כיצד לעצב בית חכם מבוסס זיגבי?

בית חכם הוא בית כפלטפורמה, שימוש בטכנולוגיית חיווט משולבת, טכנולוגיית תקשורת רשת, טכנולוגיית אבטחה, טכנולוגיית בקרה אוטומטית, טכנולוגיית שמע ווידאו לשילוב המתקנים הקשורים לחיי הבית, לתזמון לבניית מתקני מגורים יעילים ומערכת ניהול ענייני משפחה, שיפור אבטחת הבית, נוחות, נוחות, אומנות, הגנה על הסביבה וסביבת חיסכון באנרגיה. בהתבסס על ההגדרה האחרונה של בית חכם, עיין במאפייני טכנולוגיית זיגבי, תכנון מערכת זו, ההכרח ב- INT מכיל מערכת בית חכם (בית חכם (מרכז), מערכת בקרת תאורה ביתית, מערכת בקרת תאורה, מערכות אבטחה ביתיות), על בסיס הצטרפה למערכת החיווט הביתית, מערכת רשת ביתית, מערכת מוסיקה רקע ומערכת בקרת סביבתיות משפחתית. על פי אישור המתגורר באינטליגנציה, התקין את כל המערכת הדרושה לחלוטין בלבד, והמערכת הביתית שהתקנה מערכת אופציונלית מסוג אחד ומעלה לפחות יכולה לקרוא לחיי אינטליגנציה. לכן ניתן לכנות מערכת זו לבית חכמה.

1. תוכנית תכנון מערכות

המערכת מורכבת ממכשירים מבוקרים ומכשירי שלט רחוק בבית. ביניהם, המכשירים הנשלטים במשפחה כוללים בעיקר את המחשב שיכול לגשת לאינטרנט, מרכז הבקרה, צומת הניטור ובקר של מכשירי משק הבית שניתן להוסיף. התקני שלט רחוק מורכבים בעיקר ממחשבים מרוחקים וטלפונים ניידים.

הפונקציות העיקריות של המערכת הן: 1) העמוד הראשון של גלישה בדף האינטרנט, ניהול מידע על רקע; 2) לממש בקרת מתגים של מכשירי משק בית מקורה, אבטחה ותאורה דרך אינטרנט וטלפון נייד; 3) דרך מודול ה- RFID כדי לממש זיהוי משתמשים, כדי להשלים את מתג מצב האבטחה המקורה, במקרה של גניבה באמצעות אזעקת SMS למשתמש; 4) באמצעות תוכנת מערכת ניהול הבקרה המרכזית להשלמת תצוגת הבקרה והסטטוס המקומית של תאורה מקורה ומכשירי משק בית; 5) אחסון למידע אישי ואחסון סטטוס ציוד מקורה הושלם באמצעות בסיס הנתונים. נוח למשתמשים לשאול את מצב הציוד המקורה דרך מערכת הבקרה והניהול המרכזית.

2. עיצוב חומרת מערכת

תכנון החומרה של המערכת כולל את העיצוב של מרכז הבקרה, צומת הניטור והתוספת האופציונלית של בקר המכשיר הביתי (קח את בקר המאוורר החשמלי כדוגמה).

2.1 מרכז הבקרה

הפונקציות העיקריות של מרכז הבקרה הן כדלקמן: 1) לבניית רשת זיגבי אלחוטית, להוסיף את כל צמתי הניטור לרשת ולממש את קבלת הציוד החדש; 2) זיהוי משתמש, המשתמש בבית או בחזרה דרך כרטיס המשתמש כדי להשיג מתג אבטחה מקורה; 3) כאשר פורץ פורץ לחדר, שלח הודעה קצרה למשתמש כדי להבהיל. משתמשים יכולים גם לשלוט על מכשירי אבטחה, תאורה ומכשירי בית מקורה באמצעות הודעות קצרות; 4) כאשר המערכת פועלת לבד, LCD מציג את מצב המערכת הנוכחי, הנוח למשתמשים להציג; 5) אחסן את מצב הציוד החשמלי ושלח אותו למחשב כדי לממש את המערכת באופן מקוון.

החומרה תומכת בגילוי גישה/התנגשות מרובה של Carrier Sense (CSMA/CA). מתח ההפעלה של 2.0 ~ 3.6 וולט תורם לצריכת חשמל נמוכה של המערכת. הגדר רשת כוכבי זיגבי אלחוטית בתוך הבית על ידי חיבור למודול רכז הזיגבי במרכז הבקרה. וכל צמתי הניטור, שנבחרו להוסיף את בקר מכשירי הבית כצומת הטרמינל ברשת כדי להצטרף לרשת, כדי לממש את בקרת הרשת האלחוטית של זיגבי באבטחה מקורה ומכשירי בית.

2.2 צמתים ניטור

פונקציות צומת הניטור הן כדלקמן: 1) איתור אותות גוף אדם, צליל ואזעקת אור כאשר הגנבים פולשים; 2) בקרת תאורה, מצב הבקרה מחולק לבקרה אוטומטית ובקרה ידנית, השליטה האוטומטית מופעלת/כיבוי האור באופן אוטומטי בהתאם לחוזק האור המקורה, בקרת התאורה של בקרת ידנית היא דרך מערכת הבקרה המרכזית, (3) מידע האזעקה ומידע אחר שנשלח למרכז הבקרה, ומקבל פקודות בקרה ממרכז הבקרה כדי להשלים את בקרת הציוד.

אינפרא אדום פלוס מצב גילוי מיקרוגל הוא הדרך הנפוצה ביותר בזיהוי אותות גוף האדם. בדיקת האינפרא אדום הפירואלקטרי היא RE200B, ומכשיר ההגברה הוא BISS0001. RE200B מופעל על ידי מתח 3-10 וולט ובעל אלמנט אינפרא אדום רגיש פיירואלקטרי רגיש כפול. כאשר האלמנט מקבל אור אינפרא אדום, האפקט הפוטו -אלקטרוני יתרחש בקטבים של כל אלמנט והמטען יצטבר. Biss0001 הוא ASIC היברידי דיגיטלי-אנלוגי המורכב ממגבר תפעולי, משווה מתח, בקר מצב, טיימר זמן עיכוב וטיימר זמן חסימת זמן. יחד עם RE200B וכמה רכיבים, ניתן ליצור מתג אינפרא אדום פיירואלקטרי פסיבי. מודול Ant-G100 שימש לחיישן מיקרוגל, תדר המרכז היה 10 ג'יגה הרץ, וזמן ההקמה המרבי היה 6 מיקרו. בשילוב עם מודול אינפרא אדום פירו -אלקטרי, ניתן להפחית ביעילות את שיעור השגיאות של איתור היעד.

מודול בקרת האור מורכב בעיקר מממסר נגן רגישות לאור וממסר בקרת אור. חבר את הנגד הרגיש לתמונות בסדרה עם הנגד המתכוונן של 10 K ω, ואז חבר את הקצה השני של הנגד הרגיש לאדמה, וחבר את הקצה השני של הנגד המתכוונן לרמה הגבוהה. ערך המתח של שתי נקודות חיבור ההתנגדות מתקבל באמצעות הממיר SCM אנלוגי לדיגיטלי כדי לקבוע אם האור הנוכחי דולק. ניתן להתאים התנגדות מתכווננת על ידי המשתמש כדי לעמוד בעוצמת האור כאשר האור פשוט מופעל. מתגי תאורה מקורה נשלטים על ידי ממסרים. ניתן להשיג רק יציאת קלט/פלט אחת.

2.3 בחר את בקר המכשיר הביתי שנוסף

בחר להוסיף את השליטה במכשירים ביתיים בעיקר בהתאם לתפקוד המכשיר להשגת בקרת מכשירים, כאן למאוורר החשמלי כדוגמה. בקרת המאוורר היא מרכז הבקרה יהיה הוראות בקרת מאוורר למחשבים שנשלחו לבקר המאוורר החשמלי באמצעות יישום רשת זיגבי, מספר זיהוי מכשירים שונים שונה, למשל, הוראות מספר זיהוי מאוורר זה הוא 122, מספר הזיהוי הטלוויזיה הצבעוני הצבעוני הוא 123, ובכך מבינים את ההכרה במרכז בקרת יישומי חשמל שונים. עבור אותו קוד הוראות, מכשירי בית שונים מבצעים פונקציות שונות. איור 4 מציג את הרכב המכשירים הביתיים שנבחרו לתוספת.

3. עיצוב תוכנת מערכת

עיצוב תוכנת המערכת כולל בעיקר שישה חלקים, שהם תכנון דפי אינטרנט שלט רחוק, עיצוב מערכת ניהול בקרה מרכזית, Control Center Controller Main Atmegal28 תכנון תוכנית, CC2430 תכנון תכנית רכזת, CC2430 תכנון תכנית CC2430, CC2430 בחר הוסף עיצוב תוכנית מכשיר.

3.1 עיצוב תוכנית רכז זיגבי

הרכז משלים תחילה את אתחול שכבת היישום, מגדיר את מצב שכבת היישום ומקבל מצב לבטל, ואז מפעיל הפרעות גלובליות ומאתחל את יציאת הקלט/פלט. לאחר מכן מתחיל הרכז לבנות רשת כוכבים אלחוטיים. בפרוטוקול, הרכז בוחר אוטומטית את פס 2.4 ג'יגה הרץ, המספר המרבי של ביטים בשנייה הוא 62 500, ברירת המחדל PANID היא 0 × 1347, עומק הערימה המרבי הוא 5, המספר המרבי של בתים לשליחה הוא 93, ושיעור ה- Baud של יציאה סדרתית הוא 57 600 ביט/ש. טיימר SL0W מייצר 10 הפרעות בשנייה. לאחר הקמת רשת זיגבי בהצלחה, הרכז שולח את כתובתו ל- MCU של מרכז הבקרה. כאן, מרכז הבקרה MCU מזהה את רכז הזיגבי כחבר בצומת הניטור, והכתובת המזוהה שלו היא 0. התוכנית נכנסת לולאה הראשית. ראשית, קבע אם יש נתונים חדשים שנשלחים על ידי צומת הטרמינל, אם יש, הנתונים מועברים ישירות ל- MCU של מרכז הבקרה; קבע אם ל- MCU של מרכז הבקרה יש הוראות שנשלחו, אם כן, שלח את ההוראות למטה לצומת המסוף הזיגבי המתאים; שופט אם האבטחה פתוחה, בין אם יש פורץ, אם כן, שלח את מידע האזעקה ל- MCU של מרכז הבקרה; שופט אם האור במצב בקרה אוטומטי, אם כן, הפעל את הממיר האנלוגי לדיגיטלי לצורך דגימה, ערך הדגימה הוא המפתח להפעלת האור או לכבות, אם מצב האור ישתנה, מידע המצב החדש מועבר למרכז הבקרה MC-U.

3.2 תכנות צומת מסוף זיגבי

צומת מסוף זיגבי מתייחס לצומת הזיגבי האלחוטי הנשלט על ידי רכז זיגבי. במערכת, זהו בעיקר צומת הניטור והתוספת האופציונלית של בקר מכשירי משק הבית. אתחול צמתים מסוף זיגבי כולל גם אתחול שכבת יישומים, הפסקות פתיחה ואתחול יציאות קלט/פלט. ואז נסה להצטרף לרשת זיגבי. חשוב לציין שרק צמתים קצה עם הגדרת רכז Zigbee מותר להצטרף לרשת. אם צומת המסוף של זיגבי לא מצליח להצטרף לרשת, הוא ינסה שוב כל שתי שניות עד שהוא יצטרף בהצלחה לרשת. לאחר הצטרפותו לרשת בהצלחה, צומת המסוף Zi-Gbee שולח את פרטי הרישום שלה לרכז Zigbee, אשר מעביר אותו ל- MCU של מרכז הבקרה כדי להשלים את הרישום של צומת מסוף זיגבי. אם צומת מסוף זיגבי הוא צומת ניטור, הוא יכול לממש את השליטה בתאורה ובביטחון. התוכנית דומה לרכז זיגבי, פרט לכך שצומת הניטור צריך לשלוח נתונים לרכז Zigbee, ואז רכז זיגבי שולח נתונים ל- MCU של מרכז הבקרה. אם צומת המסוף של זיגבי הוא בקר מאוורר חשמלי, הוא צריך רק לקבל את נתוני המחשב העליון מבלי להעלות את המדינה, כך שניתן יהיה להשלים ישירות את שליטתו בהפרעה של הנתונים האלחוטיים שקיבלו. בנתונים אלחוטיים המקבלים הפרעה, כל צמתי הטרמינל מתרגמים את הוראות הבקרה שהתקבלו לפרמטרי הבקרה של הצומת עצמו, ואינם מעבדים את ההוראות האלחוטיות שהתקבלו בתוכנית העיקרית של הצומת.

4 ניפוי באגים מקוונים

ההוראות ההולכות וגוברות לקוד ההוראות של ציוד קבוע שהונפק על ידי מערכת ניהול הבקרה המרכזית נשלחת ל- MCU של מרכז הבקרה דרך היציאה הסדרתית של המחשב, ולמתאם דרך ממשק הדו-קו, ואז לצומת מסוף זיגבי על ידי המתאם. כאשר צומת הטרמינל מקבל את הנתונים, הנתונים נשלחים למחשב דרך היציאה הסדרתית שוב. במחשב זה, הנתונים שהתקבלו על ידי צומת מסוף זיגבי משווים לנתונים שנשלחו על ידי מרכז הבקרה. מערכת ניהול הבקרה המרכזית שולחת 2 הוראות בכל שנייה. לאחר 5 שעות של בדיקות, תוכנת הבדיקה נעצרת כאשר היא מראה כי המספר הכולל של המנות שהתקבלו הוא 36,000 מנות. תוצאות הבדיקה של תוכנת בדיקת העברת נתונים רב-פרוטוקול מוצגות באיור 6. מספר המנות הנכונות הוא 36 000, מספר המנות הלא נכונות הוא 0 ושיעור הדיוק הוא 100%.

טכנולוגיית זיגבי משמשת למימוש הרשת הפנימית של הבית החכם, שיש לה את היתרונות של שלט רחוק נוח, תוספת גמישה של ציוד חדש וביצועי בקרה אמינים. טכנולוגיית RFTD משמשת למימוש זיהוי משתמשים ולשיפור אבטחת המערכת. באמצעות הגישה של מודול GSM, פונקציות השלט הרחוק והאזעקה מתממשות.