Akıllı ev, ev yaşamıyla ilgili tesisleri entegre etmek için entegre kablolama teknolojisi, ağ iletişim teknolojisi, güvenlik teknolojisi, otomatik kontrol teknolojisi, ses ve video teknolojisinin kullanımı, verimli konut tesisleri ve aile işleri yönetim sistemi inşa etme programı olan bir platform olarak bir evdir. , ev güvenliğini, rahatlığı, konforu, sanatı geliştirin ve çevre koruma ve enerji tasarruflu yaşam ortamını gerçekleştirin. Akıllı evin en son tanımına dayanarak, ZigBee teknolojisinin özelliklerine bakalım, bu sistemin tasarımı, bir akıllı ev sistemini (akıllı ev (merkezi) kontrol sistemi, ev aydınlatma kontrol sistemi, ev güvenlik sistemleri) içerir. Ev kablolama sistemi, ev ağ sistemi, arka plan müzik sistemi ve aile ortamı kontrol sisteminin birleştirilmesi temelinde. Zekanın yaşadığı, sadece gerekli tüm sistemlerin tamamen kurulduğu ve opsiyonel sistemlerden bir ve daha fazlasının kurulduğu ev sistemi en azından zeka olarak adlandırılabilir. Dolayısıyla bu sisteme akıllı ev denilebilir.
1. Sistem Tasarım Şeması
Sistem evdeki kontrollü cihazlar ve uzaktan kumandalı cihazlardan oluşmaktadır. Bunlar arasında ailedeki kontrollü cihazlar başlıca internete erişebilen bilgisayar, kontrol merkezi, izleme düğümü ve eklenebilen ev aletlerinin kontrol cihazıdır. Uzaktan kumanda cihazları esas olarak uzak bilgisayarlar ve cep telefonlarından oluşur.
Sistemin ana işlevleri şunlardır: 1) web sayfasının ön sayfasında gezinme, arka plan bilgi yönetimi; 2) İnternet ve cep telefonu aracılığıyla iç mekan ev aletlerinin, güvenliğin ve aydınlatmanın anahtar kontrolünü gerçekleştirin; 3) Hırsızlık durumunda kullanıcıya SMS alarmı yoluyla iç mekan güvenlik durum anahtarını tamamlamak amacıyla kullanıcı kimliğini gerçekleştirmek için RFID modülü aracılığıyla; 4) İç mekan aydınlatması ve ev aletlerinin yerel kontrolünü ve durum gösterimini tamamlamak için merkezi kontrol yönetim sistemi yazılımı aracılığıyla; 5) Kişisel bilgi saklama ve iç mekan ekipman durum saklama veri tabanı kullanılarak tamamlanır. Kullanıcıların merkezi kontrol ve yönetim sistemi aracılığıyla iç mekan ekipman durumunu sorgulaması uygundur.
2. Sistem Donanım Tasarımı
Sistemin donanım tasarımı, kontrol merkezinin tasarımını, izleme düğümünü ve isteğe bağlı olarak ev aletleri denetleyicisinin eklenmesini içerir (örnek olarak elektrikli fan denetleyicisini alın).
2.1 Kontrol Merkezi
Kontrol merkezinin ana işlevleri aşağıdaki gibidir: 1) Kablosuz bir ZigBee ağı oluşturmak, tüm izleme düğümlerini ağa eklemek ve yeni ekipmanın alımını gerçekleştirmek; 2) kullanıcı kimliği, kullanıcının evde veya arkada, iç mekan güvenlik anahtarına ulaşmak için kullanıcı kartı aracılığıyla; 3) Bir hırsız odaya girdiğinde alarm vermesi için kullanıcıya kısa bir mesaj gönderin. Kullanıcılar ayrıca kısa mesajlarla iç mekan güvenliğini, aydınlatmayı ve ev aletlerini kontrol edebiliyor; 4) Sistem tek başına çalışırken, LCD, kullanıcıların görüntülemesi için uygun olan mevcut sistem durumunu görüntüler; 5) Elektrikli ekipmanın durumunu saklayın ve sistemi çevrimiçi olarak gerçekleştirmek için PC'ye gönderin.
Donanım, Taşıyıcı algılamalı çoklu erişim/Çarpışma algılamayı (CSMA/CA) destekler. 2,0 ~ 3,6V çalışma voltajı sistemin düşük güç tüketimine yardımcı olur. Kontrol merkezindeki ZigBee koordinatör modülüne bağlanarak iç mekanlarda kablosuz bir ZigBee yıldız ağı kurun. Ve tüm izleme düğümleri, iç mekan güvenliğinin ve ev aletlerinin kablosuz ZigBee ağ kontrolünü gerçekleştirmek için ev cihazı denetleyicisini ağa katılmak üzere ağa terminal düğümü olarak eklemek üzere seçildi.
2.2 İzleme Düğümleri
İzleme düğümünün işlevleri aşağıdaki gibidir: 1) hırsızlar istila ettiğinde insan vücudu sinyali algılama, sesli ve ışıklı alarm; 2) aydınlatma kontrolü, kontrol modu otomatik kontrol ve manuel kontrole ayrılmıştır, otomatik kontrol, iç mekan ışığının gücüne göre ışığı otomatik olarak açar/kapatır, manuel kontrol aydınlatma kontrolü, merkezi kontrol sistemi aracılığıyla yapılır, (3) alarm bilgileri ve diğer bilgiler kontrol merkezine gönderilir ve ekipman kontrolünü tamamlamak için kontrol merkezinden kontrol komutları alınır.
Kızılötesi artı mikrodalga algılama modu, insan vücudu sinyal algılamasında en yaygın yoldur. Piroelektrik kızılötesi prob RE200B'dir ve amplifikasyon cihazı BISS0001'dir. RE200B, 3-10 V voltajla çalışır ve yerleşik piroelektrik çift duyarlı kızılötesi elemana sahiptir. Eleman kızılötesi ışık aldığında her elemanın kutuplarında fotoelektrik etki meydana gelecek ve yük birikecektir. BISS0001, işlemsel yükselteç, voltaj karşılaştırıcı, durum kontrolörü, gecikme süresi zamanlayıcısı ve engelleme süresi zamanlayıcısından oluşan bir dijital-analog hibrit asIC'dir. RE200B ve birkaç bileşenle birlikte pasif piroelektrik kızılötesi anahtar oluşturulabilir. Mikrodalga sensörü için Ant-g100 modülü kullanılmış, merkez frekansı 10 GHz ve maksimum kurulum süresi 6μs olmuştur. Piroelektrik kızılötesi modül ile birlikte hedef tespitindeki hata oranı etkili bir şekilde azaltılabilir.
Işık kontrol modülü esas olarak ışığa duyarlı direnç ve ışık kontrol rölesinden oluşur. Işığa duyarlı direnci 10 K ω ayarlanabilir dirençle seri olarak bağlayın, ardından ışığa duyarlı direncin diğer ucunu toprağa bağlayın ve ayarlanabilir direncin diğer ucunu yüksek seviyeye bağlayın. Mevcut ışığın açık olup olmadığını belirlemek için iki direnç bağlantı noktasının voltaj değeri SCM analog-dijital dönüştürücü aracılığıyla elde edilir. Ayarlanabilir direnç, ışık yeni açıldığında ışık yoğunluğunu karşılayacak şekilde kullanıcı tarafından ayarlanabilir. İç aydınlatma anahtarları röleler tarafından kontrol edilir. Yalnızca bir giriş/çıkış bağlantı noktası elde edilebilir.
2.3 Eklenen Ev Aletleri Denetleyicisini Seçin
Cihaz kontrolünü sağlamak için ev aletlerinin kontrolünü esas olarak cihazın işlevine göre eklemeyi seçin; burada örnek olarak elektrikli fan gösterilebilir. Fan kontrolü, ZigBee ağ uygulaması aracılığıyla elektrikli fan kontrolörüne gönderilen PC fan kontrol talimatlarının kontrol merkezi olacağıdır, farklı cihazların kimlik numarası farklıdır, örneğin, bu anlaşmanın hükümlerine göre fan kimlik numarası 122, ev tipi renkli TV kimlik numarası 123'tür, böylece farklı elektrikli ev aletleri kontrol merkezinin tanınması sağlanır. Aynı talimat kodu için farklı ev aletleri farklı işlevler gerçekleştirir. Şekil 4, ilave edilmek üzere seçilen ev aletlerinin bileşimini göstermektedir.
3. Sistem yazılımı tasarımı
Sistem yazılımı tasarımı temel olarak uzaktan kumanda web sayfası tasarımı, merkezi kontrol yönetim sistemi tasarımı, kontrol merkezi ana kontrolörü ATMegal28 program tasarımı, CC2430 koordinatör program tasarımı, CC2430 izleme düğümü program tasarımı, CC2430 seçme cihaz ekleme program tasarımı olmak üzere altı bölümden oluşmaktadır.
3.1 ZigBee Koordinatör program tasarımı
Koordinatör ilk önce uygulama katmanı başlatma işlemini tamamlar, uygulama katmanı durumunu ve alma durumunu boşta olarak ayarlar, ardından genel kesintileri açar ve G/Ç bağlantı noktasını başlatır. Koordinatör daha sonra kablosuz bir yıldız ağı oluşturmaya başlar. Protokolde koordinatör otomatik olarak 2,4 GHz bandını seçer, saniyedeki maksimum bit sayısı 62 500, varsayılan PANID 0×1347, maksimum yığın derinliği 5, gönderim başına maksimum bayt sayısı 93'tür ve seri port baud hızı 57 600 bit/s'dir. SL0W ZAMANLAYICI saniyede 10 kesinti üretir. ZigBee ağı başarıyla kurulduktan sonra koordinatör adresini kontrol merkezinin MCU'suna gönderir. Burada kontrol merkezi MCU, ZigBee Koordinatörünü izleme düğümünün bir üyesi olarak tanımlar ve tanımlanan adresi 0'dır. Program ana döngüye girer. Öncelikle terminal düğümü tarafından gönderilen yeni veri olup olmadığını belirleyin, varsa veriler doğrudan kontrol merkezinin MCU'suna iletilir; Kontrol merkezinin MCU'suna talimatlar gönderilip gönderilmediğini belirleyin, eğer öyleyse talimatları ilgili ZigBee terminal düğümüne gönderin; Güvenliğin açık olup olmadığına, hırsız olup olmadığına karar verin, eğer varsa alarm bilgisini kontrol merkezinin MCU'suna gönderin; Işığın otomatik kontrol durumunda olup olmadığına karar verin, eğer öyleyse, örnekleme için analog-dijital dönüştürücüyü açın, örnekleme değeri ışığı açmak veya kapatmak için anahtardır, ışık durumu değişirse, yeni durum bilgisi kontrol merkezi MC-U'ya iletilir.
3.2 ZigBee Terminal Düğümü Programlaması
ZigBee terminal düğümü, ZigBee koordinatörü tarafından kontrol edilen kablosuz ZigBee düğümünü ifade eder. Sistemde esas olarak izleme düğümü ve isteğe bağlı olarak ev aletleri denetleyicisinin eklenmesidir. ZigBee terminal düğümlerinin başlatılması aynı zamanda uygulama katmanının başlatılmasını, kesintilerin açılmasını ve G/Ç bağlantı noktalarının başlatılmasını da içerir. Daha sonra ZigBee ağına katılmayı deneyin. Yalnızca ZigBee koordinatörü kurulumuna sahip uç düğümlerin ağa katılmasına izin verildiğini unutmamak önemlidir. ZigBee terminal düğümü ağa katılamazsa, ağa başarılı bir şekilde katılana kadar her iki saniyede bir tekrar deneyecektir. Ağa başarılı bir şekilde katıldıktan sonra, ZI-Gbee terminal düğümü kayıt bilgilerini ZigBee Koordinatörüne gönderir ve daha sonra ZigBee terminal düğümünün kaydını tamamlamak için bunu kontrol merkezinin MCU'suna iletir. ZigBee terminal düğümü bir izleme düğümü ise aydınlatma ve güvenliğin kontrolünü gerçekleştirebilir. Program, izleme düğümünün ZigBee koordinatörüne veri göndermesi gerekmesi ve ardından ZigBee Koordinatörünün verileri kontrol merkezinin MCU'suna göndermesi dışında ZigBee koordinatörüne benzer. ZigBee terminal düğümü bir elektrikli fan denetleyicisi ise, durumu yüklemeden yalnızca üst bilgisayarın verilerini alması gerekir, böylece kablosuz veri alımının kesintiye uğraması durumunda kontrolü doğrudan tamamlanabilir. Kablosuz veri alımı kesintisinde, tüm terminal düğümleri alınan kontrol talimatlarını düğümün kendi kontrol parametrelerine çevirir ve alınan kablosuz talimatları düğümün ana programında işlemez.
4 Çevrimiçi Hata Ayıklama
Merkezi kontrol yönetim sistemi tarafından verilen sabit ekipmanın talimat koduna yönelik artan talimat, bilgisayarın seri portu üzerinden kontrol merkezinin MCU'suna, iki hatlı arayüz aracılığıyla koordinatöre ve ardından ZigBee terminaline gönderilir. koordinatör tarafından düğüm. Terminal düğümü veriyi aldığında veri seri port üzerinden tekrar PC'ye gönderilir. Bu bilgisayarda ZigBee terminal düğümü tarafından alınan veriler, kontrol merkezi tarafından gönderilen verilerle karşılaştırılır. Merkezi kontrol yönetim sistemi saniyede 2 talimat gönderir. 5 saatlik testin ardından test yazılımı, alınan toplam paket sayısının 36.000 paket olduğunu gösterdiğinde durur. Çoklu protokol veri iletim test yazılımının test sonuçları Şekil 6'da gösterilmektedir. Doğru paket sayısı 36 000, yanlış paket sayısı 0, doğruluk oranı ise %100'dür.
ZigBee teknolojisi, kullanışlı uzaktan kumanda, esnek yeni ekipman ekleme ve güvenilir kontrol performansı avantajlarına sahip akıllı evin dahili ağını gerçekleştirmek için kullanılır. RFTD teknolojisi, kullanıcı kimliğini gerçekleştirmek ve sistem güvenliğini artırmak için kullanılır. GSM modülünün erişimi sayesinde uzaktan kontrol ve alarm fonksiyonları gerçekleştirilir.
Gönderim zamanı: Ocak-06-2022