Snjallheimili er vettvangur fyrir heimilið, þar sem samþætt raflögn, netsamskiptatækni, öryggistækni, sjálfvirk stjórnunartækni, hljóð- og myndtækni eru notuð til að samþætta heimilislífstengda aðstöðu, skipuleggja uppbyggingu skilvirkra íbúðarhúsnæðis og stjórnunarkerfa fyrir fjölskyldumál, bæta öryggi heimilisins, þægindi, listfengi og ná fram umhverfisvernd og orkusparnaði. Byggt á nýjustu skilgreiningu á snjallheimilum, með vísan til eiginleika ZigBee tækni, er hönnun þessa kerfis nauðsynleg fyrir snjallheimiliskerfi (snjallheimilisstýrikerfi (miðlægt), lýsingarstýrikerfi heimilisins, öryggiskerfi heimilisins), byggt á samþættingu raflagnakerfis heimilisins, heimanetkerfisins, bakgrunnstónlistarkerfisins og stjórnkerfis fjölskylduumhverfisins. Með því að staðfesta að það sé greindur búnaður eru öll nauðsynleg kerfi sett upp að fullu og heimiliskerfi sem eru valfrjáls og geta að minnsta kosti kallað á greindan búnað. Þess vegna má kalla þetta kerfi greindan heimili.
1. Kerfishönnunaráætlun
Kerfið samanstendur af stjórntækjum og fjarstýringum á heimilinu. Meðal þeirra eru stjórntæki í fjölskyldunni aðallega tölvur sem geta tengst internetinu, stjórnstöð, eftirlitshnútur og stjórntæki fyrir heimilistækja sem hægt er að bæta við. Fjarstýringartæki eru aðallega samsett úr fjarstýrðum tölvum og farsímum.
Helstu aðgerðir kerfisins eru: 1) að skoða vefsíður á forsíðu og stjórna bakgrunnsupplýsingum; 2) að stjórna heimilistækjum innanhúss, öryggi og lýsingu með rofa í gegnum internetið og farsíma; 3) að bera kennsl á notanda með RFID-einingu og skipta um öryggisstöðu innanhúss og senda SMS-viðvörun til notandans ef þjófnaður á sér stað; 4) að stjórna og birta stöðu innanhússlýsingar og heimilistækja með hugbúnaði miðlægs stjórnkerfis; 5) að geyma persónuupplýsingar og stöðu innanhússbúnaðar með því að nota gagnagrunn. Það er þægilegt fyrir notendur að kanna stöðu innanhússbúnaðar í gegnum miðlæga stjórnkerfið.
2. Hönnun kerfisbúnaðar
Vélbúnaðarhönnun kerfisins felur í sér hönnun stjórnstöðvar, eftirlitshnútpunkts og valfrjálsa viðbót við stjórntæki fyrir heimilistæki (tökum rafmagnsviftustýringu sem dæmi).
2.1 Stjórnstöðin
Helstu hlutverk stjórnstöðvarinnar eru eftirfarandi: 1) Að byggja upp þráðlaust ZigBee net, bæta öllum eftirlitshnútum við netið og taka á móti nýjum búnaði; 2) Notendaauðkenning, notandinn heima eða til baka í gegnum notandakort til að ná öryggisrofa innandyra; 3) Þegar innbrotsþjófur brýst inn í herbergið er honum send stutt skilaboð til viðvörunar. Notendur geta einnig stjórnað öryggi innandyra, lýsingu og heimilistækjum með stuttum skilaboðum; 4) Þegar kerfið er í gangi eitt og sér sýnir LCD-skjárinn núverandi stöðu kerfisins, sem er þægilegt fyrir notendur að skoða; 5) Vista stöðu rafbúnaðar og senda hana í tölvu til að gera kerfið á netinu.
Vélbúnaðurinn styður Carrier Sense multiple access/Collision detection (CSMA/CA). Rekstrarspennan 2,0 ~ 3,6V stuðlar að lágri orkunotkun kerfisins. Setjið upp þráðlaust ZigBee stjörnunet innandyra með því að tengjast ZigBee samhæfingareiningunni í stjórnstöðinni. Og allir eftirlitshnútar, valdir til að bæta heimilistækjastýringunni við sem endapunkt í netinu til að tengjast netinu, til að ná fram þráðlausri ZigBee netstjórnun á innanhússöryggi og heimilistækja.
2.2 Eftirlitshnútar
Hlutverk eftirlitshnútsins eru eftirfarandi: 1) merkjagreining frá mannslíkamanum, hljóð- og ljósviðvörun þegar þjófar ráðast inn; 2) lýsingarstýring, stjórnunarhamurinn er skipt í sjálfvirka stýringu og handvirka stýringu, sjálfvirk stýring kveikir/slökkvir ljósið sjálfkrafa í samræmi við styrk ljóssins innandyra, handvirk stýring lýsingarstýring er í gegnum miðlæga stjórnkerfið, (3) viðvörunarupplýsingar og aðrar upplýsingar eru sendar til stjórnstöðvarinnar og taka við stjórnskipunum frá stjórnstöðinni til að ljúka stjórnun búnaðarins.
Innrauð og örbylgjuskynjunarstilling er algengasta leiðin til að greina merki frá mannslíkamanum. Rafmagnsskynjarinn er RE200B og magnarinn er BISS0001. RE200B er knúinn af 3-10 V spennu og hefur innbyggðan tvínæman rafmagnaðan innrauðan þátt. Þegar þátturinn tekur á móti innrauðu ljósi mun ljósvirkni eiga sér stað við pólana á hverjum þátt og hleðslan safnast fyrir. BISS0001 er stafrænn-hliðrænn blendingur rafsegulbylgjueiningar (ASIC) sem samanstendur af rekstrarmagnara, spennusamanburði, stöðustýringu, seinkunartíma og lokunartíma. Ásamt RE200B og nokkrum íhlutum er hægt að mynda óvirkan rafmagnaðan innrauðan rofa. Ant-g100 einingin var notuð sem örbylgjuskynjari, miðjutíðnin var 10 GHz og hámarks uppsetningartími var 6 μs. Í bland við rafmagnaða innrauðu eininguna er hægt að draga úr villutíðni við skotmarksgreiningu á áhrifaríkan hátt.
Ljósstýringareiningin samanstendur aðallega af ljósnæmum viðnámi og ljósstýringarrofa. Tengdu ljósnæma viðnámið í röð við stillanlegt viðnám 10 K ω, tengdu síðan hinn endann á ljósnæma viðnáminu við jörðina og tengdu hinn endann á stillanlegu viðnáminu við háspennu. Spennugildi tveggja viðnámstengipunkta er fengið með SCM hliðrænum-í-stafrænum breyti til að ákvarða hvort straumurinn sé kveiktur. Notandinn getur stillt viðnámið til að mæta ljósstyrknum þegar ljósið er kveikt. Innanhússlýsingarrofar eru stjórnaðir með rofum. Aðeins er hægt að ná einum inntaks-/úttakstengi.
2.3 Veldu viðbætta stjórntæki fyrir heimilistæki
Til að ná fram stjórn á heimilistækjum er valið að bæta við stjórnun heimilistækja aðallega í samræmi við virkni þeirra, hér er hægt að taka rafmagnsviftu sem dæmi. Stjórnun viftu er í stjórnstöðinni þar sem leiðbeiningar frá tölvu um viftu eru sendar til rafmagnsviftustýringarinnar í gegnum ZigBee netið. Auðkennisnúmer mismunandi tækja eru mismunandi. Til dæmis er auðkennisnúmer viftu 122 samkvæmt þessum samningi og auðkennisnúmer litasjónvarps fyrir heimili er 123, sem gerir kleift að bera kennsl á stjórnstöð mismunandi rafmagnstækja. Mismunandi heimilistæki gegna mismunandi hlutverkum með sama skipanakóða. Mynd 4 sýnir samsetningu heimilistækja sem valin voru til viðbótar.
3. Hönnun kerfishugbúnaðar
Hönnun hugbúnaðar kerfisins samanstendur aðallega af sex hlutum, sem eru hönnun vefsíðu fyrir fjarstýringu, hönnun miðlægs stjórnkerfis, hönnun forrita fyrir ATMegal28 aðalstýringu stjórnstöðvar, hönnun forrita fyrir CC2430 samræmingaraðila, hönnun forrita fyrir CC2430 eftirlitshnúta og hönnun forrita fyrir val á tæki til að bæta við.
3.1 Hönnun ZigBee Coordinator forritsins
Umsjónarmaðurinn lýkur fyrst frumstillingu forritslagsins, stillir stöðu forritslagsins og móttökustöðuna á óvirkan hátt, kveikir síðan á alþjóðlegum truflunum og frumstillir I/O tengið. Umsjónarmaðurinn byrjar síðan að byggja upp þráðlaust stjörnunet. Í samskiptareglunum velur umsjónarmaðurinn sjálfkrafa 2,4 GHz bandið, hámarksfjöldi bita á sekúndu er 62.500, sjálfgefið PANID er 0 × 1347, hámarks stafladýpt er 5, hámarksfjöldi bæti á sendingu er 93 og baudhraði raðtengisins er 57.600 bitar/s. SL0W TIMER býr til 10 truflanir á sekúndu. Eftir að ZigBee netið hefur verið komið á með góðum árangri sendir umsjónarmaðurinn vistfang sitt til örgjörva stjórnstöðvarinnar. Þar auðkennir örgjörvinn í stjórnstöðinni ZigBee umsjónarmanninn sem meðlim eftirlitshnútsins og auðkennt vistfang hans er 0. Forritið fer í aðallykkjuna. Fyrst skal ákvarða hvort ný gögn hafi verið send frá endahnútnum, ef svo er, eru gögnin send beint til örgjörva stjórnstöðvarinnar; Ákvarðið hvort örgjörvi stjórnstöðvarinnar hafi fengið leiðbeiningar sendar niður, ef svo er, sendið þær niður á samsvarandi ZigBee tengipunkt; Ákvarðið hvort öryggi sé opið, hvort innbrotsþjófur sé til staðar, ef svo er, sendið viðvörunarupplýsingar til örgjörva stjórnstöðvarinnar; Ákvarðið hvort ljósið sé í sjálfvirkri stjórnunarstöðu, ef svo er, kveikið á hliðrænum-í-stafrænum breyti fyrir sýnatöku, sýnatökugildið er lykillinn að því að kveikja eða slökkva á ljósinu, ef staða ljóssins breytist eru nýju stöðuupplýsingarnar sendar til stjórnstöðvarinnar MC-U.
3.2 Forritun á ZigBee tengipunkti
ZigBee tengihnút vísar til þráðlauss ZigBee hnúts sem stjórnað er af ZigBee samhæfingaraðila. Í kerfinu er það aðallega eftirlitshnútur og valfrjáls viðbót heimilistækjastýringar. Upphafsstilling ZigBee tengihnúta felur einnig í sér upphafsstillingu forritalags, opnun truflana og upphafsstillingu I/O tengi. Reynið síðan að tengjast ZigBee netinu. Mikilvægt er að hafa í huga að aðeins endahnútar með ZigBee samhæfingaraðila uppsetningu mega tengjast netinu. Ef ZigBee tengihnúturinn tekst ekki að tengjast netinu mun hann reyna aftur á tveggja sekúndna fresti þar til hann tengist netinu með góðum árangri. Eftir að tengingin við netið hefur tekist með góðum árangri sendir ZI-Gbee tengihnúturinn skráningarupplýsingar sínar til ZigBee samhæfingaraðilans, sem sendir þær síðan áfram til örgjörvans í stjórnstöðinni til að ljúka skráningu ZigBee tengihnútsins. Ef ZigBee tengihnúturinn er eftirlitshnútur getur hann stjórnað lýsingu og öryggi. Forritið er svipað og ZigBee samhæfingarforritið, nema hvað eftirlitshnúturinn þarf að senda gögn til ZigBee samhæfingarforritsins, og síðan sendir ZigBee samhæfingarforritið gögn til örgjörvastýringar stjórnstöðvarinnar. Ef ZigBee tengihnúturinn er rafmagnsviftustýring, þarf hann aðeins að taka á móti gögnum frá efri tölvunni án þess að hlaða upp stöðunni, þannig að stjórnun hans geti farið fram beint við truflun á þráðlausri gagnamóttöku. Við truflun á þráðlausri gagnamóttöku þýða allir tengihnútar mótteknar stjórnleiðbeiningar í stjórnfæribreytur hnútsins sjálfs og vinna ekki úr mótteknum þráðlausum leiðbeiningum í aðalforriti hnútsins.
4 Villuleit á netinu
Aukin skipun fyrir skipunarkóða fastrar búnaðar, gefin út af miðlæga stjórnkerfinu, er send til örgjörva stjórnstöðvarinnar í gegnum raðtengi tölvunnar, og til samhæfingaraðilans í gegnum tveggja lína tengi, og síðan til ZigBee tengipunktsins af samhæfingaraðilanum. Þegar tengipunkturinn móttekur gögnin eru þau send aftur til tölvunnar í gegnum raðtengið. Á þessari tölvu eru gögnin sem berast frá ZigBee tengipunktinum borin saman við gögnin sem stjórnstöðin sendi. Miðlæga stjórnkerfið sendir 2 skipanir á sekúndu fresti. Eftir 5 klukkustunda prófun hættir prófunarhugbúnaðurinn þegar hann sýnir að heildarfjöldi móttekinna pakka er 36.000 pakkar. Niðurstöður prófunarhugbúnaðarins fyrir gagnaflutning með mörgum samskiptareglum eru sýndar á mynd 6. Fjöldi réttra pakka er 36.000, fjöldi rangra pakka er 0 og nákvæmnin er 100%.
ZigBee tækni er notuð til að koma á innri nettengingu snjallheimila, sem hefur kosti eins og þægilega fjarstýringu, sveigjanlega viðbót við nýjan búnað og áreiðanlega stjórnunargetu. RFTD tækni er notuð til að bera kennsl á notendur og bæta öryggi kerfisins. Með aðgangi að GSM einingu eru fjarstýringar- og viðvörunaraðgerðir mögulegar.
Birtingartími: 6. janúar 2022