zigBee-आधारित स्मार्ट घर कसरी डिजाइन गर्ने?

स्मार्ट होम एक प्लेटफर्मको रूपमा घर हो, एकीकृत तारिङ प्रविधि, नेटवर्क सञ्चार प्रविधि, सुरक्षा प्रविधि, स्वचालित नियन्त्रण प्रविधि, घरायसी जीवनसँग सम्बन्धित सुविधाहरू एकीकृत गर्न अडियो र भिडियो प्रविधि, प्रभावकारी आवासीय सुविधाहरू निर्माण गर्ने तालिका र पारिवारिक मामिला व्यवस्थापन प्रणाली। , घरको सुरक्षा, सुविधा, आराम, कलात्मकता, र वातावरण संरक्षण र ऊर्जा बचत जीवित वातावरण महसुस गर्नुहोस्। स्मार्ट घरको नवीनतम परिभाषाको आधारमा, ZigBee टेक्नोलोजीका विशेषताहरूलाई सन्दर्भ गर्नुहोस्, यस प्रणालीको डिजाइन, यसमा आवश्यक एक स्मार्ट होम प्रणाली (स्मार्ट होम (केन्द्रीय) नियन्त्रण प्रणाली, घरको प्रकाश नियन्त्रण प्रणाली, घर सुरक्षा प्रणालीहरू), घरायसी तारिङ प्रणाली, गृह नेटवर्क प्रणाली, पृष्ठभूमि संगीत प्रणाली र पारिवारिक वातावरण नियन्त्रण प्रणालीमा जोडिएको आधारमा। बुद्धिमा बस्ने पुष्टिमा, सबै आवश्यक प्रणालीहरू पूर्ण रूपमा स्थापित गरेमा मात्र, र कम्तिमा एक प्रकारको वा माथिको ऐच्छिक प्रणाली स्थापना गर्ने गृहप्रणालीलाई बौद्धिकताको जीवन भन्न सकिन्छ, त्यसैले यो प्रणालीलाई बौद्धिक घर भन्न सकिन्छ।

1. प्रणाली डिजाइन योजना

प्रणाली घरमा नियन्त्रित उपकरणहरू र रिमोट कन्ट्रोल उपकरणहरू मिलेर बनेको छ। ती मध्ये, परिवारमा नियन्त्रित यन्त्रहरूमा मुख्यतया इन्टरनेट पहुँच गर्न सक्ने कम्प्युटर, नियन्त्रण केन्द्र, निगरानी नोड र थप गर्न सकिने घरायसी उपकरणहरूको नियन्त्रक समावेश हुन्छ। रिमोट कन्ट्रोल उपकरणहरू मुख्यतया रिमोट कम्प्युटर र मोबाइल फोनहरू मिलेर बनेका हुन्छन्।

प्रणालीका मुख्य कार्यहरू हुन्: 1) वेब पृष्ठ ब्राउजिङको अगाडि पृष्ठ, पृष्ठभूमि जानकारी व्यवस्थापन; 2) इन्टरनेट र मोबाइल फोन मार्फत भित्री घरेलु उपकरणहरू, सुरक्षा र प्रकाशको स्विच नियन्त्रण महसुस गर्नुहोस्; 3) प्रयोगकर्ताको पहिचान महसुस गर्न RFID मोड्युल मार्फत, भित्री सुरक्षा स्थिति स्विच पूरा गर्न, प्रयोगकर्तालाई एसएमएस अलार्म मार्फत चोरीको अवस्थामा; 4) इनडोर प्रकाश र घरेलु उपकरणहरूको स्थानीय नियन्त्रण र स्थिति प्रदर्शन पूरा गर्न केन्द्रीय नियन्त्रण व्यवस्थापन प्रणाली सफ्टवेयर मार्फत; 5) व्यक्तिगत जानकारी भण्डारण र इनडोर उपकरण स्थिति भण्डारण डाटाबेस प्रयोग गरेर पूरा गरिन्छ। केन्द्रीय नियन्त्रण र व्यवस्थापन प्रणाली मार्फत इनडोर उपकरण स्थिति क्वेरी गर्न प्रयोगकर्ताहरूको लागि यो सुविधाजनक छ।

2. प्रणाली हार्डवेयर डिजाइन

प्रणालीको हार्डवेयर डिजाइनमा नियन्त्रण केन्द्रको डिजाइन, निगरानी नोड र गृह उपकरण नियन्त्रकको वैकल्पिक थप समावेश छ (उदाहरणको रूपमा इलेक्ट्रिक फ्यान नियन्त्रक लिनुहोस्)।

2.1 नियन्त्रण केन्द्र

नियन्त्रण केन्द्रका मुख्य कार्यहरू निम्नानुसार छन्: 1) वायरलेस ZigBee नेटवर्क निर्माण गर्न, नेटवर्कमा सबै निगरानी नोडहरू थप्नुहोस्, र नयाँ उपकरणहरूको स्वागत महसुस गर्नुहोस्; 2) प्रयोगकर्ता पहिचान, प्रयोगकर्ता घर वा पछाडि प्रयोगकर्ता कार्ड मार्फत भित्री सुरक्षा स्विच प्राप्त गर्न; 3) जब चोर कोठामा घुस्छ, अलार्म गर्न प्रयोगकर्तालाई छोटो सन्देश पठाउनुहोस्। प्रयोगकर्ताहरूले छोटो सन्देशहरू मार्फत भित्री सुरक्षा, प्रकाश र गृह उपकरणहरू पनि नियन्त्रण गर्न सक्छन्; 4) जब प्रणाली एक्लै चलिरहेको छ, LCD ले हालको प्रणाली स्थिति देखाउँछ, जुन प्रयोगकर्ताहरूलाई हेर्नको लागि सुविधाजनक छ; 5) विद्युतीय उपकरणको अवस्था भण्डार गर्नुहोस् र प्रणाली अनलाइन महसुस गर्न पीसीमा पठाउनुहोस्।

हार्डवेयरले क्यारियर सेन्स मल्टिपल एक्सेस/कलिजन डिटेक्शन (CSMA/CA) लाई समर्थन गर्दछ। 2.0 ~ 3.6V को अपरेटिङ भोल्टेज प्रणालीको कम पावर खपतको लागि अनुकूल छ। कन्ट्रोल सेन्टरमा रहेको ZigBee कोर्डिनेटर मोड्युलमा जडान गरेर घरभित्रै ताररहित ZigBee तारा नेटवर्क सेटअप गर्नुहोस्। र सबै निगरानी नोडहरू, नेटवर्कमा सामेल हुनको लागि नेटवर्कमा टर्मिनल नोडको रूपमा गृह उपकरण नियन्त्रक थप्न चयन गरियो, ताकि भित्री सुरक्षा र घरका उपकरणहरूको वायरलेस ZigBee नेटवर्क नियन्त्रण महसुस गर्न सकियोस्।

2.2 निगरानी नोडहरू

अनुगमन नोडका कार्यहरू निम्नानुसार छन्: 1) चोरहरूले आक्रमण गर्दा मानव शरीर संकेत पत्ता लगाउने, ध्वनि र प्रकाश अलार्म; 2) प्रकाश नियन्त्रण, नियन्त्रण मोड स्वचालित नियन्त्रण र म्यानुअल नियन्त्रण मा विभाजित छ, स्वचालित नियन्त्रण इनडोर प्रकाश को बल अनुसार स्वचालित रूपमा प्रकाश / बन्द छ, म्यानुअल नियन्त्रण प्रकाश नियन्त्रण केन्द्रीय नियन्त्रण प्रणाली मार्फत छ, (3) अलार्म जानकारी र अन्य जानकारी नियन्त्रण केन्द्रमा पठाइन्छ, र उपकरण नियन्त्रण पूरा गर्न नियन्त्रण केन्द्रबाट नियन्त्रण आदेशहरू प्राप्त गर्दछ।

इन्फ्रारेड प्लस माइक्रोवेभ पत्ता लगाउने मोड मानव शरीर संकेत पत्ता लगाउने सबैभन्दा सामान्य तरिका हो। पाइरोइलेक्ट्रिक इन्फ्रारेड प्रोब RE200B हो, र प्रवर्धन यन्त्र BISS0001 हो। RE200B 3-10 V भोल्टेजद्वारा संचालित छ र यसमा बिल्ट-इन पाइरोइलेक्ट्रिक डुअल-सेन्सेटिभ इन्फ्रारेड तत्व छ। जब तत्वले इन्फ्रारेड प्रकाश प्राप्त गर्दछ, फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव प्रत्येक तत्वको ध्रुवहरूमा देखा पर्नेछ र चार्ज जम्मा हुनेछ। BISS0001 एक डिजिटल-एनालॉग हाइब्रिड asIC हो जुन परिचालन एम्पलीफायर, भोल्टेज तुलनाकर्ता, राज्य नियन्त्रक, ढिलाइ समय टाइमर र ब्लकिङ टाइम टाइमर मिलेर बनेको छ। RE200B र केही कम्पोनेन्टहरू सँगसँगै, निष्क्रिय पाइरोइलेक्ट्रिक इन्फ्रारेड स्विच गठन गर्न सकिन्छ। Ant-g100 मोड्युल माइक्रोवेभ सेन्सरको लागि प्रयोग गरिएको थियो, केन्द्र आवृत्ति 10 GHz थियो, र अधिकतम स्थापना समय 6μs थियो। पाइरोइलेक्ट्रिक इन्फ्रारेड मोड्युलसँग मिलाएर, लक्ष्य पत्ता लगाउने त्रुटि दरलाई प्रभावकारी रूपमा कम गर्न सकिन्छ।

लाइट कन्ट्रोल मोड्युल मुख्यतया फोटोसेन्सिटिभ रेसिस्टर र लाइट कन्ट्रोल रिलेबाट बनेको हुन्छ। 10 K ω को समायोज्य प्रतिरोधकसँग श्रृंखलामा फोटोसेन्सिटिभ रेसिस्टर जडान गर्नुहोस्, त्यसपछि फोटोसेन्सिटिभ रेसिस्टरको अर्को छेउलाई जमिनमा जडान गर्नुहोस्, र समायोज्य प्रतिरोधकको अर्को छेउलाई उच्च स्तरमा जडान गर्नुहोस्। दुई प्रतिरोध जडान बिन्दुहरूको भोल्टेज मान SCM एनालग-देखि-डिजिटल कन्भर्टर मार्फत हालको लाइट अन छ कि छैन भनेर निर्धारण गर्न प्राप्त गरिन्छ। समायोज्य प्रतिरोध प्रकाश भर्खरै खोलिएको बेला प्रकाश तीव्रता पूरा गर्न प्रयोगकर्ता द्वारा समायोजित गर्न सकिन्छ। इनडोर प्रकाश स्विच रिले द्वारा नियन्त्रण गरिन्छ। केवल एक इनपुट/आउटपुट पोर्ट प्राप्त गर्न सकिन्छ।

2.3 थपिएको गृह उपकरण नियन्त्रक चयन गर्नुहोस्

मुख्यतया यन्त्र नियन्त्रण प्राप्त गर्न यन्त्रको प्रकार्य अनुसार घरेलु उपकरणहरूको नियन्त्रण थप्न छनौट गर्नुहोस्, यहाँ उदाहरणको रूपमा इलेक्ट्रिक फ्यानमा। फ्यान नियन्त्रण भनेको नियन्त्रण केन्द्र हो PC फ्यान नियन्त्रण निर्देशनहरू ZigBee नेटवर्क कार्यान्वयन मार्फत इलेक्ट्रिक फ्यान नियन्त्रकलाई पठाइने, विभिन्न उपकरणहरूको पहिचान नम्बर फरक छ, उदाहरणका लागि, यस सम्झौताका प्रावधानहरू फ्यान पहिचान नम्बर १२२ हो, घरेलु रंगीन टिभी पहिचान नम्बर 123 हो, यसरी विभिन्न विद्युतीय गृह उपकरणहरू नियन्त्रण केन्द्रको पहिचान महसुस गर्दै। एउटै निर्देशन कोडको लागि, विभिन्न गृह उपकरणहरूले फरक कार्यहरू प्रदर्शन गर्दछ। चित्र 4 थपको लागि चयन गरिएको घरेलु उपकरणहरूको संरचना देखाउँछ।

3. प्रणाली सफ्टवेयर डिजाइन

प्रणाली सफ्टवेयर डिजाइनले मुख्य रूपमा छवटा भागहरू समावेश गर्दछ, जुन रिमोट कन्ट्रोल वेब पृष्ठ डिजाइन, केन्द्रीय नियन्त्रण व्यवस्थापन प्रणाली डिजाइन, नियन्त्रण केन्द्र मुख्य नियन्त्रक ATMegal28 कार्यक्रम डिजाइन, CC2430 समन्वयक कार्यक्रम डिजाइन, CC2430 निगरानी नोड कार्यक्रम डिजाइन, CC2430 चयन गर्नुहोस् उपकरण कार्यक्रम डिजाइन।

3.1 ZigBee समन्वयक कार्यक्रम डिजाइन

संयोजकले पहिले एप्लिकेसन लेयर इनिसियलाइजेसन पूरा गर्छ, एप्लिकेसन लेयर स्टेट सेट गर्छ र स्टेट रिसिभ गर्न निष्क्रिय बनाउँछ, त्यसपछि ग्लोबल इंटरप्ट अन गर्छ र I/O पोर्ट सुरु गर्छ। त्यसपछि संयोजकले ताररहित तारा नेटवर्क निर्माण गर्न थाल्छ। प्रोटोकलमा, संयोजकले स्वचालित रूपमा 2.4 GHz ब्यान्ड चयन गर्दछ, प्रति सेकेन्ड बिटहरूको अधिकतम संख्या 62 500 हो, पूर्वनिर्धारित PANID 0 × 1347 हो, अधिकतम स्ट्याक गहिराई 5 हो, प्रति पठाउने बाइटहरूको अधिकतम संख्या 93 हो, र सीरियल पोर्ट बाउड दर 57 600 बिट/सेकेन्ड हो। SL0W TIMER ले प्रति सेकेन्ड १० अवरोध उत्पन्न गर्छ। ZigBee नेटवर्क सफलतापूर्वक स्थापित भएपछि, संयोजकले नियन्त्रण केन्द्रको MCU मा आफ्नो ठेगाना पठाउँछ। यहाँ, नियन्त्रण केन्द्र MCU ले ZigBee संयोजकलाई निगरानी नोडको सदस्यको रूपमा पहिचान गर्दछ, र यसको पहिचान गरिएको ठेगाना ० हो। कार्यक्रम मुख्य लूपमा प्रवेश गर्दछ। पहिले, टर्मिनल नोड द्वारा पठाइएको नयाँ डाटा छ कि छैन भनेर निर्धारण गर्नुहोस्, यदि त्यहाँ छ भने, डाटा सीधा नियन्त्रण केन्द्रको MCU मा पठाइन्छ; नियन्त्रण केन्द्रको MCU ले निर्देशनहरू पठाएको छ कि छैन भनेर निर्धारण गर्नुहोस्, यदि त्यसो हो भने, सम्बन्धित ZigBee टर्मिनल नोडमा निर्देशनहरू पठाउनुहोस्; सुरक्षा खुला छ कि छैन, त्यहाँ चोर छ कि छैन, यदि छ भने, नियन्त्रण केन्द्रको MCU मा अलार्म जानकारी पठाउनुहोस्; प्रकाश स्वत: नियन्त्रण स्थितिमा छ कि छैन भनेर निर्णय गर्नुहोस्, यदि त्यसो हो भने, नमूनाको लागि एनालग-देखि-डिजिटल कन्भर्टर खोल्नुहोस्, नमूना मूल्य बत्ती खोल्ने वा बन्द गर्ने कुञ्जी हो, यदि प्रकाश अवस्था परिवर्तन भयो भने, नयाँ स्थिति जानकारी हो। नियन्त्रण केन्द्र MC-U मा प्रसारित।

3.2 ZigBee टर्मिनल नोड प्रोग्रामिङ

ZigBee टर्मिनल नोडले ZigBee समन्वयक द्वारा नियन्त्रित वायरलेस ZigBee नोडलाई बुझाउँछ। प्रणालीमा, यो मुख्यतया निगरानी नोड र घरेलु उपकरण नियन्त्रक को वैकल्पिक थप छ। ZigBee टर्मिनल नोडहरूको प्रारम्भिकरणमा एप्लिकेसन लेयर प्रारम्भिकरण, खोल्ने अवरोधहरू, र I/O पोर्टहरू प्रारम्भिकरण पनि समावेश छ। त्यसपछि ZigBee नेटवर्कमा सामेल हुने प्रयास गर्नुहोस्। यो नोट गर्न महत्त्वपूर्ण छ कि ZigBee समन्वयक सेटअपको साथ मात्र अन्तिम नोडहरू नेटवर्कमा सामेल हुन अनुमति दिइन्छ। यदि ZigBee टर्मिनल नोड नेटवर्कमा सामेल हुन असफल भयो भने, यो सफलतापूर्वक नेटवर्कमा सामेल नभएसम्म प्रत्येक दुई सेकेन्डमा पुन: प्रयास गर्नेछ। सञ्जालमा सफलतापूर्वक सामेल भएपछि, ZI-Gbee टर्मिनल नोडले ZigBee कोर्डिनेटरलाई आफ्नो दर्ता जानकारी पठाउँछ, जसले ZigBee टर्मिनल नोडको दर्ता पूरा गर्न नियन्त्रण केन्द्रको MCU मा फर्वार्ड गर्छ। यदि ZigBee टर्मिनल नोड एक निगरानी नोड हो भने, यसले प्रकाश र सुरक्षाको नियन्त्रण महसुस गर्न सक्छ। कार्यक्रम ZigBee समन्वयक जस्तै छ, बाहेक निगरानी नोडले ZigBee समन्वयकलाई डाटा पठाउन आवश्यक छ, र त्यसपछि ZigBee समन्वयकले नियन्त्रण केन्द्रको MCU मा डाटा पठाउँदछ। यदि ZigBee टर्मिनल नोड इलेक्ट्रिक फ्यान नियन्त्रक हो भने, यसले राज्य अपलोड नगरी माथिल्लो कम्प्युटरको डाटा मात्र प्राप्त गर्न आवश्यक छ, त्यसैले यसको नियन्त्रण प्रत्यक्ष रूपमा ताररहित डाटा प्राप्त गर्ने अवरोधमा पूरा गर्न सकिन्छ। वायरलेस डेटा प्राप्त गर्ने अवरोधमा, सबै टर्मिनल नोडहरूले प्राप्त नियन्त्रण निर्देशनहरूलाई नोडको नियन्त्रण प्यारामिटरहरूमा अनुवाद गर्दछ, र नोडको मुख्य कार्यक्रममा प्राप्त वायरलेस निर्देशनहरूलाई प्रक्रिया गर्दैन।

4 अनलाइन डिबगिङ

केन्द्रीय नियन्त्रण व्यवस्थापन प्रणाली द्वारा जारी निश्चित उपकरणहरूको निर्देशन कोडको लागि बढ्दो निर्देशन कम्प्युटरको सिरियल पोर्ट मार्फत नियन्त्रण केन्द्रको MCU मा, र दुई-लाइन इन्टरफेस मार्फत समन्वयकलाई, र त्यसपछि ZigBee टर्मिनलमा पठाइन्छ। संयोजक द्वारा नोड। जब टर्मिनल नोडले डाटा प्राप्त गर्दछ, डाटा पुन: सीरियल पोर्ट मार्फत पीसीमा पठाइन्छ। यस PC मा, ZigBee टर्मिनल नोड द्वारा प्राप्त डाटा नियन्त्रण केन्द्र द्वारा पठाइएको डाटा संग तुलना गरिएको छ। केन्द्रीय नियन्त्रण व्यवस्थापन प्रणालीले प्रत्येक सेकेन्डमा 2 निर्देशनहरू पठाउँछ। 5 घण्टाको परीक्षण पछि, परीक्षण सफ्टवेयर रोकिन्छ जब यसले प्राप्त प्याकेटहरूको कुल संख्या 36,000 प्याकेटहरू देखाउँछ। बहु-प्रोटोकल डाटा ट्रान्समिशन परीक्षण सफ्टवेयरको परीक्षण परिणामहरू चित्र 6 मा देखाइएको छ। सही प्याकेटहरूको संख्या 36 000 छ, गलत प्याकेटहरूको संख्या 0 छ, र शुद्धता दर 100% छ।

ZigBee टेक्नोलोजी स्मार्ट घरको आन्तरिक नेटवर्किङलाई महसुस गर्न प्रयोग गरिन्छ, जसमा सुविधाजनक रिमोट कन्ट्रोल, नयाँ उपकरणहरूको लचिलो थप र भरपर्दो नियन्त्रण कार्यसम्पादनको फाइदाहरू छन्। RFTD प्रविधि प्रयोगकर्ता पहिचान महसुस गर्न र प्रणाली सुरक्षा सुधार गर्न प्रयोग गरिन्छ। GSM मोड्युलको पहुँच मार्फत, रिमोट कन्ट्रोल र अलार्म प्रकार्यहरू महसुस हुन्छन्।