Ang Smart home usa ka balay isip plataporma, nga naggamit sa integrated wiring technology, network communication technology, security technology, automatic control technology, audio ug video technology aron i-integrate ang mga pasilidad nga may kalabutan sa kinabuhi sa panimalay, mag-iskedyul sa pagtukod og episyente nga mga pasilidad sa residensyal ug sistema sa pagdumala sa mga kalihokan sa pamilya, mapaayo ang seguridad sa panimalay, kasayon, kahupayan, arte, ug makab-ot ang pagpanalipod sa kalikopan ug pagdaginot sa enerhiya nga palibot sa pagpuyo. Base sa pinakabag-o nga kahulugan sa smart home, nagtumong sa mga kinaiya sa teknolohiya sa ZigBee, ang disenyo niini nga sistema, ang gikinahanglan nga naglangkob sa usa ka smart home system (smart home (central) control system, household lighting control system, home security system), base sa paghiusa sa household wiring system, home network system, background music system ug family environment control system. Sa pag-angkon nga nagpuyo sa intelligence, ang tanan nga gikinahanglan nga sistema hingpit nga na-install, ug ang sistema sa panimalay nga naka-install og opsyonal nga sistema sa labing menos usa ka klase o labaw pa mahimong makatawag og intelligence nga nagpuyo. Busa, kini nga sistema matawag nga intelligence home.
1. Eskema sa Disenyo sa Sistema
Ang sistema gilangkoban sa mga kontroladong aparato ug mga remote control device sa balay. Lakip niini, ang mga kontroladong aparato sa pamilya naglakip sa kompyuter nga maka-access sa Internet, ang control center, ang monitoring node ug ang controller sa mga appliances sa panimalay nga mahimong idugang. Ang mga remote control device kasagaran gilangkoban sa mga remote computer ug mga mobile phone.
Ang mga nag-unang gimbuhaton sa sistema mao ang: 1) ang front page sa web page browsing, background information management; 2) Pag-implementar sa switch control sa mga indoor household appliances, seguridad, ug suga pinaagi sa Internet ug mobile phone; 3) Pinaagi sa RFID module aron ma-implementar ang user identification, aron makompleto ang indoor security status switch, kung adunay pagpangawat pinaagi sa SMS alarm ngadto sa user; 4) Pinaagi sa central control management system software aron makompleto ang local control ug status display sa indoor lighting ug household appliances; 5) Ang personal information storage ug indoor equipment status storage makompleto pinaagi sa database. Mas sayon para sa mga user ang pagpangutana sa indoor equipment status pinaagi sa central control and management system.
2. Disenyo sa Hardware sa Sistema
Ang disenyo sa hardware sa sistema naglakip sa disenyo sa control center, ang monitoring node ug ang opsyonal nga pagdugang sa home appliance controller (pananglitan ang electric fan controller).
2.1 Ang Sentro sa Pagkontrol
Ang mga nag-unang gimbuhaton sa control center mao ang mosunod: 1) Paghimo og wireless ZigBee network, idugang ang tanang monitoring nodes sa network, ug ipatuman ang pagdawat sa bag-ong kagamitan; 2) Pag-ila sa tiggamit, ang tiggamit anaa sa balay o balik pinaagi sa user card aron makab-ot ang indoor security switch; 3) Kung adunay kawatan nga mosulod sa kwarto, magpadala og mubo nga mensahe sa tiggamit aron mag-alarma. Mahimo usab nga makontrol sa mga tiggamit ang indoor security, suga, ug mga gamit sa balay pinaagi sa mubo nga mga mensahe; 4) Kung ang sistema nagdagan nga mag-inusara, ang LCD nagpakita sa kasamtangang kahimtang sa sistema, nga sayon tan-awon sa mga tiggamit; 5) Tipigi ang kahimtang sa mga kagamitan sa kuryente ug ipadala kini sa PC aron ipatuman ang sistema online.
Ang hardware nagsuporta sa Carrier sense multiple access/Collision detection (CSMA/CA). Ang operating voltage nga 2.0 ~ 3.6V makatabang sa ubos nga konsumo sa kuryente sa sistema. Pag-set up og wireless ZigBee star network sa sulod sa balay pinaagi sa pagkonektar sa ZigBee coordinator module sa control center. Ug ang tanang monitoring nodes, pilion aron idugang ang home appliance controller isip terminal node sa network aron moapil sa network, aron matuman ang wireless ZigBee network control sa indoor security ug home appliances.
2.2 Mga Node sa Pagmonitor
Ang mga gimbuhaton sa monitoring node mao ang mosunod: 1) pag-detect sa signal sa lawas sa tawo, pag-alarma sa tingog ug kahayag kung mosulod ang mga kawatan; 2) pagkontrol sa suga, ang control mode gibahin sa automatic control ug manual control, ang automatic control kay awtomatikong mo-on/mo-off sa suga sumala sa kusog sa suga sa sulod sa balay, ang manual control lighting control kay pinaagi sa central control system, (3) ang impormasyon sa alarma ug uban pang impormasyon ipadala sa control center, ug modawat og mga control command gikan sa control center aron makompleto ang equipment control.
Ang infrared plus microwave detection mode mao ang pinakakomon nga paagi sa pag-detect sa signal sa lawas sa tawo. Ang pyroelectric infrared probe mao ang RE200B, ug ang amplification device mao ang BISS0001. Ang RE200B gipadagan sa 3-10 V nga boltahe ug adunay built-in nga pyroelectric dual-sensitive infrared element. Kung ang elemento makadawat og infrared light, ang photoelectric effect mahitabo sa mga pole sa matag elemento ug ang charge matipon. Ang BISS0001 usa ka digital-analog hybrid asIC nga gilangkoban sa operational amplifier, voltage comparator, state controller, delay time timer ug blocking time timer. Uban sa RE200B ug pipila ka mga component, ang passive pyroelectric infrared switch mahimong maporma. Ang Ant-g100 module gigamit para sa microwave sensor, ang center frequency kay 10 GHz, ug ang maximum establishment time kay 6μs. Inubanan sa pyroelectric infrared module, ang error rate sa target detection mahimong epektibong maminusan.
Ang light control module kasagaran gilangkoban sa photosensitive resistor ug light control relay. Ikonektar ang photosensitive resistor nga serye gamit ang adjustable resistor nga 10 K ω, dayon ikonektar ang pikas tumoy sa photosensitive resistor sa ground, ug ikonektar ang pikas tumoy sa adjustable resistor sa high level. Ang voltage value sa duha ka resistance connection point makuha pinaagi sa SCM analog-to-digital converter aron mahibal-an kung nagsiga ba ang suga karon. Ang adjustable resistance mahimong i-adjust sa tiggamit aron matubag ang intensity sa suga kung bag-o lang gisiga ang suga. Ang mga indoor lighting switch gikontrol sa mga relay. Usa ra ka input/output port ang makab-ot.
2.3 Pilia ang Gidugang nga Home Appliance Controller
Pilia ang pagdugang sa kontrol sa mga appliances sa panimalay base sa function sa device aron makab-ot ang device control, dinhi ang electric fan isip ehemplo. Ang fan control mao ang control center nga ipadala sa PC fan control controller pinaagi sa ZigBee network implementation, managlahi ang appliances identification number, pananglitan, ang mga probisyon niini nga kasabutan mao ang fan identification number kay 122, ang domestic color TV identification number kay 123, sa ingon niini ma-ila ang lain-laing electrical home appliances control center. Para sa parehas nga instruction code, managlahi ang function sa lain-laing mga appliances sa panimalay. Ang Figure 4 nagpakita sa komposisyon sa mga appliances sa panimalay nga gipili para idugang.
3. Disenyo sa software sa sistema
Ang disenyo sa software sa sistema naglakip sa unom ka bahin, nga mao ang disenyo sa web page sa remote control, disenyo sa central control management system, disenyo sa programa sa control center main controller ATMegal28, disenyo sa programa sa CC2430 coordinator, disenyo sa programa sa CC2430 monitoring node, ug disenyo sa programa sa CC2430 select add device.
3.1 Disenyo sa programa sa ZigBee Coordinator
Una nga gikompleto sa coordinator ang initialization sa application layer, gi-set ang application layer state ug receive state sa idle, dayon gi-on ang global interrupts ug gi-initialize ang I/O port. Unya, gisugdan sa coordinator ang paghimo og wireless star network. Sa protocol, awtomatikong gipili sa coordinator ang 2.4 GHz band, ang maximum nga gidaghanon sa bits kada segundo kay 62,500, ang default nga PANID kay 0×1347, ang maximum stack depth kay 5, ang maximum nga gidaghanon sa bytes kada send kay 93, ug ang serial port baud rate kay 57,600 bit/s. Ang SL0W TIMER makamugna og 10 ka interrupts kada segundo. Human malampusong ma-establisar ang ZigBee network, ipadala sa coordinator ang address niini sa MCU sa control center. Dinhi, giila sa control center MCU ang ZigBee Coordinator isip miyembro sa monitoring node, ug ang giila nga address niini kay 0. Ang programa mosulod sa main loop. Una, tinoa kung adunay bag-ong data nga gipadala sa terminal node, kung aduna man, ang data direktang ipadala sa MCU sa control center; Tinoa kung ang MCU sa control center adunay mga instruksyon nga gipadala, kung mao, ipadala ang mga instruksyon ngadto sa katugbang nga ZigBee terminal node; Hukmi kung ang seguridad bukas, kung adunay kawatan, kung mao, ipadala ang impormasyon sa alarma ngadto sa MCU sa control center; Hukmi kung ang suga naa sa automatic control state, kung mao, i-on ang analog-to-digital converter para sa sampling, ang sampling value mao ang yawe sa pag-on o pag-off sa suga, kung ang kahimtang sa suga mausab, ang bag-ong impormasyon sa estado ipadala ngadto sa control center MC-U.
3.2 Pagprograma sa ZigBee Terminal Node
Ang ZigBee terminal node nagtumong sa wireless ZigBee node nga gikontrol sa ZigBee coordinator. Sa sistema, kini kasagaran ang monitoring node ug ang opsyonal nga pagdugang sa household appliance controller. Ang pagsugod sa ZigBee terminal nodes naglakip usab sa pagsugod sa application layer, pag-abli sa mga interrupt, ug pagsugod sa mga I/O port. Dayon sulayi pag-apil sa ZigBee network. Importante nga matikdan nga ang mga end node nga adunay ZigBee coordinator setup lamang ang gitugotan nga moapil sa network. Kung ang ZigBee terminal node mapakyas sa pag-apil sa network, mosulay kini pag-usab matag duha ka segundo hangtod nga malampuson kini nga moapil sa network. Human sa malampuson nga pag-apil sa network, ang ZI-Gbee terminal node magpadala sa impormasyon sa pagrehistro niini ngadto sa ZigBee Coordinator, nga dayon ipadala kini sa MCU sa control center aron makompleto ang pagrehistro sa ZigBee terminal node. Kung ang ZigBee terminal node usa ka monitoring node, mahimo niini nga makontrol ang suga ug seguridad. Ang programa susama sa ZigBee coordinator, gawas lang nga ang monitoring node kinahanglan magpadala og data ngadto sa ZigBee coordinator, ug dayon ang ZigBee Coordinator magpadala og data ngadto sa MCU sa control center. Kung ang ZigBee terminal node usa ka electric fan controller, kinahanglan lang niini nga makadawat sa data sa ibabaw nga computer nga dili kinahanglan nga i-upload ang state, aron ang pagkontrol niini direktang makompleto sa pagkabalda sa wireless data receiving. Sa wireless data receiving interruption, ang tanang terminal node maghubad sa nadawat nga control instructions ngadto sa control parameters sa node mismo, ug dili moproseso sa nadawat nga wireless instructions sa main program sa node.
4 Online nga Pag-debug
Ang nagkadako nga instruksyon para sa instruction code sa fixed equipment nga gi-isyu sa central control management system ipadala sa MCU sa control center pinaagi sa serial port sa computer, ug ngadto sa coordinator pinaagi sa two-line interface, ug dayon ngadto sa ZigBee terminal node sa coordinator. Kung madawat sa terminal node ang data, ang data ipadala pag-usab sa PC pinaagi sa serial port. Niini nga PC, ang data nga nadawat sa ZigBee terminal node itandi sa data nga gipadala sa control center. Ang central control management system magpadala og 2 ka instruksyon matag segundo. Human sa 5 ka oras nga pagsulay, mohunong ang testing software kung kini magpakita nga ang kinatibuk-ang gidaghanon sa nadawat nga mga packet kay 36,000 ka packet. Ang mga resulta sa pagsulay sa multi-protocol data transmission testing software gipakita sa Figure 6. Ang gidaghanon sa husto nga mga packet kay 36,000, ang gidaghanon sa sayop nga mga packet kay 0, ug ang accuracy rate kay 100%.
Ang teknolohiya sa ZigBee gigamit aron matuman ang internal networking sa smart home, nga adunay mga bentaha sa kombenyente nga remote control, flexible nga pagdugang sa bag-ong kagamitan ug kasaligan nga performance sa pagkontrol. Ang teknolohiya sa RFTD gigamit aron matuman ang pag-ila sa tiggamit ug mapaayo ang seguridad sa sistema. Pinaagi sa pag-access sa GSM module, ang mga function sa remote control ug alarma matuman.
Oras sa pag-post: Enero-06-2022