U ovom članku: Ciljevi dizajna za bežične komunikacije ZigBee Područja primjene ZigBee radio mreže; koji su uređaji uključeni u ovu mrežu; prednosti ZigBee Radio; scenariji upravljanja pametnim kućama.
Čovječanstvo je više od jednog stoljeća koristilo razne kućanske električne uređaje, električno svjetlo postalo nam je poznato i uobičajeno, jer se danas struja opskrbljuje u gotovo svakom domu. No, kućanskim električnim aparatima i uređajima treba nekako upravljati, što prisiljava vlasnike kuća na rješavanje problema ne samo stvarne konstrukcije ožičenog sustava napajanja, već i pažljivo planiranje mjesta postavljanja prekidača, upravljačkih ploča za razne pametne kućne sustave. Štoviše, nije moguće točno uzeti u obzir položaje za sve potrebne sklopke, a zamorno je i prepun skupih kapitalnih popravaka za zidanje zidova pod novim točkama. Sustav temeljen na ZigBee Radio može u potpunosti riješiti ovaj problem i ne samo njega..
Bežična mreža za pametni dom
U protekla dva desetljeća bežične komunikacijske mreže poput Bluetooth i wi-fi postale su nam široko poznate. Prikladni su za internetske mreže, ali nisu dovoljno prikladni za upotrebu u sustavima za nadzor pametnih kuća zbog uskih ograničenja broja uređaja koji su spojeni na takve mreže, velike potrošnje električne energije, relativno sporog odziva (na primjer, za Bluetooth je 3 sekunde) i, što je važno, kvaliteta veze ovisi o dizajnerskim barijerama između mrežnih uređaja. Mreže izgrađene na protokolu ZigBee nadmašuju ostale mrežne kolege u svim gore opisanim točkama.
Razvoj mreža temeljenih na ZigBee radiju započeo je 1998. na inicijativu Philipsa, nakon neuspjelih pokušaja inženjera na većini vodećih potrošačkih i medicinskih elektroničkih tvrtki da koriste Bluetooth i wi-fi u svojim aplikacijama. Savez ZigBee, koji razvija odgovarajuću digitalnu radio mrežu, danas uključuje predstavnike nekoliko stotina globalnih tvrtki zainteresiranih za ovaj proizvod..
Pametna kuća – područje primjene sa ZigBee Radio protokolima:
- kućanski uređaji namijenjeni za zabavu kućanstava (glazbena i filmska oprema);
- kontroleri koji upravljaju rasvjetnim uređajima, temperaturnim uvjetima, sigurnosnom opremom;
- kontrolori alarma odgovorni za nadzor potrošnje električne energije, vode, plina, zaštite od požara i dima, upravljanje pristupom zgradi itd..
ZigBee bežične senzorske mreže koriste se kako u kućanstvu tako i u industrijskim područjima, potrošnja energije njihovih sastavnih uređaja je izuzetno mala, što omogućuje uređajima da rade pravilno tijekom dvije godine bez punjenja ili zamjene baterija. Brzina odgovora u takvim mrežama je 0,015 sekundi, tj. premašuje slične parametre Bluetooth mreža 200 puta.
Uređaji koji čine ZigBee radio mrežu podijeljeni su u tri vrste – koordinator, usmjerivač i krajnji uređaj.
Uređaj za koordinaciju odgovoran je za formiranje mrežnog stabla i komunikaciju između ostalih mreža, a u svakoj ZigBee Radio mreži postoji barem jedan takav uređaj koji pokreće mrežu u radu. Istodobno, koordinator obavlja funkcije osiguranja mrežne sigurnosti i konfiguriranja uređaja spojenih na nju. Njegova baza podataka pohranjuje podatke o stablu mreže i svim uređajima uključenim u ovu mrežu – nakon otkrivanja novog uređaja koordinator određuje njegovo prihvaćanje i sinkronizira rad mreže uzimajući u obzir ovaj uređaj.
Ruter transportira pakete podataka između mrežnih uređaja i pokreće aplikacije. Ukupni broj usmjerivača u određenoj mreži ovisi o broju krajnjih točaka koje svaki takav uređaj služi – na jedan usmjerivač može se povezati najviše 32 mobilna ili uspavana čvora. Budući da je rad ovih uređaja povezan s stalnim slanjem i primanjem mrežnih podataka, povezani su sa stacionarnim izvorom napajanja.
Krajnji uređaj (mobilni ili uspavani čvor) može primati i prenositi informacije samo na jedan čvor (bilo usmjerivač ili koordinator), ovaj uređaj ne prenosi podatke između uređaja i dizajniran je za smanjenje opterećenja mrežnih čvorova, što im omogućuje da umanji potrošnju električne energije. U osnovi, krajnji uređaji su različiti izvršni kontroleri i senzori..
Kako možete koristiti radio mrežu ZigBee
Jedno od popularnih područja upotrebe proizvoda za ožičenje u kojem se primjenjuje ZigBee tehnologija je programiranje scenarijskih radnji koje provodi sustav upravljanja pametnim kućama kao odgovor na određeni događaj. Takav događaj može biti dodir određenog prekidača, signal s jednog od senzora (na primjer, stupanj osvjetljenja, dima, vlage, temperature, kretanja, itd.) Ili mjerač vremena.
Dakle, pritiskom na jednu tipku uslijedit će niz radnji koje određuju scenarij – neke se skupine svjetiljki isključe, a druge aktiviraju, rolete će promijeniti svoj položaj, temperaturni režim grijaćih uređaja, način rada sigurnosnog sustava itd..
Pritiskom na tipke i uključivanjem skripti programiranih za ovo pritiskanje prati se svjetlosna indikacija blizu gumba – crvena LED lampica znači aktiviranje ovog scenarija, a zelena označava prisustvo napajanja (prelazi na crveno svjetlo kad se pritisne tipka). Scenariji se mogu kontrolirati i na daljinu – pomoću daljinskog upravljača ili putem GSM kanala, sa pametnog telefona.
Naravno, moguće je izgraditi potrebne mreže i programirati ih za određene scenarije koristeći klasično ožičenje, ali za to će biti potrebno nekoliko desetaka metara kabela, višesmjerni utor u zidovima, trebat će značajna količina posla i puno vremena, a da ne spominjemo neizbježni remont. A onda – hoće li se tijekom takvog rada moći predvidjeti sve buduće potrebe kućanstava, jer će se nakon nekog vremena te potrebe mijenjati, željet ćete nešto promijeniti, primjerice dopuniti postojeći sustav novim mrežnim uređajima, što će značiti nove velike popravke i nove troškove?
U međuvremenu, radijske mreže u pametnom domu neće zahtijevati postavljanje novih vodova napajanja i promjenu mjesta postavljanja sklopki – postoje rješenja za tradicionalno ožičenje koja omogućuju njegovo kombiniranje s bežičnom mrežom, pod uvjetom da se stari prekidači zamijene novima opremljenim radio jedinicom.
Rješenja za tradicionalno ožičenje
Neosporna prednost mreža temeljenih na ZigBee Radio je mogućnost proširenja broja sudionika u mreži na 65.000 uređaja, slanje i primanje paketa unutar mreže brzinom od 250 Kbps, bez potrebe za neutralnim (uzemljenjem), samoponovnim oporavkom i konfiguracijom. U slučaju kvara jednog od mrežnih uređaja-usmjerivača, veza između naredbe i izvršnog uređaja neće biti prekinuta, jer svaki izvršni uređaj, ako je potrebno, može prenositi radio signale naredbi preko svojih kanala na uređaje unutar mreže.
Veličina ZigBee radio jedinice ne prelazi 25 mm, stoga se oprema za ožičenje opremljena njome može instalirati u montažne rupe standardnih veličina, a nepostojanje potrebe za električnim ožičenjem omogućuje vam postavljanje takvog prekidača na bilo koju površinu u sobi pridržavajući ga. A ako ste ranije morali ustati i otići do mjesta na kojem je uređaj postavljen da biste promijenili intenzitet svjetla, procijenili posjetitelja na vratima, smanjili ili povećali temperaturu u sobi itd., Tada sa uređajima ZigBee Radio to nije potrebno – samo se morate okrenuti uređaju koji se nalazi na bilo kojem mjestu prikladnom za članove kućanstva, na primjer, u blizini svoje omiljene stolice ili radne površine.
Stupanj udobnosti naših kuća i apartmana sastoji se od mnogih komponenti – prije nekih 30-40 godina, glavni kriterij bila je postojanje zasebne kupaonice, šahta za smeće i plinskog štednjaka, blizina autobusne stanice ili stanice metroa. Danas razina udobnosti izravno ovisi o dobrom odmoru nakon radnih dana, mogućnosti opuštanja bez naizmjeničnog rada i problema u kućanstvu. A sustavi temeljeni na ZigBee Radio dizajnirani su upravo za ovu svrhu..
Koje su prednosti ove bežične radio mreže za pametne kuće u usporedbi s drugim mrežnim tehnologijama? Jesu li podaci sigurni i kolika je pokrivenost signala?