Đang tải... (xem toàn văn)
XÂY DỰNG GIẢI PHÁP AN TOÀN và AN NINH CHO NGÔI NHÀ THEO HƯỚNG IOT (có code) XÂY DỰNG GIẢI PHÁP AN TOÀN và AN NINH CHO NGÔI NHÀ THEO HƯỚNG IOT (có code) XÂY DỰNG GIẢI PHÁP AN TOÀN và AN NINH CHO NGÔI NHÀ THEO HƯỚNG IOT (có code) XÂY DỰNG GIẢI PHÁP AN TOÀN và AN NINH CHO NGÔI NHÀ THEO HƯỚNG IOT (có code) XÂY DỰNG GIẢI PHÁP AN TOÀN và AN NINH CHO NGÔI NHÀ THEO HƯỚNG IOT (có code)
ĐỒ ÁN Trang 1/2 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP XÂY DỰNG GIẢI PHÁP AN TỒN VÀ AN NINH CHO NGƠI NHÀ THEO HƯỚNG IOT NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ HỆ ĐÈN CHIẾU SÁNG THÔNG MINH MỤC LỤC NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ HỆ ĐÈN CHIẾU SÁNG THÔNG MINH Trang 3/46 CHƯƠNG GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 1.1 Đặt vấn đề Hệ thống xây dựng mục đích để góp phần giải vấn đề an ninh, an toàn đời sống Một số vấn đề quan tâm trộm cắp, hỏa hoạn, rò rỉ khí gas gây nhiều thiệt hại lớn người Hiện thiết bị tiên tiến với công nghệ đại nghiên cứu phát triển không ngừng để đáp ứng nhu cầu người sử dụng Nhà thông minh trang bị nhiều hệ thống tự động, tiên tiến hệ thống điều khiển đèn chiếu sáng, nhiệt độ, cửa, thiết bị cảnh báo, chống trộm nhiều tính khác để phục vụ đời sống Một hệ thống an toàn, kết nối internet giúp người sử dụng tự điều khiển thiết bị điện thoại, máy tính Hệ thống gồm thiết có tính cảnh báo có người đột nhập, báo động có cháy, rò rỉ khí gas xảy cố hệ thống tự động thực qua điện thoại kết nối chủ nhà Từ đó, người sử dụng phòng tránh tai nạn đáng tiếc bảo vệ tài sản Ngơi nhà thơng minh ngồi thiết lập thêm hệ thống giám sát an ninh Camera giám sát Hệ thống Camera giám sát bố trí để bao phủ góc cạnh ngồi ngơi nhà, hoạt động liên tục quan sát ngày đêm 24/24 giúp người sử dụng theo dõi nơi thông qua qua điện thoại, Website phòng tránh mối nguy hiểm khơng biết trước 1.2 Tình hình thực tế nghiên cứu Hiện nước vấn đề bảo vệ an tồn ln đặt lên hàng đầu có hệ thống bảo vệ tiên tiến sản xuất bán sử dụng cho cơng trình lớn, hay nhà Có hệ thống thiết kế phức tạp với nhiều tính sử dụng cơng trình có quy mơ lớn Có hệ thống thiết kế với tính thiết XÂY DỰNG GIẢI PHÁP AN TỒN VÀ AN NINH CHO NGƠI NHÀ THEO HƯỚNG IOT Trang 4/46 thực khả ứng dụng cao ngơi nhà với tính dễ dàng sử dụng Đã có cơng ty nước ngồi thành công việc nghiên cứu thiết bị sử dụng hệ thống bảo vệ an toàn Các thương hiệu tiêu biểu hệ thống chống trộm, báo cháy KONO, GE, Israel Visonic, Komax,… Hướng nghiên cứu hệ thống vô rộng nên phát triển thêm kĩ sư điện, công ty quy mô lớn để đáp ứng nhu cầu ngày tăng cao đời sống, tạo thiết bị ngày đại, tiện ích 1.3 Mục tiêu Đề tài thực nghiên cứu xây dựng giải pháp an toàn an ninh cho nhà theo hướng IoT Hệ thống gồm hai phần sau: - Thiết lập hệ thống an tồn an ninh cho nhà thơng minh: + Tự động hóa với cảm biến: cảm biến nhiệt độ, khói, khí ga, cảm biến chuyển động + Hiện đại hóa với hệ thống Camera giám sát + Hệ thống điều khiển tự động báo động giám sát có cháy, rò rỉ khí ga, điều khiển tắt mở điện, đóng mở cửa Điều khiển tắt mở đèn, chng có người đột nhập + Gắn định vị GPS vật có giá trị cao để theo dõi (xe hơi, két sắt ) - Xây dựng hệ thống cảnh báo từ xa: thông qua Website (kết hợp module SIM) + Hiển thị tình trang ngơi nhà (kết hợp video từ camera giám sát) + Kết nối cảnh báo khẩn cấp với điện thoại chủ nhà, hệ thống cảnh sát/cứu hộ + Theo dõi vị trí vật bị đánh cắp XÂY DỰNG GIẢI PHÁP AN TỒN VÀ AN NINH CHO NGƠI NHÀ THEO HƯỚNG IOT Trang 5/46 CHƯƠNG XÂY DỰNG HỆ THỐNG CẢNH BÁO VÀ NGĂN CHẶN VỚI CÁC CẢM BIẾN VÀ PIC 2.1 Sơ đồ khối Sơ đồ khối hệ thống gồm khối chính: Khối cảm biến, khối điều khiển, khối cảnh báo, quan sát Khối cảm biến nhiệt độ Khối cảm biến gas, khói Khối cảnh Module Sim800A Điện thoại Camera Khối điều Khối cảm biến chuyển động khiển ESP8266 Website Hình 2.1: Sơ đồ khối tổng quan hệ thống Chức khối: - Khối cảm biến chuyển động: Cảm biến hồng ngoại cảm biến thân nhiệt người chuyển động, phát chuyển động cảm biến truyền tín hiệu đến khối xử lý trung tâm, khối xử lý kích hoạt báo động loa, đèn, - Khối cảm biến nhiệt: Cảm biến thay đổi nhiệt độ môi trường, gửi liệu đến khối xử lý trung tâm, khối xử lý điều khiển thiết bị cảnh báo loa, XÂY DỰNG GIẢI PHÁP AN TỒN VÀ AN NINH CHO NGƠI NHÀ THEO HƯỚNG IOT Trang 6/46 - Khối cảm biến gas, khói: Cảm biến chất khí mơi trường, mơi trường thay đổi, xuất khí gas, khói thơng tin truyền đến khối xử lý, khối xử lý điều khiển cảnh báo loa, đèn - Khối xử lý trung tâm: Đây phận quan trọng hệ thống, có chức nhận liệu điều khiển thiết bị với chương trình lập trình sẵn theo nhu cầu sử dụng người sử dụng - Khối cảnh báo: Khi cảm biến gửi liệu cho khối xử lý, tín hiệu đọc khối xử lý kích mở chức cảnh báo loa, đèn, - Sim800A: Khối xử lý truyền thông tin đến Sim800 điều khiển gửi liệu đến điện thoại qua SMS Thông qua kết nối người dùng biết tình trạng hoạt động thiết bị dù nơi đâu - Kết nối IoT: Ứng dụng thơng minh hệ thống gửi liệu lên Website quan sát, điều khiển nơi đâu thông qua website PIC16F877A kết nối với ESP8266 truyền liệu lên Website thông qua mạng wifi - Camera giám sát: Các Camera an ninh kết nối Internet cho phép chủ nhà quan sát tình trạng ngơi nhà lúc nơi 2.2 PIC 16F877A Sơ đồ chân PIC 16F877A thể hình 2.2 hình 2.3 Hình 2.2: Sơ đồ chân [1] PIC 168F77A thuộc họ vi điều khiển, sử dụng rộng rãi ứng dụng nghiên cứu đồ án, khoa học Một số Tốc độ hoạt động tối đa cho phép 20MHz với XÂY DỰNG GIẢI PHÁP AN TOÀN VÀ AN NINH CHO NGƠI NHÀ THEO HƯỚNG IOT Trang 7/46 chu kì lệnh 200ns PIC kết nối với máy tính qua mạch nạp PICKIT2, sử dụng phần mềm nạp code Mplap, CCS, Pickit2, Hình 2.3: PIC16F877A [3] Các đặc tính ngoại vi bao gồm khối chức sau: - Timer0: Bộ đếm bit với chia tần số bit - Timer1: Bộ đếm 16 bit với chia tần số, thực chức đếm dựa vào xung clock ngoại vi vi điều khiển hoạt động chế độ sleep - Timer2: Bộ đếm bit với chia tần số, postcaler Một số thông số kỹ thuật PIC16F877A mô tả bảng 2.1 Bảng 2.1: Thông số kỹ thuật PIC16F877A Nguồn cấp Số chân Các port điều khiển Các Timer Khối chuyển đổi tín hiệu Khối truyền liệu đồng Các port điều khiển Bộ nhớ chương trình Bộ nhớ liệu Bộ nhớ liệu EEPROM [3] 5V 40 A, B, C, D, E Timer 0, Timer 1, Timer ADC 10 bits MSSP cho SPI I2C A, B, C, D, E 8Kx14bit 368×8 byte RAM 256×8 byte XÂY DỰNG GIẢI PHÁP AN TỒN VÀ AN NINH CHO NGÔI NHÀ THEO HƯỚNG IOT Trang 8/46 2.3 Các cảm biến sử dụng hệ thống 2.3.1 Cảm biến chuyển động PIR Cảm biến thân nhiệt PIR cảm biến tia hồng ngoại phát từ vật thể sống Để phát tia nhiệt này, người ta dùng tế bào điện để chuyển đổi tia nhiệt tín hiệu điện tạo cảm biến phát thân nhiệt Hình dáng cấu tạo cảm biến chuyển động PIR mơ tả qua hình 2.4 hình 2.5 Hình 2.4: Cảm biến PIR [2] Cảm biến PIR thụ động khơng dùng nguồn nhiệt tự phát làm nguồn tích cực, hay chủ động mà phụ thuộc vào nguồn nhiệt thể sống phát Cảm biến PIR sử dụng rộng rãi thiết bị chống trộm hoạt động đơn giản, dễ sử dụng, khả cảm biến nhanh nhạy XÂY DỰNG GIẢI PHÁP AN TỒN VÀ AN NINH CHO NGƠI NHÀ THEO HƯỚNG IOT Trang 9/46 Hình 2.5: Sơ đồ hoạt động cảm biến PIR [2] Hoạt động cảm biến thể hình 2.5 Đầu dò PIR bên gắn cảm biến tia nhiệt, có góc dò lớn 120 o, có chân ra: chân nối đất, chân nối Vcc, chân tín hiệu Hình 2.6: Một số vị trí lắp đặt nhà [2] Để đảm bảo nơi ngơi nhà giám sát, góc lắp đặt cần chọn module cảm biến phù hợp Ví dụ lắp đặt vị trí hình 2.6 cho phòng có gác nhỏ Một số thơng số kỹ thuật cảm biến chuyển động PIR mô tả bảng 2.2 Bảng 2.2: Thông số kỹ thuật cảm biến chuyển động PIR [2] Thông số kỹ thuật Điện áp hoạt động 4.5V – 20V High 3.3V Điện áp đầu Low 0V Thời gian trễ – 200s Thời gian khóa 2.5s XÂY DỰNG GIẢI PHÁP AN TỒN VÀ AN NINH CHO NGƠI NHÀ THEO HƯỚNG IOT Trang 10/46 Góc quét 120 độ Kích thước ống cảm biến 23mm Nhiệt độ hoạt động -15oC đến 70oC Cảm biến chuyển động với vùng hoạt động hạn chế khoảng 120 độ, ứng dụng gắn cảm biến nhà cần gắn nơi vào nhà cửa chính, cửa sổ để tăng vùng kiểm soát, dễ dàng phát có người đột nhập 2.3.2 Cảm biến khí gas khói MQ2 MQ2 module cảm biến có chức phát loại khí khói Chúng sử dụng thiết bị phát rò rỉ khí gia đình cơng nghiệp, phù hợp cho việc phát nhiều loại khí : Iso Butan ( C4H10 ), Propan (C3H8), Mêtan (CH4), rượu (ROH), Hydrogen LPG (hỗn hợp hydrocarbon nhẹ, thể khí) MQ2 phát khói Hình dáng cấu tạo module cảm biến MQ2 mơ tả hình 2.7 hình 2.8 Hình 2.7: Cảm biến MQ2 [2] XÂY DỰNG GIẢI PHÁP AN TOÀN VÀ AN NINH CHO NGÔI NHÀ THEO HƯỚNG IOT Trang 32/46 Kết nối PIC GPS SIM808 Hình 3.6: Lưu đồ giải thuật PIC SIM808 Chức khối sau: Khi nhận tin nhắn yêu cầu vị trí tọa độ khối điều khiển truyền thơng tin đến Sim808 SIM808 trả tọa độ gửi đến điện thoại qua SMS gọi điện Vị trí nhận sử dụng Google map để tra địa điểm xác, thơng qua kết nối người dùng biết vị trí đồ vật bị cấp 3.2 Kết giải thuật điều khiển PIC16F877A kết hợp với cảm biến nhiệt, cảm biến chuyển động, cảm biến gas, khói trả giá trị tương đương Cảm biến nhiệt trả giá trị nhiệt độ mơi trường, cảm biến gas, khói trả giá trị số 1, mức hoạt động tích cực XÂY DỰNG GIẢI PHÁP AN TỒN VÀ AN NINH CHO NGÔI NHÀ THEO HƯỚNG IOT Trang 33/46 cảm biến Cảm biến chuyển động trả giá trị số 1, cảm biến hoạt động tích cực mức SIM800A kết hợp với PIC có tín hiệu từ khối điều khiển SIM800A kích hoạt gửi tin nhắn đến điện thoại có cháy, có rò rỉ khí gas, khói, có người đột nhập Module GPS SIM808 nguyên lý hoạt động tương tự SIM800A qua lệnh AT Khi nhận tin nhắn thơng báo từ SIM800A thơng báo có trộm, chủ nhà xác định vị trí vật bị Tin nhắn “KTTD” để kiểm tra tọa độ, SIM808 trả thời gian vị trí tọa độ (kinh độ, vĩ độ) đến điện thoại qua SMS Người dùng dùng Google map tra vị trí xác CHƯƠNG GIAO DIỆN WEBSITE 4.1 Thiết kế giao diện Websitesite 4.1.1 HTML HTML ngôn ngữ sử dụng rộng rãi để viết trang Website Nó dùng để định dạng bố cục, thuộc tính liên quan đến cách hiển thị đoạn text hiển thị chương trình đặc biệc ta gọi Browser Firefox, Chrome, Cốc Cốc, Bảng 4.1: Các thẻ HTML TAG [8] Miêu tả Thẻ bao phủ tài liệu HTML đầy đủ Còn đầu trang tài liệu biểu diễn thẻ thân tài liệu thẻ XÂY DỰNG GIẢI PHÁP AN TỒN VÀ AN NINH CHO NGƠI NHÀ THEO HƯỚNG IOT Trang 34/46 Thẻ đại diện cho đầu trang tài liệu mà giữ thẻ HTML , Thẻ sử dụng thẻ tiêu đề tài liệu Thẻ đại diện cho thân tài liệu giữ thẻ , ,Thẻ đại diện cho tiêu đề trang
Thẻ đại diện cho đoạn văn 4.1.2 PHP PHP ngôn ngữ lập trình sử dụng để quản lý nội dụng, Database, Session tracking, …Nó tích hợp với số Database thơng dụng MySQL, PostgreSQL,…Ngơn ngữ lập trình PHP C, hệ thống Database PHP sử dụng MySQL PHP thực hàm hệ thống, từ file hệ thống tạo, mở, đọc, ghi đóng chúng PHP thu thập liệu từ file, lưu liệu vào file thêm, xóa, sửa đổi phần tử bên Database bạn thông qua PHP Đặc trưng PHP đơn giản, hiệu quả, bảo mật cao, linh động, thân thiện XÂY DỰNG GIẢI PHÁP AN TỒN VÀ AN NINH CHO NGƠI NHÀ THEO HƯỚNG IOT Trang 35/46 4.2 Lưu đồ giải thuật Hình 4.1: Lưu đồ giải thuật Hệ thống thiết kế để giám sát thiết bị nhà, cụ thể phát người đột nhập qua cảm biến chuyển động, phát nhiệt độ tăng cao qua cảm biến nhiệt, phát có gas bị rò, có khói phát sinh Khi cấp nguồn cho module hoạt động, ESP8266 thu tín hiệu Wifi kết nối địa IP để truy cập vào trang Website điều khiển PIC 16F877A điều khiển thiết bị thu nhận tín hiệu từ cảm biến sau gửi chuỗi liệu đến ESP8266 đưa lên Website Giao diện Website hiển thị nhiệt độ, chuyển động gas, khói Các giá trị thay đổi tín hiệu đầu vào từ cảm biến thay đổi, ta quan sát dễ dàng Hệ thống kết hợp với SIM800 gửi tin nhắn cho chủ nhà có người đột nhập có cháy 4.3 Kết phần mềm Giao diện website viết ngơn ngữ PHP quan sát hình 4.2 XÂY DỰNG GIẢI PHÁP AN TỒN VÀ AN NINH CHO NGƠI NHÀ THEO HƯỚNG IOT Trang 36/46 Hình 4.2: Giao diện website CHƯƠNG KẾT LUẬN 5.1 Những kết đạt Đề tài hoàn thành mục tiêu sau: - Thiết kế hệ thống tự động hóa với cảm biến: nhiệt độ, khói, khí ga, cảm biến chuyển động, camera giám sát - Ứng dụng tự động đóng mở thiết bị, định vị đồ vật có giá trị cao qua định vị GPS - Xây dựng hệ thống định vị từ xa, quan sát qua Website, nhận thông tin qua điện thoại - Xây dựng mơ hình mạch nhỏ gọn dễ dàng sử dụng triển khai Tuy nhiên đề tài số hạn chế chưa đáp ứng nhiều cảm biến, tăng cường giám sát nhiều phòng XÂY DỰNG GIẢI PHÁP AN TỒN VÀ AN NINH CHO NGÔI NHÀ THEO HƯỚNG IOT Trang 37/46 5.2 Hướng phát triển đề tài Đề tài tiếp tục phát triển theo hướng: - Thêm thiết bị cảm biến khác ánh sáng, độ ẩm, để tạo thành ứng dụng nhà thơng minh hồn chỉnh - Phát triển mở rộng hệ thống truyền không dây RF, Bluetooth… để điều khiển thiết bị có cố mạng xảy -Thiết kế hệ thống có chức điều khiển thiết bị từ xa thông qua điện thoại, trang Website TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Anh [3] Stackexchange, https://electronics.stackexchange.com, truy cập ngày 12/12/2017 [6] Teomaragakis, http://www.teomaragakis.com, truy cập ngày 20/12/2017 Tiếng Việt [1] Cơ điện tử Việt Nam, http://codientu.org, truy cập ngày 20/12/2017 [2] Mua linh kiện, http://mualinhkien.vn, truy cập ngày 20/12/2017 [4] Mlab, http://mlab.vn, truy cập ngày 20/12/2017 [5] Hshop, http://hshop.vn, truy cập ngày 12/12/2017 [7] ChipFC, https://chipfc.com, truy cập ngày 20/12/2017 XÂY DỰNG GIẢI PHÁP AN TOÀN VÀ AN NINH CHO NGÔI NHÀ THEO HƯỚNG IOT Trang 38/46 XÂY DỰNG GIẢI PHÁP AN TỒN VÀ AN NINH CHO NGƠI NHÀ THEO HƯỚNG IOT Trang 39/46 PHỤ LỤC XÂY DỰNG GIẢI PHÁP AN TỒN VÀ AN NINH CHO NGƠI NHÀ THEO HƯỚNG IOT Trang 40/46 XÂY DỰNG GIẢI PHÁP AN TOÀN VÀ AN NINH CHO NGÔI NHÀ THEO HƯỚNG IOT Trang 41/46 XÂY DỰNG GIẢI PHÁP AN TOÀN VÀ AN NINH CHO NGÔI NHÀ THEO HƯỚNG IOT Trang 42/46 XÂY DỰNG GIẢI PHÁP AN TỒN VÀ AN NINH CHO NGƠI NHÀ THEO HƯỚNG IOT Trang 43/46 XÂY DỰNG GIẢI PHÁP AN TOÀN VÀ AN NINH CHO NGÔI NHÀ THEO HƯỚNG IOT Trang 44/46 XÂY DỰNG GIẢI PHÁP AN TOÀN VÀ AN NINH CHO NGÔI NHÀ THEO HƯỚNG IOT Trang 45/46 XÂY DỰNG GIẢI PHÁP AN TỒN VÀ AN NINH CHO NGƠI NHÀ THEO HƯỚNG IOT Trang 46/46 XÂY DỰNG GIẢI PHÁP AN TỒN VÀ AN NINH CHO NGƠI NHÀ THEO HƯỚNG IOT ... SIM800A ESP8266 XÂY DỰNG GIẢI PHÁP AN TỒN VÀ AN NINH CHO NGƠI NHÀ THEO HƯỚNG IOT Trang 26/46 Hình 2.26: Mơ hình GPS XÂY DỰNG GIẢI PHÁP AN TỒN VÀ AN NINH CHO NGƠI NHÀ THEO HƯỚNG IOT Trang 27/46 CHƯƠNG... thoại chủ nhà, hệ thống cảnh sát/cứu hộ + Theo dõi vị trí vật bị đánh cắp XÂY DỰNG GIẢI PHÁP AN TOÀN VÀ AN NINH CHO NGÔI NHÀ THEO HƯỚNG IOT Trang 5/46 CHƯƠNG XÂY DỰNG HỆ THỐNG CẢNH BÁO VÀ NGĂN... loa, đèn,… XÂY DỰNG GIẢI PHÁP AN TOÀN VÀ AN NINH CHO NGÔI NHÀ THEO HƯỚNG IOT Trang 28/46 -Kết nối IoT: ESP8266 sử dụng để gửi liệu lên Website qua wifi, người dùng theo dõi hoạt động ngơi nhà thơng