Акылдуу үй – бул үйдү платформа катары колдонуу менен, үй тиричилигине байланыштуу имараттарды интеграциялоо, натыйжалуу турак жай имараттарын жана үй-бүлөлүк иштерди башкаруу системасын куруу, үйдүн коопсуздугун, ыңгайлуулугун, чеберчилигин жакшыртуу жана айлана-чөйрөнү коргоо жана энергияны үнөмдөө үчүн интеграцияланган зым технологиясын, тармактык байланыш технологиясын, коопсуздук технологиясын, автоматтык башкаруу технологиясын, аудио жана видео технологиясын колдонуу менен ишке ашырылат. Акылдуу үйдүн акыркы аныктамасына таянып, ZigBee технологиясынын мүнөздөмөлөрүнө кайрылып, бул системанын дизайны зарыл болгон акылдуу үй системасын (акылдуу үй (борбордук) башкаруу системасы, үй тиричилигин жарыктандыруу башкаруу системасы, үй коопсуздук системалары) камтыйт, үй тиричилигин зымдоо системасына, үй тармагы системасына, фондук музыка системасына жана үй-бүлөлүк чөйрөнү башкаруу системасына туташтырылган. Акылдуулукта жашайт, бардык керектүү системаларды толугу менен орнотот жана жок дегенде бир түрдөгү жана андан жогору кошумча системаларды орноткон үй тиричилиги акылдуулукта жашайт деп айта алат деген ырастоодо. Ошондуктан, бул системаны акылдуу үй деп атоого болот.
1. Системаны долбоорлоо схемасы
Система үйдөгү башкарылуучу түзмөктөрдөн жана алыстан башкаруу түзмөктөрүнөн турат. Алардын арасында үй-бүлөдөгү башкарылуучу түзмөктөргө негизинен интернетке кире алган компьютер, башкаруу борбору, мониторинг түйүнү жана тиричилик техникаларын башкаруучу кирет. Алыстан башкаруу түзмөктөрү негизинен алыстан башкаруучу компьютерлерден жана уюлдук телефондордон турат.
Системанын негизги функциялары: 1) веб-баракчанын башкы бетин карап чыгуу, фондук маалыматты башкаруу; 2) Интернет жана уюлдук телефон аркылуу үй тиричилик техникаларын, коопсуздукту жана жарыктандырууну которуштуруп башкарууну ишке ашыруу; 3) RFID модулу аркылуу колдонуучуну идентификациялоону ишке ашыруу, уурулук болгон учурда колдонуучуга SMS сигнал берүү аркылуу үйдүн коопсуздук абалын которуштуруу; 4) Борбордук башкарууну башкаруу системасынын программасы аркылуу үйдүн ичиндеги жарыктандыруу жана тиричилик техникаларын жергиликтүү башкарууну жана абалын көрсөтүүнү аяктоо; 5) Жеке маалыматтарды сактоо жана үйдүн ичиндеги жабдуулардын абалын сактоо маалымат базасын колдонуу менен жүргүзүлөт. Колдонуучулар үчүн борбордук башкаруу жана башкаруу системасы аркылуу үйдүн ичиндеги жабдуулардын абалын сурап билүү ыңгайлуу.
2. Системалык жабдыктарды долбоорлоо
Системанын аппараттык дизайны башкаруу борборунун, мониторинг түйүнүнүн дизайнын жана тиричилик техникасынын контроллерин кошумча кошууну камтыйт (мисалы, электр желдеткичинин контроллерин алалы).
2.1 Башкаруу борбору
Башкаруу борборунун негизги функциялары төмөнкүлөр: 1) Зымсыз ZigBee тармагын куруу, тармакка бардык мониторинг түйүндөрүн кошуу жана жаңы жабдууларды кабыл алууну ишке ашыруу; 2) колдонуучуну идентификациялоо, колдонуучуну үйдө же колдонуучу картасы аркылуу үйдүн ичиндеги коопсуздукту которуштуруу; 3) Ууру бөлмөгө киргенде, колдонуучуга кыска билдирүү жөнөтүп, сигнализацияны иштетет. Колдонуучулар ошондой эле үйдүн ичиндеги коопсуздукту, жарыктандырууну жана тиричилик техникаларын кыска билдирүүлөр аркылуу башкара алышат; 4) Система жалгыз иштеп жатканда, LCD дисплейде учурдагы системанын абалы көрсөтүлөт, бул колдонуучулар үчүн ыңгайлуу; 5) Электр жабдууларынын абалын сактап, аны системаны онлайн ишке ашыруу үчүн компьютерге жөнөтөт.
Жабдуулар Carrier Sense көп кирүүнү/кагылышууну аныктоону (CSMA/CA) колдойт. 2.0 ~ 3.6V иштөө чыңалуу системанын аз энергия сарптоосуна өбөлгө түзөт. Башкаруу борборундагы ZigBee координатор модулуна туташуу менен үйдүн ичинде зымсыз ZigBee жылдыз тармагын орнотуңуз. Жана бардык мониторинг түйүндөрү, үй тиричилигинин контроллерин тармакка туташтыруу үчүн терминалдык түйүн катары кошуу үчүн тандалып алынган, ошентип үйдүн ичиндеги коопсуздук жана тиричилик техникаларын зымсыз ZigBee тармагын башкарууну ишке ашырыңыз.
2.2 Мониторинг түйүндөрү
Мониторинг түйүнүнүн функциялары төмөнкүлөр: 1) адамдын денесинин сигналдарын аныктоо, уурулар басып киргенде үн жана жарык сигнализациясы; 2) жарыктандыруу башкаруу, башкаруу режими автоматтык башкаруу жана кол менен башкаруу болуп бөлүнөт, автоматтык башкаруу имараттын ичиндеги жарыктын күчүнө жараша жарыкты автоматтык түрдө күйгүзөт/өчүрөт, кол менен башкаруу жарыктандыруу башкаруусу борбордук башкаруу системасы аркылуу жүргүзүлөт, (3) сигнализация маалыматы жана башка маалыматтар башкаруу борборуна жөнөтүлөт жана жабдууларды башкарууну аяктоо үчүн башкаруу борборунан башкаруу буйруктарын алат.
Инфракызыл жана микротолкундуу аныктоо режими адамдын денесинин сигналдарын аныктоонун эң кеңири таралган жолу болуп саналат. Пироэлектрдик инфракызыл зонд RE200B, ал эми күчөткүч түзүлүш BISS0001. RE200B 3-10 В чыңалуу менен иштейт жана орнотулган пироэлектрдик кош сезгич инфракызыл элементке ээ. Элемент инфракызыл жарыкты алганда, ар бир элементтин уюлдарында фотоэлектрдик эффект пайда болот жана заряд топтолот. BISS0001 - бул операциялык күчөткүчтөн, чыңалуу салыштыргычынан, абал контроллеринен, кечиктирүү убактысынын таймеринен жана бөгөттөө убактысынын таймеринен турган санариптик-аналогдук гибриддик ASIC. RE200B жана бир нече компоненттер менен бирге пассивдүү пироэлектрдик инфракызыл которгучту түзүүгө болот. Микротолкундуу сенсор үчүн Ant-g100 модулу колдонулган, борбордук жыштыгы 10 ГГц, ал эми максималдуу орнотуу убактысы 6 мкс болгон. Пироэлектрдик инфракызыл модуль менен айкалышып, бутаны аныктоонун ката ылдамдыгын натыйжалуу азайтууга болот.
Жарыкты башкаруу модулу негизинен фотосезгич резистордон жана жарыкты башкаруу релесинен турат. Фотосезгич резисторду 10 K ω жөнгө салынуучу резистор менен удаалаш туташтырыңыз, андан кийин фотосезгич резистордун экинчи учун жерге туташтырыңыз жана жөнгө салынуучу резистордун экинчи учун жогорку деңгээлге туташтырыңыз. Эки каршылык туташуу чекитинин чыңалуу мааниси SCM аналогдук-санариптик конвертери аркылуу токтун жарыгы күйүп тургандыгын аныктоо үчүн алынат. Жарык жаңы эле күйүп турганда жарыктын интенсивдүүлүгүнө ылайыкташтырылып жөнгө салынуучу каршылыкты колдонуучу тууралай алат. Ички жарыктандыруу өчүргүчтөрү релелер менен башкарылат. Бир гана киргизүү/чыгаруу портуна жетүүгө болот.
2.3 Кошулган үй тиричилигинин башкаруучусун тандаңыз
Түзмөктү башкаруу үчүн, негизинен, түзмөктүн функциясына ылайык тиричилик техникаларын башкарууну кошуңуз, бул жерде электр желдеткичин мисал катары келтирсек болот. Желдеткичти башкаруу - бул ZigBee тармагын ишке ашыруу аркылуу электр желдеткич контроллерине жөнөтүлгөн компьютердин желдеткичти башкаруу боюнча көрсөтмөлөр, ар кандай шаймандардын идентификациялык номери ар башка, мисалы, бул келишимдин жоболору боюнча желдеткичтин идентификациялык номери 122, ал эми түстүү телевизордун идентификациялык номери 123, ошентип, ар кандай электр тиричилик техникаларын башкаруу борборун таануу ишке ашат. Бир эле көрсөтмө коду үчүн ар кандай тиричилик техникалары ар кандай функцияларды аткарат. 4-сүрөттө кошуу үчүн тандалган тиричилик техникаларынын курамы көрсөтүлгөн.
3. Системалык программалык камсыздоону иштеп чыгуу
Системанын программалык камсыздоосунун дизайны негизинен алты бөлүктөн турат, алар: алыстан башкаруу веб-баракчасынын дизайны, борбордук башкаруу системасынын дизайны, башкаруу борборунун негизги контроллери ATMegal28 программасынын дизайны, CC2430 координаторунун программасынын дизайны, CC2430 мониторинг түйүнүнүн программасынын дизайны, CC2430 түзмөк кошуу программасынын дизайны.
3.1 ZigBee координаторунун программасынын дизайны
Координатор алгач тиркеме катмарын инициализациялоону аяктайт, тиркеме катмарынын абалын жана кабыл алуу абалын бош режимге коёт, андан кийин глобалдык үзгүлтүктөрдү күйгүзөт жана киргизүү/чыгаруу портун инициализациялайт. Андан кийин координатор зымсыз жылдыз тармагын кура баштайт. Протоколдо координатор автоматтык түрдө 2,4 ГГц диапазонун тандайт, секундасына биттердин максималдуу саны 62 500, демейки PANID 0×1347, стектин максималдуу тереңдиги 5, жөнөтүү үчүн байттардын максималдуу саны 93 жана сериялык порттун берүү ылдамдыгы 57 600 бит/с. SL0W TIMER секундасына 10 үзгүлтүктү жаратат. ZigBee тармагы ийгиликтүү орнотулгандан кийин, координатор өзүнүн дарегин башкаруу борборунун MCUсуна жөнөтөт. Бул жерде башкаруу борборунун MCU ZigBee координаторун мониторинг түйүнүнүн мүчөсү катары аныктайт жана анын аныкталган дареги 0. Программа негизги циклге кирет. Алгач, терминалдык түйүн тарабынан жөнөтүлгөн жаңы маалыматтар бар же жок экендигин аныктаңыз, эгер бар болсо, маалыматтар түздөн-түз башкаруу борборунун MCUсуна берилет; Башкаруу борборунун MCUсуна көрсөтмөлөр жөнөтүлгөнүн аныктаңыз, эгер бар болсо, көрсөтмөлөрдү тиешелүү ZigBee терминалдык түйүнүнө жөнөтүңүз; Коопсуздук ачыкпы, ууру барбы же жокпу, эгер бар болсо, сигнализация маалыматын башкаруу борборунун MCUсуна жөнөтүңүз; Жарык автоматтык башкаруу абалындабы же жокпу, эгер бар болсо, үлгү алуу үчүн аналогдук-санариптик конвертерди күйгүзүңүз, үлгү алуу мааниси жарыкты күйгүзүү же өчүрүүнүн ачкычы болуп саналат, эгер жарыктын абалы өзгөрсө, жаңы абал маалыматы башкаруу борбору MC-Uга берилет.
3.2 ZigBee терминалдык түйүнүн программалоо
ZigBee терминалдык түйүнү ZigBee координатору тарабынан башкарылуучу зымсыз ZigBee түйүнүн билдирет. Системада ал негизинен мониторинг түйүнү жана тиричилик техникаларынын контроллерин кошумча кошуу болуп саналат. ZigBee терминалдык түйүндөрүн инициализациялоо тиркеме катмарын инициализациялоону, үзгүлтүктөрдү ачууну жана киргизүү/чыгаруу портторун инициализациялоону да камтыйт. Андан кийин ZigBee тармагына кошулууга аракет кылыңыз. Тармакка ZigBee координатору орнотулган акыркы түйүндөр гана кошула аларын белгилей кетүү маанилүү. Эгерде ZigBee терминалдык түйүнү тармакка кошула албаса, ал тармакка ийгиликтүү кошулганга чейин ар бир эки секунд сайын кайра аракет кылат. Тармакка ийгиликтүү кошулгандан кийин, ZI-Gbee терминалдык түйүнү каттоо маалыматын ZigBee координаторуна жөнөтөт, андан кийин ал ZigBee терминалдык түйүнүн каттоону аяктоо үчүн башкаруу борборунун MCUсуна жөнөтүлөт. Эгерде ZigBee терминалдык түйүнү мониторинг түйүнү болсо, ал жарыктандыруу жана коопсуздукту башкарууну ишке ашыра алат. Программа ZigBee координаторуна окшош, бирок мониторинг түйүнү ZigBee координаторуна маалыматтарды жөнөтүшү керек, андан кийин ZigBee координатору маалыматтарды башкаруу борборунун MCUсуна жөнөтөт. Эгерде ZigBee терминалдык түйүнү электр желдеткич контроллери болсо, анда ал абалды жүктөбөстөн жогорку компьютердин маалыматтарын гана кабыл алышы керек, ошондуктан аны башкаруу зымсыз маалыматтарды кабыл алуунун үзгүлтүккө учурашында түздөн-түз аякташы мүмкүн. Зымсыз маалыматтарды кабыл алуунун үзгүлтүккө учурашында, бардык терминалдык түйүндөр алынган башкаруу көрсөтмөлөрүн түйүндүн өзүнүн башкаруу параметрлерине которот жана алынган зымсыз көрсөтмөлөрдү түйүндүн негизги программасында иштетпейт.
4 Онлайн мүчүлүштүктөрдү оңдоо
Борбордук башкарууну башкаруу системасы тарабынан берилген стационардык жабдуулардын инструкция коду үчүн көбөйүүчү инструкция компьютердин сериялык порту аркылуу башкаруу борборунун MCUсуна жана эки сызыктуу интерфейс аркылуу координаторго, андан кийин координатор тарабынан ZigBee терминалдык түйүнүнө жөнөтүлөт. Терминалдык түйүн маалыматтарды алганда, маалыматтар кайрадан сериялык порт аркылуу ПКга жөнөтүлөт. Бул ПКда ZigBee терминалдык түйүнү тарабынан алынган маалыматтар башкаруу борбору тарабынан жөнөтүлгөн маалыматтар менен салыштырылат. Борбордук башкарууну башкаруу системасы ар бир секунда сайын 2 инструкция жөнөтөт. 5 сааттык сыноодон кийин, алынган пакеттердин жалпы саны 36 000 пакет экенин көрсөткөндө, сыноо программасы токтойт. Көп протоколдуу маалыматтарды берүүнү сыноо программасынын сыноо жыйынтыктары 6-сүрөттө көрсөтүлгөн. Туура пакеттердин саны 36 000, туура эмес пакеттердин саны 0, ал эми тактык көрсөткүчү 100%.
ZigBee технологиясы акылдуу үйдүн ички тармагын ишке ашыруу үчүн колдонулат, ал ыңгайлуу алыстан башкаруу, жаңы жабдууларды ийкемдүү кошуу жана ишенимдүү башкаруу аткаруусу сыяктуу артыкчылыктарга ээ. RFTD технологиясы колдонуучуну идентификациялоо жана системанын коопсуздугун жакшыртуу үчүн колдонулат. GSM модулунун жардамы менен алыстан башкаруу жана сигнализация функциялары ишке ашырылат.
Жарыяланган убактысы: 2022-жылдын 6-январы