Una rete radio wireless progettata appositamente per la casa intelligente

In questo articolo: obiettivi di progettazione per le comunicazioni wireless ZigBee Aree di applicazione della rete radio ZigBee; quali dispositivi sono inclusi in questa rete; vantaggi di ZigBee Radio; scenari di controllo della casa intelligente.

Per più di un secolo, l’umanità ha utilizzato vari elettrodomestici, la luce elettrica è diventata familiare e comune per noi, perché oggi l’elettricità viene fornita a quasi tutte le case. Tuttavia, gli elettrodomestici e i dispositivi domestici devono essere gestiti in qualche modo, il che costringe i proprietari di case a risolvere non solo il problema con la costruzione effettiva di un sistema di alimentazione cablato, ma anche a pianificare attentamente i punti di posizionamento di interruttori, pannelli di controllo per vari sistemi di casa intelligente. Inoltre, non è possibile prendere in considerazione con precisione le posizioni per tutti gli interruttori necessari, ed è noioso e pieno di costose riparazioni di capitale per scavare pareti sotto nuovi punti. Un sistema basato su ZigBee Radio può risolvere completamente questo problema e non solo..

Rete wireless per casa intelligente

Negli ultimi due decenni, le reti di comunicazione wireless come Bluetooth e Wi-Fi sono diventate diffuse e ben note a noi. Sono adatti per le reti Internet, ma non sono abbastanza convenienti per l’uso nei sistemi di controllo domestici intelligenti a causa delle limitazioni limitate nel numero di dispositivi collegati a tali reti, elevato consumo energetico, risposta relativamente lenta (ad esempio, per Bluetooth è di 3 secondi) e, che è importante, la qualità della comunicazione dipende dalle barriere strutturali tra i dispositivi in ​​rete. Le reti basate sul protocollo ZigBee superano le altre controparti di rete in tutti i punti sopra descritti.

Lo sviluppo di reti basate su ZigBee Radio è stato avviato nel 1998 da Philips, dopo tentativi falliti da parte di ingegneri presso alcune delle principali società di elettronica di consumo e mediche di utilizzare Bluetooth e Wi-Fi nelle loro applicazioni. La ZigBee Alliance, che sta sviluppando la corrispondente rete radio digitale, comprende oggi rappresentanti di diverse centinaia di aziende globali interessate a questo prodotto..

Smart home – area di applicazione con i protocolli ZigBee Radio:

• elettrodomestici destinati all’intrattenimento domestico (apparecchiature musicali e cinematografiche);
• controller che controllano dispositivi di illuminazione, condizioni di temperatura, apparecchiature di sicurezza;
• controllori di allarme responsabili del monitoraggio del consumo di elettricità, acqua, gas, protezione antincendio e sistemi di fumo, gestione dell’accesso all’edificio, ecc..

Le reti di sensori wireless ZigBee sono utilizzate in entrambe le aree domestiche e industriali, il consumo di energia dei loro dispositivi costitutivi è estremamente basso, il che consente ai dispositivi di funzionare correttamente per due anni senza caricare o sostituire le batterie. La velocità di risposta in tali reti è di 0,015 secondi, ovvero supera i parametri simili delle reti Bluetooth di 200 volte.

I dispositivi che compongono la rete radio ZigBee sono divisi in tre tipi: coordinatore, router e dispositivo finale.

Il dispositivo di coordinamento è responsabile della formazione dell’albero della rete e della comunicazione tra altre reti, in ciascuna rete ZigBee Radio esiste almeno un dispositivo di questo tipo che avvia la rete in funzione. Allo stesso tempo, il coordinatore svolge le funzioni di garantire la sicurezza della rete e di configurare i dispositivi ad essa collegati. Il suo database memorizza le informazioni sull’albero della rete e su tutti i dispositivi inclusi in questa rete: dopo aver scoperto un nuovo dispositivo, il coordinatore ne determina l’ammissione e sincronizza l’operazione di rete tenendo conto di questo dispositivo.

Il router trasporta i pacchetti di dati tra i dispositivi di rete e avvia le applicazioni. Il numero totale di router in una determinata rete dipende dal numero di endpoint serviti da ciascuno di questi dispositivi – è possibile collegare un massimo di 32 nodi mobili o inattivi a un router. Poiché il funzionamento di questi dispositivi è associato all’invio e alla ricezione costanti di dati di rete, essi sono collegati a una fonte di alimentazione fissa.

Il dispositivo terminale (nodo mobile o inattivo) è in grado di ricevere e trasmettere informazioni a un solo nodo (un router o un coordinatore), questo dispositivo non è impegnato nel trasferimento di dati tra dispositivi ed è progettato per ridurre il carico sui nodi di rete, il che consente loro di ridurre al minimo il consumo di energia. Fondamentalmente, i dispositivi terminali sono vari controller e sensori esecutivi..

Come utilizzare la rete radio ZigBee

Una delle aree popolari dell’utilizzo dei prodotti di cablaggio, in cui viene applicata la tecnologia ZigBee, è la programmazione di azioni di scenario implementate dal sistema di controllo della casa intelligente in risposta a un determinato evento. Un tale evento può essere il tocco di un determinato tasto di commutazione, un segnale proveniente da uno dei sensori (ad esempio il livello di illuminazione, fumo, umidità, temperatura, movimento, ecc.) O un timer.

Quindi, premendo un singolo tasto verrà seguita una serie di azioni che determinano lo scenario: alcuni gruppi di lampade si spengono e altri verranno attivati, le tapparelle cambieranno posizione, regime di temperatura dei dispositivi di riscaldamento, modalità di funzionamento del sistema di sicurezza, ecc..

La pressione dei pulsanti e l’attivazione degli script programmati per questa pressione sono accompagnati da un’indicazione luminosa vicino al pulsante: una luce LED rossa indica l’attivazione di questo scenario, una verde indica la presenza dell’alimentazione (passa alla luce rossa quando viene premuto il tasto). Gli scenari possono anche essere controllati da remoto – tramite il telecomando o tramite un canale GSM, da uno smartphone.

Certo, è possibile costruire le reti necessarie e programmarle per determinati scenari usando i cablaggi classici, ma ciò richiederà decine di metri di cavo, scanalature di molti metri nei muri, una notevole quantità di lavoro e molto tempo, per non parlare dell’inevitabile revisione principale. E poi – sarà possibile prevedere tutte le esigenze future delle famiglie nel corso di tali lavori, perché dopo un po ‘queste esigenze cambieranno, vorrai cambiare qualcosa, ad esempio, per integrare il sistema esistente con nuovi dispositivi di rete, il che significa nuove grandi riparazioni e nuove spese?

Nel frattempo, le reti radio in una casa intelligente non richiedono la posa di nuove linee elettriche e la modifica dei punti di posizionamento degli interruttori: esistono soluzioni per il cablaggio tradizionale che consentono di combinarlo con una rete wireless, a condizione che i vecchi interruttori vengano sostituiti con quelli nuovi dotati di un’unità radio.

Soluzioni per il cablaggio tradizionale

Il vantaggio indiscutibile delle reti basate su ZigBee Radio è la possibilità di espandere il numero dei partecipanti alla rete a 65.000 dispositivi, inviando e ricevendo pacchetti all’interno della rete a una velocità di 250 Kbps, senza necessità di neutrali (messa a terra), auto-ripristino e configurazione. In caso di guasto di uno dei dispositivi-router di rete, la connessione tra il comando e il dispositivo esecutivo non verrà interrotta, perché ogni dispositivo esecutivo, se necessario, è in grado di trasmettere segnali radio di comandi attraverso i suoi canali a dispositivi all’interno della rete.

Le dimensioni dell’unità radio ZigBee non superano i 25 mm, pertanto gli accessori di cablaggio dotati di essa possono essere installati in fori di montaggio di dimensioni standard e l’assenza della necessità di un cablaggio elettrico consente di posizionare tale interruttore su qualsiasi superficie della stanza aderendo ad essa. E se prima dovevi alzarti e andare al punto in cui era posizionato il dispositivo per cambiare l’intensità della luce, valutare il visitatore alla porta, ridurre o aumentare la temperatura nella stanza, ecc., Quindi con i dispositivi ZigBee Radio questo non è necessario – devi solo girare al dispositivo situato in qualsiasi luogo comodo per i membri della famiglia, ad esempio, vicino alla sedia o al desktop preferito.

Il livello di comfort delle nostre case e appartamenti è costituito da molti componenti: circa 30-40 anni fa i criteri principali erano la presenza di un bagno separato, scivolo per rifiuti e fornelli a gas, la vicinanza alla casa di una fermata dell’autobus o di una stazione della metropolitana. Oggi il livello di comfort dipende direttamente dal buon riposo dopo le giornate lavorative, dall’opportunità di rilassarsi senza alternare lavoro e problemi domestici. E i sistemi basati su ZigBee Radio sono progettati proprio per questo scopo..

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