Hệ thống chiếu sáng và điều hoà thông minh cho nhà ở dân dụng dùng IOT

1. Giới thiệu chung

Trong bối cảnh chi phí điện năng ngày càng tăng và yêu cầu về cuộc sống tiện nghi, hiện đại hơn, việc sử dụng hệ thống chiếu sáng và điều hòa không khí thông minh trở thành giải pháp phổ biến trong các công trình nhà ở. Tuy nhiên, phần lớn người dân vẫn đang sử dụng hệ thống điều khiển thủ công, dễ gây lãng phí điện năng và không tối ưu theo điều kiện thực tế (ánh sáng môi trường, nhiệt độ phòng, sự có mặt của người dùng...).

2. Lý do chọn đề tài

• Tiềm năng ứng dụng cao, phù hợp với điều kiện thực tế nhà ở Việt Nam.
• Góp phần tiết kiệm chi phí điện năng hàng tháng cho hộ gia đình.
• Nâng cao mức độ tự động hóa, hướng tới mô hình nhà thông minh (Smart Home).
• Ứng dụng các công nghệ hiện đại như IoT, cảm biến, điều khiển từ xa qua Internet.

3. Mục tiêu của đề tài

• Thiết kế mô hình hệ thống chiếu sáng và điều hòa thông minh tích hợp cảm biến và điều khiển từ xa.
• Tự động bật/tắt đèn theo sự hiện diện và ánh sáng môi trường.
• Điều khiển điều hòa theo nhiệt độ cài đặt và tự động ngắt khi không có người.
• Cung cấp giao diện điều khiển từ xa qua smartphone hoặc web.
• Đo lường và đánh giá hiệu quả tiết kiệm điện so với phương pháp truyền thống.

4. Phạm vi thực hiện

• Mô hình nhà ở thu nhỏ (hoặc phòng riêng).
• 2 hệ thống chính:
• Chiếu sáng thông minh
• Điều hòa không khí thông minh
• Điều khiển trên nền tảng Arduino hoặc ESP32, kết nối Wi-Fi, ứng dụng điều khiển bằng Blynk/ThingSpeak hoặc WebApp.

5. Cấu trúc hệ thống đề xuất

+ Hệ thống chiếu sáng thông minh

• Cảm biến ánh sáng (LDR): phát hiện độ sáng môi trường.
• Cảm biến chuyển động (PIR): phát hiện sự có mặt của người.
• Vi điều khiển (ESP8266 hoặc Arduino): xử lý dữ liệu.
• Rơ-le: bật/tắt đèn.
• Giao diện smartphone: cho phép người dùng điều khiển tay và xem trạng thái hệ thống.

+ Hệ thống điều hòa thông minh

• Cảm biến nhiệt độ & độ ẩm (DHT11 hoặc DHT22).
• Hẹn giờ tự động bật/tắt theo thời gian sinh hoạt.
• Cảm biến PIR: tắt điều hòa khi không có người sau X phút.
• Giao diện app để người dùng đặt nhiệt độ mong muốn, xem nhiệt độ thực tế, bật/tắt thiết bị.

6. Các linh kiện sử dụng

7.  Phương pháp thực hiện

ü  Khảo sát hiện trạng chiếu sáng và điều hòa trong nhà ở dân dụng.

ü  Phân tích yêu cầu, đề xuất mô hình tiết kiệm năng lượng thông minh.

ü  Thiết kế sơ đồ mạch điện và lập trình điều khiển.

ü  Lắp ráp mô hình thử nghiệm.

ü  Xây dựng giao diện điều khiển (app hoặc web).

ü  Kiểm thử – đánh giá hiệu quả tiết kiệm qua tình huống giả lập.

ü  Hoàn thiện báo cáo, sơ đồ khối, mô tả nguyên lý hoạt động.

8. Kết quả

• Hệ thống có thể tự động điều khiển đèn và điều hòa dựa trên cảm biến.
• Có thể điều khiển từ xa qua Internet.
• Mức tiết kiệm điện năng từ 15 – 30% so với cách sử dụng truyền thống (theo giả lập).
• Giao diện thân thiện, dễ sử dụng cho người dùng.