स्मार्ट होम एक ऐसा प्लेटफॉर्म है जहां घर को एकीकृत वायरिंग तकनीक, नेटवर्क संचार तकनीक, सुरक्षा तकनीक, स्वचालित नियंत्रण तकनीक, ऑडियो और वीडियो तकनीक के साथ मिलाकर घरेलू जीवन से संबंधित सुविधाओं को एकीकृत किया जाता है। यह एक कुशल आवासीय सुविधा और पारिवारिक प्रबंधन प्रणाली बनाने, घर की सुरक्षा, सुविधा, आराम और कलात्मकता को बेहतर बनाने और पर्यावरण संरक्षण एवं ऊर्जा बचत वाले रहने के वातावरण को साकार करने में सहायक होता है। स्मार्ट होम की नवीनतम परिभाषा के आधार पर, ज़िगबी तकनीक की विशेषताओं को ध्यान में रखते हुए, इस प्रणाली के डिज़ाइन में आवश्यक स्मार्ट होम सिस्टम (स्मार्ट होम (केंद्रीय) नियंत्रण प्रणाली, घरेलू प्रकाश नियंत्रण प्रणाली, गृह सुरक्षा प्रणाली) शामिल हैं, जो घरेलू वायरिंग प्रणाली, होम नेटवर्क प्रणाली, बैकग्राउंड म्यूजिक प्रणाली और पारिवारिक वातावरण नियंत्रण प्रणाली से जुड़े होते हैं। स्मार्ट होम को बुद्धिमान जीवन का प्रतीक माना जाता है। केवल सभी आवश्यक प्रणालियों को पूरी तरह से स्थापित करने पर ही इसे बुद्धिमान जीवन कहा जा सकता है, और कम से कम एक प्रकार की वैकल्पिक प्रणाली स्थापित करने पर ही इसे बुद्धिमान जीवन कहा जा सकता है। इसलिए, इस प्रणाली को बुद्धिमान घर कहा जा सकता है।
1. सिस्टम डिज़ाइन योजना
इस प्रणाली में घर के नियंत्रित उपकरण और दूरस्थ नियंत्रण उपकरण शामिल हैं। इनमें से, परिवार के नियंत्रित उपकरणों में मुख्य रूप से इंटरनेट से जुड़ा कंप्यूटर, नियंत्रण केंद्र, निगरानी नोड और घरेलू उपकरणों के नियंत्रक शामिल हैं। दूरस्थ नियंत्रण उपकरणों में मुख्य रूप से रिमोट कंप्यूटर और मोबाइल फोन शामिल हैं।
इस प्रणाली के मुख्य कार्य हैं: 1) वेब पेज ब्राउज़िंग और पृष्ठभूमि सूचना प्रबंधन; 2) इंटरनेट और मोबाइल फोन के माध्यम से घरेलू उपकरणों, सुरक्षा और प्रकाश व्यवस्था का नियंत्रण; 3) आरएफआईडी मॉड्यूल के माध्यम से उपयोगकर्ता की पहचान, जिससे आंतरिक सुरक्षा स्थिति में बदलाव किया जा सके और चोरी होने की स्थिति में एसएमएस के माध्यम से उपयोगकर्ता को सूचना भेजी जा सके; 4) केंद्रीय नियंत्रण प्रबंधन प्रणाली सॉफ्टवेयर के माध्यम से आंतरिक प्रकाश व्यवस्था और घरेलू उपकरणों का स्थानीय नियंत्रण और स्थिति प्रदर्शन; 5) डेटाबेस का उपयोग करके व्यक्तिगत जानकारी और आंतरिक उपकरणों की स्थिति का भंडारण। उपयोगकर्ताओं के लिए केंद्रीय नियंत्रण और प्रबंधन प्रणाली के माध्यम से आंतरिक उपकरणों की स्थिति की जानकारी प्राप्त करना सुविधाजनक है।
2. सिस्टम हार्डवेयर डिज़ाइन
सिस्टम के हार्डवेयर डिजाइन में कंट्रोल सेंटर, मॉनिटरिंग नोड और होम अप्लायंस कंट्रोलर (उदाहरण के तौर पर इलेक्ट्रिक फैन कंट्रोलर) को वैकल्पिक रूप से जोड़ने का डिजाइन शामिल है।
2.1 नियंत्रण केंद्र
नियंत्रण केंद्र के मुख्य कार्य निम्नलिखित हैं: 1) वायरलेस ज़िगबी नेटवर्क बनाना, सभी निगरानी नोड्स को नेटवर्क में जोड़ना और नए उपकरणों की जानकारी प्राप्त करना; 2) उपयोगकर्ता की पहचान करना, उपयोगकर्ता कार्ड के माध्यम से घर पर या घर से बाहर आने पर आंतरिक सुरक्षा स्विच को चालू करना; 3) जब कोई चोर कमरे में घुसपैठ करता है, तो उपयोगकर्ता को चेतावनी देने के लिए एक संक्षिप्त संदेश भेजना। उपयोगकर्ता संक्षिप्त संदेशों के माध्यम से आंतरिक सुरक्षा, प्रकाश व्यवस्था और घरेलू उपकरणों को भी नियंत्रित कर सकते हैं; 4) जब सिस्टम अकेले चल रहा होता है, तो एलसीडी वर्तमान सिस्टम स्थिति प्रदर्शित करता है, जिसे देखना उपयोगकर्ताओं के लिए सुविधाजनक होता है; 5) विद्युत उपकरणों की स्थिति को संग्रहीत करना और सिस्टम को ऑनलाइन करने के लिए इसे पीसी पर भेजना।
यह हार्डवेयर कैरियर सेंस मल्टीपल एक्सेस/कोलिजन डिटेक्शन (CSMA/CA) को सपोर्ट करता है। 2.0 ~ 3.6V का ऑपरेटिंग वोल्टेज सिस्टम की कम बिजली खपत के लिए उपयुक्त है। कंट्रोल सेंटर में ज़िगबी कोऑर्डिनेटर मॉड्यूल से कनेक्ट करके घर के अंदर एक वायरलेस ज़िगबी स्टार नेटवर्क स्थापित करें। सभी मॉनिटरिंग नोड्स को नेटवर्क में टर्मिनल नोड के रूप में होम अप्लायंस कंट्रोलर को जोड़कर नेटवर्क से कनेक्ट करें, जिससे घर की सुरक्षा और घरेलू उपकरणों का वायरलेस ज़िगबी नेटवर्क नियंत्रण संभव हो सके।
2.2 निगरानी नोड्स
मॉनिटरिंग नोड के कार्य निम्नलिखित हैं: 1) मानव शरीर के संकेतों का पता लगाना, चोरों के घुसपैठ करने पर ध्वनि और प्रकाश अलार्म; 2) प्रकाश नियंत्रण, नियंत्रण मोड को स्वचालित नियंत्रण और मैनुअल नियंत्रण में विभाजित किया गया है, स्वचालित नियंत्रण में कमरे के प्रकाश की तीव्रता के अनुसार प्रकाश को स्वचालित रूप से चालू/बंद किया जाता है, मैनुअल नियंत्रण में प्रकाश नियंत्रण केंद्रीय नियंत्रण प्रणाली के माध्यम से होता है, (3) अलार्म की जानकारी और अन्य जानकारी नियंत्रण केंद्र को भेजी जाती है, और उपकरण नियंत्रण को पूरा करने के लिए नियंत्रण केंद्र से नियंत्रण आदेश प्राप्त किए जाते हैं।
मानव शरीर के संकेतों का पता लगाने में इन्फ्रारेड और माइक्रोवेव का संयोजन सबसे आम तरीका है। पायरोइलेक्ट्रिक इन्फ्रारेड प्रोब RE200B है और प्रवर्धन उपकरण BISS0001 है। RE200B 3-10 वोल्ट वोल्टेज से संचालित होता है और इसमें अंतर्निर्मित पायरोइलेक्ट्रिक दोहरी संवेदनशीलता वाला इन्फ्रारेड तत्व होता है। जब तत्व इन्फ्रारेड प्रकाश प्राप्त करता है, तो प्रत्येक तत्व के ध्रुवों पर प्रकाश विद्युत प्रभाव उत्पन्न होता है और आवेश संचित होता है। BISS0001 एक डिजिटल-एनालॉग हाइब्रिड एएसआईसी है जो ऑपरेशनल एम्पलीफायर, वोल्टेज तुलनित्र, स्टेट कंट्रोलर, विलंब समय टाइमर और ब्लॉकिंग समय टाइमर से मिलकर बना है। RE200B और कुछ अन्य घटकों के साथ मिलकर एक निष्क्रिय पायरोइलेक्ट्रिक इन्फ्रारेड स्विच बनाया जा सकता है। माइक्रोवेव सेंसर के लिए Ant-g100 मॉड्यूल का उपयोग किया गया था, जिसकी केंद्र आवृत्ति 10 GHz थी और अधिकतम स्थापना समय 6 माइक्रोसेकंड था। पायरोइलेक्ट्रिक इन्फ्रारेड मॉड्यूल के साथ संयोजन से लक्ष्य का पता लगाने की त्रुटि दर को प्रभावी ढंग से कम किया जा सकता है।
लाइट कंट्रोल मॉड्यूल मुख्य रूप से फोटोसेंसिटिव रेसिस्टर और लाइट कंट्रोल रिले से बना होता है। फोटोसेंसिटिव रेसिस्टर को 10 Kω के एडजस्टेबल रेसिस्टर के साथ सीरीज में कनेक्ट करें, फिर फोटोसेंसिटिव रेसिस्टर के दूसरे सिरे को ग्राउंड से और एडजस्टेबल रेसिस्टर के दूसरे सिरे को हाई लेवल से कनेक्ट करें। SCM एनालॉग-टू-डिजिटल कनवर्टर के माध्यम से दोनों रेसिस्टेंस कनेक्शन पॉइंट्स का वोल्टेज मान प्राप्त किया जाता है, जिससे यह निर्धारित होता है कि लाइट चालू है या नहीं। उपयोगकर्ता एडजस्टेबल रेसिस्टेंस को एडजस्ट करके लाइट चालू होने पर आवश्यक प्रकाश तीव्रता प्राप्त कर सकता है। इनडोर लाइटिंग स्विच रिले द्वारा नियंत्रित होते हैं। इसमें केवल एक इनपुट/आउटपुट पोर्ट होता है।
2.3 जोड़े गए घरेलू उपकरण नियंत्रक का चयन करें
घरेलू उपकरणों के नियंत्रण को मुख्य रूप से उपकरण के कार्य के अनुसार चुना जाता है ताकि उपकरण नियंत्रण प्राप्त किया जा सके, यहाँ बिजली के पंखे का उदाहरण लिया गया है। पंखे का नियंत्रण एक नियंत्रण केंद्र द्वारा किया जाता है, जहाँ पीसी से पंखे के नियंत्रण निर्देश ज़िगबी नेटवर्क के माध्यम से बिजली के पंखे के नियंत्रक को भेजे जाते हैं। विभिन्न उपकरणों के पहचान संख्या अलग-अलग होते हैं, उदाहरण के लिए, इस समझौते के प्रावधानों के अनुसार पंखे की पहचान संख्या 122 है, जबकि घरेलू रंगीन टीवी की पहचान संख्या 123 है। इस प्रकार, विभिन्न बिजली के घरेलू उपकरणों के नियंत्रण केंद्र की पहचान की जा सकती है। एक ही निर्देश कोड के लिए, विभिन्न घरेलू उपकरण अलग-अलग कार्य करते हैं। चित्र 4 में जोड़े जाने वाले घरेलू उपकरणों की संरचना दर्शाई गई है।
3. सिस्टम सॉफ्टवेयर डिजाइन
सिस्टम सॉफ्टवेयर डिजाइन में मुख्य रूप से छह भाग शामिल हैं, जो हैं रिमोट कंट्रोल वेब पेज डिजाइन, केंद्रीय नियंत्रण प्रबंधन प्रणाली डिजाइन, नियंत्रण केंद्र मुख्य नियंत्रक ATMegal28 प्रोग्राम डिजाइन, CC2430 समन्वयक प्रोग्राम डिजाइन, CC2430 निगरानी नोड प्रोग्राम डिजाइन, CC2430 चयन डिवाइस प्रोग्राम डिजाइन।
3.1 ज़िगबी कोऑर्डिनेटर प्रोग्राम डिज़ाइन
कोऑर्डिनेटर सबसे पहले एप्लिकेशन लेयर का आरंभीकरण पूरा करता है, एप्लिकेशन लेयर की स्थिति और रिसीव स्थिति को निष्क्रिय पर सेट करता है, फिर वैश्विक इंटरप्ट चालू करता है और I/O पोर्ट को आरंभ करता है। इसके बाद कोऑर्डिनेटर वायरलेस स्टार नेटवर्क का निर्माण शुरू करता है। प्रोटोकॉल में, कोऑर्डिनेटर स्वचालित रूप से 2.4 GHz बैंड का चयन करता है, प्रति सेकंड अधिकतम बिट्स की संख्या 62,500 है, डिफ़ॉल्ट PANID 0×1347 है, अधिकतम स्टैक डेप्थ 5 है, प्रति सेंड अधिकतम बाइट्स की संख्या 93 है, और सीरियल पोर्ट बॉड दर 57,600 बिट/सेकंड है। SL0W टाइमर प्रति सेकंड 10 इंटरप्ट उत्पन्न करता है। ZigBee नेटवर्क सफलतापूर्वक स्थापित होने के बाद, कोऑर्डिनेटर अपना पता नियंत्रण केंद्र के MCU को भेजता है। यहां, नियंत्रण केंद्र का MCU ZigBee कोऑर्डिनेटर को मॉनिटरिंग नोड के सदस्य के रूप में पहचानता है, और इसका पहचाना गया पता 0 होता है। प्रोग्राम मुख्य लूप में प्रवेश करता है। सबसे पहले, यह निर्धारित करें कि टर्मिनल नोड द्वारा कोई नया डेटा भेजा गया है या नहीं। यदि भेजा गया है, तो डेटा सीधे नियंत्रण केंद्र के MCU को प्रेषित किया जाता है; यह निर्धारित करें कि नियंत्रण केंद्र के MCU को कोई निर्देश प्राप्त हुए हैं या नहीं। यदि हां, तो निर्देशों को संबंधित ZigBee टर्मिनल नोड को प्रेषित किया जाता है; यह जांच करें कि सुरक्षा खुली है या नहीं, क्या कोई सेंधमारी हुई है। यदि हां, तो अलार्म की जानकारी नियंत्रण केंद्र के MCU को प्रेषित की जाती है; यह जांच करें कि लाइट स्वचालित नियंत्रण स्थिति में है या नहीं। यदि हां, तो सैंपलिंग के लिए एनालॉग-टू-डिजिटल कनवर्टर चालू करें। सैंपलिंग मान लाइट को चालू या बंद करने की कुंजी है। यदि लाइट की स्थिति बदलती है, तो नई स्थिति की जानकारी नियंत्रण केंद्र के MCU को प्रेषित की जाती है।
3.2 ज़िगबी टर्मिनल नोड प्रोग्रामिंग
ज़िगबी टर्मिनल नोड से तात्पर्य ज़िगबी कोऑर्डिनेटर द्वारा नियंत्रित वायरलेस ज़िगबी नोड से है। सिस्टम में, यह मुख्य रूप से मॉनिटरिंग नोड होता है और इसमें घरेलू उपकरण नियंत्रक का वैकल्पिक कार्य भी शामिल है। ज़िगबी टर्मिनल नोड के आरंभीकरण में एप्लिकेशन लेयर आरंभीकरण, इंटरप्ट खोलना और I/O पोर्ट आरंभ करना शामिल है। इसके बाद ज़िगबी नेटवर्क से जुड़ने का प्रयास किया जाता है। यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि केवल ज़िगबी कोऑर्डिनेटर सेटअप वाले अंतिम नोड ही नेटवर्क से जुड़ सकते हैं। यदि ज़िगबी टर्मिनल नोड नेटवर्क से जुड़ने में विफल रहता है, तो यह हर दो सेकंड में पुनः प्रयास करेगा जब तक कि यह सफलतापूर्वक नेटवर्क से जुड़ न जाए। नेटवर्क से सफलतापूर्वक जुड़ने के बाद, ज़िगबी टर्मिनल नोड अपनी पंजीकरण जानकारी ज़िगबी कोऑर्डिनेटर को भेजता है, जो इसे ज़िगबी टर्मिनल नोड के पंजीकरण को पूरा करने के लिए नियंत्रण केंद्र के MCU को अग्रेषित करता है। यदि ज़िगबी टर्मिनल नोड एक मॉनिटरिंग नोड है, तो यह प्रकाश व्यवस्था और सुरक्षा का नियंत्रण कर सकता है। यह प्रोग्राम ज़िगबी कोऑर्डिनेटर के समान है, सिवाय इसके कि मॉनिटरिंग नोड को ज़िगबी कोऑर्डिनेटर को डेटा भेजना होता है, और फिर ज़िगबी कोऑर्डिनेटर कंट्रोल सेंटर के MCU को डेटा भेजता है। यदि ज़िगबी टर्मिनल नोड एक इलेक्ट्रिक फैन कंट्रोलर है, तो उसे केवल ऊपरी कंप्यूटर से डेटा प्राप्त करने की आवश्यकता होती है, स्थिति अपलोड करने की आवश्यकता नहीं होती है, इसलिए वायरलेस डेटा प्राप्ति में रुकावट आने पर भी इसका नियंत्रण सीधे पूरा हो सकता है। वायरलेस डेटा प्राप्ति में रुकावट आने पर, सभी टर्मिनल नोड प्राप्त नियंत्रण निर्देशों को अपने नोड के नियंत्रण मापदंडों में परिवर्तित करते हैं, और नोड के मुख्य प्रोग्राम में प्राप्त वायरलेस निर्देशों को संसाधित नहीं करते हैं।
4 ऑनलाइन डिबगिंग
केंद्रीय नियंत्रण प्रबंधन प्रणाली द्वारा जारी स्थिर उपकरण के निर्देश कोड के लिए बढ़ते निर्देश कंप्यूटर के सीरियल पोर्ट के माध्यम से नियंत्रण केंद्र के MCU को, दो-लाइन इंटरफ़ेस के माध्यम से समन्वयक को और फिर समन्वयक द्वारा ZigBee टर्मिनल नोड को भेजे जाते हैं। टर्मिनल नोड द्वारा डेटा प्राप्त होने पर, डेटा को सीरियल पोर्ट के माध्यम से फिर से PC को भेजा जाता है। इस PC पर, ZigBee टर्मिनल नोड द्वारा प्राप्त डेटा की तुलना नियंत्रण केंद्र द्वारा भेजे गए डेटा से की जाती है। केंद्रीय नियंत्रण प्रबंधन प्रणाली प्रति सेकंड 2 निर्देश भेजती है। 5 घंटे के परीक्षण के बाद, परीक्षण सॉफ़्टवेयर तब रुक जाता है जब यह दर्शाता है कि प्राप्त पैकेटों की कुल संख्या 36,000 है। बहु-प्रोटोकॉल डेटा संचरण 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।
स्मार्ट होम के आंतरिक नेटवर्किंग को साकार करने के लिए ज़िगबी तकनीक का उपयोग किया जाता है, जिसके कई फायदे हैं जैसे सुविधाजनक रिमोट कंट्रोल, नए उपकरणों को आसानी से जोड़ना और विश्वसनीय नियंत्रण प्रदर्शन। उपयोगकर्ता की पहचान करने और सिस्टम की सुरक्षा बढ़ाने के लिए आरएफटीडी तकनीक का उपयोग किया जाता है। जीएसएम मॉड्यूल के माध्यम से रिमोट कंट्रोल और अलार्म फ़ंक्शन को सक्षम किया जाता है।
पोस्ट करने का समय: 6 जनवरी 2022