lý rác thông minh để giảm ô nhiễm môi trường và tối ưu
hóa việc thu gom và xử lý rác thải.
Sử dụng công nghệ theo dõi lượng rác và định hướng xe thu gom rác hiệu quả.
4.4. An ninh thông minh
Lắp đặt hệ thống thông minh với camera giám sát, cảm biến chuyển động, và hệ thống báo động.
Tự động hóa quản lý tòa nhà, bao gồm việc kiểm soát ánh sáng, nhiệt độ, và tiết kiệm năng lượng.
4.5. Ứng dụng công nghệ Blockchain trong quản lý đô thị
Sử dụng công nghệ Blockchain để quản lý thông tin về quy hoạch đô thị, quản lí tài
sản và giao dịch tài chính.
Đồng thời tạo sự minh bạch và an toàn cho việc quản lí đô thị. 10