Giáo trình Mô đun Hệ thống tự động điều khiển, giám sát và bảo vệ dân dụng - Điện dân dụng

 lang. Cảm biến khói có thể đặt ở 
ống hút không khí. Các cảm biến này đã nghiên cứu ở mô đun cảm biến. 
44 
Hình 7.1 Sơ đồ hệ thống báo và chữa cháy. 
Thực hành: 
* Chuẩn bị thiết bị của hệ thống báo cháy đơn giản, gồm trung tâm điều 
khiển có thể kết nối với internet, các cảm biến, thiết bị cảnh báo, thiết bị truy 
nhập internet và điều khiển được trung tâm. 
* Nghiên cứu từng thiết bị trong hệ về: cấu tạo, chức năng, thông số kỹ 
thuật. 
* Đấu nối hệ thống và thử điều khiển. 
2.Hệ thống báo và chữa cháy 
 Mục tiêu: 
 Trình bày được nhiệm vụ, lắp đặt và khai thác có hiệu quả hệ thống báo và 
chữa cháy được nghiên cứu. 
45 
Hệ thống báo và chữa cháy có thêm một chức năng chữa cháy như trên 
H.7.1. Chức năng báo cháy đã nêu trong mục 1, còn chức năng chữa cháy được 
thực hiện nhờ một dàn thiết bị cứu hỏa; đó là các bình bọt, bình phun hóa chất 
cứu hỏa. Các thiết bị này được điều khiển nhờ tín hiệu báo cháy và tín hiệu cứu 
hỏa của người vận hành hệ thống. Lệnh cứu hỏa có thể được phát đi ngay từ 
bảng điều khiển trung tâm hoặc từ xa qua các thiết bị có khả năng kết nôi 
internet. 
Thực hành 
- Chuẩn bị các thiết bị thành phần của hệ thống báo và chữa cháy có thể 
điều khiển từ xa bằng 
- Xem xét hình dạng, thí nghiệm đo điện áp/dòng điện đầu ra của cảm biến 
khói. 
- Tham quan, vận hành thử hệ thống báo cháy tại cơ sở. 
- Lắp đặt và thử nghiệm một hệ thống báo và chữa cháy có camera quan sát 
hiện trường và điều khiển từ xa thông qua mạng internet. 
Câu hỏi 
1. Trình bày một sơ đồ nguyên lý của hệ thống báo cháy thông thường và hệ 
thống báo cháy điều khiển từ xa qua internet; so sánh hai sơ đồ trên. 
2. Lắp đặt và thử nghiệm một hệ thống báo và chữa cháy có camera quan sát 
hiện trường và điều khiển từ xa thông qua mạng internet (thực hiện theo nhóm). 
46 
BÀI 8 
HỆ THỐNG BƠM VÀ TƯỚI NƯỚC TỰ ĐỘNG 
Mã bài: MD39.08 
Giới thiệu: 
Một hệ thống mới, được sử dụng cho các khu vực: 
* Khu vực công cộng, nông nghiệp: các công trình cây xanh, đáp ứng tất cả 
các nhu cầu tưới cảnh quan (công viên, sân golf, biệt thự, khu vui chơi...), tưới 
Nông nghiệp (rau màu, càphê, trà, cây ăn trái...), tưới làm mát mái nhà xưởng, 
làm ẩm khu vườn thú... 
* Khu vực dân dụng: Sân vườn biệt thự. 
Mục tiêu: 
- Hiểu được hệ thống điều khiển bơm và tưới nước theo lịch, theo chu kỳ 
hoặc thông minh theo điều kiện thời tiết; 
- Lắp đặt được hệ thống điều khiển bơm và tưới nước, cài đặt phần mềm 
điều khiển theo hướng dẫn của hãng và phát hiện, xác định sự cố của hệ thống 
này. 
Nội dung chính: 
1.Hệ thống bơm nước và tưới nước tự động 
 Mục tiêu: 
 Trình bày được nhiệm vụ, cấu trúc, các tính năng, lắp đặt và khai thác có 
hiệu quả hệ thống bơm và tưới nước tự động được nghiên cứu. 
Hệ thống sẽ tự vận hành các motor bơm nước theo lịch trình, theo chu kỳ 
hoặc “ứng xử” thông minh với điều kiện thời tiết. Cho phép tự thiết lập chê độ, 
thời gian tưới bằng giao diện điều khiển. 
1.1.Cấu trúc hệ thống 
Hệ thống bao gồm các bơm nước và các bộ điều khiển. Thiết bị điều khiển 
gồm: thiết bị đóng ngắt, bộ xử lý trung tâm đã cài đặt phần mềm chuyên dụng, 
thiết bị kết nối Internet, các cảm biến( cảm biến nhiệt, cảm biến mưa, cảm biến 
độ ẩm). 
Cảm biến nhiệt độ, cảm biến độ ẩm,v,.v.v đã được nghiên cứu tại mô dun 
Cảm biến. Bộ điều khiển trung tâm và thiết bị kết nối internet cũng đã nghiên cứ 
tại các bài học trước của mô đun này. 
47 
1.2. Các tính năng 
- Điều khiển tưới nước từ xa: Ta không phải lo ngại thời tiết khắc nghiệt sẽ 
làm tổn hại đến hệ thực vật và cảnh quan khi bạn đang trong những chuyến công 
tác hoặc nghỉ dưỡng xa. Thao tác quan sát và tưới nước được thực hiện thông 
quan giao diện điều khiển trên Iphone, Ipad, PC, tại bất cứ nơi đâu. 
- Tự động tưới nước theo lịch: hệ thống cho phép người dùng thiết lập thời 
gian tưới, chu kỳ tưới hay kết nối với thiết bị đo độ ẩm, đo nhiệt độ để tự động 
điều khiển tưới... 
- Tự giám sát sân vườn: bằng tính năng xử lý logic, hệ thống sẽ nhận biết 
thời điểm tưới nước cần thiết. Ví dụ: trong điều kiện bình thường, nước sẽ tưới 
vào lúc 4g00, tuy nhiên vào thời điểm trước đó đã có trời mưa thì hệ thống sẽ 
không được kích hoạt. 
2. Thực hành 
* Chuẩn bị thiết bị: 
Một động cơ bơm nước, bộ điều khiển PLC hoặc chuyên dụng, cảm biến 
độ ẩm, dây cáp và ống dẫn nước. 
* Thực hiện: 
- Mắc mạch điện bơm nước; 
- Lập trình cho bộ điều khiển PLC để bơm theo thời gian, bơm theo lịch và 
bơm độ ẩm của đất. 
- Nạp trình cho bộ điều khiển chuyên dụng và thực hiện bước 1, điều khiển 
bằng thiết bị kết nối internet (IPad, PPC,v.v.v) để bơm. 
Câu hỏi ôn tập 
1. Trình bày về cảm biến độ ẩm về: mô tả hình dạng, chức năng, thông số 
kỹ thuật, cách đấu vào mạch điều khiển. 
2. Vẽ sơ đồ điều khiển bơm có bộ điều khiển PLC/bộ điều khiển chuyên 
dụng/bộ điều khiển thông qua mạng internet. 
3. Thực hiện đấu mạch và thực hành bơm nước tưới theo thời gian, bơm 
theo lịch và bơm độ ẩm của đất. 
48 
BÀI 9 
MẠNG TRUYỀN THÔNG QUẢN LÝ NGÔI NHÀ THÔNG MINH 
Mã bài: MĐ 39. 09 
Giới thiệu: 
Mạng truyền thông quản lý ngôi nhà thông minh đang là một xu thế hiện 
đại, nó thường được trang bị cho khách sạn lớn, tòa nhà văn phòng và các chung 
cư cao cấp; chúng ta cần hiểu, vận hành được thiết bị và mạng truyền thông này. 
Mục tiêu: 
- Phân tích được nguyên lý hoạt động, ứng dụng của mạng truyền thông 
quản lý ngôi nhà thông minh; 
- Lắp ráp, cài đặt phần mềm và vận hành được một số mạng truyền thông 
quản lý ngôi nhà thông minh theo yêu cầu kỹ thuật; 
- Rèn luyện tính tỷ mỉ, chính xác, an toàn và vệ sinh công nghiệp 
Nội dung của bài: 
1.Cấu trúc mạng truyền thông quản lý ngôi nhà thông minh 
 Mục tiêu: 
 Trình bày được cấu trúc, tính năng, lắp đặt và khai thác có hiệu quả hệ 
thống mạng truyền thông quản lý ngôi nhà thông minh được nghiên cứu. 
Ngôi nhà thông minh có thể được quản lý ở một nơi xa không phụ thuộc 
vào không gian và thời gian, miễn là ở đó mạng internet đang làm việc. Trên 
H.9.1 trình bày sơ đồ khối quản lý ngôi nhà thông minh qua mạng internet. 
 Hình 9.1 Sơ đồ tổng thể mạng truyền thông quản lý ngôi nhà thông minh 
Từ nơi làm việc, trong siêu thị, trên bái tắm ta vẫn điều khiển, giám sát và 
bảo vệ được ngôi nhà của mình. 
Mạng truyền thông quản lý ngôi nhà thông minh có thể kết nối với mạng 
internet và về bản chất chúng là các mạng LAN, WLAN. Về các mạng này đọc 
giả có thể tham khảo được ở nhiều tài liệu về mạng máy tính. Từ mục tiêu của 
bài này chúng ta tập trung giới thiệu cấu trúc của các mạng truyền thông quản lý 
ngôi nhà thông minh (H9.2). 
49 
Hình 9.2 Mạng truyền thông quản lý ngôi nhà thông minh 
Một số mạng truyền thông quản lý ngôi nhà thông minh tiêu biểu: 
* Mạng điện dân dụng 
Sử dụng hệ thống mạng điện dân dụng và các ổ cắm điện. Các ứng dụng 
hiện tại bao gồm: điều khiển hệ thống chiếu sáng, hệ thống thiết bị dân dụng, 
giám sát và cảnh báo an ninh. X-10 là công nghệ tiêu biểu sử dụng hệ thống 
mạng này 
* Mạng vô truyến (radio signal, wireless) 
Tương tự như hệ thống điều khiển từ xa của tivi, có thể điều khiển các hệ 
thống như chiếu sáng, giám sát...hoàn toàn không cần dây dẫn. Rất nhiều công 
nghệ tích hợp như Zigbee, Z-wave dựa trên tần số radio. 
* Mạng cáp điện thoại 
Tương tự như hệ thống mạng điện dân dụng, hệ thống điện thoại trong gia 
đình thường được thiết kế sẵn với các jack cắm ở các phòng. Về lý thuyết, hệ 
thống này có thể được dùng để truyền tín hiệu dữ liệu và liên lạc phục vụ cho 
các ứng dụng đa phương tiện. Tuy nhiên, không có nhiều công nghệ được phát 
triển cho loại mạng này. 
* Mạng cáp chuyên dụng 
Mạng tin cậy và tốt nhất. Khi xây dựng hoặc nâng cấp một ngôi nhà, mạng 
cáp đồng trục (RG-6) thường được sử dụng cho các hệ thống giải trí đa phương 
tiện, mạng Cat-5 (ethernet) được dùng cho các hệ thống liên lạc và truyền dữ 
liệu. Các mạng này đề có thể được lắp đặt trong tường nhà sử dụng các đầu nối 
tương tự mạng điện dân dụng. 
2. Một số cấu hình mạng 
 Mục tiêu: 
 Trình bày được cấu trúc, tính năng một số cấu hình mạng được nghiên cứu. 
Trong thực tế có nhiều cấu trúc mạng truyền thông quản lý ngôi nhà thông 
minh và có nhiều giao thức được sử dụng như đã nêu ở trên. Tại đây giới thiệu 
một cấu trúc mạng 3 tầng làm ví dụ (H.9.3, H.9.4). 
50 
Tầng thấp nhất là gồm các thiết bị điều khiển, cảm biến các phần tử thực 
hiện như: các van điện từ, các động cơ nhiệt, điều chỉnh ánh sáng, chỉ báo các 
thông số đo lường, các máy công cụ khác.v.v.v.có thể phát triển tời 100 bộ điều 
khiển; tên gọi là Floor Level Network (FLN). Tầng 2 là các bộ điều khiển tích 
hợp như: Bộ điều khiển MBC (Module Building Control) là module chuyên 
dụng cho điều khiển tòa nhà, MEC (Module Electrical Control) – module 
chuyên dụng điều khiển và quản lý điện năng; Các bộ điều khiển này được sử 
dụng trong các hệ thống đã nêu ở các bài học trên: Hệ điều hòa không khí, 
phòng cháy và chữa cháy, giám sát và phòng chống an ninh, chiếu sáng, v.v.v.v. 
Các bộ điều khiển này là một PC hay đều có bộ vi điều khiển được cài đặt các 
phần mềm chuyên dụng, nên có khả năng làm việc độc lập khi mạng phía trên 
nó bị sự cố. Các phần mền chuyên dụng được giới thiệu ở mục tiếp theo. 
Tầng ba là tầng quản lý, có nhiều máy tính làm việc tại một trung tâm điều 
hành. Các phần mềm chuyên dụng được cài đặt để đảm bảo tại trung tâm có thể: 
- Điều khiển và giám sát trạng thái làm việc của các thiết bị với các giao 
diện than mật; 
- Cài đặt các chế độ điều khiển cho mọi hệ thống trong ngôi nhà và giao 
tiếp với các thiết bị PPC, mobilephone qua mạng Internet; 
- Hướng dẫn xử lý sự cố. 
Toàn mạng được nôi bằng các cáp đôi xoắn bọc kim với các tốc độ truyền 
tin cho phép. 
Hình 9.3. Sơ đồ cấu trúc mạng quản lý nhà thông minh 
51 
Peer to Peer Building Level Network/ Ethernet LAN TCP/IP 
Hình 9.4. Sơ đồ mạng quản lý nhà thông minh Ethernet LAN TCP/IP 
3. Một số thiết bị điều khiển và cảm biến trong ngôi nhà thông minh: 
 Mục tiêu: 
 Trình bày được cấu trúc, tính năng một số thiết bị điều khiển và cảm biến 
trong ngôi nhà thông minh được nghiên cứu. 
 Thiết bị điều khiển trung tâm: Từ trung tâm điều 
khiển này, bạn có thể dễ dàng điều khiển tất cả các 
chức năng của các phòng trong ngôi nhà cũng như 
kiểm tra các thiết đặt thông qua màn hình điều khiển 
52 
Thiết bị điều khiển trong phòng: tính toán và hiển 
thị nhiệt độ phòng, cho phép điều khiển và thay đổi 
các thiết lập trong phòng. 
Cảm biến nhiệt độ: tính toán và đo nhiệt độ phòng 
 Web server: kết nối hệ thống điều khiển ngôi nhà 
thông minh với Internet, cho phép truy cập và điều 
khiển hệ thống từ xa thông qua Web. 
 Thiết bị điều chỉnh thông qua bức xạ nhiệt: cảm 
biến nhiệt độ phòng, điều khiển hệ thống nước nóng 
thông qua đó điều khiển nhiệt độ phòng. 
 Bộ điều khiển đa chức năng: cho phép điều khiển 
cùng lúc nhiều loại thiết bị khác nhau 
 Ổ cắm điện điều khiển bằng sóng radio: Cho phép 
điều khiển thiết bị kết nối với ổ cắm hoặc thay đổi 
mức sáng của đèn. 
Bộ cảm biến nhiệt độ ngoài trời và khí áp 
53 
Bộ cảm biến khói: cảm biến khói và hỏa hoạn 
 Công tác điều khiển đèn: cho phép điều khiển bật tắt 
và mức độ sáng tối của đèn 
 Bộ cảm biến đóng mở cửa: cảm biến cửa ra vào 
hoặc cửa sổ được đóng hay mở. 
Tất cả các thiết bị này có thể được điều khiển trực tiếp hoặc từ xa thông 
qua trung tâm điều khiển. Các thiết bị này có thể được điều khiển bằng tín hiệu 
sóng radio hoặc tín hiệu truyền qua mạng điện dân dụng của ngôi nhà. Ngày 
nay, các thiệt bị điều khiển hệ thống ngôi nhà thông minh được xây dựng dựa 
trên một số chuẩn giao thức phổ biến như X10, Z-wave, PLC, Insteon và 
Zigbee 
4. Các phần mềm điều khiển và quản lý 
Mục tiêu: 
 Trình bày được phương pháp cài đặt, khác thác được các phần mềm điều 
khiển và quản lý. 
Có nhiều phần mềm điều khiển và quản lý ngôi nhà của các hang khác 
nhau và theo các chuẩn giao thức khác nhau. Sau đây giới thiệu một số phần 
mềm của Smart BUS G4 Software 
Phần mềm lập trình Smart-Bus 
- Cấu hình các thiết bị trong hệ thống Smart-bus. 
Phần mềm quản lý danh sách 
- Play list Management Software and reminders 
Software 
(To enable Organizing Personal Lists from any 
Networked PC/laptop) 
Phần mềm quản lý ra vào khách sạn 
Hỗ trợ quản lý khách sạn với tính năng kiểm soát 
cửa vào ra, theo dõi và ghi nhận quá trình. 
54 
Phần mềm điều khiển G4-SBUS cho Android 
Phần mềm điều khiển nhà thông minh cho các thiệt 
bị chạy trên nền Android( điện thoại, mái tính bảng). 
Dùng để điều khiển tất cả các công năng cho một 
ngôi nhà thông minh: đèn, rèm, âm nhạc, ngữ cảnh, 
tưới nước.... 
Phần mềm điều khiển G4-SBUS cho Iphone, Ipad, 
Ipod 
Phần mềm điều khiển nhà thông minh cho các thiệt 
bị chạy trên nền IOS 
 ( Iphone, Ipad, Ipod). Dùng để điều khiển tất cả các 
công năng cho một ngôi nhà thông minh 
Phần mềm điều khiển G4-SBUS cho Windows 
Phần mềm điều khiển nhà thông minh cho các thiệt 
bị chạy trên nền Windows. 
Dùng để điều khiển tất cả các công năng cho một 
ngôi nhà thông minh: đèn, rèm, âm nhạc, ngữ cảnh, 
tưới nước... 
Phần mềm điều khiển G4-SBUS cho Windows CE 
Phần mềm điều khiển nhà thông minh cho các thiệt 
bị chạy trên nền Windows CE. Dùng để điều khiển 
tất cả các công năng cho một ngôi nhà thông minh: 
đèn, rèm, âm nhạc, ngữ cảnh, tưới nước 
Phần mềm điều khiển nhà thông minh cho các thiệt bị chạy trên nền 
Windows CE. Dùng để điều khiển tất cả các công năng cho một ngôi nhà thông 
minh: đèn, rèm, âm nhạc, ngữ cảnh, tưới nước... 
Cài đặt các phần mềm trên server của mạng cần tuân theo chỉ dẫn của các 
tài liệu hướng dẫn hoặc các chuyên gia. Chúng ta, chủ yếu, tập trung vào khai 
thác sử dụng. 
Thực hành: 
- Tham quan, tìm hiểu phần thiết bị, phần mềm và vận hành một mạng 
truyền thông quản lý ngôi nhà thông minh. 
Câu hỏi ôn tập 
1.Trình bày và giải thích một sơ đồ cấu trúc mạng truyền thông quản lý 
ngôi nhà thông minh. 
2. Mô tả chức năng hoạt động của một số thiết bị của mạng này. 
55 
CÁC THUẬT NGỮ CHUYÊN MÔN 
PC - Máy tính để bàn 
PCC - Máy tính xách tay 
56 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
[1] Đoàn Công Thạc - Giải pháp tích hợp cho quản lý tòa nhà – Johnson 
Control tháng 8/2006 
[2] Lê Văn Doanh, Phạm Thượng Hàn, Nguyễn Văn Hòa, Võ Thạch Sơn, Đào 
Văn Tân – Các bộ cảm biến trong kỹ thuật đo lường và điều khiển – NXB Khoa 
học và kỹ thuật – 2001 
[3] Trương Xuân Trung và các tác giả - Hệ thống chiếu sáng thông minh – 
Thuyết trình 
[4] Thái Nhựt Thanh - Ngôi nhà thông minh – LVTN ĐHDLKTCN HCM 
[5] Trần Duy Hưng - Xây dựng hệ thống giám sát và điều khiển nhà thông 
minh: quan sát và điều khiển trên PPC – LVTN – ĐHQGHN – ĐHCN – Hà Nội 
2009 
[6] Neil Cherry Linux Smart Homes For Dummies - Published by Wiley 
Publishing, Inc. 2006 
[7] LinuxMCE software:  
[8] HVAC – Các hệ thống điều hòa không khí 
[9] Nguyễn Thị Bích Thủy – Nghiên cứu, tìm hiểu các công nghệ trong việc 
phát triển nhà thông minh – LVTN ĐHQGHN – ĐHCN – Hà Nội 2010