Kiến thức cơ bản về nhà thông minh (Smarthome)

Còn ít người điều kiển từ xa máy giặt hoặc tủ lạnh, tuy nhiên đã có vô số người sử dụng smartphone quan sát camera an ninh ngôi nhà thân yêu của họ.

Điều đó cho thấy, việc sử dụng các thiết bị thông minh trong mỗi gia đình ngày càng có nhiều người quan tâm.

Bạn đang đọc bài này, chắc hẳn bạn cũng đang muốn tìm kiếm thông tin để tự động ngôi nhà của mình bằng một vài thiết bị thông minh nào đó? như camera an ninh thông minh, chuông cửa thông minh, đèn thông minh, điều khiển nhiệt độ thông minh… Đúng là nơi bạn đang cần rồi đó.

Trong bài này, mình sẽ cố gắng cung cấp cho bạn thông tin cơ bản dễ hiểu nhất về ngôi nhà thông minh là gì, các thiết bị được gọi là thông minh hoạt động ra sao, làm sao chúng có thể kết nối với nhau và làm sao chúng có thể được điều khiển từ xa, hoặc điều khiển phạm vi gần trong khuôn viên ngôi nhà của bạn.

Chúng ta bắt đầu nào!

Nhà thông minh là gì?

Theo mình, hiểu đơn giản các thiết bị thông minh được đặt trong ngôi nhà, chúng giúp cho người sở hữu căn nhà có thể làm được ba việc:

1. Kiểm tra
2. Điều khiển
3. Tự động hoá 

Kiểm tra

Giúp bạn kiểm tra trạng thái hoạt động của hệ thống.

• Nhiệt độ trong phòng hiện tại bao nhiêu độ?
• Cửa đang đóng hay mở?
• Đèn đang tắt hay mở?
• Camera an ninh có đang hoạt động hay không?

Điều khiển

Thay đổi trạng thái của hệ thống như:

• Điều chỉnh nhiệt độ trong phòng
• Mở hoặc đóng cửa
• Tắt hoặc mở đèn
• Điều chỉnh camera lên xuống, qua trái qua phải, để quan sát các vùng khác nhau trong ngôi nhà

Tự động hoá

Thay đổi trạng thái của hệ thống một cách tự động, dựa vào các sự kiện xảy ra

• Tự động tắt đèn khi không có ai trong phòng
• Tự động cảnh báo âm thanh, gửi tin nhắn khi có người đột nhập vào nhà.
• Tự động tăng nhiệt độ trong phòng nếu quá lạnh, giảm nhiệt độ nếu nhiệt độ trong phòng quá nóng

Hiện tại, hầu hết các thiết bị trong gia đình chúng ta ở mức điều khiển.

Các thành phần thiết bị trong ngôi nhà thông minh

Hệ thống nhà thông minh bao gồm:

1. Thiết bị đầu cuối như công tắt, đèn, camera, khoá cửa, cảm biến nhiệt độ…
2. Thiết bị kết nối các đầu cuối lại với nhau như Hub, Gateway…
3. Giao thức mạng để các thiết bị nói chuyện được với nhau như wifi, Zigbee, Z-Wave, Thread…
4. Kết nối Internet để điều khiển từ xa, xem từ xa qua Internet 

Điều khiển nội bộ hay điều khiển qua internet đám mây

Thiết bị thông minh, điều khiển được trong phạm vi ngôi nhà, điều khiển qua kết nối mạng nội bộ sử dụng giao thức wifi hoặc giao thức riêng Z-wave, Zigbee.

Không cần kết nối internet, trong phạm vi ngôi nhà vẫn có thể điều khiển các thiết bị thông minh dễ dàng như tắt mở đèn, quan sát camera…

Các thiết bị giao tiếp qua giao thức mạng, Z-wave và Zigbee hoạt động không cần Internet.

Tuy nhiên, một số thiết bị thông minh cần kết nối internet để chúng có thể hoạt động được.

Thiết bị thông minh sử dụng Wifi để liên lạc, cần phải có Internet.

Thiết bị thông minh điều khiển qua ứng dụng trên Smartphone (Android, iPhone), cần có internet.

Vì sao thiết bị thông minh cần kết nối với dịch vụ đám mây (Cloud)

Nhiều thiết bị thông minh sử dụng Wifi yêu cầu cần có Internet và các dịch vụ đám mây chúng mới hoạt động được.

Như Camera IP, cần Internet để xem từ xa, cần Internet để lưu trữ hình ảnh lên cloud, cần internet để định danh camera.

Các thiết bị thông minh cần có internet để cập nhật kịp thời các tính năng hoặc fix lỗi bảo mật.

Hầu hết các thiết bị thông minh ngày nay rất dễ dàng lắp đặt và sử dụng vì dịch vụ đám mây đã hỗ trợ việc thiết lập cho thiết bị.

Giao thức kết nối mạng Wi-Fi, Z-wave, ZigBee,Thread, Bluetooth

Có nhiều giao thức kết nối mạng không dây được sử dụng trên các thiết bị thông minh, tuy nhiên các giao thức phổ biến có thể kể đến là Wi-Fi (TCP/IP), Z-wave, ZigBee,Thread, Bluetooth

Hiện nay, tất cả các thiết bị sử dụng trong gia đình như máy tính, iPhone, iPad được kết nối với nhau qua mạng nội bộ (Ethernet) và Wifi để kết nối ra mạng Internet.

Các thiết bị trong gia đình sử dụng giao thức mạng TCP/IP để nói chuyện với nhau.

Như vậy, tất cả các thiết bị thông minh được gắn với mạng wifi, cũng phải sử dụng giao thức mạng TCP/IP.

Như bạn cũng biết, các thiết bị thông minh như công tắt thông minh, khoá cửa, cảm biến nhiệt độ… được thiết kế tiêu thụ nguồn thấp sử dụng Pin, thay cho cung cấp điện từ nguồn điện trong nhà.

Mạng Wifi không phù hợp với các thiết bị tiêu thu nguồn điện thấp, do đó, các thiết bị thông minh sử giao thức khác để liên lạc được với nhau đó chính là các giao thức như Zigbee, Zwave, Thread và các giao thức bản quyền khác.

Các thiết bị thông minh sử dụng giao thức ZigBee, Z-wave… hình thành mạng riêng để chúng liên lạc với nhau, muốn các thiết bị này liên lạc qua mạng Wifi để ra Internet thì cần phải trang bị thiết bị Hub.

Sơ đồ kết nối mạng trong gia đình

Các thiết bị đầu cuối

Trong gia đình có nhiều loại thiết bị đầu cuối khác nhau có thể kể ra như sau:

• Các thiết bị như TV, đầu đĩa DVD sử dụng remote để điều khiển không thể kết nối đến mạng wifi.
• Các thiết bị kết nối wifi sử dụng giao thức TCP/IP như máy tính, SmartPhone… và một số thiết bị nhà thông minh sử dụng giao thức wifi để hoạt động như chuông cửa, camera, điều khiển nhiệt độ…
• Các thiết bị nhà thông minh sử dụng giao thức riêng Z-wave hoặc Zigbee như camera, chuông cửa, cảm biến nhiệt độ, đèn thông minh… sử dụng Hub để liên lạc với internet, tuy nhiên về cơ bản không cần internet vẫn có thể hoạt động trong phạm vi ngôi nhà.
• Một số thiết bị nhà thông minh sử dụng giao thức bản quyền khác.

Vai trò của Hub và Gateway

Tại sao cần Hub trong hệ thống nhà thông minh

• Các thiết bị thông minh không sử dụng mạng Wifi, cần Hub để kết nối ra internet.
• Tích hợp các thiết bị có giao thức khác nhau: ví dụ đèn thông minh sử dụng giao thức Z-wave, còn camera thì sử dụng giao thức Zigbee

Ngoài ra Hub có thể làm được nhiều việc khác như:

• Tạo giao diện chung để quản lý nhiều thiết bị cùng lúc.
• Tự động hoá một số tác vụ ví dụ nhà không có ai thì tắt đèn.
• Làm chức năng gateway để chuyển dữ liệu đến ứng dụng khác như chuyển dữ liệu cảm biến sensor đến MQTT.

TCP/IP Hubs được đặt trong mạng nội bộ hoặc trên internet

Hub hỗ trợ phần mềm trên điện thoại thông minh, máy tính bảng, trên trình duyệt web

Amazon Alexa, Smartthings của samsung là một ví dụ về Hub, có thể gắn các thiết bị đến và chuyển ra Internet.

Điều khiển thiết bị nhà thông minh bằng điện thoại thông minh (Android, iPhone)

Hầu hết các thiết bị thông minh đều cho phép điều khiển qua app trên Android, iOS (iPad, iPhone)

Các thiết bị của nhà sản xuất khác nhau sẽ có app khác nhau, nên có phần bất tiện.

Một giải pháp cho các thiết bị khác nhau có thể điều khiển được chung trên một ứng dụng (app) là sử dụng Hub như Samsung Smartthings, Amazon Alexa.

Vài lời kết

Ngày nay việc trang bị các thiết bị như camera an ninh thông minh để quan sát ngôi nhà từ xa không còn là quá xa lạ với mọi người, đây chính là một thiết bị thông minh làm cho ngôi nhà của bạn thông minh hơn rồi đó.

Mọi người ngày càng chú ý đến việc sử dụng các thiết bị thông minh khác như cảm biến nhiệt độ trong phòng, chuông cửa thông minh, khoá cửa thông minh có cảm biến vân tay, điều khiển từ xa…

Theo quan điểm cá nhân, ngôi nhà trở nên thông minh hơn không có gì là quá to tác, bạn hoàn toàn có thể thay các thiết bị trong gia đình với những công nghệ mới giúp bạn kiểm soát, điều khiển, và tự động hoá một số tác vụ, giúp cuộc sống của bạn dễ dàng hơn, hạnh phúc hơn.

Hi vọng bạn tìm thấy nhiều kiến thức hữu ích trong bài viết này, thấy thú vị thì hãy bắt tay làm trước những thứ đơn giản, ví dụ như lắp hệ thống camera thông minh có thể quan sát từ xa, phát hiện trộm trong ngôi nhà của bạn. Lắp chuông cửa thông minh, từ xa có thể thấy hình khi có người đến gõ cửa…

Chúc bạn nhiều niềm vui trong cuộc sống.