Inteligentny dom to dom jako platforma, wykorzystujący technologię zintegrowanego okablowania, technologię komunikacji sieciowej, technologię bezpieczeństwa, technologię automatycznego sterowania, technologię audio i wideo w celu integracji obiektów związanych z życiem domowym, harmonogramu budowy wydajnych obiektów mieszkalnych i systemu zarządzania sprawami rodzinnymi , poprawić bezpieczeństwo w domu, wygodę, komfort, kunszt i realizować ochronę środowiska i energooszczędne środowisko życia.W oparciu o najnowszą definicję inteligentnego domu należy zapoznać się z charakterystyką technologii ZigBee, konstrukcją tego systemu, niezbędnymi elementami systemu inteligentnego domu (system sterowania inteligentnym domem (centralnym), systemem sterowania oświetleniem w domu, systemami bezpieczeństwa w domu), w oparciu o połączony system okablowania domowego, system sieci domowej, system muzyki w tle i system kontroli środowiska rodzinnego.Twierdząc, że inteligencja żyje, instaluje się wyłącznie cały niezbędny system, a domowy system, który zainstalował opcjonalny system jednego rodzaju i wyższych, może przynajmniej nazwać inteligencją. Dlatego system ten można nazwać inteligentnym domem.
1. Schemat projektu systemu
System składa się z urządzeń sterowanych i urządzeń zdalnego sterowania w domu.Wśród nich kontrolowane urządzenia w rodzinie obejmują przede wszystkim komputer z dostępem do Internetu, centrum sterowania, węzeł monitorujący i kontroler urządzeń gospodarstwa domowego, który można dodać.Urządzenia do zdalnego sterowania składają się głównie z komputerów zdalnych i telefonów komórkowych.
Główne funkcje systemu to: 1) przeglądanie strony głównej strony internetowej, zarządzanie informacjami w tle;2) Zrealizować kontrolę przełączników wewnętrznych urządzeń gospodarstwa domowego, bezpieczeństwa i oświetlenia za pośrednictwem Internetu i telefonu komórkowego;3) Za pomocą modułu RFID w celu przeprowadzenia identyfikacji użytkownika, aby zakończyć zmianę stanu bezpieczeństwa w pomieszczeniu w przypadku kradzieży za pomocą alarmu SMS wysłanego do użytkownika;4) Poprzez oprogramowanie centralnego systemu zarządzania sterowaniem w celu zakończenia lokalnego sterowania i wyświetlania stanu oświetlenia wewnętrznego i sprzętu gospodarstwa domowego;5) Przechowywanie danych osobowych oraz przechowywanie stanu urządzeń wewnętrznych odbywa się poprzez wykorzystanie bazy danych.Użytkownicy mogą wygodnie sprawdzać stan urządzeń wewnętrznych za pośrednictwem centralnego systemu sterowania i zarządzania.
2. Projekt sprzętu systemowego
Projekt sprzętowy systemu obejmuje projekt centrum sterowania, węzła monitorującego i opcjonalne dodanie sterownika urządzeń gospodarstwa domowego (na przykładzie sterownika wentylatora elektrycznego).
2.1 Centrum sterowania
Główne funkcje centrum sterowania są następujące: 1) Zbudowanie bezprzewodowej sieci ZigBee, dodanie do sieci wszystkich węzłów monitorujących i realizacja odbioru nowego sprzętu;2) identyfikacja użytkownika, użytkownik w domu lub z powrotem za pomocą karty użytkownika, aby uzyskać kryty wyłącznik bezpieczeństwa;3) Gdy włamywacz wtargnie do pokoju, wyślij użytkownikowi krótką wiadomość w celu zaalarmowania.Użytkownicy mogą także sterować bezpieczeństwem w pomieszczeniach, oświetleniem i urządzeniami gospodarstwa domowego za pomocą krótkich wiadomości;4) Gdy system działa samodzielnie, wyświetlacz LCD wyświetla bieżący stan systemu, który jest wygodny do przeglądania przez użytkowników;5) Zapisz stan sprzętu elektrycznego i wyślij go do komputera, aby uruchomić system online.
Sprzęt obsługuje funkcję wielokrotnego dostępu/wykrywania kolizji metodą Carrier Sense (CSMA/CA).Napięcie robocze wynoszące 2,0 ~ 3,6 V sprzyja niskiemu poborowi prądu przez układ.Skonfiguruj bezprzewodową sieć gwiazdową ZigBee w pomieszczeniu, łącząc się z modułem koordynatora ZigBee w centrum sterowania.Oraz wszystkie węzły monitorujące wybrane w celu dodania sterownika urządzeń gospodarstwa domowego jako węzła końcowego w sieci w celu przyłączenia się do sieci, aby umożliwić bezprzewodową kontrolę sieci ZigBee nad bezpieczeństwem w pomieszczeniach i urządzeniami gospodarstwa domowego.
2.2 Węzły monitorujące
Funkcje węzła monitorującego są następujące: 1) wykrywanie sygnału ludzkiego ciała oraz alarm dźwiękowy i świetlny w przypadku wtargnięcia złodziei;2) sterowanie oświetleniem, tryb sterowania dzieli się na sterowanie automatyczne i sterowanie ręczne, sterowanie automatyczne włącza/wyłącza światło automatycznie w zależności od natężenia światła w pomieszczeniu, sterowanie ręczne sterowanie oświetleniem odbywa się za pośrednictwem centralnego systemu sterowania, (3) sterowanie oświetleniem informacje o alarmach i inne informacje wysyłane do centrum sterowania i odbiera polecenia sterujące z centrum sterowania w celu zakończenia kontroli sprzętu.
Tryb wykrywania podczerwieni i mikrofal jest najczęstszym sposobem wykrywania sygnału ludzkiego ciała.Piroelektryczna sonda na podczerwień to RE200B, a urządzeniem wzmacniającym jest BISS0001.RE200B zasilany jest napięciem 3-10 V i posiada wbudowany element piroelektryczny o podwójnej czułości na podczerwień.Kiedy element otrzyma światło podczerwone, na biegunach każdego elementu wystąpi efekt fotoelektryczny i ładunek będzie się gromadził.BISS0001 to cyfrowo-analogowy hybrydowy układ asIC składający się ze wzmacniacza operacyjnego, komparatora napięcia, kontrolera stanu, timera opóźnienia i timera czasu blokowania.Razem z RE200B i kilkoma komponentami można stworzyć pasywny piroelektryczny przełącznik podczerwieni.Jako czujnik mikrofalowy zastosowano moduł Ant-g100, częstotliwość środkowa wynosiła 10 GHz, a maksymalny czas ustalania wynosił 6 μs.W połączeniu z piroelektrycznym modułem podczerwieni można skutecznie zmniejszyć poziom błędów wykrywania celu.
Moduł sterowania oświetleniem składa się głównie z rezystora światłoczułego i przekaźnika sterującego światłem.Podłącz rezystor światłoczuły szeregowo z rezystorem regulowanym 10 K ω, następnie połącz drugi koniec rezystora światłoczułego z masą, a drugi koniec rezystora regulowanego podłącz do wysokiego poziomu.Wartość napięcia w dwóch punktach połączenia rezystancji jest uzyskiwana za pomocą przetwornika analogowo-cyfrowego SCM w celu ustalenia, czy świeci się kontrolka prądu.Regulowany opór może być regulowany przez użytkownika w celu dostosowania do natężenia światła zaraz po jego włączeniu.Wewnętrzne wyłączniki oświetlenia sterowane są za pomocą przekaźników.Można uzyskać tylko jeden port wejścia/wyjścia.
2.3 Wybierz dodany kontroler urządzeń domowych
Wybierz opcję dodania sterowania urządzeniami gospodarstwa domowego, głównie zgodnie z funkcją urządzenia, aby uzyskać kontrolę nad urządzeniem, tutaj na przykład wentylatorem elektrycznym.Sterowanie wentylatorem to centrum sterowania. Będą to instrukcje sterowania wentylatorem komputera PC wysyłane do sterownika wentylatora elektrycznego za pośrednictwem sieci ZigBee. Numer identyfikacyjny różnych urządzeń jest inny, na przykład zgodnie z postanowieniami niniejszej umowy, numer identyfikacyjny wentylatora to 122, numer identyfikacyjny krajowego telewizora kolorowego wynosi 123, realizując w ten sposób rozpoznanie różnych centrów sterowania urządzeniami elektrycznymi gospodarstwa domowego.Dla tego samego kodu instrukcji różne urządzenia gospodarstwa domowego pełnią różne funkcje.Rysunek 4 przedstawia skład urządzeń gospodarstwa domowego wybranych do dodania.
3. Projektowanie oprogramowania systemowego
Projekt oprogramowania systemowego składa się głównie z sześciu części, którymi są projekt strony internetowej zdalnego sterowania, projekt centralnego systemu zarządzania sterowaniem, projekt programu ATMegal28 głównego sterownika centrum sterowania, projekt programu koordynatora CC2430, projekt programu węzła monitorującego CC2430, projekt programu dodawania urządzenia CC2430.
3.1 Projekt programu Koordynatora ZigBee
Koordynator najpierw kończy inicjalizację warstwy aplikacji, ustawia stan warstwy aplikacji i stan odbioru na bezczynny, następnie włącza przerwania globalne i inicjuje port we/wy.Następnie koordynator rozpoczyna budowę bezprzewodowej sieci gwiazdowej.W protokole koordynator automatycznie wybiera pasmo 2,4 GHz, maksymalna liczba bitów na sekundę to 62 500, domyślny PANID to 0×1347, maksymalna głębokość stosu to 5, maksymalna liczba bajtów na wysyłkę to 93, oraz szybkość transmisji portu szeregowego wynosi 57 600 bit/s.SL0W TIMER generuje 10 przerwań na sekundę.Po pomyślnym ustanowieniu sieci ZigBee koordynator wysyła swój adres do MCU centrum sterowania.W tym przypadku MCU centrum sterowania identyfikuje koordynatora ZigBee jako członka węzła monitorującego, a jego zidentyfikowany adres to 0. Program wchodzi do głównej pętli.Najpierw sprawdź, czy węzeł końcowy wysyła nowe dane, jeśli tak, dane są przesyłane bezpośrednio do MCU centrum sterowania;Sprawdź, czy MCU centrum sterowania wysłało instrukcje, jeśli tak, wyślij je do odpowiedniego węzła końcowego ZigBee;Oceń, czy zabezpieczenia są otwarte, czy jest włamywacz, jeśli tak, wyślij informację o alarmie do MCU centrum kontroli;Oceń, czy światło znajduje się w stanie automatycznego sterowania, jeśli tak, włącz przetwornik analogowo-cyfrowy w celu pobierania próbek, wartość próbkowania jest kluczem do włączania lub wyłączania światła, jeśli stan światła się zmienia, nowa informacja o stanie jest przesyłane do centrum sterowania MC-U.
3.2 Programowanie węzła terminala ZigBee
Węzeł końcowy ZigBee oznacza bezprzewodowy węzeł ZigBee kontrolowany przez koordynatora ZigBee.W systemie jest to głównie węzeł monitoringu oraz opcjonalny dodatek do sterownika urządzeń gospodarstwa domowego.Inicjalizacja węzłów końcowych ZigBee obejmuje także inicjalizację warstwy aplikacji, otwieranie przerwań i inicjalizację portów we/wy.Następnie spróbuj połączyć się z siecią ZigBee.Należy pamiętać, że tylko węzły końcowe z konfiguracją koordynatora ZigBee mogą przyłączać się do sieci.Jeśli węzeł końcowy ZigBee nie połączy się z siecią, będzie próbował ponownie co dwie sekundy, aż do pomyślnego połączenia się z siecią.Po pomyślnym przyłączeniu do sieci węzeł końcowy ZI-Gbee wysyła informacje rejestracyjne do koordynatora ZigBee, który następnie przekazuje je do MCU centrum sterowania w celu dokończenia rejestracji węzła końcowego ZigBee.Jeśli węzeł końcowy ZigBee jest węzłem monitorującym, może realizować kontrolę oświetlenia i bezpieczeństwa.Program jest podobny do koordynatora ZigBee, z tą różnicą, że węzeł monitorujący musi wysłać dane do koordynatora ZigBee, a następnie Koordynator ZigBee wysyła dane do MCU centrum sterowania.Jeśli węzeł końcowy ZigBee jest sterownikiem wentylatora elektrycznego, wystarczy, że odbierze dane z górnego komputera bez przesyłania stanu, aby jego sterowanie mogło zostać zakończone bezpośrednio w przerwie w bezprzewodowym odbieraniu danych.W przypadku przerwy w odbieraniu danych bezprzewodowych wszystkie węzły końcowe tłumaczą odebrane instrukcje sterujące na parametry sterujące samego węzła i nie przetwarzają odebranych instrukcji bezprzewodowych w programie głównym węzła.
4 Debugowanie online
Rosnąca instrukcja kodu instrukcji sprzętu stacjonarnego wydawana przez centralny system zarządzania sterowaniem jest wysyłana do MCU centrum sterowania poprzez port szeregowy komputera, a do koordynatora poprzez dwuliniowy interfejs, a następnie do terminala ZigBee węzła przez koordynatora.Kiedy węzeł końcowy odbierze dane, dane są ponownie wysyłane do komputera PC poprzez port szeregowy.Na tym komputerze dane otrzymane przez węzeł końcowy ZigBee są porównywane z danymi przesłanymi przez centrum sterowania.Centralny system zarządzania kontrolą wysyła 2 instrukcje co sekundę.Po 5 godzinach testowania oprogramowanie testujące zatrzymuje się, gdy pokazuje, że łączna liczba odebranych pakietów wynosi 36 000 pakietów.Wyniki testów oprogramowania do testowania wieloprotokołowej transmisji danych pokazano na rysunku 6. Liczba poprawnych pakietów wynosi 36 000, liczba błędnych pakietów wynosi 0, a współczynnik dokładności wynosi 100%.
Do realizacji wewnętrznej sieci inteligentnego domu wykorzystywana jest technologia ZigBee, która ma zalety wygodnego zdalnego sterowania, elastycznego dodawania nowego sprzętu i niezawodnego działania sterowania.Technologia RFTD służy do identyfikacji użytkownika i poprawy bezpieczeństwa systemu.Poprzez dostęp do modułu GSM realizowane są funkcje zdalnego sterowania i alarmu.
Czas publikacji: 06 stycznia 2022 r