ज़िगबी-आधारित स्मार्ट होम कैसे डिज़ाइन करें?

स्मार्ट होम एक मंच के रूप में एक घर है, घरेलू जीवन से संबंधित सुविधाओं को एकीकृत करने के लिए एकीकृत वायरिंग प्रौद्योगिकी, नेटवर्क संचार प्रौद्योगिकी, सुरक्षा प्रौद्योगिकी, स्वचालित नियंत्रण प्रौद्योगिकी, ऑडियो और वीडियो प्रौद्योगिकी का उपयोग, कुशल आवासीय सुविधाओं और पारिवारिक मामलों के प्रबंधन प्रणाली का निर्माण करना है। , घर की सुरक्षा, सुविधा, आराम, कलात्मकता में सुधार करें, और पर्यावरण संरक्षण और ऊर्जा बचत वाले रहने वाले वातावरण का एहसास करें। स्मार्ट होम की नवीनतम परिभाषा के आधार पर, ZigBee तकनीक की विशेषताओं, इस प्रणाली के डिज़ाइन का संदर्भ लें, इसमें स्मार्ट होम सिस्टम (स्मार्ट होम (केंद्रीय) नियंत्रण प्रणाली, घरेलू प्रकाश नियंत्रण प्रणाली, घरेलू सुरक्षा प्रणाली) शामिल है। घरेलू वायरिंग सिस्टम, होम नेटवर्क सिस्टम, बैकग्राउंड म्यूजिक सिस्टम और पारिवारिक पर्यावरण नियंत्रण प्रणाली के आधार पर। इस बात की पुष्टि पर कि बुद्धि में ही रहता है, सभी आवश्यक प्रणाली पूरी तरह से ही स्थापित की जाती है, और जिस घरेलू प्रणाली में एक प्रकार और उससे ऊपर की वैकल्पिक प्रणाली स्थापित की जाती है, उसे कम से कम बुद्धि कहा जा सकता है। इसलिए, इस प्रणाली को बुद्धिमान घर कहा जा सकता है।

1. सिस्टम डिज़ाइन योजना

यह प्रणाली घर में नियंत्रित उपकरणों और रिमोट कंट्रोल उपकरणों से बनी है। उनमें से, परिवार में नियंत्रित उपकरणों में मुख्य रूप से वह कंप्यूटर शामिल है जो इंटरनेट तक पहुंच सकता है, नियंत्रण केंद्र, मॉनिटरिंग नोड और घरेलू उपकरणों के नियंत्रक जिन्हें जोड़ा जा सकता है। रिमोट कंट्रोल डिवाइस मुख्य रूप से रिमोट कंप्यूटर और मोबाइल फोन से बने होते हैं।

सिस्टम के मुख्य कार्य हैं: 1) वेब पेज ब्राउजिंग का फ्रंट पेज, पृष्ठभूमि सूचना प्रबंधन; 2) इंटरनेट और मोबाइल फोन के माध्यम से इनडोर घरेलू उपकरणों, सुरक्षा और प्रकाश व्यवस्था के स्विच नियंत्रण का एहसास; 3) आरएफआईडी मॉड्यूल के माध्यम से उपयोगकर्ता की पहचान का एहसास करने के लिए, ताकि उपयोगकर्ता को एसएमएस अलार्म के माध्यम से चोरी के मामले में इनडोर सुरक्षा स्थिति स्विच को पूरा किया जा सके; 4) इनडोर प्रकाश व्यवस्था और घरेलू उपकरणों के स्थानीय नियंत्रण और स्थिति प्रदर्शन को पूरा करने के लिए केंद्रीय नियंत्रण प्रबंधन प्रणाली सॉफ्टवेयर के माध्यम से; 5) व्यक्तिगत जानकारी भंडारण और इनडोर उपकरण स्थिति भंडारण डेटाबेस का उपयोग करके पूरा किया जाता है। उपयोगकर्ताओं के लिए केंद्रीय नियंत्रण और प्रबंधन प्रणाली के माध्यम से इनडोर उपकरण की स्थिति के बारे में पूछना सुविधाजनक है।

2. सिस्टम हार्डवेयर डिज़ाइन

सिस्टम के हार्डवेयर डिज़ाइन में नियंत्रण केंद्र का डिज़ाइन, मॉनिटरिंग नोड और घरेलू उपकरण नियंत्रक का वैकल्पिक जोड़ शामिल है (उदाहरण के रूप में इलेक्ट्रिक फैन नियंत्रक को लें)।

2.1 नियंत्रण केंद्र

नियंत्रण केंद्र के मुख्य कार्य इस प्रकार हैं: 1) वायरलेस ज़िगबी नेटवर्क बनाने के लिए, नेटवर्क में सभी मॉनिटरिंग नोड्स जोड़ें, और नए उपकरणों के स्वागत का एहसास करें; 2) उपयोगकर्ता की पहचान, घर पर या वापस उपयोगकर्ता कार्ड के माध्यम से इनडोर सुरक्षा स्विच प्राप्त करने के लिए; 3) जब कोई चोर कमरे में घुसपैठ करता है, तो उपयोगकर्ता को सचेत करने के लिए एक छोटा संदेश भेजें। उपयोगकर्ता छोटे संदेशों के माध्यम से इनडोर सुरक्षा, प्रकाश व्यवस्था और घरेलू उपकरणों को भी नियंत्रित कर सकते हैं; 4) जब सिस्टम अकेले चल रहा हो, तो एलसीडी वर्तमान सिस्टम स्थिति प्रदर्शित करता है, जो उपयोगकर्ताओं के लिए देखने के लिए सुविधाजनक है; 5) बिजली के उपकरणों की स्थिति को स्टोर करें और सिस्टम को ऑनलाइन समझने के लिए इसे पीसी पर भेजें।

हार्डवेयर कैरियर सेंस मल्टीपल एक्सेस/कोलिजन डिटेक्शन (सीएसएमए/सीए) का समर्थन करता है। 2.0 ~ 3.6V का ऑपरेटिंग वोल्टेज सिस्टम की कम बिजली खपत के लिए अनुकूल है। नियंत्रण केंद्र में ZigBee समन्वयक मॉड्यूल से कनेक्ट करके घर के अंदर एक वायरलेस ZigBee स्टार नेटवर्क स्थापित करें। और सभी मॉनिटरिंग नोड्स, नेटवर्क में शामिल होने के लिए नेटवर्क में टर्मिनल नोड के रूप में घरेलू उपकरण नियंत्रक को जोड़ने के लिए चयनित हैं, ताकि इनडोर सुरक्षा और घरेलू उपकरणों के वायरलेस ZigBee नेटवर्क नियंत्रण का एहसास हो सके।

2.2 मॉनिटरिंग नोड्स

मॉनिटरिंग नोड के कार्य इस प्रकार हैं: 1) चोरों के आक्रमण होने पर मानव शरीर के सिग्नल का पता लगाना, ध्वनि और प्रकाश अलार्म; 2) प्रकाश नियंत्रण, नियंत्रण मोड को स्वचालित नियंत्रण और मैन्युअल नियंत्रण में विभाजित किया गया है, स्वचालित नियंत्रण इनडोर प्रकाश की ताकत के अनुसार स्वचालित रूप से प्रकाश को चालू / बंद करता है, मैनुअल नियंत्रण प्रकाश नियंत्रण केंद्रीय नियंत्रण प्रणाली के माध्यम से होता है, (3) अलार्म सूचना और अन्य जानकारी नियंत्रण केंद्र को भेजी जाती है, और उपकरण नियंत्रण को पूरा करने के लिए नियंत्रण केंद्र से नियंत्रण आदेश प्राप्त करता है।

इन्फ्रारेड प्लस माइक्रोवेव डिटेक्शन मोड मानव शरीर सिग्नल डिटेक्शन में सबसे आम तरीका है। पायरोइलेक्ट्रिक इन्फ्रारेड जांच RE200B है, और प्रवर्धन उपकरण BISS0001 है। RE200B 3-10 V वोल्टेज द्वारा संचालित है और इसमें बिल्ट-इन पायरोइलेक्ट्रिक डुअल-सेंसिटिव इंफ्रारेड तत्व है। जब तत्व को अवरक्त प्रकाश प्राप्त होता है, तो प्रत्येक तत्व के ध्रुवों पर फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव उत्पन्न होगा और चार्ज जमा हो जाएगा। BISS0001 एक डिजिटल-एनालॉग हाइब्रिड ASIC है जो ऑपरेशनल एम्पलीफायर, वोल्टेज तुलनित्र, राज्य नियंत्रक, विलंब समय टाइमर और ब्लॉकिंग टाइम टाइमर से बना है। RE200B और कुछ घटकों के साथ, निष्क्रिय पायरोइलेक्ट्रिक इन्फ्रारेड स्विच बनाया जा सकता है। माइक्रोवेव सेंसर के लिए एंट-जी100 मॉड्यूल का उपयोग किया गया था, केंद्र आवृत्ति 10 गीगाहर्ट्ज थी, और अधिकतम स्थापना समय 6μs था। पायरोइलेक्ट्रिक इन्फ्रारेड मॉड्यूल के साथ मिलकर, लक्ष्य का पता लगाने की त्रुटि दर को प्रभावी ढंग से कम किया जा सकता है।

प्रकाश नियंत्रण मॉड्यूल मुख्य रूप से प्रकाश संवेदनशील अवरोधक और प्रकाश नियंत्रण रिले से बना है। फोटोसेंसिटिव रेसिस्टर को 10 K ω के एडजस्टेबल रेसिस्टर के साथ श्रृंखला में कनेक्ट करें, फिर फोटोसेंसिटिव रेसिस्टर के दूसरे सिरे को जमीन से कनेक्ट करें, और एडजस्टेबल रेसिस्टर के दूसरे सिरे को उच्च स्तर से कनेक्ट करें। दो प्रतिरोध कनेक्शन बिंदुओं का वोल्टेज मान एससीएम एनालॉग-टू-डिजिटल कनवर्टर के माध्यम से प्राप्त किया जाता है ताकि यह निर्धारित किया जा सके कि वर्तमान प्रकाश चालू है या नहीं। प्रकाश चालू होने पर प्रकाश की तीव्रता को पूरा करने के लिए उपयोगकर्ता द्वारा समायोज्य प्रतिरोध को समायोजित किया जा सकता है। इनडोर लाइटिंग स्विच को रिले द्वारा नियंत्रित किया जाता है। केवल एक इनपुट/आउटपुट पोर्ट प्राप्त किया जा सकता है।

2.3 जोड़ा गया घरेलू उपकरण नियंत्रक चुनें

उपकरण नियंत्रण प्राप्त करने के लिए घरेलू उपकरणों के नियंत्रण को मुख्य रूप से उपकरण के कार्य के अनुसार जोड़ना चुनें, यहां उदाहरण के तौर पर बिजली का पंखा शामिल है। प्रशंसक नियंत्रण नियंत्रण केंद्र है, पीसी प्रशंसक नियंत्रण निर्देश ZigBee नेटवर्क कार्यान्वयन के माध्यम से विद्युत प्रशंसक नियंत्रक को भेजे जाएंगे, विभिन्न उपकरणों की पहचान संख्या अलग-अलग है, उदाहरण के लिए, इस समझौते के प्रावधान प्रशंसक पहचान संख्या 122 है, घरेलू रंगीन टीवी पहचान संख्या 123 है, इस प्रकार विभिन्न विद्युत घरेलू उपकरणों के नियंत्रण केंद्र की मान्यता का एहसास होता है। एक ही निर्देश कोड के लिए, विभिन्न घरेलू उपकरण अलग-अलग कार्य करते हैं। चित्र 4 जोड़ने के लिए चयनित घरेलू उपकरणों की संरचना को दर्शाता है।

3. सिस्टम सॉफ्टवेयर डिजाइन

सिस्टम सॉफ़्टवेयर डिज़ाइन में मुख्य रूप से छह भाग शामिल हैं, जो हैं रिमोट कंट्रोल वेब पेज डिज़ाइन, सेंट्रल कंट्रोल मैनेजमेंट सिस्टम डिज़ाइन, कंट्रोल सेंटर मेन कंट्रोलर ATMegal28 प्रोग्राम डिज़ाइन, CC2430 कोऑर्डिनेटर प्रोग्राम डिज़ाइन, CC2430 मॉनिटरिंग नोड प्रोग्राम डिज़ाइन, CC2430 सेलेक्ट ऐड डिवाइस प्रोग्राम डिज़ाइन।

3.1 ज़िगबी समन्वयक कार्यक्रम डिज़ाइन

समन्वयक पहले एप्लिकेशन लेयर आरंभीकरण को पूरा करता है, एप्लिकेशन लेयर स्थिति सेट करता है और निष्क्रिय स्थिति प्राप्त करता है, फिर वैश्विक इंटरप्ट चालू करता है और I/O पोर्ट प्रारंभ करता है। फिर समन्वयक एक वायरलेस स्टार नेटवर्क बनाना शुरू करता है। प्रोटोकॉल में, समन्वयक स्वचालित रूप से 2.4 गीगाहर्ट्ज बैंड का चयन करता है, प्रति सेकंड बिट्स की अधिकतम संख्या 62 500 है, डिफ़ॉल्ट PANID 0×1347 है, अधिकतम स्टैक गहराई 5 है, प्रति भेजें बाइट्स की अधिकतम संख्या 93 है, और सीरियल पोर्ट बॉड दर 57 600 बिट/सेकेंड है। SL0W टाइमर प्रति सेकंड 10 व्यवधान उत्पन्न करता है। ZigBee नेटवर्क सफलतापूर्वक स्थापित होने के बाद, समन्वयक अपना पता नियंत्रण केंद्र के MCU को भेजता है। यहां, नियंत्रण केंद्र MCU मॉनिटरिंग नोड के सदस्य के रूप में ZigBee समन्वयक की पहचान करता है, और इसका पहचाना हुआ पता 0 है। प्रोग्राम मुख्य लूप में प्रवेश करता है। सबसे पहले, यह निर्धारित करें कि क्या टर्मिनल नोड द्वारा भेजा गया नया डेटा है, यदि है, तो डेटा सीधे नियंत्रण केंद्र के एमसीयू में प्रेषित होता है; निर्धारित करें कि क्या नियंत्रण केंद्र के एमसीयू में निर्देश भेजे गए हैं, यदि हां, तो निर्देश संबंधित ज़िगबी टर्मिनल नोड पर भेजें; जज करें कि क्या सुरक्षा खुली है, क्या कोई चोर है, यदि हां, तो नियंत्रण केंद्र के एमसीयू को अलार्म सूचना भेजें; निर्धारित करें कि क्या प्रकाश स्वचालित नियंत्रण स्थिति में है, यदि ऐसा है, तो नमूने के लिए एनालॉग-टू-डिजिटल कनवर्टर चालू करें, नमूना मूल्य प्रकाश को चालू या बंद करने की कुंजी है, यदि प्रकाश की स्थिति बदलती है, तो नई स्थिति की जानकारी है नियंत्रण केंद्र एमसी-यू को प्रेषित।

3.2 ज़िगबी टर्मिनल नोड प्रोग्रामिंग

ZigBee टर्मिनल नोड ZigBee समन्वयक द्वारा नियंत्रित वायरलेस ZigBee नोड को संदर्भित करता है। सिस्टम में, यह मुख्य रूप से मॉनिटरिंग नोड और घरेलू उपकरण नियंत्रक का वैकल्पिक जोड़ है। ZigBee टर्मिनल नोड्स के आरंभीकरण में एप्लिकेशन लेयर आरंभीकरण, इंटरप्ट खोलना और I/O पोर्ट आरंभ करना भी शामिल है। फिर ZigBee नेटवर्क से जुड़ने का प्रयास करें। यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि केवल ZigBee समन्वयक सेटअप वाले अंतिम नोड्स को नेटवर्क में शामिल होने की अनुमति है। यदि ZigBee टर्मिनल नोड नेटवर्क में शामिल होने में विफल रहता है, तो यह नेटवर्क में सफलतापूर्वक शामिल होने तक हर दो सेकंड में फिर से प्रयास करेगा। नेटवर्क में सफलतापूर्वक शामिल होने के बाद, ZI-Gbee टर्मिनल नोड अपनी पंजीकरण जानकारी ZigBee समन्वयक को भेजता है, जो ZigBee टर्मिनल नोड के पंजीकरण को पूरा करने के लिए इसे नियंत्रण केंद्र के MCU को भेजता है। यदि ZigBee टर्मिनल नोड एक निगरानी नोड है, तो यह प्रकाश और सुरक्षा के नियंत्रण का एहसास कर सकता है। प्रोग्राम ZigBee समन्वयक के समान है, सिवाय इसके कि मॉनिटरिंग नोड को ZigBee समन्वयक को डेटा भेजने की आवश्यकता होती है, और फिर ZigBee समन्वयक नियंत्रण केंद्र के MCU को डेटा भेजता है। यदि ZigBee टर्मिनल नोड एक इलेक्ट्रिक पंखा नियंत्रक है, तो उसे केवल राज्य को अपलोड किए बिना ऊपरी कंप्यूटर का डेटा प्राप्त करने की आवश्यकता होती है, इसलिए वायरलेस डेटा प्राप्त करने में रुकावट के दौरान इसका नियंत्रण सीधे पूरा किया जा सकता है। वायरलेस डेटा प्राप्त करने में रुकावट में, सभी टर्मिनल नोड प्राप्त नियंत्रण निर्देशों को नोड के नियंत्रण मापदंडों में ही अनुवादित करते हैं, और प्राप्त वायरलेस निर्देशों को नोड के मुख्य प्रोग्राम में संसाधित नहीं करते हैं।

4 ऑनलाइन डिबगिंग

केंद्रीय नियंत्रण प्रबंधन प्रणाली द्वारा जारी किए गए निश्चित उपकरणों के निर्देश कोड के लिए बढ़ते निर्देश को कंप्यूटर के सीरियल पोर्ट के माध्यम से नियंत्रण केंद्र के एमसीयू और दो-लाइन इंटरफ़ेस के माध्यम से समन्वयक को और फिर ज़िगबी टर्मिनल पर भेजा जाता है। समन्वयक द्वारा नोड. जब टर्मिनल नोड डेटा प्राप्त करता है, तो डेटा फिर से सीरियल पोर्ट के माध्यम से पीसी पर भेजा जाता है। इस पीसी पर, ज़िगबी टर्मिनल नोड द्वारा प्राप्त डेटा की तुलना नियंत्रण केंद्र द्वारा भेजे गए डेटा से की जाती है। केंद्रीय नियंत्रण प्रबंधन प्रणाली हर सेकंड 2 निर्देश भेजती है। 5 घंटे के परीक्षण के बाद, परीक्षण सॉफ़्टवेयर तब बंद हो जाता है जब यह दिखाता है कि प्राप्त पैकेटों की कुल संख्या 36,000 पैकेट है। मल्टी-प्रोटोकॉल डेटा ट्रांसमिशन परीक्षण सॉफ़्टवेयर के परीक्षण परिणाम चित्र 6 में दिखाए गए हैं। सही पैकेटों की संख्या 36,000 है, गलत पैकेटों की संख्या 0 है, और सटीकता दर 100% है।

ZigBee तकनीक का उपयोग स्मार्ट होम की आंतरिक नेटवर्किंग को साकार करने के लिए किया जाता है, जिसमें सुविधाजनक रिमोट कंट्रोल, नए उपकरणों का लचीला जोड़ और विश्वसनीय नियंत्रण प्रदर्शन के फायदे हैं। RFTD तकनीक का उपयोग उपयोगकर्ता की पहचान को साकार करने और सिस्टम सुरक्षा में सुधार के लिए किया जाता है। जीएसएम मॉड्यूल की पहुंच के माध्यम से, रिमोट कंट्रोल और अलार्म कार्यों का एहसास होता है।