Uma Rede De Rádio Sem Fio Projetada Especificamente Para A Casa Inteligente

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Uma Rede De Rádio Sem Fio Projetada Especificamente Para A Casa Inteligente
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Vídeo: Uma Rede De Rádio Sem Fio Projetada Especificamente Para A Casa Inteligente

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Anonim
  • Rede sem fio para casa inteligente
  • Como você pode usar a rede de rádio ZigBee
Uma rede de rádio sem fio projetada especificamente para a casa inteligente
Uma rede de rádio sem fio projetada especificamente para a casa inteligente

Por mais de um século, a humanidade tem usado vários eletrodomésticos, a luz elétrica se tornou familiar e comum para nós, porque a eletricidade é fornecida para quase todas as casas hoje. No entanto, aparelhos e dispositivos elétricos domésticos precisam ser gerenciados de alguma forma, o que obriga os proprietários a resolver não apenas o problema com a construção real de um sistema de alimentação com fio, mas também a planejar cuidadosamente os pontos de colocação de interruptores e painéis de controle para vários sistemas domésticos inteligentes. Além disso, não é possível levar em consideração com precisão as posições de todas as chaves necessárias, e é tedioso e cheio de reparos de capital dispendiosos para ranhurar paredes sob novos pontos. Um sistema baseado no ZigBee Radio pode resolver completamente este problema e não só ele.

Rede sem fio para casa inteligente

Nas últimas duas décadas, as redes de comunicação sem fio como Bluetooth e wi-fi se espalharam e são bem conhecidas por nós. Eles são adequados para redes de Internet, mas não são convenientes o suficiente para uso em sistemas de controle de casa inteligente devido às limitações estreitas no número de dispositivos conectados a essas redes, alto consumo de energia, resposta relativamente lenta (por exemplo, para Bluetooth é de 3 segundos) e, mais importante, a qualidade da conexão depende das barreiras estruturais entre os dispositivos on-net. As redes construídas no protocolo ZigBee são superiores a outras contrapartes de rede em todos os pontos descritos acima.

O desenvolvimento de redes baseadas no ZigBee Radio começou em 1998 por iniciativa da empresa Philips, após tentativas malsucedidas de engenheiros de várias empresas líderes de produtos eletrônicos médicos e de consumo de usar Bluetooth e wi-fi em seus aplicativos. A ZigBee Alliance, que está desenvolvendo a rede de rádio digital correspondente, hoje inclui representantes de várias centenas de empresas globais interessadas neste produto.

Casa inteligente - área de aplicação com protocolos de rádio ZigBee:

  • aparelhos domésticos destinados ao divertimento das famílias (equipamento musical e cinematográfico);
  • controladores que controlam dispositivos de iluminação, condições de temperatura, equipamentos de segurança;
  • controladores de alarme responsáveis por monitorar o consumo de eletricidade, água, gás, proteção contra incêndio e sistemas de fumaça, gerenciar o acesso ao edifício, etc.
Uma rede de rádio sem fio projetada especificamente para a casa inteligente
Uma rede de rádio sem fio projetada especificamente para a casa inteligente

As redes de sensores sem fio ZigBee são usadas em áreas residenciais e industriais, o consumo de energia de seus dispositivos constituintes é extremamente baixo, o que permite que os dispositivos funcionem adequadamente por dois anos sem carregar ou substituir baterias. A velocidade de resposta em tais redes é de 0,015 segundos, ou seja, excede parâmetros semelhantes de redes Bluetooth em 200 vezes.

Os dispositivos que compõem a rede de rádio ZigBee são divididos em três tipos - coordenador, roteador e dispositivo final.

O dispositivo coordenador é responsável pela formação da árvore da rede e pela comunicação entre outras redes, em cada rede ZigBee Radio existe pelo menos um desses dispositivos que coloca a rede em operação. Ao mesmo tempo, o coordenador desempenha as funções de garantir a segurança da rede e configurar os dispositivos a ela conectados. Seu banco de dados armazena informações sobre a árvore da rede e todos os dispositivos incluídos nesta rede - ao descobrir um novo dispositivo, o coordenador determina sua admissão e sincroniza a operação da rede com este dispositivo em mente.

O roteador transporta pacotes de dados entre dispositivos de rede e inicia aplicativos. O número total de roteadores em uma determinada rede depende do número de endpoints servidos por cada um desses dispositivos - um máximo de 32 nós móveis ou em espera podem ser conectados a um roteador. Como a operação desses dispositivos está associada ao envio e recebimento constantes de dados da rede, eles são conectados a uma fonte de alimentação estacionária.

Uma rede de rádio sem fio projetada especificamente para a casa inteligente
Uma rede de rádio sem fio projetada especificamente para a casa inteligente

O dispositivo final (nó móvel ou em repouso) é capaz de receber e transmitir informações para apenas um nó (um roteador ou um coordenador), este dispositivo não transfere dados entre dispositivos e é projetado para reduzir a carga nos nós da rede, o que lhes permite minimizar o consumo de energia. Basicamente, os dispositivos finais são vários controladores e sensores executivos.

Como você pode usar a rede de rádio ZigBee

Uma das áreas populares de utilização de produtos de fiação, em que a tecnologia ZigBee é aplicada, é a programação de ações de cenário implementadas pelo sistema de controle residencial inteligente em resposta a um determinado evento. Tal evento pode ser um toque em um determinado botão de interruptor, um sinal de um dos sensores (por exemplo, o nível de iluminação, fumaça, umidade, temperatura, movimento, etc.) ou um temporizador.

Uma rede de rádio sem fio projetada especificamente para a casa inteligente
Uma rede de rádio sem fio projetada especificamente para a casa inteligente

Assim, o pressionamento de uma única tecla será seguido por uma série de ações que determinam o cenário - alguns grupos de lâmpadas serão desligados e outros serão ativados, as persianas irão mudar de posição, o regime de temperatura dos dispositivos de aquecimento, o modo de operação do sistema de segurança, etc.

O acionamento dos botões e a ativação dos scripts programados para este acionamento são acompanhados por uma luz indicadora próxima ao botão - um LED vermelho significa a ativação deste cenário, um verde indica a presença de fonte de alimentação (muda para luz vermelha quando a tecla é pressionada). Os cenários também podem ser controlados remotamente - usando o controle remoto ou via um canal GSM, de um smartphone.

Claro, é possível construir as redes necessárias e programá-las para certos cenários usando fiação clássica, mas isso exigirá dezenas de metros de cabo, ranhuras multímetro nas paredes, exigirá uma quantidade significativa de trabalho e muito tempo, sem mencionar os inevitáveis grandes reparos. E então - será possível prever todas as necessidades futuras das famílias no decorrer de tal obra, porque depois de um tempo essas necessidades vão mudar, você vai querer mudar algo, por exemplo, para complementar o sistema existente com novos dispositivos de rede, o que significará novos grandes reparos e novas despesas?

Enquanto isso, as redes de rádio em uma casa inteligente não exigirão a instalação de novas linhas de energia e a troca dos pontos de colocação dos interruptores - existem soluções de cabeamento tradicional que permitem sua combinação com uma rede sem fio, desde que os interruptores antigos sejam substituídos por novos equipados com uma unidade de rádio.

Uma rede de rádio sem fio projetada especificamente para a casa inteligente
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Soluções para fiação tradicional

A vantagem indiscutível das redes baseadas em ZigBee Radio é a capacidade de expandir o número de participantes da rede para 65.000 dispositivos, enviar e receber pacotes na rede a uma taxa de 250 Kbps, sem necessidade de neutro (aterramento), autorrecuperação e configuração. Em caso de falha de um dos dispositivos roteadores da rede, a conexão entre o comando e os dispositivos executivos não será interrompida, pois cada dispositivo executivo, se necessário, é capaz de retransmitir sinais de rádio de comandos por meio de seus canais para dispositivos dentro da rede.

O tamanho da unidade de rádio ZigBee não excede 25 mm, portanto, os acessórios de fiação equipados com ela podem ser instalados em orifícios de montagem de tamanhos padrão, e a ausência da necessidade de fiação elétrica permite que você coloque tal interruptor em qualquer superfície da sala, colando-o. E se antes você tinha que se levantar e ir até o ponto onde o dispositivo foi colocado para alterar a intensidade da luz, avaliar o visitante na porta, reduzir ou aumentar a temperatura da sala, etc., então com os dispositivos de rádio ZigBee isso não é necessário - você só precisa ligar para o dispositivo localizado em qualquer lugar conveniente para os membros da família, por exemplo, perto de sua cadeira ou mesa favorita.

O grau de conforto de nossas casas e apartamentos consiste em muitos componentes - cerca de 30-40 anos atrás, os principais critérios eram a presença de um banheiro separado, rampa de lixo e fogão a gás, proximidade da casa de um ponto de ônibus ou estação de metrô. Hoje, o nível de conforto depende diretamente de um bom descanso após os dias de trabalho, da oportunidade de relaxar, sem alternar os problemas de trabalho e de casa. E os sistemas baseados no ZigBee Radio são projetados para este propósito.

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