Giải pháp ngôi nhà thông minh (26/04/2018)
Ở các nước phát triển, nhà thông minh rất phổ biến. Mục đích của ngôi nhà thông minh là nhằm hiện đại hóa nhà ở, đem lại tiện ích trong sinh hoạt gia đình, nâng cao chất lượng sống. Ở Việt Nam, hiện cũng có nhiều công ty cung cấp giải pháp nhà thông minh. Tuy nhiên, chi phí để sở hữu ngôi nhà thông minh thường rất lớn, từ 120 đến 500 triệu đồng. Bên cạnh đó, các giải pháp cho ngôi nhà thông minh chưa thực sự phù hợp với hệ thống hạ tầng và xây dựng tại Việt Nam. Chính vì vậy, mô hình nhà thông minh chưa thực sự được người dân quan tâm. Xuất phát từ thực tế này, em Hoàng Lê Nhật Huy, học sinh lớp 9A2, trường THCS Mỹ Phước, Bến Cát đã nghiên cứu giải pháp nhà thông minh trên nền ứng dụng Arduino nano. Với giải pháp này, Huy mong muốn sẽ hiện thực hóa được ngôi nhà thông minh với chi phí thấp nhất; phù hợp với thu nhập của đa số người dân Việt Nam.
Nhà thông minh - là giải pháp ứng dụng các sản phẩm công nghệ trong lĩnh vực kết nối mọi vật (Internet of Things - IoT) từ hệ thống chiếu sáng, hệ thống an ninh, các tiện ích trong sinh hoạt, nhằm nâng cao chất lượng cuộc sống. Hiểu một cách đơn giản, nhà thông minh là ngôi nhà được lắp đặt các thiết bị điện, điện tử có thể điều khiển thông qua cảm ứng hoặc điện thoại smartphone, máy tính bảng,… Trong căn nhà thông minh, đồ dùng trong nhà từ phòng ngủ, phòng khách đến toilet đều gắn các bộ điều khiển điện tử có thể kết nối với Internet và điện thoại di động, cho phép chủ nhân điều khiển vật dụng từ xa hoặc lập trình cho thiết bị ở nhà hoạt động theo ý muốn. Giải pháp này giúp gom tất cả thiết bị riêng lẻ trong ngôi nhà trở thành một hệ thống đồng bộ. Qua đó cho phép kiểm soát tất cả các thiết bị một cách tự động theo những ngữ cảnh do bạn thiết lập (như đi ngủ, ra ngoài hay tiếp khách...). Đồng thời, giúp người dủng có thể quan sát và điều khiển tất cả các thiết bị điện trong ngôi nhà thông qua mạng internet ở bất kỳ nơi đâu.
Tại Việt Nam, cùng với xu hướng của thế giới, nhà thông minh đang dần trở thành một lĩnh vực nghiên cứu của nhiều đơn vị công nghệ và những người đam mê IoT. Lê Hoàng Nhật Huy cũng không phải là trường hợp ngoại lệ. Tuy mới học lớp 9, nhưng Huy đã có hơn 2 năm học và thực hành bộ môn công nghệ thông tin. Quá trình học, Huy cũng thể hiện được khả năng lập trình phần mềm tin học. Vì vậy, khi chia sẻ ý tưởng về ngôi nhà thông minh với cô giáo hướng dẫn, Lê Hoàng Nhật Huy đã nhận được sự ủng hộ của cô giáo. Để có giải pháp đạt hiệu quả cao, Huy đã thu thập tài liệu từ sách vở và internet, thực trạng thị trường nhà thông minh. Từ đó, cô trò đã xây dựng phương án, lên bản vẽ, thiết kế sơ đồ mạch, mua linh kiện và lắp đặt thiết bị. Sau 1 tháng, thì mô hình mô phỏng các thiết bị hoàn thiện. Mô hình ứng dụng nền tảng Arduino, hệ điều hành Androi hoặc IOS để quản lý và đóng mở các thiết bị điện trong nhà.
Bộ giải pháp bao gồm: 1 vi mạch điện tử, lập trình ngôn ngữ Arduino nano (Đây là phần mềm và vi mạch phổ biến trong các thiết bị điện tử); vi mạch gồm hai bộ mạch, 1 để xử lý chung và 1 để xử lý tin nhắn, cuộc gọi; 1 sim điện thoại được lắp gần nguồn điện. Giải pháp tich hợp bình tích trữ điện đề phòng khi mất điện thì hệ thống vẫn hoạt động bình thường. Với giải pháp ngôi nhà thông minh của Huy, người sử dụng có thể đóng mở các thiết bị điện trong nhà tùy ý, không cần di chuyển nhiều. Mô hình còn giúp tiết kiệm điện năng và an toàn khi sử dụng các thiết bị điện, trong khi thiết bị điện thông dụng rất dễ mua và giá thành rẻ. Giải pháp có các tính năng như quản lý các thiết bị điện trong nhà, quản lý người dùng, phân quyền người dùng và hai tính năng rất mới là kiểm soát cửa ra vào, hệ thống cảm biến nhiệt độ, báo cháy trong nhà.
Huy và cô giáo với mô hình nhà thông minh
Giải pháp có tính ứng dụng cao trong các hộ dân, chi phi thấp hơn nhiều so với những sản phẩm đã có trên thị trường hiện nay. Theo em, giải pháp này nếu ứng dụng vào thực tiễn thì chỉ khoảng 5 đến 10 triệu đồng. Mô hình giúp tiết kiệm điện năng và đặc biệt là an toàn cho người sử dụng. Bộ điều khiển trung tâm có vai trò kết nối và giúp chủ nhà điều khiển, quản lý hoạt động của các thiết bị gia dụng từ xa qua Internet. Mô hình được vận hành theo nguyên lý: người sử dụng điều khiển các thiết bị thông qua hệ điều hành Android hoặc IOS. Lúc này, điện thoại (hoặc máy tính bảng) sẽ nhận lệnh và gửi đến bộ xử lý trung tâm thông qua giao thức kết nối là sim điện thoại để thực hiện. Ngoài ra, việc điều khiển thông qua Internet giúp ta có thể kiểm soát được trạng thái đóng - mở các thiết bị cũng như các thông số nhiệt độ, độ ẩm và khí gas. Ngoài tính năng hỗ trợ và điều khiển theo yêu cầu của người dùng, hệ thống còn có tính năng tự động cảnh báo các tác nhân gây ra nguy hiểm cho ngôi nhà như cháy nổ, rò rỉ khí gas… nhờ vào việc các bộ cảm biến luôn đo các thông số như nhiệt độ, độ ẩm và khí gas rồi hiển thị trên màn hình LCD gắn trong phòng và điện thoại. Khi phát hiện sự cố cháy, hoặc các nguyên nhân gây cháy đe dọa sự an toàn của ngôi nhà, hệ thống sẽ tự động tắt toàn bộ các thiết bị điện, mở quạt thông gió từ nguồn điện dự phòng, sau đó sẽ thông báo đến gia chủ qua tin nhắn hay cuộc gọi điện thoại để kịp thời có phương án ứng cứu.
Huy chia sẻ thêm: Hiện nay, một số hộ gia đình sử dụng đèn, quạt rất nhiều và hay quên tắt thiết bị khi không dùng, thậm chí quên đóng cửa khi ra ngoài. Giải pháp của em là muốn điều khiển, làm chủ được căn nhà cho dù ở bất kỳ nới nào. Ví dụ, khi đang ở bên ngoài, khi phát hiện đèn ở nhà đang mở thì chỉ việc tắt đèn thông qua app trên điện thoại, smartphone. Ngoài ra, còn giúp chúng ta quản lý được hệ thống an ninh nhà cửa, tránh tình trạng mở khóa bằng phương pháp thủ công, quên chìa khóa hay đánh mất chìa khóa. Khi gia chủ muốn vào nhà, chỉ cần bấm mật khẩu trên bàn phím đặt tại cửa hoặc qua điện thoại, smartphone,... hệ thống cửa sẽ tự động mở ra. Mô hình có thiết bị báo cháy. Nếu trong nhà xuất hiện khí gas, khói hay đám cháy thì thiết bị sẽ báo động qua màn hình điện thoại cuộc gọi hoặc tin nhắn, cứ 5s báo 1 tin nhắn cho đến khi nào người dùng phát hiện đám cháy. Ngoài ra còn có thiết bị đo nhiệt độ và đo độ ẩm môi trường. Theo Huy, độ ẩm là yếu tố rất quan trọng, bởi nếu độ ẩm quá cao dẫn đến phát sinh nhiều vi khuẩn, cũng như các mầm bệnh,...nó sẽ được thể hiện qua màn hình LED trước cửa nhà và màn hình điện thoại. Giải pháp này có thể kết nối với nhiều điện thoại khác nhau, giúp cho các thành viên trong gia đình đều có thể điều khiển và quản lý căn nhà.
So với các giải pháp về ngôi nhà thông minh hiện nay, thì mô hình này có cấu tạo gọn nhẹ, phù hợp với mọi thiết kế nhà ở. Giải pháp có chi phí thấp hơn rất nhiều so với các sản phẩm trên thị trường. Tuy nhiên, cũng có hạn chế cần phải nâng cấp, khắc phục đó là vẫn phụ thuộc vào nền tảng phần mềm viết sẵn Arduino. Giả sử, trong tương lai phần mềm này bị xóa sổ thì người dùng sẽ gặp khó khăn trong vấn đề quản lý, kiểm soát căn nhà cũng như các thiết bị đang sử dụng.
Hiện nay, ở Việt Nam giải pháp về một ngôi nhà thông minh đã được nhiều công ty sản xuất và cung cấp ra thị trường. Trong đó, phải kể đến những sản phẩm của hai công ty lớn là BKAV và Lumi. Tuy nhiên, chi phí cho những sản phẩm này quá lớn, trong khi người dân thì không đủ khả năng để lắp đặt. Giải pháp mô hình ngôi nhà thông minh của Hoàng Lê Nhật Huy, nếu ứng dụng vào thực tế, có thể mang đến lợi ích lớn cho xã hội: giúp quản lý nhà ở an toàn, tiết kiệm thời gian, công sức, phù hợp với thị trường tiêu dùng phổ thông.
Thu Huyền