Điều khiển hệ thống smarthome theo tiêu chuẩn KNX bằng giọng nói thông qua thiết bị ngoại vi raspberry pi :Khóa luận tốt nghiệp Đại học khoa Công nghệ Điện

ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM

KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG SMARTHOME THEO

TIÊU CHUẨN KNX BẰNG GIỌNG NÓI THÔNG

QUA THIẾT BỊ NGOẠI VI RASPBERRY PI

SINH VIÊN : PHẠM LONG KHÁNH_16045951

TRẦN CÔNG THÁI_ 16015151

NGUYỄN NGỌC HUY_16045511

LỚP : DHDI12ATT

GVHD : THS. NGUYỄN NGỌC ANH

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH NĂM 2020

Khóa luận tốt nghiệp TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP. HCM

i

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

------------------------------------------------------------------------------------------------------------

------------------------------------------------------------------------------------------------------------

------------------------------------------------------------------------------------------------------------

------------------------------------------------------------------------------------------------------------

------------------------------------------------------------------------------------------------------------

------------------------------------------------------------------------------------------------------------

------------------------------------------------------------------------------------------------------------

------------------------------------------------------------------------------------------------------------

------------------------------------------------------------------------------------------------------------

------------------------------------------------------------------------------------------------------------

------------------------------------------------------------------------------------------------------------

------------------------------------------------------------------------------------------------------------

------------------------------------------------------------------------------------------------------------

------------------------------------------------------------------------------------------------------------

------------------------------------------------------------------------------------------------------------

------------------------------------------------------------------------------------------------------------

------------------------------------------------------------------------------------------------------------

------------------------------------------------------------------------------------------------------------

------------------------------------------------------------------------------------------------------------

------------------------------------------------------------------------------------------------------------

------------------------------------------------------------------------------------------------------------

------------------------------------------------------------------------------------------------------------

------------------------------------------------------------------------------------------------------------

------------------------------------------------------------------------------------------------------------

------------------------------------------------------------------------------------------------------------

------------------------------------------------------------------------------------------------------------

------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Khóa luận tốt nghiệp TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP. HCM

ii

MỞ ĐẦU

Ngày nay với sự phát triển không ngừng của các ngành kinh tế và xã hội thì mức

sống cũng như nhu cầu về tinh thần và vật chất của con người ngày càng được nâng cao. Cùng với đó là sự bùng nổ của các ngành công nghiệp như công nghệ thông tin, công

nghệ tự động hóa, công nghệ điện, điện tử … Từ những thay đổi đó đã làm cho cuộc sống

của con người chúng ta ngày càng một hoàn thiện hơn. Với một xã hội đang phát triển thì

các thiết bị tự động hóa đã ngày càng xâm lấn vào trong sản xuất nhiều hơn hay thậm chí

là vào trong cuộc sống sinh hoạt hằng ngày của mỗi con người. Do đó những từ ngữ như

“ Nhà thông minh ” và “ Internet vạn vật kết nối ” đã không còn là những thứ xa xỉ hay

ước mơ của con người người nữa mà nó đã thường xuyên được nhắc đến như là một xu

hướng tiên tiến, hướng con người đến với cuộc sống tiện nghi và thoải mái mang công

nghệ mang lại.

Khóa luận tốt nghiệp TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP. HCM

iii

Mục lục

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN.............Error! Bookmark not defined. MỞ ĐẦU............................................................................. Error! Bookmark not defined. MỤC LỤC........................................................................... Error! Bookmark not defined. DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ...........................................Error! Bookmark not defined. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG SMARTHOME......................................... 1

1.1 Tổng quan Smart Home của các hãng trên thế giới :.................................... 1

1.2 Tổng quan SmartHome tại Việt Nam:...........................................................4

1.3 Nhà cung cấp smarthome uy tín tại Việt Nam:............................................. 6

1.4 Smarthome theo tiêu chuẩn KNX:...............................................................10

1.5 Các ví dụ về công nghệ smart home............................................................12

CẤU TRÚC HỆ THỐNG KNX....................................................................18

2.1 Tổng quan về hệ thống:................................................................................18

Thành phần cơ bản trong hệ thống KNX:.............................................18

Mô hình kết nối:.................................................................................... 19

Địa chỉ:...................................................................................................19

Các bước cấu hình:................................................................................22

Chức năng khi vận hành:.......................................................................23

Liên kết trên 1 tuyến :.......................................................................... 24

Cấu trúc liên kết nhiều tuyến:............................................................... 25

Cấu trúc liên kết nhiều khu vực............................................................ 26

TÌM HIỂU, GIỚI THIỆU VỀ THIẾT BỊ NGOẠI VI..................................27

3.1 Các thiết bị ngoại vi điều khiển bằng giọng nói khác:................................27

Amazon Alexa:......................................................................................27

Khóa luận tốt nghiệp TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP. HCM

iv

Siri:........................................................................................................ 29

Bixby......................................................................................................30

3.2 Thiết bị điều khiển bằng giọng nói theo chuẩn KNX:................................ 32

realKNX Air :........................................................................................33

realKNX O-two :................................................................................... 33

realKNX Satellite :................................................................................ 34

VCO/S99.1 Busch-VoiceControl 150-gang:........................................ 35

THIẾT LẬP ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG KNX BẰNG GIỌNG NÓI VỚI

THIẾT BỊ NGOẠI VI.......................................................................................................... 36

4.1 IoT- nền tảng của điều khiển thông minh:...................................................36

4.2 Raspberry pi 3- Thiết bị điều khiển:............................................................41

4.3 Home Assistant( Hass)- Giao diện thiết lập điều khiển:............................. 44

4.4 Apple Homekit:............................................................................................48

4.5 Cấu trúc liên kết của hệ thống điều khiển:.................................................. 50

4.6 Thiết lập cấu trúc điều khiển trên Home Assistant:.................................... 51

Giao diện web server Home Assistant:.................................................51

Các bước thiết lập điều khiển cho Home Assistant:.............................54

Tích hợp Apple Homekit vào Home Assistant :...................................60

TỔNG KẾT................................................................................................... 63

5.1 Kết quả đạt được:......................................................................................... 63

5.2 Phương hướng phát triển trong tương lai của nhóm:.................................. 63

Khóa luận tốt nghiệp TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP. HCM

v

DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ

Hình 1.1- 1 Home Smart Home.................................................................................. 2

Hình 1.2- 1 Tổng quan SmartHome............................................................................4

Hình 1.2- 2 Bảng xếp hạng SmartHome.....................................................................6

Hình 1.3- 1 Bảng số liệu số hộ gia đình cài đặt SmartHome của BKAV.................. 7

Hình 1.3- 2 Hệ sinh thái thái SmartHome của LUMI Việt Nam................................8

Hình 1.3- 3 Ceo Đỗ Nguyên Thanh Đồng Acis..........................................................9

Hình 1.4- 1 Tiêu chuẩn KNX....................................................................................11

Hình 1.4- 2 KNX EIB................................................................................................11

Hình 1.4- 3 Ví dụ về KNX........................................................................................ 12

Hình 1.5- 1 Ví dụ công nghệ SmartHome................................................................ 13

Hình 1.5- 2 Ví dụ công nghệ SmartHome................................................................ 14

Hình 1.5- 3 Đèn thông minh Philips hue.................................................................. 15

Hình 1.5- 4 Điều khiển SmartHome......................................................................... 16

Hình 2.1.1- 1 Cấu trúc hệ thống KNX......................................................................18

Hình 2.1.3- 2 Cấu trúc địa chỉ cá nhân..................................................................... 20

Hình 2.1.3- 3 Cấu trúc địa chỉ nhóm.........................................................................21

Hình 2.1.3- 4 Ví dụ điều khiển theo địa chỉ..............................................................22

Hình 3.1.1- 1 Loa Alexa............................................................................................28

Hình 3.2.1- 1 realKNX Air........................................................................................33

Hình 4.1- 1 Internet of Things...................................................................................36

Hình 4.1- 2 Ứng dụng IOT trong SmartHome......................................................... 38

Hình 4.1- 3 IoT..........................................................................................................40

Hình 4.2- 1 Raspberry Pi...........................................................................................41

Hình 4.2- 2 Raspberry pi 3 B+..................................................................................41

Hình 4.3- 1 Giao diện HomeAssistant...................................................................... 44

Hình 4.3- 2 Sơ đồ liên kết cơ bản............................................................................. 45

Hình 4.3- 3 Các tích hợp trong HomeAssistant........................................................46

Hình 4.3- 4 Giao diện của Home Assistant.............................................................. 47

Khóa luận tốt nghiệp TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP. HCM

vi

Hình 4.4- 1 Apple Homekit.......................................................................................48

Hình 4.4- 2 Sơ đồ tín hiệu của Apple Homekit........................................................ 49

Hình 4.4- 3 Điều khiển khi không có ở nhà..............................................................49

Hình 4.5- 1 Cấu trúc liên kết của hệ thống............................................................... 50

Hình 4.6.1- 1 Tab Overview..................................................................................... 51

Hình 4.6.1- 2 Tab Map.............................................................................................. 52

Hình 4.6.1- 3 Tab History- Logbook........................................................................ 52

Hình 4.6.1- 4 Tab Hassio.io...................................................................................... 53

Hình 4.6.1- 5 Tab Configuration...............................................................................53

Hình 4.6.1- 6 Tùy chỉnh trong tab Configuration.....................................................54