Omah pinter iku omah minangka platform, nggunakake teknologi kabel terintegrasi, teknologi komunikasi jaringan, teknologi keamanan, teknologi kontrol otomatis, teknologi audio lan video kanggo nggabungake fasilitas sing ana gandhengane karo urip rumah tangga, nggawe jadwal kanggo mbangun fasilitas perumahan sing efisien lan sistem manajemen urusan kulawarga, ningkatake keamanan omah, penak, kenyamanan, seni, lan mewujudkan perlindungan lingkungan lan lingkungan urip sing hemat energi. Adhedhasar definisi paling anyar saka omah pinter, deleng karakteristik teknologi ZigBee, desain sistem iki, sing dibutuhake ngemot sistem omah pinter (sistem kontrol omah pinter (pusat), sistem kontrol lampu rumah tangga, sistem keamanan rumah tangga), adhedhasar gabungan sistem kabel rumah tangga, sistem jaringan rumah tangga, sistem musik latar mburi lan sistem kontrol lingkungan keluarga. Kanthi penegasan manawa urip ing intelijen, kabeh sistem sing dibutuhake mung diinstal kanthi lengkap, lan sistem rumah tangga sing nginstal sistem opsional saka siji jinis lan ndhuwur paling ora bisa nelpon intelijen urip. Mulane, sistem iki bisa diarani omah cerdas.
1. Skema Desain Sistem
Sistem iki kasusun saka piranti sing dikontrol lan piranti remot kontrol ing omah. Antarane piranti kasebut, piranti sing dikontrol ing kulawarga utamane kalebu komputer sing bisa ngakses Internet, pusat kontrol, simpul pemantauan lan pengontrol peralatan rumah tangga sing bisa ditambahake. Piranti remot kontrol utamane kasusun saka komputer remot lan telpon seluler.
Fungsi utama sistem iki yaiku: 1) kaca ngarep browsing kaca web, manajemen informasi latar mburi; 2) Nglakokake kontrol saklar peralatan rumah tangga njero ruangan, keamanan lan cahya liwat Internet lan telpon seluler; 3) Liwat modul RFID kanggo nglakokake identifikasi pangguna, supaya bisa ngrampungake saklar status keamanan njero ruangan, yen ana pencurian liwat alarm SMS menyang pangguna; 4) Liwat piranti lunak sistem manajemen kontrol pusat kanggo ngrampungake kontrol lokal lan tampilan status cahya njero ruangan lan peralatan rumah tangga; 5) Panyimpenan informasi pribadi lan panyimpenan status peralatan njero ruangan dirampungake kanthi nggunakake database. Pangguna luwih gampang takon status peralatan njero ruangan liwat sistem kontrol lan manajemen pusat.
2. Desain Perangkat Keras Sistem
Desain perangkat keras sistem kasebut kalebu desain pusat kontrol, simpul pemantauan, lan tambahan opsional saka pengontrol peralatan rumah tangga (contone, pengontrol kipas listrik).
2.1 Pusat Kontrol
Fungsi utama pusat kontrol yaiku kaya ing ngisor iki: 1) Kanggo mbangun jaringan ZigBee nirkabel, nambah kabeh simpul pemantauan menyang jaringan, lan nggayuh panrima peralatan anyar; 2) identifikasi pangguna, pangguna ing omah utawa bali liwat kertu pangguna kanggo entuk saklar keamanan njero ruangan; 3) Nalika maling mlebu ruangan, ngirim pesen singkat menyang pangguna kanggo alarm. Pangguna uga bisa ngontrol keamanan njero ruangan, lampu, lan peralatan omah liwat pesen singkat; 4) Nalika sistem mlaku dhewe, LCD nampilake status sistem saiki, sing trep kanggo dideleng pangguna; 5) Nyimpen kahanan peralatan listrik lan ngirim menyang PC kanggo nggayuh sistem kanthi online.
Piranti keras iki ndhukung Carrier sense multiple access/Collision detection (CSMA/CA). Tegangan operasi 2.0 ~ 3.6V kondusif kanggo konsumsi daya sistem sing sithik. Nyetel jaringan bintang ZigBee nirkabel ing njero ruangan kanthi nyambungake menyang modul koordinator ZigBee ing pusat kontrol. Lan kabeh simpul pemantauan, dipilih kanggo nambah pengontrol peralatan omah minangka simpul terminal ing jaringan kanggo gabung karo jaringan, supaya bisa nglakokake kontrol jaringan ZigBee nirkabel kanggo keamanan njero ruangan lan peralatan omah.
2.2 Node Pemantauan
Fungsi simpul pemantauan kaya ing ngisor iki: 1) deteksi sinyal awak manungsa, alarm swara lan cahya nalika maling nyerbu; 2) kontrol cahya, mode kontrol dipérang dadi kontrol otomatis lan kontrol manual, kontrol otomatis nguripake/mateni cahya kanthi otomatis miturut kekuwatan cahya njero ruangan, kontrol manual kontrol cahya liwat sistem kontrol pusat, (3) informasi alarm lan informasi liyane dikirim menyang pusat kontrol, lan nampa printah kontrol saka pusat kontrol kanggo ngrampungake kontrol peralatan.
Mode deteksi inframerah ditambah gelombang mikro minangka cara sing paling umum ing deteksi sinyal awak manungsa. Probe inframerah piroelektrik yaiku RE200B, lan piranti amplifikasi yaiku BISS0001. RE200B didayani dening voltase 3-10 V lan nduweni elemen inframerah sensitif ganda piroelektrik. Nalika elemen nampa cahya inframerah, efek fotoelektrik bakal kedadeyan ing kutub saben elemen lan muatan bakal nglumpuk. BISS0001 minangka asIC hibrida digital-analog sing kasusun saka penguat operasional, pembanding voltase, pengontrol status, timer wektu tundha lan timer wektu pemblokiran. Bebarengan karo RE200B lan sawetara komponen, saklar inframerah piroelektrik pasif bisa dibentuk. Modul Ant-g100 digunakake kanggo sensor gelombang mikro, frekuensi tengah yaiku 10 GHz, lan wektu madege maksimum yaiku 6μs. Digabungake karo modul inframerah piroelektrik, tingkat kesalahan deteksi target bisa dikurangi kanthi efektif.
Modul kontrol cahya utamane kasusun saka resistor fotosensitif lan relai kontrol cahya. Sambungake resistor fotosensitif kanthi seri karo resistor sing bisa diatur 10 K ω, banjur sambungake ujung liyane saka resistor fotosensitif menyang ground, lan sambungake ujung liyane saka resistor sing bisa diatur menyang level dhuwur. Nilai voltase saka rong titik sambungan resistensi dipikolehi liwat konverter analog-menyang-digital SCM kanggo nemtokake manawa lampu saiki murub. Resistensi sing bisa diatur bisa diatur dening pangguna kanggo nyukupi intensitas cahya nalika lampu lagi wae murub. Saklar lampu njero ruangan dikontrol dening relai. Mung siji port input/output sing bisa digayuh.
2.3 Pilih Kontroler Peralatan Rumah Tangga sing Ditambahake
Pilih kanggo nambah kontrol piranti rumah tangga utamane miturut fungsi piranti kanggo entuk kontrol piranti, ing kene kipas listrik minangka conto. Kontrol kipas yaiku pusat kontrol sing bakal dadi instruksi kontrol kipas PC sing dikirim menyang pengontrol kipas listrik liwat implementasi jaringan ZigBee, nomer identifikasi piranti sing beda-beda beda, contone, pranata ing perjanjian iki nomer identifikasi kipas yaiku 122, nomer identifikasi TV warna domestik yaiku 123, saengga bisa ngenali pusat kontrol piranti listrik omah sing beda-beda. Kanggo kode instruksi sing padha, piranti omah sing beda-beda nindakake fungsi sing beda-beda. Gambar 4 nuduhake komposisi piranti rumah tangga sing dipilih kanggo ditambahake.
3. Desain piranti lunak sistem
Desain piranti lunak sistem utamane kalebu enem bagean, yaiku desain kaca web kontrol remot, desain sistem manajemen kontrol pusat, desain program kontrol utama pusat kontrol ATMegal28, desain program koordinator CC2430, desain program simpul pemantauan CC2430, lan desain program piranti pilih tambah CC2430.
3.1 Desain program Koordinator ZigBee
Koordinator pisanan ngrampungake inisialisasi lapisan aplikasi, nyetel status lapisan aplikasi lan status panampa menyang idle, banjur nguripake interupsi global lan nginisialisasi port I/O. Koordinator banjur miwiti mbangun jaringan lintang nirkabel. Ing protokol kasebut, koordinator kanthi otomatis milih pita 2,4 GHz, jumlah maksimal bit per detik yaiku 62.500, PANID standar yaiku 0 × 1347, ambane tumpukan maksimal yaiku 5, jumlah maksimal byte per pengiriman yaiku 93, lan kecepatan baud port serial yaiku 57.600 bit/s. TIMER SL0W ngasilake 10 interupsi per detik. Sawise jaringan ZigBee kasil digawe, koordinator ngirim alamate menyang MCU pusat kontrol. Ing kene, MCU pusat kontrol ngenali Koordinator ZigBee minangka anggota simpul pemantauan, lan alamat sing diidentifikasi yaiku 0. Program mlebu ing loop utama. Kaping pisanan, nemtokake manawa ana data anyar sing dikirim dening simpul terminal, yen ana, data kasebut langsung dikirim menyang MCU pusat kontrol; Nemtokake apa MCU pusat kontrol duwe instruksi sing dikirim mudhun, yen mangkono, kirim instruksi mudhun menyang simpul terminal ZigBee sing cocog; Nilai apa keamanan mbukak, apa ana maling, yen mangkono, kirim informasi alarm menyang MCU pusat kontrol; Nilai apa lampu ana ing status kontrol otomatis, yen mangkono, uripake konverter analog-menyang-digital kanggo sampling, nilai sampling minangka kunci kanggo nguripake utawa mateni lampu, yen status lampu owah, informasi status anyar dikirim menyang pusat kontrol MC-U.
3.2 Pemrograman Node Terminal ZigBee
Node terminal ZigBee nuduhake node ZigBee nirkabel sing dikontrol dening koordinator ZigBee. Ing sistem kasebut, utamane minangka node pemantauan lan tambahan opsional saka pengontrol peralatan rumah tangga. Inisialisasi node terminal ZigBee uga kalebu inisialisasi lapisan aplikasi, mbukak interupsi, lan nginisialisasi port I/O. Banjur coba gabung karo jaringan ZigBee. Penting kanggo dicathet yen mung node pungkasan kanthi persiyapan koordinator ZigBee sing diidini gabung karo jaringan. Yen node terminal ZigBee gagal gabung karo jaringan, bakal nyoba maneh saben rong detik nganti kasil gabung karo jaringan. Sawise kasil gabung karo jaringan, node terminal ZI-Gbee ngirim informasi registrasi menyang Koordinator ZigBee, sing banjur nerusake menyang MCU pusat kontrol kanggo ngrampungake registrasi node terminal ZigBee. Yen node terminal ZigBee minangka node pemantauan, bisa nindakake kontrol cahya lan keamanan. Program iki mèmper karo koordinator ZigBee, kajaba node pemantauan kudu ngirim data menyang koordinator ZigBee, banjur Koordinator ZigBee ngirim data menyang MCU pusat kontrol. Yen node terminal ZigBee minangka pengontrol kipas listrik, mung perlu nampa data komputer ndhuwur tanpa ngunggah status, supaya kontrole bisa langsung dirampungake nalika gangguan panrima data nirkabel. Ing gangguan panrima data nirkabel, kabeh node terminal nerjemahake instruksi kontrol sing ditampa menyang parameter kontrol node kasebut dhewe, lan ora ngolah instruksi nirkabel sing ditampa ing program utama node kasebut.
4 Debugging Online
Instruksi sing saya tambah kanggo kode instruksi peralatan tetep sing diterbitake dening sistem manajemen kontrol pusat dikirim menyang MCU pusat kontrol liwat port serial komputer, lan menyang koordinator liwat antarmuka rong baris, banjur menyang simpul terminal ZigBee dening koordinator. Nalika simpul terminal nampa data, data kasebut dikirim menyang PC liwat port serial maneh. Ing PC iki, data sing ditampa dening simpul terminal ZigBee dibandhingake karo data sing dikirim dening pusat kontrol. Sistem manajemen kontrol pusat ngirim 2 instruksi saben detik. Sawise 5 jam uji coba, piranti lunak uji coba mandheg nalika nuduhake yen jumlah total paket sing ditampa yaiku 36.000 paket. Asil uji coba piranti lunak uji coba transmisi data multi-protokol dituduhake ing Gambar 6. Jumlah paket sing bener yaiku 36.000, jumlah paket sing salah yaiku 0, lan tingkat akurasi 100%.
Teknologi ZigBee digunakake kanggo ngwujudake jaringan internal omah cerdas, sing nduweni kaluwihan remot kontrol sing trep, tambahan peralatan anyar sing fleksibel, lan kinerja kontrol sing bisa dipercaya. Teknologi RFTD digunakake kanggo ngwujudake identifikasi pangguna lan ningkatake keamanan sistem. Liwat akses modul GSM, fungsi remot kontrol lan alarm bisa diwujudake.
Wektu kiriman: 06 Januari 2022