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 kućanskih objekata povezanih s životom, planiranje izgradnje učinkovitih stambenih objekata i sustava upravljanja obiteljskim poslovima, poboljšanje sigurnosti doma, praktičnosti, udobnosti, umjetničkog dojma te ostvarenje zaštite okoliša i uštede energije u životnom okruženju. Na temelju najnovije definicije pametnog doma, pogledajte karakteristike ZigBee tehnologije, dizajn ovog sustava, potrebno je da sadrži sustav pametnog doma (pametni kućni (centralni) upravljački sustav, sustav upravljanja kućnom rasvjetom, kućni sigurnosni sustavi), na temelju spojenog sustava kućnog ožičenja, kućne mreže, sustava pozadinske glazbe i sustava upravljanja obiteljskim okruženjem. Na temelju afirmacije da živimo u inteligenciji, instaliramo sve potrebne sustave u potpunosti, a kućanski sustav koji instalira opcionalni sustav jedne ili više vrsta može pozvati inteligenciju u život. Stoga se ovaj sustav može nazvati inteligentnim domom.
1. Shema dizajna sustava
Sustav se sastoji od kontroliranih uređaja i uređaja za daljinsko upravljanje u kući. Među njima, kontrolirani uređaji u obitelji uglavnom uključuju računalo koje može pristupiti internetu, kontrolni centar, nadzorni čvor i regulator kućanskih aparata koji se može dodati. Uređaji za daljinsko upravljanje uglavnom se sastoje od udaljenih računala i mobilnih telefona.
Glavne funkcije sustava su: 1) pregledavanje početne web stranice i upravljanje pozadinskim informacijama; 2) upravljanje unutarnjim kućanskim aparatima, sigurnošću i rasvjetom putem interneta i mobilnog telefona; 3) Identifikacija korisnika putem RFID modula radi provjere statusa unutarnje sigurnosti u slučaju krađe putem SMS alarma korisniku; 4) Lokalna kontrola i prikaz statusa unutarnje rasvjete i kućanskih aparata putem softvera centralnog sustava upravljanja; 5) Pohrana osobnih podataka i statusa unutarnje opreme vrši se pomoću baze podataka. Korisnicima je praktično provjeravati status unutarnje opreme putem centralnog sustava upravljanja.
2. Dizajn hardvera sustava
Dizajn hardvera sustava uključuje dizajn kontrolnog centra, nadzornog čvora i opcionalno dodavanje regulatora kućanskih aparata (uzmimo za primjer regulator 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 natrag putem korisničke kartice za postizanje unutarnje sigurnosne sklopke; 3) Kada provalnik uđe u sobu, slanje kratke poruke korisniku za alarm. Korisnici također mogu kontrolirati unutarnju sigurnost, rasvjetu i kućanske aparate putem kratkih poruka; 4) Kada sustav radi samostalno, LCD prikazuje trenutno stanje sustava, što je korisnicima praktično za pregled; 5) Pohranjivanje stanja električne opreme i slanje na računalo za online povezivanje sustava.
Hardver podržava višestruki pristup/detekciju sudara s nosiocem (CSMA/CA). Radni napon od 2,0 ~ 3,6 V pogoduje niskoj potrošnji energije sustava. Postavite bežičnu ZigBee zvjezdastu mrežu u zatvorenom prostoru spajanjem na ZigBee koordinatorski modul u kontrolnom centru. Svi nadzorni čvorovi, odabrani za dodavanje kontrolera kućanskih aparata kao terminalnog čvora u mreži, pridružit će se mreži kako bi se ostvarila bežična ZigBee mrežna kontrola unutarnje sigurnosti 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 podijeljen je na automatsko upravljanje i ručno upravljanje, automatsko upravljanje uključuje/isključuje svjetlo automatski prema jačini unutarnjeg svjetla, ručno upravljanje rasvjetom vrši se putem središnjeg upravljačkog sustava, (3) informacije o alarmu i druge informacije šalju se u upravljački centar i primaju se upravljačke naredbe iz upravljačkog centra za dovršetak upravljanja opremom.
Način detekcije infracrvenog i mikrovalnog zračenja najčešći je 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 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, timera vremena odgode i timera 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 bila je 10 GHz, a maksimalno vrijeme uspostavljanja 6 μs. U kombinaciji s piroelektričnim infracrvenim modulom, stopa pogreške u detekciji cilja može se učinkovito smanjiti.
Modul za upravljanje svjetlom uglavnom se sastoji od fotoosjetljivog otpornika i releja za upravljanje svjetlom. Fotoosjetljivi otpornik se spaja serijski s podesivim otpornikom od 10 K ω, zatim se drugi kraj fotoosjetljivog otpornika spaja na masu, a drugi kraj podesljivog otpornika na visoki nivo. Vrijednost napona dviju spojnih točaka otpora dobiva se putem SCM analogno-digitalnog pretvarača kako bi se utvrdilo je li trenutno svjetlo upaljeno. Korisnik može podesiti podesivi otpor kako bi se zadovoljio intenzitet svjetla kada je svjetlo tek uključeno. Prekidači unutarnje rasvjete kontroliraju se relejima. Može se postići samo jedan ulazno/izlazni priključak.
2.3 Odaberite dodani upravljač kućanskih aparata
Odaberite dodavanje upravljanja kućanskim aparatima uglavnom prema funkciji uređaja kako biste postigli upravljanje uređajem, ovdje na primjer električni ventilator. Upravljanje ventilatorom je kontrolni centar koji će se slati naredbe za upravljanje ventilatorom s računala regulatoru električnog ventilatora putem ZigBee mrežne implementacije, a identifikacijski brojevi različitih uređaja su različiti, na primjer, u odredbama ovog sporazuma identifikacijski broj ventilatora je 122, identifikacijski broj kućnog televizora u boji je 123, čime se ostvaruje prepoznavanje različitih kontrolnih centara električnih kućanskih aparata. Za isti kod naredbe, 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 sustava 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 dovršava inicijalizaciju aplikacijskog sloja, postavlja stanje aplikacijskog sloja i stanje prijema u mirovanje, zatim uključuje globalne prekide i inicijalizira I/O port. Koordinator zatim počinje graditi bežičnu zvjezdastu mrežu. U protokolu, koordinator automatski odabire pojas od 2,4 GHz, maksimalni broj bitova u sekundi je 62 500, zadani PANID je 0×1347, maksimalna dubina stoga je 5, maksimalni broj bajtova po slanju je 93, a brzina prijenosa 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 jesu li terminalni čvor poslao nove podatke, ako postoje, podaci se izravno prenose MCU-u kontrolnog centra; Utvrdite jesu li MCU kontrolnog centra poslane upute, ako jesu, pošaljite upute odgovarajućem ZigBee terminalnom čvoru; Procijenite je li sigurnosni sustav otvoren, ima li provalnika, ako jest, pošaljite informacije o alarmu MCU kontrolnog centra; Procijenite je li svjetlo u automatskom stanju upravljanja, ako jest, uključite analogno-digitalni pretvarač za uzorkovanje, vrijednost uzorkovanja je ključ za uključivanje ili isključivanje svjetla, ako se stanje svjetla promijeni, nove informacije o stanju prenose se 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 sustavu je to uglavnom nadzorni čvor i opcionalno dodavanje 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 mreži mogu pridružiti samo krajnji čvorovi s postavljenim ZigBee koordinatorom. Ako se ZigBee terminalni čvor ne uspije pridružiti mreži, pokušavat će ponovno 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 regulator električnog ventilatora, on treba samo primiti podatke gornjeg računala bez učitavanja stanja, tako da se njegovo upravljanje može izravno izvršiti u slučaju prekida bežičnog primanja podataka. U slučaju prekida bežičnog primanja podataka, svi terminalni čvorovi prevode primljene kontrolne upute u kontrolne parametre samog čvora i ne obrađuju primljene bežične upute u glavnom programu čvora.
4 Online otklanjanje pogrešaka
Rastuća instrukcija za kod instrukcije fiksne opreme koju izdaje središnji sustav upravljanja šalje se MCU-u središnjeg upravljanja putem serijskog porta računala, koordinatoru putem dvolinijskog sučelja, a zatim koordinatoru ZigBee terminalnom čvoru. Kada središnji čvor primi podatke, podaci se ponovno šalju računalu putem serijskog porta. Na ovom računalu, podaci koje je primio ZigBee terminalni čvor uspoređuju se s podacima koje je poslao središnji sustav upravljanja. Središnji sustav upravljanja 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 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 se koristi za ostvarivanje unutarnjeg umrežavanja pametnog doma, što ima prednosti praktičnog daljinskog upravljanja, fleksibilnog dodavanja nove opreme i pouzdanih upravljačkih performansi. RFTD tehnologija se koristi za ostvarivanje identifikacije korisnika i poboljšanje sigurnosti sustava. Pristupom GSM modula ostvaruju se funkcije daljinskog upravljanja i alarma.
Vrijeme objave: 06.01.2022.