Biến ngôi nhà thông thường trở nên thông minh hơn

Trần Viết Huy Khang nhận giải Nhì cuộc thi Sáng tạo Thanh thiếu niên, Nhi đồng tỉnh Thừa Thiên Huế năm 2019.

Tự viết tất cả phần mềm

Hệ thống này có tính năng mở cửa, cảnh báo rò rỉ khí gas, điều chỉnh lượng ánh sáng trong phòng thích hợp, điều khiển mái che tự động…

Hiện nay, nhà thông minh áp dụng ở Việt Nam mới bắt đầu và chưa có nhiều; trong khi đó, các công ty đều là đại diện của nước ngoài, việc hiểu biết về nhà thông minh cũng như áp dụng nó như thế nào ở Việt Nam cho hiệu quả, hướng nghiên cứu để phát triển và nội địa hóa, tận dụng lợi thế của Việt Nam là rất cần thiết.

Ngoài ra, nhu cầu cuộc sống của con người ngày càng cao, các nguồn năng lượng và vật liệu cạn kiệt dần. Do đó, nhu cầu ở trong ngôi nhà thông minh là rất cần thiết. Không chỉ về vấn đề năng lượng, nhà thông minh còn đem lại cho chúng ta sự tiện nghi mà đáng ra con người phải có.

Với board Arduino, ngôn ngữ lập trình C, C++ cùng các module điều khiển, kết hợp việc sử dụng các cảm biến đã giúp Khang biến ngôi nhà thông thường thành ngôi nhà thông minh.

Khang cho biết, Arduino là một board mạch vi xử lý, nhằm xây dựng các ứng dụng tương tác với nhau hoặc với môi trường được thuận lợi hơn. Phần cứng bao gồm một board mạch nguồn mở được thiết kế trên nền tảng vi xử lý AVR Atmel 8bit, hoặc ARM Atmel 32-bit.

Những Model hiện tại được trang bị gồm 1 cổng giao tiếp USB, 6 chân đầu vào analog, 14 chân I/O kỹ thuật số tương thích với nhiều board mở rộng khác nhau. Với nhiều ưu điểm của Arduino, Khang đã có ý tưởng sử dụng board mạch này thiết kế “Hệ thống thiết bị điều khiển cho nhà thông minh”.

Khang cho biết thêm, ý tưởng ban đầu của em chỉ đơn giản là muốn có thể chế tạo ra một hệ thống điều khiển cửa đóng mở bằng thẻ từ RFID. Sau đó, cải tiến thêm thành đóng mở cửa qua ứng dụng Blynk trên điện thoại. Tuy nhiên, nhận thấy điều đó là chưa đủ nên em đã thêm vào các cảm biến để nó đúng hơn với tên gọi nhà thông minh.

Blynk là một ứng dụng iOS và Android để kiểm soát thiết bị Esp8266, Arduino, Raspberry Pi và thiết bị khác trên Internet.

Blynk không bị ràng buộc với những phần cứng. Thay vào đó, nó hỗ trợ phần cứng cho bạn lựa chọn. Cho dù Arduino hoặc Raspberry Pi của bạn muốn kết nối đến Internet qua Wi-Fi, Ethernet hoặc chip ESP8266, Blynk sẽ giúp bạn đưa nó làm việc và sẵn sàng kiểm soát trên Internet.

Trải qua nhiều tháng nghiên cứu, tự viết tất cả phần mềm, tự chỉnh sửa cũng như thử nghiệm, Khang đã tạo ra được mô hình hoàn thiện. Tuy nhiên, với tinh thần cầu tiến, qua mỗi kỳ thi, Khang đều làm cho đề tài cải tiến thêm một số chức năng cũng như tính ổn định. Đến nay, mô hình nhà thông minh có nhiều tính năng như “trời tối thì sáng đèn”, “rò rỉ gas thì báo”, điều khiển qua smartphone bằng ứng dụng Blynk…

Hoàn toàn có thể ứng dụng trong thực tế

Khang cho biết, hệ thống hoạt động dựa trên sự điều khiển board mạch Arduino, với việc liên kết các cảm biến (nhiệt độ, ánh sáng, chuyển động, độ ẩm…).

Theo đó, việc liên kết giữa các mạch điều khiển với các thiết bị thông qua một chương trình được thiết lập từ máy tính hoặc từ điện thoại thông minh làm thiết bị dễ dàng sử dụng.

“Các cảm biến nhận các tín hiệu về nhiệt độ, ánh sáng, độ ẩm, sự hoạt động của con người…, đưa về hệ thống điều khiển trung tâm là board mạch Arduino. Tại đây, mạch điều khiển sẽ so sánh các thông số nhận được từ các cảm biến với tín hiệu được thiết lập ban đầu, Arduino sẽ điều khiển các thiết bị hoạt động một cách thích hợp”, Khang chia sẻ.

Hệ thống đã được lập trình sẳn nên chỉ cần đi vào nhà và thực hiện các công việc mà thường ngày con người chúng ta thường làm. Người dùng cần lên CHplay hoặc Appstore để tải về. Sau đó, được cung cấp mã là có thể đăng nhập vào căn nhà điều khiển mọi thứ ngay.

Thiết bị của Khang đã biến ngôi nhà thành ngôi nhà thông minh với những đặc điểm như ngôi nhà có thể điều khiển nhiệt độ trong nhà thông qua cảm biến nhiệt độ; Cảm biến sáng sẽ tự động điều khiển cho đèn tự động bật hay tắt; Cảm biến khí gas sẽ cảnh báo khi có hiện tượng tượng rò rỉ khí ga hoặc cháy trong nhà, từ đó thiết bị sẽ khởi động các thiết bị để hạn chế; Thiết bị có thể liên kết với Smartphone giúp con người giám sát được các hoạt động ngôi nhà khi ở xa nhà thông qua Internet; Hệ thống đóng mở ngôi nhà thông minh giúp an toàn cho ngôi nhà.

Hệ thống này đơn giản, dễ chế tạo, giá thành tương đối thấp; Sử dụng các ngôn ngữ lập trình phổ biến như là C,C++,C#; Người sử dụng có thể tự điều khiển các thông số ban đầu để hệ thống hoạt động theo ý muốn thông qua máy tính hoặc smartphone. Tất cả những cảm biến có trong mô hình hoàn toàn có thể ứng dụng được trong thực tế, bởi hiện tại độ ổn định của chương trình đã khá tốt.

Khang cho biết: “Đây là hệ thống được tích hợp điều khiển nhiều thiết bị cùng một lúc. Hệ thống hoạt động tốt đối với hầu hết với kiến trúc ngôi nhà của người dân Việt Nam. Ngoài ra, hệ thống cũng có thể áp dụng đối với các cơ quan công sở, trường học… bằng cách thêm hoặc lược bỏ một số chức năng. Qua đó, giảm bớt gánh nặng về chi phí hơn so với công nghệ hiện có ở nước ngoài. Đưa vào nhiều module với nhiều chức năng, những ứng dụng tiện ích dựa trên nhu cầu của người dân”.

Cậu học sinh này chia sẻ thêm, không nhất thiết cứ phải áp dụng toàn bộ công nghệ mới là nhà thông minh. Với thiết bị này, ngôi nhà thông minh ở đây có thể hiểu là áp dụng kiến trúc truyền thống phù hợp khí hậu Việt Nam như thế nào cho hiệu quả hoặc áp dụng một phần của công nghệ, hoặc dùng các giải pháp tiết kiệm và phát triển bền vững năng lượng tận dụng những lợi thế của Việt Nam.

Thầy Nguyễn Đắc Hoàng Phước – Giáo viên hướng dẫn cho hay: “Mình đã tìm hiểu trên thế giới cũng như ở Việt Nam, đã từng có rất nhiều đề tài tương tự của em Khang, dựa trên sự phát triển của khoa học kỹ thuật. Đề tài của Khang cũng theo hướng tạo ra sự thuận tiện của con người, giúp con người thoải mái hơn, đây là đề tài hay. Hệ thống của Khang được xây dựng dựa trên điều kiện thực tế nơi em sống và được thể hiện trên mô hình. Do đó, mình đánh giá cao khi áp dụng vào thực tế và hoàn toàn thành công”.

Phong Hải