Ứng dụng giải thuật học sâu và logic mờ xây dựng hệ thống giám sát và điều khiển cho ngôi nhà thông minh trên board raspberry và arduino :Hội nghị khoa học trẻ lần 4

Hội nghị Khoa học trẻ lần 4 năm 2022 (YSC2022) – IUH

Ngày 14/10/2022 ISBN: 978-604-920-155-4

216  2022 Trường Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh

YSC4F.219

ỨNG DỤNG GIẢI THUẬT HỌC SÂU VÀ LOGIC MỜ XÂY DỰNG HỆ THỐNG

GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN CHO NGÔI NHÀ THÔNG MINH TRÊN BOARD

RASPBERRY VÀ ARDUINO

ĐẶNG THÁI HIÊN, NGUYỄN BÁ HOÀN, NGUYỄN ANH VINH

Khoa công nghệ Điện tử, Trường Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh,

[email protected]

Tóm tắt. Trong bài báo này, chúng tôi nghiên cứu xây dựng mô hình ngôi nhà thông minh sử dụng giải

thuật logic mờ và học sâu. Hệ thống sử dụng Arduino thu thập dữ liệu từ các cảm biến, Raspberry Pi thực

hiện xử lý, tín hiệu ngõ ra điều khiển tự động thiết bị như đèn, rèm cửa, máy lạnh,... sao cho ngôi nhà luôn

trong trạng thái lý tưởng và tiết kiệm điện năng. Ngoài ra chúng tôi còn phát triển chức năng nhận diện

khuôn mặt dùng kỹ thuật học sâu để giám sát an ninh vào/ra cho ngôi nhà. Kết quả bài báo có thể là giải

pháp tiết kiệm năng lượng, bảo mật cho ngôi nhà thông trong thực tế.

Từ khóa. ngôi nhà thông minh, logic mờ, học sâu, nhận diện khuôn mặt, Raspberry Pi, Arduino.

BUILDING A FUZZY LOGIC AND DEEP LEARNING BASED MONITORING AND

CONTROL SYSTEM ON RASPBERRY AND ARDUINO BOARDS FOR SMART HOME

Abstract. In this paper, we investigate and build a smart house model using Fuzzy logic and deep learning.

Arduino board collects signals from sensors while Raspberry pi board performs processing of the received

signals. The output signals are used to control devices such as lights, curtains, air conditioners, ... The aim

is to maintain an ideal and save energy state for the house. In addition, we also develop the facial recognition

function based on deep learning for the security of the house entrance. The obtained results can be a power￾saving and security solution for smart homes.

Keywords. Smart home, fuzzy logic, deep learning, face recognition, Raspberry pi, Arduino.

1. GIỚI THIỆU

Với sự phát triển không ngừng của khoa học hiện đại, con người đã ngày càng nâng cao đời sống của mình

hơn và luôn mơ ước tới một cuộc sống hiện đại và tiện nghi nhất. Chính từ những nhu cầu đó, con người

đã có rất nhiều sáng tạo phục vụ cho cuộc sống. Và ý tưởng “ngôi nhà thông minh” cũng xuất phát từ nhu

cầu thực tiễn như vậy.

Nhà thông minh là ngôi nhà được lắp đặt các thiết bị điện, điện tử có thể được điều khiển bằng các phương

pháp tự động hoặc bán tự động. Nhiều công trình nghiên cứu thiết kế và xây dựng ngôi nhà thông minh

được thực hiện, chẳng hạn [1-4]. Đa số bài báo tập trung sử dụng board vi điều khiển có chức năng khai

thác khả năng xử lý của hệ thống lưu trữ và/hoặc xử lý từ xa thông qua mạng Internet [1-3], GSM, Bluetooth

[4]. Rõ ràng các giải pháp này luôn đối mặt với rủi ro về bảo mật thông tin. Khác với các bài báo [1-4], tài

liệu [5] gợi ý cách điều khiển máy lạnh theo phương pháp logic mờ. Trong đó nhiệt độ, độ ẩm ngõ ra nằm

trong khoảng nhất định.

Trong bài báo này, chúng tôi đề xuất việc xây dựng một hệ thống giám sát và điều khiển cho ngôi nhà thông

minh sử dụng kết hợp board Raspberry pi và board Arduino. Việc thu thập tín hiệu cảm biến được thực

hiện nhờ vào board Arduino. Trong khi board Raspberry pi đảm nhiệm việc xử lý tín hiệu bằng thuật toán

logic mờ để tạo ra các tín hiệu điều khiển cho các thiết bị như máy lạnh, đèn, rèm cửa, chuông báo động, …

Các yếu tố nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng trong ngôi nhà được duy trì trong khoảng mát mẻ, có lợi cho sức khỏe