Паметна кућа је кућа као платформа која користи интегрисану технологију ожичења, технологију мрежне комуникације, безбедносну технологију, технологију аутоматског управљања, аудио и видео технологију за интеграцију објеката везаних за кућни живот, планира изградњу ефикасних стамбених објеката и система управљања породичним пословима, побољшање безбедности дома, практичности, комфора, уметности и остваривање заштите животне средине и уштеде енергије у животном окружењу. На основу најновије дефиниције паметне куће, погледајте карактеристике ZigBee технологије, дизајн овог система, неопходно је да садржи систем паметне куће (систем управљања паметном кућом (централни), систем управљања кућним осветљењем, систем кућне безбедности), на основу спојеног система кућних ожичења, система кућне мреже, система музике у позадини и система за контролу породичног окружења. На основу афирмације да живи у интелигенцији, инсталирани су сви потребни системи у потпуности, а кућни систем који је инсталирао опциони систем једне или више врсте може да покрене интелигенцију у животу. Стога се овај систем може назвати интелигентном кућом.
1. Шема пројектовања система
Систем се састоји од контролисаних уређаја и уређаја за даљинско управљање у кући. Међу њима, контролисани уређаји у породици углавном укључују рачунар који може да приступи интернету, контролни центар, чвор за праћење и контролер кућних апарата који се може додати. Уређаји за даљинско управљање се углавном састоје од удаљених рачунара и мобилних телефона.
Главне функције система су: 1) прегледање веб странице на насловној страни, управљање позадинским информацијама; 2) Реализација контроле прекидача за унутрашње кућне апарате, безбедност и осветљење путем интернета и мобилног телефона; 3) Идентификација корисника путем РФИД модула, како би се извршила промена статуса унутрашње безбедности, у случају крађе путем СМС аларма кориснику; 4) Локална контрола и приказ статуса унутрашњег осветљења и кућних апарата путем софтвера централног система за управљање; 5) Чување личних података и чување статуса унутрашње опреме се обавља коришћењем базе података. Корисницима је погодно да проверавају статус унутрашње опреме путем централног система за контролу и управљање.
2. Дизајн системског хардвера
Хардверски дизајн система обухвата дизајн контролног центра, чвора за праћење и опционо додавање контролера кућних апарата (узмимо за пример контролер електричног вентилатора).
2.1 Контролни центар
Главне функције контролног центра су следеће: 1) Изградња бежичне ZigBee мреже, додавање свих чворова за праћење у мрежу и реализација пријема нове опреме; 2) Идентификација корисника, корисник код куће или назад путем корисничке картице за активирање унутрашњег безбедносног прекидача; 3) Када провалник уђе у собу, шаље се кратка порука кориснику за аларм. Корисници такође могу да контролишу унутрашње обезбеђење, осветљење и кућне апарате путем кратких порука; 4) Када систем ради самостално, ЛЦД екран приказује тренутно стање система, што је погодно за кориснике; 5) Чување стања електричне опреме и слање на рачунар ради онлајн реализације система.
Хардвер подржава вишеструки приступ/детекцију колизије помоћу сензора носача (CSMA/CA). Радни напон од 2,0 ~ 3,6 V доприноси ниској потрошњи енергије система. Подесите бежичну ZigBee звездасту мрежу у затвореном простору повезивањем са ZigBee координаторским модулом у контролном центру. Сви надзорни чворови, одабрани да додају контролер кућних апарата као терминални чвор у мрежи, придруже се мрежи, како би се реализовала бежична ZigBee мрежна контрола унутрашње безбедности и кућних апарата.
2.2 Чворови за праћење
Функције чвора за праћење су следеће: 1) детекција сигнала људског тела, звучни и светлосни аларм када лопови упадну; 2) контрола осветљења, режим контроле је подељен на аутоматско управљање и ручно управљање, аутоматско управљање је аутоматско укључивање/искључивање светла у складу са јачином унутрашњег светла, ручно управљање осветљењем се врши преко централног контролног система, (3) информације о аларму и друге информације се шаљу у контролни центар и примају контролне команде из контролног центра за завршетак контроле опреме.
Режим детекције инфрацрвеног и микроталасног зрачења је најчешћи начин детекције сигнала људског тела. Пироелектрична инфрацрвена сонда је RE200B, а уређај за појачавање је BISS0001. RE200B се напаја напоном од 3-10 V и има уграђени пироелектрични двоструко осетљиви инфрацрвени елемент. Када елемент прими инфрацрвену светлост, фотоелектрични ефекат ће се појавити на половима сваког елемента и наелектрисање ће се акумулирати. BISS0001 је дигитално-аналогни хибридни асистички интегрисани колац састављен од операционог појачавача, компаратора напона, контролера стања, тајмера времена кашњења и тајмера времена блокирања. Заједно са RE200B и неколико компоненти, може се формирати пасивни пироелектрични инфрацрвени прекидач. За микроталасни сензор коришћен је Ant-g100 модул, централна фреквенција је била 10 GHz, а максимално време успостављања 6μs. У комбинацији са пироелектричним инфрацрвеним модулом, стопа грешака у детекцији циља може се ефикасно смањити.
Модул за контролу светла се углавном састоји од фотоосетљивог отпорника и релеја за контролу светла. Повежите фотоосетљиви отпорник серијски са подесивим отпорником од 10 K ω, затим повежите други крај фотоосетљивог отпорника са масом, а други крај подесивог отпорника са високим нивоом. Вредност напона две тачке повезивања отпора се добија помоћу SCM аналогно-дигиталног конвертора како би се утврдило да ли је тренутно светло укључено. Корисник може подесити отпор да би задовољио интензитет светлости када је светло управо укључено. Прекидачи за унутрашње осветљење контролишу се релејима. Може се постићи само један улазно/излазни порт.
2.3 Изаберите додатни контролер кућних апарата
Изаберите да додате контролу кућних апарата углавном према функцији уређаја да бисте постигли контролу уређаја, овде на пример електрични вентилатор. Контрола вентилатора је контролни центар који ће се слати путем ZigBee мрежне имплементације инструкцијама за контролу вентилатора са рачунара до контролера електричног вентилатора, различити идентификациони бројеви уређаја су различити, на пример, идентификациони број вентилатора према одредбама овог споразума је 122, идентификациони број кућног телевизора у боји је 123, чиме се остварује препознавање различитих контролних центара електричних кућних апарата. За исти код инструкције, различити кућни апарати обављају различите функције. Слика 4 приказује састав кућних апарата одабраних за додавање.
3. Дизајн системског софтвера
Дизајн системског софтвера углавном обухвата шест делова, а то су дизајн веб странице за даљинско управљање, дизајн централног система за управљање контролом, дизајн програма главног контролера контролног центра ATMegal28, дизајн програма за координатор CC2430, дизајн програма за праћење CC2430, дизајн програма за одабир и додавање уређаја CC2430.
3.1 Дизајн програма ZigBee координатора
Координатор прво завршава иницијализацију апликацијског слоја, поставља стање апликацијског слоја и стање пријема на мировање, затим укључује глобалне прекиде и иницијализује И/О порт. Координатор затим почиње да гради бежичну звездасту мрежу. У протоколу, координатор аутоматски бира опсег од 2,4 GHz, максималан број битова у секунди је 62 500, подразумевани PANID је 0×1347, максимална дубина стека је 5, максималан број бајтова по слању је 93, а брзина преноса серијског порта је 57 600 бита/с. SL0W ТАЈМЕР генерише 10 прекида у секунди. Након што је ZigBee мрежа успешно успостављена, координатор шаље своју адресу MCU-у контролног центра. Овде MCU контролног центра идентификује ZigBee координатора као члана чвора за праћење, а његова идентификована адреса је 0. Програм улази у главну петљу. Прво, утврђује се да ли постоје нови подаци које шаље терминални чвор, ако постоје, подаци се директно преносе MCU-у контролног центра; Утврдити да ли је MCU контролног центра послат наниже, ако јесте, послати наниже инструкције одговарајућем ZigBee терминалном чвору; Проценити да ли је обезбеђење отворено, да ли постоји провалник, ако јесте, послати информације о аларму MCU контролног центра; Проценити да ли је светло у аутоматском стању управљања, ако јесте, укључити аналогно-дигитални конвертор за узорковање, вредност узорковања је кључ за укључивање или искључивање светла, ако се стање светла промени, нове информације о стању се преносе на MC-U контролног центра.
3.2 Програмирање ZigBee терминалних чворова
ЗигБи терминални чвор односи се на бежични ЗигБи чвор којим управља ЗигБи координатор. У систему, то је углавном чвор за надзор и опционо додавање контролера кућних апарата. Иницијализација ЗигБи терминалних чворова такође укључује иницијализацију апликацијског слоја, отварање прекида и иницијализацију И/О портова. Затим покушајте да се придружите ЗигБи мрежи. Важно је напоменути да је само крајњим чворовима са подешеним ЗигБи координатором дозвољено да се придруже мрежи. Ако се ЗигБи терминални чвор не придружи мрежи, покушаваће поново сваке две секунде док се успешно не придружи мрежи. Након успешног придруживања мрежи, ЗигБи терминални чвор шаље своје регистрационе информације ЗигБи координатору, који их затим прослеђује МЦУ контролног центра ради завршетка регистрације ЗигБи терминалног чвора. Ако је ЗигБи терминални чвор чвор за надзор, може да оствари контролу осветљења и безбедности. Програм је сличан ZigBee координатору, осим што чвор за праћење треба да пошаље податке ZigBee координатору, а затим ZigBee координатор шаље податке MCU-у контролног центра. Ако је ZigBee терминални чвор контролер електричног вентилатора, он треба само да прими податке горњег рачунара без отпремања стања, тако да се његова контрола може директно извршити у случају прекида бежичног пријема података. У случају прекида бежичног пријема података, сви терминални чворови преводе примљене контролне инструкције у контролне параметре самог чвора и не обрађују примљене бежичне инструкције у главном програму чвора.
4 Онлајн отклањање грешака
Растућа инструкција за код инструкције фиксне опреме коју издаје централни систем за управљање контролом шаље се MCU-у контролног центра преко серијског порта рачунара, затим координатору преко дволинијског интерфејса, а затим координатору до ZigBee терминалног чвора. Када терминални чвор прими податке, подаци се поново шаљу рачунару преко серијског порта. На овом рачунару, подаци које прими ZigBee терминални чвор упоређују се са подацима које је послао контролни центар. Централни систем за управљање контролом шаље 2 инструкције сваке секунде. Након 5 сати тестирања, софтвер за тестирање се зауставља када покаже да је укупан број примљених пакета 36.000 пакета. Резултати тестирања софтвера за тестирање преноса података са више протокола приказани су на слици 6. Број исправних пакета је 36.000, број погрешних пакета је 0, а стопа тачности је 100%.
ZigBee технологија се користи за реализацију интерног умрежавања паметног дома, што има предности практичног даљинског управљања, флексибилног додавања нове опреме и поузданих перформанси управљања. RFTD технологија се користи за остваривање идентификације корисника и побољшање безбедности система. Кроз приступ GSM модула, остварују се функције даљинског управљања и аларма.
Време објаве: 06.01.2022.