În acest articol: Obiective de proiectare pentru comunicații wireless ZigBee Zonele de aplicații pentru rețelele radio ZigBee; ce dispozitive sunt incluse în această rețea; avantajele Radio ZigBee; scenarii inteligente de control la domiciliu.
De mai bine de un secol, omenirea folosește diverse aparate electrice de uz casnic, lumina electrică a devenit familiară și obișnuită pentru noi, deoarece energia electrică este furnizată aproape în fiecare casă astăzi. Cu toate acestea, aparatele și dispozitivele electrice de uz casnic trebuie gestionate cumva, ceea ce îi obligă pe proprietarii de locuințe să rezolve nu numai problema construcției efective a unui sistem de alimentare cu fir, ci și să planifice cu atenție punctele de plasare a întrerupătorilor, a panourilor de control pentru diverse sisteme inteligente pentru locuințe. Mai mult decât atât, nu este posibilă luarea în considerare cu exactitate a pozițiilor pentru toate comutatoarele necesare, și este obositor și plin de reparații capitale costisitoare pentru pereții canelurilor în puncte noi. Un sistem bazat pe ZigBee Radio poate rezolva complet această problemă și nu numai ea..
Rețea wireless pentru casă inteligentă
În ultimele două decenii, rețelele de comunicații wireless precum Bluetooth și wi-fi au devenit răspândite și ne sunt cunoscute. Sunt potrivite pentru rețelele de internet, dar nu sunt suficient de convenabile pentru utilizarea în sistemele inteligente de control pentru locuințe, datorită limitărilor restrânse ale numărului de dispozitive conectate la astfel de rețele, consumului mare de energie, răspunsului relativ lent (de exemplu, pentru Bluetooth este de 3 secunde) și, ceea ce este important, calitatea conexiunii depinde de barierele structurale dintre dispozitivele on-net. Rețelele construite pe protocolul ZigBee depășesc alți omologi ai rețelei în toate punctele descrise mai sus.
Dezvoltarea rețelelor bazate pe ZigBee Radio a început în 1998 la inițiativa Philips, după încercările nereușite ale inginerilor de la o serie de companii de consumatoare și electronice medicale de a utiliza Bluetooth și wi-fi în aplicațiile lor. Alianța ZigBee, care dezvoltă rețeaua de radio digitală corespunzătoare, include astăzi reprezentanți ai câtorva sute de companii globale interesate de acest produs..
Smart home – zona de aplicații cu protocoale ZigBee Radio:
- Aparate electrocasnice destinate divertismentului gospodăriilor (echipamente de muzică și film);
- controlere care controlează dispozitivele de iluminat, condițiile de temperatură, echipamentele de securitate;
- regulatoare de alarmă responsabile pentru monitorizarea consumului de energie electrică, apă, gaze, sisteme de protecție împotriva incendiilor și fum, gestionarea accesului la clădire etc..
Rețelele de senzori wireless ZigBee sunt utilizate atât în zonele casnice, cât și în cele industriale, consumul de energie al componentelor acestora fiind extrem de scăzut, ceea ce permite dispozitivelor să funcționeze corect timp de doi ani fără a încărca sau înlocui bateriile. Viteza de răspuns în astfel de rețele este de 0,015 secunde, adică. depășește de 200 de ori parametrii similari ai rețelelor Bluetooth.
Dispozitivele care alcătuiesc rețeaua radio ZigBee sunt împărțite în trei tipuri – coordonator, router și dispozitiv final.
Dispozitivul de coordonare este responsabil pentru formarea unui arbore de rețea și comunicarea între alte rețele, în fiecare rețea Radio ZigBee există cel puțin un astfel de dispozitiv care pornește rețeaua. În același timp, coordonatorul îndeplinește funcțiile de a asigura securitatea rețelei și de a configura dispozitivele conectate la aceasta. Baza sa de date stochează informații despre arborele de rețea și toate dispozitivele incluse în această rețea – la descoperirea unui dispozitiv nou, coordonatorul determină admiterea acestuia și sincronizează funcționarea rețelei ținând cont de acest dispozitiv.
Routerul transportă pachete de date între dispozitivele de rețea și lansează aplicații. Numărul total de routere dintr-o anumită rețea depinde de numărul de puncte terminale deservite de fiecare astfel de dispozitiv – maximum 32 de noduri mobile sau de dormit pot fi conectate la un router. Deoarece funcționarea acestor dispozitive este asociată cu transmiterea și primirea constantă a datelor de rețea, acestea sunt conectate la o sursă de alimentare staționară.
Dispozitivul final (nodul mobil sau somnul) este capabil să primească și să transmită informații către un singur nod (fie un router, fie un coordonator), acest dispozitiv nu transferă date între dispozitive și este conceput pentru a reduce sarcina pe nodurile de rețea, ceea ce le permite să minimizeze consumul de energie. Practic, dispozitivele finale sunt diverși controlori și senzori executivi..
Cum puteți utiliza rețeaua de radio ZigBee
Una dintre cele mai populare domenii ale utilizării produselor de cablare, în care se aplică tehnologia ZigBee, este programarea acțiunilor de scenariu implementate de sistemul inteligent de control al caselor ca răspuns la un anumit eveniment. Un astfel de eveniment poate fi o atingere a unei anumite taste de comutare, un semnal de la unul dintre senzori (de exemplu, nivelul de iluminare, fum, umiditate, temperatură, mișcare etc.) sau un cronometru.
Astfel, apăsarea unui singur buton va fi urmată de o serie de acțiuni care determină scenariul – unele grupuri de lămpi se vor stinge și altele vor fi activate, obloanele cu role își vor schimba poziția, regimul de temperatură al dispozitivelor de încălzire, modul de operare al sistemului de securitate etc..
Apăsarea butoanelor și pornirea scripturilor programate pentru această apăsare este însoțită de o indicație de lumină lângă buton – o lumină LED roșie înseamnă activarea acestui scenariu, una verde indică prezența sursei de alimentare (trece la lumină roșie atunci când este apăsată tasta). Scenariile pot fi, de asemenea, controlate de la distanță – folosind telecomanda sau prin intermediul unui canal GSM, de la un smartphone.
Desigur, este posibil să construiți rețelele necesare și să le programați pentru anumite scenarii folosind cablaje clasice, dar acest lucru va necesita zeci de metri de cablu, canale de mulți metri în pereți, o cantitate semnificativă de muncă și mult timp, fără să mai vorbim de revizuirea majoră inevitabilă. Și atunci – va fi posibil să se prevadă toate nevoile viitoare ale gospodăriilor în timpul unei astfel de lucrări, deoarece, după un timp, aceste nevoi se vor schimba, veți dori să schimbați ceva, de exemplu, pentru a suplimenta sistemul existent cu noi dispozitive de rețea, ceea ce va însemna noi reparații majore și noi cheltuieli.?
Între timp, rețelele radio dintr-o casă inteligentă nu vor necesita instalarea de noi linii de alimentare și schimbarea punctelor de plasare a întrerupătorilor – există soluții pentru cablaje tradiționale care permit combinarea cu o rețea wireless, cu condiția ca vechile întrerupătoare să fie înlocuite cu altele noi echipate cu o unitate radio.
Soluții pentru cablarea tradițională
Avantajul incontestabil al rețelelor bazate pe ZigBee Radio este capacitatea de a extinde numărul de participanți la rețele la 65.000 de dispozitive, de a trimite și de a primi pachete în rețea la o viteză de 250 Kbps, fără a fi nevoie de neutru (împământare), auto-recuperare și configurare. În cazul eșecului unuia dintre dispozitivele-routere de rețea, conexiunea dintre comandă și dispozitivul executiv nu va fi ruptă, deoarece fiecare dispozitiv executiv, dacă este necesar, este capabil să transmită semnale radio ale comenzilor prin canalele sale către dispozitivele din rețea.
Dimensiunea unității radio ZigBee nu depășește 25 mm, prin urmare, accesoriile de cablare echipate cu acesta pot fi instalate în găuri de montare de dimensiuni standard, iar absența necesității de cablare electrică vă permite să așezați un astfel de comutator pe orice suprafață din cameră, lipindu-l de acesta. Și dacă mai devreme trebuia să vă ridicați și să urmați punctul în care a fost plasat dispozitivul pentru a schimba intensitatea luminii, evaluați vizitatorul la ușă, reduceți sau măriți temperatura din cameră etc., atunci cu dispozitivele ZigBee Radio acest lucru nu este necesar – trebuie doar să apelați la dispozitivul situat în orice loc convenabil pentru membrii gospodăriei, de exemplu, lângă scaunul preferat sau pe desktop.
Gradul de confort al caselor și apartamentelor noastre este format din mai multe componente – în urmă cu aproximativ 30-40 de ani, principalele criterii erau prezența unei băi separate, a unei chituri de gunoi și a unei sobe de gaz, apropierea unei stații de autobuz sau a unei stații de metrou de casă. Astăzi, nivelul de confort depinde direct de o odihnă bună după zilele de lucru, de oportunitatea de a vă relaxa fără a alterna problemele de muncă și gospodăria unul cu celălalt. Iar sistemele bazate pe ZigBee Radio sunt proiectate tocmai în acest scop..
Ce tip de dispozitive și servicii wireless sunt compatibile cu această rețea radio wireless pentru casa inteligentă? Există posibilitatea de integrare cu diferite platforme de automatizare existente? Cum poate această rețea ajuta la îmbunătățirea funcționalității și a eficienței casei inteligente?