Խելացի տունը տունը որպես հարթակ է, որն օգտագործում է ինտեգրված լարերի տեխնոլոգիա, ցանցային հաղորդակցության տեխնոլոգիա, անվտանգության տեխնոլոգիա, ավտոմատ կառավարման տեխնոլոգիա, աուդիո և վիդեո տեխնոլոգիա՝ տնային կյանքի հետ կապված օբյեկտները ինտեգրելու, արդյունավետ բնակելի օբյեկտներ և ընտանեկան գործերի կառավարման համակարգ կառուցելու, տան անվտանգությունը, հարմարավետությունը, գեղարվեստը բարելավելու, շրջակա միջավայրի պաշտպանությունն ու էներգախնայող կենսապայմանները իրականացնելու համար: Խելացի տան վերջին սահմանման հիման վրա, ZigBee տեխնոլոգիայի բնութագրերին, այս համակարգի նախագծմանը, անհրաժեշտ է ներառել խելացի տան համակարգ (խելացի տան (կենտրոնական) կառավարման համակարգ, տնային լուսավորության կառավարման համակարգ, տնային անվտանգության համակարգեր), որը հիմնված է տնային լարերի համակարգի, տնային ցանցային համակարգի, ֆոնային երաժշտության համակարգի և ընտանեկան միջավայրի կառավարման համակարգի միացման վրա: Հաստատելով, որ ինտելեկտի մեջ է, տեղադրված է միայն անհրաժեշտ համակարգը, և տնային համակարգը, որը տեղադրել է առնվազն մեկ տեսակի կամ ավելի լրացուցիչ համակարգ, կարող է անվանել ինտելեկտի մեջ է: Հետևաբար, այս համակարգը կարելի է անվանել ինտելեկտուալ տուն:
1. Համակարգի նախագծման սխեմա
Համակարգը կազմված է տանը տեղադրված կառավարվող և հեռակառավարվող սարքերից։ Դրանց թվում են ընտանիքում տեղադրված կառավարվող սարքերը, որոնք հիմնականում ներառում են ինտերնետին միանալու հնարավորություն ունեցող համակարգիչը, կառավարման կենտրոնը, մոնիթորինգի հանգույցը և կենցաղային տեխնիկայի կառավարիչը, որը կարող է ավելացվել։ Հեռակառավարման սարքերը հիմնականում կազմված են հեռակառավարվող համակարգիչներից և բջջային հեռախոսներից։
Համակարգի հիմնական գործառույթներն են՝ 1) վեբ էջի գլխավոր էջի դիտում, ֆոնային տեղեկատվության կառավարում։ 2) ներքին կենցաղային տեխնիկայի, անվտանգության և լուսավորության անջատիչների կառավարում ինտերնետի և բջջային հեռախոսի միջոցով։ 3) RFID մոդուլի միջոցով օգտատիրոջ նույնականացում՝ ներքին անվտանգության կարգավիճակի անջատումն ավարտելու համար, գողության դեպքում՝ օգտատիրոջը SMS ահազանգ ուղարկելու միջոցով։ 4) Կենտրոնական կառավարման համակարգի ծրագրային ապահովման միջոցով՝ ներքին լուսավորության և կենցաղային տեխնիկայի տեղական կառավարումը և կարգավիճակի ցուցադրումը ավարտելու համար։ 5) Անձնական տեղեկատվության և ներքին սարքավորումների կարգավիճակի պահպանումն իրականացվում է տվյալների բազայի միջոցով։ Օգտատերերի համար հարմար է ներքին սարքավորումների կարգավիճակի վերաբերյալ հարցումներ կատարել կենտրոնական կառավարման և կառավարման համակարգի միջոցով։
2. Համակարգի սարքավորումների նախագծում
Համակարգի ապարատային դիզայնը ներառում է կառավարման կենտրոնի, մոնիտորինգի հանգույցի և կենցաղային տեխնիկայի կառավարիչի լրացուցիչ ավելացումը (օրինակ՝ էլեկտրական օդափոխիչի կառավարիչը):
2.1 Կառավարման կենտրոնը
Կառավարման կենտրոնի հիմնական գործառույթներն են՝ 1) Անլար ZigBee ցանց կառուցելու համար, ցանցին բոլոր մոնիթորինգի հանգույցները ավելացնելու և նոր սարքավորումների ընդունումն իրականացնելու համար։ 2) օգտատիրոջ նույնականացում, օգտատիրոջ տանը կամ օգտատիրոջ քարտի միջոցով հետ վերադարձնելը՝ ներքին անվտանգության անջատիչ ապահովելու համար։ 3) Երբ գողը ներխուժում է սենյակ, կարճ հաղորդագրություն ուղարկել օգտատիրոջը՝ ահազանգելու համար։ Օգտատերերը կարող են նաև կարճ հաղորդագրությունների միջոցով կառավարել ներքին անվտանգությունը, լուսավորությունը և կենցաղային տեխնիկան։ 4) Երբ համակարգը ինքնուրույն աշխատում է, LCD էկրանը ցուցադրում է համակարգի ընթացիկ վիճակը, որը հարմար է օգտատերերի համար դիտելու համար։ 5) Պահպանել էլեկտրական սարքավորումների վիճակը և ուղարկել այն համակարգչին՝ համակարգը առցանց ռեժիմով իրականացնելու համար։
Սարքավորումը աջակցում է Carrier Sense բազմակի մուտքի/բախման հայտնաբերման (CSMA/CA) տեխնոլոգիային: 2.0 ~ 3.6V աշխատանքային լարումը նպաստում է համակարգի ցածր էներգիայի սպառմանը: Ստեղծեք անլար ZigBee աստղային ցանց ներսում՝ միանալով կառավարման կենտրոնում գտնվող ZigBee համակարգող մոդուլին: Եվ բոլոր մոնիթորինգի հանգույցները, որոնք ընտրվել են կենցաղային տեխնիկայի կառավարիչը որպես ցանցում տերմինալային հանգույց ավելացնելու համար, ցանցին միանալու համար, որպեսզի իրականացվի ներքին անվտանգության և կենցաղային տեխնիկայի անլար ZigBee ցանցի կառավարումը:
2.2 Մոնիթորինգի հանգույցներ
Մոնիթորինգի հանգույցի գործառույթներն են՝ 1) մարդու մարմնի ազդանշանի հայտնաբերում, ձայնային և լուսային տագնապ, երբ գողերը ներխուժում են, 2) լուսավորության կառավարում, կառավարման ռեժիմը բաժանված է ավտոմատ կառավարման և ձեռքով կառավարման, ավտոմատ կառավարումը լույսը ավտոմատ կերպով միացնում/անջատում է՝ համաձայն ներքին լույսի ուժգնության, ձեռքով կառավարման լուսավորությունը կառավարվում է կենտրոնական կառավարման համակարգի միջոցով, (3) տագնապի տեղեկատվությունը և այլ տեղեկատվությունն ուղարկվում են կառավարման կենտրոն, և կառավարման կենտրոնից ստանում են կառավարման հրամաններ՝ սարքավորումների կառավարումն ավարտելու համար։
Ինֆրակարմիր և միկրոալիքային ճառագայթման հայտնաբերման ռեժիմը մարդու մարմնի ազդանշանների հայտնաբերման ամենատարածված եղանակն է: Պիրոէլեկտրական ինֆրակարմիր զոնդը RE200B-ն է, իսկ ուժեղացուցիչ սարքը՝ BISS0001-ը: RE200B-ն սնուցվում է 3-10 Վ լարմամբ և ունի ներկառուցված պիրոէլեկտրական կրկնակի զգայուն ինֆրակարմիր տարր: Երբ տարրը ստանում է ինֆրակարմիր լույս, յուրաքանչյուր տարրի բևեռներում տեղի է ունենում ֆոտոէլեկտրական էֆեկտ, և լիցքը կուտակվում է: BISS0001-ը թվային-անալոգային հիբրիդային asIC է, որը բաղկացած է օպերացիոն ուժեղացուցիչից, լարման համեմատիչից, վիճակի կարգավորիչից, ուշացման ժամանակի ժամանակաչափից և արգելափակման ժամանակի ժամանակաչափից: RE200B-ի և մի քանի բաղադրիչների հետ միասին կարող է ձևավորվել պասիվ պիրոէլեկտրական ինֆրակարմիր անջատիչ: Ant-g100 մոդուլը օգտագործվել է միկրոալիքային սենսորի համար, կենտրոնական հաճախականությունը 10 ԳՀց էր, իսկ առավելագույն հաստատման ժամանակը 6 մկվրկ: Պիրոէլեկտրական ինֆրակարմիր մոդուլի հետ համատեղ, թիրախի հայտնաբերման սխալի մակարդակը կարող է արդյունավետորեն նվազել:
Լույսի կառավարման մոդուլը հիմնականում կազմված է լուսազգայուն դիմադրությունից և լույսի կառավարման ռելեից: Լուսազգայուն դիմադրությունը հաջորդաբար միացրեք 10 K ω կարգավորվող դիմադրությանը, այնուհետև լուսազգայուն դիմադրության մյուս ծայրը միացրեք գետնին և կարգավորվող դիմադրության մյուս ծայրը միացրեք բարձր մակարդակին: Երկու դիմադրության միացման կետերի լարման արժեքը ստացվում է SCM անալոգ-թվային փոխարկիչի միջոցով՝ որոշելու համար, թե արդյոք լույսի հոսանքը միացված է: Կարգավորվող դիմադրությունը կարող է կարգավորվել օգտագործողի կողմից՝ լույսի ինտենսիվությանը համապատասխանելու համար, երբ լույսը նոր է միացված: Ներքին լուսավորության անջատիչները կառավարվում են ռելեներով: Կարելի է հասնել միայն մեկ մուտքային/ելքային միացքի:
2.3 Ընտրեք ավելացված կենցաղային տեխնիկայի կառավարիչը
Կենցաղային տեխնիկայի կառավարումը կարող եք ավելացնել հիմնականում սարքի գործառույթին՝ սարքի կառավարման համար, օրինակ՝ էլեկտրական օդափոխիչը։ Օդափոխիչի կառավարումը կառավարման կենտրոն է, որը կուղարկվի համակարգչի օդափոխիչի կառավարման հրահանգներին ZigBee ցանցի միջոցով էլեկտրական օդափոխիչի կառավարիչին, տարբեր սարքերի նույնականացման համարները տարբեր են, օրինակ՝ այս համաձայնագրի դրույթների օդափոխիչի նույնականացման համարը 122 է, իսկ կենցաղային գունավոր հեռուստացույցի նույնականացման համարը՝ 123, այդպիսով իրականացնելով տարբեր էլեկտրական կենցաղային տեխնիկայի կառավարման կենտրոնների ճանաչումը։ Նույն հրահանգի կոդի համար տարբեր կենցաղային տեխնիկաները կատարում են տարբեր գործառույթներ։ Նկար 4-ը ցույց է տալիս ավելացման համար ընտրված կենցաղային տեխնիկայի կազմը։
3. Համակարգային ծրագրային ապահովման նախագծում
Համակարգի ծրագրային ապահովման նախագծումը հիմնականում ներառում է վեց մաս՝ հեռակառավարման վեբ էջի նախագծում, կենտրոնական կառավարման համակարգի նախագծում, կառավարման կենտրոնի գլխավոր կառավարիչ ATMegal28 ծրագրի նախագծում, CC2430 համակարգողի ծրագրի նախագծում, CC2430 մոնիթորինգի հանգույցի ծրագրի նախագծում, CC2430 սարքի ընտրության և ավելացման ծրագրի նախագծում։
3.1 ZigBee Coordinator ծրագրի նախագծում
Համակարգողը նախ ավարտում է կիրառական շերտի նախնական կարգավորումը, կիրառական շերտի վիճակը և ընդունման վիճակը դնում է անգործուն ռեժիմի, ապա միացնում է գլոբալ ընդհատումները և նախնական կարգավորում է մուտքի/ելքի միացքը։ Այնուհետև համակարգողը սկսում է անլար աստղային ցանցի կառուցումը։ Արձանագրության մեջ համակարգողը ավտոմատ կերպով ընտրում է 2.4 ԳՀց հաճախականության գոտին, վայրկյանում բիթերի առավելագույն քանակը 62 500 է, լռելյայն PANID-ը 0×1347 է, առավելագույն կուտակման խորությունը՝ 5, ուղարկման ընթացքում բայթերի առավելագույն քանակը՝ 93, իսկ սերիական միացքի բոդի արագությունը՝ 57 600 բիթ/վրկ։ SL0W TIMER-ը վայրկյանում առաջացնում է 10 ընդհատում։ ZigBee ցանցի հաջող հաստատումից հետո համակարգողը իր հասցեն ուղարկում է կառավարման կենտրոնի MCU-ին։ Այստեղ կառավարման կենտրոնի MCU-ն նույնականացնում է ZigBee համակարգողին որպես մոնիթորինգի հանգույցի անդամ, և նրա նույնականացված հասցեն 0 է։ Ծրագիրը մտնում է գլխավոր ցիկլ։ Նախ, որոշեք, թե արդյոք տերմինալային հանգույցից նոր տվյալներ են ուղարկվել, եթե կան, տվյալները անմիջապես փոխանցվում են կառավարման կենտրոնի միկրոկառավարիչին։ Որոշեք, թե արդյոք կառավարման կենտրոնի միկրոկառավարիչն ունի հրահանգներ ուղարկված, եթե այո, ուղարկեք հրահանգները համապատասխան ZigBee տերմինալային հանգույցին։ Դատեք, թե արդյոք անվտանգությունը բաց է, արդյոք գող կա, եթե այո, ուղարկեք տագնապի տեղեկատվությունը կառավարման կենտրոնի միկրոկառավարիչին։ Դատեք, թե արդյոք լույսը ավտոմատ կառավարման վիճակում է, եթե այո, միացրեք անալոգ-թվային փոխարկիչը նմուշառման համար, նմուշառման արժեքը լույսը միացնելու կամ անջատելու բանալին է, եթե լույսի վիճակը փոխվում է, նոր վիճակի տեղեկատվությունը փոխանցվում է կառավարման կենտրոնի միկրոկառավարիչին։
3.2 ZigBee տերմինալի հանգույցի ծրագրավորում
ZigBee տերմինալային հանգույցը վերաբերում է ZigBee համակարգողի կողմից կառավարվող անլար ZigBee հանգույցին: Համակարգում այն հիմնականում մոնիթորինգի հանգույց է և կենցաղային տեխնիկայի կառավարիչի լրացուցիչ հավելում: ZigBee տերմինալային հանգույցների նախնականացումը ներառում է նաև կիրառական շերտի նախնականացումը, ընդհատումների բացումը և մուտքի/ելքի միացքների նախնականացումը: Այնուհետև փորձեք միանալ ZigBee ցանցին: Կարևոր է նշել, որ ցանցին թույլատրվում է միանալ միայն ZigBee համակարգողի կարգավորված վերջնական հանգույցները: Եթե ZigBee տերմինալային հանգույցը չի կարողանում միանալ ցանցին, այն կրկին կփորձի յուրաքանչյուր երկու վայրկյանը մեկ, մինչև հաջողությամբ միանա ցանցին: Ցանցին հաջողությամբ միանալուց հետո ZI-Gbee տերմինալային հանգույցն իր գրանցման տեղեկատվությունն ուղարկում է ZigBee համակարգողին, որը այնուհետև այն փոխանցում է կառավարման կենտրոնի MCU-ին՝ ZigBee տերմինալային հանգույցի գրանցումն ավարտելու համար: Եթե ZigBee տերմինալային հանգույցը մոնիթորինգի հանգույց է, այն կարող է իրականացնել լուսավորության և անվտանգության կառավարումը: Ծրագիրը նման է ZigBee համակարգողին, բացառությամբ այն բանի, որ մոնիթորինգի հանգույցը պետք է տվյալներ ուղարկի ZigBee համակարգողին, ապա ZigBee համակարգողն է տվյալներն ուղարկում կառավարման կենտրոնի միկրոկառավարիչին։ Եթե ZigBee տերմինալի հանգույցը էլեկտրական օդափոխիչի կառավարիչ է, այն պետք է ստանա միայն վերին համակարգչի տվյալները՝ առանց վիճակի վերբեռնման, ուստի դրա կառավարումը կարող է անմիջապես ավարտվել անլար տվյալների ստացման ընդհատման ժամանակ։ Անլար տվյալների ստացման ընդհատման դեպքում բոլոր տերմինալի հանգույցները ստացված կառավարման հրահանգները թարգմանում են հանգույցի կառավարման պարամետրերի և չեն մշակում ստացված անլար հրահանգները հանգույցի հիմնական ծրագրում։
4 Առցանց վրիպազերծում
Կենտրոնական կառավարման համակարգի կողմից տրված ֆիքսված սարքավորումների հրահանգի կոդի աճող հրահանգը համակարգչի հաջորդական միացքի միջոցով ուղարկվում է կառավարման կենտրոնի միկրոկառավարիչին, իսկ երկգծային ինտերֆեյսի միջոցով՝ համակարգողին, ապա՝ համակարգողի կողմից ZigBee տերմինալային հանգույցին։ Երբ տերմինալային հանգույցը ստանում է տվյալները, տվյալները կրկին ուղարկվում են համակարգչին հաջորդական միացքի միջոցով։ Այս համակարգչի վրա ZigBee տերմինալային հանգույցի կողմից ստացված տվյալները համեմատվում են կառավարման կենտրոնի կողմից ուղարկված տվյալների հետ։ Կենտրոնական կառավարման համակարգը վայրկյանը մեկ ուղարկում է 2 հրահանգ։ 5 ժամ փորձարկումից հետո փորձարկման ծրագիրը դադարեցնում է աշխատանքը, երբ ցույց է տալիս, որ ստացված փաթեթների ընդհանուր թիվը 36,000 է։ Բազմապրոտոկոլային տվյալների փոխանցման փորձարկման ծրագրի փորձարկման արդյունքները ներկայացված են նկար 6-ում։ Ճիշտ փաթեթների քանակը 36 000 է, սխալ փաթեթների քանակը՝ 0, իսկ ճշգրտության մակարդակը՝ 100%։
ZigBee տեխնոլոգիան օգտագործվում է խելացի տան ներքին ցանցն իրականացնելու համար, որն ունի հարմար հեռակառավարման, նոր սարքավորումների ճկուն ավելացման և հուսալի կառավարման արդյունավետության առավելությունները: RFTD տեխնոլոգիան օգտագործվում է օգտատիրոջ նույնականացման և համակարգի անվտանգությունը բարելավելու համար: GSM մոդուլի միջոցով իրականացվում են հեռակառավարման և ազդանշանային գործառույթները:
Հրապարակման ժամանակը. Հունվար-06-2022