Giải SGK Công nghệ lớp 6 Cánh diều Bài 3 (trang 15-18): Ngôi nhà thông minh

Các thiết bị thông minh em biết:

• Điện thoại thông minh (smartphone): Có khả năng kết nối internet, cài đặt ứng dụng, ra lệnh bằng giọng nói, nhận diện khuôn mặt/vân tay, điều khiển các thiết bị khác.
• Đèn thông minh: Tự động bật/tắt theo cảm biến chuyển động hoặc ánh sáng, điều chỉnh độ sáng, màu sắc qua ứng dụng hoặc giọng nói.
• Loa thông minh (ví dụ: Google Home, Amazon Echo): Nghe và phản hồi lệnh giọng nói, phát nhạc, điều khiển các thiết bị nhà thông minh khác, cung cấp thông tin.
• TV thông minh (smart TV): Kết nối internet, xem phim trực tuyến, điều khiển bằng giọng nói, kết nối với các thiết bị khác trong nhà.
• Máy hút bụi robot: Tự động di chuyển để hút bụi, lập bản đồ nhà, tránh vật cản, tự về sạc pin khi hết pin.
• Camera an ninh thông minh: Phát hiện chuyển động, ghi hình, cảnh báo về điện thoại, đàm thoại hai chiều.
• Điều hòa thông minh: Điều khiển từ xa qua điện thoại, tự điều chỉnh nhiệt độ phù hợp, ghi nhớ thói quen sử dụng.
• Cửa khóa thông minh: Mở khóa bằng vân tay, mật mã, thẻ từ, điện thoại; có thể theo dõi lịch sử ra vào.

Đặc điểm thể hiện tính thông minh của các thiết bị ấy:

Các thiết bị này thể hiện tính thông minh qua các đặc điểm:

• Khả năng tự động hóa: Tự động thực hiện các tác vụ mà không cần sự can thiệp trực tiếp của con người (ví dụ: đèn tự bật, máy hút bụi tự chạy).
• Khả năng điều khiển từ xa: Có thể điều khiển thông qua điện thoại, máy tính bảng ở bất cứ đâu có internet.
• Khả năng tương tác: Nhận diện và phản hồi giọng nói, cử chỉ, hoặc thông qua cảm biến.
• Khả năng kết nối và tích hợp: Kết nối với các thiết bị khác trong cùng hệ thống để tạo ra các kịch bản hoạt động phức hợp.
• Khả năng học hỏi và ghi nhớ: Ghi nhớ thói quen của người dùng để tự động điều chỉnh cài đặt cho phù hợp.
• Cung cấp thông tin, cảnh báo: Thông báo kịp thời về các sự kiện bất thường (ví dụ: đột nhập, rò rỉ khí gas).

Ngôi nhà thông minh là ngôi nhà được lắp đặt các thiết bị thông minh thành hệ thống và được điều khiển tự động hoặc từ xa, đảm bảo tăng tính tiện nghi, an toàn và tiết kiệm năng lượng khi sử dụng.

Các cách thức điều khiển các thiết bị thông minh mà em biết bao gồm:

• Điều khiển tự động: Thông qua cảm biến (cảm biến chuyển động, cảm biến ánh sáng, cảm biến nhiệt độ, v.v.).
• Điều khiển bán tự động hoặc từ xa:
  • Chạm trên màn hình điện thoại.
  • Bấm nút trên bảng điều khiển.
  • Ra lệnh bằng giọng nói.

Quan sát Hình 3.1, các hệ thống có trong ngôi nhà thông minh bao gồm:

• Hệ thống chuyển đổi năng lượng
• Hệ thống giải trí
• Hệ thống đèn chiếu sáng
• Hệ thống tưới nước
• Hệ thống mành rèm
• Hệ thống an ninh
• Hệ thống thiết bị nhiệt
• Hệ thống báo động, báo cháy
• Hệ thống điều khiển trung tâm

Trong ngôi nhà thông thường, các hệ thống này **có tồn tại**, nhưng chúng hoạt động một cách **độc lập**, **thủ công** và **ít có sự kết nối thông minh** so với trong ngôi nhà thông minh.

Sự khác biệt:

• Hệ thống đèn chiếu sáng:
  • Nhà thông thường: Bật/tắt thủ công bằng công tắc. Ví dụ: Bạn phải tự bật công tắc đèn phòng khách khi vào, và tắt khi ra.
  • Nhà thông minh: Tự động bật/tắt khi có người hoặc theo lịch trình, điều khiển từ xa. Ví dụ: Đèn tự bật khi bạn bước vào phòng và tắt khi không có ai, hoặc bạn có thể tắt đèn cả nhà bằng điện thoại khi ra ngoài.
• Hệ thống an ninh:
  • Nhà thông thường: Khóa cửa bằng chìa, camera an ninh chỉ ghi hình (nếu có), chuông báo động đơn giản. Ví dụ: Camera chỉ quay lại hình ảnh mà không có cảnh báo ngay lập tức.
  • Nhà thông minh: Cửa mở bằng vân tay/mật khẩu, camera phát hiện chuyển động gửi cảnh báo về điện thoại, tự động kích hoạt báo động. Ví dụ: Khi có người lạ đột nhập, hệ thống sẽ gửi tin nhắn đến điện thoại của bạn, đồng thời bật còi báo động và đèn sáng.
• Hệ thống thiết bị nhiệt (điều hòa, bình nóng lạnh):
  • Nhà thông thường: Bật/tắt, điều chỉnh nhiệt độ thủ công trên thiết bị. Ví dụ: Bạn phải tự bật bình nóng lạnh trước khi tắm khoảng 15-30 phút.
  • Nhà thông minh: Điều khiển từ xa qua điện thoại, tự động điều chỉnh theo nhiệt độ môi trường, ghi nhớ thói quen. Ví dụ: Bình nóng lạnh tự động bật vào 17h hàng ngày để sẵn sàng nước nóng cho bạn khi về nhà.
• Hệ thống tưới nước:
  • Nhà thông thường: Tưới cây bằng tay hoặc bật vòi nước thủ công.
  • Nhà thông minh: Tự động tưới theo lịch trình hoặc theo cảm biến độ ẩm đất. Ví dụ: Hệ thống tự động tưới vườn vào 6h sáng hoặc khi đất quá khô.

Ngôi nhà thông minh **rất dễ sử dụng** đối với người già và trẻ em. Vì:

• Các thiết bị hoạt động **tự động** (nhờ cảm biến, nhận dạng, cài đặt sẵn), giúp giảm thiểu thao tác thủ công phức tạp.
• Hoạt động **bán tự động** được điều khiển từ xa bằng các thao tác **đơn giản** (chạm trên màn hình điện thoại, bấm nút trên bảng điều khiển, ra lệnh bằng giọng nói). Điều này giúp người già và trẻ em không cần ghi nhớ nhiều thao tác phức tạp hay phải di chuyển nhiều để điều khiển.
• Hệ thống có thể **ghi nhớ thói quen** của người sử dụng và tự thay đổi, cập nhật cài đặt cho phù hợp, giúp cuộc sống tiện lợi hơn mà không cần sự can thiệp liên tục.

Trong hình 3.2, các thiết bị được điều khiển từ xa bao gồm:

• Đèn chiếu sáng
• Rèm cửa
• Điều hòa
• Bình nóng lạnh
• Tivi
• Camera
• Chuông cửa
• Khóa cửa

Hình 3.2. Một số thiết bị được điều khiển từ xa (trong ảnh minh họa)

Bảng 3.1. Một số hoạt động tự động của ngôi nhà thông minh:

Hệ thống an ninh, báo cháy và chữa cháy có thể cảnh báo trong những trường hợp sau:

• Phát hiện sự xâm nhập (nhờ camera an ninh, cảm biến chuyển động).
• Báo cháy (phát hiện khói, nhiệt độ cao).
• Báo rò rỉ khí gas.

Khi có nguy cơ mất an toàn, hệ thống an ninh, báo cháy và chữa cháy sẽ thông báo cho chủ nhà bằng các cách sau:

• Gửi thông báo đến điện thoại.
• Báo động qua còi, đèn.

Hình 3.4. Ngôi nhà có hệ thống chuyển đổi năng lượng (trong ảnh minh họa)

Quan sát Hình 3.4, ngôi nhà thông minh thu nhận năng lượng mặt trời bằng **tấm pin mặt trời** (lắp trên mái nhà) và thu nhận năng lượng gió bằng **tuabin gió** (thường là cột cao có cánh quạt).

Bảng 3.2. Ví dụ về đặc điểm của ngôi nhà thông minh:

(Học sinh tự liên hệ thực tế ngôi nhà của mình để trả lời. Dưới đây là một ví dụ minh họa):

Ngôi nhà của gia đình em hiện tại chưa phải là một ngôi nhà thông minh hoàn toàn, nhưng cũng có một số đặc điểm thể hiện tính thông minh như:

• Tính tiện nghi: Có lắp đặt điều hòa có thể điều khiển bằng ứng dụng trên điện thoại từ xa, giúp bật điều hòa trước khi về đến nhà. Có bình nóng lạnh hẹn giờ tự động bật/tắt.
• Tính an toàn: Có lắp đặt camera an ninh có thể quan sát qua điện thoại và nhận cảnh báo khi có chuyển động. Có chuông báo cháy thủ công.
• Tiết kiệm năng lượng: Đã thay thế một số bóng đèn thông thường bằng đèn LED tiết kiệm điện.

(Học sinh tự do thể hiện sự sáng tạo của mình thông qua việc vẽ hoặc mô tả. Dưới đây là một ví dụ mô tả):

Ngôi nhà thông minh mơ ước của em sẽ là một ngôi nhà hoàn toàn tự động và thân thiện với môi trường. Ngôi nhà sẽ có:

• Hệ thống năng lượng mặt trời và gió: Lắp đặt tấm pin mặt trời và tuabin gió trên mái nhà để tự cung cấp điện cho toàn bộ ngôi nhà, thậm chí có thể bán lại điện dư thừa.
• Hệ thống chiếu sáng thông minh: Đèn tự động bật/tắt khi có người và điều chỉnh độ sáng, màu sắc phù hợp với tâm trạng và thời gian trong ngày.
• Hệ thống điều hòa và thông gió thông minh: Tự động điều chỉnh nhiệt độ và độ ẩm tối ưu dựa trên cảm biến và dự báo thời tiết, giúp không khí trong nhà luôn trong lành và thoải mái.
• Hệ thống an ninh đa lớp: Camera nhận diện khuôn mặt người lạ, cảm biến đột nhập, khóa cửa vân tay/mống mắt, hệ thống báo cháy, rò rỉ gas tự động kích hoạt chữa cháy hoặc ngắt nguồn khí gas, và gửi cảnh báo chi tiết đến điện thoại.
• Hệ thống tưới cây tự động: Sử dụng cảm biến độ ẩm đất và dự báo thời tiết để tưới cây một cách hiệu quả nhất, tiết kiệm nước.
• Hệ thống giải trí thông minh: TV, loa tự động bật theo sở thích của từng thành viên, có thể điều khiển bằng giọng nói hoặc cử chỉ.
• Nhà bếp thông minh: Tủ lạnh tự động thông báo thực phẩm sắp hết, lò nướng có thể điều khiển từ xa, máy rửa bát tự động chạy vào giờ thấp điểm điện.
• Phòng ngủ thông minh: Rèm cửa tự động kéo ra vào theo ánh sáng mặt trời, giường ngủ tự động điều chỉnh độ cứng mềm phù hợp.

Tất cả các hệ thống này sẽ được kết nối với một trung tâm điều khiển bằng trí tuệ nhân tạo, có thể học hỏi thói quen của gia đình và tự động tối ưu hóa mọi hoạt động để mang lại sự tiện nghi, an toàn và tiết kiệm năng lượng tối đa.

Để tìm hiểu về cách làm quạt sử dụng pin mặt trời, em có thể tham khảo các nguồn sau:

• Tìm kiếm trên Google hoặc YouTube với các từ khóa: “cách làm quạt năng lượng mặt trời”, “DIY solar fan”, “mô hình quạt năng lượng mặt trời đơn giản”.
• Các trang web khoa học, công nghệ, hoặc các diễn đàn, blog chuyên về DIY (Do It Yourself) sẽ có hướng dẫn chi tiết về vật liệu và các bước thực hiện.
• Tìm các video hướng dẫn trực quan trên YouTube để dễ hình dung và làm theo.

Thông thường, một chiếc quạt sử dụng pin mặt trời cơ bản sẽ cần các bộ phận chính: **tấm pin mặt trời** (để chuyển đổi ánh sáng thành điện), **động cơ điện nhỏ** (DC motor), và **cánh quạt**. Điện từ pin mặt trời sẽ cấp trực tiếp cho động cơ để quay cánh quạt.