Bài giảng Mạng không dây - Chương 9: Smart Home - Lương Minh Huấn

Trường Cao Đẳng Kỹ Thuật Cao Thắng CHƯƠNG 9: SMART HOME GV: LƯƠNG MINH HUẤN NỘI DUNG Khái niệm nhà thông minh Xu thế sử dụng nhà thông minh III. Các thiết bị triển khai nhà thông minh IV.Một số mô hình nhà thông minh I. KHÁI NIỆM NHÀ THÔNG MINH Nhà thông minh (home automation, domotics, smart home hoặc Intellihome) là kiểu nhà được lắp đặt các thiết bị điện, điện tử có thể được điều khiển hoặc tự động hoá hoặc bán tự động, thay thế con người trong thực hiện một hoặc một số thao tác quản lý, điều khiển. Hệ thống điện tử này giao tiếp với người dùng thông qua bảng tử đặt trong nhà, ứng dụng trên điện thoại di động, máy bảng hoặc một giao diện web. I. KHÁI NIỆM NHÀ THÔNG MINH Có nhiều thương hiệu cho nhà thông minh, tuy vậy chưa có chuẩn công nghiệp nào được đặt ra cho nó và do vậy thị trường nhà phân minh rất phân mảnh. Các gói nhà thông minh hiện nay sử dụng các giao thức riêng từng công ty và không tương thích với nhau. Các công ty cung cấp nhà thông minh hạn chế việc cài đặt độc của cá nhân bằng cách không cung cấp tài liệu chi tiết về phẩm. I. KHÁI NIỆM NHÀ THÔNG MINH Các Chức Năng Chính Của Nhà Thông Minh  Điều khiển chiếu sáng (on/off, dimmer, scence, timer, logic,)  Điều khiển mành, rèm, cửa cổng  Hệ thống an ninh, báo động, báo cháy  ĐK Điều hòa, máy lạnh  HT Âm thanh đa vùng  Camera, chuông hình  Hệ thống Bảo vệ nguồn điện  Các tiện ích và ứng dụng khác I. KHÁI NIỆM NHÀ THÔNG MINH I. KHÁI NIỆM NHÀ THÔNG MINH Rào cản để smart home chưa phát triển:  Rào cản tâm lý hàng trăm năm để lại  Giá cả chưa bình dân để phổ cập  E ngại về sự phức tạp khi lắp đặt và sử dụng I. KHÁI NIỆM NHÀ THÔNG MINH Các công nghệ smart home:  Smart TV - TV thông minh kết nối Internet, truy cập nội dung thông qua các ứng dụng, chẳng hạn như video và âm nhạc theo yêu cầu. Một số TV thông minh bao gồm nhận diện giọng nói hoặc cử chỉ.  Hệ thống chiếu sáng thông minh như Hue từ Philips Lighting Holding B.V., có thể phát hiện khi nào có người ở trong phòng và điều chỉnh ánh sáng nếu cần. Bóng đèn thông minh cũng có thể tự điều chỉnh dựa trên ánh sáng ban ngày. I. KHÁI NIỆM NHÀ THÔNG MINH  Bộ điều chỉnh nhiệt thông minh (Smart thermostats) chẳng như Nest của Nest Labs Inc., được tích hợp Wi-Fi, cho phép người dùng lên lịch, theo dõi và điều khiển nhiệt độ trong nhà từ xa. thiết bị này cũng học hành vi của chủ nhà và tự động sửa đổi lập nhằm cung cấp cho người dùng sự thoải mái và hiệu quả tối Bộ điều chỉnh nhiệt thông minh cũng có thể báo cáo việc sử năng lượng và nhắc nhở người dùng thay đổi bộ lọc.  Khóa thông minh và dụng cụ mở cửa nhà để xe, người dùng thể cho phép hoặc từ chối mở cửa cho khách vào nhà. Hơn khóa thông minh cũng có thể phát hiện khi chủ nhà đang ở gần mở khóa cho họ. I. KHÁI NIỆM NHÀ THÔNG MINH  Camera quan sát thông minh, người dùng có thể theo dõi nhà của mình khi di chuyển hoặc đi nghỉ mát. Các cảm biến chuyển động thông minh cũng có thể xác định sự khác biệt giữa chủ nhà, khách, thú cưng và kẻ trộm để thông báo cho chính quyền nếu phát hiện hành vi đáng ngờ.  Có thể tự động chăm sóc vật nuôi với hệ thống cho ăn đã được kết nối sẵn. Cây trồng trong nhà và cỏ cũng được tưới nước bằng bộ đếm thời gian đã được kết nối. I. KHÁI NIỆM NHÀ THÔNG MINH  Các thiết bị nhà bếp đều có sẵn, bao gồm máy pha cà phê thông minh có thể pha một tách cà phê thơm ngon ngay khi chuông thức của bạn reo lên; tủ lạnh thông minh theo dõi ngày hết hạn, danh sách mua sắm hoặc thậm chí tạo ra các công thức nấu ăn trên các thành phần sẵn có; nồi nấu và lò nướng bánh mỳ; trong phòng giặt có máy giặt và máy sấy.  Các màn hình hệ thống hộ gia đình có thể cảm nhận được điện tăng vọt và tắt thiết bị; nhận thấy đường ống nước bị hỏng ngắt các đường ống và tắt nước để không bị tràn ra sàn. I. KHÁI NIỆM NHÀ THÔNG MINH Nguyên tắc hoạt động của nhà thông minh:  Nhà thông minh không phải là các thiết bị và ứng dụng riêng chúng làm việc cùng nhau để tạo ra một mạng lưới có thể điều khiển từ xa.  Chủ nhà điều khiển tất cả các thiết bị được kiểm soát bởi một điều khiển tự động, được gọi là smart home hub. Smart home hub một thiết bị phần cứng hoạt động như điểm trung tâm của hệ thống smart home có thể cảm nhận, xử lý dữ liệu và truyền thông không dây.  Nó kết hợp tất cả các ứng dụng riêng lẻ vào một ứng dụng smart home duy nhất có thể được kiểm soát từ xa bởi chủ nhà. I. KHÁI NIỆM NHÀ THÔNG MINH Machine learning và trí tuệ nhân tạo (AI) ngày càng trở nên phổ biến trong các hệ thống smart home, cho phép các ứng dụng home automation thích ứng với môi trường của họ I. KHÁI NIỆM NHÀ THÔNG MINH II. XU THẾ SỬ DỤNG NHÀ THÔNG MINH Thị trường smart home hiện nay rất khác so với chỉ 2-3 năm trước khi mà các bóng đèn thông minh hay bộ điều khiển nhiệt độ thông minh bắt đầu rộ lên. Người ta làm ra nhiều thứ đa dạng hơn, tích hợp các công nghệ trước đây chỉ có trên smartphone vào những món đồ gia dụng thông minh, cũng như giúp mạng lưới thiết bị smarthome giao với nhau một cách hiệu quả, tăng cường khả năng chia sẻ dữ liệu Trợ lý ảo vào nhà Hầu như tất cả những công ty công nghệ lớn đều có trợ lý ảo. Microsoft có Cortana, Apple có Siri, Google có Now + Voice, còn Amazon thì Alexa. Hiện tại, những trợ lý này chỉ hoạt động trên di động và cần kết mạng đến máy chủ của các hãng để xử lý ngôn ngữ và nhận lệnh. Dự đoán trong tương lai, các trợ lý ảo sẽ nằm ở trung tâm ngôi hoặc trong các thiết bị smarthome và không cần Internet nữa, chúng thể tự chạy trên các thiết bị local. Điều này sẽ giúp tăng thời gian xử lý, tiết kiệm pin và giảm những lo ngại về quyền riêng tư. Các nguồn cấp năng lượng mới  Hiện nay hầu hết những thiết bị smarthome đều dùng pin hoặc trực tiếp, nhưng điều đó sẽ sớm thay đổi khi mà ngày càng nhiều thiết bị gia dụng thông minh chạy bằng năng lượng mặt trời.  Bóng đèn, cảm biến lắp ngoài vườn hay các thiết bị an ninh là những ứng viên đầu tiên cho cách tiếp cận mới về năng lượng trong ngành smarthome. Sống khỏe hơn  Con người đang sống lâu hơn, hoạt động nhiều hơn và độc lập hơn  Đây cũng là lý do vì sao các thiết bị sức khỏe, vòng đeo tay thể hay cân thông minh đang được ưa chuông.  Nhưng song song đó, chi phí khám chữa bệnh cũng tăng lên.  Để hỗ trợ một thế hệ đang già đi và cũng để giúp giảm chi phí các thiết bị Internet of Things có vai trò rất quan trọng. III. CÁC THIẾT BỊ TRIỂN KHAI TRONG SMART HOME Thiết bị xử lý trung tâm SH – HAP  Điều khiển và kiểm soát toàn bộ các thiết bị trong hệ thống SmartHome. Có khả năng quản lý và điều khiển tới 500 thiết bị trong nhà. III. CÁC THIẾT BỊ TRIỂN KHAI TRONG SMART HOME Thiết bị kết nối trung tâm mạng ZigBee SH – BZ  Khởi tạo mạng và kết nối các thiết bị trong hệ thống và Bộ xử lý trung tâm. Có khả năng quản lý và kết nối tới trên 200 thiết bị ZigBee. Thiết kế cao cấp sử dụng vỏ nhôm nguyên khối. III. CÁC THIẾT BỊ TRIỂN KHAI TRONG SMART HOME Thiết bị kiểm soát an ninh trung tâm SH – SCZ  Làm nhiệm vụ kết nối các thiết bị kiểm soát an ninh mở rộng. Có khả năng kết nối tới 50 thiết bị kiểm soát an ninh mở rộng.  Kiểm soát trực tiếp các cảm biến an ninh như: Hàng rào điện tử, cảm biến vị trí, cảm biến vỡ kính, cảm biến khói, cảm biến mở cửa, Tín hiệu sau khi được thu thập sẽ được chuyển về Bộ xử lý trung tâm để xử lý đưa ra các cảnh báo an ninh theo kịch bản. III. CÁC THIẾT BỊ TRIỂN KHAI TRONG SMART HOME Thiết bị điều khiển 6 kênh SH – CC6  Sử dụng trong hệ thống SmartHome.  Cho phép điều khiển 6 kênh công suất (4 kênh đóng mở, 2 dimmer), điều khiển điều hòa, rèm mành, ánh sáng và tạo các bản theo yêu cầu của người dùng. III. CÁC THIẾT BỊ TRIỂN KHAI TRONG SMART HOME Thiết bị kết nối mở rộng mạng ZigBee SH-RE  Các thiết bị SH-RE kết nối với nhau và kết nối tới Thiết bị kết trung tâm SH-BZ để tạo thành mạng Backbone của hệ thống SmartHome. Các thiết bị đầu cuối sẽ kết nối với SH-RE gần nhất truyền thông tới bộ xử lý trung tâm SH-HAP. III. CÁC THIẾT BỊ TRIỂN KHAI TRONG SMART HOME Thiết bị điều khiển rèm SH – CZ  Sử dụng trong hệ thống SmartHome. Cho phép điều khiển 4 kênh công suất, mỗi kênh có thể chịu dòng tải tối đa 5A III. CÁC THIẾT BỊ TRIỂN KHAI TRONG SMART HOME Thiết bị kiểm soát vào ra và chuông cửa có hình SH–ACS  Kiểm soát vào ra thông qua nhận dạng vân tay, thẻ RFID, chuông cửa có hình, mở cửa tự động, kết nối mạng hoạt động theo kịch bản Nút bấm của thiết bị ngoài trời sử dụng công nghệ cảm ứng điện dung đặc biệt, có khả năng hoạt động trong mọi điều kiện thời tiết III. CÁC THIẾT BỊ TRIỂN KHAI TRONG SMART HOME Thiết bị điều khiển âm thanh đa vùng SH – MZA  Điều khiển phát âm theo các vùng riêng biệt. Mỗi vùng có thể các bài nhạc khác nhau. Có thể ghi âm giọng nói và phát trên thông theo kịch bản tùy ý. Lựa chọn phát nhạc từ xa qua điện thoại tablet. III. CÁC THIẾT BỊ TRIỂN KHAI TRONG SMART HOME Bật đèn thông minh gắn trần (loại cơ bản) SH – DZ/D2  Điện áp: 220V - 50/60HZ. Khả năng chịu tải: 1600W (đèn sợi đốt); 400W (đèn huỳnh quang). Khoảng cách cảm ứng: 5m. Vùng cảm ứng khả dụng 20m2. Thời gian chờ tắt: 10-3600s tùy chỉnh. Có chức năng công tắc thông minh để cài đặt cảm biến ánh sáng: Ngày – III. CÁC THIẾT BỊ TRIỂN KHAI TRONG SMART HOME Ổ cắm thông minh SH – PZ  Điều khiển thiết bị điện được cắm vào như máy bơm, quạt thông gió, bình nước nóng III. CÁC THIẾT BỊ TRIỂN KHAI TRONG SMART HOME Thiết bị giám sát môi trường SH – SSZ  Thực hiện chức năng đo nhiệt độ, độ ẩm, cường độ ánh sáng, được sử dụng trong hệ thống SmartHome. Các thông số đo của thiết bị được gửi về Bộ xử lý trung tâm để xử lý và điều khiển các thiết bị như: Điều hòa, máy tạo ẩm, hệ thống chiếu sáng nhằm tạo ra môi trường sống tiện nghi. III. CÁC THIẾT BỊ TRIỂN KHAI TRONG SMART HOME Thiết bị điều khiển hồng ngoại SH – IRZ  Thực hiện điều khiển các thiết bị điện gia dụng trong nhà như: Điều hòa, tivi, đầu đĩa giúp thực hiện các chức năng tiện ích của hệ thống SmartHome. Với các tính năng điều khiển thông qua tín hiệu hồng ngoại tương tụ như điều khiển từ xa, thiết bị cho phép tích hợp các thiết bị gia dụng vào hệ thống SmartHome một cách dễ dàng và tăng thêm các tiện ích cho hệ thống SmartHome. III. CÁC THIẾT BỊ TRIỂN KHAI TRONG SMART HOME IV. MỘT SỐ MÔ HÌNH NHÀ THÔNG MINH IV. MỘT SỐ MÔ HÌNH NHÀ THÔNG MINH IV. MỘT SỐ MÔ HÌNH NHÀ THÔNG MINH