zigBee-आधारित स्मार्ट घर कसे डिझाइन करावे?

स्मार्ट होम हे एक व्यासपीठ म्हणून घर आहे, एकात्मिक वायरिंग तंत्रज्ञान, नेटवर्क कम्युनिकेशन तंत्रज्ञान, सुरक्षा तंत्रज्ञान, स्वयंचलित नियंत्रण तंत्रज्ञान, घरगुती जीवनाशी संबंधित सुविधा एकत्रित करण्यासाठी ऑडिओ आणि व्हिडिओ तंत्रज्ञान, कार्यक्षम निवासी सुविधा तयार करण्यासाठी वेळापत्रक आणि कौटुंबिक व्यवहार व्यवस्थापन प्रणाली. , घराची सुरक्षा, सुविधा, आराम, कलात्मकता सुधारणे आणि पर्यावरण संरक्षण आणि ऊर्जा बचत राहणीमानाची जाणीव करणे. स्मार्ट होमच्या नवीनतम व्याख्येवर आधारित, ZigBee तंत्रज्ञानाच्या वैशिष्ट्यांचा संदर्भ घ्या, या प्रणालीची रचना, आवश्यक त्यामध्ये स्मार्ट होम सिस्टम (स्मार्ट होम (मध्य) नियंत्रण प्रणाली, घरगुती प्रकाश नियंत्रण प्रणाली, गृह सुरक्षा प्रणाली) समाविष्ट आहे. घरगुती वायरिंग सिस्टम, होम नेटवर्क सिस्टम, बॅकग्राउंड म्युझिक सिस्टम आणि कौटुंबिक पर्यावरण नियंत्रण प्रणाली यांच्या आधारावर बुद्धीमत्तेमध्ये राहणाऱ्या पुष्टीनुसार, सर्व आवश्यक यंत्रणा पूर्णपणे स्थापित केली जाते, आणि ज्या घरगुती प्रणालीमध्ये किमान एक प्रकारची किंवा त्याहून अधिक पर्यायी प्रणाली स्थापित केली जाते ती बुद्धीमत्ता जिवंत म्हणू शकते. म्हणून या प्रणालीला बुद्धिमान घर म्हणता येईल.

1. सिस्टम डिझाइन योजना

ही प्रणाली घरातील नियंत्रित उपकरणे आणि रिमोट कंट्रोल उपकरणांनी बनलेली आहे. त्यापैकी, कुटुंबातील नियंत्रित डिव्हाइसेसमध्ये प्रामुख्याने इंटरनेटवर प्रवेश करू शकणारे संगणक, नियंत्रण केंद्र, मॉनिटरिंग नोड आणि घरगुती उपकरणांचे नियंत्रक समाविष्ट आहेत जे जोडले जाऊ शकतात. रिमोट कंट्रोल डिव्हायसेस प्रामुख्याने रिमोट कॉम्प्युटर आणि मोबाईल फोनची बनलेली असतात.

प्रणालीची मुख्य कार्ये आहेत: 1) वेब पृष्ठ ब्राउझिंगचे प्रथम पृष्ठ, पार्श्वभूमी माहिती व्यवस्थापन; 2) इंटरनेट आणि मोबाईल फोनद्वारे घरातील घरगुती उपकरणे, सुरक्षा आणि प्रकाश व्यवस्था यांच्या स्विच नियंत्रणाची जाणीव करा; 3) RFID मॉड्युलद्वारे वापरकर्त्याची ओळख लक्षात येण्यासाठी, जेणेकरून घरातील सुरक्षा स्थिती स्विच पूर्ण करण्यासाठी, चोरी झाल्यास वापरकर्त्याला SMS अलार्मद्वारे; 4) घरातील प्रकाश आणि घरगुती उपकरणांचे स्थानिक नियंत्रण आणि स्थिती प्रदर्शन पूर्ण करण्यासाठी केंद्रीय नियंत्रण व्यवस्थापन प्रणाली सॉफ्टवेअरद्वारे; 5) डेटाबेस वापरून वैयक्तिक माहितीचे स्टोरेज आणि इनडोअर इक्विपमेंट स्टेटस स्टोरेज पूर्ण केले जाते. केंद्रीय नियंत्रण आणि व्यवस्थापन प्रणालीद्वारे घरातील उपकरणांची स्थिती जाणून घेणे वापरकर्त्यांसाठी सोयीचे आहे.

2. सिस्टम हार्डवेअर डिझाइन

सिस्टमच्या हार्डवेअर डिझाईनमध्ये कंट्रोल सेंटरचे डिझाइन, मॉनिटरिंग नोड आणि होम अप्लायन्स कंट्रोलरचा पर्यायी समावेश (उदाहरणार्थ इलेक्ट्रिक फॅन कंट्रोलर घ्या).

2.1 नियंत्रण केंद्र

नियंत्रण केंद्राची मुख्य कार्ये खालीलप्रमाणे आहेत: 1) वायरलेस ZigBee नेटवर्क तयार करण्यासाठी, नेटवर्कमध्ये सर्व मॉनिटरिंग नोड्स जोडा आणि नवीन उपकरणांचे स्वागत लक्षात घ्या; 2) वापरकर्ता ओळख, वापरकर्ता घरी किंवा परत वापरकर्ता कार्डद्वारे घरातील सुरक्षा स्विच साध्य करण्यासाठी; 3) जेव्हा एखादा चोर खोलीत घुसतो तेव्हा वापरकर्त्याला अलार्म देण्यासाठी एक छोटा संदेश पाठवा. वापरकर्ते लहान संदेशांद्वारे घरातील सुरक्षा, प्रकाश आणि घरगुती उपकरणे देखील नियंत्रित करू शकतात; 4) जेव्हा सिस्टीम एकट्याने चालू असते, तेव्हा LCD वर्तमान सिस्टीम स्थिती प्रदर्शित करते, जे वापरकर्त्यांना पाहण्यासाठी सोयीचे असते; 5) विद्युत उपकरणांची स्थिती संग्रहित करा आणि प्रणाली ऑनलाइन लक्षात येण्यासाठी PC वर पाठवा.

हार्डवेअर कॅरियर सेन्स मल्टिपल ऍक्सेस/कॉलिजन डिटेक्शन (CSMA/CA) चे समर्थन करते. 2.0 ~ 3.6V चे ऑपरेटिंग व्होल्टेज सिस्टमच्या कमी वीज वापरासाठी अनुकूल आहे. नियंत्रण केंद्रातील ZigBee समन्वयक मॉड्यूलशी कनेक्ट करून घरामध्ये वायरलेस ZigBee स्टार नेटवर्क सेट करा. आणि सर्व मॉनिटरिंग नोड्स, नेटवर्कमध्ये सामील होण्यासाठी होम अप्लायन्स कंट्रोलरला नेटवर्कमध्ये टर्मिनल नोड म्हणून जोडण्यासाठी निवडले आहे, जेणेकरून इनडोअर सुरक्षा आणि घरगुती उपकरणांचे वायरलेस ZigBee नेटवर्क नियंत्रण लक्षात येईल.

2.2 मॉनिटरिंग नोड्स

मॉनिटरिंग नोडची कार्ये खालीलप्रमाणे आहेत: 1) चोरांनी आक्रमण केल्यावर मानवी शरीराचे सिग्नल शोधणे, आवाज आणि प्रकाश अलार्म; २) लाइटिंग कंट्रोल, कंट्रोल मोड स्वयंचलित कंट्रोल आणि मॅन्युअल कंट्रोलमध्ये विभागलेला आहे, इनडोअर लाइटच्या ताकदीनुसार स्वयंचलित नियंत्रण स्वयंचलितपणे लाइट चालू/बंद केले जाते, मॅन्युअल कंट्रोल लाइटिंग कंट्रोल सेंट्रल कंट्रोल सिस्टमद्वारे होते, (3) अलार्म माहिती आणि इतर माहिती नियंत्रण केंद्राकडे पाठविली जाते आणि उपकरण नियंत्रण पूर्ण करण्यासाठी नियंत्रण केंद्राकडून नियंत्रण आदेश प्राप्त करते.

इन्फ्रारेड प्लस मायक्रोवेव्ह डिटेक्शन मोड हा मानवी शरीरातील सिग्नल शोधण्याचा सर्वात सामान्य मार्ग आहे. पायरोइलेक्ट्रिक इन्फ्रारेड प्रोब RE200B आहे आणि प्रवर्धन यंत्र BISS0001 आहे. RE200B 3-10 V व्होल्टेजद्वारे समर्थित आहे आणि त्यात अंगभूत पायरोइलेक्ट्रिक ड्युअल-सेन्सिटिव्ह इन्फ्रारेड घटक आहे. जेव्हा घटकाला इन्फ्रारेड प्रकाश प्राप्त होतो, तेव्हा प्रत्येक घटकाच्या ध्रुवावर फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव पडेल आणि चार्ज जमा होईल. BISS0001 एक डिजिटल-ॲनालॉग हायब्रिड asIC आहे जो ऑपरेशनल ॲम्प्लीफायर, व्होल्टेज कंपॅरेटर, स्टेट कंट्रोलर, डिले टाइम टाइमर आणि ब्लॉकिंग टाइम टाइमरने बनलेला आहे. RE200B आणि काही घटकांसह, निष्क्रिय पायरोइलेक्ट्रिक इन्फ्रारेड स्विच तयार केले जाऊ शकते. अँट-जी100 मॉड्यूल मायक्रोवेव्ह सेन्सरसाठी वापरले गेले होते, केंद्र वारंवारता 10 GHz होती आणि कमाल स्थापना वेळ 6μs होती. पायरोइलेक्ट्रिक इन्फ्रारेड मॉड्यूलसह ​​एकत्रित, लक्ष्य शोधण्याची त्रुटी दर प्रभावीपणे कमी केली जाऊ शकते.

प्रकाश नियंत्रण मॉड्यूल मुख्यत्वे प्रकाशसंवेदनशील प्रतिरोधक आणि प्रकाश नियंत्रण रिले बनलेले आहे. 10 K ω च्या समायोज्य रेझिस्टरसह मालिकेतील प्रकाशसंवेदनशील रोधक कनेक्ट करा, नंतर प्रकाशसंवेदनशील रोधकाचे दुसरे टोक जमिनीवर जोडा आणि समायोजित करण्यायोग्य रोधकाचे दुसरे टोक उच्च पातळीशी जोडा. वर्तमान प्रकाश चालू आहे की नाही हे निर्धारित करण्यासाठी दोन प्रतिरोधक कनेक्शन बिंदूंचे व्होल्टेज मूल्य SCM ॲनालॉग-टू-डिजिटल कनवर्टरद्वारे प्राप्त केले जाते. प्रकाश चालू असताना प्रकाशाची तीव्रता पूर्ण करण्यासाठी वापरकर्त्याद्वारे समायोज्य प्रतिकार समायोजित केला जाऊ शकतो. इनडोअर लाइटिंग स्विचेस रिलेद्वारे नियंत्रित केले जातात. फक्त एक इनपुट/आउटपुट पोर्ट मिळवता येतो.

2.3 जोडलेले होम अप्लायन्स कंट्रोलर निवडा

घरगुती उपकरणांचे नियंत्रण मुख्यत्वे उपकरणाचे नियंत्रण साध्य करण्यासाठी उपकरणाच्या कार्यानुसार जोडणे निवडा, येथे उदाहरण म्हणून इलेक्ट्रिक फॅनमध्ये. फॅन कंट्रोल हे कंट्रोल सेंटर असेल पीसी फॅन कंट्रोल सूचना ZigBee नेटवर्क अंमलबजावणीद्वारे इलेक्ट्रिक फॅन कंट्रोलरला पाठवल्या जातील, भिन्न उपकरणे ओळख क्रमांक भिन्न आहे, उदाहरणार्थ, या कराराच्या तरतुदी पंखा ओळख क्रमांक 122 आहे, घरगुती रंगीत टीव्ही ओळख क्रमांक 123 आहे, अशा प्रकारे विविध विद्युत गृह उपकरणे नियंत्रण केंद्राची ओळख पटते. समान निर्देश कोडसाठी, भिन्न घरगुती उपकरणे भिन्न कार्ये करतात. आकृती 4 जोडण्यासाठी निवडलेल्या घरगुती उपकरणांची रचना दर्शविते.

3. सिस्टम सॉफ्टवेअर डिझाइन

सिस्टम सॉफ्टवेअर डिझाइनमध्ये मुख्यतः सहा भाग समाविष्ट आहेत, जे रिमोट कंट्रोल वेब पृष्ठ डिझाइन, केंद्रीय नियंत्रण व्यवस्थापन प्रणाली डिझाइन, नियंत्रण केंद्र मुख्य नियंत्रक ATMegal28 प्रोग्राम डिझाइन, CC2430 समन्वयक प्रोग्राम डिझाइन, CC2430 मॉनिटरिंग नोड प्रोग्राम डिझाइन, CC2430 सिलेक्ट ॲड डिव्हाइस प्रोग्राम डिझाइन आहेत.

3.1 ZigBee समन्वयक कार्यक्रम डिझाइन

समन्वयक प्रथम ऍप्लिकेशन लेयर इनिशिएलायझेशन पूर्ण करतो, ऍप्लिकेशन लेयर स्टेट आणि रिसीव्ह स्टेट निष्क्रिय करण्यासाठी सेट करतो, नंतर ग्लोबल इंटरप्ट्स चालू करतो आणि I/O पोर्ट सुरू करतो. समन्वयक नंतर वायरलेस स्टार नेटवर्क तयार करण्यास सुरवात करतो. प्रोटोकॉलमध्ये, समन्वयक आपोआप 2.4 GHz बँड निवडतो, प्रति सेकंद बिट्सची कमाल संख्या 62 500 आहे, डीफॉल्ट PANID 0×1347 आहे, कमाल स्टॅक खोली 5 आहे, प्रति पाठवलेल्या बाइट्सची कमाल संख्या 93 आहे आणि सीरियल पोर्ट बॉड रेट 57 600 बिट/से आहे. SL0W TIMER प्रति सेकंद 10 व्यत्यय निर्माण करतो. ZigBee नेटवर्क यशस्वीरित्या स्थापित झाल्यानंतर, समन्वयक त्याचा पत्ता नियंत्रण केंद्राच्या MCU कडे पाठवतो. येथे, नियंत्रण केंद्र MCU ZigBee कोऑर्डिनेटरला मॉनिटरिंग नोडचा सदस्य म्हणून ओळखतो, आणि त्याचा ओळखलेला पत्ता 0 आहे. प्रोग्राम मुख्य लूपमध्ये प्रवेश करतो. प्रथम, टर्मिनल नोडद्वारे नवीन डेटा पाठविला गेला आहे की नाही हे निर्धारित करा, जर तेथे असेल तर, डेटा थेट नियंत्रण केंद्राच्या MCU मध्ये प्रसारित केला जातो; नियंत्रण केंद्राच्या MCU कडे सूचना पाठवल्या आहेत की नाही हे निश्चित करा, तसे असल्यास, संबंधित ZigBee टर्मिनल नोडला सूचना पाठवा; सुरक्षितता खुली आहे की नाही, घरफोडी आहे की नाही याचा न्याय करा, तसे असल्यास, नियंत्रण केंद्राच्या एमसीयूला अलार्मची माहिती पाठवा; प्रकाश स्वयंचलित नियंत्रण स्थितीत आहे की नाही हे तपासा, तसे असल्यास, सॅम्पलिंगसाठी ॲनालॉग-टू-डिजिटल कनवर्टर चालू करा, सॅम्पलिंग मूल्य ही प्रकाश चालू किंवा बंद करण्याची की आहे, प्रकाश स्थिती बदलल्यास, नवीन स्थिती माहिती आहे नियंत्रण केंद्र MC-U मध्ये प्रसारित केले.

3.2 ZigBee टर्मिनल नोड प्रोग्रामिंग

ZigBee टर्मिनल नोड ZigBee समन्वयकाद्वारे नियंत्रित वायरलेस ZigBee नोडचा संदर्भ देते. सिस्टीममध्ये, हे मुख्यतः मॉनिटरिंग नोड आणि घरगुती उपकरण कंट्रोलरचे वैकल्पिक जोड आहे. ZigBee टर्मिनल नोड्सच्या इनिशियलायझेशनमध्ये ॲप्लिकेशन लेयर इनिशियलायझेशन, ओपनिंग इंटरप्ट्स आणि I/O पोर्ट्स इनिशियलाइज करणे देखील समाविष्ट आहे. नंतर ZigBee नेटवर्कमध्ये सामील होण्याचा प्रयत्न करा. हे लक्षात घेणे महत्त्वाचे आहे की फक्त ZigBee समन्वयक सेटअप असलेल्या शेवटच्या नोड्सना नेटवर्कमध्ये सामील होण्याची परवानगी आहे. ZigBee टर्मिनल नोड नेटवर्कमध्ये सामील होण्यात अयशस्वी झाल्यास, तो नेटवर्कमध्ये यशस्वीरित्या सामील होईपर्यंत प्रत्येक दोन सेकंदांनी पुन्हा प्रयत्न करेल. नेटवर्कमध्ये यशस्वीरित्या सामील झाल्यानंतर, ZI-Gbee टर्मिनल नोड त्याची नोंदणी माहिती ZigBee समन्वयकाकडे पाठवते, जे नंतर ZigBee टर्मिनल नोडची नोंदणी पूर्ण करण्यासाठी नियंत्रण केंद्राच्या MCU कडे पाठवते. ZigBee टर्मिनल नोड एक मॉनिटरिंग नोड असल्यास, ते प्रकाश आणि सुरक्षिततेचे नियंत्रण लक्षात घेऊ शकते. हा प्रोग्राम ZigBee समन्वयकासारखाच आहे, त्याशिवाय मॉनिटरिंग नोडला ZigBee समन्वयकाला डेटा पाठवणे आवश्यक आहे आणि नंतर ZigBee समन्वयक नियंत्रण केंद्राच्या MCU कडे डेटा पाठवतो. जर ZigBee टर्मिनल नोड हा इलेक्ट्रिक फॅन कंट्रोलर असेल, तर त्याला स्टेट अपलोड न करता फक्त वरच्या कॉम्प्युटरचा डेटा प्राप्त करणे आवश्यक आहे, त्यामुळे वायरलेस डेटा प्राप्त करण्याच्या व्यत्ययामध्ये त्याचे नियंत्रण थेट पूर्ण केले जाऊ शकते. वायरलेस डेटा प्राप्त करण्याच्या व्यत्ययामध्ये, सर्व टर्मिनल नोड्स प्राप्त नियंत्रण सूचना नोडच्या नियंत्रण पॅरामीटर्समध्ये अनुवादित करतात आणि नोडच्या मुख्य प्रोग्राममध्ये प्राप्त झालेल्या वायरलेस सूचनांवर प्रक्रिया करत नाहीत.

4 ऑनलाइन डीबगिंग

सेंट्रल कंट्रोल मॅनेजमेंट सिस्टमद्वारे जारी केलेल्या निश्चित उपकरणांच्या निर्देश कोडसाठी वाढत्या सूचना संगणकाच्या सिरीयल पोर्टद्वारे कंट्रोल सेंटरच्या एमसीयूला आणि दोन-लाइन इंटरफेसद्वारे समन्वयकाकडे आणि नंतर झिगबी टर्मिनलला पाठवल्या जातात. समन्वयक द्वारे नोड. जेव्हा टर्मिनल नोडला डेटा प्राप्त होतो, तेव्हा डेटा पुन्हा सीरियल पोर्टद्वारे पीसीला पाठविला जातो. या PC वर, ZigBee टर्मिनल नोडद्वारे प्राप्त झालेल्या डेटाची नियंत्रण केंद्राद्वारे पाठवलेल्या डेटाशी तुलना केली जाते. केंद्रीय नियंत्रण व्यवस्थापन प्रणाली दर सेकंदाला 2 सूचना पाठवते. 5 तासांच्या चाचणीनंतर, प्राप्त झालेल्या पॅकेटची एकूण संख्या 36,000 पॅकेट असल्याचे दाखवल्यावर चाचणी सॉफ्टवेअर थांबते. मल्टी-प्रोटोकॉल डेटा ट्रान्समिशन चाचणी सॉफ्टवेअरचे चाचणी परिणाम आकृती 6 मध्ये दर्शविले आहेत. योग्य पॅकेटची संख्या 36 000 आहे, चुकीच्या पॅकेटची संख्या 0 आहे आणि अचूकता दर 100% आहे.

ZigBee तंत्रज्ञानाचा वापर स्मार्ट होमच्या अंतर्गत नेटवर्किंगची जाणीव करण्यासाठी केला जातो, ज्यामध्ये सोयीस्कर रिमोट कंट्रोल, नवीन उपकरणांची लवचिक जोड आणि विश्वसनीय नियंत्रण कार्यक्षमतेचे फायदे आहेत. RFTD तंत्रज्ञान वापरकर्त्याची ओळख ओळखण्यासाठी आणि सिस्टम सुरक्षा सुधारण्यासाठी वापरले जाते. जीएसएम मॉड्यूलच्या प्रवेशाद्वारे, रिमोट कंट्रोल आणि अलार्म फंक्शन्स लक्षात येतात.