Akıllı ev, bir platform olarak ev, entegre kablolama teknolojisi, ağ iletişim teknolojisi, güvenlik teknolojisi, otomatik kontrol teknolojisi, ses ve görüntü teknolojisinin kullanımı, ev yaşamıyla ilgili tesisleri entegre etmek, verimli konut tesisleri ve aile işleri yönetim sistemi inşa etmek, ev güvenliğini, rahatlığını, konforunu, sanatını iyileştirmek ve çevre korumasını ve enerji tasarruflu yaşam ortamını gerçekleştirmektir. Akıllı evin en son tanımına dayanarak, ZigBee teknolojisinin özelliklerine, bu sistemin tasarımına bakın, gerekli olan akıllı ev sistemini içerir (akıllı ev (merkezi) kontrol sistemi, ev aydınlatma kontrol sistemi, ev güvenlik sistemleri), ev kablolama sistemine, ev ağ sistemine, arka plan müzik sistemine ve aile ortamı kontrol sistemine katılma temelinde. Zekada yaşadığını doğrulayarak, yalnızca gerekli tüm sistemleri tamamen kurun ve en azından bir tür ve üzeri isteğe bağlı sistemi kuran ev sistemi zekada yaşıyor diyebilir. Bu nedenle, bu sisteme akıllı ev denebilir.
1. Sistem Tasarım Şeması
Sistem, evdeki kontrol edilen cihazlar ve uzaktan kumanda cihazlarından oluşur. Bunlar arasında, ailedeki kontrol edilen cihazlar çoğunlukla internete erişebilen bilgisayar, kontrol merkezi, izleme düğümü ve eklenebilen ev aletlerinin denetleyicisini içerir. Uzaktan kumanda cihazları çoğunlukla uzak bilgisayarlar ve cep telefonlarından oluşur.
Sistemin temel işlevleri şunlardır: 1) web sayfasının ön sayfasını tarama, arka plan bilgi yönetimi; 2) İnternet ve cep telefonu aracılığıyla iç mekan ev aletlerinin, güvenliğin ve aydınlatmanın anahtar kontrolünü gerçekleştirme; 3) RFID modülü aracılığıyla kullanıcı tanımlamasını gerçekleştirme, böylece hırsızlık durumunda kullanıcıya SMS alarmı yoluyla iç mekan güvenlik durumu anahtarını tamamlama; 4) Merkezi kontrol yönetim sistemi yazılımı aracılığıyla iç mekan aydınlatmasının ve ev aletlerinin yerel kontrolünü ve durum gösterimini tamamlama; 5) Kişisel bilgi depolama ve iç mekan ekipman durumu depolama, veritabanı kullanılarak tamamlanır. Kullanıcıların merkezi kontrol ve yönetim sistemi aracılığıyla iç mekan ekipman durumunu sorgulaması uygundur.
2. Sistem Donanım Tasarımı
Sistemin donanım tasarımı, kontrol merkezi, izleme düğümü ve isteğe bağlı olarak eklenen ev aletleri kontrol ünitesinin tasarımını (örneğin elektrikli fan kontrol ünitesini ele alalım) içerir.
2.1 Kontrol Merkezi
Kontrol merkezinin temel işlevleri şunlardır: 1) Kablosuz bir ZigBee ağı kurmak, tüm izleme düğümlerini ağa eklemek ve yeni ekipmanların alımını gerçekleştirmek; 2) kullanıcı tanımlama, kullanıcıyı evde veya kullanıcı kartı aracılığıyla iç mekan güvenlik anahtarını elde etmek için geri göndermek; 3) Bir hırsız odaya girdiğinde, kullanıcıya alarm vermesi için kısa bir mesaj göndermek. Kullanıcılar ayrıca kısa mesajlar aracılığıyla iç mekan güvenliğini, aydınlatmayı ve ev aletlerini kontrol edebilir; 4) Sistem tek başına çalışırken, LCD ekran mevcut sistem durumunu görüntüler ve bu da kullanıcıların görüntülemesi için uygundur; 5) Elektrikli ekipmanın durumunu depolar ve sistemi çevrimiçi olarak gerçekleştirmek için PC'ye gönderir.
Donanım, Taşıyıcı algılama çoklu erişimi/Çarpışma algılamayı (CSMA/CA) destekler. 2,0 ~ 3,6 V'luk çalışma voltajı sistemin düşük güç tüketimine elverişlidir. Kontrol merkezindeki ZigBee koordinatör modülüne bağlanarak iç mekanda kablosuz bir ZigBee yıldız ağı kurun. Ve tüm izleme düğümleri, ev aletleri denetleyicisini ağa katılacak terminal düğümü olarak eklemek için seçilir, böylece iç mekan güvenliği ve ev aletlerinin kablosuz ZigBee ağ kontrolünü gerçekleştirir.
2.2 İzleme Düğümleri
İzleme düğümünün işlevleri aşağıdaki gibidir: 1) insan vücudu sinyal algılama, hırsızlar girdiğinde ses ve ışık alarmı; 2) aydınlatma kontrolü, kontrol modu otomatik kontrol ve manuel kontrol olarak ayrılır, otomatik kontrol, iç mekan ışığının gücüne göre ışığı otomatik olarak açar / kapatır, manuel kontrol aydınlatma kontrolü merkezi kontrol sistemi aracılığıyla yapılır, (3) alarm bilgisi ve diğer bilgiler kontrol merkezine gönderilir ve ekipman kontrolünü tamamlamak için kontrol merkezinden kontrol komutları alır.
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 dahili piroelektrik çift duyarlı kızılötesi elemana sahiptir. Eleman kızılötesi ışık aldığında, fotoelektrik etki her bir elemanın kutuplarında meydana gelir ve yük birikir. BISS0001, operasyonel amplifikatör, voltaj karşılaştırıcı, durum denetleyicisi, gecikme süresi zamanlayıcısı ve blokaj süresi zamanlayıcısından oluşan dijital-analog hibrit asIC'dir. RE200B ve birkaç bileşenle birlikte pasif piroelektrik kızılötesi anahtar oluşturulabilir. Mikrodalga sensörü için Ant-g100 modülü kullanıldı, merkez frekansı 10 GHz ve maksimum kurulum süresi 6μs idi. Piroelektrik kızılötesi modülle birleştirildiğinde, hedef algılama 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'lik ayarlanabilir dirençle seri olarak bağlayın, ardından ışığa duyarlı direncin diğer ucunu toprağa bağlayın ve ayarlanabilir direncin diğer ucunu yüksek seviyeye bağlayın. İki direnç bağlantı noktasının voltaj değeri, mevcut ışığın açık olup olmadığını belirlemek için SCM analogdan dijitale dönüştürücü aracılığıyla elde edilir. Ayarlanabilir direnç, ışık yeni açıldığında ışık yoğunluğunu karşılamak için kullanıcı tarafından ayarlanabilir. İç mekan aydınlatma anahtarları rölelerle kontrol edilir. Yalnızca bir giriş/çıkış portu elde edilebilir.
2.3 Eklenen Ev Aletleri Kontrolcüsünü Seçin
Cihaz kontrolünü elde etmek için cihazın işlevine göre esas olarak ev aletlerinin kontrolünü eklemeyi seçin, burada bir örnek olarak elektrikli fana. Fan kontrolü, kontrol merkezi olacak PC fan kontrol talimatları ZigBee ağ uygulaması aracılığıyla elektrikli fan kontrolörüne gönderilecektir, farklı cihazların kimlik numarası farklıdır, örneğin, bu anlaşmanın hükümleri fan kimlik numarası 122'dir, ev tipi renkli TV kimlik numarası 123'tür, böylece farklı elektrikli ev aletleri kontrol merkezinin tanınması gerçekleştirilir. Aynı talimat kodu için, farklı ev aletleri farklı işlevler gerçekleştirir. Şekil 4, eklenmek üzere seçilen ev aletlerinin bileşimini göstermektedir.
3. Sistem yazılım tasarımı
Sistem yazılım tasarımı temel olarak altı bölümden oluşmaktadır: Uzaktan kontrol 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 ve ekleme cihaz program tasarımı.
3.1 ZigBee Koordinatör program tasarımı
Koordinatör önce uygulama katmanı başlatmayı tamamlar, uygulama katmanı durumunu ve alma durumunu boşta olarak ayarlar, ardından genel kesmeleri açar ve G/Ç portunu başlatır. Koordinatör daha sonra kablosuz yıldız ağı oluşturmaya başlar. Protokolde koordinatör otomatik olarak 2,4 GHz bandını seçer, saniyedeki maksimum bit sayısı 62 500'dür, varsayılan PANID 0×1347'dir, maksimum yığın derinliği 5'tir, gönderme başına maksimum bayt sayısı 93'tür ve seri port baud hızı 57 600 bit/s'dir. SL0W TIMER saniyede 10 kesme üretir. ZigBee ağı başarıyla kurulduktan sonra koordinatör adresini kontrol merkezinin MCU'suna gönderir. Burada kontrol merkezi MCU'su ZigBee Koordinatörünü izleme düğümünün bir üyesi olarak tanımlar ve tanımlanan adresi 0'dır. Program ana döngüye girer. Öncelikle terminal düğümü tarafından yeni veri gönderilip gönderilmediğini belirleyin, eğer varsa, veriler doğrudan kontrol merkezinin MCU'suna iletilir; Kontrol merkezinin MCU'sunun aşağıya gönderilen talimatları olup olmadığını belirleyin, eğer varsa, 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 analogdan dijitale dönüştürücüyü açın, örnekleme değeri ışığı açmak veya kapatmak için anahtardır, eğer ışık durumu değişirse, yeni durum bilgisi kontrol merkezi MC-U'suna iletilir.
3.2 ZigBee Terminal Düğüm Programlama
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 ayrıca uygulama katmanı başlatma, kesmeleri açma ve G/Ç bağlantı noktalarını başlatmayı içerir. Ardından ZigBee ağına katılmayı deneyin. Yalnızca ZigBee koordinatörü kurulumu olan uç düğümlerin ağa katılmasına izin verildiğini unutmamak önemlidir. ZigBee terminal düğümü ağa katılmayı başaramazsa, ağa başarıyla katılana kadar her iki saniyede bir tekrar deneyecektir. Ağa başarıyla katıldıktan sonra, ZI-Gbee terminal düğümü kayıt bilgilerini ZigBee Koordinatörüne gönderir, ardından ZigBee terminal düğümünün kaydını tamamlamak için kontrol merkezinin MCU'suna iletir. ZigBee terminal düğümü bir izleme düğümüyse, aydınlatma ve güvenlik kontrolünü gerçekleştirebilir. Program, izleme düğümünün ZigBee koordinatörüne veri göndermesi ve ardından ZigBee Koordinatörünün kontrol merkezinin MCU'suna veri göndermesi dışında ZigBee koordinatörüne benzer. ZigBee terminal düğümü bir elektrikli fan denetleyicisiyse, durumu yüklemeden yalnızca üst bilgisayarın verilerini alması gerekir, böylece kontrolü doğrudan kablosuz veri alımının kesintisinde 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 kodu için artan talimat, bilgisayarın seri portu aracılığıyla kontrol merkezinin MCU'suna ve iki satırlı arayüz aracılığıyla koordinatöre ve ardından koordinatör tarafından ZigBee terminal düğümüne gönderilir. Terminal düğümü verileri aldığında, veriler tekrar seri port aracılığıyla PC'ye gönderilir. Bu PC'de, ZigBee terminal düğümü tarafından alınan veriler, kontrol merkezi tarafından gönderilen verilerle karşılaştırılır. Merkezi kontrol yönetim sistemi her saniye 2 talimat gönderir. 5 saatlik testten sonra, test yazılımı alınan paketlerin toplam sayısının 36.000 paket olduğunu gösterdiğinde durur. Çok protokollü veri iletimi test yazılımının test sonuçları Şekil 6'da gösterilmiştir. Doğru paket sayısı 36.000, yanlış paket sayısı 0 ve doğruluk oranı %100'dür.
Akıllı evin dahili ağını gerçekleştirmek için ZigBee teknolojisi kullanılır ve bu, uygun uzaktan kontrol, esnek yeni ekipman ekleme ve güvenilir kontrol performansı avantajlarına sahiptir. RFTD teknolojisi, kullanıcı tanımlamasını gerçekleştirmek ve sistem güvenliğini iyileştirmek için kullanılır. GSM modülüne erişim yoluyla, uzaktan kontrol ve alarm işlevleri gerçekleştirilir.
Gönderi zamanı: 06-Oca-2022