Rumah pintar merupakan sebuah rumah sebagai platform, penggunaan teknologi pendawaian bersepadu, teknologi komunikasi rangkaian, teknologi keselamatan, teknologi kawalan automatik, teknologi audio dan video untuk mengintegrasikan kemudahan berkaitan kehidupan isi rumah, menjadualkan pembinaan kemudahan kediaman yang cekap dan sistem pengurusan hal ehwal keluarga, meningkatkan keselamatan rumah, kemudahan, keselesaan, seni, dan merealisasikan perlindungan alam sekitar dan persekitaran hidup yang menjimatkan tenaga. Berdasarkan definisi terkini rumah pintar, merujuk kepada ciri-ciri teknologi ZigBee, reka bentuk sistem ini, yang diperlukan dalam mengandungi sistem rumah pintar (sistem kawalan rumah pintar (pusat), sistem kawalan pencahayaan isi rumah, sistem keselamatan rumah), berdasarkan gabungan sistem pendawaian isi rumah, sistem rangkaian rumah, sistem muzik latar belakang dan sistem kawalan persekitaran keluarga. Atas penegasan bahawa hidup dalam kecerdasan, memasang semua sistem yang diperlukan sepenuhnya sahaja, dan sistem isi rumah yang memasang sistem pilihan daripada satu jenis dan ke atas sekurang-kurangnya boleh memanggil kecerdasan hidup. Oleh itu, sistem ini boleh dipanggil rumah pintar.
1. Skim Reka Bentuk Sistem
Sistem ini terdiri daripada peranti terkawal dan peranti kawalan jauh di rumah. Antaranya, peranti terkawal dalam keluarga terutamanya termasuk komputer yang boleh mengakses Internet, pusat kawalan, nod pemantauan dan pengawal peralatan rumah yang boleh ditambah. Peranti kawalan jauh terutamanya terdiri daripada komputer jauh dan telefon bimbit.
Fungsi utama sistem ini ialah: 1) halaman hadapan pelayaran halaman web, pengurusan maklumat latar belakang; 2) Merealisasikan kawalan suis peralatan rumah tangga dalaman, keselamatan dan pencahayaan melalui Internet dan telefon bimbit; 3) Melalui modul RFID untuk merealisasikan pengenalpastian pengguna, bagi melengkapkan suis status keselamatan dalaman, sekiranya berlaku kecurian melalui penggera SMS kepada pengguna; 4) Melalui perisian sistem pengurusan kawalan pusat untuk melengkapkan kawalan tempatan dan paparan status pencahayaan dalaman dan peralatan rumah; 5) Penyimpanan maklumat peribadi dan penyimpanan status peralatan dalaman diselesaikan dengan menggunakan pangkalan data. Adalah mudah bagi pengguna untuk bertanya status peralatan dalaman melalui sistem kawalan dan pengurusan pusat.
2. Reka Bentuk Perkakasan Sistem
Reka bentuk perkakasan sistem merangkumi reka bentuk pusat kawalan, nod pemantauan dan penambahan pilihan pengawal perkakas rumah (ambil pengawal kipas elektrik sebagai contoh).
2.1 Pusat Kawalan
Fungsi utama pusat kawalan adalah seperti berikut: 1) Untuk membina rangkaian ZigBee tanpa wayar, menambah semua nod pemantauan ke rangkaian, dan merealisasikan penerimaan peralatan baharu; 2) pengenalan pengguna, pengguna di rumah atau kembali melalui kad pengguna untuk mencapai suis keselamatan dalaman; 3) Apabila pencuri menceroboh masuk ke dalam bilik, hantar mesej ringkas kepada pengguna untuk penggera. Pengguna juga boleh mengawal keselamatan dalaman, pencahayaan dan peralatan rumah melalui mesej ringkas; 4) Apabila sistem berjalan sendirian, LCD memaparkan status sistem semasa, yang mudah dilihat oleh pengguna; 5) Simpan keadaan peralatan elektrik dan hantarkannya ke PC untuk merealisasikan sistem dalam talian.
Perkakasan ini menyokong akses berbilang pengesan Pembawa/Pengesanan Perlanggaran (CSMA/CA). Voltan operasi 2.0 ~ 3.6V kondusif untuk penggunaan kuasa sistem yang rendah. Sediakan rangkaian bintang ZigBee tanpa wayar di dalam rumah dengan menyambungkan ke modul penyelaras ZigBee di pusat kawalan. Dan semua nod pemantauan, dipilih untuk menambah pengawal perkakas rumah sebagai nod terminal dalam rangkaian untuk menyertai rangkaian, bagi merealisasikan kawalan rangkaian ZigBee tanpa wayar untuk keselamatan dalaman dan perkakas rumah.
2.2 Nod Pemantauan
Fungsi nod pemantauan adalah seperti berikut: 1) pengesanan isyarat badan manusia, penggera bunyi dan cahaya apabila pencuri menceroboh; 2) kawalan pencahayaan, mod kawalan dibahagikan kepada kawalan automatik dan kawalan manual, kawalan automatik menghidupkan/mematikan lampu secara automatik mengikut kekuatan cahaya dalaman, kawalan pencahayaan manual adalah melalui sistem kawalan pusat, (3) maklumat penggera dan maklumat lain dihantar ke pusat kawalan, dan menerima arahan kawalan daripada pusat kawalan untuk melengkapkan kawalan peralatan.
Mod pengesanan inframerah dan gelombang mikro adalah cara yang paling biasa dalam pengesanan isyarat badan manusia. Prob inframerah piroelektrik ialah RE200B, dan peranti penguatannya ialah BISS0001. RE200B dikuasakan oleh voltan 3-10 V dan mempunyai elemen inframerah dwi-sensitif piroelektrik terbina dalam. Apabila elemen menerima cahaya inframerah, kesan fotoelektrik akan berlaku pada kutub setiap elemen dan cas akan terkumpul. BISS0001 ialah asIC hibrid digital-analog yang terdiri daripada penguat operasi, pembanding voltan, pengawal keadaan, pemasa masa tunda dan pemasa masa sekatan. Bersama-sama dengan RE200B dan beberapa komponen, suis inframerah piroelektrik pasif boleh dibentuk. Modul Ant-g100 digunakan untuk sensor gelombang mikro, frekuensi tengah ialah 10 GHz, dan masa penubuhan maksimum ialah 6μs. Digabungkan dengan modul inframerah piroelektrik, kadar ralat pengesanan sasaran boleh dikurangkan dengan berkesan.
Modul kawalan cahaya terutamanya terdiri daripada perintang fotosensitif dan geganti kawalan cahaya. Sambungkan perintang fotosensitif secara bersiri dengan perintang boleh laras 10 K ω, kemudian sambungkan hujung perintang fotosensitif yang satu lagi ke bumi, dan sambungkan hujung perintang boleh laras yang satu lagi ke aras tinggi. Nilai voltan dua titik sambungan rintangan diperoleh melalui penukar analog-ke-digital SCM untuk menentukan sama ada lampu semasa menyala. Rintangan boleh laras boleh dilaraskan oleh pengguna untuk memenuhi keamatan cahaya apabila lampu baru dihidupkan. Suis lampu dalaman dikawal oleh geganti. Hanya satu port input/output yang boleh dicapai.
2.3 Pilih Pengawal Perkakas Rumah yang Ditambah
Pilih untuk menambah kawalan peralatan rumah terutamanya mengikut fungsi peranti untuk mencapai kawalan peranti, di sini untuk kipas elektrik sebagai contoh. Kawalan kipas ialah pusat kawalan yang akan menghantar arahan kawalan kipas PC ke pengawal kipas elektrik melalui pelaksanaan rangkaian ZigBee, nombor pengenalan peralatan yang berbeza adalah berbeza, contohnya, peruntukan nombor pengenalan kipas perjanjian ini ialah 122, nombor pengenalan TV berwarna domestik ialah 123, sekali gus merealisasikan pengecaman pusat kawalan peralatan rumah elektrik yang berbeza. Untuk kod arahan yang sama, peralatan rumah yang berbeza melaksanakan fungsi yang berbeza. Rajah 4 menunjukkan komposisi peralatan rumah yang dipilih untuk penambahan.
3. Reka bentuk perisian sistem
Reka bentuk perisian sistem terutamanya merangkumi enam bahagian, iaitu reka bentuk halaman web kawalan jauh, reka bentuk sistem pengurusan kawalan pusat, reka bentuk program pengawal utama pusat kawalan ATMegal28, reka bentuk program penyelaras CC2430, reka bentuk program nod pemantauan CC2430, dan reka bentuk program peranti tambah pilih CC2430.
3.1 Reka bentuk program Penyelaras ZigBee
Penyelaras terlebih dahulu melengkapkan permulaan lapisan aplikasi, menetapkan keadaan lapisan aplikasi dan keadaan penerimaan kepada melahu, kemudian menghidupkan gangguan global dan memulakan port I/O. Penyelaras kemudian mula membina rangkaian bintang tanpa wayar. Dalam protokol, penyelaras secara automatik memilih jalur 2.4 GHz, bilangan maksimum bit sesaat ialah 62,500, PANID lalai ialah 0×1347, kedalaman tindanan maksimum ialah 5, bilangan maksimum bait setiap penghantaran ialah 93, dan kadar baud port bersiri ialah 57,600 bit/s. PEMASA SL0W menjana 10 gangguan sesaat. Selepas rangkaian ZigBee berjaya diwujudkan, penyelaras menghantar alamatnya kepada MCU pusat kawalan. Di sini, MCU pusat kawalan mengenal pasti Penyelaras ZigBee sebagai ahli nod pemantauan, dan alamatnya yang dikenal pasti ialah 0. Program memasuki gelung utama. Pertama, tentukan sama ada terdapat data baharu yang dihantar oleh nod terminal, jika ada, data dihantar terus ke MCU pusat kawalan; Tentukan sama ada MCU pusat kawalan mempunyai arahan yang dihantar, jika ya, hantar arahan ke nod terminal ZigBee yang sepadan; Nilaikan sama ada keselamatan dibuka, sama ada terdapat pencuri, jika ya, hantar maklumat penggera ke MCU pusat kawalan; Nilaikan sama ada lampu berada dalam keadaan kawalan automatik, jika ya, hidupkan penukar analog-ke-digital untuk persampelan, nilai persampelan adalah kunci untuk menghidupkan atau mematikan lampu, jika keadaan lampu berubah, maklumat keadaan baharu dihantar ke pusat kawalan MC-U.
3.2 Pengaturcaraan Nod Terminal ZigBee
Nod terminal ZigBee merujuk kepada nod ZigBee tanpa wayar yang dikawal oleh penyelaras ZigBee. Dalam sistem, ia terutamanya nod pemantauan dan tambahan pilihan pengawal perkakas rumah. Permulaan nod terminal ZigBee juga termasuk permulaan lapisan aplikasi, pembukaan gangguan dan permulaan port I/O. Kemudian cuba sertai rangkaian ZigBee. Adalah penting untuk ambil perhatian bahawa hanya nod akhir dengan persediaan penyelaras ZigBee dibenarkan menyertai rangkaian. Jika nod terminal ZigBee gagal menyertai rangkaian, ia akan cuba lagi setiap dua saat sehingga ia berjaya menyertai rangkaian. Selepas berjaya menyertai rangkaian, nod terminal ZI-Gbee menghantar maklumat pendaftarannya kepada Penyelaras ZigBee, yang kemudiannya menghantarnya ke MCU pusat kawalan untuk melengkapkan pendaftaran nod terminal ZigBee. Jika nod terminal ZigBee ialah nod pemantauan, ia boleh merealisasikan kawalan pencahayaan dan keselamatan. Program ini serupa dengan penyelaras ZigBee, kecuali nod pemantauan perlu menghantar data kepada penyelaras ZigBee, dan kemudian Penyelaras ZigBee menghantar data kepada MCU pusat kawalan. Jika nod terminal ZigBee ialah pengawal kipas elektrik, ia hanya perlu menerima data komputer atas tanpa memuat naik keadaan, jadi kawalannya boleh diselesaikan secara langsung dalam gangguan penerimaan data tanpa wayar. Dalam gangguan penerimaan data tanpa wayar, semua nod terminal menterjemahkan arahan kawalan yang diterima ke dalam parameter kawalan nod itu sendiri, dan tidak memproses arahan tanpa wayar yang diterima dalam program utama nod.
4 Penyahpepijatan Dalam Talian
Arahan yang semakin meningkat untuk kod arahan peralatan tetap yang dikeluarkan oleh sistem pengurusan kawalan pusat dihantar ke MCU pusat kawalan melalui port bersiri komputer, dan kepada penyelaras melalui antara muka dua baris, dan kemudian ke nod terminal ZigBee oleh penyelaras. Apabila nod terminal menerima data, data dihantar ke PC melalui port bersiri sekali lagi. Pada PC ini, data yang diterima oleh nod terminal ZigBee dibandingkan dengan data yang dihantar oleh pusat kawalan. Sistem pengurusan kawalan pusat menghantar 2 arahan setiap saat. Selepas 5 jam ujian, perisian ujian berhenti apabila ia menunjukkan bahawa jumlah paket yang diterima ialah 36,000 paket. Keputusan ujian perisian ujian penghantaran data berbilang protokol ditunjukkan dalam Rajah 6. Bilangan paket yang betul ialah 36,000, bilangan paket yang salah ialah 0, dan kadar ketepatan ialah 100%.
Teknologi ZigBee digunakan untuk merealisasikan rangkaian dalaman rumah pintar, yang mempunyai kelebihan kawalan jauh yang mudah, penambahan peralatan baharu yang fleksibel dan prestasi kawalan yang andal. Teknologi RFTD digunakan untuk merealisasikan pengenalpastian pengguna dan meningkatkan keselamatan sistem. Melalui akses modul GSM, fungsi kawalan jauh dan penggera direalisasikan.
Masa siaran: 6 Jan-2022