29590 ban_at_semiconductor_540x150

Hệ thống tự động hóa nhà thông minh dựa trên nền tảng WebServer

Email In PDF.
Nền tảng cơ bản trong hệ thống tự động hóa là các ứng dụng được quản lí dựa trên nên tảng kết nối giữa các máy chủ với nhau. Sự thật hiển nhiên là còn rất nhiều thiếu sót đặt biệt với hệ thống thời gian thực cũng như chi phí sản xuất rất cao so với tình hình thực tiễn hiện này. Thiếu sót này có thể được khắc phục bằng cách sử dụng một máy chủ web nhúng vào vị trí của một máy chủ dựa trên PC.
 
Embedded Web Server là một hệ thống chip đơn với chuẩn kết nối qua mạng Ethernet. Bằng cách nhúng Ethernet vào một thiết bị, nó có khả năng giao tiếp thông qua Ethernet mà không cần sử dụng với bất cứ máy tính nào. Các máy chủ cho phép truy cập Web để hệ thống sẽ tự động hóa giám sát và cung cấp một giải pháp kết nối mạng có khả năng mở rộng được tối ưu hóa đối với thiết bị, công nghiệp và các ứng dụng trong tự động hóa. Người sử dụng có thể login để kiểm tra hiện trạng của hệ thống thông qua các trang chủ bằng cách sử dụng trình duyệt web bất kì(IE,firefox…), và kiểm soát các thiết bị trong gia đình và tìm hiểu về tình trạng hoạt động của nó hiện tại như thế nào. Chúng tôi sẽ giới thiệu một nguyên mẫu của một ứng dụng với chi phí thấp, được thiết kế để theo dõi và kiểm soát các thiết bị gia dụng trong gia đình thông qua trình duyệt web. Đồng thời, người dùng có thể theo dõi tình hình an ninh ở nhà trong thời gian thực thông qua các cảm biến khác nhau được cài đặt ở nhà.
 
Ngày nay với sự phát triển không ngừng của công nghệ và mạng chúng ta có thể thấy đời sống con người đã được thay đổi hoàn toàn theo hướng tích cực hơn và tự động hóa đóng một vai trò quan trọng trong cả đời sống và công nghiệp.Sự phát triển đó đã giúp con người càng lúc càng hoàn thiện hơn về đời sống , việc quản lý nhà chỉ với bằng một cú click chuột đã không còn là ước mơ xa vời của con người mà nó đã được “hiện thực hóa” một cách đầy đủ và chi tiết nhất.Những lợi ích mà nó mang lại chúng ta có thể liệt kê ra như sau:
  • Giảm chi phí do giám sát từ xa, hiệu quả trong việc chẩn đoán, gỡ lỗi và nâng cấp phần mềm.
  • Lập trình từ xa và lên lịch cụ thể thông qua mạng riêng ảo.
  • Thuận tiện và an toàn mà đi kèm với khả năng theo dõi tình trạng của một ngôi nhà thông minh và kiểm soát tất cả các thiết bị gia dụng khi xa nhà thông qua internet.
Một web server là một hệ thống với hosts là một website và đáp ứng tất cả các yêu cầu từ các clients. Các máy chủ của web đều dựa trên yêu cầu chung của một hệ thống điều hành, các trang web hoặc ứng dụng đòi hỏi chi phí rất lớn và chiếm dung lượng khá nhiều trong bộ nhớ và đôi khi còn yêu cầu một vài phần cứng đặt biệt nào đó. Để sử dụng các ứng dụng chúng ta chỉ việc truy cập vào một hệ thống nhúng thông qua trình duyệt Web thông qua Web server. Các trang web đều hiện thị dưới dạng HTML (HTML = Ngôn ngữ đánh dấu siêu văn bản) và hình ảnh trên toàn thế giới tại bất cứ thời điểm nào và chỉ bằng việc kết nối thông qua internet. Điều này xảy ra dựa trên giao thức HTTP (Hyper Text Transfer Protocol). Một giao thức TCP/IP dựa trên các tiêu chuẩn phức tạp và nhằm quản lý toàn bộ các thông tin liên lạc. Web server (máy chủ HTTP) và trình duyệt (HTTP client) xây dựng dựa trên nền các ứng dụng của TCP/IP.
 
Mục đích của của chúng ta là đề ra một nguyên mẫu chip chi phí thấp, sử dụng bằng cách nhúng vào web-server, với một kết nối TCP-IP, như vậy  nó cho phép nhận và gửi lệnh cho hệ thống tự động hóa và mục đích giám sát kỹ thuật số mà không cần phải có một máy tính máy chủ chuyên dụng hoặc phần mềm thậm chí đặc biệt.
 
Nền tảng kĩ thuật cơ bản và các thông số của hệ thống
 
Các kiến trúc của hệ thống tự động hóa và giám sát sẽ được thể hiện trong hình minh họa dưới đây. Nó bao gồm ba phần, hệ thống nhúng web server là trái timvà hệ thống giám sát, cảm biến và các thiết bị và phía clients. Embedded Web Server giao tiếp với các thiết bị và các cảm biến và thông qua các Embedded Web Server với một khách hàng có thể kiểm soát các thiết bị và giám sát các cảm biến. Một Embedded Web Server là một web server được kết hợp vào một thiết bị nhúng hoặc thiết bị. Nhúng một máy chủ web như hình tiếp theo cho phép một sản phẩm có giao diện người dùng riêng của mình, với nhiều hình thức của các trang web. Người dùng có thể tương tác với sản phẩm sử dụng các trình duyệt web chuẩn.  
 
embedded-web-server-1
Hệ thống Embedded Web Server 
 
embedded-web-server-2
Embedded Web Server WIZ220IO
Mục tiêu ban đầu của chúng ta là đưa ra một hệ thống với chi phí giá thành rẻ, chúng tôi sử dụng một WIZ220IO chi phí thấp như là máy chủ web nhúng cho việc thực hiện của các mẫu thử nghiệm. WIZ220IO là một hệ thống nhúng với module I / O từ xa có thể kiểm soát và giám sát các cổng I/O từ xa thông qua Internet. Nó có thể theo dõi và kiểm soát các cổng I/O bằng cách sử dụng chương trình ứng dụng Windows hoặc các máy chủ Web nhúng. Có 16 I/O kĩ thuật số và 4 I/O tương tự được hỗ trợ bởi WIZ220IO. Các tính năng chính của nó là:
  • Hoạt động như HTTP Server
  • Cung cấp Chương trình và Công cụ để kiểm soát, giám sát và cấu hình dễ dàng
  • Hỗ trợ tốc độ 10/100Mbps Ethernet
  • 8 cổng đầu vào kỹ thuật số
  • 8 cổng đầu ra kỹ thuật số
  • 2 cổng đầu vào Analog với độ phân giải 12-bit
  • (Loại Voltage)
  • 2 cổng ra tương tự với độ phân giải 12-bit
  • (Loại Voltage)
  • 1 cổng đầu ra UART
  • Thu thập dữ liệu và truyền đến máy chủ.
Cấu hình của Web server

embedded-web-server-3
Giao diện cấu hình WebServer

Qua hình trên chúng ta có thể nhận thấy sự dễ dàng trong việc cấu hình hệ thống cũng như quản lý và điều khiển các I/O , việc trong đổi dữ liệu cũng như upload các lệnh đơn giản chỉ với việc click chuột.Chúng tôi sẽ liệt kê cụ thể chức năng của từng Tab và cách sử dụng một cách hiệu quả nhất các tab khi nó thật sự đến tay của khách hàng.
 
Network tab
 
Trong Tab Network bao gồm các công cụ để cấu hình, thông tin mạng và các thông số thông báo có thể được thiết lập. Các thông tin mạng là một thông tin liên lạc thông qua Ethernet chẳng hạn như một địa chỉ IP, địa chỉ gateway và một subnet mask.Nếu module có thể được chỉ định với những thông tin cố định từ nhà cung cấp dịch vụ ISP, bạn có thể thiết lập các tùy chọn trong DHCP. Bằng cách thiết lập tùy chọn DHCP, thông tin mạng có thể được phân công máy chủ DHCP. Các tùy chọn thông báo có chức năng gửi các giá trị I / O đến các máy chủ lưu trữ quy định mà chúng ta đã thiết lập. 
 
embedded-web-server-4
 
Serial Tab
 
Tab serial với các chức năng cấu hình sau đây:
  • Speed: Hỗ trợ tốc độ truyền từ 1200bps đến 230400bps.
  • DataBit: Nó hỗ trợ 7bit hoặc 8 bit dữ liệu bit.
  • Parity: Hỗ trợ lẻ, thậm chí không có tùy chọn của tính chẵn lẻ.
  • Stop Bit: Chỉ hỗ trợ 1bit.
  • Flow: Hỗ trợ kiểm soát dòng chảy không, RTS / CTS.
embedded-web-server-5

Input/Output Tab
 
Tab Input/Output được sử dụng trong việc kiểm soát I / O và giám sát chúng . Khi bạn nhấp vào nút  "Update I / O Status", nó sẽ hiển thị các thông số I / O tại thời điểm đó. Trong các thông số kỹ thuật số, một chỉ số màu xanh lá cây có nghĩa là cổng được khẳng định 'High' và chỉ số màu xám có nghĩa là ‘LOW’. Mỗi cổng có thể được thiết lập 'High' bằng cách đánh dấu “Digital output control” và nhấp vào nút' Update I / O Status'. Analog I / O có phạm vi từ 0 đến 4095 và là loại điện áp. Trong tình trạng đầu vào Analog, '4095 'có nghĩa là giá trị đầu vào tối đa là cùng một giá trị '5 V_Input (VCC). Tuy nhiên, đầu ra tương tự tối đa giá trị '4095 'tạo ra
4V. Mặt khác, giá trị tối đa tương tự là 4V
 
embedded-web-server-6
 
Trang Web cấu hình
 
Sau khi cấu hình web server xong chúng ta có thể upload web page trong server bằng cách sử dụng các web page upload option . Chúng ta có thể kiểm soát và thay đổi thiết bị và cảm biến bằng cách truy cập vào các trang web và sau đó thay đổi trạng thái của các cổng tại các tab. Một trong những phiên bản chúng tôi đã thử nghiệm sẽ cho các bạn thấy rõ hơn công dụng của  Embedded Web Server. 
 
embedded-web-server-7
 
Kết luận
 
Hê thống tự động hóa và giám sát hệ thống nhúng thông qua web server là một thí nghiệm thành công. Hệ thống sử dụng một hệ thống nhúng vào web server để giám sát và kiểm soát cảm biến và thiết bị gia dụng. Hệ thống này có thể truy cập từ bất kỳ máy tính / máy tính xách tay, PDA hoặc điện thoại thông minh có kết nối internet. Điều này không chỉ giúp loại bỏ sự cần thiết cho có một máy tính máy chủ chuyên dụng để duy trì các trang web, cũng như việc cần thiết phải có một phần mềm đặc biệt, do đó chứng minh mang lại lợi ích về giảm thiểu chi phí.
 
(theo: Embedded.com.vn)

Tin mới hơn:
Tin cũ hơn: