Pametni dom je kuća kao platforma koja koristi integriranu tehnologiju ožičenja, tehnologiju mrežne komunikacije, sigurnosnu tehnologiju, tehnologiju automatskog upravljanja, audio i video tehnologiju za integraciju sadržaja vezanih za kućni život, planiranje izgradnje efikasnih stambenih objekata i sistema upravljanja porodičnim poslovima, poboljšanje sigurnosti doma, praktičnosti, udobnosti, umjetničkog izgleda i ostvarivanje zaštite okoliša i uštede energije u životnom okruženju. Na osnovu najnovije definicije pametnog doma, pogledajte karakteristike ZigBee tehnologije, dizajn ovog sistema, neophodno je da sadrži sistem pametnog doma (sistem upravljanja pametnim domom (centralni), sistem upravljanja rasvjetom u domaćinstvu, sistem kućne sigurnosti), na osnovu spojenog sistema kućnog ožičenja, sistema kućne mreže, sistema pozadinske muzike i sistema kontrole porodičnog okruženja. Na osnovu afirmacije da živimo u inteligenciji, instaliramo sve potrebne sisteme u potpunosti, a kućni sistem koji instalira opcionalne sisteme jedne ili više vrsta može pozvati inteligenciju da živimo. Stoga se ovaj sistem može nazvati inteligentnim domom.
1. Shema dizajna sistema
Sistem se sastoji od kontroliranih uređaja i uređaja za daljinsko upravljanje u kući. Među njima, kontrolirani uređaji u porodici uglavnom uključuju računar koji može pristupiti internetu, kontrolni centar, nadzorni čvor i kontroler kućanskih aparata koji se može dodati. Uređaji za daljinsko upravljanje uglavnom se sastoje od udaljenih računara i mobilnih telefona.
Glavne funkcije sistema su: 1) pregledavanje početne web stranice i upravljanje pozadinskim informacijama; 2) upravljanje prekidačima za unutrašnje kućanske aparate, sigurnost i rasvjetu putem interneta i mobilnog telefona; 3) Identifikacija korisnika putem RFID modula, kako bi se izvršila provjera statusa unutrašnje sigurnosti u slučaju krađe putem SMS alarma korisniku; 4) Lokalna kontrola i prikaz statusa unutrašnje rasvjete i kućanskih aparata putem softvera centralnog sistema za upravljanje; 5) Pohranjivanje ličnih podataka i statusa unutrašnje opreme vrši se korištenjem baze podataka. Korisnicima je praktično da provjeravaju status unutrašnje opreme putem centralnog sistema za kontrolu i upravljanje.
2. Dizajn sistemskog hardvera
Dizajn hardvera sistema uključuje dizajn kontrolnog centra, nadzornog čvora i opciono dodavanje kontrolera kućanskih aparata (uzmimo za primjer kontroler električnog ventilatora).
2.1 Kontrolni centar
Glavne funkcije kontrolnog centra su sljedeće: 1) Izgradnja bežične ZigBee mreže, dodavanje svih nadzornih čvorova u mrežu i ostvarivanje prijema nove opreme; 2) Identifikacija korisnika, korisnik kod kuće ili nazad putem korisničke kartice za postizanje unutrašnjeg sigurnosnog prekidača; 3) Kada provalnik uđe u prostoriju, slanje kratke poruke korisniku za alarm. Korisnici također mogu kontrolirati unutrašnju sigurnost, rasvjetu i kućanske aparate putem kratkih poruka; 4) Kada sistem radi samostalno, LCD ekran prikazuje trenutni status sistema, što je pogodno za korisnike; 5) Pohranjivanje stanja električne opreme i slanje na računar za online povezivanje sistema.
Hardver podržava višestruki pristup/detekciju kolizije putem senzora nosioca (CSMA/CA). Radni napon od 2,0 ~ 3,6 V pogoduje niskoj potrošnji energije sistema. Postavite bežičnu ZigBee zvjezdastu mrežu u zatvorenom prostoru povezivanjem sa ZigBee koordinatorskim modulom u kontrolnom centru. Svi nadzorni čvorovi, odabrani za dodavanje kontrolera kućanskih aparata kao terminalnog čvora u mreži, pridružuju se mreži kako bi se ostvarila bežična ZigBee mrežna kontrola sigurnosti u zatvorenom prostoru i kućanskih aparata.
2.2 Nadzorni čvorovi
Funkcije nadzornog čvora su sljedeće: 1) detekcija signala ljudskog tijela, zvučni i svjetlosni alarm u slučaju provale; 2) upravljanje rasvjetom, način upravljanja je podijeljen na automatsko upravljanje i ručno upravljanje, automatsko upravljanje uključuje/isključuje svjetlo automatski u skladu s jačinom unutrašnjeg svjetla, ručno upravljanje rasvjetom vrši se putem centralnog kontrolnog sistema, (3) informacije o alarmu i druge informacije šalju se u kontrolni centar i primaju se kontrolne naredbe iz kontrolnog centra za dovršetak upravljanja opremom.
Režim detekcije infracrvenog i mikrotalasnog zračenja je najčešći način detekcije signala ljudskog tijela. Piroelektrična infracrvena sonda je RE200B, a uređaj za pojačanje je BISS0001. RE200B se napaja naponom od 3-10 V i ima ugrađeni piroelektrični dvostruko osjetljivi infracrveni element. Kada element primi infracrveno svjetlo, fotoelektrični efekat će se pojaviti na polovima svakog elementa i naelektrisanje će se akumulirati. BISS0001 je digitalno-analogni hibridni ASIC sastavljen od operativnog pojačala, komparatora napona, kontrolera stanja, tajmera vremena kašnjenja i tajmera vremena blokiranja. Zajedno sa RE200B i nekoliko komponenti, može se formirati pasivni piroelektrični infracrveni prekidač. Za mikrotalasni senzor korišten je Ant-g100 modul, centralna frekvencija je bila 10 GHz, a maksimalno vrijeme uspostavljanja 6 μs. U kombinaciji sa piroelektričnim infracrvenim modulom, stopa greške u detekciji cilja može se efikasno smanjiti.
Modul za kontrolu svjetla se uglavnom sastoji od fotosenzitivnog otpornika i releja za kontrolu svjetla. Fotosenzitivni otpornik se spaja serijski sa podesivim otpornikom od 10 K ω, zatim se drugi kraj fotosenzitivnog otpornika spaja na masu, a drugi kraj podesivnog otpornika se spaja na visoki nivo. Vrijednost napona dvije priključne tačke otpora se dobija putem SCM analogno-digitalnog pretvarača kako bi se utvrdilo da li je svjetlo trenutno upaljeno. Korisnik može podesiti podesivi otpor kako bi se zadovoljio intenzitet svjetlosti kada je svjetlo tek uključeno. Prekidači za unutrašnju rasvjetu kontrolišu se relejima. Može se postići samo jedan ulazno/izlazni port.
2.3 Odaberite Dodani kontroler kućanskih aparata
Odaberite dodavanje kontrole kućanskih aparata uglavnom prema funkciji uređaja kako biste postigli kontrolu uređaja, ovdje na primjer električnog ventilatora. Kontrola ventilatora je kontrolni centar koji će se slati putem ZigBee mrežne implementacije putem instrukcija za kontrolu ventilatora s računara kontroleru električnog ventilatora, a identifikacijski brojevi različitih uređaja su različiti. Na primjer, u odredbama ovog sporazuma identifikacijski broj ventilatora je 122, a identifikacijski broj kućnog televizora u boji je 123, čime se ostvaruje prepoznavanje različitih kontrolnih centara električnih kućanskih aparata. Za isti kod instrukcije, različiti kućanski aparati obavljaju različite funkcije. Slika 4 prikazuje sastav kućanskih aparata odabranih za dodavanje.
3. Dizajn sistemskog softvera
Dizajn sistemskog softvera uglavnom uključuje šest dijelova, a to su dizajn web stranice za daljinsko upravljanje, dizajn centralnog sistema za upravljanje, dizajn programa ATMegal28 glavnog kontrolera kontrolnog centra, dizajn programa za koordinator CC2430, dizajn programa za nadzorni čvor CC2430 i dizajn programa za odabir i dodavanje uređaja CC2430.
3.1 Dizajn programa ZigBee koordinatora
Koordinator prvo završava inicijalizaciju aplikacijskog sloja, postavlja stanje aplikacijskog sloja i stanje prijema na mirovanje, zatim uključuje globalne prekide i inicijalizira I/O port. Koordinator zatim počinje graditi bežičnu zvjezdastu mrežu. U protokolu, koordinator automatski odabire opseg od 2,4 GHz, maksimalni broj bitova u sekundi je 62 500, zadani PANID je 0×1347, maksimalna dubina steka je 5, maksimalni broj bajtova po slanju je 93, a brzina prijenosa podataka serijskog porta je 57 600 bit/s. SL0W TIMER generira 10 prekida u sekundi. Nakon što je ZigBee mreža uspješno uspostavljena, koordinator šalje svoju adresu MCU-u kontrolnog centra. Ovdje MCU kontrolnog centra identificira ZigBee koordinatora kao člana nadzornog čvora, a njegova identificirana adresa je 0. Program ulazi u glavnu petlju. Prvo se utvrđuje da li terminalni čvor šalje nove podatke, ako ih ima, podaci se direktno prenose MCU-u kontrolnog centra; Utvrditi da li MCU kontrolnog centra ima poslane instrukcije, ako je tako, poslati instrukcije odgovarajućem ZigBee terminalnom čvoru; Procijeniti da li je sigurnosni sistem otvoren, da li ima provalnika, ako je tako, poslati informacije o alarmu MCU kontrolnog centra; Procijeniti da li je svjetlo u automatskom stanju upravljanja, ako je tako, uključiti analogno-digitalni pretvarač za uzorkovanje, vrijednost uzorkovanja je ključ za uključivanje ili isključivanje svjetla, ako se stanje svjetla promijeni, informacije o novom stanju se prenose u MC-U kontrolnog centra.
3.2 Programiranje ZigBee terminalnog čvora
ZigBee terminalni čvor odnosi se na bežični ZigBee čvor kojim upravlja ZigBee koordinator. U sistemu, on uglavnom služi kao nadzorni čvor i kao opcioni dodatak kontrolera kućanskih aparata. Inicijalizacija ZigBee terminalnih čvorova također uključuje inicijalizaciju aplikacijskog sloja, otvaranje prekida i inicijalizaciju I/O portova. Zatim pokušajte pridružiti se ZigBee mreži. Važno je napomenuti da se samo krajnji čvorovi s postavljenim ZigBee koordinatorom mogu pridružiti mreži. Ako se ZigBee terminalni čvor ne uspije pridružiti mreži, pokušavat će ponovo svake dvije sekunde dok se uspješno ne pridruži mreži. Nakon uspješnog pridruživanja mreži, ZI-Gbee terminalni čvor šalje svoje registracijske podatke ZigBee koordinatoru, koji ih zatim prosljeđuje MCU-u kontrolnog centra kako bi se dovršila registracija ZigBee terminalnog čvora. Ako je ZigBee terminalni čvor nadzorni čvor, može ostvariti kontrolu rasvjete i sigurnosti. Program je sličan ZigBee koordinatoru, osim što nadzorni čvor treba poslati podatke ZigBee koordinatoru, a zatim ZigBee koordinator šalje podatke MCU-u kontrolnog centra. Ako je ZigBee terminalni čvor kontroler električnog ventilatora, on treba samo da primi podatke gornjeg računara bez učitavanja stanja, tako da se njegova kontrola može direktno izvršiti u slučaju prekida bežičnog prijema podataka. U slučaju prekida bežičnog prijema podataka, svi terminalni čvorovi prevode primljene kontrolne instrukcije u kontrolne parametre samog čvora i ne obrađuju primljene bežične instrukcije u glavnom programu čvora.
4 Online otklanjanje grešaka
Rastuća instrukcija za kod instrukcije fiksne opreme koju izdaje centralni sistem upravljanja kontrolom šalje se MCU-u kontrolnog centra putem serijskog porta računara, zatim koordinatoru putem dvolinijskog interfejsa, a zatim koordinatoru ZigBee terminalnom čvoru. Kada terminalni čvor primi podatke, podaci se ponovo šalju računaru putem serijskog porta. Na ovom računaru, podaci koje primi ZigBee terminalni čvor upoređuju se sa podacima koje je poslao kontrolni centar. Centralni sistem upravljanja kontrolom šalje 2 instrukcije svake sekunde. Nakon 5 sati testiranja, softver za testiranje se zaustavlja kada pokaže da je ukupan broj primljenih paketa 36.000 paketa. Rezultati testiranja softvera za testiranje višeprotokolne transmisije podataka prikazani su na slici 6. Broj ispravnih paketa je 36.000, broj pogrešnih paketa je 0, a stopa tačnosti je 100%.
ZigBee tehnologija se koristi za realizaciju internog umrežavanja pametnog doma, što ima prednosti praktičnog daljinskog upravljanja, fleksibilnog dodavanja nove opreme i pouzdanih performansi upravljanja. RFTD tehnologija se koristi za ostvarivanje identifikacije korisnika i poboljšanje sigurnosti sistema. Kroz pristup GSM modula, realizuju se funkcije daljinskog upravljanja i alarma.
Vrijeme objave: 06.01.2022.