Pametna kuća je kuća kao platforma, korištenje integrirane tehnologije ožičenja, mrežne komunikacijske tehnologije, sigurnosne tehnologije, tehnologije automatske kontrole, audio i video tehnologije za integraciju objekata povezanih sa životom kućanstva, raspored za izgradnju učinkovitih stambenih objekata i sustava upravljanja obiteljskim poslovima , poboljšati sigurnost doma, praktičnost, udobnost, umjetnost i ostvariti zaštitu okoliša i životnu okolinu koja štedi energiju. Na temelju najnovije definicije pametne kuće, pogledajte karakteristike ZigBee tehnologije, dizajn ovog sustava, potrebno u sadrži sustav pametne kuće (pametni kućni (centralni) upravljački sustav, sustav upravljanja rasvjetom u kućanstvu, kućni sigurnosni sustavi), na temelju spojenog sustava ožičenja kućanstva, sustava kućne mreže, sustava pozadinske glazbe i sustava kontrole obiteljskog okruženja. Na tvrdnji da živi u inteligenciji, instalirani su samo svi potrebni sustavi u potpunosti, a kućni sustav koji je ugradio opcijski sustav jedne vrste i više može se nazvati inteligencijom. Stoga se ovaj sustav može nazvati inteligentnim domom.
1. Shema dizajna sustava
Sustav se sastoji od upravljanih uređaja i uređaja za daljinsko upravljanje u domu. Među njima, kontrolirani uređaji u obitelji uglavnom uključuju računalo koje može pristupiti internetu, kontrolni centar, nadzorni čvor i kontroler kućanskih aparata koji se mogu dodati. Uređaji za daljinsko upravljanje uglavnom se sastoje od udaljenih računala i mobilnih telefona.
Glavne funkcije sustava su: 1) pregledavanje naslovnice web stranice, upravljanje pozadinskim informacijama; 2) Ostvariti upravljanje prekidačima unutarnjih kućanskih aparata, sigurnosti i rasvjete putem Interneta i mobilnog telefona; 3) Putem RFID modula za realizaciju identifikacije korisnika, kako bi se dovršio prekidač unutarnjeg sigurnosnog statusa, u slučaju krađe putem SMS alarma korisniku; 4) Putem softvera središnjeg upravljačkog sustava za dovršetak lokalne kontrole i prikaza statusa unutarnje rasvjete i kućanskih aparata; 5) Pohranjivanje osobnih podataka i pohranjivanje statusa unutarnje opreme dovršava se korištenjem baze podataka. Korisnicima je prikladno provjeriti status unutarnje opreme putem središnjeg sustava kontrole i upravljanja.
2. Dizajn hardvera sustava
Hardverski dizajn sustava uključuje dizajn kontrolnog centra, nadzornog čvora i opcijski dodatak kontrolera kućanskih aparata (uzmimo regulator električnog ventilatora kao primjer).
2.1 Kontrolni centar
Glavne funkcije kontrolnog centra su sljedeće: 1) izgraditi bežičnu ZigBee mrežu, dodati sve nadzorne čvorove u mrežu i ostvariti prijem nove opreme; 2) identifikacija korisnika, korisnik kod kuće ili natrag preko korisničke kartice kako bi se postigla unutarnja sigurnosna sklopka; 3) Kada provalnik upadne u sobu, pošaljite kratku poruku korisniku za uzbunu. Korisnici također mogu kontrolirati unutarnju sigurnost, rasvjetu i kućanske uređaje putem kratkih poruka; 4) Kada sustav radi sam, LCD prikazuje trenutni status sustava, što je zgodno za pregled korisnika; 5) Pohranite stanje električne opreme i pošaljite ga na računalo za realizaciju sustava na mreži.
Hardver podržava višestruki pristup senzora nositelja/otkrivanje sudara (CSMA/CA). Radni napon od 2,0 ~ 3,6 V pogodan je za nisku potrošnju energije sustava. Postavite bežičnu ZigBee zvjezdanu mrežu u zatvorenom prostoru spajanjem na ZigBee koordinatorski modul u kontrolnom centru. I svi nadzorni čvorovi, odabrani za dodavanje kontrolera kućanskih uređaja kao terminalnog čvora u mreži za pridruživanje mreži, kako bi se ostvarila bežična ZigBee mrežna kontrola unutarnje sigurnosti i kućanskih uređaja.
2.2 Čvorovi za praćenje
Funkcije nadzornog čvora su sljedeće: 1) detekcija signala ljudskog tijela, zvučni i svjetlosni alarm kada lopovi napadnu; 2) upravljanje rasvjetom, način upravljanja podijeljen je na automatsko upravljanje i ručno upravljanje, automatsko upravljanje uključuje/isključuje svjetlo automatski prema jačini unutarnjeg svjetla, ručno upravljanje upravljanje osvjetljenjem je putem središnjeg upravljačkog sustava, (3) informacije o alarmu i druge informacije poslane u kontrolni centar, te prima kontrolne naredbe iz kontrolnog centra za dovršenje kontrole opreme.
Infracrveni plus mikrovalni način detekcije 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 ugrađen piroelektrični dvostruki infracrveni element. Kada element primi infracrveno svjetlo, fotoelektrični efekt će se pojaviti na polovima svakog elementa i naboj će se akumulirati. BISS0001 je digitalno-analogni hibridni asIC sastavljen od operacijskog pojačala, komparatora napona, regulatora stanja, mjerača vremena odgode i vremena blokiranja. Zajedno s RE200B i nekoliko komponenti može se formirati pasivni piroelektrični infracrveni prekidač. Za mikrovalni senzor korišten je modul Ant-g100, središnja frekvencija je bila 10 GHz, a maksimalno vrijeme uspostave 6μs. U kombinaciji s piroelektričnim infracrvenim modulom, stopa pogreške detekcije cilja može se učinkovito smanjiti.
Modul za kontrolu svjetla uglavnom se sastoji od fotoosjetljivog otpornika i releja za kontrolu svjetla. Spojite fotoosjetljivi otpornik u seriju s podesivim otpornikom od 10 K ω, zatim spojite drugi kraj fotoosjetljivog otpornika na masu, a drugi kraj podesivog otpornika spojite na visoku razinu. Vrijednost napona dviju spojnih točaka otpora dobiva se preko SCM analogno-digitalnog pretvarača kako bi se utvrdilo svijetli li žaruljica struje. Podesivi otpor korisnik može podesiti kako bi zadovoljio intenzitet svjetla kada je svjetlo tek uključeno. Prekidačima unutarnje rasvjete upravljaju releji. Može se postići samo jedan ulazno/izlazni priključak.
2.3 Odaberite dodani kontroler kućanskih uređaja
Odaberite dodavanje kontrole kućanskih aparata uglavnom prema funkciji uređaja kako biste postigli kontrolu uređaja, ovdje na primjer električni ventilator. Kontrola ventilatora je kontrolni centar. Upute za kontrolu ventilatora s računala šalju se upravljaču električnog ventilatora putem implementacije ZigBee mreže, identifikacijski broj različitih uređaja je različit, na primjer, odredbe ovog sporazuma identifikacijski broj ventilatora je 122, identifikacijski broj domaćeg televizora u boji je 123, čime se ostvaruje prepoznavanje različitih kontrolnih centara za kućanske aparate. Za isti kod s uputama, različiti kućanski uređaji obavljaju različite funkcije. Slika 4 prikazuje sastav kućanskih aparata odabranih za dodavanje.
3. Dizajn softvera sustava
Dizajn softvera sustava uglavnom uključuje šest dijelova, a to su dizajn web stranice za daljinsko upravljanje, dizajn središnjeg upravljačkog sustava, dizajn glavnog kontrolera kontrolnog centra ATMegal28, dizajn programa koordinatora CC2430, dizajn programa čvora za nadzor CC2430, dizajn programa odabira i dodavanja uređaja CC2430.
3.1 Dizajn programa ZigBee Coordinator
Koordinator prvo dovršava inicijalizaciju aplikacijskog sloja, postavlja stanje aplikacijskog sloja i stanje primanja u mirovanje, zatim uključuje globalne prekide i inicijalizira I/O port. Koordinator tada počinje graditi bežičnu zvjezdanu mrežu. U protokolu koordinator automatski odabire pojas od 2,4 GHz, maksimalan broj bitova u sekundi je 62 500, zadani PANID je 0×1347, maksimalna dubina stoga je 5, maksimalan 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, odredite ima li novih podataka koje šalje terminalni čvor, ako postoje, podaci se izravno prenose u MCU kontrolnog centra; Odredite ima li MCU kontrolnog centra poslane upute, ako je tako, pošaljite upute odgovarajućem čvoru ZigBee terminala; Procijenite je li zaštita otvorena, postoji li provalnik, ako postoji, pošaljite informaciju o alarmu u MCU kontrolnog centra; Procijenite je li svjetlo u stanju automatske kontrole, ako je, uključite analogno-digitalni pretvarač za uzorkovanje, vrijednost uzorkovanja je ključ za uključivanje ili isključivanje svjetla, ako se stanje svjetla promijeni, nova informacija o stanju je prenosi u kontrolni centar MC-U.
3.2 Programiranje ZigBee terminalnog čvora
ZigBee terminalni čvor odnosi se na bežični ZigBee čvor kojim upravlja ZigBee koordinator. U sustavu je to uglavnom nadzorni čvor i opcijski dodatak kontrolera kućanskih aparata. Inicijalizacija čvorova ZigBee terminala također uključuje inicijalizaciju aplikacijskog sloja, otvaranje prekida i inicijaliziranje I/O portova. Zatim se pokušajte pridružiti ZigBee mreži. Važno je napomenuti da se mreži mogu pridružiti samo krajnji čvorovi s postavkom ZigBee koordinatora. Ako se čvor ZigBee terminala ne uspije pridružiti mreži, pokušavat će ponovno svake dvije sekunde dok se uspješno ne pridruži mreži. Nakon uspješnog pridruživanja mreži, ZI-Gbee terminalski čvor šalje svoje podatke o registraciji ZigBee koordinatoru, koji ih zatim prosljeđuje MCU-u kontrolnog centra da dovrši registraciju ZigBee terminalskog čvora. Ako je čvor ZigBee terminala čvor za praćenje, 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 u MCU kontrolnog centra. Ako je čvor ZigBee terminala električni kontroler ventilatora, on samo treba primiti podatke gornjeg računala bez učitavanja stanja, tako da se njegova kontrola može izravno dovršiti u prekidu bežičnog primanja podataka. Kod prekida bežičnog primanja podataka, svi terminalni čvorovi prevode primljene upravljačke instrukcije u upravljačke parametre samog čvora i ne obrađuju primljene bežične instrukcije u glavnom programu čvora.
4 Mrežno otklanjanje pogrešaka
Rastuća instrukcija za šifru instrukcija fiksne opreme koju izdaje središnji upravljački sustav upravljanja šalje se MCU-u kontrolnog centra preko serijskog porta računala, a koordinatoru preko sučelja s dvije linije, a zatim do ZigBee terminala čvor od strane koordinatora. Kada terminalni čvor primi podatke, podaci se ponovno šalju na računalo kroz serijski priključak. Na ovom PC-u podaci primljeni od ZigBee terminalskog čvora uspoređuju se s podacima koje šalje kontrolni centar. Centralni upravljački sustav svake sekunde šalje 2 upute. 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 prijenosa podataka s više protokola prikazani su na slici 6. Broj ispravnih paketa je 36 000, broj pogrešnih paketa je 0, a stopa točnosti je 100%.
ZigBee tehnologija koristi se za realizaciju internog umrežavanja pametne kuće, koja ima prednosti praktičnog daljinskog upravljanja, fleksibilnog dodavanja nove opreme i pouzdanog upravljanja. RFTD tehnologija koristi se za realizaciju identifikacije korisnika i poboljšanje sigurnosti sustava. Pristupom GSM modula ostvaruju se funkcije daljinskog upravljanja i alarma.
Vrijeme objave: 6. siječnja 2022