Rumah pintar adalah rumah sebagai platform, penggunaan teknologi kabel terintegrasi, teknologi komunikasi jaringan, teknologi keamanan, teknologi kontrol otomatis, teknologi audio dan video untuk mengintegrasikan fasilitas terkait kehidupan rumah tangga, jadwal untuk membangun fasilitas perumahan yang efisien dan sistem manajemen urusan keluarga , meningkatkan keamanan rumah, kemudahan, kenyamanan, kesenian, dan mewujudkan perlindungan lingkungan dan lingkungan hidup hemat energi. Berdasarkan definisi terbaru dari rumah pintar, mengacu pada karakteristik teknologi ZigBee, perancangan sistem ini, perlu memuat sistem rumah pintar (sistem kendali rumah pintar (pusat), sistem kendali penerangan rumah tangga, sistem keamanan rumah), atas dasar bergabung dengan sistem pengkabelan rumah tangga, sistem jaringan rumah, sistem musik latar belakang dan sistem kontrol lingkungan keluarga. Pada penegasan bahwa hidup dalam intelijen, dipasang semua sistem yang diperlukan secara lengkap saja, dan sistem rumah tangga yang dipasang sistem opsional satu jenis ke atas setidaknya dapat memanggil intelijen hidup di dalamnya. Oleh karena itu, sistem ini dapat disebut rumah cerdas.
1. Skema Perancangan Sistem
Sistem ini terdiri dari perangkat yang dikendalikan dan perangkat kendali jarak jauh di rumah. Diantaranya, perangkat yang dikendalikan dalam keluarga terutama mencakup komputer yang dapat mengakses Internet, pusat kendali, simpul pemantauan, dan pengontrol peralatan rumah tangga yang dapat ditambahkan. Perangkat kendali jarak jauh terutama terdiri dari komputer jarak jauh dan telepon seluler.
Fungsi utama sistem ini adalah: 1) halaman depan penjelajahan halaman web, pengelolaan informasi latar belakang; 2) Mewujudkan kendali sakelar peralatan rumah tangga dalam ruangan, keamanan dan penerangan melalui Internet dan telepon seluler; 3) Melalui modul RFID untuk mewujudkan identifikasi pengguna, sehingga dapat melengkapi saklar status keamanan dalam ruangan, jika terjadi pencurian melalui alarm SMS kepada pengguna; 4) Melalui perangkat lunak sistem manajemen kendali pusat untuk melengkapi kendali lokal dan tampilan status pencahayaan dalam ruangan dan peralatan rumah tangga; 5) Penyimpanan informasi pribadi dan penyimpanan status peralatan dalam ruangan diselesaikan dengan menggunakan database. Lebih mudah bagi pengguna untuk menanyakan status peralatan dalam ruangan melalui sistem kontrol dan manajemen pusat.
2. Perancangan Perangkat Keras Sistem
Desain perangkat keras dari sistem mencakup desain pusat kendali, simpul pemantauan, dan penambahan opsional pengontrol peralatan rumah tangga (ambil contoh pengontrol kipas listrik).
2.1 Pusat Kendali
Fungsi utama pusat kendali adalah sebagai berikut: 1) Untuk membangun jaringan ZigBee nirkabel, menambahkan semua node pemantauan ke jaringan, dan merealisasikan penerimaan peralatan baru; 2) identifikasi pengguna, pengguna di rumah atau kembali melalui kartu pengguna untuk mencapai saklar keamanan dalam ruangan; 3) Ketika seorang pencuri masuk ke dalam ruangan, kirimkan pesan singkat kepada pengguna sebagai peringatan. Pengguna juga dapat mengontrol keamanan dalam ruangan, penerangan dan peralatan rumah tangga melalui pesan singkat; 4) Saat sistem berjalan sendiri, LCD menampilkan status sistem saat ini, yang memudahkan pengguna untuk melihatnya; 5) Menyimpan keadaan peralatan listrik dan mengirimkannya ke PC untuk mewujudkan sistem online.
Perangkat kerasnya mendukung Carrier sense multiple access/Collision Detection (CSMA/CA). Tegangan operasi 2.0 ~ 3.6V kondusif untuk konsumsi daya sistem yang rendah. Siapkan jaringan bintang ZigBee nirkabel di dalam ruangan dengan menghubungkan ke modul koordinator ZigBee di pusat kendali. Dan semua node pemantauan, dipilih untuk menambahkan pengontrol peralatan rumah tangga sebagai node terminal dalam jaringan untuk bergabung dengan jaringan, sehingga mewujudkan kontrol jaringan nirkabel ZigBee untuk keamanan dalam ruangan dan peralatan rumah tangga.
2.2 Node Pemantauan
Fungsi dari node monitoring adalah sebagai berikut: 1) deteksi sinyal tubuh manusia, alarm suara dan cahaya ketika pencuri menyerbu; 2) kontrol pencahayaan, mode kontrol dibagi menjadi kontrol otomatis dan kontrol manual, kontrol otomatis menyalakan/mematikan lampu secara otomatis sesuai dengan kekuatan cahaya dalam ruangan, kontrol pencahayaan kontrol manual melalui sistem kontrol pusat, (3) kontrol pencahayaan informasi alarm dan informasi lainnya dikirim ke pusat kendali, dan menerima perintah kendali dari pusat kendali untuk menyelesaikan kendali peralatan.
Mode deteksi inframerah plus gelombang mikro adalah cara paling umum dalam deteksi sinyal tubuh manusia. Probe inframerah piroelektrik adalah RE200B, dan perangkat amplifikasinya adalah BISS0001. RE200B ditenagai oleh tegangan 3-10 V dan memiliki elemen inframerah sensitif ganda piroelektrik bawaan. Ketika suatu unsur menerima sinar infra merah, maka akan terjadi efek fotolistrik pada kutub masing-masing unsur dan muatan akan terakumulasi. BISS0001 adalah asIC hybrid digital-analog yang terdiri dari penguat operasional, pembanding tegangan, pengontrol keadaan, pengatur waktu tunda dan pengatur waktu pemblokiran. Bersama dengan RE200B dan beberapa komponen, saklar inframerah piroelektrik pasif dapat dibentuk. Modul Ant-g100 digunakan untuk sensor gelombang mikro, frekuensi tengah adalah 10 GHz, dan waktu pembentukan maksimum adalah 6μs. Dikombinasikan dengan modul inframerah piroelektrik, tingkat kesalahan deteksi target dapat dikurangi secara efektif.
Modul kontrol cahaya terutama terdiri dari resistor fotosensitif dan relai kontrol cahaya. Hubungkan resistor fotosensitif secara seri dengan resistor yang dapat disesuaikan 10 K ω, kemudian sambungkan ujung lain dari resistor fotosensitif ke ground, dan sambungkan ujung lain dari resistor yang dapat disesuaikan ke level tinggi. Nilai tegangan dari dua titik sambungan resistansi diperoleh melalui konverter analog-ke-digital SCM untuk menentukan apakah lampu arus menyala. Resistansi yang dapat diatur dapat diatur oleh pengguna untuk memenuhi intensitas cahaya pada saat lampu baru dinyalakan. Sakelar penerangan dalam ruangan dikendalikan oleh relai. Hanya satu port input/output yang dapat dicapai.
2.3 Pilih Pengontrol Peralatan Rumah Tangga yang Ditambahkan
Pilih untuk menambahkan kontrol peralatan rumah tangga terutama sesuai dengan fungsi perangkat untuk mencapai kontrol perangkat, berikut kipas angin listrik sebagai contoh. Kontrol kipas adalah pusat kendali yang akan mengirimkan instruksi kontrol kipas PC ke pengontrol kipas listrik melalui implementasi jaringan ZigBee, nomor identifikasi peralatan yang berbeda berbeda, misalnya, ketentuan nomor identifikasi kipas perjanjian ini adalah 122, nomor identifikasi TV berwarna domestik adalah 123, sehingga mewujudkan pengakuan pusat kendali peralatan rumah tangga listrik yang berbeda. Untuk kode instruksi yang sama, peralatan rumah tangga yang berbeda menjalankan fungsi yang berbeda. Gambar 4 menunjukkan komposisi peralatan rumah tangga yang dipilih untuk ditambahkan.
3. Desain perangkat lunak sistem
Desain perangkat lunak sistem terutama mencakup enam bagian, yaitu desain halaman web kendali jarak jauh, desain sistem manajemen kendali pusat, desain program ATMegal28 pengontrol utama pusat kendali, desain program koordinator CC2430, desain program simpul pemantauan CC2430, desain program pilih tambah perangkat CC2430.
3.1 Desain program Koordinator ZigBee
Koordinator pertama-tama menyelesaikan inisialisasi lapisan aplikasi, menyetel status lapisan aplikasi dan status penerimaan ke siaga, kemudian mengaktifkan interupsi global dan menginisialisasi port I/O. Koordinator kemudian mulai membangun jaringan bintang nirkabel. Dalam protokol, koordinator secara otomatis memilih pita 2,4 GHz, jumlah maksimum bit per detik adalah 62.500, PANID default adalah 0×1347, kedalaman tumpukan maksimum adalah 5, jumlah maksimum byte per pengiriman adalah 93, dan baud rate port serial adalah 57.600 bit/s. TIMER SL0W menghasilkan 10 interupsi per detik. Setelah jaringan ZigBee berhasil dibuat, koordinator mengirimkan alamatnya ke MCU pusat kendali. Di sini, MCU pusat kendali mengidentifikasi Koordinator ZigBee sebagai anggota node pemantauan, dan alamat yang diidentifikasi adalah 0. Program memasuki loop utama. Pertama, tentukan apakah ada data baru yang dikirim oleh terminal node, jika ada, data tersebut langsung dikirimkan ke MCU pusat kendali; Tentukan apakah MCU dari pusat kendali memiliki instruksi yang dikirimkan, jika demikian, kirimkan instruksi tersebut ke node terminal ZigBee yang sesuai; Menilai apakah keamanan terbuka, apakah ada pencuri, jika demikian, kirimkan informasi alarm ke MCU pusat kendali; Nilai apakah lampu dalam keadaan kontrol otomatis, jika demikian, nyalakan konverter analog-ke-digital untuk pengambilan sampel, nilai pengambilan sampel adalah kunci untuk menghidupkan atau mematikan lampu, jika keadaan lampu berubah, informasi keadaan baru adalah ditransmisikan ke pusat kendali MC-U.
3.2 Pemrograman Node Terminal ZigBee
Node terminal ZigBee mengacu pada node ZigBee nirkabel yang dikendalikan oleh koordinator ZigBee. Dalam sistem, ini terutama merupakan simpul pemantauan dan penambahan opsional pengontrol peralatan rumah tangga. Inisialisasi node terminal ZigBee juga mencakup inisialisasi lapisan aplikasi, pembukaan interupsi, dan inisialisasi port I/O. Kemudian cobalah bergabung dengan jaringan ZigBee. Penting untuk dicatat bahwa hanya node akhir dengan pengaturan koordinator ZigBee yang diizinkan untuk bergabung dengan jaringan. Jika node terminal ZigBee gagal bergabung dengan jaringan, ia akan mencoba lagi setiap dua detik hingga berhasil bergabung dengan jaringan. Setelah berhasil bergabung dengan jaringan, node terminal ZI-Gbee mengirimkan informasi registrasinya ke Koordinator ZigBee, yang kemudian meneruskannya ke MCU pusat kendali untuk menyelesaikan registrasi node terminal ZigBee. Jika simpul terminal ZigBee adalah simpul pemantauan, maka ia dapat mewujudkan pengendalian pencahayaan dan keamanan. Program ini mirip dengan koordinator ZigBee, hanya saja node pemantauan perlu mengirimkan data ke koordinator ZigBee, dan kemudian Koordinator ZigBee mengirimkan data ke MCU pusat kendali. Jika node terminal ZigBee adalah pengontrol kipas listrik, maka ia hanya perlu menerima data dari komputer bagian atas tanpa mengunggah status, sehingga kontrolnya dapat langsung diselesaikan jika terjadi gangguan penerimaan data nirkabel. Dalam gangguan penerimaan data nirkabel, semua node terminal menerjemahkan instruksi kontrol yang diterima ke dalam parameter kontrol node itu sendiri, dan tidak memproses instruksi nirkabel yang diterima dalam program utama node.
4 Proses Debug Daring
Meningkatnya instruksi untuk kode instruksi peralatan tetap yang dikeluarkan oleh sistem manajemen kendali pusat dikirim ke MCU pusat kendali melalui port serial komputer, dan ke koordinator melalui antarmuka dua baris, dan kemudian ke terminal ZigBee simpul oleh koordinator. Ketika node terminal menerima data, data dikirim lagi ke PC melalui port serial. Pada PC ini, data yang diterima oleh node terminal ZigBee dibandingkan dengan data yang dikirim oleh pusat kendali. Sistem manajemen kendali pusat mengirimkan 2 instruksi setiap detik. Setelah 5 jam pengujian, perangkat lunak pengujian berhenti ketika menunjukkan bahwa jumlah paket yang diterima adalah 36.000 paket. Hasil pengujian perangkat lunak pengujian transmisi data multiprotokol ditunjukkan pada Gambar 6. Jumlah paket yang benar sebanyak 36.000, jumlah paket yang salah sebanyak 0, dan tingkat akurasi sebesar 100%.
Teknologi ZigBee digunakan untuk mewujudkan jaringan internal rumah pintar, yang memiliki keunggulan berupa kendali jarak jauh yang nyaman, penambahan peralatan baru yang fleksibel, dan kinerja kendali yang andal. Teknologi RFTD digunakan untuk mewujudkan identifikasi pengguna dan meningkatkan keamanan sistem. Melalui akses modul GSM, fungsi remote control dan alarm diwujudkan.
Waktu posting: 06 Januari 2022