W tym artykule: Cele projektowe komunikacji bezprzewodowej ZigBee Obszary zastosowań sieci radiowej ZigBee; jakie urządzenia są zawarte w tej sieci; zalety radia ZigBee; scenariusze sterowania inteligentnym domem.
Od ponad wieku ludzkość używa różnych domowych urządzeń elektrycznych, światło elektryczne stało się nam znane i powszechne, ponieważ prąd jest dziś dostarczany do prawie każdego domu. Jednak sprzętem i urządzeniami AGD trzeba jakoś zagospodarować, co zmusza właścicieli domów do rozwiązania nie tylko problemu z faktyczną budową sieci przewodowej, ale także do dokładnego zaplanowania punktów rozmieszczenia przełączników, paneli sterujących dla różnych systemów inteligentnego domu. Co więcej, nie jest możliwe dokładne uwzględnienie pozycji wszystkich niezbędnych przełączników, a żłobienie ścian w nowych punktach jest żmudne i obarczone kosztownymi naprawami kapitałowymi. System oparty na ZigBee Radio może całkowicie rozwiązać ten problem i nie tylko..
Sieć bezprzewodowa dla inteligentnego domu
W ciągu ostatnich dwóch dekad bezprzewodowe sieci komunikacyjne, takie jak Bluetooth i Wi-Fi, stały się nam powszechne i dobrze znane. Nadają się do sieci internetowych, ale nie są wystarczająco wygodne do stosowania w systemach sterowania inteligentnym domem ze względu na wąskie ograniczenia liczby urządzeń podłączonych do takich sieci, duży pobór mocy, stosunkowo wolną odpowiedź (np. Dla Bluetooth to 3 sekundy) oraz co ważne, jakość komunikacji zależy od barier strukturalnych między urządzeniami w sieci. Sieci zbudowane w oparciu o protokół ZigBee przewyższają inne odpowiedniki sieciowe we wszystkich punktach opisanych powyżej.
Rozwój sieci opartych na ZigBee Radio został zapoczątkowany w 1998 roku przez firmę Philips, po nieudanych próbach wykorzystania technologii Bluetooth i Wi-Fi przez inżynierów wielu czołowych firm z branży elektroniki konsumenckiej i medycznej. ZigBee Alliance, które rozwija odpowiednią cyfrową sieć radiową, skupia dziś przedstawicieli kilkuset światowych firm zainteresowanych tym produktem..
Inteligentny dom – obszar zastosowań z protokołami ZigBee Radio:
- sprzęt gospodarstwa domowego przeznaczony do rozrywki w gospodarstwie domowym (sprzęt muzyczny i filmowy);
- sterowniki sterujące urządzeniami oświetleniowymi, warunkami temperaturowymi, sprzętem bezpieczeństwa;
- kontrolery alarmowe odpowiedzialne za monitorowanie zużycia energii elektrycznej, wody, gazu, systemów przeciwpożarowych i dymowych, zarządzanie dostępem do budynku itp..
Bezprzewodowe sieci sensorowe ZigBee znajdują zastosowanie zarówno w gospodarstwie domowym, jak i przemyśle, pobór mocy ich elementów jest niezwykle niski, co pozwala na prawidłową pracę urządzeń przez dwa lata bez konieczności ładowania czy wymiany baterii. Szybkość odpowiedzi w takich sieciach wynosi 0,015 sekundy, tj. przekracza 200-krotnie podobne parametry sieci Bluetooth.
Urządzenia tworzące sieć radiową ZigBee są podzielone na trzy typy – koordynator, router i urządzenie końcowe.
Urządzenie koordynacyjne jest odpowiedzialne za tworzenie drzewa sieci i komunikację między innymi sieciami, w każdej sieci ZigBee Radio znajduje się co najmniej jedno takie urządzenie, które uruchamia sieć. Koordynator pełni jednocześnie funkcje zapewnienia bezpieczeństwa sieci i konfigurowania podłączonych do niej urządzeń. W swojej bazie danych przechowuje informacje o drzewie sieci i wszystkich urządzeniach znajdujących się w tej sieci – po wykryciu nowego urządzenia koordynator decyduje o jego przyjęciu i synchronizuje pracę sieci z uwzględnieniem tego urządzenia.
Router przesyła pakiety danych między urządzeniami sieciowymi i uruchamia aplikacje. Całkowita liczba routerów w danej sieci zależy od liczby punktów końcowych obsługiwanych przez każde takie urządzenie – do jednego routera można podłączyć maksymalnie 32 węzły mobilne lub nieaktywne. Ponieważ działanie tych urządzeń wiąże się z ciągłym wysyłaniem i odbieraniem danych sieciowych, są one podłączone do stacjonarnego źródła zasilania.
Urządzenie końcowe (węzeł mobilny lub uśpiony) jest w stanie odbierać i przesyłać informacje tylko do jednego węzła (routera lub koordynatora), urządzenie to nie przesyła danych między urządzeniami i ma na celu zmniejszenie obciążenia węzłów sieci, co pozwala im zminimalizować zużycie energii. Zasadniczo urządzeniami końcowymi są różne kontrolery wykonawcze i czujniki..
Jak korzystać z sieci radiowej ZigBee
Jednym z popularnych obszarów zastosowania produktów okablowania, w którym stosowana jest technologia ZigBee, jest programowanie działań scenariuszowych realizowanych przez system sterowania inteligentnego domu w odpowiedzi na określone zdarzenie. Takim zdarzeniem może być dotknięcie określonego klawisza włącznika, sygnał z jednego z czujników (np. Poziom oświetlenia, zadymienie, wilgotność, temperatura, ruch itp.) Lub timer.
Tym samym po naciśnięciu jednego klawisza nastąpi szereg czynności określających scenariusz – jedne grupy lamp zgasną a inne zostaną uruchomione, rolety zmienią swoje położenie, reżim temperaturowy urządzeń grzewczych, tryb pracy systemu bezpieczeństwa itp..
Naciśnięciu przycisków i włączeniu skryptów zaprogramowanych dla tego naciśnięcia towarzyszy sygnalizacja świetlna przy przycisku – czerwona dioda oznacza aktywację tego scenariusza, zielona sygnalizuje obecność zasilania (świeci na czerwono po naciśnięciu klawisza). Scenariuszami można sterować również zdalnie – za pomocą pilota lub przez kanał GSM, ze smartfona.
Oczywiście możliwe jest zbudowanie niezbędnych sieci i zaprogramowanie ich na określone scenariusze przy użyciu klasycznego okablowania, ale będzie to wymagało kilkudziesięciu metrów kabla, wielometrowych rowków w ścianach, sporego nakładu pracy i sporo czasu, nie mówiąc o nieuniknionych poważnych naprawach. A potem – czy uda się w toku takiej pracy przewidzieć wszystkie przyszłe potrzeby gospodarstw domowych, bo po jakimś czasie te potrzeby się zmienią, będziecie chcieli coś zmienić, np. Uzupełnić istniejący system o nowe urządzenia sieciowe, co będzie oznaczało nowe większe naprawy i nowe wydatki?
Tymczasem sieci radiowe w inteligentnym domu nie będą wymagały układania nowych linii elektroenergetycznych i zmiany punktów rozmieszczenia przełączników – istnieją rozwiązania dla tradycyjnego okablowania, które pozwalają na połączenie go z siecią bezprzewodową pod warunkiem wymiany starych przełączników na nowe wyposażone w moduł radiowy.
Rozwiązania dla tradycyjnego okablowania
Niekwestionowaną zaletą sieci opartych na ZigBee Radio jest możliwość rozszerzenia liczby uczestników sieci do 65 000 urządzeń, wysyłania i odbierania pakietów w ramach sieci z prędkością 250 Kbps, brak konieczności neutralnego (uziemienia), samoodtwarzania i konfiguracji. W przypadku awarii jednego z urządzeń sieciowych – routerów, połączenie między komendą a urządzeniem wykonawczym nie zostanie zerwane, ponieważ każde urządzenie wykonawcze, jeśli jest to konieczne, może przekazywać sygnały radiowe poleceń swoimi kanałami do urządzeń w sieci.
Rozmiar radiotelefonu ZigBee nie przekracza 25 mm, dlatego akcesoria okablowania w niego wyposażone można montować w otworach montażowych o standardowych wymiarach, a brak konieczności okablowania elektrycznego pozwala na umieszczenie takiego przełącznika na dowolnej powierzchni w pomieszczeniu poprzez przyklejenie do niego. A jeśli wcześniej trzeba było wstać i przejść do miejsca, w którym zostało umieszczone urządzenie, aby zmienić natężenie światła, ocenić gościa przy drzwiach, obniżyć lub zwiększyć temperaturę w pomieszczeniu itp., To przy urządzeniach ZigBee Radio nie jest to konieczne – wystarczy zwrócić się do znajdującego się urządzenia w dowolnym miejscu dogodnym dla domowników, na przykład w pobliżu ulubionego krzesła czy biurka.
Na poziom komfortu naszych domów i mieszkań składa się wiele elementów – jakieś 30-40 lat temu głównymi kryteriami były obecność osobnej łazienki, zsypu na śmieci i kuchenki gazowej, bliskość do domu przystanku autobusowego czy stacji metra. Dziś poziom komfortu zależy bezpośrednio od dobrego wypoczynku po dniach pracy, możliwości relaksu bez naprzemiennej pracy i problemów domowych. A systemy oparte na ZigBee Radio są zaprojektowane właśnie do tego celu..
Bądź pierwszy, który skomentuje ten wpis