TÓM TẮT

Năm 1991, Weiser đưa ra thuật ngữ “tính toán khắp nơi” để “tăng cường một cách không thấy thế giới đã tồn tại”, với đích là làm ẩn dụ giao diện ra khỏi tầm nhìn của người dùng theo cách như hệ thống máy tính không hiện đối với ứng dụng tại nhà.

Hệ tính toán khắp nơi định nghĩa ra cách thức tương tác giữa các đối tượng tồn tại độc lập như một thực thể riêng biệt trong môi trường truyền dẫn và tính toán được gọi là môi trường tính toán khắp nơi. Nơi đó, các đối tượng được tương tác thông qua một thiết bị cuối là điện thoại di động.

Theo những định nghĩa đó, hệ tính toán khắp nơi cho phép một sự tương tác qua lại giữa các đối tượng với người sử dụng thông qua thiết bị đầu cuối. Thiết bị đầu cuối này không cần thiết phải có cơ chế để giao tiếp với các thiết bị khác, mà chỉ cần có một cách thức giao tiếp cơ bản – đủ mạnh, tức là đảm bảo nhanh, an toàn, phổ biến và linh động – để có thể giao tiếp với tối thiểu máy tính.

Người sử dụng tương tác với các đối tượng khác thông qua thiết bị di động, thiết bị di động sẽ gửi các lệnh, các tính toán tới máy tính để bàn, từ đây máy tính sẽ thu gom các dữ liệu từ các đối tượng liên quan tới phép tính người sử dụng yêu cầu và thực hiện các thuật toán, các phép toán. Kết quả trả về sẽ được máy tính gửi lại cho thiết bị di động. Nhiệm vụ còn lại của thiết bị di động là hiển thị kết quả cho người dùng theo dõi và đưa ra những quyết định tiếp theo. Về mặt lý thuyết, hệ tính khắp nơi cơ bản là một thế giới ảo, trong đó có những đối tượng là những thực thể được định danh và phân biệt. Các thực thể này làm những nhiệm vụ khác nhau hoặc cùng một nhiệm vụ nhưng tại những vị trí khác nhau. Điều đó làm đa dạng và phức tạp trong hệ tính toán nhưng bù lại là những phép đo chính xác và đầy đủ.

Sự khác biệt giữa các đối tượng trong môi trường tính toán khắp nơi và thế giới thực là sự giao tiếp hạn chế giữa các đối tượng với nhau. Các đối tượng muốn giao tiếp với nhau cần thiết phải thông qua một máy tính đặc biệt, đóng vai trò là trung tâm của hệ tính toán khắp nơi thay vì giao tiếp trực tiếp với nhau. Đây cũng là một hạn chế và là vấn đề chính mà bài khóa luận muốn đề cập đến. Mỗi đối tượng là một thực thể riêng biệt, do đó cần phải có những cơ chế để định vị và phân biệt các đối tượng này trong hệ tính toán khắp nơi.

Ngoài ra yếu tố mạng cũng là yếu tố quan trọng để quyết định thời gian tính toán

và tương tác. Do đó bài khóa luận sẽ tập trung vào hai phần chủ yếu:

Xây dựng hệ thống giám sát và điều khiển nhà thông minh

1. Đưa ra tiêu chí cho mạng giao tiếp sử dụng trong hệ thống giám sát và điều khiển nhà thông minh. Nghiên cứu và đánh giá các mạng phổ biến để chọn lọc.

2. Cách thức phân biệt các thực thể và phân quyền người dùng cho từng ứng dụng.

Trong bài khóa luận cũng sẽ nêu ra cách áp dụng lý thuyết và tư tưởng của hệ

tính toán khắp nơi vào hệ thống giám sát và điều khiển nhà thông minh.

MỤC LỤC

TÓM TẮT ii

MỤC LỤC .....iv

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮTvi

DANH MỤC HÌNH VẼ .vii

DANH MỤC BẢNG BIỂU .viii

Chương 1 GIỚI THIỆU 1

1.1 Tổng quát nhà thông minh 2

1.1.1 Phân loại theo hệ thống kỹ thuật... 2

1.1.2 Phân loại theo cơ chế thông minh. 3

1.2 Hướng tiếp cận ..... 3

1.2.1 Phạm vi chung bài toán .... 3

1.2.1.1 Module nhận diện điều khiển qua IP Camera .... 4

1.2.1.2 Quan sát và điều khiển trên PPC ..... 4

1.2.1.3 Module mô phỏng 3D ... 4

1.2.2 Phạm vi module quan sát và điều khiển trên PPC . 5

1.2.2.1 Hạ tầng mạng.... 5

1.2.2.2 Quản lý người dùng 5

1.2.2.3 Quản lý đối tượng ... 5

Chương 2 GIẢI PHÁP MẠNG . 6

2.1 Bluetooth .. 6

2.1.1 Khái quát . 6

2.1.2 Đặc điểm.. 6

2.1.3 Ưu điểm ... 7

2.1.4 Nhược điểm ... 8

2.2 Wireless .... 9

2.2.1 Khái quát . 9

2.2.2 Các mô hình WLAN: . 9

2.2.3 Ưu điểm . 11

2.2.4 Nhược điểm . 12

2.3 So sánh công nghệ Bluetooth và Wireless ..... 12

Chương 3 QUAN SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN TRÊN PPC ... 16

3.1 Mô tả hệ thống.... 16

3.1.1 Connection Manager 16

3.1.1.1 Yêu cầu và chức năng . 17

3.1.1.2 Thiết kế..... 17

3.1.1.3 Thành phần kết nối ..... 18

3.1.1.4 Thành phần quản lý kết nối ..... 18

3.1.1.5 Hoạt động . 18

3.1.2 Data Manager..... 19

3.1.2.1 Yêu cầu và chức năng . 19

3.1.2.2 Thiết kế..... 20

3.1.2.3 Hoạt động . 21

3.1.3 Session & Application Manager . 23

3.1.3.1 Yêu cầu và chức năng . 23

3.1.3.2 Thiết kế..... 24

3.1.3.3 Session ..... 24

3.1.3.4 Application ..... 24

3.1.3.5 Hoạt động . 25

3.2 Biểu đồ tuần tự ... 25

3.2.1 Quản lý kết nối... 25

3.2.2 Gửi dữ liệu ... 26

3.2.3 Phân luồng ứng dụng ..... 27

3.2.4 Luồng dữ liệu hệ thống .. 28

Chương 4 THỰC NGHIỆM.... 30

4.1 Ghép nối module. 30

4.2 Thực nghiệm . 30

4.2.1 Yêu cầu cấu hình 30

4.2.1.1 PPC .... 30

4.2.1.2 PC. 30

4.2.2 Số liệu thực nghiệm . 31

4.2.2.1 Thực nghiệm truyền dữ liệu .... 31

4.2.2.2 Số liệu thực nghiệm sau khi ghép với các module khác..... 31

Chương 5 KẾT LUẬN. 33

TÀI LIỆU THAM KHẢO ... 34

Chương 1 GIỚI THIỆU

Với sự phát triển nhanh chóng của công nghệ web, hạ tầng mạng và các ứng dụng cho thiết bị nhúng, các thiết bị cầm tay thông minh càng chứng tỏ vị trí quan trọng của mình trong cuộc các mạng chung của công nghệ và đóng vai trò không thể thiếu trong đời sống con người đang dần trở nên bận rộn và có xu hướng di chuyển nhiều.

Với những thiết bị cầm tay thông minh, con người mới chỉ dừng lại ở mức ứng dụng nhỏ hoặc không phổ biến, trong khi thực tế những thiết bị cầm tay có thể giải quyết được nhiều công việc hơn so với những tiềm năng vốn có. Về hạn chế, các thiết bị nhúng dù phát triển nhưng vẫn luôn hạn chế cả về tốc độ tính toán lẫn lưu trữ dữ liệu so với máy tính để bàn. Điều này dẫn đến xu hướng tính toán tập trung và tải những phép tính phức tạp, đòi hỏi thời gian tính toán lớn lên máy tính, thiết bị nhúng chỉ mang tính chất hiển thị kết quả. Nền tảng của lý thuyết hệ tính toán khắp nơi (ubiquitous computing) là đẩy toàn bộ dữ liệu để xử lý tập trung, sau đó dữ liệu tập trung này sẽ được gửi tới những thiết bị khác.

Một trong những ứng dụng của hệ thống tính toán khắp nơi là nhà thông minh (smart house). Nhà thông minh (tiếng Anh: smart-home hoặc intelli-home) là kiểu nhà được lắp đặt các thiết bị điện, điện tử có tác dụng tự động hoá hoàn toàn hoặc bán tự động, thay thế con người trong thực hiện một hoặc một số thao tác quản lý, điều khiển…

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 lịch. Thêm vào đó, các đồ gia dụng có thể hiểu được ngôn ngữ của nhau và có khả năng tương tác với nhau… (Theo từ điển Wikipedia).

Trong cuộc sống hiện đại, nhà thông minh dần trở thành một khái niệm quen thuộc với mọi người và là một xu hướng tất yếu.

Nhà thông minh là sự kết hợp của nền tảng lý thuyết hệ tính toán khắp nơi, tương tác người máy, nhận diện ảnh và kiến trúc tổng thể kỹ thuật.