INTERNET OF THINGS:
HỆ THỐNG NHÀ THÔNG MINH (SMARTHOME) ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT THIẾT BỊ TỪ XA SỬ DỤNG NODEMCU VÀ GIAO THỨC MQTT
Chúng ta đang sống trong thời đại của kỹ thuật số, sự phổ biến của internet và các thiết bị di động thông minh đã tạo nên khái niệm mới là IoT (Internet of Things – Internet vạn vật), do đó vấn đề ứng dụng các thành tựu này vào việc điều khiển các thiết bị điện trong ngôi nhà trở nên tất yếu. Vậy chúng ta cần những gì và làm thế nào để có thể xây dựng nên ngôi nhà thông minh cho riêng mình?
- Tổng quan hệ thống:
Hệ thống sử dụng vi điều khiển chính ESP8266 (có thể sử dụng module WiFi Nodemcu thay thế) kết nối với các thiết bị ngoại vi và giao tiếp với server thông qua WiFi. Để điều khiển thiết bị từ xa thông qua website hoặc smartphone và giám sát dữ liệu thu thập được từ các cảm biến, chúng ta sử dụng giao thức MQTT theo mô hình Publish/Subscribe.
- Chi tiết:
- Phần xử lý trung tâm:
Phần xử lý trung tâm sử dụng vi điều khiển chính ESP8266, trong đề tài này sử dụng module WiFi Nodemcu đã có tích hợp sẵn VĐK ESP8266.
Các thiết bị và cảm biến sử dụng để xây dựng hệ thống nhà thông minh trong đề tài đó là: đèn, quạt, loa cảnh báo trộm, cảm biến chuyển động HCSR501, cảm biến nhiệt độ độ ẩm DHT11. Để điều các thiết bị sử dụng nguồn 220V thì ta thiết kế thêm các Relay đi kèm đóng vài trò như công tắc điện tử.
Các chức năng chính được sử dụng đó là GPIO, ADC, Timer tùy loại thiết bị, cảm biến.
- Phần server: Giao thức MQTT
MQTT (Message Queuing Telementary Transport) là một giao thức gửi dạng publish/subscribe sử dụng cho các thiết bị Internet of Things với băng thông thấp, độ tin cậy cao và khả năng được sử dụng trong mạng lưới không ổn định, vì vậy đây là giao thức rất thích hợp để xây dựng hệ thống nhà thông minh có khả năng điều khiển, giám sát từ xa.
Ngoài ra, với cơ chế Publish/Subscribe thông qua Broker trung gian giúp hệ thống giải quyết được vấn đề đồng bộ khi điều khiển từ nhiều thiết bị khác nhau mà không sợ xung đột hoặc bị ngược trạng thái điều khiển
- Broker được sử dụng là HiveMQ Broker (Ngoài ra có thể sử dụng Mosquito Broker).
- Mobile app, browser và Nodemcu là các client có khả năng Publish và Subscribe.
Trong đó:
+ Mobile app và Nodemcu là các TCP Client .
+ Browser là Websocket Client, được viết bằng ngôn ngữ Javascripts có khả năng xử lý không đồng bộ, giúp việc điều khiển và giám sát từ website diễn ra nhanh hơn và tiết kiệm băng thông.
- Giao diện điều khiển và giám sát:
Tạm kết: Ở trên là cách thức xây dựng nên mô hình ngôi nhà thông minh với Nodemcu và giao thức MQTT, ở các bài sau chúng ta sẽ đi vào chi tiết hơn từng bước xây dựng hệ thống.