Το έξυπνο σπίτι είναι ένα σπίτι ως πλατφόρμα, η χρήση της ενσωματωμένης τεχνολογίας καλωδίωσης, της τεχνολογίας επικοινωνίας δικτύου, της τεχνολογίας ασφάλειας, της τεχνολογίας αυτόματου ελέγχου, της τεχνολογίας ήχου και βίντεο για την ενσωμάτωση των εγκαταστάσεων που σχετίζονται με τη ζωή του νοικοκυριού, χρονοδιάγραμμα για την κατασκευή αποδοτικών οικιστικών εγκαταστάσεων και συστήματος διαχείρισης οικογενειακών υποθέσεων , βελτιώστε την ασφάλεια του σπιτιού, την άνεση, την άνεση, την τέχνη και συνειδητοποιήστε την προστασία του περιβάλλοντος και το περιβάλλον διαβίωσης εξοικονόμησης ενέργειας.Με βάση τον πιο πρόσφατο ορισμό του έξυπνου σπιτιού, ανατρέξτε στα χαρακτηριστικά της τεχνολογίας ZigBee, ο σχεδιασμός αυτού του συστήματος, το απαραίτητο σε περιλαμβάνει ένα σύστημα έξυπνου σπιτιού (σύστημα ελέγχου έξυπνου σπιτιού (κεντρικό) σύστημα ελέγχου οικιακού φωτισμού, συστήματα ασφαλείας σπιτιού) με βάση το σύστημα οικιακής καλωδίωσης, το σύστημα οικιακού δικτύου, το σύστημα μουσικής υπόκρουσης και το σύστημα ελέγχου οικογενειακού περιβάλλοντος.Με την επιβεβαίωση ότι ζει στην ευφυΐα, εγκατέστησε μόνο όλα τα απαραίτητα συστήματα, και το οικιακό σύστημα που εγκατέστησε προαιρετικό σύστημα ενός είδους και άνω, τουλάχιστον μπορεί να καλέσει τη νοημοσύνη ζωντανά. Επομένως, αυτό το σύστημα μπορεί να ονομαστεί ευφυές σπίτι.
1. Σχέδιο Σχεδίασης Συστήματος
Το σύστημα αποτελείται από ελεγχόμενες συσκευές και συσκευές τηλεχειρισμού στο σπίτι.Μεταξύ αυτών, οι ελεγχόμενες συσκευές της οικογένειας περιλαμβάνουν κυρίως τον υπολογιστή που μπορεί να έχει πρόσβαση στο Διαδίκτυο, το κέντρο ελέγχου, τον κόμβο παρακολούθησης και τον ελεγκτή οικιακών συσκευών που μπορούν να προστεθούν.Οι συσκευές τηλεχειρισμού αποτελούνται κυρίως από απομακρυσμένους υπολογιστές και κινητά τηλέφωνα.
Οι κύριες λειτουργίες του συστήματος είναι: 1) η πρώτη σελίδα της περιήγησης της ιστοσελίδας, η διαχείριση πληροφοριών παρασκηνίου.2) Πραγματοποιήστε τον έλεγχο διακόπτη των εσωτερικών οικιακών συσκευών, της ασφάλειας και του φωτισμού μέσω Διαδικτύου και κινητού τηλεφώνου.3) Μέσω της μονάδας RFID να πραγματοποιηθεί η αναγνώριση του χρήστη, έτσι ώστε να ολοκληρωθεί ο διακόπτης κατάστασης ασφαλείας εσωτερικού χώρου, σε περίπτωση κλοπής μέσω συναγερμού SMS στον χρήστη.4) Μέσω του λογισμικού συστήματος διαχείρισης κεντρικού ελέγχου για την ολοκλήρωση του τοπικού ελέγχου και εμφάνισης κατάστασης του εσωτερικού φωτισμού και των οικιακών συσκευών.5) Η αποθήκευση προσωπικών πληροφοριών και η αποθήκευση κατάστασης εξοπλισμού εσωτερικού χώρου ολοκληρώνονται με τη χρήση της βάσης δεδομένων.Είναι βολικό για τους χρήστες να ερωτούν την κατάσταση του εξοπλισμού εσωτερικού χώρου μέσω του κεντρικού συστήματος ελέγχου και διαχείρισης.
2. Σχεδιασμός Υλικού Συστήματος
Ο σχεδιασμός υλικού του συστήματος περιλαμβάνει τη σχεδίαση του κέντρου ελέγχου, του κόμβου παρακολούθησης και την προαιρετική προσθήκη του ελεγκτή οικιακής συσκευής (πάρτε για παράδειγμα τον ελεγκτή ηλεκτρικού ανεμιστήρα).
2.1 Το Κέντρο Ελέγχου
Οι κύριες λειτουργίες του κέντρου ελέγχου είναι οι εξής: 1) Για να δημιουργήσετε ένα ασύρματο δίκτυο ZigBee, να προσθέσετε όλους τους κόμβους παρακολούθησης στο δίκτυο και να πραγματοποιήσετε τη λήψη νέου εξοπλισμού.2) αναγνώριση χρήστη, ο χρήστης στο σπίτι ή πίσω μέσω της κάρτας χρήστη για την επίτευξη εσωτερικού διακόπτη ασφαλείας?3) Όταν ένας διαρρήκτης εισβάλει στο δωμάτιο, στείλτε ένα σύντομο μήνυμα στον χρήστη για να ειδοποιήσει.Οι χρήστες μπορούν επίσης να ελέγχουν την ασφάλεια εσωτερικών χώρων, τον φωτισμό και τις οικιακές συσκευές μέσω σύντομων μηνυμάτων.4) Όταν το σύστημα λειτουργεί μόνο του, η οθόνη LCD εμφανίζει την τρέχουσα κατάσταση του συστήματος, η οποία είναι βολική για τους χρήστες.5) Αποθηκεύστε την κατάσταση του ηλεκτρικού εξοπλισμού και στείλτε τον στον υπολογιστή για να πραγματοποιήσετε το σύστημα online.
Το υλικό υποστηρίζει ανίχνευση πολλαπλής πρόσβασης/ανίχνευσης σύγκρουσης (CSMA/CA).Η τάση λειτουργίας 2,0 ~ 3,6 V ευνοεί τη χαμηλή κατανάλωση ενέργειας του συστήματος.Ρυθμίστε ένα ασύρματο δίκτυο ZigBee star σε εσωτερικούς χώρους συνδέοντας τη μονάδα συντονιστή ZigBee στο κέντρο ελέγχου.Και όλοι οι κόμβοι παρακολούθησης, επιλέχθηκαν για να προσθέσουν τον ελεγκτή οικιακής συσκευής ως τερματικό κόμβο στο δίκτυο για να ενταχθούν στο δίκτυο, έτσι ώστε να πραγματοποιηθεί ο ασύρματος έλεγχος δικτύου ZigBee για την ασφάλεια εσωτερικού χώρου και τις οικιακές συσκευές.
2.2 Κόμβοι παρακολούθησης
Οι λειτουργίες του κόμβου παρακολούθησης είναι οι εξής: 1) ανίχνευση σήματος ανθρώπινου σώματος, συναγερμός ήχου και φωτός όταν εισβάλλουν κλέφτες.2) έλεγχος φωτισμού, η λειτουργία ελέγχου χωρίζεται σε αυτόματο έλεγχο και χειροκίνητο έλεγχο, ο αυτόματος έλεγχος ανάβει/σβήνει το φως αυτόματα ανάλογα με την ισχύ του εσωτερικού φωτισμού, ο χειροκίνητος έλεγχος φωτισμού γίνεται μέσω του κεντρικού συστήματος ελέγχου, (3) πληροφορίες συναγερμού και άλλες πληροφορίες αποστέλλονται στο κέντρο ελέγχου και λαμβάνει εντολές ελέγχου από το κέντρο ελέγχου για να ολοκληρώσει τον έλεγχο του εξοπλισμού.
Η λειτουργία ανίχνευσης υπέρυθρων και μικροκυμάτων είναι ο πιο συνηθισμένος τρόπος ανίχνευσης σήματος ανθρώπινου σώματος.Ο πυροηλεκτρικός ανιχνευτής υπερύθρων είναι RE200B και η συσκευή ενίσχυσης είναι BISS0001.Το RE200B τροφοδοτείται από τάση 3-10 V και έχει ενσωματωμένο πυροηλεκτρικό στοιχείο διπλής ευαισθησίας υπέρυθρων.Όταν το στοιχείο λάβει υπέρυθρο φως, το φωτοηλεκτρικό φαινόμενο θα συμβεί στους πόλους κάθε στοιχείου και το φορτίο θα συσσωρευτεί.Το BISS0001 είναι ένα ψηφιακό-αναλογικό υβριδικό asIC που αποτελείται από λειτουργικό ενισχυτή, συγκριτή τάσης, ελεγκτή κατάστασης, χρονοδιακόπτη καθυστέρησης και χρονοδιακόπτη χρόνου αποκλεισμού.Μαζί με το RE200B και μερικά εξαρτήματα, μπορεί να διαμορφωθεί ο παθητικός πυροηλεκτρικός διακόπτης υπέρυθρων.Η μονάδα Ant-g100 χρησιμοποιήθηκε για τον αισθητήρα μικροκυμάτων, η κεντρική συχνότητα ήταν 10 GHz και ο μέγιστος χρόνος εγκατάστασης ήταν 6μs.Σε συνδυασμό με την πυροηλεκτρική μονάδα υπερύθρων, το ποσοστό σφάλματος της ανίχνευσης στόχου μπορεί να μειωθεί αποτελεσματικά.
Η μονάδα ελέγχου φωτός αποτελείται κυρίως από φωτοευαίσθητη αντίσταση και ρελέ ελέγχου φωτός.Συνδέστε τη φωτοευαίσθητη αντίσταση σε σειρά με τη ρυθμιζόμενη αντίσταση των 10 K ω, μετά συνδέστε το άλλο άκρο της φωτοευαίσθητης αντίστασης στο έδαφος και συνδέστε το άλλο άκρο της ρυθμιζόμενης αντίστασης στο υψηλό επίπεδο.Η τιμή της τάσης των δύο σημείων σύνδεσης αντίστασης λαμβάνεται μέσω του μετατροπέα αναλογικού σε ψηφιακό SCM για να προσδιοριστεί εάν η λυχνία ρεύματος είναι αναμμένη.Η ρυθμιζόμενη αντίσταση μπορεί να ρυθμιστεί από το χρήστη ώστε να ανταποκρίνεται στην ένταση του φωτός όταν το φως είναι μόλις ενεργοποιημένο.Οι διακόπτες φωτισμού εσωτερικού χώρου ελέγχονται από ρελέ.Μπορεί να επιτευχθεί μόνο μία θύρα εισόδου/εξόδου.
2.3 Επιλέξτε τον ελεγκτή οικιακής συσκευής που προστέθηκε
Επιλέξτε να προσθέσετε τον έλεγχο των οικιακών συσκευών κυρίως σύμφωνα με τη λειτουργία της συσκευής για να επιτύχετε τον έλεγχο της συσκευής, εδώ για παράδειγμα στον ηλεκτρικό ανεμιστήρα.Ο έλεγχος του ανεμιστήρα είναι το κέντρο ελέγχου θα αποστέλλονται οδηγίες ελέγχου ανεμιστήρα υπολογιστή στον ελεγκτή ηλεκτρικού ανεμιστήρα μέσω της εφαρμογής δικτύου ZigBee, ο αριθμός αναγνώρισης διαφορετικών συσκευών είναι διαφορετικός, για παράδειγμα, οι διατάξεις αυτής της συμφωνίας ο αριθμός αναγνώρισης ανεμιστήρα είναι 122, ο αριθμός αναγνώρισης εγχώριας έγχρωμης τηλεόρασης είναι 123, συνειδητοποιώντας έτσι την αναγνώριση των διαφορετικών ηλεκτρικών οικιακών συσκευών κέντρο ελέγχου.Για τον ίδιο κωδικό οδηγιών, διαφορετικές οικιακές συσκευές εκτελούν διαφορετικές λειτουργίες.Το σχήμα 4 δείχνει τη σύνθεση των οικιακών συσκευών που επιλέχθηκαν για προσθήκη.
3. Σχεδιασμός λογισμικού συστήματος
Ο σχεδιασμός λογισμικού συστήματος περιλαμβάνει κυρίως έξι μέρη, τα οποία είναι σχεδίαση ιστοσελίδας τηλεχειρισμού, σχεδιασμός συστήματος διαχείρισης κεντρικού ελέγχου, σχεδιασμός προγράμματος κύριου ελεγκτή κέντρου ελέγχου ATMegal28, σχεδιασμός προγράμματος συντονιστή CC2430, σχεδιασμός προγράμματος κόμβου παρακολούθησης CC2430, σχεδίαση προγράμματος επιλογής κόμβου παρακολούθησης CC2430.
3.1 Σχεδιασμός προγράμματος ZigBee Coordinator
Ο συντονιστής ολοκληρώνει πρώτα την προετοιμασία του επιπέδου εφαρμογής, ορίζει την κατάσταση του επιπέδου εφαρμογής και την κατάσταση λήψης σε αδράνεια, στη συνέχεια ενεργοποιεί τις καθολικές διακοπές και αρχικοποιεί τη θύρα I/O.Στη συνέχεια, ο συντονιστής αρχίζει να δημιουργεί ένα ασύρματο δίκτυο αστεριών.Στο πρωτόκολλο, ο συντονιστής επιλέγει αυτόματα τη ζώνη των 2,4 GHz, ο μέγιστος αριθμός bit ανά δευτερόλεπτο είναι 62 500, το προεπιλεγμένο PANID είναι 0×1347, το μέγιστο βάθος στοίβας είναι 5, ο μέγιστος αριθμός byte ανά αποστολή είναι 93 και ο ρυθμός baud της σειριακής θύρας είναι 57 600 bit/s.Το SL0W TIMER δημιουργεί 10 διακοπές ανά δευτερόλεπτο.Μετά την επιτυχή δημιουργία του δικτύου ZigBee, ο συντονιστής στέλνει τη διεύθυνσή του στο MCU του κέντρου ελέγχου.Εδώ, το κέντρο ελέγχου MCU προσδιορίζει τον ZigBee Coordinator ως μέλος του κόμβου παρακολούθησης και η ταυτοποιημένη διεύθυνσή του είναι 0. Το πρόγραμμα εισέρχεται στον κύριο βρόχο.Αρχικά, καθορίστε εάν υπάρχουν νέα δεδομένα που αποστέλλονται από τον τερματικό κόμβο, εάν υπάρχουν, τα δεδομένα μεταδίδονται απευθείας στο MCU του κέντρου ελέγχου.Προσδιορίστε εάν η MCU του κέντρου ελέγχου έχει αποσταλεί οδηγίες, εάν ναι, στείλτε τις οδηγίες στον αντίστοιχο τερματικό κόμβο ZigBee.Κρίνετε εάν η ασφάλεια είναι ανοιχτή, εάν υπάρχει διαρρήκτης, εάν ναι, στείλτε τις πληροφορίες συναγερμού στο MCU του κέντρου ελέγχου.Κρίνετε εάν η λυχνία βρίσκεται σε κατάσταση αυτόματου ελέγχου, εάν ναι, ενεργοποιήστε τον μετατροπέα αναλογικού σε ψηφιακό για δειγματοληψία, η τιμή δειγματοληψίας είναι το κλειδί για την ενεργοποίηση ή απενεργοποίηση του φωτός, εάν αλλάξει η κατάσταση φωτός, οι πληροφορίες νέας κατάστασης είναι μεταδίδεται στο κέντρο ελέγχου MC-U.
3.2 Προγραμματισμός τερματικού κόμβου ZigBee
Ο τερματικός κόμβος ZigBee αναφέρεται στον ασύρματο κόμβο ZigBee που ελέγχεται από τον συντονιστή ZigBee.Στο σύστημα, είναι κυρίως ο κόμβος παρακολούθησης και η προαιρετική προσθήκη ελεγκτή οικιακής συσκευής.Η εκκίνηση των τερματικών κόμβων ZigBee περιλαμβάνει επίσης την προετοιμασία του επιπέδου εφαρμογής, το άνοιγμα διακοπών και την προετοιμασία των θυρών I/O.Στη συνέχεια, προσπαθήστε να εγγραφείτε στο δίκτυο ZigBee.Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι μόνο οι τερματικοί κόμβοι με ρύθμιση συντονιστή ZigBee επιτρέπεται να ενταχθούν στο δίκτυο.Εάν ο τερματικός κόμβος ZigBee αποτύχει να συνδεθεί στο δίκτυο, θα προσπαθεί ξανά κάθε δύο δευτερόλεπτα μέχρι να συνδεθεί με επιτυχία στο δίκτυο.Αφού συνδεθεί επιτυχώς στο δίκτυο, ο τερματικός κόμβος ZI-Gbee στέλνει τις πληροφορίες εγγραφής του στον Συντονιστή ZigBee, ο οποίος στη συνέχεια τις προωθεί στο MCU του κέντρου ελέγχου για να ολοκληρώσει την εγγραφή του τερματικού κόμβου ZigBee.Εάν ο τερματικός κόμβος ZigBee είναι κόμβος παρακολούθησης, μπορεί να πραγματοποιήσει τον έλεγχο του φωτισμού και της ασφάλειας.Το πρόγραμμα είναι παρόμοιο με τον συντονιστή ZigBee, με τη διαφορά ότι ο κόμβος παρακολούθησης πρέπει να στείλει δεδομένα στον συντονιστή ZigBee και, στη συνέχεια, ο συντονιστής ZigBee στέλνει δεδομένα στο MCU του κέντρου ελέγχου.Εάν ο τερματικός κόμβος ZigBee είναι ελεγκτής ηλεκτρικού ανεμιστήρα, χρειάζεται μόνο να λάβει τα δεδομένα του επάνω υπολογιστή χωρίς να φορτώσει την κατάσταση, ώστε ο έλεγχός του να μπορεί να ολοκληρωθεί απευθείας στη διακοπή της ασύρματης λήψης δεδομένων.Στη διακοπή λήψης ασύρματων δεδομένων, όλοι οι τερματικοί κόμβοι μεταφράζουν τις λαμβανόμενες οδηγίες ελέγχου στις παραμέτρους ελέγχου του ίδιου του κόμβου και δεν επεξεργάζονται τις ληφθείσες ασύρματες οδηγίες στο κύριο πρόγραμμα του κόμβου.
4 Διαδικτυακός εντοπισμός σφαλμάτων
Η αυξανόμενη οδηγία για τον κωδικό εντολής του σταθερού εξοπλισμού που εκδίδεται από το κεντρικό σύστημα διαχείρισης ελέγχου αποστέλλεται στο MCU του κέντρου ελέγχου μέσω της σειριακής θύρας του υπολογιστή και στον συντονιστή μέσω της διεπαφής δύο γραμμών και στη συνέχεια στο τερματικό ZigBee κόμβος από τον συντονιστή.Όταν ο τερματικός κόμβος λάβει τα δεδομένα, τα δεδομένα αποστέλλονται ξανά στον υπολογιστή μέσω της σειριακής θύρας.Σε αυτόν τον υπολογιστή, τα δεδομένα που λαμβάνονται από τον τερματικό κόμβο ZigBee συγκρίνονται με τα δεδομένα που αποστέλλονται από το κέντρο ελέγχου.Το κεντρικό σύστημα διαχείρισης ελέγχου στέλνει 2 οδηγίες κάθε δευτερόλεπτο.Μετά από 5 ώρες δοκιμής, το λογισμικό δοκιμών σταματά όταν δείχνει ότι ο συνολικός αριθμός των ληφθέντων πακέτων είναι 36.000 πακέτα.Τα αποτελέσματα των δοκιμών του λογισμικού δοκιμών μετάδοσης δεδομένων πολλαπλών πρωτοκόλλων φαίνονται στο Σχήμα 6. Ο αριθμός των σωστών πακέτων είναι 36 000, ο αριθμός των λανθασμένων πακέτων είναι 0 και το ποσοστό ακρίβειας είναι 100%.
Η τεχνολογία ZigBee χρησιμοποιείται για την υλοποίηση της εσωτερικής δικτύωσης του έξυπνου σπιτιού, η οποία έχει τα πλεονεκτήματα του βολικού τηλεχειρισμού, της ευέλικτης προσθήκης νέου εξοπλισμού και της αξιόπιστης απόδοσης ελέγχου.Η τεχνολογία RFTD χρησιμοποιείται για την πραγματοποίηση αναγνώρισης χρήστη και τη βελτίωση της ασφάλειας του συστήματος.Μέσω της πρόσβασης της μονάδας GSM πραγματοποιούνται οι λειτουργίες τηλεχειρισμού και συναγερμού.
Ώρα δημοσίευσης: Ιαν-06-2022