Una casa intelligente hè una casa cum'è piattaforma, l'usu di a tecnulugia di cablaggio integratu, a tecnulugia di cumunicazione di rete, a tecnulugia di sicurezza, a tecnulugia di cuntrollu automaticu, a tecnulugia audio è video per integrà e strutture relative à a vita domestica, pianificà a custruzione di strutture residenziali efficienti è sistemi di gestione di l'affari di famiglia, migliurà a sicurezza domestica, a comodità, u cunfortu, l'arte, è realizà a prutezzione di l'ambiente è u risparmiu energeticu di l'ambiente di vita. Basatu annantu à l'ultima definizione di casa intelligente, si riferisce à e caratteristiche di a tecnulugia ZigBee, u cuncepimentu di stu sistema, u necessariu cuntene un sistema di casa intelligente (sistema di cuntrollu di casa intelligente (centrale), sistema di cuntrollu di l'illuminazione domestica, sistemi di sicurezza domestica), basatu annantu à l'unione di u sistema di cablaggio domesticu, u sistema di rete domestica, u sistema di musica di fondu è u sistema di cuntrollu di l'ambiente familiale. Sicondu l'affermazione chì vive in l'intelligenza, tutti i sistemi necessarii sò installati cumpletamente solu, è u sistema domesticu chì hà installatu un sistema opzionale di almenu un tipu è superiore pò chjamà intelligenza vive. Dunque, stu sistema pò esse chjamatu casa intelligente.
1. Schema di cuncepimentu di u sistema
U sistema hè cumpostu da dispusitivi cuntrullati è dispusitivi di cuntrollu remotu in casa. Frà elli, i dispusitivi cuntrullati in a famiglia includenu principalmente l'urdinatore chì pò accede à Internet, u centru di cuntrollu, u nodu di monitoraghju è u controller di l'apparecchi domestici chì ponu esse aghjunti. I dispusitivi di cuntrollu remotu sò cumposti principalmente da urdinatori remoti è telefoni cellulari.
E funzioni principali di u sistema sò: 1) a prima pagina di a navigazione di a pagina web, a gestione di l'infurmazioni di fondu; 2) Realizà u cuntrollu di l'interruttore di l'apparecchi domestici interni, a sicurezza è l'illuminazione via Internet è u telefuninu mobile; 3) Attraversu u modulu RFID per realizà l'identificazione di l'utente, in modu da cumpletà u cambiamentu di u statu di sicurezza interna, in casu di furtu via alarme SMS à l'utente; 4) Attraversu u software di u sistema di gestione di cuntrollu cintrale per cumpletà u cuntrollu lucale è a visualizazione di u statu di l'illuminazione interna è di l'apparecchi domestici; 5) L'archiviazione di l'infurmazioni persunali è l'archiviazione di u statu di l'apparecchi interni sò cumpletate aduprendu a basa di dati. Hè cunveniente per l'utilizatori di dumandà u statu di l'apparecchi interni attraversu u sistema di cuntrollu è gestione cintrale.
2. Cuncepimentu di l'hardware di u sistema
A cuncepzione hardware di u sistema include a cuncepzione di u centru di cuntrollu, u nodu di monitoraghju è l'aghjunta opzionale di u controller di l'apparecchi domestici (pigliate cum'è esempiu u controller di u ventilatore elettricu).
2.1 U Centru di Cuntrollu
E funzioni principali di u centru di cuntrollu sò e seguenti: 1) Custruisce una rete ZigBee senza filu, aghjunghje tutti i nodi di monitoraghju à a rete è realizà a ricezione di novi equipaggiamenti; 2) Identificazione di l'utente, l'utente in casa o di ritornu per mezu di a carta di l'utente per ottene un interruttore di sicurezza interna; 3) Quandu un ladrone entra in a stanza, manda un cortu missaghju à l'utente per allarmà. L'utilizatori ponu ancu cuntrullà a sicurezza interna, l'illuminazione è l'elettrodomestici per mezu di brevi missaghji; 4) Quandu u sistema funziona solu, l'LCD mostra u statu attuale di u sistema, chì hè cunveniente per l'utilizatori per vede; 5) Memorizà u statu di l'equipaggiamenti elettrici è mandallu à u PC per realizà u sistema in linea.
L'hardware supporta l'accessu multiplu Carrier sense/Collision detection (CSMA/CA). A tensione di funziunamentu di 2.0 ~ 3.6V hè favurevule à un bassu cunsumu energeticu di u sistema. Installate una rete à stella ZigBee wireless in interni cunnettenduvi à u modulu di coordinatore ZigBee in u centru di cuntrollu. È tutti i nodi di monitoraghju, selezziunati per aghjunghje u controller di l'apparecchi domestici cum'è u nodu terminale in a rete per unisce si à a rete, in modu da realizà u cuntrollu di a rete ZigBee wireless di a sicurezza interna è di l'apparecchi domestici.
2.2 Nodi di Monitoraghju
E funzioni di u nodu di monitoraghju sò e seguenti: 1) rilevazione di u signale di u corpu umanu, allarme sonoru è luminosu quandu i ladri invadenu; 2) cuntrollu di l'illuminazione, u modu di cuntrollu hè divisu in cuntrollu automaticu è cuntrollu manuale, u cuntrollu automaticu accende / spegne a luce automaticamente secondu a forza di a luce interna, u cuntrollu manuale di l'illuminazione hè attraversu u sistema di cuntrollu cintrali, (3) l'infurmazioni di l'allarme è altre informazioni mandate à u centru di cuntrollu, è riceve cumandamenti di cuntrollu da u centru di cuntrollu per cumpletà u cuntrollu di l'equipaggiu.
A modalità di rilevazione infrarossa più microonde hè u modu più cumunu in a rilevazione di u signale di u corpu umanu. A sonda infrarossa piroelettrica hè RE200B, è u dispusitivu di amplificazione hè BISS0001. RE200B hè alimentatu da una tensione di 3-10 V è hà un elementu infrarossu piroelettricu à doppia sensibilità integratu. Quandu l'elementu riceve a luce infrarossa, l'effettu fotoelettricu si verificarà à i poli di ogni elementu è a carica si accumulerà. BISS0001 hè un aSIC ibridu digitale-analogicu cumpostu da amplificatore operazionale, comparatore di tensione, controller di statu, timer di ritardu è timer di bloccu. Inseme cù RE200B è uni pochi di cumpunenti, si pò furmà l'interruttore infrarossu piroelettricu passivu. U modulu Ant-g100 hè statu utilizatu per u sensore à microonde, a frequenza centrale era di 10 GHz, è u tempu massimu di stabilimentu era di 6 μs. Cumbinatu cù u modulu infrarossu piroelettricu, u tassu d'errore di rilevazione di u bersagliu pò esse riduttu efficacemente.
U modulu di cuntrollu di a luce hè cumpostu principalmente da una resistenza fotosensibile è un relè di cuntrollu di a luce. Cunnette a resistenza fotosensibile in serie cù a resistenza regulabile di 10 K ω, poi cunnette l'altra estremità di a resistenza fotosensibile à a terra, è cunnette l'altra estremità di a resistenza regulabile à u livellu altu. U valore di tensione di i dui punti di cunnessione di a resistenza hè ottenutu per mezu di u convertitore analogicu-digitale SCM per determinà se a luce attuale hè accesa. A resistenza regulabile pò esse aghjustata da l'utente per risponde à l'intensità di a luce quandu a luce hè appena accesa. L'interruttori di l'illuminazione interna sò cuntrullati da relè. Solu una porta d'entrata/uscita pò esse ottenuta.
2.3 Selezziunate u Controller di l'Apparechju Domesticu Aggiuntu
Sceglite d'aghjunghje u cuntrollu di l'apparecchi domestici principalmente secondu a funzione di u dispusitivu per ottene u cuntrollu di u dispusitivu, quì per u ventilatore elettricu cum'è esempiu. U cuntrollu di u ventilatore hè u centru di cuntrollu chì serà l'istruzzioni di cuntrollu di u ventilatore di u PC mandate à u controller di u ventilatore elettricu per mezu di l'implementazione di a rete ZigBee, u numeru d'identificazione di l'apparecchi diversi hè diversu, per esempiu, e disposizioni di questu accordu u numeru d'identificazione di u ventilatore hè 122, u numeru d'identificazione di a TV a culori domestica hè 123, realizendu cusì u ricunniscenza di u centru di cuntrollu di l'apparecchi domestici diversi. Per u listessu codice d'istruzzioni, l'apparecchi domestici diversi svolgenu funzioni diverse. A Figura 4 mostra a cumpusizione di l'apparecchi domestici selezziunati per l'aghjunta.
3. Cuncepimentu di u software di sistema
A cuncepzione di u software di u sistema include principalmente sei parti, chì sò a cuncepzione di a pagina web di cuntrollu remotu, a cuncepzione di u sistema di gestione di u cuntrollu cintrali, a cuncepzione di u prugramma di u controller principale di u centru di cuntrollu ATMegal28, a cuncepzione di u prugramma di u coordinatore CC2430, a cuncepzione di u prugramma di u nodu di monitoraghju CC2430, a cuncepzione di u prugramma di selezzione di l'aghjunta di dispositivi CC2430.
3.1 Cuncepimentu di u prugramma di coordinatore ZigBee
U coordinatore prima cumpleta l'inizializazione di u livellu d'applicazione, imposta u statu di u livellu d'applicazione è u statu di ricezione à inattivu, poi attiva l'interruzioni glubali è inizializza u portu I/O. U coordinatore principia tandu à custruisce una rete à stella senza filu. In u protocolu, u coordinatore selezziuna automaticamente a banda 2,4 GHz, u numeru massimu di bit per seconda hè 62 500, u PANID predefinitu hè 0 × 1347, a prufundità massima di u stack hè 5, u numeru massimu di byte per inviu hè 93, è a velocità di trasmissione di u portu seriale hè 57 600 bit / s. U TIMER SL0W genera 10 interruzioni per seconda. Dopu chì a rete ZigBee hè stata stabilita cù successu, u coordinatore manda u so indirizzu à l'MCU di u centru di cuntrollu. Quì, l'MCU di u centru di cuntrollu identifica u Coordinatore ZigBee cum'è membru di u nodu di monitoraghju, è u so indirizzu identificatu hè 0. U prugramma entra in u ciclu principale. Prima, determinate s'ellu ci sò novi dati mandati da u nodu terminale, s'ellu ci hè, i dati sò trasmessi direttamente à l'MCU di u centru di cuntrollu; Determinate se l'MCU di u centru di cuntrollu hà struzzioni mandate, se sì, mandate l'istruzzioni à u nodu di terminale ZigBee currispundente; Ghjudicate se a sicurità hè aperta, s'ellu ci hè un ladru, se sì, mandate l'infurmazioni d'allarme à l'MCU di u centru di cuntrollu; Ghjudicate se a luce hè in statu di cuntrollu automaticu, se sì, accendete u convertitore analogicu-digitale per u campionamentu, u valore di campionamentu hè a chjave per accende o spegne a luce, se u statu di a luce cambia, l'infurmazioni di u novu statu sò trasmesse à u centru di cuntrollu MC-U.
3.2 Programmazione di u Nodu di Terminale ZigBee
U nodu terminale ZigBee si riferisce à u nodu ZigBee wireless cuntrullatu da u coordinatore ZigBee. In u sistema, hè principalmente u nodu di monitoraghju è l'aghjunta opzionale di u controller di l'apparecchi domestici. L'inizializazione di i nodi terminali ZigBee include ancu l'inizializazione di u livellu di l'applicazione, l'apertura di l'interruzioni è l'inizializazione di i porti I/O. Dopu pruvate à unisce à a rete ZigBee. Hè impurtante nutà chì solu i nodi finali cù a cunfigurazione di u coordinatore ZigBee sò autorizati à unisce si à a rete. Se u nodu terminale ZigBee ùn riesce micca à unisce si à a rete, pruverà di novu ogni dui secondi finu à chì si unisce cù successu à a rete. Dopu avè unitu cù successu à a rete, u nodu terminale ZI-Gbee manda e so informazioni di registrazione à u Coordinatore ZigBee, chì poi li trasmette à l'MCU di u centru di cuntrollu per cumpletà a registrazione di u nodu terminale ZigBee. Se u nodu terminale ZigBee hè un nodu di monitoraghju, pò realizà u cuntrollu di l'illuminazione è di a sicurezza. U prugramma hè simile à u cuurdinatore ZigBee, eccettu chì u nodu di monitoraghju hà bisognu di mandà dati à u cuurdinatore ZigBee, è dopu u Cuurdinatore ZigBee manda dati à l'MCU di u centru di cuntrollu. Sè u nodu terminale ZigBee hè un controller di ventilatore elettricu, hà solu bisognu di riceve i dati di l'urdinatore superiore senza caricà u statu, cusì u so cuntrollu pò esse cumpletatu direttamente in l'interruzzione di a ricezione di dati wireless. In l'interruzzione di a ricezione di dati wireless, tutti i nodi terminali traducenu l'istruzzioni di cuntrollu ricevute in i parametri di cuntrollu di u nodu stessu, è ùn processanu micca l'istruzzioni wireless ricevute in u prugramma principale di u nodu.
4 Debugging in linea
L'istruzione crescente per u codice d'istruzione di l'equipaggiu fissu emessu da u sistema di gestione di u cuntrollu cintrale hè mandatu à l'MCU di u centru di cuntrollu attraversu u portu seriale di l'urdinatore, è à u coordinatore attraversu l'interfaccia à duie linee, è dopu à u nodu terminale ZigBee da u coordinatore. Quandu u nodu terminale riceve i dati, i dati sò mandati torna à u PC attraversu u portu seriale. Nant'à questu PC, i dati ricevuti da u nodu terminale ZigBee sò paragunati cù i dati mandati da u centru di cuntrollu. U sistema di gestione di u cuntrollu cintrale manda 2 istruzioni ogni secondu. Dopu à 5 ore di prova, u software di prova si ferma quandu mostra chì u numeru tutale di pacchetti ricevuti hè 36.000 pacchetti. I risultati di e prove di u software di prova di trasmissione di dati multi-protocolu sò mostrati in a Figura 6. U numeru di pacchetti curretti hè 36 000, u numeru di pacchetti sbagliati hè 0, è u tassu di precisione hè 100%.
A tecnulugia ZigBee hè aduprata per realizà a rete interna di a casa intelligente, chì hà i vantaghji di un cuntrollu remotu convenientu, l'aghjunta flessibile di novi equipaggiamenti è prestazioni di cuntrollu affidabili. A tecnulugia RFTD hè aduprata per realizà l'identificazione di l'utente è migliurà a sicurezza di u sistema. Attraversu l'accessu à u modulu GSM, e funzioni di cuntrollu remotu è d'allarme sò realizate.
Data di publicazione: 6 di ghjennaghju di u 2022