Розумний дім - це будинок як платформа, використання інтегрованих технологій електропроводки, мережевих комунікаційних технологій, технологій безпеки, технологій автоматичного керування, аудіо- та відеотехнологій для інтеграції об'єктів, пов'язаних з домашнім життям, графік для побудови ефективних житлових приміщень і системи управління сімейними справами , покращити безпеку будинку, зручність, комфорт, артистизм, а також реалізувати захист навколишнього середовища та енергозберігаюче середовище проживання.Базуючись на останньому визначенні розумного дому, зверніться до характеристик технології ZigBee, дизайну цієї системи, необхідні в містить систему розумного дому (систему управління розумним будинком (центральну), систему управління освітленням будинку, системи безпеки будинку), на основі об'єднаної системи побутової електропроводки, системи домашньої мережі, системи фонової музики та системи контролю сімейного середовища.За твердженням, що живе в інтелекті, встановлено лише всю необхідну систему, а побутова система, яка встановила додаткову систему одного типу і вище, принаймні може називати інтелектом живе. Тому цю систему можна назвати розумним будинком.
1. Схема проектування системи
Система складається з контрольованих пристроїв і пристроїв дистанційного керування вдома.Серед них контрольовані пристрої сімейства в основному включають комп’ютер, який має доступ до Інтернету, центр керування, вузол моніторингу та контролер побутової техніки, який можна додати.Пристрої дистанційного керування в основному складаються з віддалених комп’ютерів і мобільних телефонів.
Основними функціями системи є: 1) перегляд головної сторінки веб-сторінки, управління фоновою інформацією;2) Реалізувати управління вимикачами внутрішньої побутової техніки, безпеки та освітлення через Інтернет та мобільний телефон;3) Через модуль RFID для реалізації ідентифікації користувача, щоб завершити перемикач статусу безпеки в приміщенні, у разі крадіжки за допомогою SMS-повідомлення для користувача;4) Через програмне забезпечення центральної системи управління для завершення локального керування та відображення стану внутрішнього освітлення та побутової техніки;5) Зберігання особистої інформації та збереження стану внутрішнього обладнання завершується використанням бази даних.Користувачам зручно запитувати стан внутрішнього обладнання через центральну систему контролю та управління.
2. Проектування апаратного забезпечення системи
Апаратна конструкція системи включає в себе дизайн центру управління, вузла моніторингу та опціональне додавання контролера побутової техніки (взяти як приклад контролер електровентилятора).
2.1 Центр управління
Основними функціями центру управління є: 1) Побудувати бездротову мережу ZigBee, додати до мережі всі вузли моніторингу та реалізувати прийом нового обладнання;2) ідентифікація користувача, користувач вдома або назад через картку користувача для досягнення перемикача безпеки в приміщенні;3) Коли грабіжник вторгається в кімнату, надішліть користувачеві коротке повідомлення для тривоги.Користувачі також можуть контролювати охорону в приміщенні, освітлення та побутову техніку за допомогою коротких повідомлень;4) Коли система працює окремо, на РК-дисплеї відображається поточний стан системи, що зручно для перегляду користувачами;5) Зберігайте стан електрообладнання та надсилайте його на ПК для реалізації системи онлайн.
Апаратне забезпечення підтримує множинний доступ із визначенням несучої/виявлення зіткнень (CSMA/CA).Робоча напруга 2,0 ~ 3,6 В сприяє низькому енергоспоживанню системи.Налаштуйте бездротову зіркову мережу ZigBee у приміщенні, підключившись до модуля координатора ZigBee у центрі керування.І всі вузли моніторингу, вибрані для додавання контролера побутової техніки як кінцевого вузла в мережі для приєднання до мережі, щоб реалізувати бездротове мережеве керування бездротовою мережею ZigBee внутрішньої безпеки та побутової техніки.
2.2 Вузли моніторингу
Функції вузла моніторингу: 1) виявлення сигналу тіла людини, звукова та світлова сигналізація при проникненні злодіїв;2) керування освітленням, режим керування поділяється на автоматичне керування та ручне керування, автоматичне керування автоматично вмикає/вимикає світло відповідно до сили внутрішнього освітлення, ручне керування керування освітленням здійснюється через центральну систему керування, (3) інформація про тривогу та інша інформація, що надсилається до центру керування, і отримує команди керування від центру керування для завершення керування обладнанням.
Режим інфрачервоного та мікрохвильового випромінювання є найпоширенішим способом виявлення сигналу тіла людини.Піроелектричний інфрачервоний зонд - RE200B, а підсилювальний пристрій - BISS0001.RE200B живиться від напруги 3-10 В і має вбудований піроелектричний подвійний чутливий інфрачервоний елемент.Коли елемент отримує інфрачервоне світло, на полюсах кожного елемента виникає фотоелектричний ефект і накопичується заряд.BISS0001 — це цифрово-аналогова гібридна мікросхема, яка складається з операційного підсилювача, компаратора напруги, контролера стану, таймера часу затримки та таймера часу блокування.Разом з RE200B і кількома компонентами можна сформувати пасивний піроелектричний інфрачервоний перемикач.Для мікрохвильового датчика використовувався модуль Ant-g100, центральна частота становила 10 ГГц, а максимальний час встановлення становив 6 мкс.У поєднанні з піроелектричним інфрачервоним модулем частота помилок виявлення цілі може бути ефективно зменшена.
Модуль керування світлом в основному складається з фоточутливого резистора та реле керування світлом.З’єднайте фоточутливий резистор послідовно з регульованим резистором 10 кОм, потім під’єднайте інший кінець фоточутливого резистора до землі, а інший кінець регульованого резистора – до високого рівня.Значення напруги двох точок підключення опору отримується за допомогою аналого-цифрового перетворювача SCM, щоб визначити, чи горить індикатор струму.Користувач може регулювати регульований опір відповідно до інтенсивності світла, коли світло щойно ввімкнено.Вимикачі внутрішнього освітлення управляються реле.Можна створити лише один порт введення/виведення.
2.3 Виберіть доданий контролер побутової техніки
Вибирайте додавання керування побутовою технікою в основному відповідно до функції пристрою, щоб досягти керування пристроєм, наприклад, електричним вентилятором.Управління вентилятором є центром керування. Інструкції з керування вентилятором ПК надсилаються на контролер електричного вентилятора через реалізацію мережі ZigBee, ідентифікаційні номери різних приладів відрізняються, наприклад, положення цієї угоди ідентифікаційний номер вентилятора 122, ідентифікаційний номер домашнього кольорового телевізора дорівнює 123, таким чином реалізуючи розпізнавання центру керування різними електричними побутовими приладами.Для одного коду інструкції різні побутові прилади виконують різні функції.На малюнку 4 представлений склад обраної для доповнення побутової техніки.
3. Проектування системного програмного забезпечення
Розробка системного програмного забезпечення в основному включає шість частин, а саме: розробку веб-сторінки дистанційного керування, розробку системи керування центральним керуванням, розробку програми головного контролера центру керування ATMegal28, розробку програми координатора CC2430, розробку програми вузла моніторингу CC2430, розробку програми вибору доданого пристрою CC2430.
3.1 Дизайн програми ZigBee Coordinator
Координатор спочатку завершує ініціалізацію прикладного рівня, встановлює стан прикладного рівня та стан отримання в режим очікування, потім вмикає глобальні переривання та ініціалізує порт введення/виведення.Потім координатор починає будувати бездротову зіркову мережу.У протоколі координатор автоматично вибирає діапазон 2,4 ГГц, максимальну кількість біт на секунду становить 62 500, PANID за замовчуванням становить 0×1347, максимальну глибину стека становить 5, максимальну кількість байтів на відправлення становить 93, і швидкість передачі даних через послідовний порт становить 57 600 біт/с.ТАЙМЕР SL0W генерує 10 переривань на секунду.Після успішного встановлення мережі ZigBee координатор надсилає її адресу в MCU диспетчерського центру.Тут MCU центру керування ідентифікує ZigBee Coordinator як члена вузла моніторингу, а його ідентифікована адреса дорівнює 0. Програма входить в основний цикл.Спочатку визначте, чи є нові дані, надіслані термінальним вузлом, якщо є, дані безпосередньо передаються до MCU центру управління;Визначте, чи MCU центру керування має надіслані інструкції, якщо так, надішліть інструкції на відповідний термінальний вузол ZigBee;Судіть, чи відкрита охорона, чи є грабіжник, якщо так, надішліть інформацію про тривогу в MCU диспетчерського центру;Оцініть, чи перебуває світло в стані автоматичного керування, якщо так, увімкніть аналого-цифровий перетворювач для вибірки, значення вибірки є ключем для ввімкнення або вимкнення світла, якщо стан світла змінюється, нова інформація про стан передається в центр управління MC-U.
3.2 Програмування термінального вузла ZigBee
Термінальний вузол ZigBee відноситься до бездротового вузла ZigBee, яким керує координатор ZigBee.У системі це в основному вузол моніторингу та опціональне додавання контролера побутової техніки.Ініціалізація термінальних вузлів ZigBee також включає ініціалізацію прикладного рівня, відкриття переривань та ініціалізацію портів введення/виведення.Тоді спробуйте приєднатися до мережі ZigBee.Важливо зазначити, що лише кінцеві вузли з налаштуванням координатора ZigBee можуть приєднуватися до мережі.Якщо вузлу терміналу ZigBee не вдається приєднатися до мережі, він повторюватиме спроби кожні дві секунди, доки не приєднається до мережі.Після успішного приєднання до мережі термінальний вузол ZI-Gbee надсилає свою реєстраційну інформацію до координатора ZigBee, який потім пересилає її до MCU центру керування для завершення реєстрації термінального вузла ZigBee.Якщо термінальний вузол ZigBee є вузлом моніторингу, він може реалізувати контроль освітлення та безпеки.Програма схожа на координатор ZigBee, за винятком того, що вузол моніторингу повинен надсилати дані координатору ZigBee, а потім координатор ZigBee надсилає дані до MCU центру керування.Якщо термінальний вузол ZigBee є контролером електричного вентилятора, йому потрібно лише отримувати дані верхнього комп’ютера без завантаження стану, тому його керування може бути завершено безпосередньо під час переривання бездротового отримання даних.При перериванні отримання бездротових даних усі термінальні вузли перетворюють отримані керуючі інструкції в параметри керування самого вузла і не обробляють отримані бездротові інструкції в головній програмі вузла.
4 Онлайн-налагодження
Зростаюча інструкція для коду інструкції стаціонарного обладнання, видана центральною системою управління диспетчерським управлінням, надсилається до MCU диспетчерського центру через послідовний порт комп’ютера та до координатора через дволінійний інтерфейс, а потім до терміналу ZigBee. вузол координатором.Коли термінальний вузол отримує дані, дані знову надсилаються на ПК через послідовний порт.На цьому ПК дані, отримані термінальним вузлом ZigBee, порівнюються з даними, надісланими центром управління.Центральна система керування надсилає 2 інструкції щосекунди.Після 5 годин тестування програмне забезпечення для тестування зупиняється, коли показує, що загальна кількість отриманих пакетів становить 36 000 пакетів.Результати тестування програмного забезпечення для тестування багатопротокольної передачі даних показано на малюнку 6. Кількість правильних пакетів становить 36 000, кількість неправильних пакетів – 0, а рівень точності становить 100%.
Технологія ZigBee використовується для реалізації внутрішньої мережі розумного будинку, яка має переваги зручного дистанційного керування, гнучкого додавання нового обладнання та надійної роботи керування.Технологія RFTD використовується для ідентифікації користувачів і підвищення безпеки системи.Через доступ GSM-модуля реалізуються функції дистанційного керування та сигналізації.
Час публікації: 06 січня 2022 р