Shtëpia inteligjente është një shtëpi si platformë, duke përdorur teknologjinë e integruar të instalimeve elektrike, teknologjinë e komunikimit në rrjet, teknologjinë e sigurisë, teknologjinë e kontrollit automatik, teknologjinë audio dhe video për të integruar objektet që lidhen me jetën familjare, duke planifikuar ndërtimin e objekteve banesore efikase dhe një sistemi menaxhimi të çështjeve familjare, për të përmirësuar sigurinë në shtëpi, komoditetin, rehatinë, artin dhe për të realizuar mbrojtjen e mjedisit dhe kursimin e energjisë në mjedisin jetësor. Bazuar në përkufizimin më të fundit të shtëpisë inteligjente, referojuni karakteristikave të teknologjisë ZigBee, dizajni i këtij sistemi, përmban të nevojshmen në një sistem shtëpie inteligjente (sistem kontrolli qendror i shtëpisë inteligjente, sistem kontrolli i ndriçimit shtëpiak, sisteme sigurie në shtëpi), në bazë të sistemit të lidhur të instalimeve elektrike shtëpiake, sistemit të rrjetit shtëpiak, sistemit të muzikës në sfond dhe sistemit të kontrollit të mjedisit familjar. Me pohimin se jeton në inteligjencë, instalohen të gjitha sistemet e nevojshme plotësisht, dhe sistemi familjar që instalon sistem opsional të një lloji ose më shumë mund të quajë jetë inteligjente. Prandaj, ky sistem mund të quhet shtëpi inteligjente.
1. Skema e Projektimit të Sistemit
Sistemi përbëhet nga pajisje të kontrolluara dhe pajisje me telekomandë në shtëpi. Midis tyre, pajisjet e kontrolluara në familje përfshijnë kryesisht kompjuterin që mund të hyjë në internet, qendrën e kontrollit, nyjen e monitorimit dhe kontrolluesin e pajisjeve shtëpiake që mund të shtohen. Pajisjet me telekomandë përbëhen kryesisht nga kompjuterë dhe telefona celularë në distancë.
Funksionet kryesore të sistemit janë: 1) shfletimi i faqes kryesore të internetit, menaxhimi i informacionit në sfond; 2) Realizimi i kontrollit të pajisjeve shtëpiake të brendshme, sigurisë dhe ndriçimit përmes internetit dhe telefonit celular; 3) Nëpërmjet modulit RFID për të realizuar identifikimin e përdoruesit, në mënyrë që të përfundojë ndërrimi i statusit të sigurisë së brendshme, në rast vjedhjeje përmes alarmit SMS për përdoruesin; 4) Nëpërmjet softuerit të sistemit të menaxhimit të kontrollit qendror për të përfunduar kontrollin lokal dhe shfaqjen e statusit të ndriçimit të brendshëm dhe pajisjeve shtëpiake; 5) Ruajtja e informacionit personal dhe ruajtja e statusit të pajisjeve të brendshme kryhet duke përdorur bazën e të dhënave. Është e përshtatshme për përdoruesit të kërkojnë statusin e pajisjeve të brendshme përmes sistemit të kontrollit dhe menaxhimit qendror.
2. Projektimi i Pajisjeve të Sistemit
Dizajni i harduerit të sistemit përfshin projektimin e qendrës së kontrollit, nyjen e monitorimit dhe shtimin opsional të kontrolluesit të pajisjeve shtëpiake (merrni si shembull kontrolluesin elektrik të ventilatorit).
2.1 Qendra e Kontrollit
Funksionet kryesore të qendrës së kontrollit janë si më poshtë: 1) Ndërtimi i një rrjeti pa tel ZigBee, shtimi i të gjitha nyjeve të monitorimit në rrjet dhe realizimi i marrjes së pajisjeve të reja; 2) identifikimi i përdoruesit, përdoruesi në shtëpi ose mbrapsht përmes kartës së përdoruesit për të arritur ndërrimin e sigurisë së brendshme; 3) Kur një hajdut hyn në dhomë, dërgimi i një mesazhi të shkurtër tek përdoruesi për alarm. Përdoruesit gjithashtu mund të kontrollojnë sigurinë e brendshme, ndriçimin dhe pajisjet shtëpiake përmes mesazheve të shkurtra; 4) Kur sistemi është në funksion të vetëm, LCD shfaq statusin aktual të sistemit, i cili është i përshtatshëm për përdoruesit për ta parë; 5) Ruajtja e gjendjes së pajisjeve elektrike dhe dërgimi i saj në PC për të realizuar sistemin online.
Pajisjet mbështesin aksesin e shumëfishtë/zbulimin e përplasjeve nga Carrier Sense (CSMA/CA). Tensioni operativ prej 2.0 ~ 3.6V është i favorshëm për konsum të ulët të energjisë të sistemit. Vendosni një rrjet yll pa tel ZigBee brenda duke u lidhur me modulin koordinues ZigBee në qendrën e kontrollit. Dhe të gjitha nyjet e monitorimit, të zgjedhura për të shtuar kontrolluesin e pajisjeve shtëpiake si nyje terminale në rrjet për t'u bashkuar me rrjetin, në mënyrë që të realizohet kontrolli pa tel i rrjetit ZigBee i sigurisë së brendshme dhe pajisjeve shtëpiake.
2.2 Nyjet e Monitorimit
Funksionet e nyjes së monitorimit janë si më poshtë: 1) zbulimi i sinjalit të trupit të njeriut, alarmi i zërit dhe dritës kur hajdutët pushtojnë ambientet; 2) kontrolli i ndriçimit, mënyra e kontrollit ndahet në kontroll automatik dhe kontroll manual, kontrolli automatik ndez/fik dritën automatikisht sipas fuqisë së dritës së brendshme, kontrolli manual i ndriçimit bëhet përmes sistemit qendror të kontrollit, (3) informacioni i alarmit dhe informacione të tjera dërgohen në qendrën e kontrollit dhe marrin komanda kontrolli nga qendra e kontrollit për të përfunduar kontrollin e pajisjeve.
Modaliteti i zbulimit me infra të kuqe plus mikrovalë është mënyra më e zakonshme në zbulimin e sinjalit të trupit të njeriut. Sonda piroelektrike infra të kuqe është RE200B, dhe pajisja e amplifikimit është BISS0001. RE200B fuqizohet nga një tension 3-10 V dhe ka një element të integruar piroelektrik infra të kuqe me ndjeshmëri të dyfishtë. Kur elementi merr dritë infra të kuqe, efekti fotoelektrik do të ndodhë në polet e secilit element dhe ngarkesa do të grumbullohet. BISS0001 është një asIC hibrid dixhital-analog i përbërë nga amplifikator operacional, krahasues tensioni, kontrollues gjendjeje, kohëmatës vonese dhe kohëmatës bllokimi. Së bashku me RE200B dhe disa komponentë, mund të formohet çelësi pasiv piroelektrik infra të kuq. Moduli Ant-g100 u përdor për sensorin e mikrovalës, frekuenca qendrore ishte 10 GHz, dhe koha maksimale e vendosjes ishte 6μs. I kombinuar me modulin piroelektrik infra të kuq, shkalla e gabimit të zbulimit të objektivit mund të reduktohet në mënyrë efektive.
Moduli i kontrollit të dritës përbëhet kryesisht nga një rezistencë fotosensitive dhe një rele kontrolli drite. Lidheni rezistencën fotosensitive në seri me rezistencën e rregullueshme prej 10 K ω, pastaj lidhni skajin tjetër të rezistencës fotosensitive me tokën dhe lidhni skajin tjetër të rezistencës së rregullueshme me nivelin e lartë. Vlera e tensionit të dy pikave të lidhjes së rezistencës merret përmes konvertuesit analog-dixhital SCM për të përcaktuar nëse drita e rrymës është ndezur. Rezistenca e rregullueshme mund të rregullohet nga përdoruesi për t'iu përshtatur intensitetit të dritës kur drita sapo është ndezur. Çelësat e ndriçimit të brendshëm kontrollohen nga reletë. Mund të arrihet vetëm një port hyrje/daljeje.
2.3 Zgjidhni Kontrolluesin e Shtuar të Pajisjeve Shtëpiake
Zgjidhni të shtoni kontrollin e pajisjeve shtëpiake kryesisht sipas funksionit të pajisjes për të arritur kontrollin e pajisjes, këtu për shembull ventilatorin elektrik. Kontrolli i ventilatorit është qendra e kontrollit që do të jetë udhëzime për kontrollin e ventilatorit të PC-së të dërguara te kontrolluesi i ventilatorit elektrik përmes implementimit të rrjetit ZigBee, numri i identifikimit të pajisjeve të ndryshme është i ndryshëm, për shembull, dispozitat e kësaj marrëveshjeje kanë një numër identifikimi të ventilatorit 122, ndërsa numri i identifikimit të televizorit me ngjyra është 123, duke realizuar kështu njohjen e qendrave të ndryshme të kontrollit të pajisjeve elektrike shtëpiake. Për të njëjtin kod udhëzimi, pajisje të ndryshme shtëpiake kryejnë funksione të ndryshme. Figura 4 tregon përbërjen e pajisjeve shtëpiake të zgjedhura për shtim.
3. Dizajnimi i softuerit të sistemit
Dizajni i softuerit të sistemit përfshin kryesisht gjashtë pjesë, të cilat janë dizajni i faqes së internetit të kontrollit në distancë, dizajni i sistemit të menaxhimit të kontrollit qendror, dizajni i programit të kontrolluesit kryesor të qendrës së kontrollit ATMegal28, dizajni i programit të koordinatorit CC2430, dizajni i programit të nyjës së monitorimit CC2430, dizajni i programit të përzgjedhjes dhe shtimit të pajisjes CC2430.
3.1 Dizajni i programit ZigBee Coordinator
Koordinatori së pari përfundon inicializimin e shtresës së aplikacionit, vendos gjendjen e shtresës së aplikacionit dhe gjendjen e marrjes në gjendje joaktive, pastaj aktivizon ndërprerjet globale dhe inicializon portin I/O. Koordinatori pastaj fillon ndërtimin e një rrjeti yll pa tel. Në protokoll, koordinatori zgjedh automatikisht brezin 2.4 GHz, numri maksimal i bitëve për sekondë është 62 500, PANID i parazgjedhur është 0×1347, thellësia maksimale e pirgut është 5, numri maksimal i bajteve për dërgim është 93, dhe shpejtësia e baudimit të portit serial është 57 600 bit/s. SL0W TIMER gjeneron 10 ndërprerje për sekondë. Pasi rrjeti ZigBee të jetë vendosur me sukses, koordinatori dërgon adresën e tij në MCU të qendrës së kontrollit. Këtu, MCU e qendrës së kontrollit identifikon Koordinatorin ZigBee si anëtar të nyjes së monitorimit, dhe adresa e tij e identifikuar është 0. Programi hyn në lakun kryesor. Së pari, përcaktoni nëse ka të dhëna të reja të dërguara nga nyja terminale; nëse ka, të dhënat transmetohen direkt në MCU-në e qendrës së kontrollit; përcaktoni nëse MCU-ja e qendrës së kontrollit ka udhëzime të dërguara poshtë; nëse po, dërgoni udhëzimet poshtë në nyjën përkatëse terminale ZigBee; gjykoni nëse siguria është e hapur, nëse ka ndonjë hajdut; nëse po, dërgoni informacionin e alarmit në MCU-në e qendrës së kontrollit; gjykoni nëse drita është në gjendje kontrolli automatik; nëse po, ndizni konvertuesin analog-dixhital për marrjen e mostrave; vlera e marrjes së mostrave është çelësi për të ndezur ose fikur dritën; nëse gjendja e dritës ndryshon, informacioni i gjendjes së re transmetohet në qendrën e kontrollit MC-U.
3.2 Programimi i nyjeve terminale ZigBee
Nyja terminale ZigBee i referohet nyjes pa tel ZigBee të kontrolluar nga koordinatori ZigBee. Në sistem, është kryesisht nyja monitoruese dhe shtimi opsional i kontrolluesit të pajisjeve shtëpiake. Inicializimi i nyjeve terminale ZigBee përfshin gjithashtu inicializimin e shtresës së aplikacionit, hapjen e ndërprerjeve dhe inicializimin e portave I/O. Pastaj provoni të bashkoheni me rrjetin ZigBee. Është e rëndësishme të theksohet se vetëm nyjet fundore me konfigurimin e koordinatorit ZigBee lejohen të bashkohen me rrjetin. Nëse nyja terminale ZigBee nuk arrin të bashkohet me rrjetin, ajo do të përpiqet përsëri çdo dy sekonda derisa të bashkohet me sukses me rrjetin. Pas bashkimit me sukses të rrjetit, nyja terminale ZI-Gbee dërgon informacionin e saj të regjistrimit te Koordinatori ZigBee, i cili më pas e përcjell atë te MCU e qendrës së kontrollit për të përfunduar regjistrimin e nyjes terminale ZigBee. Nëse nyja terminale ZigBee është një nyje monitorimi, ajo mund të realizojë kontrollin e ndriçimit dhe sigurisë. Programi është i ngjashëm me koordinatorin ZigBee, përveç se nyja e monitorimit duhet të dërgojë të dhëna te koordinatori ZigBee, dhe më pas Koordinatori ZigBee dërgon të dhëna te MCU-ja e qendrës së kontrollit. Nëse nyja terminale ZigBee është një kontrollues elektrik i ventilatorit, ajo duhet vetëm të marrë të dhënat e kompjuterit të sipërm pa ngarkuar gjendjen, kështu që kontrolli i saj mund të përfundojë direkt në ndërprerjen e marrjes së të dhënave pa tel. Në ndërprerjen e marrjes së të dhënave pa tel, të gjitha nyjet terminale përkthejnë udhëzimet e kontrollit të marra në parametrat e kontrollit të vetë nyjes, dhe nuk i përpunojnë udhëzimet e marra pa tel në programin kryesor të nyjes.
4 Debugging Online
Udhëzimi në rritje për kodin e udhëzimit të pajisjeve fikse të lëshuara nga sistemi qendror i menaxhimit të kontrollit dërgohet në MCU të qendrës së kontrollit përmes portit serial të kompjuterit, dhe te koordinatori përmes ndërfaqes me dy rreshta, dhe pastaj në nyjen terminale ZigBee nga koordinatori. Kur nyja terminale merr të dhënat, të dhënat dërgohen përsëri në PC përmes portit serial. Në këtë PC, të dhënat e marra nga nyja terminale ZigBee krahasohen me të dhënat e dërguara nga qendra e kontrollit. Sistemi qendror i menaxhimit të kontrollit dërgon 2 udhëzime çdo sekondë. Pas 5 orësh testimi, softueri i testimit ndalet kur tregon se numri i përgjithshëm i paketave të marra është 36,000 paketa. Rezultatet e testimit të softuerit të testimit të transmetimit të të dhënave me shumë protokolle tregohen në Figurën 6. Numri i paketave të sakta është 36 000, numri i paketave të gabuara është 0 dhe shkalla e saktësisë është 100%.
Teknologjia ZigBee përdoret për të realizuar rrjetëzimin e brendshëm të shtëpisë inteligjente, e cila ka avantazhet e kontrollit të lehtë në distancë, shtimit fleksibël të pajisjeve të reja dhe performancës së besueshme të kontrollit. Teknologjia RFTD përdoret për të realizuar identifikimin e përdoruesit dhe për të përmirësuar sigurinë e sistemit. Nëpërmjet aksesit të modulit GSM, realizohen funksionet e kontrollit në distancë dhe të alarmit.
Koha e postimit: 06 Janar 2022