Xem mẫu
- Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2020. ISBN: 978-604-82-3869-8
ỨNG DỤNG IOT ĐỂ ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ ĐIỆN
TRONG CÁC NGÔI NHÀ THÔNG THƯỜNG
Nguyễn Văn Thắng1, Trần Văn Hội1
1
Trường Đại học Thủy lợi, email: nguyenbathang@tlu.edu.vn
1. TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU kích thước, tiết kiệm thời gian, giảm chi phí
khi cải tạo và tăng tính thẩm mỹ của thiết bị.
Công nghệ IoT đang phát triển mạnh mẽ
kéo theo rất nhiều các ứng dụng được triển 2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
khai trong đời sống con người, bao gồm điều
khiển từ xa các trang thiết bị trong nhà. Tìm hiểu, thu thập tài liệu có liên quan,
Chính nhu cầu và xu hướng phát triển này đã tham khảo các đề tài có tính ứng dụng tương
dẫn tới các nghiên cứu liên quan: Trích dẫn tự, tìm hiểu các sản phẩm có tính ứng dụng cao
[1] thiết kế và tạo ra một hệ thống tự động trong đề tài. Khảo sát thực tế, thiết kế và tối ưu
hóa ngôi nhà dùng WiFi. Nghiên cứu trình hệ thống và thực hiện mô hình thử nghiệm.
bày sâu về Wifi (ESP8266 module), các 3. GIẢI PHÁP THỰC HIỆN
phương pháp kết nối, phần cứng (dùng
Arduino) và phần mềm điều khiển. Nghiên 3.1 Yêu cầu về thiết bị, mạng truyền thông
cứu [2] cũng dùng Module Wifi ESP8266 và Nghiên cứu này sử dụng: 01 smart phone
các mạch Rơle riêng rẽ, tuy nhiên phần điều có đăng ký mạng 4G để cài đặt phần mềm
khiển dùng ứng dụng trên hệ điều hành điều khiển và kết nối Internet; 01 Wifi có kết
Android và truy cập qua Cloud Server. nối internet; 01 module điều khiển không dây
Bên cạnh đó các công trình nghiên cứu [3] qua Internet (yêu cầu điều khiển tối thiểu là 4
sử dụng Wifi dựa trên chuẩn IEEE 802.11n, thiết bị); một số chuyển mạch và thiết bị điều
đó là giao thức LAN (WLAN). khiển như bóng đèn, quạt…
Trong số các nghiên cứu trên thì nghiên cứu
[3] chỉ sử dụng sóng Wifi trong phạm vi ngắn. 3.2 Thiết kế hệ điều khiển tích hợp
Còn nghiên cứu [1] [2] có thể điều khiển qua không dây
Internet, tuy nhiên đều đang sử dụng phần Đánh giá thực trạng mạng điện của các gia
cứng rời rạc, chưa tích hợp với nhau để giảm đình hiện nay: Ở hầu hết các gia đình, hệ
kích thước, giảm chi phí lắp đặt. thống điện được bố trí như trong hình 1.
Bên cạnh đó, các nghiên cứu ở trên và một Điện lưới 220 VAC được đưa tới Aptomat
số nghiên cứu khác đi sâu giải quyết vấn đề ở tổng của gia đình, sau đó được đưa tới
dạng mô hình, sơ đồ khối, mẫu thực nghiệm Aptomat của từng tầng. Mục đích, dễ dàng
mà chưa giải quyết bài toán thực tế: Các ngôi tắt toàn bộ điện của căn nhà bằng Aptomat
nhà truyền thống hiện nay có các thiết bị điện tổng hoặc tắt điện từng tầng để tiện cho việc
như quạt, tủ lạnh, đèn chiếu sáng, bình nóng thay thế, sửa chữa…
lạnh… đang sử dụng công tắc đóng mở. Vậy Thông thường, ở mỗi tầng sẽ có các thiết bị
làm thế nào để cải tạo, thêm tính năng có thể như: Đèn chiếu sáng (đèn âm trần, đèn tuýp,
điều khiển từ xa qua Internet. Đồng thời các đèn ngủ, đèn ngoài trời, đèn cầu thang, đèn
thiết bị cần tích hợp vào cùng module để giảm hành lang...), ổ cắm, điều hòa, bình nóng lạnh.
233
- Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2020. ISBN: 978-604-82-3869-8
gia đình, Wifi tiếp tục kết nối và truyền tín
hiệu điều khiển tới Module điều khiển từ xa,
tại đây các Rơle sẽ được đóng/mở để mở/ tắt
thiết bị điện.
Hình 1. Hệ thống điện thông thường
Sau Aptomat của từng tầng lại dùng các
Aptomat cho từng thiết bị: Điều hòa, bình
nóng lạnh; các thiết bị còn lại như các ổ cắm, Hình 2. Điều khiển thiết bị điện qua Internet
đèn chiếu sáng sẽ đấu nối từ một vài đôi dây
chạy từ Aptomat của tầng đó. Trong quá Hình 3 mô tả kết nối và 02 chế độ làm việc:
trình đấu điện cho các loại đèn sẽ sử dụng Bật tắt trực tiếp (2) và điều khiển từ xa (1). Ở
công tắc một chiều hoặc công tắc đảo chiều. một thời điểm chỉ hoạt động ở 1 chế độ.
Như vậy, toàn bộ việc tắt bật các thiết bị Để thực hiện giải pháp này cần thêm một
trong nhà đều phải qua công tắc, aptomat. chuyển mạch đặt giữa Aptomat các tầng và
Trong nhiều trường hợp như: Người già, các moudule điều khiển từ xa.
trẻ em, những người có sức khỏe yếu không Ở chế độ (2) chuyển mạch như hình vẽ.
đủ sức khỏe đi lên/ xuống các tầng, di Chế độ (1) chuyển mạch chuyển về vị trí 1.
chuyển giữa các vị trí trong nhà để tắt bật
thiết bị; ngồi ở cơ quan hay đâu đó ngoài nhà
muốn bật bình nóng lạnh ở nhà để khi về nhà
có nước nóng dùng ngay hoặc muốn bật
trước điều hòa làm mát phòng để hưởng thụ
mát mẻ ngay khi về tới nhà… xa hơn nữa là
muốn ngôi nhà thông minh và hiện đại hơn
mà ít phải cải tạo nhất có thể thì hệ thống
điện thông thường không thể đáp ứng được
vì phải trực tiếp tắt/ bật công tắc tại nhà.
Trong nghiên cứu này tác giả bài báo đề
xuất một giải pháp có thể giải quyết được
những vấn đề trên. Cụ thể, nghiên cứu sẽ cải
tiến hệ thống điện để có thể vừa giữ nguyên Hình 3. Hệ thống điều khiển kết hợp
chế độ hiện tại (bật tắt bằng công tắc) vừa có Trong bài báo này, tác giả đã xây dựng mô
thể lựa chọn điều khiển các thiết bị điện qua hình điều khiển bằng cách chọn Smart relay
mạng Internet, Wifi và ứng dụng trên máy ESP07 ESP8266 điều khiển 4 thiết bị. Module
tính và điện thoại thông minh. Hình 2 mô tả dùng nguồn nuôi 5 VDC-0,5 A, tải cho phép
nguyên lý hoạt động ở chế độ điều khiển 250VAC-10A và công suất max 800VA.
thông minh qua Internet, Wifi và module
điều khiển thiết bị không dây, smart phone 4. KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM
và ứng dụng Blynk.
Nguyên lý hoạt động: Tín hiệu điều khiển Từ chuyển mạch trong hình 3, tiến hành
tắt mở trên App của điện thoại được truyền đấu nối các thiết bị điện với các Rơle trong
qua mạng 3G/4G qua Internet tới Wifi của module điều khiển từ xa xem hình 4.
234
- Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2020. ISBN: 978-604-82-3869-8
5. KẾT LUẬN:
Nghiên cứu đã cải tiến hệ thống điện của
các ngôi nhà thông thường để có thể làm việc
ở hai chế độ: Dùng công tắc trực tiếp hoặc
điều khiển tắt/ mở thiết bị qua Smart Phone.
Giải pháp cải tiến không phải khoan đục,
đi lại hệ thống dây điện nên không ảnh
hưởng đến mỹ quan, công sức trong khi chi
phí đầu tư thấp.
Có thể kết hợp với camera an ninh, mạng
cảm biến không dây… để giám sát và điều
khiển toàn diện ngôi nhà.
Cần chọn chế độ làm việc thông qua
chuyển mạch (Ví dụ cầu giao hai chiều)
Hình 4. Sơ đồ đấu nối thiết bị từng tầng Do không phải đi lại đường dây nên
vào Rơle trong module điều khiển những thiết bị dùng chung một đường điện sẽ
không thể điều khiển riêng biệt được. Muốn
Đấu nối xong, tiến hành tải và cài đặt phần
khắc phục cần đi lại dây.
mềm điều khiển Blynk trên smart phone.
Trên thị trường hiện nay chưa có thiết bị
Tiếp đến, cài đặt thông số, đặt tên các thiết bị
điều khiển nào cho phép điều khiển không
cần điều khiển.
hạn chế số thiết bị nên mỗi căn nhà cần sử
Dưới đây lần lượt mô tả thiết bị liên quan
dụng một số module phụ thuộc vào loại
và chế độ điều khiển mở 01 thiết bị hình 5 và
module và số thiết bị cần điều khiển.
điều khiển mở cả 4 thiết bị hình 6.
6. TÀI LIỆU THAM KHẢO:
[1] Anjuman-i-islam’s kalsekar technical
campus panvel, 2016, “Home Automation
Using Arduino Wifi Module ESP8266”, a
project report.
[2] Kusuma S M, Assistant Professor,
Department of telecommunication, 2017,
MSRIT, Bangalore, India. “Home
Automation Using Internet of Things”.
[3] Niharika Shrotriya, Anjali Kulkarni, Priti
Gadhave, 2014, International Journal of
Hình 5. Điều khiển mở 01 thiết bị Science, Engineering and Technology
Research (IJSETR), “Smart Home Using
Wi-Fi”.
[4] https://www.dientu4u.com/product/12678/
SMART-RELAY-ESP07-ESP8266-DIEU-
KHIEN-4-THIET-BI.html.
.
Hình 6. Điều khiển mở 04 thiết bị
235
nguon tai.lieu . vn
