CÁC THÀNH PHẦN CƠ BẢN CỦA HỆ SINH THÁI NHÀ THÔNG MINH (SMART HOME)
Với sự phát triển ngày càng mạnh mẽ của công nghệ, việc mỗi người đều dễ dàng có được một chiếc Smartphone có kết nối Internet bên mình mọi lúc mọi nơi, và dùng những chiếc điện thoại thông minh đó phục vụ hầu hết các công việc của mình như điều hành công việc, mua bán hàng, họp hành, học tập, cũng như đọc tin tức, giải trí… bên cạnh đó đã có vô số người sử dụng Smartphone vào việc quan sát hệ thống an ninh, kiểm tra và điều khiển thiết bị điện ngôi nhà thân yêu của họ, cũng như kiểm soát tình hình sinh hoạt và học tập của con cái khi họ vắng nhà... Điều đó cho thấy, việc sử dụng các thiết bị thông minh trong mỗi gia đình ngày càng có nhiều người quan tâm.
Qua bài này, bạn sẽ có cái nhìn cơ bản một cách tổng quan
về cấu trúc nhà thông minh: các thiết bị được gọi là thông minh
hoạt động ra sao, làm sao chúng có thể kết nối với nhau và làm sao chúng có thể
được điều khiển từ xa, hoặc điều khiển phạm vi gần trong khuôn viên ngôi nhà
của bạn.
Khi các thiết bị thông minh được lắp đặt trong ngôi nhà,
chúng giúp cho người sở hữu căn nhà có thể làm được ba việc:
- Điều khiển
- Kiểm tra
- Tự động hoá
- Điều khiển
Thay đổi trạng thái của hệ thống như:
- Điều chỉnh nhiệt độ trong phòng
- Mở hoặc đóng cửa
- Tắt hoặc mở đèn
- Điều chỉnh camera lên xuống, qua trái qua phải, để quan
sát các vùng khác nhau trong ngôi nhà
- Kích hoạt chế độ chống trộm khi phát hiện có sự xâm
nhập bất thường
- Kiểm tra
Giúp bạn kiểm tra trạng thái hoạt động của hệ thống.
- Nhiệt độ trong phòng hiện tại bao nhiêu độ?
- Cửa đang đóng hay mở?
- Đèn đang tắt hay mở?
- Camera an ninh có đang hoạt động hay không?
- Có vị khách không mời nào xuất hiện trong hoặc xung
quanh ngôi nhà của bạn không.
Tự động hoá
Thay đổi trạng thái của hệ thống một cách tự động, dựa vào
các sự kiện xảy ra
- Tự động tắt đèn khi không có ai trong phòng
- Tự động cảnh báo âm thanh, gửi tin nhắn khi có người
đột nhập vào nhà.
- Tự động tăng nhiệt độ trong phòng nếu quá lạnh, giảm
nhiệt độ nếu nhiệt độ trong phòng quá nóng
- Tự động kéo rèm, tắt đèn để dung hòa ánh sáng trong
phòng
- Tự động mở vòi, bơm phun để đảm bảo nhiệt độ, độ ẩm ở
mức tốt nhất
- Tự đóng các cửa được chọn sẵn khi có mưa
Hệ thống nhà thông minh bao gồm:
- Thiết bị đầu cuối như
công tắt, đèn, khoá cửa, bơm nước, vòi phun, máy lạnh, rèm cửa, các loại
động cơ…
- Thiết bị cảm biến và quan sát như camera, cảm biến chuyển động nhiệt độ, độ ẩm,
mưa, rò rỉ nước…
- Thiết bị kết nối các đầu cuối và cảm biến với nhau như Hub, Gateway…
- Giao thức mạng để
các thiết bị nói chuyện được với nhau như Wifi, Zigbee, Z-Wave, Thread…
- Kết nối Internet để
điều khiển từ xa, xem từ xa qua Internet, điện toán đám mây…
Điều khiển nội bộ hay điều khiển qua internet đám mây
Thiết bị thông minh, điều khiển được trong phạm vi ngôi nhà,
điều khiển qua kết nối mạng nội bộ sử dụng giao thức Wifi hoặc các giao thức
riêng Z-wave, Zigbee…
Không cần kết nối internet, trong phạm vi ngôi nhà vẫn có
thể điều khiển các thiết bị thông minh dễ dàng như tắt mở đèn, máy lạnh, TV…
qua sóng hồng ngoại IR, sóng Radio RF, quan sát camera…
Các thiết bị giao tiếp qua giao thức mạng, Z-wave và Zigbee có thể hoạt động độc lập trong mạng nội bộ mà không
cần Internet.
Tuy nhiên, đa số thiết bị thông minh cần có kết nối internet
thì mới có thể hoạt động đầy đủ được.
Với các thiết bị thông minh sử dụng Wifi để liên lạc, và điều
khiển qua các ứng dụng trên Smartphone (Android, iPhone), cần có Internet.
Ngày nay nhiều nhà cung cấp dịch vụ đám mây liên kết với các
nhà sản xuất thiết bị nhằm cung cấp dịch vụ đám mây miễn phí (với một số hạn
chế nhất định) cho nhiều thiết bị thông minh.
Các thiết bị thông minh sử dụng Wifi yêu cầu cần có Internet
và các dịch vụ đám mây chúng mới hoạt động được.
Như Camera IP, cần Internet để xem từ xa, để lưu trữ hình
ảnh lên cloud, cũng như để định danh camera. Các công tắc đèn nhờ vào dịch vụ
đám mây bạn có thể bật/ tắt ở bất cứ nơi nào trên thế giới, miễn là có
Internet…
Các thiết bị thông minh cũng cần có internet để cập nhật kịp
thời các tính năng hoặc fix lỗi bảo mật.
Hầu hết các thiết bị thông minh ngày nay rất dễ dàng lắp đặt
và sử dụng vì dịch vụ đám mây đã hỗ trợ việc thiết lập cho thiết bị.
Với với việc trả một ít chi phí hàng tháng bạn có thể sử
dụng cho nhiều thiết bị, nhiều tính năng, tiện ích… và tốc độ xử lý nhanh hơn.
Có nhiều giao thức kết nối mạng không dây được sử dụng trên
các thiết bị thông minh, tuy nhiên các giao thức phổ biến có thể kể đến là Wi-Fi
(TCP/IP), Z-wave, ZigBee,Thread, Bluetooth, IR, RF…
Hiện nay, tất cả các thiết bị sử dụng trong gia đình như máy
tính, iPhone, iPad được kết nối với nhau qua mạng nội bộ (Ethernet) và Wifi để
kết nối ra mạng Internet.
Như bạn cũng biết, các thiết bị thông minh như
công tắt thông minh, khoá cửa, cảm biến nhiệt độ… được thiết kế tiêu
thụ nguồn thấp sử dụng Pin, thay cho cung cấp điện từ nguồn điện trong nhà.
Mạng Wifi không phù hợp với các thiết bị tiêu thu nguồn điện
thấp, do đó, các thiết bị thông minh sử giao thức khác để liên lạc được với
nhau đó chính là các giao thức như Zigbee, Zwave, Thread và
các giao thức bản quyền khác.
Các thiết bị thông minh sử dụng giao thức ZigBee, Z-wave…
hình thành mạng riêng để chúng liên lạc với nhau, muốn các thiết bị này liên
lạc qua mạng Wifi để ra Internet thì cần phải trang bị thiết bị Hub.
Sơ đồ kết nối mạng trong gia đình
Vai trò của Hub và Gateway
Tại sao cần Hub trong hệ thống nhà thông minh
- Các thiết bị thông minh không sử dụng mạng Wifi,
cần Hub để kết nối ra internet.
- Tích hợp các thiết bị có giao thức khác nhau: ví dụ đèn
thông minh sử dụng giao thức Z-wave, còn camera thì sử
dụng giao thức Zigbee
Ngoài ra Hub có thể làm được nhiều việc khác như:
- Tạo giao diện chung để quản lý nhiều thiết bị cùng lúc.
- Tự động hoá một số tác vụ ví dụ nhà không có ai thì tắt
đèn.
- Làm chức năng gateway để chuyển dữ liệu đến ứng dụng
khác như chuyển dữ liệu cảm biến sensor đến MQTT.
TCP/IP Hubs được
đặt trong mạng nội bộ hoặc trên internet
Hub hỗ trợ
phần mềm trên điện thoại thông minh, máy tính bảng, trên trình duyệt web
Amazon Alexa, Smartthings của Samsung là một ví dụ về Hub, có thể gắn các thiết bị đến và chuyển
ra Internet.
Với các thiết bị: công tắc, ổ cắm… điều khiển qua Wifi dùng điện
toán đám mây làm trung gian thì có thể không cần sử dụng Hub
5. Điều khiển thiết bị nhà thông minh bằng điện thoại thông minh (Android, iPhone)
Hầu hết các thiết bị thông minh đều cho phép điều khiển qua
app trên Android, iOS (iPad, iPhone)
Các thiết bị của nhà sản xuất khác nhau có thể ứng dụng App
khác nhau, nên có phần bất tiện.
Một giải pháp cho các thiết bị khác nhau có thể điều khiển
được chung trên một ứng dụng (App) là sử dụng Hub như Samsung
Smartthings, Amazon Alexa.
Ngày nay việc trang bị các thiết bị như camera an ninh thông
minh để quan sát ngôi nhà từ xa không còn là quá xa lạ với mọi người.
Mọi người ngày càng chú ý đến việc sử dụng các thiết bị
thông minh khác như cảm biến nhiệt độ trong phòng, chuông cửa thông minh, khoá
cửa thông minh có cảm biến vân tay, điều khiển đèn và các thiết bị điện từ xa…
Hiện nay, để làm ngôi nhà trở nên thông minh hơn không có gì
là quá to tác, bạn hoàn toàn có thể thay các thiết bị trong gia đình với những
công nghệ mới giúp bạn kiểm soát, điều khiển, và tự động hoá một số tác vụ,
giúp cuộc sống của bạn dễ dàng hơn, hạnh phúc hơn.
Hi vọng bạn tìm thấy nhiều kiến thức hữu ích trong bài viết
này, nếu thấy thú vị thì hãy bắt tay làm trước những thứ đơn giản, ví dụ như
lắp hệ thống camera thông minh có thể quan sát từ xa, phát hiện trộm trong ngôi
nhà của bạn. Lắp chuông cửa thông minh, từ xa có thể thấy hình khi có người đến
gõ cửa. Lắp các công tắc đèn có điều khiển qua điện thoại… và rất nhiều tiện
ích có thể làm bạn cảm thấy thoải mái hơn, chất lượng cuộc sống tốt hơn đang
chờ bạn.
Chúc các bạn thành công.
Post a Comment