Viedā māja ir māja kā platforma, kurā tiek izmantota integrēta elektroinstalācijas tehnoloģija, tīkla komunikāciju tehnoloģija, drošības tehnoloģija, automātiskās vadības tehnoloģija, audio un video tehnoloģija, lai integrētu ar mājsaimniecības dzīvi saistītās iekārtas, plānotu efektīvu dzīvojamo ēku un ģimenes lietu pārvaldības sistēmas izveidi, uzlabotu mājas drošību, ērtības, komfortu, mākslinieciskumu un ieviestu vides aizsardzību un enerģiju taupošu dzīves vidi. Balstoties uz jaunāko viedās mājas definīciju, atsaucoties uz ZigBee tehnoloģijas īpašībām, šīs sistēmas projektēšanā nepieciešamā ietver viedās mājas sistēmu (viedās mājas (centrālā) vadības sistēma, mājsaimniecības apgaismojuma vadības sistēma, mājas drošības sistēmas), kuras pamatā ir apvienota mājsaimniecības elektroinstalācijas sistēma, mājas tīkla sistēma, fona mūzikas sistēma un ģimenes vides kontroles sistēma. Apstiprinot, ka intelekts ir integrēts, visas nepieciešamās sistēmas ir pilnībā instalētas, un mājsaimniecības sistēmu, kurā ir instalēta vismaz viena veida vai augstāka līmeņa papildu sistēma, var saukt par intelektu. Tāpēc šo sistēmu var saukt par viedās mājas sistēmu.
1. Sistēmas projektēšanas shēma
Sistēma sastāv no vadāmām ierīcēm un tālvadības ierīcēm mājās. Starp tām vadāmās ierīces saimē galvenokārt ietver datoru, kas var piekļūt internetam, vadības centru, uzraudzības mezglu un pievienojamo sadzīves tehnikas kontrolieri. Tālvadības ierīces galvenokārt sastāv no attālinātiem datoriem un mobilajiem tālruņiem.
Sistēmas galvenās funkcijas ir: 1) tīmekļa lapas pārlūkošana, fona informācijas pārvaldība; 2) iekštelpu sadzīves tehnikas, drošības un apgaismojuma slēdžu vadības realizēšana, izmantojot internetu un mobilo tālruni; 3) lietotāja identifikācijas realizēšana, izmantojot RFID moduli, lai pabeigtu iekštelpu drošības statusa slēdzi zādzības gadījumā, nosūtot lietotājam SMS trauksmi; 4) iekštelpu apgaismojuma un sadzīves tehnikas lokālās vadības un statusa attēlošanas veikšana, izmantojot centrālās vadības pārvaldības sistēmas programmatūru; 5) personiskās informācijas glabāšana un iekštelpu iekārtu statusa glabāšana tiek veikta, izmantojot datubāzi. Lietotājiem ir ērti vaicāt iekštelpu iekārtu statusu, izmantojot centrālo vadības un pārvaldības sistēmu.
2. Sistēmas aparatūras projektēšana
Sistēmas aparatūras projektēšanā ietilpst vadības centra, uzraudzības mezgla un papildu sadzīves tehnikas kontrollera projektēšana (piemēram, elektriskā ventilatora kontrolleris).
2.1 Vadības centrs
Vadības centra galvenās funkcijas ir šādas: 1) Izveidot bezvadu ZigBee tīklu, pievienot tīklam visus uzraudzības mezglus un realizēt jaunu iekārtu uztveršanu; 2) Lietotāja identifikācija, lietotāja identificēšana mājās vai ārpus mājas, izmantojot lietotāja karti, lai aktivizētu iekštelpu drošības slēdzi; 3) Kad telpā ielaužas laupītājs, nosūtīt lietotājam īsziņu, lai aktivizētu trauksmi. Lietotāji var arī kontrolēt iekštelpu drošību, apgaismojumu un sadzīves tehniku, izmantojot īsziņas; 4) Kad sistēma darbojas atsevišķi, LCD ekrānā tiek parādīts pašreizējais sistēmas statuss, kas ir ērti lietotājiem apskatāms; 5) Saglabāt elektroiekārtu stāvokli un nosūtīt to uz datoru, lai sistēma darbotos tiešsaistē.
Aparatūra atbalsta Carrier sense vairāku piekļuvi/sadursmju noteikšanu (CSMA/CA). Darba spriegums 2,0–3,6 V veicina sistēmas zemu enerģijas patēriņu. Izveidojiet bezvadu ZigBee zvaigznes tīklu telpās, pieslēdzoties ZigBee koordinatora modulim vadības centrā. Un visi uzraudzības mezgli, kas atlasīti, lai pievienotu mājsaimniecības ierīces kontrolieri kā termināļa mezglu tīklā, lai pievienotos tīklam, tādējādi realizējot bezvadu ZigBee tīkla vadību iekštelpu drošības un mājsaimniecības ierīcēm.
2.2 Uzraudzības mezgli
Uzraudzības mezgla funkcijas ir šādas: 1) cilvēka ķermeņa signālu noteikšana, skaņas un gaismas trauksmes signāls, kad iebrūk zagļi; 2) apgaismojuma vadība, vadības režīmi ir sadalīti automātiskajā vadībā un manuālajā vadībā, automātiskā vadība ieslēdz/izslēdz gaismu automātiski atkarībā no iekštelpu apgaismojuma stipruma, manuālā apgaismojuma vadība notiek caur centrālo vadības sistēmu, (3) trauksmes informācija un cita informācija tiek nosūtīta uz vadības centru un saņem vadības komandas no vadības centra, lai pabeigtu iekārtas vadību.
Infrasarkanā un mikroviļņu detektēšanas režīms ir visizplatītākais veids cilvēka ķermeņa signālu noteikšanā. Piroelektriskā infrasarkanā zonde ir RE200B, un pastiprināšanas ierīce ir BISS0001. RE200B darbina 3–10 V spriegums, un tajā ir iebūvēts piroelektrisks divkārši jutīgs infrasarkanais elements. Kad elements saņem infrasarkano gaismu, katra elementa polos rodas fotoelektriskais efekts, un lādiņš uzkrājas. BISS0001 ir digitāli analoga hibrīda ASIC, kas sastāv no operacionālā pastiprinātāja, sprieguma komparatora, stāvokļa regulatora, aizkaves laika taimera un bloķēšanas laika taimera. Kopā ar RE200B un dažiem komponentiem var izveidot pasīvo piroelektrisko infrasarkano slēdzi. Mikroviļņu sensoram tika izmantots Ant-g100 modulis, centrālā frekvence bija 10 GHz, un maksimālais iestatīšanas laiks bija 6 μs. Apvienojumā ar piroelektrisko infrasarkano moduli mērķa noteikšanas kļūdu līmeni var efektīvi samazināt.
Apgaismojuma vadības modulis galvenokārt sastāv no gaismjutīga rezistora un gaismas vadības releja. Savienojiet gaismjutīgo rezistoru virknē ar regulējamu 10 K ω rezistoru, pēc tam pievienojiet gaismjutīgā rezistora otru galu zemei un regulējamā rezistora otru galu pievienojiet augstajam līmenim. Divu pretestības savienojuma punktu sprieguma vērtība tiek iegūta, izmantojot SCM analogciparu pārveidotāju, lai noteiktu, vai pašreizējā gaisma ir ieslēgta. Lietotājs var pielāgot regulējamo pretestību, lai atbilstu gaismas intensitātei, kad gaisma tikko ir ieslēgta. Iekštelpu apgaismojuma slēdžus kontrolē releji. Var nodrošināt tikai vienu ieejas/izejas portu.
2.3 Atlasiet pievienoto mājsaimniecības ierīču kontrolieri
Izvēlieties sadzīves tehnikas vadības pievienošanu galvenokārt atbilstoši ierīces funkcijai, lai panāktu ierīces vadību, šeit kā piemēru minot elektrisko ventilatoru. Ventilatora vadība ir vadības centrs, kas no datora ventilatora vadības instrukcijām nosūta elektriskā ventilatora kontrolierim, izmantojot ZigBee tīklu. Dažādu ierīču identifikācijas numuri atšķiras, piemēram, šī līguma noteikumos ventilatora identifikācijas numurs ir 122, bet sadzīves krāsu televizora identifikācijas numurs ir 123, tādējādi realizējot dažādu elektrisko sadzīves tehnikas ierīču vadības centra atpazīšanu. Ar vienu un to pašu instrukcijas kodu dažādas sadzīves tehnikas ierīces veic dažādas funkcijas. 4. attēlā parādīts pievienošanai izvēlēto sadzīves tehnikas ierīču sastāvs.
3. Sistēmas programmatūras projektēšana
Sistēmas programmatūras projektēšana galvenokārt ietver sešas daļas: tālvadības pults tīmekļa lapas dizainu, centrālās vadības pārvaldības sistēmas dizainu, vadības centra galvenā kontrollera ATMegal28 programmas dizainu, CC2430 koordinatora programmas dizainu, CC2430 uzraudzības mezgla programmas dizainu, CC2430 ierīces pievienošanas programmas dizainu.
3.1 ZigBee koordinatora programmas izstrāde
Koordinators vispirms pabeidz lietojumprogrammas slāņa inicializāciju, iestata lietojumprogrammas slāņa stāvokli un saņemšanas stāvokli uz dīkstāvi, pēc tam ieslēdz globālos pārtraukumus un inicializē I/O portu. Pēc tam koordinators sāk bezvadu zvaigznes tīkla veidošanu. Protokolā koordinators automātiski izvēlas 2,4 GHz joslu, maksimālais bitu skaits sekundē ir 62 500, noklusējuma PANID ir 0 × 1347, maksimālais steka dziļums ir 5, maksimālais baitu skaits vienā nosūtījumā ir 93 un seriālā porta datu pārraides ātrums ir 57 600 biti/s. SL0W TIMER ģenerē 10 pārtraukumus sekundē. Pēc veiksmīgas ZigBee tīkla izveides koordinators nosūta savu adresi vadības centra MCU. Šeit vadības centra MCU identificē ZigBee koordinatoru kā uzraudzības mezgla dalībnieku, un tā identificētā adrese ir 0. Programma nonāk galvenajā cilpā. Vispirms nosaka, vai termināļa mezgls ir nosūtījis jaunus datus, ja ir, dati tiek tieši pārsūtīti uz vadības centra MCU; Noteikt, vai vadības centra mikrokontrollerim ir nosūtītas instrukcijas, ja tā, nosūtīt instrukcijas uz atbilstošo ZigBee termināļa mezglu; Novērtēt, vai drošība ir atvērta, vai ir ielaušanās, ja tā, nosūtīt trauksmes informāciju uz vadības centra mikrokontrolleri; Novērtēt, vai gaisma ir automātiskās vadības stāvoklī, ja tā, ieslēgt analogciparu pārveidotāju paraugu ņemšanai, paraugu ņemšanas vērtība ir atslēga gaismas ieslēgšanai vai izslēgšanai, ja gaismas stāvoklis mainās, jaunā stāvokļa informācija tiek pārraidīta uz vadības centru MC-U.
3.2 ZigBee termināļa mezgla programmēšana
ZigBee termināļa mezgls attiecas uz bezvadu ZigBee mezglu, ko kontrolē ZigBee koordinators. Sistēmā tas galvenokārt ir uzraudzības mezgls un papildu mājsaimniecības ierīču kontrollera pievienošana. ZigBee termināļa mezglu inicializācija ietver arī lietojumprogrammu slāņa inicializāciju, pārtraukumu atvēršanu un I/O portu inicializāciju. Pēc tam mēģiniet pievienoties ZigBee tīklam. Ir svarīgi atzīmēt, ka tīklam drīkst pievienoties tikai gala mezgli ar ZigBee koordinatora iestatījumu. Ja ZigBee termināļa mezglam neizdodas pievienoties tīklam, tas mēģinās vēlreiz ik pēc divām sekundēm, līdz tas veiksmīgi pievienojas tīklam. Pēc veiksmīgas pievienošanās tīklam ZI-Gbee termināļa mezgls nosūta savu reģistrācijas informāciju ZigBee koordinatoram, kas pēc tam to pārsūta vadības centra MCU, lai pabeigtu ZigBee termināļa mezgla reģistrāciju. Ja ZigBee termināļa mezgls ir uzraudzības mezgls, tas var realizēt apgaismojuma un drošības vadību. Programma ir līdzīga ZigBee koordinatora programmai, izņemot to, ka uzraudzības mezglam ir jānosūta dati ZigBee koordinatoram, un pēc tam ZigBee koordinators nosūta datus vadības centra MCU. Ja ZigBee termināļa mezgls ir elektriskā ventilatora kontrolieris, tam ir jāsaņem tikai augšējā datora dati, neaugšupielādējot datus par stāvokli, tāpēc tā vadību var veikt tieši bezvadu datu saņemšanas pārtraukuma gadījumā. Bezvadu datu saņemšanas pārtraukuma gadījumā visi termināļa mezgli tulko saņemtās vadības instrukcijas paša mezgla vadības parametros un neapstrādā saņemtās bezvadu instrukcijas mezgla galvenajā programmā.
4 Tiešsaistes atkļūdošana
Centrālās vadības pārvaldības sistēmas izdotā stacionārās iekārtas instrukciju koda pieaugošā instrukcija tiek nosūtīta uz vadības centra mikrokontrolleri caur datora seriālo portu un uz koordinatoru caur divu līniju saskarni, un pēc tam koordinators to nosūta uz ZigBee termināļa mezglu. Kad termināļa mezgls saņem datus, tie atkal tiek nosūtīti uz datoru caur seriālo portu. Šajā datorā ZigBee termināļa mezgla saņemtie dati tiek salīdzināti ar vadības centra nosūtītajiem datiem. Centrālā vadības pārvaldības sistēma katru sekundi nosūta 2 instrukcijas. Pēc 5 stundu testēšanas testēšanas programmatūra apstājas, kad tā parāda, ka kopējais saņemto pakešu skaits ir 36 000 pakešu. Daudzprotokolu datu pārraides testēšanas programmatūras testa rezultāti ir parādīti 6. attēlā. Pareizo pakešu skaits ir 36 000, nepareizo pakešu skaits ir 0, un precizitātes līmenis ir 100 %.
ZigBee tehnoloģija tiek izmantota, lai realizētu viedās mājas iekšējo tīklu, kam ir ērta tālvadības pults, elastīga jaunu iekārtu pievienošana un uzticama vadības veiktspēja. RFTD tehnoloģija tiek izmantota, lai realizētu lietotāju identifikāciju un uzlabotu sistēmas drošību. Izmantojot GSM moduli, tiek realizētas tālvadības pults un trauksmes funkcijas.
Publicēšanas laiks: 2022. gada 6. janvāris