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, kenyamanan, kenyamanan, kesenian, dan mewujudkan perlindungan lingkungan dan lingkungan hidup hemat energi. Berdasarkan definisi terbaru dari rumah pintar, mengacu pada karakteristik teknologi ZigBee, desain sistem ini, yang diperlukan dalam berisi sistem rumah pintar (sistem kontrol rumah pintar (pusat), sistem kontrol pencahayaan rumah tangga, sistem keamanan rumah), atas dasar bergabung dengan sistem kabel rumah tangga, sistem jaringan rumah, sistem musik latar belakang dan sistem kontrol lingkungan keluarga. Atas penegasan bahwa hidup dalam kecerdasan, menginstal semua sistem yang diperlukan sepenuhnya hanya, dan sistem rumah tangga yang menginstal sistem opsional dari satu jenis dan di atas setidaknya dapat memanggil kehidupan kecerdasan. Oleh karena itu, sistem ini dapat disebut rumah cerdas.
1. Skema Desain Sistem
Sistem ini terdiri dari perangkat yang dikendalikan dan perangkat kendali jarak jauh di rumah. Di antara perangkat-perangkat tersebut, perangkat yang dikendalikan dalam keluarga terutama meliputi 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 penelusuran halaman web, manajemen informasi latar belakang; 2) kontrol sakelar peralatan rumah tangga, keamanan, dan pencahayaan dalam ruangan melalui internet dan ponsel; 3) identifikasi pengguna melalui modul RFID, sehingga dapat melakukan pengalihan status keamanan dalam ruangan, dan mengirimkan alarm SMS kepada pengguna jika terjadi pencurian; 4) kontrol lokal dan tampilan status pencahayaan dalam ruangan dan peralatan rumah tangga melalui perangkat lunak sistem manajemen kontrol pusat; 5) penyimpanan informasi pribadi dan status peralatan dalam ruangan dilakukan dengan menggunakan basis data. Hal ini memudahkan pengguna untuk menanyakan status peralatan dalam ruangan melalui sistem kontrol dan manajemen pusat.
2. Desain Perangkat Keras Sistem
Desain perangkat keras sistem meliputi desain pusat kendali, simpul pemantauan, dan penambahan opsional pengontrol peralatan rumah tangga (ambil pengontrol kipas angin listrik sebagai contoh).
2.1 Pusat Kontrol
Fungsi utama pusat kendali adalah sebagai berikut: 1) Membangun jaringan ZigBee nirkabel, menambahkan semua node pemantauan ke jaringan, dan menerima peralatan baru; 2) Identifikasi pengguna, pengguna di rumah atau di luar rumah melalui kartu pengguna untuk mengaktifkan sakelar keamanan dalam ruangan; 3) Mengirim pesan singkat kepada pengguna untuk mengaktifkan alarm ketika pencuri masuk ke dalam ruangan. Pengguna juga dapat mengontrol keamanan dalam ruangan, pencahayaan, dan peralatan rumah tangga melalui pesan singkat; 4) Saat sistem berjalan sendiri, LCD menampilkan status sistem terkini, yang mudah dilihat pengguna; 5) Menyimpan status peralatan listrik dan mengirimkannya ke PC untuk mengaktifkan sistem secara online.
Perangkat keras ini mendukung Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection (CSMA/CA). Tegangan operasi 2,0 ~ 3,6V menghasilkan konsumsi daya sistem yang rendah. Siapkan jaringan bintang ZigBee nirkabel di dalam ruangan dengan menghubungkannya ke modul koordinator ZigBee di pusat kendali. Semua node pemantauan dipilih untuk menambahkan pengontrol peralatan rumah tangga sebagai node terminal dalam jaringan agar dapat terhubung ke jaringan, sehingga kontrol jaringan ZigBee nirkabel untuk keamanan dalam ruangan dan peralatan rumah tangga dapat terwujud.
2.2 Node Pemantauan
Fungsi dari node pemantauan adalah sebagai berikut: 1) deteksi sinyal tubuh manusia, alarm suara dan cahaya saat pencuri masuk; 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) 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 merupakan cara paling umum dalam mendeteksi sinyal tubuh manusia. Probe inframerah piroelektrik yang digunakan adalah RE200B, dan perangkat amplifikasinya adalah BISS0001. RE200B ditenagai oleh tegangan 3-10 V dan memiliki elemen inframerah piroelektrik ganda yang sensitif. Ketika elemen menerima cahaya inframerah, efek fotolistrik akan terjadi di kutub masing-masing elemen dan muatan akan terakumulasi. BISS0001 adalah ASIC hibrida digital-analog yang terdiri dari penguat operasional, pembanding tegangan, pengontrol status, pengatur waktu tunda, dan pengatur waktu pemblokiran. Sakelar inframerah piroelektrik pasif dapat dibentuk dengan menggabungkan RE200B dan beberapa komponen. Modul ANT-G100 digunakan untuk sensor gelombang mikro, dengan frekuensi pusat 10 GHz dan waktu pembentukan maksimum 6 μs. 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 diatur 10 K ω, kemudian hubungkan ujung resistor fotosensitif yang lain ke ground, dan hubungkan ujung resistor yang lain ke level tinggi. Nilai tegangan dari kedua titik koneksi resistansi diperoleh melalui konverter analog-ke-digital SCM untuk menentukan apakah lampu yang sedang menyala. Resistansi yang dapat diatur dapat disesuaikan oleh pengguna untuk menyesuaikan intensitas cahaya saat lampu baru dinyalakan. Sakelar lampu 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 berdasarkan fungsi perangkat untuk mencapai kontrol perangkat, misalnya kipas angin listrik. Kontrol kipas angin adalah pusat kendali yang akan mengirimkan instruksi kontrol kipas PC ke pengontrol kipas angin listrik melalui implementasi jaringan ZigBee. Nomor identifikasi peralatan yang berbeda berbeda-beda. Misalnya, ketentuan dalam perjanjian ini nomor identifikasi kipas angin adalah 122, sedangkan nomor identifikasi TV berwarna rumah tangga adalah 123, sehingga mewujudkan pengenalan pusat kendali peralatan rumah tangga 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
Perancangan perangkat lunak sistem terutama meliputi enam bagian, yaitu perancangan halaman web kendali jarak jauh, perancangan sistem manajemen kendali pusat, perancangan program pengendali utama pusat kendali ATMegal28, perancangan program koordinator CC2430, perancangan program simpul pemantauan CC2430, dan perancangan program pemilihan perangkat tambah CC2430.
3.1 Desain program Koordinator ZigBee
Koordinator pertama-tama menyelesaikan inisialisasi lapisan aplikasi, mengatur 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 laju baud port serial adalah 57.600 bit/dtk. SL0W TIMER menghasilkan 10 interupsi per detik. Setelah jaringan ZigBee berhasil dibangun, 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 simpul terminal, jika ada, data langsung ditransmisikan ke MCU pusat kendali; Tentukan apakah MCU pusat kendali memiliki instruksi yang dikirim, jika ada, kirimkan instruksi ke simpul terminal ZigBee yang sesuai; Perkirakan apakah keamanan terbuka, apakah ada pencuri, jika ada, kirim informasi alarm ke MCU pusat kendali; Perkirakan apakah lampu dalam status kontrol otomatis, jika ada, nyalakan konverter analog-ke-digital untuk pengambilan sampel, nilai pengambilan sampel adalah kunci untuk menghidupkan atau mematikan lampu, jika status lampu berubah, informasi status baru ditransmisikan ke pusat kendali MC-U.
3.2 Pemrograman Node Terminal ZigBee
Node terminal ZigBee mengacu pada node ZigBee nirkabel yang dikontrol oleh koordinator ZigBee. Dalam sistem, node ini terutama berfungsi sebagai node pemantauan dan tambahan opsional untuk pengontrol peralatan rumah tangga. Inisialisasi node terminal ZigBee juga mencakup inisialisasi lapisan aplikasi, pembukaan interupsi, dan inisialisasi port I/O. Kemudian, cobalah untuk bergabung dengan jaringan ZigBee. Perlu dicatat bahwa hanya node akhir dengan pengaturan koordinator ZigBee yang diizinkan untuk bergabung dengan jaringan. Jika node terminal ZigBee gagal bergabung dengan jaringan, node tersebut 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 node terminal ZigBee adalah node pemantauan, node tersebut dapat mengendalikan pencahayaan dan keamanan. Program ini mirip dengan koordinator ZigBee, hanya saja node pemantauan perlu mengirimkan data ke koordinator ZigBee, kemudian Koordinator ZigBee mengirimkan data ke MCU pusat kendali. Jika node terminal ZigBee merupakan pengontrol kipas angin, node tersebut hanya perlu menerima data dari komputer di atasnya tanpa mengunggah status, sehingga kendalinya dapat langsung diselesaikan saat penerimaan data nirkabel terputus. Saat penerimaan data nirkabel terputus, semua node terminal menerjemahkan instruksi kendali yang diterima ke dalam parameter kendali node itu sendiri, dan tidak memproses instruksi nirkabel yang diterima dalam program utama node tersebut.
4 Debugging Daring
Instruksi yang meningkat untuk kode instruksi peralatan tetap yang dikeluarkan oleh sistem manajemen kontrol pusat dikirim ke MCU pusat kontrol melalui port serial komputer, dan ke koordinator melalui antarmuka dua baris, dan kemudian ke simpul terminal ZigBee oleh koordinator. Ketika simpul terminal menerima data, data dikirim ke PC melalui port serial lagi. Pada PC ini, data yang diterima oleh simpul terminal ZigBee dibandingkan dengan data yang dikirim oleh pusat kontrol. Sistem manajemen kontrol pusat mengirimkan 2 instruksi setiap detik. Setelah 5 jam pengujian, perangkat lunak pengujian berhenti ketika menunjukkan bahwa jumlah total paket yang diterima adalah 36.000 paket. Hasil pengujian perangkat lunak pengujian transmisi data multi-protokol ditunjukkan pada Gambar 6. Jumlah paket yang benar adalah 36.000, jumlah paket yang salah adalah 0, dan tingkat akurasi adalah 100%.
Teknologi ZigBee digunakan untuk mewujudkan jaringan internal rumah pintar, yang memiliki keunggulan 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 kendali jarak jauh dan alarm dapat direalisasikan.
Waktu posting: 06-Jan-2022