Khóa luận Nghiên cứu, tìm hiểu các công nghệ trong việc phát triển nhà thông minh
Nguyễn Thị Bích Thủy K51C-HTTT
Khóa luận tốt nghiệp
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ
Nguyễn Thị Bích Thủy
NGHIÊN CỨU, TÌM HIỂU CÁC CÔNG NGHỆ
TRONG VIỆC PHÁT TRIỂN NHÀ THÔNG MINH
KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY
Ngành: Hệ thống thông tin
HÀ NỘI - 2010
Nguyễn Thị Bích Thủy K51C-HTTT
Khóa luận tốt nghiệp
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ
Nguyễn Thị Bích Thủy
NGHIÊN CỨU, TÌM HIỂU CÁC CÔNG NGHỆ
TRONG VIỆC PHÁT TRIỂN NHÀ THÔNG MINH
KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY
Ngành: Hệ thống thông tin
Cán bộ hướng dẫn: TS. Nguyễn Ngọc Hóa
HÀ NỘI - 2010
Nguyễn Thị Bích Thủy K51C-HTTT
Khóa luận tốt nghiệp
Lời cảm ơn
Để hoàn thành được khóa luận này tôi xin chân thành cảm
ơn các thầy/cô trường Đại học Công nghệ đã chỉ bảo, giúp đỡ tôi
hoàn thành khóa luận này.
Tôi cũng xin bày tỏ lòng biết ơn tới các anh chị trong công
ty I-Solution, công ty Emate đã cung cấp tài liệu cũng như giúp
đỡ tôi hoàn thành khóa luận.
Cuối cùng tôi xin được gửi lời cảm ơn của mình tới gia
đình, tập thể lớp K51CB, đã động viên giúp đỡ tôi trong quá
trình thực hiện khóa luận.
Do điều kiện thời gian hạn chế, khóa luận khó tránh khỏi
những thiếu sót, kính mong thầy cô cùng các bạn góp ý để khóa
luận được hoàn thiện.
Sinh viên
Nguyễn Thị Bích Thủy
Nguyễn Thị Bích Thủy K51C-HTTT
Khóa luận tốt nghiệp
GIỚI THIỆU
Công nghệ thông tin là một ngành đem lại cho cuộc sống con người nhiều tiện
ích mà không ngành nào có thể sánh bằng. Một trong những tiện ích to lớn ấy là đem lại
sự thoải mái và tiện nghi cho đời sống sinh hoạt hàng ngày.
Hãy tưởng tượng buổi sáng chúng ta thức dậy, đèn trong phòng tự động điều
chỉnh ánh sáng phù hợp với ánh sáng ngoài trời, cỏ ở sân được tưới nước phù hợp với
độ ẩm trong ngày, khi chúng ta xuống nhà đã có bánh mỳ nóng trong lò nướng bánh và
máy cà phê tự động bật. Khi ra khỏi nhà, chúng ta có thể hoàn toàn yên tâm về hệ thống
an ninh cho ngôi nhà. Buổi chiều khi về nhà bồn tắm đã được xả đủ nước nóng, ánh
sáng vừa phải, nhạc du dương được bật để chúng ta có thể bước ngay vào thế giới thư
giãn v.v.
Trong khóa luận này tôi xin giới thiệu các giải pháp nhà thông minh và tập trung
nghiên cứu một trong những giải pháp tối ưu là hệ thống Bus cài đặt châu Âu
(European Installation Bus viết tắt là EIB), trong chương 4, tôi sẽ trình bày một cách
tổng quan về cấu hình mạng, các phương tiện, phương thức truyền thông, định dạng gói
dữ liệu, việc quản lý địa chỉ và mạng.
Do thời gian và quy mô nghiên cứu còn hạn chế nên khóa luận khó tránh khỏi
những thiếu sót, rất mong sự quan tâm, đóng góp của các thầy cô giáo, các bạn đọc để
khóa luận được hoàn thiện và thiết thực.
Nguyễn Thị Bích Thủy K51C-HTTT
Khóa luận tốt nghiệp
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Chữ viết tắt
ApC
Viết đầy đủ
Application Controller
Bus Coupling Unit
Ý nghĩa
Điều khiển ứng dụng
BCU
Đơn vị nối bus
EIB
European Installation Bus
Bus cài đặt tiêu chuẩn Châu
 u
EIS
ETS
LC
EIB Interworking Standard
EIB Tool Software
Chuẩn ảnh hưởng EIB
Phần mềm công cụ EIB
Bộ nối dò ng
Line Coupler
PLC
Power Line Comunicate
Cô ng nghệ truyền thông trên
đường dây điện
TP
Twisted Pair
Cáp đôi xoắn
Nguyễn Thị Bích Thủy K51C-HTTT
Khóa luận tốt nghiệp
MỤC LỤC
CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU............................................................................................ 1
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
1.6
Tầm quan trọng của nhà thông minh trong cuộc sống hiện đại....................1
Ý nghĩa khoa học........................................................................................1
Ý nghĩa thực tiễn ........................................................................................2
Đối tượng nghiên cứu .................................................................................2
Phương pháp nghiên cứu ............................................................................3
Nội dung nghiên cứu ..................................................................................3
CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ NHÀ THÔNG MINH......................................... 4
2.1
2.2
2.3
2.4
Xu hướng phát triển nhà thông minh trên thế giới.......................................4
Xu hướng phát triển nhà thông minh ở Việt Nam .......................................4
Thế nào là một ngôi nhà thông minh...........................................................5
Mô hình nhà thông minh.............................................................................9
2.4.1 Mạng LAN ............................................................................................9
2.4.2 Các thiết bị thông minh........................................................................10
CHƯƠNG 3: GIỚI THIỆU VỀ CÔNG NGHỆ NHÀ THÔNG MINH ............... 12
3.1
3.2
3.3
3.4
Khái niệm công nghệ nhà thông minh.......................................................12
Ưu điểm của công nghệ nhà thông minh...................................................12
Các công nghệ nhà thông minh.................................................................13
Công nghệ EIB là công nghệ mang tính đột phá .......................................16
CHƯƠNG 4: CÔNG NGHỆ EIB .......................................................................... 21
4.1 Giới thiệu về công nghệ EIB.....................................................................21
4.1.1 Mục đích tổng quan .............................................................................21
4.1.2 Các tính năng chính của bus.................................................................22
4.2
Truyền thông ............................................................................................23
4.2.1 Topo vật lý...........................................................................................23
4.2.2 Twisted Pair.........................................................................................23
4.2.3 Cài đặt topo xoắn đôi:..........................................................................24
4.3
Sự trao đổi dữ liệu và hoạt động mạng:.....................................................27
4.3.1 Sự trao đổi dữ liệu: ..............................................................................27
4.4
Giao thức EIB:..........................................................................................29
4.4.1 Cấu trúc gói dữ liệu: ............................................................................29
4.4.2 Chế độ địa chỉ:.....................................................................................30
4.5
Các thành phần EIB:.................................................................................32
4.5.1 Định nghĩa các thành phần cơ bản:.......................................................33
4.5.2 Định nghĩa thành phần hệ thống:..........................................................34
4.5.3 Định nghĩa thiết bị BUS EIB:...............................................................35
4.5.4 Cổng kết nối với mạng bên ngoài:........................................................36
4.6
Phần mềm cài đặt EIB: .............................................................................36
Nguyễn Thị Bích Thủy K51C-HTTT
Khóa luận tốt nghiệp
CHƯƠNG 5: ỨNG DỤNG THỰC TẾ.................................................................. 37
5.1
5.2
5.3
5.4
Bài toán ....................................................................................................37
Đánh địa chỉ .............................................................................................38
Lập trình...................................................................................................39
Ví dụ ........................................................................................................39
5.4.1 Các tính năng trong nhà .......................................................................39
5.4.2 Bố trí thiết bị........................................................................................40
CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN...................................................................................... 48
TÀI LIỆU THAM KHẢO...................................................................................... 49
Nguyễn Thị Bích Thủy K51C-HTTT
Khóa luận tốt nghiệp
CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU
1.1
Tầm quan trọng của nhà thông minh trong cuộc sống hiện đại
Khái niệm ngôi nhà dùng để che mưa che nắng, là nơi trú ẩn cho con người
trong những tình trạng thời tiết khó khăn đã đi vào quá khứ từ rất lâu, ngôi nhà hiện
nay còn là nơi nghỉ ngơi, thư giãn những lúc mệt mỏi, là nơi thể hiện tính sáng tạo, óc
thẩm mỹ của con người. Chính vì thế mà ta có thể thấy ngành xây dựng luôn luôn phát
triển trên toàn thế giới về mọi mặt, quy mô, thẩm mỹ, công nghệ, .v.v. Ngôi nhà hiện
nay của con người đã to hơn, đẹp hơn, tiện nghi hơn, và những tiêu chí ấy luôn được
nâng cao nhằm phục vụ con người một cách hiệu quả nhất. Trong tương lai, những
tiêu chí trên sẽ không bao giờ dừng lại, trong đó phương diện công nghệ luôn được đề
cao và là phương diện đi đầu trong công cuộc phát triển ngành xây dựng.
Khi các công trình nhà ở đã phát triển mạnh theo quy mô và kiến trúc thì người
ta quan tâm hơn đến tính thoải mái của con người khi sử dụng nó, và họ kết hợp tất cả
chức năng có thể có của ngôi nhà để mang lại cho con người một cuộc sống tiện nghi,
không lo nghĩ. Ngôi nhà càng ngày càng trở nên thông minh, thân thiện với con người,
hiểu được những suy nghĩ của chủ nhà và thực hiện các ý nghĩ của chủ nhà một cách
tự động, chính xác. Từ đó khái niệm nhà thông minh đã được đưa ra để các nhà khoa
học nghiên cứu.
Ngôi nhà thông minh là khái niệm sẽ giải quyết các vấn đề như: tiện nghi, thoải
mái, an toàn, tiết kiêm, an tâm v.v.
1.2
Ý nghĩa khoa học
Nhà thông minh mang một ý nghĩa rất lớn cho khoa học, bởi nó đưa ra giải
pháp mới cho ngành điện tử, giải pháp truyền dẫn và quản lý tài nguyên điện trong
thiết kế xây dựng. Một giải pháp hoàn toàn khác biệt so với giải pháp truyền thống sử
dụng mạng lưới điện 220V hay 110V trên toàn hệ thống đường dây diện, làm cho
người dùng có thể gặp nguy hiểm, đặc biệt với trẻ nhỏ. Giờ đây mạng lưới điện giao
tiếp với người dùng chỉ còn 24V không thể gây nguy hiểm tính mạng cho con người.
Các sản phẩm trong công trình xây dựng không còn là các sản phẩm hoạt động riêng
- 1 -
Nguyễn Thị Bích Thủy K51C-HTTT
Khóa luận tốt nghiệp
rẽ nữa, mà chúng được phối hợp với nhau tạo thành một hệ thống thống nhất, để đạt
hiệu quả sử dụng cao nhất, với chi phí thấp nhất.
Ngoài ra, giải pháp này ra đời đã đưa đến công nghệ mới, công nghệ chế tạo
sản phẩm thông minh, các phần mềm quản lý hệ thống, với tính thẩm mỹ cao, nhiều
tính năng mới, ưu việt hơn, dễ sử dụng, nhưng vẫn tiết kiệm chi phí, năng lượng, v.v.
Tóm lại, công nghệ nhà thông minh đã lời giải cho nhiều vấn đề trong nghiên
cứu khoa học đồng thời cũng tạo nên một công cuộc nghiên cứu mới, phạm vi ứng
dụng không chỉ trong xây dựng nữa mà còn tạo ra làn sóng công nghệ cho các lĩnh
vực khác, lĩnh vực thông tin, điện tử, tự động hóa, v.v.
1.3
Ý nghĩa thực tiễn
Chúng ta không thể phủ nhận lợi ích của việc nghiên cứu và phát triển nhà
thông minh tới đời sống hiện tại, nó mang lại tính tiện nghi, thoải mái, sang trọng, an
toàn cho cuộc sống nhiều âu lo, vất vả hàng ngày. Không những vậy nhà thông minh
còn là giải pháp tiết kiệm nguồn năng lượng, đang là vấn đề làm đau đầu các nhà khoa
học.
Con người sẽ có một cuộc sống tốt đẹp hơn, không phải dành quá nhiều tâm trí
trong việc quản lý ngôi nhà, mà con người có thể dành thời giờ cho nhiều việc khác.
Chúng ta gần như tương tác được với những vật liệu mà trước đây gần như là không
thể.
Và ngôi nhà của chúng ta cũng có một cái nhìn hoàn toàn mới, thực sự như một
vật thể có thể tự vận hành để phục vụ con người. Giờ đây ta hoàn toàn hãnh diện với
một ngôi nhà thể hiện đẳng cấp của sự chuyên nghiệp, sang trọng, phong cách, cá tính
hay bất cứ đặc trưng nào mà chúng ta muốn có.
Chất lượng cuộc sống ngày càng nâng cao là mục đích hướng tới của tất cả
chúng ta, và nhờ có công nghệ nhà thông minh mà điều đó đã được thực hiện với
những bước tiến dài và hy vọng tới một tương lai là cuộc sống tuyệt vời.
1.4
Đối tượng nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu là các hệ thống nhà thông minh, trong khóa luận này sẽ
điểm qua các công nghệ khác như X10, PLC, UPB và tập trung nghiên cứu công nghệ
mới là EIB.
- 2 -
Nguyễn Thị Bích Thủy K51C-HTTT
Khóa luận tốt nghiệp
1.5
Phương pháp nghiên cứu
Phương pháp nghiên cứu là nghiên cứu lý thuyết song song với tìm hiểu thực
tế. Khóa luận này dựa trên các tài liệu của công ty EMATE, công ty phân phối độc
quyền công nghệ EIB tại Việt Nam, ở Bà Triệu, Hai Bà Trưng Hà Nội; và công ty I-
Solution, công ty cung cấp giải pháp tòa nhà thông minh trụ sở tại tầng 4 tòa nhà 15T,
đường Nguyễn Thị Định, quận Cầu Giấy, Hà Nội.
1.6
Nội dung nghiên cứu
Khóa luận tập trung nghiên cứu công nghệ EIB với cái nhìn tổng quan về cấu
hình mạng, các phương tiện và phương thức truyền thông, định dạng gói dữ liệu, việc
quản lý địa chỉ và quản lý mạng.
Do thời gian hạn chế nên khóa luận mới chỉ đưa ra cái nhìn tổng quan về hệ
thống, kính mong các thầy và các bạn bổ sung góp ý để hoàn thiện khóa luận.
- 3 -
Nguyễn Thị Bích Thủy K51C-HTTT
Khóa luận tốt nghiệp
CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ NHÀ THÔNG
MINH
2.1
Xu hướng phát triển nhà thông minh trên thế giới
Nhà thông minh mang tính tất yếu của nhân loại.
Nhiều người cho rằng, một trong những điều thú vị nhất khi dùng Internet là nó
rất phổ biến trong cuộc sống. Một phòng ngủ, một cái tủ lạnh hay một ngôi nhà bình
thường cũng đều được nối mạng. Những “ngôi nhà thông minh” giờ đã trở nên quen
thuộc, trong đó Internet không những chỉ được truy cập từ một máy tính cá nhân bình
thường, mà còn là một phương tiện điều khiển các chức năng trong nhà. Hàng nghìn
ngôi nhà nối mạng như vây đã có trong thực tế.
Phó chủ tịch Intel – ông Louis Burns đã từng đưa ra nhận định tại diễn đàn các
nhà phát triển Intel, diễn ra tại Mỹ năm 2004: “ Ngành công nghiệp điện toán, điện tử
tiêu dùng và viễn thông đang kết hợp thành một ngành công nghiệp mới nhằm đưa ra
các giải pháp thống nhất tạo ra những ngôi nhà số, giúp con người sử dụng nối mạng ở
bất cứ nơi nào mà họ đặt chân tới.”
Ngôi nhà thông minh đang là ngôi nhà thể hiện phong cách chuyên nghiệp tại
Mỹ. Theo tập đoàn thương mại Internet Home Alliance cho biết, trong 1,5 triệu ngôi
nhà được xây dựng mới ở Mỹ năm 2005, thì 20% nhà có “cấu trúc nối mạng” để liên
kết điều khiển từ xa.
2.2
Xu hướng phát triển nhà thông minh ở Việt Nam
Ngôi nhà thông minh đang dần chiếm lĩnh thị trường nhà ở Việt Nam.
Một vài thập kỷ trước đây, ai cũng nghĩ rằng chỉ ông chủ ngành công nghệ
thông tin như Bill Gate mới có thể có được ngôi nhà mơ ước của mình, một ngôi nhà
thông minh có thể ghi nhớ từng thói quen, sở thích của các vị khách đến chơi nhà.
Nhưng ý nghĩ đó đã dần trôi qua theo thời gian, hiện nay, hàng loạt các hãng xây
dựng, các nhà tích hợp mạng nội bộ, các công ty cung cấp đồ gia dụng luôn chào mời
những sản phẩm, dịch vụ nhà thông minh, mang lại sự thoải mái và tiện nghi cho ngôi
nhà của chúng ta.
- 4 -
Nguyễn Thị Bích Thủy K51C-HTTT
Khóa luận tốt nghiệp
Cùng với sự phát triển kinh tế của xã hội là sự nâng cao đời sống hàng ngày, ta
có thể thấy rõ công nghệ nhà thông minh luôn gây được sự chú ý của người dân Việt
Nam, đã có hơn 50 ngàn người đến tham quan và sử dụng thử các thiết bị kỹ thuật số
được nối mạng thành hệ thống thống nhất tại Trung tâm kỹ thuật số LG tại thành phố
Hồ Chí Minh sau hơn một năm hoạt động. Trung tâm kỹ thuật số LG nằm tại khuôn
viên khách sạn New World, với hơn 1000m2, có thể xem là nơi giới thiệu thiết kế kiểu
mẫu mô hình của một ngôi nhà thông minh với các thiết bị kỹ thuật số mà dù đứng ở
bất kỳ nơi đâu trong ngôi nhà, ta cũng có thể điều khiển tất cả các thiết bị qua mạng
“gia đình” – LG home network, đồng thời có thể sử dụng thử các thiết bị, sản phẩm
đặc biệt sẽ có mặt trong một ngôi nhà thông minh như điều khiển máy lạnh bằng điện
thoại, nghe radio bằng lò vi ba v.v. Ngoài ra trung tâm còn có chương trình đào tạo và
hướng dẫn người sử dụng có thể làm quen, không bỡ ngỡ với việc sử dụng các thiết bị
thường có trong nhà thông minh, như quản lý ngôi nhà qua máy tính để bàn, hay quản
lý hệ thống đèn qua điện thoại v.v.
Theo điều tra của ngành xây dựng, càng ngày số lượng ngôi nhà lắp đặt hệ
thống nhà thông minh ngày càng tăng, song song với nó, tiện nghi của các ngôi nhà
cũng được nâng cao, bởi vậy mà các công ty giải pháp nhà thông minh đã được thành
lập rất nhiều nhằm đáp ứng nhu cầu lắp đặt của khách hàng.
2.3
Thế nào là một ngôi nhà thông minh
Một ngôi nhà thông minh có thể đơn giản hay phức tạp tùy theo tính năng mà
chủ nhà mong muốn. Có thể chỉ là một thiết bị điều chỉnh độ sáng cho đèn ngủ nhưng
cũng có thể là các tính năng cao cấp hơn, phức tạp hơn như tự động hóa hoàn toàn các
thiết bị có trong gia đình theo lịch hoạt động tương ứng với thói quen sinh hoạt hàng
ngày của các thành viên trong gia đình. Bất cứ những gì chúng ta cần ở một ngôi nhà
thông minh với các thiết bị hiện đại đều có thể được mang đến.
Chúng ta hãy tưởng tượng hoạt động của một hệ thống nhà thông minh được
minh họa dưới đây:
Buổi sáng:
Vào 5h30’ sáng hệ thống bắt đầu tự động điều chỉnh các thiết bị trong khi
chúng ta vẫn đang ngon giấc. Sau một đêm dài, hệ thống điều hòa được giảm công
suất hoạt động để tiết kiệm năng lượng, hệ thống điều khiển trung tâm sẽ dựa trên
nhiệt độ thực tế ngoài trời và gửi tín hiệu điều khiển tới bộ điều khiển điều hòa, để
- 5 -
Nguyễn Thị Bích Thủy K51C-HTTT
Khóa luận tốt nghiệp
kích hoạt hệ thống làm ấm không khí nếu nhiệt độ trong phòng thấp hoặc làm mát
không khí nếu nhiệt độ trong phòng cao hơn nhiệt độ đặt trước. Đến 6h00’ không khí
trong nhà đã trở nên dễ chịu sẵn sàng đón ta thức dậy. Hệ thống an ninh tự động trở
lại trạng thái bình thường, đèn phòng ngủ chính bật sáng với độ sáng thấp để ta không
bị chói mắt khi mới thức giấc. Sau đó vài phút đèn phòng ngủ chính sẽ tăng độ sáng
để ta quan sát mọi vật. Ngay lúc đó, một bản nhạc nhẹ chào đón ngày mới được bật
lên.
Hình 2/1: Bộ điều khiển điều hòa
Máy pha cà phê tự động được bật lên để sẵn sàng cho ta ly cà phê thơm ngon
vào buổi sáng.
Ngoài trời, hệ thống bơm nước tưới thảm cỏ tự động bật lên để thảm cỏ luôn
được giữ ẩm và sau một vài phút khi thảm cỏ đó được tưới đủ nước hệ thống bơm sẽ
tự động tắt. Nếu tối hôm trước trời mưa thì hệ thống cảm biến sẽ thông báo cho hệ
thống trung tâm rằng thảm cỏ đó đủ nước và hệ thống bơm tưới sẽ không hoạt động.
Ban ngày:
Khi vòi tắm hoa sen không được sử dụng, máy rửa bát đĩa đã rửa xong bát đĩa
của bữa sáng, bình nóng lạnh tự động tắt để tiết kiệm năng lượng và kéo dài tuổi thọ
thiết bị.
Khi tất cả các thành viên trong gia đình đều đã đến nơi làm việc hay trường
học, hệ thống an ninh tự động được đặt ở trạng thái an ninh cao. Hệ thống trung tâm
tự động tắt hết các đèn mà ta quên chưa tắt. Hệ thống cảm biến đảm bảo an toàn an
ninh cho ngôi nhà. Chúng là cảm biến chuyển động, cảm biến cửa – cửa sổ, cảm biến
- 6 -
Nguyễn Thị Bích Thủy K51C-HTTT
Khóa luận tốt nghiệp
báo khói – báo cháy v.v, tất cả các cảm biến đảm bảo chắc chắn mọi thứ trong ngôi
nhà đều an toàn.
Khi có một thành viên trong gia đình ở nhà, hệ thống điều hòa sẽ tự động tắt
sau một vài phút nếu có một ai đó mở cửa.
Ngôi nhà có nguy cơ bị đột nhập khi tất cả các thành viên trong gia đình đều
không có mặt ở nhà. Nếu ngôi nhà được trang bị hệ thống an ninh thì nguy cơ này sẽ
không còn nữa. Khi kẻ gian cố gắng đột nhập vào nhà, hệ thống điều khiển trung tâm
tự động quay số để gọi và thông báo địa chỉ nhà cho cảnh sát, hoặc đơn giản hơn, hệ
thống sẽ gọi cho chúng ta. Hệ thống cũng tự động gửi email tới hòm thư, hoặc nhắn
tin tới điện thoại di động.
Trong suốt cả ngày, các thành viên trong gia đình đều có thể kiểm tra ngôi nhà
thường xuyên thông qua trình duyệt web. Hệ thống điều khiển ngôi nhà được kết nối
bằng một phần mềm dạng web server. Vì vậy, các thành viên trong gia đình có thể
theo dõi trạng thái của ngôi nhà, các sự kiện được ghi lại trong khi chúng ta ở trường,
tại văn phòng hay bất cứ nơi nào có máy tính kết nối internet.
Khi ta trở về nhà:
Vào 5h00’ chiều, bình nước nóng spa tự động bật làm ấm nước trong bồn tắm,
khoảng 30 phút sau, nước đã đủ ấm và sẵn sàng cho chúng ta thư giãn cơ thể sau một
ngày làm việc mệt mỏi.
Hệ thống điều hòa sẽ tự động hoạt động trở lại, khoảng 30 phút sau, không khí
trong nhà đã trở nên dễ chịu sẵn sàng chào đón ta trở về nhà. Hệ thống điều hòa tự
động đi vào trạng thái hoạt động tiết kiệm năng lượng.
Hệ thống điều khiển tự động tính được thời gian mặt trời lặn dựa trên kinh độ,
vĩ độ, múi giờ khu vực nơi chúng ta ở. Khi mặt trời lặn, hệ thống đèn tự động được
kích hoạt ở các vị trí : phòng khách, bếp, cửa ra vào, đèn sân vườn. Các đèn này tăng
độ sáng sau mỗi 5 phút. Và sau 45 phút, khi trời tối hẳn hệ thống đèn sẽ đạt độ sáng
cực đại, điều này giúp chúng ta tận dụng được ánh sáng tự nhiên, giảm điện năng tiêu
thụ.
Hệ thống đèn chiếu sáng tại các khu vực hành lang, cầu thang, nhà vệ sinh sẽ tự
động bật khi ta đi đến và tự động tắt khi ta đi ra khỏi các khu vực trên. Chúng ta
không còn phải mò mẫm trong bóng tối để tìm công tắc đèn, và không bao giờ sợ
quên tắt đèn – điều mà thường xuyên xảy ra.
- 7 -
Nguyễn Thị Bích Thủy K51C-HTTT
Khi nghỉ ngơi buổi tối:
Khóa luận tốt nghiệp
Sau bữa tối, là thời gian các thành viên trong gia đình nghỉ ngơi sau một ngày
dài làm việc và học tập căng thẳng. Khi xem chương trình trên ti vi trong phòng – đèn
chiếu sáng sẽ tự động giảm độ sáng đến mức đã đặt trước, để chúng ta xem phim một
cách thoải mái nhất.
Khi nghe nhạc, chúng ta sẽ thoải mái chọn những chương trình phù hợp với
mình, chúng ta có thể chọn nghe nhạc từ I-pod , PC, laptop, đầu máy CD, DVD,
Radio FM v.v, ngay trên hệ thống âm thanh được bố trí trong phòng của mình, mà
không ảnh hưởng tới các thành viên khác trong gia đình.
Trong phòng của mình, chúng ta có thể dùng PC, laptop kết nối wi-fi để điều
chỉnh độ sáng đèn, kiểm tra trạng thái an ninh, quan sát hình ảnh từ các camera v.v.
Khi ta đi ngủ:
Khi tất cả các thành viên trong gia đình đi ngủ, hệ thống an ninh tự động trở lại
trạng thái được kích hoạt, theo dõi mọi dấu hiệu gây nguy hiểm cho ngôi nhà.
Nếu chúng ta chưa muốn đi ngủ ngay, chúng ta muốn đọc sách trước khi đi
ngủ, ta điều chỉnh đèn ngủ đủ sáng để có thể đọc sách và để người khác không bị thức
giấc bởi ánh đèn. Trong lúc đó, một bản nhạc nhẹ nhàng sẽ được phát trên hệ thống
âm thanh để ru ngủ chúng ta và khi ta đã ngủ, hệ thống điều khiển trung tâm tự động
tắt toàn bộ đèn và âm thanh đem đến một giấc ngủ ngon sâu.
Trong suốt đêm:
Lúc 2h00’ sáng tất cả các thành viên trong gia đình đang ngon giấc, chiếc đồng
hồ treo tường buông từng tiếng chậm rãi, chú chó nằm ngủ dưới chân cầu thang. Một
lát sau, chú chó cảm thấy khát và thức dậy tìm nước uống, nó chạy qua tất cả các cảm
biến chuyển động (như hình 1.2) để đến đĩa đựng nước của nó. Và sau khi uống nước
xong nó quay trở lại vị trí lúc trước. Mọi chuyển động của nó được hệ thống an ninh
bỏ qua vì trước đó tất cả các cảm biến chuyển động đó được đặt ở chế độ phát hiện và
bỏ qua các thú vật nhỏ để không gây ra báo động sai.
Vào 3h30’, chúng ta trở dậy và đi toilet. Hệ thống cảm biến nhận ra sự hiện
diện và tự động bật sáng đèn phòng ngủ chỉ đủ để ta thấy đường và không gây ảnh
hưởng đến người khác.
- 8 -
Nguyễn Thị Bích Thủy K51C-HTTT
Khóa luận tốt nghiệp
Hình 2/2: Cảm biến chuyển động.
Các cảm biến ở các khu vực hành lang, trong nhà vệ sinh tự động bật đèn soi
sáng đường, và khi ta quay trở lại giường ngủ, hệ thống đèn sẽ tự động tắt.
Khi có kẻ gian đang cố đột nhập vào nhà, hệ thống cảm biến sẽ tự động bật đèn
hàng rào, đèn sân vườn, đèn phòng khách, đèn tại khu vực kẻ gian đang đột nhập để
xua đuổi. Sau đó, hệ thống sẽ đánh thức chúng ta bằng tiếng “bíp” liên tục tại các màn
hình cảm ứng, và sau một vài phút còi báo động sẽ tác động để gọi hàng xóm giải
nguy cho ngôi nhà. Ta cũng dễ dàng tắt hệ thống còi hú, tiếng “bíp” sau khi chắc chắn
rằng ngôi nhà không còn bị nguy hiểm nữa.
2.4
Mô hình nhà thông minh
2.4.1
Mạng LAN
Để khai thác tốt nhất các tính năng của hệ thống nhà thông minh, chúng ta cần
xây dựng cho ngôi nhà của mình một hệ thống mạng LAN tốt nhất, ta nên sử dụng
dịch vụ Internet, mạng wi-fi cho ngôi nhà mình để có thể sử dụng internet một cách
thoải mái không bị vướng víu bởi dây cáp mạng. Mặt khác việc sử dụng mạng wi-fi
mở ra cho chúng ta khả năng ứng dụng rất lớn, vì hầu hết các thiết bị di động ngày
nay đều cung cấp kết nối wi-fi. Với một chiếc Smart phone hoặc lap-top kết nối wi-fi
ta dễ dàng điều khiển được toàn bộ hệ thống thiết bị trong gia đình, lướt web hay quan
sát hình ảnh từ các camera an ninh. Hiện nay, các công ty cung cấp các sản phẩm
thông minh cũng thiết kế rất nhiều các phần mềm chạy trên các thiết bị di động để
chúng ta dễ dàng quản lý ngôi nhà mình qua wi-fi.
- 9 -
Nguyễn Thị Bích Thủy K51C-HTTT
Khóa luận tốt nghiệp
Để có một mạng LAN tốt chúng ta cần chuẩn bị đầy đủ các thiết bị cần thiết
bao gồm: Thuê bao ADSL từ các nhà cung cấp dịch vụ như FPT, Viettel, Megavnn
v.v; Router ADSL, chuyển mạch mạng 10/100/1000 Mbps; máy tính chủ; wi-fi access
point, và các thiết bị ngoại vi như máy tính cá nhân, smart phone v.v. Hình 1/3 mô tả
mạng LAN là nền tảng để tích hợp hệ thống điều khiển, hệ thống giải trí và các hệ
thống khác, đảm bảo cho các hệ thống hoạt động đồng bộ, thống nhất.
Hình 2/3: Mạng LAN
2.4.2
Các thiết bị thông minh
Trong giải pháp của EIB, một giải pháp được coi là tiên tiến nhất hiện nay, bởi
các tính năng vượt trội so với các công nghệ cũ, các thiết bị thông minh theo chuẩn
EIB có thể chia thành 4 loại dựa theo chức năng như sau:
- Thiết bị cấp nguồn (Power Supply);
- Thiết bị nhận tín hiệu điều khiển (Sensor);
- Các bộ điều khiển chức năng (Controller);
- Cơ cấu chấp hành (Actuator).
Các thiết bị thông minh theo chuẩn EIB được liên kết với nhau thông qua một
dây cáp đôi duy nhất với điện áp 24V DC (cáp EIB). Các thiết bị liên lạc với nhau
bằng cách tửi tin nhắn theo địa chỉ định trước (mỗi thiết bị được thiết lập một địa chỉ.)
Các thiết bị nhận tín hiệu (như công tắc, cảm ứng chuyển động, cảm nhận sự hiện
- 10 -
Nguyễn Thị Bích Thủy K51C-HTTT
Khóa luận tốt nghiệp
diện, điều khiển từ xa v.v.) nhận lệnh và chuyển tín hiệu điều khiển đến các cơ cấu
chấp hành (Switch loader, drimmer v.v.) để đóng mở đèn, quạt, bình nóng lạnh, rèm
cửa và các thiết bị điện khác theo ý muốn. Ngoài ra, các thiết bị này còn có thể tự
động hoạt động mang lại hiểu quả tối ưu thông qua các bộ điều khiển (logic control,
timer, sensor coltrol v.v.).
Công nghệ EIB hoạt động theo cấu trúc điều khiển phân tán, nghĩa là không
cần một bộ điều khiển trung tâm, các thiết bị trong hệ thống đều có khả năng xử lý
thông tin và hoạt động một cách độc lập. Điều này đảm bảo tính vận hành liên tục của
toàn hệ thống mà không bị phụ thuộc vào bất cứ thiết bị trung tâm nào.
Hình 2/4: Mạng Bus EIB trong nhà
- 11 -
Nguyễn Thị Bích Thủy K51C-HTTT
Khóa luận tốt nghiệp
CHƯƠNG 3: GIỚI THIỆU VỀ CÔNG NGHỆ NHÀ
THÔNG MINH
3.1
Khái niệm công nghệ nhà thông minh
Công nghệ nhà thông minh là một cách nói tắt dùng để chỉ hệ thống nhà thông
thường sử dụng các thiết bị và phương thức truyền thông theo một quy tắc hay một
chuẩn nào đó của một hãng sản xuất, phát triển nhà thông minh. Nó giám sát toàn bộ
hệ thống đèn, điều hòa, cửa chớp, đồ gia dụng, phương tiện giải trí, an ninh tòa nhà
v.v.
Hình 3/1: Sơ đồ nhà thông minh.
3.2
Ưu điểm của công nghệ nhà thông minh
- Ưu điểm thứ nhất của công nghệ nhà thông minh là tăng tính tiện nghi cho
ngôi nhà:
- 12 -
Nguyễn Thị Bích Thủy K51C-HTTT
Khóa luận tốt nghiệp
Hệ thống nhà thông minh cũng giống như một hệ thống giải trí đáp ứng đầy đủ
nhu cầu tiện nghi của chúng ta, đem đến những trải nghiệm thú vị và mới lạ. Không
những vậy hệ thống còn làm tăng tính thẩm mỹ, mang lại cho ngôi nhà một không
gian hoàn hảo, mang tính hữu dụng cao. Chúng ta sẽ không bao giờ phải lo lắng khi
chưa tắt đèn hay khóa cửa, lúc này công nghệ nhà thông minh như một người quản gia
chu đáo, tin cậy chăm lo cho gia đình ta đến từng suy nghĩ.
- Ưu điểm thứ hai đó là tăng cường an ninh cho ngôi nhà:
Với công nghệ nhà thông minh, ta không phải bận tâm tới ngôi nhà mỗi khi đi
xa, mà hoàn toàn có thể theo dõi toàn bộ hoạt động của ngôi nhà, ngôi nhà có thể tự
động xử lý các tình huống xảy ra, thông báo với chúng ta qua hệ thống thư điện tử,
hay di động, v.v. Nếu có kẻ xấu xâm nhập trái phép, hệ thống tự bật đèn để xua đuổi,
hay làm nhấp nháy đèn ngoài trời, hú còi để thông báo cho hàng xóm, gọi điện tới trụ
sở cảnh sát để có những thực hiện cần thiết, kịp thời.
- Ưu điểm thứ ba trong công nghệ nhà thông minh là tiết kiệm năng lượng:
Năng lượng hiện nay là một vấn đề cấp thiết của thế giới, chính vì vậy tiết kiệm
năng lượng luôn là mục đích hướng tới của các công nghệ hiện đại. Ta sẽ tiết kiệm
được tối đa chi phí cho năng lượng của ngôi nhà mà vẫn có một cuộc sống tiện nghi
thoải mái. Bởi lúc này, khi sử dụng công nghệ nhà thông minh chúng ta đã sử dụng
nguồn điện một cách hợp lý và hiệu quả. Các công nghệ nhà thông minh hiện đại quản
lý năng lượng dựa trên các cảm biến hiện diện và thời gian thực làm tăng hiệu quả sử
dụng năng lượng lên rất nhiều so với các quản lý thông thường. Công nghệ nhà thông
minh có được tính hiệu quả như vậy cũng nhờ hệ thống sử dụng các thông số cảm
biến ngoài trời một cách tối đa, đồng thời là sự phối hợp hoạt động các hệ thống một
cách hoàn hảo dễ sử dụng.
3.3
Các công nghệ nhà thông minh
- Công nghệ X10:
Ra đời vào những thập niên 80 của thế kỷ 20, công nghệ truyền tín hiệu trên
đường dây điện được đầu tiên được nghiên cứu và phát triển tại Mỹ với dự án mang
tên X10. Kể từ đó X10 trở thành tên thương mại của hàng loạt các sản phẩm điều
khiển tự động sử dụng công nghệ này.
Công nghệ X10 sử dụng sóng mang tần số 120Khz và điện áp tín hiệu 4V để
truyền tín hiệu điều khiển. Các sản phẩm sử dụng công nghệ X10 có ưu điểm là dễ lắp
- 13 -
Nguyễn Thị Bích Thủy K51C-HTTT
Khóa luận tốt nghiệp
đặt, giá thành thấp và không phải đi thêm dây điều khiển. Tuy nhiên các sản phẩm
X10 có điểm yếu là chịu tác động rất lớn của nhiễu đường truyền. Do X10 sử dụng tần
số sóng mang cố định 120Khz nên các can nhiễu quá lớn hoặc gần với tần số 120Khz
đều làm cho các thiết bị của X10 không thể điều khiển được bằng các bộ điều khiển.
Do đó hệ thống sử dụng công nghệ X10 cần phải có bộ lọc và tách riêng đường cấp
nguồn cho thiết bị X10 để đảm bảo độ ổn định của hệ thống trong quá trình sử dụng.
Các thiết bị sử dụng công nghệ X10 đều có chung đặc điểm : tốc độ truyền thấp, khả
năng bảo toàn thông tin thấp (70-80%).
Hình 3/2: Sơ đồ đấu dây hệ thống điều khiển chiếu sáng
- Công nghệ UPB & PLC BUS:
Năm 2002 đánh dấu một bước ngoặt lớn của công nghệ PLC (công nghệ truyền
thông trên đường dây điện – PowerLine Communicate) khi chuẩn UPB ra đời. Công
nghệ UPB & PLC BUS sử dụng sóng mang có dải tần từ 4-40Khz, điện áp tín hiệu
40V để truyền tín hiệu điều khiển. Không giống như X10 sử dụng tần số sóng mang
cố định 120Khz, các thiết bị sử dụng công nghệ UPB & PLC BUS sẽ chọn ra trong
dải tần 4-40Khz một tần số ít bị can nhiễu từ đường truyền nhất tại thời điểm truyền
để truyền tín hiệu điều khiển. Do đó băng thông đường truyền được mở rộng cho phép
nhiều thiết bị cùng truyền tín hiệu điều khiển cùng một lúc mà không bị ảnh hưởng lẫn
nhau. Mặt khác, với điện áp tín hiệu lên tới 40V, công nghệ UPB, gần như hoàn toàn
không bị ảnh hưởng bởi can nhiễu lớn trên đường truyền. Hệ thống sử dụng công nghệ
UPB, có chung đặc điểm là: tốc độ truyền cao, dễ lắp đặt, không cần đi dây điều
khiển, dễ thêm mới thiết bị, không cần bộ lọc, không cần tách riêng đường cấp nguồn,
khả năng bảo toàn thông tin cao (99,98%) tương đương với các thiết bị sử dụng công
nghệ I-Bus như EIB, Cbus. Các thiết bị UPB; được xây dựng với ID CODE và LINK
- 14 -
Nguyễn Thị Bích Thủy K51C-HTTT
Khóa luận tốt nghiệp
PASSWORD ngăn chặn việc điều khiển thiết bị từ các hệ thống không được phép
hoặc từ hệ thống khác ở các khu vực lân cận.Với ID CODE và LINK PASSWORD
của công nghệ UPB, kẻ gian sẽ phải mất khoảng 1,4 triệu năm để xâm nhập và điều
khiển được hệ thống. Nhược điểm của công nghệ UPB là khó cài đặt hơn so với thiết
bị X10 do phải cài ID CODE và LINK PASSWORD cho từng thiết bị.
UPB (Universal PowerLine Bus) được phát triển bởi PCS-lightingcontrol tại
Mỹ. Hệ thống này có độ bảo toàn thông tin rất cao (99,99%), tốc độ truyền tín hiệu
điều khiển rất nhanh, không cần bộ lọc nhiễu. UPB tương thích với các thiết bị điều
khiển trung tâm của HAI, Honeywell, Home-seer, Crestron, 4control, M-Gold v.v.
Nhưng đáng tiếc, UPB vẫn chưa có sản phẩm cho hệ thống điện 220v-50Hz tại Việt
Nam.
PLC-Bus : PLC-Bus là sản phẩm của tập đoàn ATS Hà Lan. PLC-Bus được ví
như UPB dành cho mạng điện 220v-50Hz. PLC-Bus có độ bảo toàn thông tin 99,99%,
tốc độ truyền tín hiệu ngang với UPB, và cũng không cần bộ lọc nhiễu. Các sản phẩm
PLC-Bus tương thích với các thiết bị điều khiển trung tâm của HAI, Honeywell,
Home-seer, Crestron, 4control, M-Gold ...vv.
Các thiết bị chiếu sáng của hệ thống quản lý tự động tòa nhà sử dụng công
nghệ UPB; BUS. Hệ thống cho phép người sử dụng thiết lập quang cảnh chiếu sáng,
điều khiển hệ thống chiếu sáng, kiểm tra trạng thái thiết bị từ Internet, smartphone,
màn hình cảm ứng. Việc sử dụng công nghệ UPB giúp việc thi công và thêm mới thiết
bị trở nên đơn giản hơn rất nhiều.
- Công nghệ EIB (European Installation Bus):
Là hệ thống sử dụng đường bus hai dây xoắn được nối cùng với dây điện thông
thường, đường bus EIB liên kết tất cả các thiết bị trong nhà với nhau tới hệ thống giao
tiếp phân quyền. Dòng dữ liệu đi từ chỗ này tới chỗ kia và đi trở lại liên tiếp từ tất cả
các thiết bị nối với busv EIB qua các cảm biến và thiết bị chấp hành. Nó thông báo
trạng thái và phản hồi lại lẫn nhau.
Các tính năng vượt trội của công nghệ EIB sẽ được trình bày ở phần 3.4.
- 15 -
Nguyễn Thị Bích Thủy K51C-HTTT
Khóa luận tốt nghiệp
Hình 3/3: Hệ thống Bus EIB.
3.4
Công nghệ EIB là công nghệ mang tính đột phá
Tại sao EIB là công nghệ mang tính đột phá? Lý do của vấn đề này là bởi EIB
có đầy đủ các tính năng thông thường của một công nghệ nhà thông minh, ngoài ra nó
còn cung cấp các tính năng vượt trội so với các công nghệ khác.
- Thứ nhất, giống như các công nghệ khác, công nghệ EIB cũng là một giải
pháp điều khiển thông minh, mang lại tiện nghi và thoải mái cho người dùng.
Tiện nghi là một yếu tố quan trọng trong việc đưa ra giải pháp điều khiển thông
minh, quyết định mức độ “thông minh” của một ngôi nhà. Nó là tập hợp của rất nhiều
phương pháp điều khiển giúp chúng ta dễ dàng ra lệnh và quản lý ngôi nhà dù chúng
ta ở bất cứ đâu, bất cứ lúc nào. Các biện pháp điều khiển bao gồm:
+ Điều khiển thông qua giao diện phím ấn thông minh: Phím ấn thông minh là
những phím ấn có thể lập trình để học những sở thích và thói quen của chủ nhà vì vậy
nó vô cùng linh hoạt.
Chúng ta hãy hình dung khi ấn nút bối cảnh “ăn tối”, phím ấn sẽ lập tức hiểu ý
và giúp ta thực hiện một loạt các thao tác như: rèm cửa tự động kéo ra tạo một không
gian tự nhiên từ cảnh quan quanh nhà. Ánh sáng phòng ăn từ từ giảm bớt tới một mức
ánh sáng thích hợp nhằm tạo ra một không khí dịu dàng ấm cúng. Đèn cảnh quan khu
vườn dần dần sáng lên tạo cảm giác dễ chịu. Hệ thống âm thanh được kích hoạt và
một bản nhạc ưa thích sẽ cất lên những tiết tấu du dương. Đây cũng là sự khác biệt
- 16 -
Nguyễn Thị Bích Thủy K51C-HTTT
Khóa luận tốt nghiệp
của công nghệ EIB với các công nghệ khác, công nghệ có thể tạo bối cảnh còn các
công nghệ khác chỉ có thể tạo hành động.
+ Điều khiển thông qua điều khiển từ xa: Với giao diện điều khiển từ xa đa
năng chúng ta có thể bật tắt tất cả thiết bị điện mà không cần phải tới gần các nút ấn.
Ngoài ra giao diện này còn có khả năng đọc được tín hiệu từ các thiết bị khác như tivi,
dàn nhạc, điều hòa nhiệt độ, quạt, v.v, cho phép chúng ta điều khiển tới 64 thiết bị
hồng ngoại trong nhà.
Trong khi nằm trên giường, chúng ta vẫn có thể tắt đèn, bật điều hòa, tắt ti vi
trên cùng một điều khiển. Hoặc chỉ với một nút ấn “đi ngủ” hệ thống sẽ lập tức hiểu
và giúp ta tắt tất cả các thiết bị điện tử, đèn ngủ được điều chỉnh ở mức độ sáng thích
hợp, điều hòa kích hoạt chế độ ổn định nhiệt cho ta một giấc ngủ êm ái, đến nửa đêm
khi nhiệt độ môi trường xuống thấp điều hòa sẽ tự động nâng nhiệt độ và chúng ta sẽ
không phải lo bị viêm họng hay thức giấc để tăng nhiệt điều hòa nữa.
Hay khi trong phòng nghe nhạc, xem phim chúng ta có hàng tá những điều
khiển hồng ngoại của các thiết bị điện tử, việc ghi nhớ và sử dụng chúng thật vô cùng
phiền toái và phức tạp. Giờ đây công nghệ EIB sẽ giúp chúng ta tích hợp tất cả các
điều khiển đó trong một điều khiển từ xa đa dụng.
+ Điều khiển qua giao diện màn hình đa điểm: trong giao diện màn hình cảm
ứng, toàn bộ không gian ngôi nhà với các thiết bị điều khiển được biểu thị một cách
trực quan thông qua giao diện đồ họa, cho phép điều khiển và giám sát trạng thái của
tất cả các thiết bị trong nhà.
Chúng ta hãy tưởng tượng: trước khi đi ngủ thay vì phải đi khắp tòa nhà để biết
khu vực nào đèn chưa tắt, cửa nào chưa đóng, van bình gas đã khóa hay chưa, điều
hòa phòng nào còn bật v.v. Vậy tại sao ta không giám sát tất cả các việc đó thông qua
giao diện màn hình cảm ứng. Chúng ta sẽ biết được đèn phòng nào chưa tắt, cửa nào
chưa đóng, van bình gas đóng hay chưa, v.v, ngoài ra ta còn có thể kích hoạt hệ thống
an ninh cho toàn ngôi nhà.
+ Điều khiển thông qua mạng Internet: Với mục đích điều khiển, giám sát ngôi
nhà mọi lúc, mọi nơi, công nghệ nhà thông minh cung cấp một giao diện điều khiển
thông qua trình duyệt Explorer. Từ văn phòng, từ sân bay, từ nước ngoài và từ bất cứ
đâu có mạng Internet, ta đều có thể giám sát và điều khiển tất cả các thiết bị trong nhà.
Lúc 5h chiều, bắt đầu từ văn phòng và trở về nhà, thời tiết nóng nực và ngột
ngạt, chúng ta sẽ không muốn phải chịu cái nóng của không khí đó, chúng ta hãy vào
- 17 -
Nguyễn Thị Bích Thủy K51C-HTTT
Khóa luận tốt nghiệp
giao diện điều khiển trên Internet và kích hoạt hệ thống điều hòa cho ngôi nhà, bật
bình nóng lạnh, đến khi trở về ta sẽ được thưởng thức một không gian mát mẻ, ngâm
mình trong bồn tắm và thả mình theo những nhạc điệu du dương, như rũ bỏ hoàn toàn
mọi mệt mỏi của ngày làm việc.
+ Điều khiển tự động thông qua cảm biến và các chế độ thời gian lập trình
trước: Đây là giải pháp điều khiển nhằm giải thoát chúng ta khỏi những công việc
không cần thiết phải có sự can thiệp của con người, nâng cao tính tự động của ngôi
nhà theo ý muốn.
Vào buổi tối, khi ta đi qua lối dẫn sân vườn, đi trên hành lang tòa nhà hoặc
bước lên cầu thang thì ta sẽ thấy đèn chiếu sáng luôn tự động bật mỗi khi ta đi tới, và
tự động tắt đi khi ta không có nhu cầu sử dụng. Hay là việc đóng mở cửa, đóng mở
rèm, đóng mở mái che dựa vào trạm thời tiết tích hợp trong hệ thống. Nó sẽ biết được
khi nào trời đang giông, đang mưa để đóng cửa sổ, mái che, biết khi nào trời nóng để
đóng rèm cửa v.v.
- Thứ hai là tính năng tiết kiệm năng lượng:
Tiết kiệm năng lượng là một tiêu chí của kiến trúc sinh thái, bằng việc sử dụng
các trạm thời tiết, hệ thống sẽ biết cách ứng xử thông minh nhất để khai thác tối đa các
nguồn năng lượng tự nhiên như ánh sáng, thông gió, nguồn nhiệt thiên nhiên (bình
nước nóng năng lượng mặt trời), giảm thiểu việc khai thác thiết bị tiêu hao năng lượng
như chiếu sáng, điều hòa nhiệt độ, lò sưởi, v.v. Tiếp theo là sử dụng phương pháp điều
khiển thông minh như dùng cảm biến để đóng cắt tiêu hao không cần thiết.
- Thứ ba là một hệ thống thông minh còn được thể hiện ở cấu trúc mạng thông
minh:
+ Đơn giản dễ lắp đặt;
+ Hoạt động ổn định, tin cậy;
+ Dễ dàng sửa chữa bảo hành;
+ Linh hoạt mềm dẻo trong việc thay đổi nhu cầu điều khiển và mở rộng hệ
thống;
+ Điểm đặc biệt nữa trong công nghệ EIB là hệ thống quản lý phân cấp (sẽ
được trình bày chi tiết trong chương 4), các thiết bị gần như độc lập với nhau, không
có thiết bị điều khiển trung tâm, như vậy tính năng mềm dẻo trong khi cài đặt, sửa
chữa, mở rộng hệ thống sẽ được nâng cao. Khác với các công nghệ khác cần bộ điều
- 18 -
Nguyễn Thị Bích Thủy K51C-HTTT
Khóa luận tốt nghiệp
khiển trung tâm, tất cả các xử lý được chuyển đến bộ điều khiển trung tâm, như vậy
gây nên tình trạng quá tải cho bộ điều khiển. Hoặc khi có trục trặc kỹ thuật rất khó cho
việc kiểm tra, bảo trì.
Các tiêu chí trên đều được thể hiện tối đa trong cấu trúc mạng điều khiển EIB,
theo báo cáo đánh giá của hiệp hội nhà thông minh Châu Âu thì tính tới năm 2008 số
lượng tòa nhà, biệt thự sử dụng hệ thống điện thông minh theo chuẩn EIB chiếm tới
65% và dự kiến còn tăng mạnh trong các năm tới. Điều đó khẳng định tính ổn định
bền vững và sự tín nhiệm của người sử dụng đối với hệ thống điều khiển thông minh
EIB.
- Thứ tư là đẳng cấp trong kiến trúc:
Mỗi sản phẩm theo chuẩn EIB không chỉ mang trong nó hàm lượng công nghệ
số cao cấp, mà nó còn được gọt giũa, chăm sóc đến từng chi tiết dưới bàn tay của
những nghệ sĩ thiết kế tài hoa. Mỗi sản phẩm là một công trình điêu khắc nghệ thuật
với sự kết hợp hài hòa của nhiều dòng phong cách, đảm bảo sẽ góp phần tạo nên
những điểm nhấn trong kiến trúc tổng thể ngôi nhà.
- Thứ năm là tính năng an toàn tuyệt đối cho người dùng:
An toàn luôn là ưu tiên hàng đầu đối với một ngôi nhà thông minh:
+ Thứ nhất: An toàn đối với người sử dụng. Toàn bộ phím ấn thông minh gắn
tường đều sử dụng nguồn điện điều khiển 24V DC, do đó không giống như hệ thống
điện cổ điển nó không thể nào gây hại với người sử dụng kể cả đối với trẻ nhỏ. Vì vậy
chúng ta hoàn toàn có thể yên tâm trong quá trình sử dụng. Đây cũng là điểm khác
biệt so với các công nghệ khác.
+ Thứ hai : Cảnh báo cháy mọi lúc mọi nơi. Hệ thống cảnh báo cháy sử dụng
các loại cảm biến khói, cảm biến nhiệt gia tăng, cảm biến rò rỉ khí gas v.v với độ nhạy
cao nhất, do đó ta hoàn toàn không phải lo lắng khi vắng nhà. Khi xảy ra sự cố, lập tức
hệ thống điện tại khu vực đó sẽ được ngắt, cảnh báo tại chỗ thông qua còi báo động và
đèn nháy cho những người xung quanh biết, cảnh báo từ xa thông qua việc tự động
quay số điện thoại báo cho chủ nhà hoặc phòng chữa cháy gần nhất.
+ Thứ ba : Hệ thống cảnh báo chống đột nhập, khi ta đi ngủ hoặc khi vắng nhà
đều là những thời điểm thích hợp cho những kẻ có mưu đồ xấu. Vì sự an toàn của ngôi
nhà và gia đình, công nghệ EIB luôn cung cấp những giải pháp chống đột nhập hoàn
chỉnh nhất. Với việc sử dụng cảm biến tia gắn trên hàng rào nhằm phát hiện những
hành động đột nhập bằng cách trèo tường; cảm biến rung để phát hiện hành động đập
- 19 -
Nguyễn Thị Bích Thủy K51C-HTTT
Khóa luận tốt nghiệp
tường hoặc đào đất; cảm biến tiếng động để phát hiện hành động đập vỡ cửa kính; sử
dụng cảm biến hồng ngoại để phát hiện những chuyển động khả nghi ở khu vực không
được phép; sử dụng cảm biến từ gắn cửa để biết được hành động cạy cửa trái phép;
ngoài ra còn rất nhiều các loại cảm biến khác đáp ứng cho từng nhu cầu sử dụng riêng
biệt. Khi có cảnh báo, lập tức hệ thống sẽ bật sáng đèn toàn bộ nhà, và rú còi nhằm
xua đuổi kẻ trộm và đánh động chủ nhà, tiếp sau đó hệ thống sẽ gọi điện thoại liên lạc
trực tiếp để báo cho những người liên quan v.v.
- 20 -
Nguyễn Thị Bích Thủy K51C-HTTT
Khóa luận tốt nghiệp
CHƯƠNG 4: CÔNG NGHỆ EIB
4.1
Giới thiệu về công nghệ EIB
Mục đích tổng quan
Các Bus cài đặt châu Âu (sau đây gọi là "Bus cài đặt" hoặc ngắn gọn là "Bus")
4.1.1
được thiết kế như một hệ thống quản lý trong lĩnh vực lắp đặt điện, để chuyển tải,
kiểm soát môi trường và an ninh, đối với các loại tòa nhà khác nhau. Các Bus cài đặt
có thể được cài đặt trong các tòa nhà lớn như mặt bằng kinh doanh, trường học, bệnh
viện, nhà máy và cơ sở hành chính. Mục đích của nó là đảm bảo việc theo dõi và kiểm
soát các chức năng và các quy trình như ánh sáng, rèm cửa sổ, sưởi, thông gió, điều
hòa không khí, quản lý truyền tải, báo hiệu, giám sát và báo động.
Hệ thống EIB cho phép các thiết bị bus có thể được cung cấp điện từ các
phương tiện truyền thông, như lõi xoắn đôi hoặc dòng điện (230 V). Ngoài ra, các
thiết bị khác còn có thể yêu cầu cung cấp điện từ nguồn chính hoặc các nguồn khác,
như trong Tần số vô tuyến hay truyền thông bằng tia hồng ngoại. Hình 4/1 đưa ra một
số ví dụ về cách sử dụng.
Hình 4/1: Bus và mạng lưới điện.
- 21 -
Nguyễn Thị Bích Thủy K51C-HTTT
Khóa luận tốt nghiệp
1- cảm biến độ sáng
2- ngưỡng phát hiện
3- cảm biến
4- giám sát
7- rèm cửa
5- chiếu sáng
8- sưởi
6- điều khiển động cơ
9- công tắc 230V
4.1.2
Các tính năng chính của bus
Các bus được thiết kế kiểm soát phân quyền để quản lý và giám sát các tòa
nhà. Vì vậy nó cung cấp một đường truyền dữ liệu nối tiếp giữa các thiết bị kết nối với
bus. Nó cũng hoạt động như một hệ thống, tương thích với chi phí thấp, linh hoạt hỗ
trợ các ứng dụng trên.
Hình 4/2: Tổ chức phân cấp bus.
Hệ thống bus thường được thực hiện như một hệ thống phân cấp (xem Hình
4/2). Nhưng tuy nhiên nó vẫn cho phép triển khai ứng dụng tập trung bất cứ khi nào
nó cho là cần thiết. Quản lý phân cấp được thực hiện trong các thiết bị cho dù họ đang
phát hoặc nhận, chúng giao tiếp trực tiếp với nhau mà chẳng cần quan tâm tới cấp bậc
hoặc mạng lưới thiết bị giám sát. Hình thức quản lý này làm cho hệ thống mang tính
linh hoạt cao.
- 22 -
Nguyễn Thị Bích Thủy K51C-HTTT
Khóa luận tốt nghiệp
Hình 4/3: Tổ chức bus tập trung
Ứng dụng này vẫn cho phép cho một chế độ quản lý tập trung (xem Hình 4/3).
Một ứng dụng điều khiển (ApC) có thể được đặt trên bất cứ nơi nào trên đường bus.
4.2
Truyền thông
Giao thức EIB ngày nay được hỗ trợ bởi một số phương tiện truyền thông, như
lõi xoắn đôi, dòng điện, tần số vô tuyến điện, tia hồng ngoại. Tất nhiên là nó vẫn có
thể kết nối với các cổng truyền thông khác.
4.2.1
Topo vật lý
Topo vật lý có thể được coi là sự mô tả cho các đường dẫn mà các tín hiệu
truyền thông có thể được vận chuyển.
Trong một số phương tiện, sự truyền thông vật lý không bị ràng buộc với bất
kỳ sự vận chuyển tín hiệu điện nào. Ví dụ: Tần số vô tuyến, tia hồng ngoại.
Trong những phương tiện truyền thông khác, các tín hiệu dữ liệu được truyền
theo các con đường của một số dây điện. Ví dụ: Twisted Pair, POWERLINE, sợi cáp
quang.
4.2.2
Twisted Pair
Các phân đoạn điện có thể có một topo bất kì (tức là dạng đường bus, vòng lặp,
sao, cây, hoặc kết hợp của chúng) bao gồm các phần dây dẫn riêng miễn là yêu cầu
điện không được vượt quá (độ lớn điện trở và điện dung). Ví dụ về các topo của các
phân đoạn điện được hiển thị trong Hình 4/4:
- 23 -
Tải về để xem bản đầy đủ
57 trang
12/06/2025
70
Bạn đang xem 30 trang mẫu của tài liệu "Khóa luận Nghiên cứu, tìm hiểu các công nghệ trong việc phát triển nhà thông minh", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên.
File đính kèm:
- khoa_luan_nghien_cuu_tim_hieu_cac_cong_nghe_trong_viec_phat.pdf
