Etxe adimenduna plataforma gisa erabiltzen den etxea da, kableatu integratuaren teknologia, sareko komunikazio teknologia, segurtasun teknologia, kontrol automatikoaren teknologia, audio eta bideo teknologia erabiltzen dituena etxeko bizitzarekin lotutako instalazioak integratzeko, etxebizitza instalazio eraginkorrak eta familia gaien kudeaketa sistema eraikitzeko programatzeko, etxeko segurtasuna, erosotasuna, erosotasuna eta artea hobetzeko eta ingurumenaren babesa eta energia aurrezteko bizi-ingurunea lortzeko. Etxe adimendunaren azken definizioan oinarrituta, ZigBee teknologiaren ezaugarriak aipatzen dira, sistema honen diseinuan, beharrezkoak diren etxe adimendun sistemak (etxe adimendunaren kontrol sistema (zentrala), etxeko argiztapen kontrol sistema, etxeko segurtasun sistemak) barne hartzen ditu, etxeko kableatu sistema, etxeko sare sistema, atzeko musika sistema eta familia ingurunearen kontrol sistema lotuz. Adimenean bizi dela baieztatzen da, beharrezko sistema guztiak bakarrik instalatuta daude, eta mota bateko edo gehiagoko sistema bat instalatzen duen etxeko sistemak adimena bizi duela esan dezake. Beraz, sistema honi etxe adimenduna deitu dakioke.
1. Sistemaren Diseinu Eskema
Sistema etxeko kontrolatutako gailuek eta urrutiko aginte gailuek osatzen dute. Horien artean, familiako kontrolatutako gailuen artean daude batez ere Interneterako sarbidea duen ordenagailua, kontrol zentroa, monitorizazio nodoa eta gehi daitezkeen etxetresna elektrikoen kontrolagailua. Urruneko aginte gailuak batez ere urruneko ordenagailuek eta telefono mugikorrek osatzen dituzte.
Sistemaren funtzio nagusiak hauek dira: 1) web orriaren lehen orrialdea arakatzea, atzeko planoaren informazioaren kudeaketa; 2) Etxetresna elektrikoen, segurtasunaren eta argiztapenaren etengailuen kontrola Internet eta telefono mugikorraren bidez gauzatzea; 3) RFID moduluaren bidez erabiltzailea identifikatzea, barruko segurtasun egoeraren aldaketa osatzeko, lapurreta kasuan SMS alarmaren bidez erabiltzaileari bidalita; 4) Kontrol kudeaketa sistema zentralaren softwarearen bidez barruko argiztapenaren eta etxetresna elektrikoen tokiko kontrola eta egoeraren bistaratzea osatzea; 5) Informazio pertsonala gordetzea eta barneko ekipamenduen egoera gordetzea datu-basea erabiliz egiten da. Erabiltzaileentzat komenigarria da barneko ekipamenduen egoera kontsultatzea kontrol eta kudeaketa sistema zentralaren bidez.
2. Sistemaren Hardwarearen Diseinua
Sistemaren hardware diseinuak kontrol zentroaren diseinua, monitorizazio nodoa eta etxetresna elektrikoen kontrolatzailearen gehikuntza aukerakoa barne hartzen ditu (hartu adibide gisa haizagailu elektrikoaren kontrolatzailea).
2.1 Kontrol Zentroa
Kontrol zentroaren funtzio nagusiak hauek dira: 1) Haririk gabeko ZigBee sare bat eraikitzea, monitorizazio nodo guztiak sarera gehitzea eta ekipamendu berrien harrera gauzatzea; 2) Erabiltzailearen identifikazioa, erabiltzailea etxean edo bueltan erabiltzailearen txartelaren bidez barneko segurtasun etengailua lortzeko; 3) Lapur bat gelan sartzen denean, mezu labur bat bidaltzea erabiltzaileari alarma emateko. Erabiltzaileek barneko segurtasuna, argiztapena eta etxetresna elektrikoak ere kontrola ditzakete mezu laburren bidez; 4) Sistema bakarrik funtzionatzen duenean, LCD pantailak sistemaren uneko egoera erakusten du, erabiltzaileek ikusteko erosoa izan dadin; 5) Ekipamendu elektrikoen egoera gordetzea eta ordenagailura bidaltzea sistema linean jartzeko.
Hardwareak Carrier Sense Multiple Access/Collision detection (CSMA/CA) onartzen du. 2.0 ~ 3.6V-ko funtzionamendu-tentsioak sistemaren energia-kontsumo txikia ahalbidetzen du. Konfiguratu haririk gabeko ZigBee izar-sare bat barrualdean, kontrol-zentroko ZigBee koordinatzaile-modulura konektatuz. Eta hautatutako monitorizazio-nodo guztiak, etxetresna elektrikoen kontrolatzailea sareko terminal-nodo gisa gehitzeko, sarera batzeko, barruko segurtasunaren eta etxetresna elektrikoen haririk gabeko ZigBee sarearen kontrola lortzeko.
2.2 Jarraipen Nodoak
Monitorizazio-nodoaren funtzioak hauek dira: 1) giza gorputzaren seinaleen detekzioa, soinu eta argi alarma lapurrek sartzen direnean; 2) argiztapenaren kontrola, kontrol modua kontrol automatikoan eta eskuzko kontrolean banatzen da, kontrol automatikoa argia automatikoki piztu/itzali egiten da barneko argiaren indarraren arabera, eskuzko kontrol argiztapenaren kontrola kontrol sistema zentralaren bidez egiten da, (3) alarmaren informazioa eta bestelako informazioa kontrol zentrora bidaltzen da, eta kontrol zentrotik kontrol komandoak jasotzen ditu ekipamenduaren kontrola osatzeko.
Giza gorputzaren seinaleak detektatzeko modurik ohikoena infragorriak gehi mikrouhinak dira. Zunda infragorri piroelektrikoa RE200B da, eta anplifikazio gailua BISS0001. RE200B 3-10 V-ko tentsioz elikatzen da eta elementu infragorri bikoitz sentikor piroelektriko bat du barneratuta. Elementuak argi infragorria jasotzen duenean, efektu fotoelektrikoa elementu bakoitzaren poloetan gertatuko da eta karga metatuko da. BISS0001 anplifikadore operazional, tentsio konparatzaile, egoera kontrolatzaile, atzerapen denbora tenporizadore eta blokeatze denbora tenporizadore batez osatua dagoen asIC hibrido digital-analogiko bat da. RE200B eta osagai batzuekin batera, infragorri piroelektriko pasiboaren etengailua osa daiteke. Ant-g100 modulua mikrouhin sentsore gisa erabili zen, erdiko maiztasuna 10 GHz zen, eta gehienezko ezarpen denbora 6 μs zen. Modulu infragorri piroelektrikoarekin konbinatuta, helburuaren detekzio errore tasa eraginkortasunez murriztu daiteke.
Argi-kontrol modulua batez ere erresistentzia fotosentikor batez eta argi-kontrol errele batez osatuta dago. Konektatu erresistentzia fotosentikorra seriean 10 K ω-ko erresistentzia erregulagarriarekin, ondoren konektatu erresistentzia fotosentikorraren beste muturra lurrera, eta konektatu erresistentzia erregulagarriaren beste muturra maila altuan. Bi erresistentzia-konexio puntuen tentsio-balioa SCM bihurgailu analogiko-digitalaren bidez lortzen da, uneko argia piztuta dagoen zehazteko. Erabiltzaileak erresistentzia erregulagarria doi dezake argia piztu berri denean argi-intentsitatera egokitzeko. Barruko argiztapen-etengailuak erreleen bidez kontrolatzen dira. Sarrera/irteera ataka bakarra lor daiteke.
2.3 Hautatu gehitutako etxetresna elektrikoen kontrolagailua
Etxetresna elektrikoen kontrola gehitzea aukeratu, batez ere gailuaren funtzioaren arabera, gailuaren kontrola lortzeko, hemen haizagailu elektrikoa adibide gisa hartuz. Haizagailuaren kontrola kontrol zentroan PCaren haizagailuaren kontrol argibideak bidaliko dira haizagailu elektrikoaren kontrolatzailera ZigBee sarearen inplementazio bidez. Etxetresna elektrikoen identifikazio zenbakia desberdina da. Adibidez, akordio honen xedapenen arabera, haizagailuaren identifikazio zenbakia 122 da eta etxeko telebistaren identifikazio zenbakia 123, eta horrela, etxetresna elektrikoen kontrol zentro desberdinak ezagutzea lortuz. Argibide kode berarekin, etxetresna elektriko desberdinek funtzio desberdinak betetzen dituzte. 4. irudiak gehitzeko hautatutako etxetresna elektrikoen osaera erakusten du.
3. Sistemaren softwarearen diseinua
Sistemaren softwarearen diseinuak sei atal ditu batez ere: urrutiko agintearen web orriaren diseinua, kontrol zentralaren kudeaketa sistemaren diseinua, kontrol zentroko kontrolatzaile nagusiaren ATMegal28 programaren diseinua, CC2430 koordinatzailearen programaren diseinua, CC2430 monitorizazio nodoaren programaren diseinua eta CC2430 gailua gehitzeko hautaketa programaren diseinua.
3.1 ZigBee Koordinatzailearen programaren diseinua
Koordinatzaileak lehenik aplikazio geruzaren hasieraketa osatzen du, aplikazio geruzaren egoera eta harrera egoera inaktibo gisa ezartzen ditu, ondoren etenaldi globalak aktibatzen ditu eta S/I ataka hasieratzen du. Ondoren, koordinatzaileak haririk gabeko izar sare bat eraikitzen hasten da. Protokoloan, koordinatzaileak automatikoki hautatzen du 2,4 GHz banda, segundoko bit kopuru maximoa 62 500 da, PANID lehenetsia 0 × 1347 da, pila sakonera maximoa 5 da, bidalketa bakoitzeko byte kopuru maximoa 93 da eta serieko atakaren baud abiadura 57 600 bit/s da. SL0W TIMER-ak 10 etenaldi sortzen ditu segundoko. ZigBee sarea behar bezala ezarri ondoren, koordinatzaileak bere helbidea kontrol zentroko MCUra bidaltzen du. Hemen, kontrol zentroko MCUak ZigBee Koordinatzailea monitorizazio nodoko kide gisa identifikatzen du, eta bere helbide identifikatua 0 da. Programa begizta nagusira sartzen da. Lehenik, zehaztu terminal nodoak datu berririk bidali duen, baldin badago, datuak zuzenean kontrol zentroko MCUra transmititzen dira; Zehaztu kontrol-zentroko MCUak argibideak bidali dituen, eta hala bada, bidali argibideak dagokion ZigBee terminal-nodora; neurtu segurtasuna irekita dagoen, lapurreta bat dagoen, eta hala bada, bidali alarmaren informazioa kontrol-zentroko MCUra; neurtu argia kontrol automatiko egoeran dagoen, eta hala bada, piztu analogiko-digital bihurgailua laginketa egiteko, laginketa-balioa da argia pizteko edo itzaltzeko gakoa, eta argiaren egoera aldatzen bada, egoera berriaren informazioa kontrol-zentroko MC-Ura transmititzen da.
3.2 ZigBee Terminal Nodoen Programazioa
ZigBee terminal nodoak ZigBee koordinatzaileak kontrolatutako haririk gabeko ZigBee nodoari egiten dio erreferentzia. Sisteman, batez ere monitorizazio nodoa da eta etxetresna elektrikoen kontrolatzailearen gehikuntza aukerakoa. ZigBee terminal nodoen hasieraketak aplikazio geruzaren hasieraketa, etenaldiak irekitzea eta S/I atakak hasieratzea ere barne hartzen ditu. Ondoren, saiatu ZigBee sarera konektatzen. Garrantzitsua da kontuan izatea ZigBee koordinatzailea konfiguratuta duten amaierako nodoak bakarrik sar daitezkeela sarera. ZigBee terminal nodoak sarera konektatzen ez badu, bi segundotik behin berriro saiatuko da sarera behar bezala konektatu arte. Sarera behar bezala konektatu ondoren, ZI-Gbee terminal nodoak bere erregistro informazioa bidaltzen dio ZigBee Koordinatzaileari, eta honek kontrol zentroko MCUra bidaltzen du ZigBee terminal nodoaren erregistroa osatzeko. ZigBee terminal nodoa monitorizazio nodoa bada, argiztapenaren eta segurtasunaren kontrola egin dezake. Programa ZigBee koordinatzailearen antzekoa da, baina monitorizazio-nodoak datuak ZigBee koordinatzaileari bidali behar dizkio, eta ondoren ZigBee Koordinatzaileak datuak kontrol-zentroko MCUra bidaltzen ditu. ZigBee terminal-nodoa haizagailu elektriko baten kontrolatzailea bada, goiko ordenagailuaren datuak jaso behar ditu egoera igo gabe, beraz, bere kontrola zuzenean osatu daiteke haririk gabeko datuak jasotzeko etenaldian. Haririk gabeko datuak jasotzeko etenaldian, terminal-nodo guztiek jasotako kontrol-argibideak nodoaren beraren kontrol-parametroetan bihurtzen dituzte, eta ez dituzte jasotako haririk gabeko argibideak nodoaren programa nagusian prozesatzen.
4 Lineako arazketa
Kontrol-kudeaketa sistema zentralak ekipo finkoen instrukzio-kodearen instrukzio gero eta handiagoa kontrol-zentroko MCUra bidaltzen da ordenagailuaren serie-ataka bidez, eta koordinatzaileari bi lerroko interfazearen bidez, eta ondoren koordinatzaileak ZigBee terminal-nodora. Terminal-nodoak datuak jasotzen dituenean, datuak berriro PCra bidaltzen dira serie-ataka bidez. PC honetan, ZigBee terminal-nodoak jasotako datuak kontrol-zentroak bidalitako datuekin alderatzen dira. Kontrol-kudeaketa sistema zentralak 2 instrukzio bidaltzen ditu segundoro. 5 orduko probaren ondoren, proba-softwarea gelditzen da jasotako pakete kopuru osoa 36.000 pakete dela erakusten duenean. Protokolo anitzeko datu-transmisioaren proba-softwarearen emaitzak 6. irudian ageri dira. Pakete zuzenen kopurua 36.000 da, pakete okerren kopurua 0 da eta zehaztasun-tasa % 100ekoa da.
ZigBee teknologia etxe adimendunen barne-sareak gauzatzeko erabiltzen da, eta abantaila hauek ditu: urrutiko kontrol erosoa, ekipamendu berriak gehitzeko malgutasuna eta kontrol-errendimendu fidagarria. RFTD teknologia erabiltzen da erabiltzaileen identifikazioa gauzatzeko eta sistemaren segurtasuna hobetzeko. GSM modulurako sarbidearen bidez, urrutiko kontrol eta alarma funtzioak gauzatzen dira.
Argitaratze data: 2022ko urtarrilaren 6a