Ang Smart home usa ka balay isip plataporma, ang paggamit sa integrated wiring technology, network communication technology, security technology, automatic control technology, audio ug video technology aron mahiusa ang mga pasilidad nga may kalabotan sa kinabuhi sa panimalay, iskedyul sa pagtukod og episyente nga mga pasilidad sa residensyal ug sistema sa pagdumala sa pamilya. , pagpalambo sa kasegurohan sa panimalay, kasayon, kaharuhay, artistry, ug makaamgo sa pagpanalipod sa kinaiyahan ug makadaginot sa enerhiya nga buhing palibot.Pinasukad sa pinakabag-o nga kahulugan sa smart home, tan-awa ang mga kinaiya sa teknolohiya sa ZigBee, disenyo niini nga sistema, ang gikinahanglan sa naglangkob sa usa ka smart home system (smart home (central) control system, household lighting control system, home security systems), sa basehan sa miduyog sa panimalay wiring nga sistema, sa balay nga sistema sa network, background sa musika nga sistema ug sa pamilya palibot sa pagkontrolar sa sistema.Sa pagmatuod nga nagpuyo sa salabutan, instalar sa tanan nga gikinahanglan nga sistema sa bug-os lamang, ug ang sistema sa panimalay nga nag-instalar opsyonal nga sistema sa usa ka matang ug sa ibabaw sa labing menos makatawag sa intelligence nagpuyo sa. Busa, kini nga sistema matawag nga intelihenteng panimalay.
1. System Design Scheme
Ang sistema gilangkuban sa mga kontrolado nga mga aparato ug mga hilit nga kontrol nga mga aparato sa balay.Lakip niini, ang kontrolado nga mga himan sa pamilya nag-una naglakip sa kompyuter nga maka-access sa Internet, control center, monitoring node ug controller sa mga gamit sa panimalay nga mahimong idugang.Ang mga remote control device kasagarang gilangkoban sa mga remote computer ug mobile phones.
Ang mga nag-unang gimbuhaton sa sistema mao ang: 1) ang atubangang panid sa pag-browse sa panid sa web, pagdumala sa kasayuran sa background;2) Makaamgo sa switch control sa mga gamit sa panimalay sa sulod, seguridad ug suga pinaagi sa Internet ug mobile phone;3) Pinaagi sa RFID module aron maamgohan ang user identification, aron makompleto ang indoor security status switch, sa kaso sa pagpangawat pinaagi sa SMS alarm sa user;4) Pinaagi sa software sa sistema sa pagdumala sa sentral nga kontrol aron makompleto ang lokal nga kontrol ug pagpakita sa kahimtang sa sulud sa suga ug mga gamit sa balay;5) Ang pagtipig sa personal nga kasayuran ug pagtipig sa kahimtang sa sulud sa sulud nakompleto pinaagi sa paggamit sa database.Kombenyente alang sa mga tiggamit sa pagpangutana sa kahimtang sa sulud sa kagamitan pinaagi sa sentral nga kontrol ug sistema sa pagdumala.
2. Sistema sa Hardware Design
Ang disenyo sa hardware sa sistema naglakip sa disenyo sa control center, ang monitoring node ug ang opsyonal nga pagdugang sa home appliance controller (kuhaa ang electric fan controller isip pananglitan).
2.1 Ang Control Center
Ang mga nag-unang gimbuhaton sa control center mao ang mosunod: 1) Aron makatukod ug wireless nga ZigBee network, idugang ang tanang monitoring nodes sa network, ug makaamgo sa pagdawat sa bag-ong kagamitan;2) pag-ila sa user, ang user sa balay o balik pinaagi sa user card aron makab-ot ang sulud nga switch sa seguridad;3) Kung adunay kawatan nga mosulod sa kwarto, magpadala usa ka mubo nga mensahe sa tiggamit aron maalarma.Ang mga tiggamit mahimo usab nga makontrol ang seguridad sa sulud, suga ug mga gamit sa balay pinaagi sa mubu nga mga mensahe;4) Kung ang sistema nag-inusarang nagdagan, ang LCD nagpakita sa kasamtangan nga kahimtang sa sistema, nga sayon alang sa mga tiggamit sa pagtan-aw;5) Tipigi ang kahimtang sa elektrikal nga kagamitan ug ipadala kini sa PC aron maamgohan ang sistema online.
Gisuportahan sa hardware ang Carrier sense multiple access/Collision detection (CSMA/CA).Ang operating boltahe sa 2.0 ~ 3.6V maayo sa ubos nga konsumo sa kuryente sa sistema.Pagbutang ug wireless ZigBee star network sa sulod sa balay pinaagi sa pagkonektar sa ZigBee coordinator module sa control center.Ug ang tanan nga mga monitoring nodes, gipili aron idugang ang home appliance controller ingon nga terminal node sa network aron moapil sa network, aron maamgohan ang wireless nga ZigBee network control sa sulud sa seguridad ug mga gamit sa balay.
2.2 Pag-monitor sa mga Node
Ang mga gimbuhaton sa monitoring node mao ang mga musunud: 1) pag-detect sa signal sa lawas sa tawo, tunog ug kahayag nga alarma kung ang mga kawatan mosulong;2) pagkontrol sa suga, ang control mode gibahin ngadto sa awtomatik nga kontrol ug manwal nga pagkontrol, ang awtomatik nga pagkontrol kay on/off sa suga nga awtomatik sumala sa kalig-on sa suga sa sulod, ang manwal nga pagkontrol sa suga pinaagi sa sentral nga sistema sa pagkontrol, (3) ang impormasyon sa alarma ug uban pang impormasyon nga gipadala ngadto sa control center, ug nakadawat sa mga control command gikan sa control center aron makompleto ang pagkontrol sa kagamitan.
Ang infrared plus microwave detection mode mao ang labing kasagarang paagi sa pag-detect sa signal sa lawas sa tawo.Ang pyroelectric infrared probe mao ang RE200B, ug ang amplification device kay BISS0001.Ang RE200B gipadagan sa 3-10 V boltahe ug adunay built-in nga pyroelectric dual-sensitive infrared nga elemento.Kung ang elemento makadawat sa infrared nga kahayag, ang photoelectric nga epekto mahitabo sa mga poste sa matag elemento ug ang bayad magtigum.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 sangkap, ang passive pyroelectric infrared switch mahimong maporma.Ang module sa Ant-g100 gigamit alang sa sensor sa microwave, ang frequency sa sentro mao ang 10 GHz, ug ang labing taas nga oras sa pagtukod mao ang 6μs.Inubanan sa pyroelectric infrared module, ang error rate sa target detection mahimong epektibo nga makunhuran.
Ang module sa pagkontrol sa kahayag nag-una nga gilangkoban sa photosensitive resistor ug light control relay.Ikonektar ang photosensitive resistor sa serye sa adjustable resistor nga 10 K ω, dayon ikonektar ang pikas tumoy sa photosensitive resistor sa yuta, ug ikonektar ang pikas tumoy sa adjustable resistor sa taas nga lebel.Ang bili sa boltahe sa duha ka mga punto sa koneksyon sa pagsukol makuha pinaagi sa SCM analog-to-digital converter aron mahibal-an kung ang kasamtangan nga suga anaa.Ang adjustable nga resistensya mahimong ipasibo sa tiggamit aron matubag ang intensity sa kahayag kung ang suga gibuksan lang.Ang mga switch sa suga sa sulud gikontrol sa mga relay.Usa ra ka input/output port ang makab-ot.
2.3 Pilia ang Added Home Appliance Controller
Pilia nga idugang ang kontrol sa mga gamit sa panimalay nga nag-una sumala sa function sa aparato aron makab-ot ang pagkontrol sa aparato, dinhi sa electric fan ingon usa ka pananglitan.Ang kontrol sa fan mao ang control center mahimong PC fan control nga mga instruksyon nga gipadala ngadto sa electric fan controller pinaagi sa ZigBee network nga pagpatuman, lain-laing mga appliances identification number lahi, pananglitan, ang mga probisyon niini nga kasabutan fan identification number mao ang 122, ang domestic color TV identification number. mao ang 123, sa ingon nakaamgo sa pag-ila sa lain-laing mga electrical home appliances control center.Alang sa parehas nga code sa panudlo, ang lainlaing mga gamit sa balay naghimo sa lainlaing mga gimbuhaton.Gipakita sa Figure 4 ang komposisyon sa mga gamit sa panimalay nga gipili alang sa pagdugang.
3. Disenyo sa software sa sistema
Ang disenyo sa software sa sistema nag-una naglakip sa unom ka mga bahin, nga mao ang remote control web page design, sentral nga control management system design, control center main controller ATMegal28 program design, CC2430 coordinator program design, CC2430 monitoring node program design, CC2430 pilia add device program design.
3.1 Disenyo sa programa sa ZigBee Coordinator
Ang coordinator unang mokompleto sa application layer initialization, magtakda sa application layer state ug modawat sa state ngadto sa idle, unya mo-on sa global interrupts ug mag-initialize sa I/O port.Ang coordinator dayon magsugod sa pagtukod og wireless star network.Sa protocol, ang coordinator awtomatik nga mopili sa 2.4 GHz band, ang maximum nga gidaghanon sa mga bits kada segundo mao ang 62 500, ang default PANID mao ang 0 × 1347, ang maximum stack giladmon mao ang 5, ang maximum nga gidaghanon sa mga bytes matag ipadala mao ang 93, ug ang serial port baud rate mao ang 57 600 bit/s.Ang SL0W TIMER makamugna og 10 ka interrupts kada segundo.Human malamposong maestablisar ang ZigBee network, ipadala sa coordinator ang adres niini ngadto sa MCU sa control center.Dinhi, ang control center MCU nagpaila sa ZigBee Coordinator isip usa ka miyembro sa monitoring node, ug ang giila nga adres niini mao ang 0. Ang programa mosulod sa main loop.Una, tinoa kung adunay bag-ong datos nga gipadala sa terminal node, kung adunay, ang datos direkta nga gipasa 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 bukas ang seguridad, kung adunay kawatan, kung mao, ipadala ang impormasyon sa alarma sa MCU sa control center;Hukmi kung ang suga naa sa awtomatik nga kontrol nga estado, kung mao, i-on ang analog-to-digital converter para sa sampling, ang sampling nga kantidad mao ang yawe sa pagpabalik o pagpalong sa suga, kung ang kahayag nga kahimtang mausab, ang bag-ong impormasyon sa estado mao ang gipadala ngadto sa control center MC-U.
3.2 ZigBee Terminal Node Programming
Ang ZigBee terminal node nagtumong sa wireless ZigBee node nga kontrolado sa ZigBee coordinator.Sa sistema, kini nag-una sa monitoring node ug ang opsyonal nga pagdugang sa household appliance controller.Ang pag-initialize sa ZigBee terminal nodes naglakip usab sa application layer initialization, pag-abli sa mga interrupt, ug pagsugod sa I/O ports.Unya sulayi ang pag-apil sa ZigBee network.Importante nga hinumdoman nga ang mga end node lamang nga adunay ZigBee coordinator setup ang gitugotan sa pag-apil sa network.Kon ang ZigBee terminal node mapakyas sa pag-apil sa network, kini mosulay pag-usab matag duha ka segundos hangtud nga kini malampuson nga moapil sa network.Human sa malampusong pag-apil sa network, ang ZI-Gbee terminal node mopadala sa impormasyon sa pagrehistro niini ngadto sa ZigBee Coordinator, nga ipasa kini ngadto sa MCU sa control center aron makompleto ang pagrehistro sa ZigBee terminal node.Kung ang ZigBee terminal node usa ka monitoring node, kini makaamgo sa kontrol sa suga ug seguridad.Ang programa susama sa ZigBee coordinator, gawas nga ang monitoring node kinahanglan nga 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 lamang nga makadawat sa datos sa ibabaw nga kompyuter nga walay pag-upload sa estado, aron ang pagkontrol niini mahimong direktang makompleto sa pagkabalda sa pagdawat sa wireless data.Sa wireless data nga nakadawat sa pagkabalda, ang tanan nga mga terminal node naghubad sa nadawat nga mga instruksyon sa pagkontrol ngadto sa mga parameter sa pagkontrol sa node mismo, ug dili pagproseso sa nadawat nga wireless nga mga instruksyon sa main program sa node.
4 Online nga pag-debug
Ang nagkadaghang instruksyon alang sa code sa instruksiyon sa fixed equipment nga gi-isyu sa central control management system gipadala ngadto 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.Sa diha nga ang terminal node makadawat sa data, ang data ipadala ngadto sa PC pinaagi sa serial port pag-usab.Niini nga PC, ang datos nga nadawat sa ZigBee terminal node gitandi sa datos nga gipadala sa control center.Ang sistema sa pagdumala sa sentral nga kontrol nagpadala 2 nga mga panudlo matag segundo.Pagkahuman sa 5 ka oras nga pagsulay, ang software sa pagsulay mohunong kung kini nagpakita nga ang kinatibuk-ang gidaghanon sa nadawat nga mga pakete mao ang 36,000 nga mga pakete.Ang mga resulta sa pagsulay sa multi-protocol data transmission testing software gipakita sa Figure 6. Ang gidaghanon sa husto nga mga pakete mao ang 36 000, ang gidaghanon sa sayop nga mga pakete mao ang 0, ug ang katukma nga rate mao ang 100%.
Ang teknolohiya sa ZigBee gigamit aron maamgohan ang internal nga networking sa smart home, nga adunay mga bentaha sa kombenyente nga hilit nga kontrol, flexible nga pagdugang sa bag-ong kagamitan ug kasaligan nga pasundayag sa pagkontrol.Ang teknolohiya sa RFTD gigamit aron mahibal-an ang pag-ila sa gumagamit ug mapaayo ang seguridad sa sistema.Pinaagi sa pag-access sa GSM module, ang remote control ug alarm functions natuman.
Oras sa pag-post: Ene-06-2022