জিগবি-ভিত্তিক স্মার্ট হোম কীভাবে ডিজাইন করবেন?

স্মার্ট হোম হলো একটি প্ল্যাটফর্ম হিসেবে ঘর, যেখানে গৃহস্থালির জীবন সম্পর্কিত সুযোগ-সুবিধা, দক্ষ আবাসিক সুবিধা এবং পারিবারিক বিষয় ব্যবস্থাপনা ব্যবস্থা তৈরির সময়সূচী, গৃহস্থালির নিরাপত্তা, সুবিধা, আরাম, শৈল্পিকতা উন্নত করা এবং পরিবেশগত সুরক্ষা এবং শক্তি সাশ্রয়ী জীবনযাত্রার পরিবেশ বাস্তবায়নের জন্য সমন্বিত ওয়্যারিং প্রযুক্তি, নেটওয়ার্ক যোগাযোগ প্রযুক্তি, স্বয়ংক্রিয় নিয়ন্ত্রণ প্রযুক্তি, অডিও এবং ভিডিও প্রযুক্তি ব্যবহার করা হয়। স্মার্ট হোমের সর্বশেষ সংজ্ঞার উপর ভিত্তি করে, জিগবি প্রযুক্তির বৈশিষ্ট্যগুলি দেখুন, এই সিস্টেমের নকশা, প্রয়োজনীয়টিতে একটি স্মার্ট হোম সিস্টেম (স্মার্ট হোম (কেন্দ্রীয়) নিয়ন্ত্রণ ব্যবস্থা, গৃহস্থালির আলো নিয়ন্ত্রণ ব্যবস্থা, গৃহস্থালির নিরাপত্তা ব্যবস্থা) অন্তর্ভুক্ত রয়েছে, যা গৃহস্থালির ওয়্যারিং সিস্টেম, হোম নেটওয়ার্ক সিস্টেম, ব্যাকগ্রাউন্ড মিউজিক সিস্টেম এবং পারিবারিক পরিবেশ নিয়ন্ত্রণ ব্যবস্থার উপর ভিত্তি করে তৈরি করা হয়েছে। বুদ্ধিমত্তায় বসবাসকারী, সমস্ত প্রয়োজনীয় সিস্টেম সম্পূর্ণরূপে ইনস্টল করা হয়েছে, এবং কমপক্ষে এক ধরণের বা তার বেশি ঐচ্ছিক সিস্টেম ইনস্টল করা গৃহস্থালির ব্যবস্থা বুদ্ধিমত্তাকে জীবিত রাখতে পারে। অতএব, এই সিস্টেমটিকে বুদ্ধিমান বাড়ি বলা যেতে পারে।

১. সিস্টেম ডিজাইন স্কিম

এই সিস্টেমটি বাড়িতে নিয়ন্ত্রিত ডিভাইস এবং রিমোট কন্ট্রোল ডিভাইস দিয়ে তৈরি। এর মধ্যে, পরিবারের নিয়ন্ত্রিত ডিভাইসগুলির মধ্যে প্রধানত ইন্টারনেট অ্যাক্সেস করতে পারে এমন কম্পিউটার, নিয়ন্ত্রণ কেন্দ্র, পর্যবেক্ষণ নোড এবং গৃহস্থালীর যন্ত্রপাতির নিয়ন্ত্রক অন্তর্ভুক্ত যা যুক্ত করা যেতে পারে। রিমোট কন্ট্রোল ডিভাইসগুলি মূলত রিমোট কম্পিউটার এবং মোবাইল ফোন দিয়ে তৈরি।

এই সিস্টেমের প্রধান কাজগুলি হল: ১) ওয়েব পৃষ্ঠার প্রথম পৃষ্ঠা ব্রাউজিং, পটভূমি তথ্য ব্যবস্থাপনা; ২) ইন্টারনেট এবং মোবাইল ফোনের মাধ্যমে গৃহস্থালীর যন্ত্রপাতি, নিরাপত্তা এবং আলোর সুইচ নিয়ন্ত্রণ উপলব্ধি করা; ৩) ব্যবহারকারীর সনাক্তকরণ উপলব্ধি করার জন্য RFID মডিউলের মাধ্যমে, যাতে চুরির ক্ষেত্রে ব্যবহারকারীকে SMS অ্যালার্মের মাধ্যমে অভ্যন্তরীণ নিরাপত্তা স্থিতি সুইচ সম্পূর্ণ করা যায়; ৪) কেন্দ্রীয় নিয়ন্ত্রণ ব্যবস্থাপনা সিস্টেম সফ্টওয়্যারের মাধ্যমে গৃহস্থালীর আলো এবং গৃহস্থালীর যন্ত্রপাতির স্থানীয় নিয়ন্ত্রণ এবং স্থিতি প্রদর্শন সম্পূর্ণ করা; ৫) ব্যক্তিগত তথ্য সংরক্ষণ এবং গৃহস্থালীর সরঞ্জামের স্থিতি সংরক্ষণ ডাটাবেস ব্যবহার করে সম্পন্ন করা হয়। কেন্দ্রীয় নিয়ন্ত্রণ এবং ব্যবস্থাপনা সিস্টেমের মাধ্যমে ব্যবহারকারীদের অভ্যন্তরীণ সরঞ্জামের অবস্থা জিজ্ঞাসা করা সুবিধাজনক।

2. সিস্টেম হার্ডওয়্যার ডিজাইন

সিস্টেমের হার্ডওয়্যার ডিজাইনের মধ্যে রয়েছে নিয়ন্ত্রণ কেন্দ্রের নকশা, মনিটরিং নোড এবং গৃহস্থালী যন্ত্রপাতি নিয়ন্ত্রকের ঐচ্ছিক সংযোজন (উদাহরণস্বরূপ বৈদ্যুতিক পাখা নিয়ন্ত্রক নিন)।

২.১ নিয়ন্ত্রণ কেন্দ্র

নিয়ন্ত্রণ কেন্দ্রের প্রধান কাজগুলি নিম্নরূপ: ১) একটি ওয়্যারলেস জিগবি নেটওয়ার্ক তৈরি করা, নেটওয়ার্কে সমস্ত মনিটরিং নোড যুক্ত করা এবং নতুন সরঞ্জাম গ্রহণ করা; ২) ব্যবহারকারী সনাক্তকরণ, ব্যবহারকারী কার্ডের মাধ্যমে বাড়িতে বা পিছনে ব্যবহারকারীকে অভ্যন্তরীণ সুরক্ষা সুইচ অর্জন করা; ৩) যখন কোনও চোর ঘরে প্রবেশ করে, তখন ব্যবহারকারীকে অ্যালার্মের জন্য একটি সংক্ষিপ্ত বার্তা পাঠান। ব্যবহারকারীরা সংক্ষিপ্ত বার্তার মাধ্যমে অভ্যন্তরীণ সুরক্ষা, আলো এবং গৃহস্থালীর যন্ত্রপাতিও নিয়ন্ত্রণ করতে পারেন; ৪) যখন সিস্টেমটি একা চলছে, তখন এলসিডি বর্তমান সিস্টেমের অবস্থা প্রদর্শন করে, যা ব্যবহারকারীদের দেখার জন্য সুবিধাজনক; ৫) বৈদ্যুতিক সরঞ্জামের অবস্থা সংরক্ষণ করুন এবং অনলাইনে সিস্টেমটি বাস্তবায়নের জন্য পিসিতে পাঠান।

হার্ডওয়্যারটি ক্যারিয়ার সেন্স মাল্টিপল অ্যাক্সেস/কলিশন ডিটেকশন (CSMA/CA) সমর্থন করে। 2.0 ~ 3.6V এর অপারেটিং ভোল্টেজ সিস্টেমের কম বিদ্যুৎ খরচের জন্য সহায়ক। নিয়ন্ত্রণ কেন্দ্রে ZigBee সমন্বয়কারী মডিউলের সাথে সংযোগ স্থাপন করে বাড়ির ভিতরে একটি ওয়্যারলেস ZigBee স্টার নেটওয়ার্ক সেট আপ করুন। এবং নেটওয়ার্কে যোগদানের জন্য নেটওয়ার্কে টার্মিনাল নোড হিসাবে হোম অ্যাপ্লায়েন্স কন্ট্রোলার যুক্ত করার জন্য নির্বাচিত সমস্ত মনিটরিং নোড, যাতে অভ্যন্তরীণ নিরাপত্তা এবং হোম অ্যাপ্লায়েন্সের ওয়্যারলেস ZigBee নেটওয়ার্ক নিয়ন্ত্রণ উপলব্ধি করা যায়।

২.২ মনিটরিং নোড

মনিটরিং নোডের কাজগুলি নিম্নরূপ: ১) চোর আক্রমণ করলে মানুষের শরীরের সংকেত সনাক্তকরণ, শব্দ এবং আলোর অ্যালার্ম; ২) আলো নিয়ন্ত্রণ, নিয়ন্ত্রণ মোডটি স্বয়ংক্রিয় নিয়ন্ত্রণ এবং ম্যানুয়াল নিয়ন্ত্রণে বিভক্ত, অভ্যন্তরীণ আলোর শক্তি অনুসারে স্বয়ংক্রিয়ভাবে আলো চালু/বন্ধ করা হয়, ম্যানুয়াল নিয়ন্ত্রণ আলো নিয়ন্ত্রণ কেন্দ্রীয় নিয়ন্ত্রণ ব্যবস্থার মাধ্যমে হয়, (৩) অ্যালার্ম তথ্য এবং অন্যান্য তথ্য নিয়ন্ত্রণ কেন্দ্রে পাঠানো হয় এবং সরঞ্জাম নিয়ন্ত্রণ সম্পূর্ণ করার জন্য নিয়ন্ত্রণ কেন্দ্র থেকে নিয়ন্ত্রণ আদেশ গ্রহণ করে।

ইনফ্রারেড প্লাস মাইক্রোওয়েভ ডিটেকশন মোড হল মানবদেহের সিগন্যাল সনাক্তকরণের সবচেয়ে সাধারণ উপায়। পাইরোইলেকট্রিক ইনফ্রারেড প্রোব হল RE200B, এবং অ্যামপ্লিফিকেশন ডিভাইস হল BISS0001। RE200B 3-10 V ভোল্টেজ দ্বারা চালিত এবং এতে অন্তর্নির্মিত পাইরোইলেকট্রিক ডুয়াল-সেনসিটিভ ইনফ্রারেড উপাদান রয়েছে। যখন উপাদানটি ইনফ্রারেড আলো গ্রহণ করে, তখন প্রতিটি উপাদানের মেরুতে আলোক বৈদ্যুতিক প্রভাব দেখা দেবে এবং চার্জ জমা হবে। BISS0001 হল একটি ডিজিটাল-অ্যানালগ হাইব্রিড asIC যা অপারেশনাল অ্যামপ্লিফায়ার, ভোল্টেজ তুলনাকারী, স্টেট কন্ট্রোলার, বিলম্ব সময় টাইমার এবং ব্লকিং সময় টাইমার দ্বারা গঠিত। RE200B এবং কয়েকটি উপাদানের সাথে একসাথে, প্যাসিভ পাইরোইলেকট্রিক ইনফ্রারেড সুইচ তৈরি করা যেতে পারে। মাইক্রোওয়েভ সেন্সরের জন্য Ant-g100 মডিউল ব্যবহার করা হয়েছিল, কেন্দ্রের ফ্রিকোয়েন্সি ছিল 10 GHz, এবং সর্বোচ্চ স্থাপনের সময় ছিল 6μs। পাইরোইলেকট্রিক ইনফ্রারেড মডিউলের সাথে মিলিত হয়ে, লক্ষ্য সনাক্তকরণের ত্রুটির হার কার্যকরভাবে হ্রাস করা যেতে পারে।

আলো নিয়ন্ত্রণ মডিউলটি মূলত আলোক সংবেদনশীল প্রতিরোধক এবং আলোক নিয়ন্ত্রণ রিলে দিয়ে গঠিত। আলোক সংবেদনশীল প্রতিরোধকটিকে 10 K ω এর সামঞ্জস্যযোগ্য প্রতিরোধকের সাথে সিরিজে সংযুক্ত করুন, তারপর আলোক সংবেদনশীল প্রতিরোধকের অন্য প্রান্তটি মাটির সাথে সংযুক্ত করুন এবং সামঞ্জস্যযোগ্য প্রতিরোধকের অন্য প্রান্তটি উচ্চ স্তরে সংযুক্ত করুন। বর্তমান আলো চালু আছে কিনা তা নির্ধারণ করার জন্য SCM অ্যানালগ-টু-ডিজিটাল কনভার্টারের মাধ্যমে দুটি প্রতিরোধ সংযোগ বিন্দুর ভোল্টেজ মান পাওয়া যায়। আলো চালু করার সময় আলোর তীব্রতা পূরণের জন্য ব্যবহারকারী দ্বারা সামঞ্জস্যযোগ্য প্রতিরোধ সামঞ্জস্য করা যেতে পারে। অভ্যন্তরীণ আলোর সুইচগুলি রিলে দ্বারা নিয়ন্ত্রিত হয়। শুধুমাত্র একটি ইনপুট/আউটপুট পোর্ট অর্জন করা যেতে পারে।

২.৩ যোগ করা হোম অ্যাপ্লায়েন্স কন্ট্রোলার নির্বাচন করুন

ডিভাইস নিয়ন্ত্রণ অর্জনের জন্য মূলত ডিভাইসের কার্যকারিতা অনুসারে গৃহস্থালী যন্ত্রপাতির নিয়ন্ত্রণ যোগ করতে বেছে নিন, এখানে উদাহরণ হিসেবে বৈদ্যুতিক পাখার কথা বলা হয়েছে। ফ্যান নিয়ন্ত্রণ হল নিয়ন্ত্রণ কেন্দ্র হল পিসি ফ্যান নিয়ন্ত্রণ নির্দেশাবলী যা ZigBee নেটওয়ার্ক বাস্তবায়নের মাধ্যমে বৈদ্যুতিক পাখা নিয়ন্ত্রকে পাঠানো হবে, বিভিন্ন যন্ত্রপাতি সনাক্তকরণ নম্বর ভিন্ন, উদাহরণস্বরূপ, এই চুক্তির বিধান ফ্যান সনাক্তকরণ নম্বর 122, গার্হস্থ্য রঙিন টিভি সনাক্তকরণ নম্বর 123, এইভাবে বিভিন্ন বৈদ্যুতিক গৃহস্থালী যন্ত্রপাতি নিয়ন্ত্রণ কেন্দ্রের স্বীকৃতি উপলব্ধি করা। একই নির্দেশ কোডের জন্য, বিভিন্ন গৃহস্থালী যন্ত্রপাতি বিভিন্ন ফাংশন সম্পাদন করে। চিত্র 4 সংযোজনের জন্য নির্বাচিত গৃহস্থালী যন্ত্রপাতির গঠন দেখায়।

৩. সিস্টেম সফটওয়্যার ডিজাইন

সিস্টেম সফটওয়্যার ডিজাইনে মূলত ছয়টি অংশ থাকে, যা হল রিমোট কন্ট্রোল ওয়েব পেজ ডিজাইন, সেন্ট্রাল কন্ট্রোল ম্যানেজমেন্ট সিস্টেম ডিজাইন, কন্ট্রোল সেন্টার মেইন কন্ট্রোলার ATMegal28 প্রোগ্রাম ডিজাইন, CC2430 কোঅর্ডিনেটর প্রোগ্রাম ডিজাইন, CC2430 মনিটরিং নোড প্রোগ্রাম ডিজাইন, CC2430 সিলেক্ট অ্যাড ডিভাইস প্রোগ্রাম ডিজাইন।

৩.১ জিগবি সমন্বয়কারী প্রোগ্রাম ডিজাইন

সমন্বয়কারী প্রথমে অ্যাপ্লিকেশন লেয়ার ইনিশিয়ালাইজেশন সম্পন্ন করে, অ্যাপ্লিকেশন লেয়ার স্টেট এবং রিসিভ স্টেটকে আইডলে সেট করে, তারপর গ্লোবাল ইন্টারাপ্ট চালু করে এবং I/O পোর্ট ইনিশিয়ালাইজ করে। এরপর সমন্বয়কারী একটি ওয়্যারলেস স্টার নেটওয়ার্ক তৈরি শুরু করে। প্রোটোকলে, সমন্বয়কারী স্বয়ংক্রিয়ভাবে 2.4 GHz ব্যান্ড নির্বাচন করে, প্রতি সেকেন্ডে সর্বাধিক বিটের সংখ্যা 62 500, ডিফল্ট PANID হল 0 × 1347, সর্বাধিক স্ট্যাক গভীরতা 5, প্রতি প্রেরণে সর্বাধিক বাইটের সংখ্যা 93 এবং সিরিয়াল পোর্ট বড রেট হল 57 600 বিট/সেকেন্ড। SL0W TIMER প্রতি সেকেন্ডে 10টি ইন্টারাপ্ট তৈরি করে। ZigBee নেটওয়ার্ক সফলভাবে প্রতিষ্ঠিত হওয়ার পরে, সমন্বয়কারী তার ঠিকানা নিয়ন্ত্রণ কেন্দ্রের MCU-তে পাঠায়। এখানে, নিয়ন্ত্রণ কেন্দ্র MCU ZigBee কোঅর্ডিনেটরকে মনিটরিং নোডের সদস্য হিসেবে শনাক্ত করে এবং এর চিহ্নিত ঠিকানা হল 0। প্রোগ্রামটি মূল লুপে প্রবেশ করে। প্রথমে, টার্মিনাল নোড দ্বারা নতুন ডেটা পাঠানো হয়েছে কিনা তা নির্ধারণ করুন, যদি থাকে, তাহলে ডেটা সরাসরি নিয়ন্ত্রণ কেন্দ্রের MCU-তে প্রেরণ করা হয় কিনা তা নির্ধারণ করুন; যদি থাকে, তাহলে সংশ্লিষ্ট ZigBee টার্মিনাল নোডে নির্দেশাবলী প্রেরণ করুন; নিরাপত্তা খোলা আছে কিনা, চোর আছে কিনা তা বিচার করুন, যদি থাকে, তাহলে নিয়ন্ত্রণ কেন্দ্রের MCU-তে অ্যালার্ম তথ্য পাঠান; আলো স্বয়ংক্রিয় নিয়ন্ত্রণ অবস্থায় আছে কিনা তা বিচার করুন, যদি থাকে, তাহলে নমুনার জন্য অ্যানালগ-টু-ডিজিটাল কনভার্টার চালু করুন, নমুনা মান আলো চালু বা বন্ধ করার চাবিকাঠি, যদি আলোর অবস্থা পরিবর্তন হয়, তাহলে নতুন অবস্থার তথ্য নিয়ন্ত্রণ কেন্দ্র MC-U-তে প্রেরণ করা হয়।

৩.২ জিগবি টার্মিনাল নোড প্রোগ্রামিং

ZigBee টার্মিনাল নোড বলতে ZigBee কোঅর্ডিনেটর দ্বারা নিয়ন্ত্রিত ওয়্যারলেস ZigBee নোডকে বোঝায়। সিস্টেমে, এটি মূলত মনিটরিং নোড এবং গৃহস্থালী যন্ত্রপাতি নিয়ন্ত্রকের ঐচ্ছিক সংযোজন। ZigBee টার্মিনাল নোডের আরম্ভকরণের মধ্যে অ্যাপ্লিকেশন লেয়ার ইনিশিয়ালাইজেশন, ইন্টারাপ্ট খোলা এবং I/O পোর্টগুলি আরম্ভ করাও অন্তর্ভুক্ত। তারপর ZigBee নেটওয়ার্কে যোগদানের চেষ্টা করুন। এটি মনে রাখা গুরুত্বপূর্ণ যে ZigBee কোঅর্ডিনেটর সেটআপ সহ শুধুমাত্র এন্ড নোডগুলিকেই নেটওয়ার্কে যোগদানের অনুমতি দেওয়া হয়। যদি ZigBee টার্মিনাল নোড নেটওয়ার্কে যোগদান করতে ব্যর্থ হয়, তবে এটি প্রতি দুই সেকেন্ডে আবার চেষ্টা করবে যতক্ষণ না এটি সফলভাবে নেটওয়ার্কে যোগদান করে। নেটওয়ার্কে সফলভাবে যোগদানের পর, ZI-Gbee টার্মিনাল নোড তার নিবন্ধন তথ্য ZigBee কোঅর্ডিনেটরের কাছে পাঠায়, যা তারপর ZigBee টার্মিনাল নোডের নিবন্ধন সম্পূর্ণ করার জন্য এটি নিয়ন্ত্রণ কেন্দ্রের MCU-তে ফরোয়ার্ড করে। যদি ZigBee টার্মিনাল নোড একটি মনিটরিং নোড হয়, তাহলে এটি আলো এবং নিরাপত্তা নিয়ন্ত্রণ উপলব্ধি করতে পারে। এই প্রোগ্রামটি জিগবি সমন্বয়কারীর অনুরূপ, তবে মনিটরিং নোডকে জিগবি সমন্বয়কারীর কাছে ডেটা পাঠাতে হয় এবং তারপরে জিগবি সমন্বয়কারী নিয়ন্ত্রণ কেন্দ্রের এমসিইউতে ডেটা পাঠায়। যদি জিগবি টার্মিনাল নোডটি একটি বৈদ্যুতিক পাখা নিয়ন্ত্রক হয়, তবে এটি কেবল অবস্থা আপলোড না করে উপরের কম্পিউটারের ডেটা গ্রহণ করতে হবে, তাই ওয়্যারলেস ডেটা গ্রহণের বাধায় এর নিয়ন্ত্রণ সরাসরি সম্পন্ন করা যেতে পারে। ওয়্যারলেস ডেটা গ্রহণের বাধায়, সমস্ত টার্মিনাল নোড প্রাপ্ত নিয়ন্ত্রণ নির্দেশাবলীকে নোডের নিয়ন্ত্রণ পরামিতিগুলিতে অনুবাদ করে এবং নোডের মূল প্রোগ্রামে প্রাপ্ত ওয়্যারলেস নির্দেশাবলী প্রক্রিয়া করে না।

৪ অনলাইন ডিবাগিং

কেন্দ্রীয় নিয়ন্ত্রণ ব্যবস্থাপনা ব্যবস্থা দ্বারা জারি করা স্থির সরঞ্জামের নির্দেশ কোডের জন্য ক্রমবর্ধমান নির্দেশ কম্পিউটারের সিরিয়াল পোর্টের মাধ্যমে নিয়ন্ত্রণ কেন্দ্রের MCU-তে এবং দুই-লাইন ইন্টারফেসের মাধ্যমে সমন্বয়কারীর কাছে এবং তারপর সমন্বয়কারীর দ্বারা ZigBee টার্মিনাল নোডে পাঠানো হয়। যখন টার্মিনাল নোড ডেটা গ্রহণ করে, তখন ডেটা আবার সিরিয়াল পোর্টের মাধ্যমে পিসিতে পাঠানো হয়। এই পিসিতে, ZigBee টার্মিনাল নোড দ্বারা প্রাপ্ত ডেটা নিয়ন্ত্রণ কেন্দ্র দ্বারা প্রেরিত ডেটার সাথে তুলনা করা হয়। কেন্দ্রীয় নিয়ন্ত্রণ ব্যবস্থাপনা ব্যবস্থা প্রতি সেকেন্ডে 2টি নির্দেশনা পাঠায়। 5 ঘন্টা পরীক্ষার পরে, যখন এটি দেখায় যে প্রাপ্ত প্যাকেটের মোট সংখ্যা 36,000 প্যাকেট, তখন পরীক্ষামূলক সফ্টওয়্যারটি বন্ধ হয়ে যায়। মাল্টি-প্রোটোকল ডেটা ট্রান্সমিশন টেস্টিং সফ্টওয়্যারের পরীক্ষার ফলাফল চিত্র 6-এ দেখানো হয়েছে। সঠিক প্যাকেটের সংখ্যা 36,000, ভুল প্যাকেটের সংখ্যা 0 এবং নির্ভুলতার হার 100%।

স্মার্ট হোমের অভ্যন্তরীণ নেটওয়ার্কিং বাস্তবায়নের জন্য জিগবি প্রযুক্তি ব্যবহার করা হয়, যার সুবিধা রয়েছে সুবিধাজনক রিমোট কন্ট্রোল, নতুন সরঞ্জামের নমনীয় সংযোজন এবং নির্ভরযোগ্য নিয়ন্ত্রণ কর্মক্ষমতা। ব্যবহারকারী সনাক্তকরণ এবং সিস্টেম সুরক্ষা উন্নত করতে RFTD প্রযুক্তি ব্যবহার করা হয়। GSM মডিউলের অ্যাক্সেসের মাধ্যমে, রিমোট কন্ট্রোল এবং অ্যালার্ম ফাংশনগুলি বাস্তবায়িত হয়।