Акыллы йорт - платформа буларак йорт, интегральләштерелгән электр үткәргечләре технологиясе, челтәр элемтәсе технологиясе, куркынычсызлык технологиясе, автоматик идарә итү технологиясе, аудио һәм видео технологияләре ярдәмендә гаилә тормышына бәйле корылмаларны берләштерергә, нәтиҗәле торак корылмаларын һәм гаилә эшләре белән идарә итү системасын төзергә, өй куркынычсызлыгын, уңайлылыгын, осталыгын яхшыртырга, әйләнә-тирә мохитне саклау һәм энергияне саклаучы яшәү мохитен гамәлгә ашырырга мөмкин. Акыллы йортның соңгы билгеләмәсенә нигезләнеп, ZigBee технологиясенең үзенчәлекләренә игътибар итегез, бу системаны проектлауда акыллы йорт системасы (акыллы йорт (үзәк) идарә итү системасы, йорт яктырту белән идарә итү системасы, өй куркынычсызлыгы системалары), йорт электр үткәргечләре системасы, өй челтәре системасы, фон музыкасы системасы һәм гаилә мохитен идарә итү системасы тоташтырылган. Акыллы йортта яши, барлык кирәкле системаны тулысынча урнаштыра, һәм бер төрдән югарырак системаны урнаштырган гаилә системасы акыллы йорт дип атала ала дигән фикер раслана. Шуңа күрә бу системаны акыллы йорт дип атарга мөмкин.
1. Система проектлау схемасы
Система өйдәге идарә ителә торган җайланмалардан һәм дистанцион идарә итү җайланмаларыннан тора. Алар арасында гаиләдәге идарә ителә торган җайланмаларга, нигездә, Интернетка керә ала торган компьютер, идарә итү үзәге, күзәтү төене һәм өстәлә ала торган көнкүреш техникасы контроллеры керә. Дистанцион идарә итү җайланмалары, нигездә, дистанцион компьютерлар һәм мобиль телефоннардан тора.
Системаның төп функцияләре: 1) веб-битнең беренче бите, мәгълүмат белән идарә итү; 2) Интернет һәм мобиль телефон аша йорт эчендәге көнкүреш техникасын, куркынычсызлыкны һәм яктыртуны контрольдә тотуны гамәлгә ашыру; 3) RFID модуле аша кулланучыны идентификацияләү, шулай итеп урлау очрагында кулланучыга SMS хәбәр итү аша йорт эчендәге куркынычсызлык статусын күчерүне тәмамлау; 4) Үзәк идарә итү системасы программасы аша йорт эчендәге яктырту һәм көнкүреш техникасын локаль идарә итүне һәм статусын күрсәтүне тәмамлау; 5) Шәхси мәгълүматны саклау һәм йорт эчендәге җиһазларның статусын саклау мәгълүмат базасы ярдәмендә башкарыла. Кулланучыларга үзәк идарә итү һәм идарә итү системасы аша йорт эчендәге җиһазларның статусын сорау уңайлы.
2. Система җиһазларын проектлау
Системаның аппарат дизайны идарә итү үзәгенең, күзәтү төененең дизайнын һәм көнкүреш техникасы контроллерын өстәмә рәвештә өстәүне үз эченә ала (мисал итеп электр вентилятор контроллерын алыйк).
2.1 Идарә итү үзәге
Идарә итү үзәгенең төп функцияләре түбәндәгеләр: 1) Чыбыксыз ZigBee челтәрен төзү, челтәргә барлык күзәтү төеннәрен өстәү һәм яңа җиһазларны кабул итүне гамәлгә ашыру; 2) кулланучыны идентификацияләү, өйдәге яки кире кайту өчен кулланучы картасы аша эчке куркынычсызлыкны үзгәртү; 3) Бүлмәгә карак бәреп кергәндә, кулланучыга кыска хәбәр җибәреп, сигнализациягә җибәрү. Кулланучылар шулай ук кыска хәбәрләр аша эчке куркынычсызлыкны, яктыртуны һәм көнкүреш техникасын контрольдә тота алалар; 4) Система ялгыз эшләгәндә, LCD экранда кулланучылар өчен уңайлы булган агымдагы система торышы күрсәтелә; 5) Электр җиһазларының торышын саклау һәм системаны онлайн режимда гамәлгә ашыру өчен аны компьютерга җибәрү.
Аппарат тәэминаты Carrier Sense күпкырлы керү/бәрелүне ачыклау (CSMA/CA) функциясен хуплый. 2.0 ~ 3.6V эш көчәнеше системаның энергия куллануын киметә. Идарә итү үзәгендәге ZigBee координатор модуленә тоташтырып, бина эчендә сымсыз ZigBee йолдыз челтәрен урнаштырыгыз. Һәм барлык күзәтү төеннәрен сайлап, челтәргә тоташтырыгыз, шулай итеп, өй җиһазлары контроллерын челтәрдә терминал төене итеп өстәгез, шул рәвешле өй эчендәге куркынычсызлык һәм өй җиһазларын сымсыз ZigBee челтәре белән идарә итүне гамәлгә ашырыгыз.
2.2 Мониторинг төеннәре
Күзәтү төененең функцияләре түбәндәгеләр: 1) кеше тән сигналларын ачыклау, караклар бәреп кергәндә тавыш һәм яктылык сигнализациясе; 2) яктырту белән идарә итү, идарә итү режимы автоматик һәм кул белән идарә итүгә бүленә, автоматик идарә итү бүлмә эчендәге яктылыкның көченә карап утны автоматик рәвештә кабыза/сүндерә, кул белән идарә итү яктырту белән идарә итү үзәк идарә итү системасы аша башкарыла, (3) сигнализация мәгълүматы һәм башка мәгълүмат идарә итү үзәгенә җибәрелә, һәм җиһазларны идарә итүне тәмамлау өчен идарә итү үзәгеннән идарә итү командаларын ала.
Инфракызыл һәм микродулкынлы детектор режимы кеше тәнендәге сигналларны детекторлауның иң киң таралган ысулы. Пироэлектрик инфракызыл зонд - RE200B, ә көчәйтү җайланмасы - BISS0001. RE200B 3-10 В көчәнеш белән эшли һәм пироэлектрик икеләтә сизгер инфракызыл элементка ия. Элемент инфракызыл яктылыкны кабул иткәндә, һәр элементның полюсларында фотоэлектрик эффект барлыкка киләчәк һәм заряд тупланачак. BISS0001 - операцион көчәйткеч, көчәнеш чагыштыргычы, халәт контроллеры, тоткарлау вакыты таймеры һәм блоклау вакыты таймерыннан торган санлы-аналог гибрид ASIC. RE200B һәм берничә компонент белән бергә пассив пироэлектрик инфракызыл ачкыч барлыкка китерергә мөмкин. Микродулкынлы сенсор өчен Ant-g100 модуле кулланылды, үзәк ешлык 10 ГГц иде, ә максималь урнаштыру вакыты 6 мкс иде. Пироэлектрик инфракызыл модуль белән берләштерелгәндә, максатны детекторлау хатасы тизлеген нәтиҗәле киметергә мөмкин.
Яктылык белән идарә итү модуле, нигездә, фотосизгер резистордан һәм яктылык белән идарә итү релесыннан тора. Фотосизгер резисторны 10 K ω көйләнмәле резистор белән бер-бер артлы тоташтырыгыз, аннары фотосизгер резисторның икенче очын җиргә тоташтырыгыз һәм көйләнмәле резисторның икенче очын югары дәрәҗәгә тоташтырыгыз. Ике каршылык тоташу ноктасының көчәнеш кыйммәте SCM аналог-цифрлы үзгәрткеч аша токның кабынган-кабызылмавын билгеләү өчен алына. Яктылык кабызылганда яктылык интенсивлыгына туры килерлек итеп көйләнергә мөмкин булган каршылыкны кулланучы көйли ала. Эчке яктырту ачкычлары релелар белән идарә ителә. Бер генә керү/чыгу портына ирешергә мөмкин.
2.3 Өстәлгән өй җиһазлары контроллерын сайлагыз
Көнкүреш техникасын идарә итүне, нигездә, җайланманың функциясенә карап, җайланма белән идарә итүне сайлагыз, мәсәлән, электр вентиляторына. Җилләткеч белән идарә итү - бу идарә итү үзәге, ул ZigBee челтәре аша электр вентилятор контроллерына җибәрелгән компьютер вентиляторын идарә итү күрсәтмәләре булачак, төрле җайланмаларның идентификация номеры төрле, мәсәлән, бу килешүнең нигезләмәләрендә вентилятор идентификация номеры 122, көнкүреш төсле телевизор идентификация номеры 123, шулай итеп төрле көнкүреш техникасын идарә итү үзәген тану гамәлгә ашырыла. Бер үк күрсәтмә коды өчен төрле көнкүреш техникасы төрле функцияләрне башкара. 4 нче рәсемдә өстәү өчен сайланган көнкүреш техникасының составы күрсәтелгән.
3. Система программа тәэминаты дизайны
Система программа тәэминаты дизайны, нигездә, алты өлештән тора, алар дистанцион идарә итү веб-бит дизайны, үзәк идарә итү системасы дизайны, идарә итү үзәгенең төп контроллеры ATMegal28 программасы дизайны, CC2430 координатор программасы дизайны, CC2430 мониторинг төене программасы дизайны, CC2430 җайланма өстәү программасы дизайны.
3.1 ZigBee координаторы программасы дизайны
Координатор башта кушымта катламын инициализацияләүне тәмамлый, кушымта катламы халәтен һәм кабул итү халәтен "буш" режимга куя, аннары глобаль өзеклекләрне кабыза һәм керү/чыгу портын инициализацияли. Аннары координатор сымсыз йолдыз челтәрен төзи башлый. Протоколда координатор автоматик рәвештә 2,4 ГГц диапазонын сайлый, секундына максималь бит саны 62 500, гадәти PANID 0 × 1347, стекның максималь тирәнлеге 5, җибәрү өчен максималь байт саны 93, һәм серияле портның тапшыру тизлеге 57 600 бит/с. SL0W TIMER секундына 10 өзеклек тудыра. ZigBee челтәре уңышлы урнаштырылганнан соң, координатор үз адресын идарә итү үзәгенең MCU'сына җибәрә. Монда идарә итү үзәгенең MCU'сы ZigBee координаторын мониторинг төене әгъзасы буларак билгели, һәм аның билгеләнгән адресы 0. Программа төп циклга керә. Башта терминал төене тарафыннан җибәрелгән яңа мәгълүматлар бармы-юкмы икәнен ачыклагыз, әгәр бар икән, мәгълүмат турыдан-туры идарә итү үзәгенең MCU'сына тапшырыла; Идарә итү үзәгенең MCUсына күрсәтмәләр җибәрелгәнме-юкмы икәнен ачыклагыз, әгәр бар икән, күрсәтмәләрне тиешле ZigBee терминалы төененә җибәрегез; Куркынычсызлык ачыкмы, талаучы бармы-юкмы икәнен билгеләгез, әгәр бар икән, сигнализация мәгълүматын идарә итү үзәгенең MCUсына җибәрегез; Яктылык автоматик идарә итү халәтендәме-юкмы икәнен билгеләгез, әгәр бар икән, үрнәк алу өчен аналог-цифрлы үзгәрткечне кабызыгыз, үрнәк алу кыйммәте яктылыкны кабызу яки сүндерү өчен ачкыч булып тора, әгәр яктылык халәте үзгәрсә, яңа халәт мәгълүматы идарә итү үзәгенең MC-U төененә тапшырыла.
3.2 ZigBee терминал төенен программалаштыру
ZigBee терминал төене ZigBee координаторы тарафыннан идарә ителә торган сымсыз ZigBee төененә карый. Системада ул, нигездә, күзәтү төене һәм көнкүреш техникасы контроллерын өстәмә рәвештә кушу мөмкинлеге бирә. ZigBee терминал төеннәрен инициализацияләү шулай ук кушымта катламын инициализацияләүне, өзеклекләрне ачуны һәм керү/чыгу портларын инициализацияләүне үз эченә ала. Аннары ZigBee челтәренә кушылып карагыз. Шунысын да билгеләп үтәргә кирәк, челтәргә ZigBee координаторы урнаштырылган соңгы төеннәр генә кушылырга мөмкин. Әгәр ZigBee терминал төене челтәргә кушылмаса, ул челтәргә уңышлы кушылганчы ике секунд саен кабатлап карый. Челтәргә уңышлы кушылганнан соң, ZI-Gbee терминал төене үзенең теркәлү мәгълүматын ZigBee координаторына җибәрә, аннары ул аны ZigBee терминал төенен теркәүне тәмамлау өчен идарә итү үзәгенең MCUсына җибәрә. Әгәр ZigBee терминал төене күзәтү төене булса, ул яктырту һәм куркынычсызлыкны контрольдә тота ала. Программа ZigBee координаторына охшаган, ләкин мониторинг төененә мәгълүматны ZigBee координаторына җибәрергә кирәк, аннары ZigBee координаторы мәгълүматны идарә итү үзәгенең MCUсына җибәрә. Әгәр ZigBee терминал төене электр вентилятор контроллеры булса, аңа югары компьютерның мәгълүматларын гына кабул итәргә кирәк, халәтне йөкләмичә, шуңа күрә аны идарә итү турыдан-туры сымсыз мәгълүмат алуны өзгәндә тәмамланырга мөмкин. Сымсыз мәгълүмат алуны өзгәндә, барлык терминал төеннәре дә алынган идарә итү күрсәтмәләрен төеннең үз идарә итү параметрларына күчерә һәм алынган сымсыз күрсәтмәләрне төеннең төп программасында эшкәртми.
4 Онлайн төзәтү
Үзәк идарә итү системасы тарафыннан бирелгән стационар җиһазларның күрсәтмә коды өчен арттырыла торган күрсәтмә компьютерның серияле порты аша идарә итү үзәгенең MCUсына, ә ике юллы интерфейс аша координаторга, аннары координатор тарафыннан ZigBee терминалы төененә җибәрелә. Терминал төене мәгълүматларны алгач, мәгълүматлар серияле порт аша кабат ПКга җибәрелә. Бу ПКда ZigBee терминалы төене тарафыннан алынган мәгълүматлар идарә итү үзәге тарафыннан җибәрелгән мәгълүматлар белән чагыштырыла. Үзәк идарә итү системасы һәр секунд саен 2 күрсәтмә җибәрә. 5 сәгать сынаудан соң, сынау программасы алынган пакетларның гомуми саны 36,000 пакет булуын күрсәткәч, туктый. Күп протоколлы мәгълүмат тапшыру сынау программасының сынау нәтиҗәләре 6 нчы рәсемдә күрсәтелгән. Дөрес пакетлар саны 36 000, ялгыш пакетлар саны 0, ә төгәллек дәрәҗәсе 100%.
ZigBee технологиясе акыллы йортның эчке челтәрен гамәлгә ашыру өчен кулланыла, бу уңайлы дистанцион идарә итү, яңа җиһазларны сыгылмалы өстәү һәм ышанычлы идарә итү функцияләре кебек өстенлекләргә ия. RFTD технологиясе кулланучыны идентификацияләү һәм система куркынычсызлыгын яхшырту өчен кулланыла. GSM модуленә керү аша дистанцион идарә итү һәм сигнализация функцияләре гамәлгә ашырыла.
Бастырылган вакыты: 2022 елның 6 гыйнвары