ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 20172

LỜI NÓI ĐẦU
Từ xưa đến nay, nhân loại đã khơng ngừng học hỏi, tìm tịi và nghiên cứu để tạo
ra những sản phẩm nhằm phục vụ cho sinh hoạt hằng ngày, những sản phẩm ấy luôn
phát triển theo hướng tự động hóa và ngày càng thơng minh để có thể phục vụ những
nhu cầu ngày càng cao của con người. Với xu hướng này, nhiều nước trên thế giới đã
ứng dụng khoa học kĩ thuật hiện đại để những thiết bị trong nhà có thể điều khiển
một cách tự động. Với sự ra đời của các hệ thống IoT khi mà mọi thiết bị có thể kết
nối với nhau đã giúp cho con người xây dựng được những căn nhà thơng minh có thể
điều khiển một cách dễ dàng thông qua các sản phẩm thông minh. Hiện nay ở Việt
Nam, đã có khá nhiều tập đồn, công ty nghiên cứu về lĩnh vực này, đây là một hướng
đi sẽ là chủ đạo trong những năm tới.
Với mong muốn được học tập, nghiên cứu và vận dụng kiến thức đã được học
trên giảng đường. Nhóm em đã lựa chọn đề tài:“Ứng dụng của IoT trong xây dựng
mô hình nhà thơng minh ”.
Trong q trình thực hiện đề tài thực tập này, em xin gửi lời cảm ơn chân thành
tới TS. Vương Hoàng Nam, Viện Điện tử - Viễn thông, trường Đại học Bách Khoa
Hà Nội, đã hướng dẫn tận tình và chỉ dẫn các bước, cung cấp những tài liệu nghiên
cứu quý báu, hướng nghiên cứu để chúng em có thể thực hiện được các yêu cầu của
thực tập.
Trong quá trình thực hiện đề tài, dựa theo những kết quả đạt được bước đầu, dù
đã rất cố gắng tuy nhiên khơng tránh khỏi những thiếu sót và hạn chế nhất định. Vì
vậy, bọn em rất mong nhận được sự góp ý, bổ sung của các thầy cơ để đề tài được tối
ưu và hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!

Page 1


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 20172

TĨM TẮT ĐỒ ÁN
Nội dung chính của đề tài là trình bày các vấn đề liên quan đến IoT, về mơ hình
nhà thơng minh SmartHome, ứng dụng của IoT trong việc xây dựng một mơ hình nhà
thông minh thực tế. Cụ thể:
Chương 1: Giới thiệu về phần lý thuyết, các vấn đề liên quan đến IoT, khái niệm
về nhà thơng minh, một số mơ hình nhà thơng minh, các thành phần để có thể xây
dựng được một mơ hình nhà thơng minh.
Chương 2: Trình bày về các bước trong quá trình thiết kế, xây dựng một mơ hình
nhà thơng minh.

Page 2


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 20172

ABSTRACT
The main content of diploma project is to present IoT related issues. It's
SmartHome model, IoT's application in building a real Smart Home.
The issues are presented in two chapters
Chapter 1: Introduction IOT theory, IoT related issues,the concept of smart
homes, some smart home models, components to be able to build a smart home
model.
Chapter 2: Describe the steps in the design process, building a smart home model.

Page 3


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 20172


PHÂN CÔNG CÔNG VIỆC
Thời gian
29/1- 5/2
6/2- 6/3

Sinh viên thực hiện

Công việc

Đỗ Đăng Hưởng

Nhận đề tài: Ứng dụng của IoT trong xây

Nguyễn Trọng Đức

dựng mơ hình nhà thơng minh

Đỗ Đăng Hưởng

Tìm hiểu đề tài đưa ra một số giải pháp để

Nguyễn Trọng Đức

thực hiện đề tài
Triển khai phần cứng, test các tính năng trên

Đỗ Đăng Hưởng

điều khiển công suất


6/3- 31/3
Nguyễn Trọng Đức
Đỗ Đăng Hưởng
1/4- 30/4
Nguyễn Trọng Đức

1/5- 31/5

ESP8266, nghiên cứu mạch bắt điểm 0 để

Đỗ Đăng Hưởng
Nguyễn Trọng Đức

Tìm kiếm các giải pháp triển khai Server, để
lưu trữ, xử lý dữ liệu
Hồn thiện mạch điều khiển cơng suất, tiến
hành nghiên cứu phần hồng ngoại
Xây dựng Server trên Nodejs, xây dựng App
trên hệ điều hành Android
Hoàn thiện thiết kế mạch, đặt mạch in, kiểm
thử các tính năng
Hồn thiện Server, hoàn thiện App

Page 4


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 20172

MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU .......................................................................................................1

TÓM TẮT ĐỒ ÁN ................................................................................................ 2
ABSTRACT ..........................................................................................................3
PHÂN CÔNG CÔNG VIỆC .................................................................................4
MỤC LỤC .............................................................................................................5
DANH SÁCH HÌNH VẼ ....................................................................................... 7
DANH SÁCH CÁC BẢNG BIỂU ........................................................................9
DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT ...................................................................10
PHẦN MỞ ĐẦU .................................................................................................11
1.1.

Đặt vấn đề .............................................................................................11

1.2.

Mục đích nghiên cứu ............................................................................11

1.3.

Phương pháp nghiên cứu ......................................................................11

1.4.

Kết luận chương ....................................................................................12

CHƯƠNG I: CƠ SỞ LÝ THUYẾT ....................................................................13
1.1. Hệ sinh thái Internet of Things- IoT ? .......................................................13
1.1.1. Khái niệm Internet of Things .............................................................13
1.1.2. Kiến trúc Internet of Things ...............................................................13
1.2. Mơ hình nhà thơng minh? .........................................................................14
1.2.1 Nhà thơng minh là gì? .........................................................................14

1.2.2. Các thành phần của nhà thơng minh. .................................................15
1.3. Một số mơ hình nhà thơng minh tại Việt Nam .........................................16
1.3.1. Bkav SmartHome Luxury ..................................................................16
1.3.2. Nhà thông minh Lumi ........................................................................17
1.3.3. Nhà thông minh Scheider- Wiser Home ............................................18
1.4. Các thành phần trong xây dựng mơ hình nhà thơng minh ........................19
1.4.1. ESP8266 .............................................................................................19
1.4.2. Wi-Fi ..................................................................................................21
1.4.3. Giao thức truyền thông HTTP ............................................................23
1.4.4. Firebase ..............................................................................................25
1.4.5. Heroku Server ....................................................................................26
Page 5


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 20172
1.4.6. NodeJs là gì? ......................................................................................26
1.4.7 Hệ điều hành Android .........................................................................28
1.5.

Kết luận chương ....................................................................................33

CHƯƠNG II: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ............................................................... 34
2.1. Tổng quan hệ thống ...................................................................................34
2.1. Sơ đồ khối và chức năng ...........................................................................36
2.1.1 Sơ đồ khối ...........................................................................................36
2.1.2 Mạch nguyên lý ...................................................................................37
2.2 Mạch in và sản phẩm thực tế ......................................................................45
2.2.1 Mạch in ................................................................................................45
2.2.2 Hình ảnh sản phầm hồn thiện ............................................................48
2.3. Thiết kế App điều khiển ............................................................................48

2.3.1. Phần mềm Android Studio .................................................................48
2.3.2. Xây dựng cơ sở dữ liệu ......................................................................51
2.3.3. Phân tích thiết kế hệ thống .................................................................52
2.3.4. Hình ảnh của App trên hệ điều hành Android ...................................53
2.4. Kiểm thử phần mạch và đánh giá ..............................................................58
2.4.1. Kiểm thử .............................................................................................58
2.4.2. Đánh giá .............................................................................................60
2.5. Kết luận chương ........................................................................................60
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN........................................................... 61
TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................62

Page 6


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 20172

DANH SÁCH HÌNH VẼ
Hình 1. 1. Mơ hình IoT ........................................................................................13
Hình 1. 2. Các thành phần cơ bản của hệ thống nhà thơng minh ........................16
Hình 1. 3. Sơ đồ kết nối hệ thống của Bkav SmartHome Luxury .......................17
Hình 1. 4. Một số thiết bị điện nhà thơng minh cho gia đình ..............................18
Hình 1. 5. ESP8266 V12E ...................................................................................19
Hình 1. 6. Sơ đồ chân của nodeMCU ESP8266 v12E ........................................20
Hình 1. 7. Minh họa mơ hình mạng khơng dây ...................................................21
Hình 1. 8. Mơ hình tham chiếu OSI ....................................................................23
Hình 1. 9. Mơ hình Client – Server của giao thức HTTP ....................................24
Hình 1. 10. Biểu đồ thời gian kết nối HTTP không bền vững ............................25
Hình 1. 11. Các thành phần quan trọng của Nodejs ............................................27
Hình 1. 12. Các tầng của hệ điều hành Android ..................................................29
Hình 2. 1. Sơ đồ tổng quan hệ thống ...................................................................34

Hình 2. 2. Sơ đồ khối hệ thống ............................................................................36
Hình 2. 3. Sơ đồ mạch nguyên lý toàn hệ thống .................................................37
Hình 2. 4. Khối nguồn .........................................................................................37
Hình 2. 5. Nguồn Hi-Link 5V/3W .......................................................................38
Hình 2. 6. Khối xử lý trung tâm ..........................................................................39
Hình 2. 7. Module ESP8266 V12E .....................................................................39
Hình 2. 8. Mạch bắt điểm khơng .........................................................................40
Hình 2. 9. Opto PC817 ........................................................................................40
Hình 2. 10. Khối cảm biến ...................................................................................41
Hình 2. 11. Cảm biến nhiệt độ độ ẩm DHT11.....................................................41
Hình 2. 12. Khối điều khiển ................................................................................42
Hình 2. 13. Triac MOC3021(Trái) và BTA16(Phải) ...........................................42
Hình 2. 14. Khối thu phát hồng ngoại .................................................................43
Hình 2. 15. LED thu hồng ngoại IR 1838(trái) và LED phát hồng ngoại(phải) .43
Hình 2. 16. Khối ngoại vi ....................................................................................44
Hình 2. 17. Khối chân nạp ...................................................................................45
Hình 2. 18. Mạch in lớp Top và Bottom .............................................................45
Page 7


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 20172
Hình 2. 19. Mạch in 2 lớp ....................................................................................46
Hình 2. 20. Mơ hình mạch 3D .............................................................................47
Hình 2. 21. Hình ảnh sản phẩm ...........................................................................48
Hình 2. 22. Cài đặt JDK trên Window ................................................................49
Hình 2. 23. File AndroidMandifest.xml ..............................................................50
Hình 2. 24. Các Class trong Android Studio .......................................................50
Hình 2. 25. Thiết kế giao diện trong Android Studio ..........................................50
Hình 2. 26. Tạo tài khoản(trái) và đăng nhập(phải) ............................................54
Hình 2. 27. Lựa chọn phòng để bật tắt thiết bị tại phòng C9 306 .......................55

Hình 2. 28. Thiết lập kết nối giữa hệ thống phần cứng và App trên Android .....56
Hình 2. 29. Tình trạng các thiết bị và tham số trong phịng ................................57
Hình 2. 30. Giao diện điều khiển thiết bị ............................................................58

Page 8


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 20172

DANH SÁCH CÁC BẢNG BIỂU
Bảng 1. 1. Các kiểu file trong Android ..............................................................32
Bảng 2. 1. Test lần 1 lúc 18h00 ngày 31/ 05/ 2018 ............................................58
Bảng 2. 2. Test lần 2 lúc 8h00 ngày 01/ 06/ 2018 ..............................................59
Bảng 2. 3. Test lần 3 lúc 18h00 ngày 01/ 06/ 2018 ............................................59
Bảng 2. 4. Test lần 4 lúc 8h00 ngày 02/ 06/ 2018 ..............................................59
Bảng 2. 5. Test lần 5 lúc 18h00 ngày 02/ 06/ 2018 ............................................59
Bảng 2. 6. Test lần 6 lúc 8h00 ngày 02/ 06/ 2018 ..............................................60

Page 9


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 20172

DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT
STT

Kí hiệu

Thuật ngữ đầy đủ


1

IP

Internet Protocol

2

IoT

Internet of Things

3

API

Application Progmraming Interface

4

I/O

Input/Output

5

USB

Universal Serial Bus


6

IDE

Intergrated Development Environment

7

API

Application Progmraming Interface

8

MCU

9

PC

10

IEEE

11

TCP/IP

Transport Control Protocol/Internet Protocol


12

UART

Universal Asynchronous Receiver/Transmitter

13

SPI

14

ADC

Analog-to-digital converter

15

WPA

WiFi Protected Access

16

Wi-Fi

Wireless Fidelity

17


IoT

Internet of Things

18

SOC

System On Chip

19

HTTP

Hyper Text Transfer Protocol

20

UDP

User Datagram Protocol

Micro Controller Unit
Personal Computer
Institute of Electrical and Electronics Engineers

Serial Peripheral Bus

Page 10



ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 20172

PHẦN MỞ ĐẦU
1.1.

Đặt vấn đề

Hiện nay không chỉ ở thế giới mà ở tại Việt Nam dưới sự bùng nổ của công nghệ
thông tin đã làm cho đời sống con người ngày càng được nâng cao. Các thiết bị tự
động hóa đã ngày càng chiếm vai trị quan trọng trong nền sản xuất và thậm chí là
vào cuộc sống sinh hoạt hằng ngày của con người. Do đó một ngơi nhà thơng minh
khơng cịn là mơ ước của con người mà nó đã được trở thành hiện thực hóa. Qua báo
chí, các phương tiện truyền thơng, Internet chúng ta có thể dễ dàng tìm thấy những
mơ hình nhà thơng minh.
Nhà thơng minh được xây dựng trên nền tảng của công nghệ IoT, với giá thành
đầu tư cho hệ thống khơng q đắt, phù hợp với tình hình thực tế tại Việt Nam, mặc
dù chưa được phát triển mạnh mẽ song hứa hẹn nhiều kết quả tốt trong tương lai.
Đồng thời, việc tập trung vào nghiên cứu kĩ thuật đo đạc và truyền dữ liệu của công
nghệ không dây WiFi.
Là một sinh viên viện Điện tử viễn thông, với những kiến thức đã được học cùng
với mong muốn thiết kế một ngơi nhà tự động hóa có thể đáp ứng được nhu cầu sinh
hoạt hằng ngày, giúp tiết kiệm năng lượng, cùng với sự hướng dẫn của TS. Vương
Hoàng Nam em đã chọn đề tài: “Ứng dụng của IoT trong xây dựng mơ hình nhà
thơng minh " làm đồ án tốt nghiệp.

1.2.

Mục đích nghiên cứu


Đề tài được nghiên cứu, khảo sát và thực hiện với mục đích áp dụng các kiến thức
đã học trên ghế nhà trường để xây dựng, phát triển một mơ hình nhà thơng minh. Sau
khi thực hiện, đề tài đặt ra những chức năng sau:
 Tìm hiểu, xây dựng một hệ thống tồn diện có tính ứng dụng thực tiễn,
 Xây dựng được một cơ sở dữ liệu đáp ứng đủ các tiêu chí đặt ra với một
hệ thống, đa nền tảng, có tính kế thừa cao.
 Phần cứng có thể dễ dàng triển khai, giảm thiểu chi phí phát sinh.

1.3.

Phương pháp nghiên cứu

Trong đề tài này, nhóm đã sử dụng các phương pháp nghiên cứu:

Page 11


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 20172
 Phương pháp tham khảo tài liệu: bằng cách thu thập thơng tin từ sách, tạp
chí về điện tử, viễn thông, truy cập từ mạng internet.
 Phương pháp quan sát: khảo sát một số ứng dụng có sử dụng cơng nghệ
IoT, các hệ thống nhà thơng minh trên thế giới và ở Việt Nam.
 Phương pháp thực nghiệm: Xem xét một số công nghệ đã được áp dụng
trước đó để rút ra kinh nghiệm cũng như những u cầu đề ra cho hệ thống
mơ hình nhà thông minh.

1.4.

Kết luận chương


Chương mở đầu chủ yếu giới thiệu tổng quan về đề tài SmartHome– một xu hướng
công nghệ cho tương lai. Tuy xuất hiện từ lâu nhưng trong những năm gần đây nó
được nhiều doanh nghiệp cũng như các nhà khoa học để ý và phát triển mạnh mẽ.
Chính vì vậy các thiết bị thơng minh: tivi thơng minh, tủ lạnh thông minh,…lần lượt
được giới thiệu. Nhà thông minh là hệ thống tiềm năng của IoT và sẽ được phát triển
mạnh mẽ trong thời gian tới.

Page 12


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 20172

CHƯƠNG I: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Chương này đề cập đến cơ sở lý thuyết về mô hình IoT, mơ hình nhà thơng minh,
các thành phần trong việc xây dựng mơ hình nhà thơng minh.

1.1. Hệ sinh thái Internet of Things- IoT ?
1.1.1. Khái niệm Internet of Things
Internet Vạn Vật, hay cụ thể hơn là Mạng lưới vạn vật kết nối Internet hoặc là
Mạng lưới thiết bị kết nối Internet (tiếng Anh: Internet of Things, viết tắt IoT) là một
liên mạng, trong đó các thiết bị, phương tiện vận tải (được gọi là thiết bị kết nối“ và
thiết bị thơng minh“), phịng ốc và các trang thiết bị khác được nhúng với các bộ phận
điện tử, phần mềm, cảm biến, cơ cấu chấp hành cùng với khả năng kết nối mạng máy
tính giúp cho các thiết bị này có thể thu thập và truyền tải dữ liệu.

Hình 1. 1. Mơ hình IoT

1.1.2. Kiến trúc Internet of Things
Kiến trúc IoT được đại diện cơ bản bởi 4 phần: Vạn vật (Things), trạm kết nối
(Gateways), hạ tầng mạng và điện toán đám mây (Network and Cloud) và các lớp tạo

và cung cấp dịch vụ (Services-creation and Solutions Layers).
Vạn vật (Things): Ngày nay có hàng tỷ vật dụng đang hiện hữu trên thị trường
gia dụng và công nghệ, ở trong nhà hoặc trên tay của người dùng. Chẳng hạn như xe
hơi, thiết bị cảm biến, thiết bị đeo và điện thoại di động đang được kết nối trực tiếp
Page 13


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 20172
thông qua băng tầng mạng không dây và truy cập vào Internet. Giải pháp IoT giúp
các thiết bị thông minh được sàng lọc, kết nối và quản lý dữ liệu một cách cục bộ,
còn các thiết bị chưa thơng minh thì có thể kết nối được thông qua các trạm kết nối .
Trạm kết nối (Gateways): Một rào cản chính khi triển khai IoT đó là gần 85%
các vật dụng đã không được thiết kế để có thể kết nối với Internet và khơng thể chia
sẻ dữ liệu với điện toán đám mây. Để khắc phục vấn đề này, các trạm kết nối sẽ đóng
vai trị là một trung gian trực tiếp, cho phép các vật dụng có sẵn này kết nối với điện
tốn đám mây một cách bảo mật và dễ dàng quản lý.
Hạ tầng mạng và điện toán đám mây (Network and Cloud):
- Cơ sở hạ tầng kết nối: Internet là một hệ thống toàn cầu của nhiều mạng IP được
kết nối với nhau và liên kết với hệ thống máy tính. Cơ sở hạ tầng mạng này bao gồm
thiết bị định tuyến, trạm kết nối, thiết bị tổng hợp, thiếp bị lặp và nhiều thiết bị khác
có thể kiểm sốt lưu lượng dữ liệu lưu thông và cũng được kết nối đến mạng lưới
viễn thông và cáp – được triển khai bởi các nhà cung cấp dịch vụ.
- Trung tâm dữ liệu/ hạ tầng điện toán đám mây: Các trung tâm dữ liệu và hạ tầng
điện toán đám mây bao gồm một hệ thống lớn các máy chủ, hệ thống lưu trữ và mạng
ảo hóa được kết nối.
Các lớp tạo và cung cấp dịch vụ (Services-Creation and Solutions Layers):
Intel đã kết hợp những phần mềm quản lý API hàng đầu (Application Progmraming
Interface) là Mashery* và Aepona* để giúp đưa các sản phẩm và giải pháp IoT ra thị
trường một cách chóng và tận dụng được hết giá trị của việc phân tích các dữ liệu từ
hệ thống và tài sản đang có sẵn.


1.2. Mơ hình nhà thơng minh?
1.2.1 Nhà thơng minh là gì?
Nhà thông minh (tiếng Anh là "Smart Home") hoặc hệ thống nhà thông minh
là một ngôi nhà/ căn hộ được trang bị hệ thống tự động tiên tiến dành cho điều khiển
đèn chiếu sáng, nhiệt độ, truyền thông đa phương tiện, an ninh, rèm cửa, cửa và nhiều
tính năng khác nhằm mục đích làm cho cuộc sống ngày càng tiện nghi, an tồn và
góp phần sử dụng hợp lý các nguồn tài nguyên.
Theo wiseGeek, một ngôi nhà (hoặc căn hộ) được coi là "thơng minh" bởi vì hệ
thống máy tính của nó có thể theo dõi rất nhiều khía cạnh của cuộc sống thường ngày.
Page 14


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 20172
Một trong những ví dụ cơ bản nhất của nhà thông minh là một hệ thống kiểm soát
mức độ chiếu sáng của hệ thống đèn giúp tiết kiệm điện và phù hợp với khung cảnh,
chẳng hạn như cài đặt đèn ánh sáng nhẹ cho các bữa tiệc tối. Hệ thống cũng có thể
điều chỉnh rèm cửa theo yêu cầu, kiểm soát nhiệt độ, hệ thống camera giám sát, hệ
thống khóa cửa tự động, hệ thống phịng ngừa trộm.
Nhà thơng minh ngồi ra cịn có một số ứng dụng sáng tạo hơn, gồm hệ thống
điều khiển giải trí tại gia – loa cơng suất khác nhau, hệ thống điện thoại, liên lạc nội
bộ, hệ thống tưới nước... Các chức năng này có thể được thực hiện nhờ các thiết bị
trong nhà được kết nối với nhau để hệ thống máy tính trung tâm có thể theo dõi các
trạng thái và ra các quyết định điều khiển phù hợp.
Nhà thơng minh đã được hình dung trong các tác phẩm khoa học viễn tưởng từ
nhiều năm nhưng nó chỉ trở thành hiện thực kể từ thế kỷ 20 sau sự phát triển rộng rãi
của điện và những tiến bộ nhanh chóng của cơng nghệ thơng tin, theo Wikipedia.
1.2.2. Các thành phần của nhà thông minh.
Các thành phần của hệ thống nhà thông minh bao gồm các cảm biến (như cảm
biến nhiệt độ, cảm biến ánh sáng hoặc do cử chỉ), các bộ điều khiển hoặc máy chủ và

các thiết bị chấp hành khác. Nhờ hệ thống cảm biến, các bộ điều khiển và máy chủ
có thể theo dõi các trạng thái bên trong ngồi nhà để đưa ra các quyết định điều khiển
các thiết bị chấp hành một cách phù hợp nhằm đảm bảo môi trường sống tốt nhất cho
con người.

Page 15


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 20172

Hình 1. 2. Các thành phần cơ bản của hệ thống nhà thông minh

1.3. Một số mơ hình nhà thơng minh tại Việt Nam
1.3.1. Bkav SmartHome Luxury
Bkav SmartHome là hệ thống nhà thông minh thế hệ mới nhất trên thế giới, công
nghệ vượt trội- theo tiêu chí xếp hạng của Gartner. Các sản phẩm của Bkav tập chung
vào phân khúc cao cấp, cạnh tranh với các giải pháp nhà thơng minh từ nước ngồi.
Nhà thơng minh Bkav kết nối tất cả các thiết bị trong ngồi nhà của bạn thành một
hệ thống mạng, có thể điều khiển chúng theo các kịch bản thông minh, bao gồm: Hệ
thống đèn chiếu sáng, rèm cửa, điều hòa nhiệt độ, tivi, âm thanh, khóa cửa, bình nóng
lạnh, quạt thơng gió, camera an ninh, chng cửa có hình, hệ thống bơm tưới nước
Page 16


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 20172
tiểu cảnh, bể cá. Có thể điều khiển trực tiếp thông qua thiết bị gắn trên tường hoặc
dùng smartphone, máy tính bảng.

Hình 1. 3. Sơ đồ kết nối hệ thống của Bkav SmartHome Luxury


Nhà thông minh Bkav SmartHome Luxury bao gồm 1 số tính năng sau:
 Hệ thống ánh sáng thông minh
 Hệ thống điều khiển rèm mành
 Hệ thống an ninh thông minh
 Hệ thống kiểm sốt mơi trường
 Hệ thống giải trí âm thanh đa vùng
 Kịch bản ngữ cảnh thông minh
 Kết nối không giới hạn
 Danh sách thiết bị
1.3.2. Nhà thông minh Lumi
Khác với BKAV, nhà thông minh Lumi tập trung mạnh vào phân khúc nhà thông
minh trung và cao cấp trên thị trường Việt Nam.
Ra mắt công tắc cảm ứng và giải pháp nhà thông minh ra thị trường đầu năm 2012,
sau 4 năm xây dựng và phát triển, Lumi đã vươn lên trở thành nhà cung cấp sản phẩm
công tắc điện cảm ứng, thiết bị điện thông minh và giải pháp nhà thơng minh có thị
phần lớn nhất trong phân khúc trung và cao cấp tại Việt Nam.
Page 17


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 20172

Hình 1. 4. Một số thiết bị điện nhà thơng minh cho gia đình

 Một số đặc điểm của nhà thông minh Lumi

 Bật/tắt thiết bị điện dễ dàng bằng Smartphone
 An toàn tuyệt đối về điện
 Nâng cao giá trị ngôi nhà, khẳng định đẳng cấp
 Giải pháp chống trộm hồn hảo
1.3.3. Nhà thơng minh Scheider- Wiser Home

Scheneider là một tập đoàn lớn trên thế giới cung cấp thiết bị điện đến từ Pháp.
Ngày 18/ 4/2017 tập đoàn Scheneider đã khánh thành nhà máy chuyên sản xuất thiết
bị điện cho giải pháp nhà thông minh tại khu cơng nghệ cao Sài Gịn, Quận 9,
TPHCM.
Các thiết bị điện thơng minh của Scheneider đều có những ưu điểm vượt trội về
chất lượng cũng như độ bền của sản phẩm.
 Một số đặc điểm của nhà thông minh Scheider- Wiser Home


Điều khiển theo kịch bản



Điều khiển theo thời gian
Page 18


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 20172
 Điều khiển chiếu sáng tự động


Điều khiển rèm và cửa tự động



Điều khiển điều hòa nhiệt độ thông minh



Điều khiển bằng Iphone, Ipad




Hệ thống an ninh, cảnh báo chống đột nhập



Hệ thống cảnh báo cháy, báo rị gas



Hệ thống camera giám sát



Hệ thống chng cửa có hình

 Hệ thống âm thanh đa vùng

1.4. Các thành phần trong xây dựng mơ hình nhà thơng minh
1.4.1. ESP8266
Esp8266 là một wifi SOC được phát triển bởi công ty Trung Quốc Espressif
Systems. Esp8266 được tích hợp đầy đủ các tính năng về internet với kích thước rất
nhỏ gọn với mức giá rất rẻ. Bên trong Esp8266 có sẵn một lõi vi xử lý nên có thể trực
tiếp lập trình cho nó mà khơng cần bất kỳ một con vi xử lý nào nữa.

Hình 1. 5. ESP8266 V12E

Thơng số kỹ thuật
 32-bit RISC CPU: Tensilica LX106 hoạt động với 80MHz

 Chip nạp CP2102
 64 Kb instruction RAM, 96 Kb data RAM
Page 19


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 20172
 QSPI flash ngoài: 512 Kb
 IEEE 802.11b/g/n WiFi
 WiFi 2.4 GHz, hỗ trợ WPA/WPA2
 16 chân GPIO
 Hỗ trợ SPI, I2C, I2S, UART, ADC
 Chuẩn điện áp hoạt động: 3.3V DC
 Dải nhiệt độ hoạt động: -40 oC - 125 oC
 Sơ đồ chân:

Hình 1. 6. Sơ đồ chân của nodeMCU ESP8266 v12E

Page 20


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 20172
1.4.2. Wi-Fi
Giới thiệu

Hình 1. 7. Minh họa mơ hình mạng khơng dây

Wi-Fi viết tắt từ Wireless Fidelity hay mạng 802.11 là hệ thống mạng không
dây sử dụng sóng vơ tuyến, giống như điện thoại di động, truyền hình và radio. Hệ
thống này đã hoạt động ở một số sân bay, quán café, thư viện hoặc khách sạn. Hệ
thống cho phép truy cập Internet tại những khu vực có sóng của hệ thống này, hồn

tồn khơng cần đến cáp nối. Ngồi các điểm kết nối cơng cộng, WiFi có thể được
thiết lập ngay tại nhà riêng.
Ưu điểm:
 Sự tiện lợi: nó cho phép người dùng truy xuất tài nguyên mạng ở bất kỳ
nơi đâu trong khu vực triển khai (nhà, văn phòng…). Với sự gia tăng số
lượng người sử dụng laptop hay smartphone đó là điều rấ tiện lợi.
 Khả năng di động: người dùng có thể duy trì kết nối mạng trong một phạm
vi nhất định khi họ di chuyển từ nơi này sang nơi khác.
 Triển khai dễ dàng: việc thiết lập mạng không dây ban đầu chỉ cần ít nhất
một access point.Với mạng dùng cáp nó hải tốn thêm chi phí và có thể gặp
khó khăn hơn.

Page 21


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 20172
 Khả năng mở rộng: có thể đáp ứng tức thì khi gia tăng số lượng người
dùng. Với hệ thống mạng cáp phải gắn thêm cáp.
Nhược điểm:
 Phạm vị: với một mạng không dây thông thường thì nó phù hợp trong một
căn nhà, nhưng với một tịa nhà lớn thì khơng đáp ứng đủ nhu cầu.
 Độ tin cậy: vì sử dụng sóng vơ tuyến để truyền thơng nên việc bị nhiễu, tín
hiệu giảm do tác động của các thiết bị khác là không tránh khỏi.
 Tốc độ: tốc độ của mạng không dây (1-125Mbs) là nhỏ hơn rất nhiều so
với mạng sử dụng cáp (100Mpbs đến hàng Gpbs).
Các chuẩn wifi thông dụng
Wifi được phát triển từ tổ chức IEEE. Tổ chức này tạo ra một tập các chuẩn
để đặc tả thông số kỹ thuật của mạng khơng dây và gọi nó là IEEE 802.11. Chuẩn kết
nối này bao gồm các chuẩn nhỏ như: a/b/g/n/ac thường được mơ tả rất rõ trong cấu
hình trên các thiết bị di động.

 Chuẩn 802.11
 Chuẩn 802.11b
 Chuẩn 802.11a
 Chuẩn 802.11g
 Chuẩn 802.11n (hay 802.11b/g/n)
 Chuẩn 802.11ac
Ứng dụng của wifi
Khả năng truy cập mạng internet không dây không chỉ là tiện ích duy nhất của
wifi mà nó cịn có các ứng dụng khác như:
 Điều khiển các thiết bị từ xa
 Chia sẻ dữ liệu trên các máy tính
 Đồng bộ hóa dữ liệu
 Ứng dụng phát triển cho các ngành kỹ thuật…

Page 22


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 20172
1.4.3. Giao thức truyền thông HTTP
1.4.3.1. Giới thiệu
Giao thức HTTP (Hyper Text Transfer Protocol – Giao thức truyền tải siêu văn
bản) là một trong những giao thức chuẩn về mạng Internet. HTTP là một giao thức
thuộc tầng ứng dùng (Application) được dùng để truyền tải các tài liệu đa phương
tiện, ví dụ như HTML. Giao thức này được thiết kế để truyền thơng giữa các trình
duyệt web và máy chủ web, tuy nhiên nó cũng được dùng cho nhiều mục đích khác.

Hình 1. 8. Mơ hình tham chiếu OSI

HTTP tn theo một mơ hình client – server truyền thống (như Hình 2-4), với
một client mở một kết nối (connection) để tạo ra một yêu cầu (request), sau đó chờ

đợi cho đến khi nó nhận được một phản hồi (response). HTTP là một giao thức không
lưu lại trạng thái (stateless protocol), có nghĩa là máy chủ khơng lưu giữ bất cứ dữ
liệu gì giữa các yêu cầu. Bởi thường được dựa trên một lớp TCP/IP, nó có thể được
sử dụng trên bất cớ tầng giao vận (transport) đáng tin cậy nào – những giao thức
không bị mất dữ liệu (như giao thức UDP).

Page 23


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 20172

Hình 1. 9. Mơ hình Client – Server của giao thức HTTP

1.4.3.2. Kết nối HTTP
Trong giao thức HTTP có hai loại kết nối:
 Kết nối khơng bền vững: Sau khi server gửi đi một đối tượng thì kết nối TCP
sẽ được đóng. Như vậy, mỗi kết nối TCP chỉ truyền được duy nhất một yêu
cầu từ client và nhận lại một bản tin trả lời từ server.
 Kết nối bền vững: server sẽ duy trì kết nối TCP cho việc gửi nhiều đối tượng.
Như vậy, sẽ có nhiều yêu cầu từ client được gửi đến server trên cùng một kết
nối. Thông thường kết nối TCP này sẽ được đóng lại trong một khoảng thời
gian định trước

Page 24


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 20172

Hình 1. 10. Biểu đồ thời gian kết nối HTTP khơng bền vững


Hình trên thể hiện chi tiết các bước hoạt động trong kết nối HTTP không bền vững
giữa HTTP client (FireFox, Chrome, …) và HTTP server (ví dụ www.google.com):
Một điều cần lưu ý, trong kết nối HTTP khơng bền vững cần có một RTT để khởi
tạo kết nối TCP. Ngồi ra, cần có một RTT cho bản tin HTTP yêu cầu và byte đầu
tiên của bản tin HTTP trả lời được trả về.
Tổng thời gian truyền tập tin = 2 * RTT + thời gian truyền
Thời gian đáp ứng RTT là thời gian gửi một gói tin cơ bản từ client đến server rồi
quay trở lại. RTT bao gồm độ trễ truyền gói và hàng đợi, trễ trong các bộ định tuyến
trung gian, chuyển mạch và xử lý gói tin.
1.4.4. Firebase
1.4.4.1. Khái niệm
Firebase là một dịch vụ cơ sở dữ liệu thời gian thực hoạt động trên nền tảng
đám mây được cung cấp bởi Google nhằm giúp các lập trình phát triển nhanh các ứng
dụng bằng cách đơn giản hóa các thao tác với cơ sở dữ liệu. Với Google Firebase,
bạn có thể tạo ra các ứng dụng chat như Yahoo Message của ngày xưa hoặc như
Facebook Messager của ngày nay trong thời gian cực ngắn trong khoảng một ngày
thậm chí là vài giờ bởi đơn giản là bạn chỉ cần lo phần client còn phần server và
database đã có firebase lo. Firebase là sự kết hợp giữa nền tảng cloud với hệ thống
máy chủ cực kì mạnh mẽ tới từ Google, để cung cấp cho chúng ta những API đơn
giản, mạnh mẽ và đa nền tảng trong việc quản lý, sử dụng database
Page 25