Tải bản đầy đủ

Ứng dụng board raspberry pi điều khiển thiết bị trong nhà thông minh (tt)

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG
---------------------------------------

TRỊNH QUANG LƯƠNG

ỨNG DỤNG BOARD RASPBERRY-PI ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ
TRONG NHÀ THÔNG MINH

Chuyên ngành: Kỹ thuật Viễn thông
Mã số: 60.52.02.08

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH - 2016


Luận văn được hoàn thành tại:
HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG

Người hướng dẫn khoa học: TS. CHUNG TẤN LÂM


Phản biện 1: ………………………………………

Phản biện 2: ………………………………………

Luận văn sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận văn thạc sĩ tại
Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông
Vào lúc: ....... giờ ....... ngày ....... tháng ......... năm ...............

Có thể tìm hiểu luận văn tại:
- Thư viện của Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông


1

MỞ ĐẦU
Cùng với sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật và công nghệ, các
thiết bị điện tử hay nói cách khác là các board mạch tích hợp đã và
đang được ứng dụng ngày càng rộng rãi và mang lại hiệu quả cao trong
mọi mặt của đời sống con người.
Với nhịp sống hiện đại ngày càng năng động, con người chúng
ta luôn có xu hướng tìm kiếm những điều thoải mái nhất sau những
ngày làm việc mệt mỏi và căng thẳng. Và ngôi nhà là địa điểm lý tưởng
nhất để thực hiện điều này. Chính vì vậy, đã có rất nhiều sản phẩm,
phát minh về nhà thông minh được các công ty, nhà phát triển nghiên
cứu ra nhằm mục đích tạo sự tiện dụng nhất, tốt nhất cho cuộc sống
sinh hoạt của con người. Và việc này được thực hiện qua các board
mạch tích hợp, các khối xử lý dữ liệu và điều khiển.
Nhưng đi kèm với đó, giá thành của các board mạch tích hợp
rất cao, kèm với các thiết bị đi kèm cũng khá đắt đỏ. Nên để sở hữu
được những hệ thống này, người sử dụng phải chi một khoản tiền khá
lớn. Vậy nên vấn đề đặt ra là làm sao để có thể sở hữu được 1 hệ thống
có khả năng làm được nhưng thao tác điều khiển như nhà thông minh,
với giá thành rẻ, có tính khả thi cao.
Với mục tiêu xây dựng hệ thống điều khiển có khả năng đáp
ứng cao, thao tác dễ dàng, đảm bảo giá thành rẻ, dễ sử dụng và giúp
người sử dụng có thể quản lý được năng lượng tiêu thụ của các thiết
bị, em tiến hành thực hiện đề tài luận văn: “Ứng dụng board
Raspberry–pi điều khiển thiết bị trong nhà thông minh”



2
Luận văn được chia làm 4 chương:
Chương 1:

Nghiên cứu tổng quan.

Chương 2:

Phân tích thiết kế hệ thống.

Chương 3:

Cài đặt hệ thống.

Chương 4:

Hoàn thiện hệ thống và đánh giá

Hệ thống đã được hoàn thiện với đủ các mục tiêu đặt ra, nhưng
do hạn chế về kiến thức, nên cuốn luận văn “Ứng dụng board raspberry
– pi điều khiển thiết bị trong nhà thông minh” vẫn còn nhiều thiếu sót.
Rất mong được sự góp ý chân thành từ Quý Thầy, Cô và các bạn.


3

CHƯƠNG 1 - NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN

1.1. Khảo sát về board Raspberry-pi:
1.1.1. Khái quát chung về board Raspberry-pi:
Raspberry-pi là một chiếc máy tính tí hon nhỏ bằng chiếc thẻ
ATM chạy hệ điều hành Linux ra mắt vào tháng 2 năm 2012.
Với Raspberry-pi (RPi), chỉ cần 1 bàn phím, 1 tivi hoặc 1 màn
hình có cổng HDMI/DVI, 1 nguồn USB 5V và 1 dây micro USB là đã
có thể sử dụng Raspberry-pi như 1 máy tính bình thường.
Raspberry-pi có nhiều ứng dụng từ đơn giản đến phức tạp có
thể kể đến như: dùng Raspberry-pi làm trung tâm giải trí đa phương
tiện, internet tv, datacenter, kết hợp với webcam làm hệ thống phát
hiện chuyển động, nhận diện khuôn mặt, điều khiển robot, nhận và gửi
tin nhắn, điều khiển bật/tắt thiết bị, và còn rất nhiều ứng dụng khác...

Hình 1.1: Hình dạng thực tế board Raspberry-pi2


4
Raspberry-pi hiện nay có khá nhiều phiên bản, 2 phiên bản
mới nhất là pi3 và pi-zero. Cuốn luận văn sử dụng phiên bản pi2.
Bảng 1.1: Các thông số của board Raspberry-pi2

Operating
system
CPU
Memory
Storage
Graphics
Power

Same as for Raspberry Pi 1 plusWindows 10 IoT Core
and additional distributions of Linux such as Ubuntu
900 MHz quad-core ARM Cortex-A7
1 GB RAM
MicroSDHC slot
Broadcom VideoCore IV
4.0 W
(Nguồn: wikipedia– tháng 5/2016)

1.1.2. Các hệ điều hành sử dụng trên board mạch
Raspberry-pi:
Hiện nay có rất nhiều phiên bản hệ điều hành sử dụng cho
board Raspberry-pi vì đây là hệ điều hành mở, nhưng phổ biến nhất
vẫn là những loại sau: Raspbian, Ubuntu MATE, OSMC, Pidora,
RaspBMC, OpenELEC. Trong đó Raspbian được sử dụng phổ biến
nhất bởi sự hỗ trợ rộng rãi và tương thích với nhiều phần mềm, thiết
bị.

1.1.3. Các module gắn ngoài:

-

Khe cắm thẻ nhớ
Nguồn nuôi (Micro USB Power):
Khe cắm màn hình hiển thị (Screen - cảm ứng hoặc không):
Khe cắm camera (Camera expansion):
Cổng HDMI
Cổng kết nối Ethenet


5

-

STEREO AUDIO
GPIO
Cảm biến nhiệt độ, độ ẩm DHT 11
Module 8 cổng Relay với Opto cách ly (5VDC)
Cảm biến thu hồng ngoại TSOP 1838 và cảm biến phát
hồng ngoại

Hình 1.2: Raspberry-pi và các thiết bị kết nối

1.2. Tổng quan về giao tiếp người dùng – thiết bị:
Việc tương tác giữa người dùng – thiết bị được thực hiện thông
thường qua 2 cách thức: cửa sổ command và GUI (Graphic Users
Interface) – Giao diện đồ họa người dùng. Trong đó cửa sổ command
thường được sử dụng cho các lập trình viên bởi phải có sự hiểu biết
nhất định về các dòng lệnh và cú pháp lệnh. Giao diện GUI lại phổ


6
biến hơn bởi tính tiện lợi và trực quan hơn với người dùng mà không
cần thiết phải am hiểu về cấu trúc dòng lệnh.
1.3. Các thành phần của nhà thông minh:
Khối giao tiếp
người dùng
TBDĐ

PC

ROUTER

I/O

RASPBERRY PI

Khối xử lý

Khối thiết bị điều khiển

TSOP 1838

DHT 11

KHỐI NGUỒN

Khối cảm biến

Hình 1.3: Các khối của nhà thông minh

Khối giao tiếp người dùng: cung cấp giao diện tương tác giữa
người dùng và thiết bị.
Khối cảm biến: Cung cấp các cảm biến để lấy dữ liệu, điều
khiển thiết bị.
Khối thiết bị: Gồm các thiết bị được dùng để điều khiển.
Khối xử lý: Trung tâm xử lý các tác vụ điều khiển, thống kê.
Khối nguồn: Cung cấp năng lượng, điện áp cho toàn bộ hệ
thống hoạt động.


7

CHƯƠNG 2 - PHÂN TÍCH THIẾT KẾ HỆ THỐNG
2.1. Phân tích thiết kế hệ thống chiếu sáng:
+) Chương trình bật đèn chính/phụ được thực hiện theo giải thuật
sau:
BẮT ĐẦU

Khai báo thư viện

KẾT NỐI DATABASE

SAI

ĐÚNG

Khai báo GPIO
Bật thiết bị

NULL
THOIGIANSD

NOT NULL
Ghi nhận THOIGIANON

“Xảy ra lỗi”

KẾT THÚC

Hình 2.1: Giải thuật điều khiển bật đèn chính/phụ

Sau khi tiến hành khai báo các thư viện sử dụng, giải thuật tiến
hành kết nối với cơ sở dữ liệu. Nếu kết nối được với cơ sở dữ liệu, giải


8
thuật tiến hành khai báo các cổng GPIO dùng để điều khiển thiết bị
qua relay, và thực hiện bật đèn đồng thời ghi dữ liệu thời gian vào cơ
sở dữ liệu để tiến hành thống kê thời gian sử dụng thiết bị.
Giải thuật bật đèn chính và bật đèn phụ là tương tự nhau,
nhưng khác ở chỗ cổng GPIO điều khiển và bảng lưu trữ dữ liệu trong
cơ sở dữ liệu (đèn chính cổng GPIO số 3, đèn phụ cổng GPIO số 4).
+) Chương trình tắt đèn chính/phụ:
BẮT ĐẦU

Khai báo thư viện

KẾT NỐI DATABASE

SAI

ĐÚNG

Khai báo GPIO
Tắt thiết bị

THOIGIANOFF

NOT NULL

NULL
Ghi nhận THOIGIANOFF
Ghi nhận THOIGIANSD

“Xảy ra lỗi”

KẾT THÚC

Hình 2.2: Giải thuật điều khiển tắt đèn chính/phụ

- Cũng giống như giải thuật thực hiện bật đèn chính/phụ, ban
đầu giải thuật sẻ tiến hành khai báo các thư viện sử dụng, và thực
hiện kết nối với cơ sở dữ liệu. Nếu kết nối được với cơ sở dữ liệu,


9
giải thuật sẻ tiếp tục khai báo cổng GPIO để điều khiển đèn và tắt
đèn.
- Tại đây, giải thuật sẽ tiến hành so sánh giá trị
THOIGIANOFF trong cơ sở dữ liệu với NULL, để tránh trường hợp
cột THOIGIANOFF đã có dữ liệu mà vẫn chèn dữ liệu thời gian vào
gây ra sự sai lệch khoảng thời gian sử dụng thiết bị.
- Bên cạnh đó, giải thuật cũng tiến hành tính toán thời gian
sử dụng thiết bị và gửi dữ liệu vào cột THOIGIANSD trong cơ sở dữ
liệu.
- Giải thuật tắt đèn chính tương tự như giải thuật tắt đèn phụ
nhưng khác ở chỗ khai báo cổng GPIO và bảng lưu trữ dữ liệu trong
cơ sở dữ liệu.
2.2. Phân tích thiết kế điều khiển các thiết bị trong nhà:
- Chương trình điều khiển bật thiết bị cũng tương tự như
chương trình điều khiển bật đèn, giải thuật để xây dựng chúng là
tương tự nhau, nhưng ở đây, khi khai báo cổng GPIO điều khiển thiết
bị là cổng chưa được sử dụng vì mục đích nào. Bảng lưu trữ dữ liệu
trong cơ sở dữ liệu cũng phải khác nhau, mỗi bảng lưu trữ dữ liệu
phải là của từng thiết bị riêng biệt.
- Chương trình điều khiển tắt thiết bị cũng tương tự chương
trình điều khiển tắt đèn chính/phụ. Tuy nhiên cổng GPIO ở đây phải
tương ứng với cổng GPIO bật thiết bị (bật thiết bị bằng cổng GPIO
nào thì tắt cũng bằng cổng GPIO đó) và phải khác nhau với từng
thiết bị.


10
2.3. Phân tích thiết kế thu nhận dữ liệu cảm biến nhiệt độ và độ
ẩm:
- Việc thực hiện thu thập dữ liệu môi trường sống như: nhiệt
độ và độ ẩm do các thiết bị chuyên dụng thực hiện. Ở đây, sử dụng
cảm biến DHT11 để thực hiện đo nhiệt độ và độ ẩm căn phòng ( cần
cài đặt thư viện để sử dụng). Để cảm biến có thể hoạt động được, chỉ
cẩn kết nối đúng sơ đồ, cài đặt thư viện hoàn chỉnh và cấu hình đúng
file lấy dữ liệu.
- Dữ liệu về nhiệt độ và độ ẩm cũng sẽ được lưu trữ vào 1 bảng
riêng trong cơ sở dữ liệu để phục vụ cho quá trình xuất dữ liệu cho
người dùng theo dõi.
2.4. Thiết kế điều khiển theo kịch bản:
-Việc phối ngữ cảnh cho ngôi nhà đặc biệt quan trọng. Người
sử dụng luôn mong muốn có thể tạo được môi trường theo ý muốn
mình 1 cách nhanh chóng nhất với thao tác ít nhất, và việc này chỉ cẩn
thực hiện qua 1 nút bấm.
-Việc phối ngữ cảnh sẽ dựa theo nhu cầu chung nhất của con
người, vì vậy ở đây tiến hành xây dựng với 4 ngữ cảnh:
Friend: sử dụng quạt, đén chính, đèn phụ, máy lạnh, tivi.
Normal: sử dụng máy lạnh, tivi.
Night: sử dụng đèn phụ, quạt.
Family: sử dụng đèn chính, đèn phụ, máy lạnh, tivi.


11
2.5. Thiết kế thủ tục truyền thông và cơ sở dữ liệu:
Chúng ta có thể kiểm soát ngôi nhà từ bất cứ vị trí nào trong
căn nhà, chỉ cần kết nối được với board Raspberry-pi. Việc kết nối
giữa board raspberry-pi và các thiết bị được thực hiện bởi giao thức
TCP/IP qua ROUTER đóng vai trò là DHCP server, kết nối không dây
tới thiết bị người sử dụng. Mọi thao tác điều khiển đều được thực hiện
qua giao diện website.
Bên cạnh đó, việc lưu trữ dữ liệu là vô cùng quan trọng, nó
giúp chúng ta có thể theo dõi, thống kê và dùng mọi số liệu về thiết bị
cho các mục đích cá nhân.
Ở đây, sử dụng mySQL để làm máy chủ lưu trữ dữ liệu, dữ
liệu gồm các thông tin về thiết bị, thời gian bật/tắt thiết bị và thời gian
sử dụng thiết bị: Từ đó, tiến hành xây dựng các bảng dữ liệu sau:
thietbi: Lưu trữ thông tin của thiết bị
DC:

Lưu trữ dữ liệu thời gian tắt/bật/sử dụng đèn chính

DP:

Lưu trữ dữ liệu thời gian tắt/bật/sử dụng đèn phụ

ML:

Lưu trữ dữ liệu thời gian tắt/bật/sử dụng máy lạnh

QUAT: Lưu trữ dữ liệu thời gian tắt/bật/sử dụng quạt
TV:

Lưu trữ dữ liệu thời gian tắt/bật/sử dụng tivi

moitruong: Lưu trữ dữ liệu về nhiệt độ, độ ẩm phòng


12
2.6. Thiết kế giao diện người dùng:
Sử dụng giao diện GUI hoặc command khi thực hiện lập trình,
điều khiển trên board Raspberry-pi.
Giao diện tương tác người dùng – board raspberry-pi
(giao diện cấu hình): có thể bằng nhiều cách như: dùng phần mềm
PUTTY để sử dụng cửa sổ terminal, hoặc sử dụng giao diện GUI dành
riêng cho raspbian bằng remote desktop hoặc sử dụng LCD kết nối
trực tiếp để hiển thị.
Giao diện người dùng – Board Raspberry-pi (giao diện
điều khiển) : Thiết lập giao diện Website tương tác giữa người dùng
– thiết bị: Giao diện phải thực hiện dựa trên nguyên tắc thân thiện,
gần gũi với người dùng, mang tính đơn giản, dễ sử dụng nhưng vẫn
đảm bảo đủ các nội dung cần thiết cho mục đích của luận văn.
2.6.1. Thiết kế giao diện theo phòng:
Các thiết bị cơ bản trong 1 căn phòng thông thường sẽ gồm
có 5 thiết bị cơ bản: Tivi, đèn chính, đèn phụ, máy lạnh và quạt.
Tương ứng sẽ có các nút điều khiển bật/tắt cho từng thiết bị.
Ở đây, kết hợp phần hiển thị thông số môi trường: nhiệt độ
và độ ẩm giúp người sử dụng có thể dễ dàng theo dõi và điều chỉnh
cho phù hợp với môi trường sống.
Các nút chuyên dụng để bật chế độ ngữ cảnh cũng được đặt
ở khung điều khiển này.


13
2.6.2. Thiết kế giao diện theo chức năng chuyên dùng:
Khi nhu cầu về điều khiển thiết bị sinh hoạt nhiều hơn là
bật/tắt thì phải thực hiện 1 giao diện khác mô phỏng quá trình điều
khiển các tác vụ như trên remote điều khiển. Và ở đây, sẽ thực hiện
việc điều khiển hồng ngoại tivi với giao diện điều khiển như remote
của tivi, nhưng chỉ bao gồm các nút hay sử dụng nhất.

Hình 2.3: Giao diện điều khiển tivi


14
CHƯƠNG 3 - CÀI ĐẶT HỆ THỐNG

3.1. Cài đặt điều khiển cấp cao – Web Server:
- Raspberry-pi sử dụng phiên bản của hệ điều hành Linux là
Raspbian, được tạo ra từ nền tảng của hệ điều hành Debian. Nên nhà
phát triển cũng đã tích hợp Apache sẵn có trong kho ứng dụng, nhưng
phải thực hiện cài đăt nó vào board raspberry-pi để có thể sử dụng.
- Xây dựng website điều khiển thiết bị cần giao diện gọn gàng,
thân thiện với người sử dụng. Phần bảng điều khiển được tách ra riêng
để thuận lợi cho quá trình điều khiển thiết bị, cũng như phần hiển thị
thông tin về môi trường như nhiệt độ và độ ẩm.
- Kết nối với cơ sở dữ liệu từ raspberry-pi để đưa dữ liệu điều
khiển, đưa dữ liệu thông tin thu thập từ cảm biến lên website.

Hình 3.1: Giao diện điều khiển các thiết bị trong phòng khách


15
3.2. Cài đặt điều khiển cấp thấp - board Raspberry-pi:
- Cài đặt hệ điều hành Raspbian cho raspberry-pi và cấu hình
các thông số cơ bản về thời gian, địa điểm, đổi mật khẩu và mở cổng
SSH để sử dụng cho nhiều thiết bị khác.
- Trước tiên, cần cài đặt thư viện bcm trên board raspberry-pi.
Khi thực hiện xong bước này phần lập trình điều khiển các ngõ ra
GPIO mới có thể thực hiện được.

3.2.1. Điều khiển chiếu sáng:
- Điều khiển chiếu sáng chia thành 2 mức độ sáng để sử dụng
luôn cho phần phối ngữ cảnh: gồm có đèn chính và đèn phụ.
- Sử dụng cổng GPIO của board Raspberry-pi để điều khiển
bật/tắt đèn chính (cổng GPIO số 3) và đèn phụ (cổng GPIO số 4) thông
qua đóng/mở relay. Relay phải được cách ly nguồn điện áp cao để bảo
vệ cho board. Dữ liệu thời gian bật/tắt thiết bị được lưu trữ vào cơ sở
dữ liệu.

3.2.2. Điều khiển thiết bị máy lạnh, tivi và quạt:
- Điều khiển các thiết bị khác cũng giống như việc điều khiển
đèn, việc điều khiển tắt/mở được thực hiện qua giao diện website, từ
website dữ liệu điều khiển sẽ được đưa về board Raspberry-pi để điều
khiển đưa các mức điện áp thấp/cao ra ngõ GPIO.
- Sử dụng cổng GPIO của board Raspberry-pi để điều khiển
bật/tắt thiết bị tương ứng như sau: quạt (cổng GPIO số 2), tivi (cổng
GPIO số 27), máy lạnh (cổng GPIO số 22). Chúng được kết nối với


16
relay để cách ly nguồn điện áp cao nhằm bảo vệ cho board. Đồng thời
quá trình bật/tắt thiết bị cũng ghi nhận thời gian vào cơ sở dữ liệu.

Hình 3.2: Giao diện đồ họa điều khiển thiết bị

3.2.3. Thu nhận dữ liệu cảm biến nhiệt độ và độ ẩm:
- Sau khi cài đặt thư viện DHT11 từ Adafruit, để lấy dữ liệu
từ cảm biến DHT11, lập trình file lấy dữ liệu theo như phần phân tích
thiết kế. Phần khai báo thư viện sử dụng điều khiển, phải khai báo
thêm thư viện điều khiển dht
- Có thể lấy qua dòng lệnh trên cữa sổ terminal: sudo python
moitruong.py
- Dữ liệu thu thập được qua cảm biến DHT11 sẽ được lưu trữ
vào bảng moitruong trong cơ sở dữ liệu, gồm 2 thông số tách biệt là
nhiệt độ và độ ẩm.
3.2.4. Điều khiển theo kịch bản:
+ Với kịch bản Friend:
Điều khiển board Raspberry-pi đóng các relay là các ngõ nối
với đèn chính, đèn phụ, quạt, máy lạnh và tivi, hay thực hiện chạy các
file điều khiển bật thiết bị đã được lập trình sẳn, tương ứng với đưa
điện áp thấp tới các ngõ GPIO số 3, 4, 2, 22, 27 để bật thiết bị và lưu
trữ dữ liệu thời gian vào cơ sở dữ liệu.


17
+ Kịch bản Family:
Điều khiển board Raspberry-pi đóng các relay là các ngõ nối
với đèn chính, đèn phụ, máy lạnh và tivi, hay chạy các file điều khiển
bật thiết bị đã được lập trình sẳn, tương ứng với đưa điện áp thấp tới
các ngõ GPIO số 3, 4, 22, 27 để bật thiết bị và lưu trữ dữ liệu thời gian
vào cơ sở dữ liệu.
+ Kịch bản Normal:
Điều khiển board Raspberry-pi đóng các relay là các ngõ nối
với máy lạnh và tivi, hay chạy các file điều khiển bật thiết bị đã được
lập trình sẳn, tương ứng với đưa điện áp thấp tới các ngõ GPIO số 22,
27 để bật thiết bị và lưu trữ dữ liệu thời gian vào cơ sở dữ liệu.
+ Kịch bản Night:
Điều khiển board Raspberry-pi đóng các relay là các ngõ nối
với đèn phụ, quạt và tivi, tức là chạy các file điều khiển bật thiết bị đã
được lập trình sẳn, tương ứng với đưa điện áp thấp tới các ngõ GPIO
số 4, 2, 27 để bật thiết bị và lưu trữ dữ liệu thời gian vào cơ sở dữ liệu.

Hình 3.3: Giao diện phím chức năng điều khiển theo kịch bản

3.3. Thi công Demokit hệ thống điều khiển nhà thông minh:
- Demokit là mô hình chứa toàn bộ các thiết bị sử dụng trong
quá trình điều khiển, nó được xây dựng dựa trên các tiêu chí:
+ Đơn giản, dễ làm.


18
+ Sắp xếp khoa học, hợp lý và đầy đủ các chi tiết tạo nên
hệ thống.
+ Hiển thị rõ ràng dễ quan sát.
- Với đề tài luận văn, demokit gồm board Raspberry-pi, nguồn
nuôi, các thiết bị kết nối, cảm biến hồng ngoại, relay và các thiết bị
điện sinh hoạt.
3.4. Xây dựng hệ thống thu thập dữ liệu và đánh giá năng lượng
tiêu thụ:
- Dữ liệu được theo dõi và thống kê dựa theo các bảng trong
cơ sở dữ liệu. Để thực hiện được điều này, cần cài đặt mySQL vào
board raspberry-pi.
- Với cơ sở dữ liệu, sử dụng 5 bảng để thống kê tình trạng của
5 thiết bị điều khiển là DC, DP, ML, QUAT, TV, tương ứng lưu dữ
liệu theo các thiết bị: đèn chính, đèn phụ, máy lạnh, quạt và tivi.
- Bên cạnh đó cũng cần tạo thêm các bảng dữ liệu để lưu trữ
các thông tin về thiết bị, môi trường.
- Phần dữ liệu sử dụng của thiết bị sẽ được thống kê lại và hiển
thị trên website để người dùng theo dõi.


19

Hình 3.3. Thống kê thời gian sử dụng của thiết bị


20
CHƯƠNG 4 - HOÀN THIỆN HỆ THỐNG VÀ ĐÁNH GIÁ

4.1. Hoàn thiện hệ thống:
- Hệ thống hoàn thiện gồm 4 trang: Phòng khách, phòng ngủ,
thống kê, và remote điều khiển tivi.
- Giao diện phòng khách và phòng ngủ đều được thiết kế bảng
điều khiển nằm phía bên phải gồm các phím chức năng bật/tắt thiết bị
và chọn ngữ cảnh, bên cạnh đó hiển thị thêm thông tin về nhiệt độ và
độ ẩm của phòng.
- Phần thống kê được thiết kế thể hiện 2 bảng, 1 bảng hiển thị
chi tiết thời gian sử dụng của từng thiết bị, bảng còn lại hiển thị tổng
thời gian sử dụng.
- Giao diện remote điều khiển tivi bằng hồng ngoại được thiết
kế các phím bấm cơ bản nhất và được thiết kế nằm ở góc bên phải.

Hình 4.1: Giao diện điều khiển các thiết bị trong phòng khách


21

Hình 4.2: Giao diện điều khiển phòng ngủ

Hình 4.3: Thống kê thời gian sử dụng thiết bị

Hình 4.4: Giao diện remote điều khiển tivi


22

4.2. Kết quả thu được và đánh giá:
4.2.1. Kết quả thu được:
Sau khi thực hiện đề tài “Ứng dụng board Raspberry – pi
điều khiển thiết bị trong nhà thông minh” đã hướng đến hoàn thành
các nội dung chính như sau:- Nắm rõ về các khả năng đáp ứng và mở
rộng của board Raspberry-pi.
- Phương thức kết nối của board raspberry -pi với các thiết
bị ngoại vi để phục vụ cho các mục đích khác nhau.
- Điều khiển thiết bị thông qua lập trình các câu lệnh ở ngõ
ra GPIO của board Raspberry-pi, điều khiển bằng hồng ngoại.
- Điều khiển thiết bị thông qua giao diện website.
- Xây dựng hệ thống thu thập dữ liệu, thống kê mức độ sử
dụng của từng thiết bị.
- Tim hiểu thiết kế bố cục giao diện thân thiện với người sử
dụng
Sản phẩm cuối cùng là hệ thống đã được hoàn thiện dựa trên
board Raspberry-pi đóng vai trò xử lý trung tâm điều khiển các thiết
bị trong gia đình thông qua giao diện website. Bên cạnh đó còn xây
dựng hệ thống thu thập dữ liệu sử dụng của từng thiết bị.
Thực nghiệm hệ thống:
- Quá trình thực nghiệm hệ thống vẫn đang dừng lại ở việc
thực nghiệm trong phòng cá nhân, tuy nhiên cũng đạt được một số kết
quả sau:
- Thống kê dữ liệu sử dụng với các thông số tin cậy, có thể
tính toán được lưu lượng sử dụng của từng thiết bị, và căn cứ vào thời


23
gian sử dụng để xác định được thói quen cá nhân, mức độ sử
dụng,…Và với dữ liệu tổng sử dụng để tính toán năng lượng tiêu thụ
Từ thực nghiệm sản phẩm từ ngày 21/8/2016 đến 30/8/2016 thu
được bảng thông số:
Bảng 4.1: Bảng tổng hợp thời gian sử dụng thiết bị

STT
1
2
3
4
5

Thiết bị
Tivi
Đèn chính
Đèn phụ
Quạt
Máy lạnh

Thời gian sử dụng (giờ)
12.93
45.77
25.26
30.9
7.8

Thống kê thời gian sử dụng cho phép chúng ta tính toán được
thời gian sử dụng các thiết bị, từ đó ước lượng được lượng điện năng
tiêu thụ trong tháng đó. Và cũng từ đó điều chỉnh thói quen sử dụng
thiết bị điện cho phù hợp với bản thân.
Bảng 4.2: Bảng chi tiết thời gian sử dụng thiết bị

STT

THỜI GIAN BẬT

THỜI GIAN TẮT

1

15-08-2016 19:00:19

15-08-2016 22:48:22

THỜI GIAN
SỬ DỤNG
13683

Từ bảng chi tiết thời gian sử dụng thiết bị, có thể theo dõi được
thói quen sử dụng của bản thân, và dựa vào các thời gian bật/tắt thiết
bị có thể biết được sử dụng thiết bị trong khoảng thời gian nào


Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×