जिगबीमा आधारित स्मार्ट घर कसरी डिजाइन गर्ने?

स्मार्ट घर भनेको एउटा घर हो जसमा घरायसी जीवनसँग सम्बन्धित सुविधाहरू एकीकृत गर्न एकीकृत तारिङ प्रविधि, नेटवर्क सञ्चार प्रविधि, सुरक्षा प्रविधि, स्वचालित नियन्त्रण प्रविधि, अडियो र भिडियो प्रविधिको प्रयोग, कुशल आवासीय सुविधाहरू र पारिवारिक मामिला व्यवस्थापन प्रणाली निर्माण गर्न तालिका, घर सुरक्षा, सुविधा, आराम, कलात्मकता सुधार, र वातावरणीय संरक्षण र ऊर्जा बचत गर्ने जीवन वातावरण साकार पार्ने काम गरिन्छ। स्मार्ट घरको पछिल्लो परिभाषाको आधारमा, ZigBee प्रविधिको विशेषताहरू हेर्नुहोस्, यस प्रणालीको डिजाइन, आवश्यकमा स्मार्ट घर प्रणाली (स्मार्ट घर (केन्द्रीय) नियन्त्रण प्रणाली, घरेलु प्रकाश नियन्त्रण प्रणाली, घर सुरक्षा प्रणाली), घरेलु तारिङ प्रणाली, घर नेटवर्क प्रणाली, पृष्ठभूमि संगीत प्रणाली र पारिवारिक वातावरण नियन्त्रण प्रणालीमा सामेल भएको आधारमा समावेश छ। बुद्धिमत्तामा बस्ने पुष्टिकरणमा, सबै आवश्यक प्रणालीहरू पूर्ण रूपमा मात्र स्थापना गरिएको छ, र कम्तिमा एक प्रकारको र माथिको वैकल्पिक प्रणाली स्थापना गर्ने घरेलु प्रणालीले बुद्धिमत्तालाई जीवित राख्न सक्छ। त्यसैले, यो प्रणालीलाई बुद्धिमान घर भन्न सकिन्छ।

१. प्रणाली डिजाइन योजना

यो प्रणाली घरमा नियन्त्रित उपकरणहरू र रिमोट कन्ट्रोल उपकरणहरू मिलेर बनेको छ। ती मध्ये, परिवारमा नियन्त्रित उपकरणहरूमा मुख्यतया इन्टरनेट पहुँच गर्न सक्ने कम्प्युटर, नियन्त्रण केन्द्र, अनुगमन नोड र थप्न सकिने घरेलु उपकरणहरूको नियन्त्रक समावेश छन्। रिमोट कन्ट्रोल उपकरणहरू मुख्यतया रिमोट कम्प्युटर र मोबाइल फोनहरू मिलेर बनेको हुन्छ।

यस प्रणालीका मुख्य कार्यहरू हुन्: १) वेब पृष्ठको पहिलो पृष्ठ ब्राउजिङ, पृष्ठभूमि जानकारी व्यवस्थापन; २) इन्टरनेट र मोबाइल फोन मार्फत घर भित्रका घरेलु उपकरणहरू, सुरक्षा र प्रकाशको स्विच नियन्त्रण महसुस गर्नुहोस्; ३) प्रयोगकर्ता पहिचान महसुस गर्न RFID मोड्युल मार्फत, चोरीको अवस्थामा प्रयोगकर्तालाई SMS अलार्म मार्फत भित्री सुरक्षा स्थिति स्विच पूरा गर्न; ४) भित्री प्रकाश र घरेलु उपकरणहरूको स्थानीय नियन्त्रण र स्थिति प्रदर्शन पूरा गर्न केन्द्रीय नियन्त्रण व्यवस्थापन प्रणाली सफ्टवेयर मार्फत; ५) डाटाबेस प्रयोग गरेर व्यक्तिगत जानकारी भण्डारण र भित्री उपकरण स्थिति भण्डारण पूरा गरिन्छ। प्रयोगकर्ताहरूलाई केन्द्रीय नियन्त्रण र व्यवस्थापन प्रणाली मार्फत भित्री उपकरण स्थिति सोधपुछ गर्न सुविधाजनक छ।

२. प्रणाली हार्डवेयर डिजाइन

प्रणालीको हार्डवेयर डिजाइनमा नियन्त्रण केन्द्रको डिजाइन, अनुगमन नोड र घरेलु उपकरण नियन्त्रकको वैकल्पिक थप समावेश छ (उदाहरणको रूपमा विद्युतीय पंखा नियन्त्रक लिनुहोस्)।

२.१ नियन्त्रण केन्द्र

नियन्त्रण केन्द्रका मुख्य कार्यहरू यस प्रकार छन्: १) वायरलेस ZigBee नेटवर्क निर्माण गर्न, नेटवर्कमा सबै अनुगमन नोडहरू थप्न, र नयाँ उपकरणहरूको स्वागत महसुस गर्न; २) प्रयोगकर्ता पहिचान, घरमा वा पछाडि प्रयोगकर्ता कार्ड मार्फत भित्री सुरक्षा स्विच प्राप्त गर्न; ३) जब चोर कोठामा घुस्छ, प्रयोगकर्तालाई अलार्मको लागि छोटो सन्देश पठाउनुहोस्। प्रयोगकर्ताहरूले छोटो सन्देशहरू मार्फत भित्री सुरक्षा, प्रकाश र घरेलु उपकरणहरू पनि नियन्त्रण गर्न सक्छन्; ४) जब प्रणाली एक्लै चलिरहेको हुन्छ, LCD ले हालको प्रणाली स्थिति प्रदर्शन गर्दछ, जुन प्रयोगकर्ताहरूलाई हेर्नको लागि सुविधाजनक छ; ५) विद्युतीय उपकरणहरूको अवस्था भण्डारण गर्नुहोस् र प्रणाली अनलाइन महसुस गर्न PC मा पठाउनुहोस्।

हार्डवेयरले क्यारियर सेन्स मल्टिपल एक्सेस/कोलिजन डिटेक्शन (CSMA/CA) लाई समर्थन गर्दछ। २.० ~ ३.६V को अपरेटिङ भोल्टेज प्रणालीको कम पावर खपतको लागि अनुकूल छ। नियन्त्रण केन्द्रमा ZigBee कोर्डिनेटर मोड्युलमा जडान गरेर घर भित्र वायरलेस ZigBee स्टार नेटवर्क सेटअप गर्नुहोस्। र सबै अनुगमन नोडहरू, नेटवर्कमा सामेल हुनको लागि नेटवर्कमा टर्मिनल नोडको रूपमा घर उपकरण नियन्त्रक थप्न चयन गरिएको छ, ताकि भित्री सुरक्षा र घर उपकरणहरूको वायरलेस ZigBee नेटवर्क नियन्त्रण महसुस गर्न सकियोस्।

२.२ अनुगमन नोडहरू

अनुगमन नोडका कार्यहरू निम्नानुसार छन्: १) मानव शरीरको संकेत पत्ता लगाउने, चोरहरूले आक्रमण गर्दा ध्वनि र प्रकाश अलार्म; २) प्रकाश नियन्त्रण, नियन्त्रण मोड स्वचालित नियन्त्रण र म्यानुअल नियन्त्रणमा विभाजित छ, स्वचालित नियन्त्रण भित्री प्रकाशको शक्ति अनुसार स्वचालित रूपमा प्रकाश अन/अफ हुन्छ, म्यानुअल नियन्त्रण प्रकाश नियन्त्रण केन्द्रीय नियन्त्रण प्रणाली मार्फत हुन्छ, (३) 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 शरीरको संकेत पत्ता लगाउने सबैभन्दा सामान्य तरिका हो। पाइरोइलेक्ट्रिक इन्फ्रारेड प्रोब RE200B हो, र प्रवर्धन उपकरण BISS0001 हो। RE200B 3-10 V भोल्टेजद्वारा संचालित हुन्छ र यसमा निर्मित पाइरोइलेक्ट्रिक दोहोरो-संवेदनशील इन्फ्रारेड तत्व हुन्छ। जब तत्वले इन्फ्रारेड प्रकाश प्राप्त गर्दछ, प्रत्येक तत्वको ध्रुवहरूमा फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव देखा पर्नेछ र चार्ज जम्मा हुनेछ। BISS0001 एक डिजिटल-एनालग हाइब्रिड asIC हो जुन अपरेशनल एम्पलीफायर, भोल्टेज तुलनाकर्ता, राज्य नियन्त्रक, ढिलाइ समय टाइमर र ब्लकिङ समय टाइमर मिलेर बनेको हुन्छ। RE200B र केही कम्पोनेन्टहरूसँग मिलेर, निष्क्रिय पाइरोइलेक्ट्रिक इन्फ्रारेड स्विच बनाउन सकिन्छ। माइक्रोवेभ सेन्सरको लागि एन्ट-g100 मोड्युल प्रयोग गरिएको थियो, केन्द्र आवृत्ति 10 GHz थियो, र अधिकतम स्थापना समय 6μs थियो। पाइरोइलेक्ट्रिक इन्फ्रारेड मोड्युलसँग मिलाएर, लक्ष्य पत्ता लगाउने त्रुटि दर प्रभावकारी रूपमा कम गर्न सकिन्छ।

प्रकाश नियन्त्रण मोड्युल मुख्यतया प्रकाश संवेदनशील प्रतिरोधक र प्रकाश नियन्त्रण रिले मिलेर बनेको हुन्छ। प्रकाश संवेदनशील प्रतिरोधकलाई १० K ω को समायोज्य प्रतिरोधकसँग श्रृंखलामा जडान गर्नुहोस्, त्यसपछि प्रकाश संवेदनशील प्रतिरोधकको अर्को छेउलाई जमिनमा जडान गर्नुहोस्, र समायोज्य प्रतिरोधकको अर्को छेउलाई उच्च स्तरमा जडान गर्नुहोस्। हालको प्रकाश सक्रिय छ कि छैन भनेर निर्धारण गर्न दुई प्रतिरोध जडान बिन्दुहरूको भोल्टेज मान SCM एनालग-देखि-डिजिटल कन्भर्टर मार्फत प्राप्त गरिन्छ। प्रकाश भर्खरै सक्रिय हुँदा प्रकाशको तीव्रता पूरा गर्न प्रयोगकर्ताद्वारा समायोज्य प्रतिरोध समायोजन गर्न सकिन्छ। भित्री प्रकाश स्विचहरू रिलेद्वारा नियन्त्रित हुन्छन्। केवल एउटा इनपुट/आउटपुट पोर्ट प्राप्त गर्न सकिन्छ।

२.३ थपिएको गृह उपकरण नियन्त्रक चयन गर्नुहोस्

उपकरण नियन्त्रण प्राप्त गर्न मुख्यतया उपकरणको कार्य अनुसार घरेलु उपकरणहरूको नियन्त्रण थप्न छनौट गर्नुहोस्, यहाँ उदाहरणको रूपमा विद्युतीय फ्यानमा। फ्यान नियन्त्रण भनेको नियन्त्रण केन्द्र हो जुन ZigBee नेटवर्क कार्यान्वयन मार्फत विद्युतीय फ्यान नियन्त्रकमा पठाइने PC फ्यान नियन्त्रण निर्देशनहरू हुनेछन्, विभिन्न उपकरण पहिचान नम्बर फरक छ, उदाहरणका लागि, यस सम्झौताको प्रावधानहरू फ्यान पहिचान नम्बर १२२ हो, घरेलु रङ टिभी पहिचान नम्बर १२३ हो, यसरी विभिन्न विद्युतीय घरेलु उपकरणहरू नियन्त्रण केन्द्रको पहिचान महसुस गर्दै। एउटै निर्देशन कोडको लागि, विभिन्न घरेलु उपकरणहरूले फरक कार्यहरू गर्छन्। चित्र ४ ले थपको लागि चयन गरिएका घरेलु उपकरणहरूको संरचना देखाउँछ।

३. प्रणाली सफ्टवेयर डिजाइन

प्रणाली सफ्टवेयर डिजाइनमा मुख्यतया छ भागहरू समावेश छन्, जुन रिमोट कन्ट्रोल वेब पृष्ठ डिजाइन, केन्द्रीय नियन्त्रण व्यवस्थापन प्रणाली डिजाइन, नियन्त्रण केन्द्र मुख्य नियन्त्रक ATMegal28 कार्यक्रम डिजाइन, CC2430 संयोजक कार्यक्रम डिजाइन, CC2430 अनुगमन नोड कार्यक्रम डिजाइन, CC2430 चयन उपकरण कार्यक्रम डिजाइन हुन्।

३.१ जिगबी संयोजक कार्यक्रम डिजाइन

संयोजकले पहिले एप्लिकेसन लेयर इनिसियलाइजेसन पूरा गर्छ, एप्लिकेसन लेयर स्टेट र रिसिभ स्टेटलाई आइडलमा सेट गर्छ, त्यसपछि ग्लोबल इन्टरप्टहरू अन गर्छ र I/O पोर्ट इनिसियलाइजेसन गर्छ। त्यसपछि संयोजकले वायरलेस स्टार नेटवर्क निर्माण गर्न थाल्छ। प्रोटोकलमा, संयोजकले स्वचालित रूपमा २.४ GHz ब्यान्ड चयन गर्छ, प्रति सेकेन्ड बिट्सको अधिकतम संख्या ६२ ५०० छ, पूर्वनिर्धारित PANID ०×१३४७ छ, अधिकतम स्ट्याक गहिराइ ५ छ, प्रति सेन्ड बाइटको अधिकतम संख्या ९३ छ, र सिरियल पोर्ट बाउड दर ५७ ६०० बिट/सेकेन्ड छ। SL0W TIMER ले प्रति सेकेन्ड १० इन्टरप्टहरू उत्पन्न गर्छ। ZigBee नेटवर्क सफलतापूर्वक स्थापित भएपछि, संयोजकले नियन्त्रण केन्द्रको MCU मा आफ्नो ठेगाना पठाउँछ। यहाँ, नियन्त्रण केन्द्र MCU ले ZigBee कोर्डिनेटरलाई अनुगमन नोडको सदस्यको रूपमा पहिचान गर्छ, र यसको पहिचान गरिएको ठेगाना ० हो। कार्यक्रम मुख्य लूपमा प्रवेश गर्छ। पहिले, टर्मिनल नोडद्वारा नयाँ डेटा पठाइएको छ कि छैन भनेर निर्धारण गर्नुहोस्, यदि छ भने, डेटा सिधै नियन्त्रण केन्द्रको MCU मा प्रसारित हुन्छ; नियन्त्रण केन्द्रको MCU मा निर्देशनहरू पठाइएको छ कि छैन भनेर निर्धारण गर्नुहोस्, यदि छ भने, निर्देशनहरू सम्बन्धित ZigBee टर्मिनल नोडमा पठाउनुहोस्; सुरक्षा खुला छ कि छैन, चोर छ कि छैन भनेर न्याय गर्नुहोस्, यदि छ भने, नियन्त्रण केन्द्रको MCU मा अलार्म जानकारी पठाउनुहोस्; प्रकाश स्वचालित नियन्त्रण अवस्थामा छ कि छैन भनेर न्याय गर्नुहोस्, यदि छ भने, नमूनाको लागि एनालग-देखि-डिजिटल कन्भर्टर खोल्नुहोस्, नमूना मान प्रकाश खोल्ने वा बन्द गर्ने कुञ्जी हो, यदि प्रकाश अवस्था परिवर्तन हुन्छ भने, नयाँ अवस्था जानकारी नियन्त्रण केन्द्र MC-U मा प्रसारित हुन्छ।

३.२ ZigBee टर्मिनल नोड प्रोग्रामिङ

ZigBee टर्मिनल नोडले ZigBee संयोजकद्वारा नियन्त्रित वायरलेस ZigBee नोडलाई जनाउँछ। प्रणालीमा, यो मुख्यतया निगरानी नोड र घरेलु उपकरण नियन्त्रकको वैकल्पिक थप हो। ZigBee टर्मिनल नोडहरूको प्रारम्भिकरणमा अनुप्रयोग तह प्रारम्भिकरण, अवरोधहरू खोल्ने, र I/O पोर्टहरू प्रारम्भिकरण पनि समावेश छ। त्यसपछि ZigBee नेटवर्कमा सामेल हुने प्रयास गर्नुहोस्। यो ध्यान दिनु महत्त्वपूर्ण छ कि ZigBee संयोजक सेटअप भएका अन्तिम नोडहरूलाई मात्र नेटवर्कमा सामेल हुन अनुमति दिइन्छ। यदि ZigBee टर्मिनल नोड नेटवर्कमा सामेल हुन असफल भयो भने, यो सफलतापूर्वक नेटवर्कमा सामेल नभएसम्म प्रत्येक दुई सेकेन्डमा फेरि प्रयास गर्नेछ। नेटवर्कमा सफलतापूर्वक सामेल भएपछि, ZI-Gbee टर्मिनल नोडले आफ्नो दर्ता जानकारी ZigBee संयोजकलाई पठाउँछ, जसले त्यसपछि ZigBee टर्मिनल नोडको दर्ता पूरा गर्न नियन्त्रण केन्द्रको MCU मा फर्वार्ड गर्दछ। यदि ZigBee टर्मिनल नोड एक अनुगमन नोड हो भने, यसले प्रकाश र सुरक्षाको नियन्त्रण महसुस गर्न सक्छ। यो कार्यक्रम ZigBee संयोजक जस्तै छ, तर अनुगमन नोडले ZigBee संयोजकलाई डेटा पठाउनु पर्ने हुन्छ, र त्यसपछि ZigBee संयोजकले नियन्त्रण केन्द्रको MCU मा डेटा पठाउँछ। यदि ZigBee टर्मिनल नोड एक विद्युतीय फ्यान नियन्त्रक हो भने, यसले राज्य अपलोड नगरी माथिल्लो कम्प्युटरको डेटा मात्र प्राप्त गर्न आवश्यक छ, त्यसैले यसको नियन्त्रण वायरलेस डेटा प्राप्त गर्ने अवरोधमा सिधै पूरा गर्न सकिन्छ। वायरलेस डेटा प्राप्त गर्ने अवरोधमा, सबै टर्मिनल नोडहरूले प्राप्त नियन्त्रण निर्देशनहरूलाई नोडको नियन्त्रण प्यारामिटरहरूमा अनुवाद गर्छन्, र नोडको मुख्य कार्यक्रममा प्राप्त वायरलेस निर्देशनहरूलाई प्रशोधन गर्दैनन्।

४ अनलाइन डिबगिङ

केन्द्रीय नियन्त्रण व्यवस्थापन प्रणालीद्वारा जारी गरिएको स्थिर उपकरणहरूको निर्देशन कोडको लागि बढ्दो निर्देशन कम्प्युटरको सिरियल पोर्ट मार्फत नियन्त्रण केन्द्रको MCU मा र दुई-लाइन इन्टरफेस मार्फत संयोजकलाई र त्यसपछि संयोजकद्वारा ZigBee टर्मिनल नोडमा पठाइन्छ। जब टर्मिनल नोडले डेटा प्राप्त गर्दछ, डेटा फेरि सिरियल पोर्ट मार्फत PC मा पठाइन्छ। यस PC मा, ZigBee टर्मिनल नोडद्वारा प्राप्त डेटा नियन्त्रण केन्द्रद्वारा पठाइएको डेटासँग तुलना गरिन्छ। केन्द्रीय नियन्त्रण व्यवस्थापन प्रणालीले प्रत्येक सेकेन्डमा २ निर्देशनहरू पठाउँछ। ५ घण्टाको परीक्षण पछि, परीक्षण सफ्टवेयर बन्द हुन्छ जब यसले प्राप्त प्याकेटहरूको कुल संख्या ३६,००० प्याकेटहरू देखाउँछ। बहु-प्रोटोकल डेटा प्रसारण परीक्षण सफ्टवेयरको परीक्षण परिणामहरू चित्र ६ मा देखाइएको छ। सही प्याकेटहरूको संख्या ३६,००० छ, गलत प्याकेटहरूको संख्या ० छ, र शुद्धता दर १००% छ।

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