При фразе «Беспроводные технологии» возникают ассоциации с Wi-Fi, Bluetooth, 4G, потому как они общедоступны и известны везде. Благодаря им происходит обмен данными между смартфонами, гаджетами, ноутбуками. Но эти беспроводные технологии не единственные, с которыми можно настроить взаимодействие. С технологией ZigBee устройства обретают новые возможности, о которых и пойдет речь в этой статье.
ZigBee — технология, предназначенная для построения распределенных, самоорганизующихся, мало потребляющих беспроводных сетей.
Существует множество беспроводных технологий со своими наработками и эксклюзивностью. Например:
Также рекомендуем узнать про Majordomo умный дом, программа поддерживающая все основные протоколы обмена, в том числе и ZigBee.
Для сравнения беспроводных технологий лучше смотреть таблицу.
| Технология | Wi-Fi | Bluetooth | ZigBee |
|---|---|---|---|
| Протокол | 802.11 | 802.15.4 | 802.15.4 |
| Скорость обмена данными | 300+ Мбит/с при n
От 433 Мбит/с при ac |
До 3 Мбит/с | Приемлемая 30–40 Кбит/с
Максимальная 250 Кбит/с |
| Энергопотребление | Высокое | Низкое | Низкое |
| Частота | 2.4 и 5 ГГц | 2.4 ГГц | 2.4 ГГц |
| Поддержка IP | + | − | − |
| Топология | Звезда | Звезда | Mesh |
Отличие топологий звезда и mesh отчетливо видно на схеме взаимодействия между устройствами, размещенными в одном и том же здании.
Вай Фай и Блютуз используют центральный шлюз, который общается со всеми подключенными устройствами по единому каналу. Данная схема уязвима, если:
В ZigBee все по-другому. Каждый элемент общается с соседним в сети, и в случае того же препятствия найдет альтернативный путь к главному шлюзу. Даже при выведении основного шлюза из строя, устройства, которые не ушли в режим сна берут на себя роль маршрутизаторов. Они прокладывают новые оптимальные пути и делают ретрансляцию пакетов.
Если использовать дополнительные узлы со стационарным питанием, они смогут полноценно заменить роутер до его непосредственной починки.
В сети ZigBee есть три основных узла:
Благодаря этой технологии и проведенной работе по стандартизации сетевого и уровня приложений, появилась большая библиотека ZCL, описывающая более 200 устройств. Например:
Рекомендуется к прочтению: узнайте про беспроводные выключатели освещения, которые работают, используя другие способы передачи управления.
Множество крупных производителей наладили выпуск Zigbee устройств:
Рассмотрим интересные и нужные решения, которые обязательны в рамках умного дома.
Топ бренд мебели IKEA предлагает для контроля подсветкой использовать источники питания с управлением ZigBee. Серия называется TRADFRI. В комплект можно докупить лампочки, пульты. Подобный блок имеет несколько выходов под светильники. В целом, это устройство — настоящий диммер, но выполнен немного в иной интерпретации.
Датчики или сенсоры всегда были неотъемлемой частью любой автоматизации. Например, датчик открытия двери (окна) или датчик движения, управляемый непосредственно контроллером через систему умного дома. С их помощью можно реализовать различную логику работы отдельно взятых устройств, каналов или всей системы в целом.
Сенсорный выключатель LIVOLO работает с технологией типа Mesh. Подведение нейтрали он не требует. То есть его можно подключать в подрозетник, где не подведен ноль. Он запитывается фантомным способом через нагрузку и питается этим током. Задняя часть выполнена под европейский подрозетник, поэтому проблем с установкой быть не должно.
Xiaomi с линейкой устройств Aqara выпускает двухканальные реле с контролем энергопотребления. Позволяет настраивать работу каждого канала, делая работу любых электроприборов умной. Антенна для сигнала большая, но совершенно не мешает. Также, как и корпус, который без проблем прячется в подрозетник.
С помощью диммера, имеющего выход в сеть Zigbee, можно удаленно, или с применением какой-либо логики, уменьшать или увеличивать яркость света. В качестве типового решения хорошим устройством будет Dimmer EcoDim.
Чтобы данные устройства от разных производителей можно было объединить в единую сеть умного дома Zigbee, необходимо использовать координатор, типа zigbee2mqtt.
За последние два-три года устройств умного дома с поддержкой технологии Zigbee и протокола mqtt появилось довольно много. Он набирает популярность, и крупные производители стараются перетянуть одеяло каждый в свою сторону, выпуская собственные дополнительные устройства, являющееся шлюзом ZigBee-Wi-Fi или ZigBee-Ethernet.
С помощью такого решения устройства могут взаимодействовать с мобильным приложением от производителя. И если производитель разрешает, то он дает возможность интегрировать шлюз в системы умного дома.
У Xiaomi был подобный прецедент, когда она разрешила в Aqara Hub интегрировать системы умного дома.
Если же родной автоматизации определенного производителя через шлюз и мобильное приложение недостаточно для реализации всех планируемых задач, то необходимость в таком шлюзе отсутствует.
Если имеется сервер умного дома и устройство — целесообразно подключить их напрямую и избавится от всего этого парка шлюзов.
Координатор Zigbee2mqtt позволяет при помощи небольшого USB стика, подключаемого к серверу умного дома и отдельного ПО, подключать Zigbee-устройства от разных производителей к серверу напрямую.
Есть различные варианты аппаратного исполнения USB-стика. На основе Zigbee2mqtt разработано множество проектов. Различия имеются в микроконтроллерах, от которых зависит:
Множество USB-стиков можно приобрести на Aliexpress и с помощью программаторов обеспечить нужной прошивкой.
Благодаря низким скоростям и особенности технологии дальность сопряжения устройств от модуля к модулю достаточно высокая.
Зависит дальность от антенны, расположенной на плате модуля. Например:
Данная характеристика приводится в условиях хорошей видимости между связанными устройствами.
Используя в схеме узлы-ретрансляторы можно увеличить дальность сети на километры. Назначить USB-стик на роль «роутера» в сети Зигби поможет специальная прошивка ГитХаба.
Практически все прошивки выложены в репозитории проекта на Github. Можно прошить довольно популярной Z-Stack-firmware прошивкой для создания из USB-стика координатора.
Также в репозитории выложены прошивки для этих же стиков, которые будут выполнять функцию ZigBee-роутера.
Прошивать нужно оригинальной утилитой Texas Instruments SmartRF.
После этих операций стик-координатор можно установить в сервер умного дома.
Следующий шаг организации сети — установка программного обеспечения Zigbee2mqtt на сервер умного дома. Инсталляция происходит через менеджера пакетов node.js. Подробную информацию можно найти на официальном сайте проекта zigbee2mqtt.io
Далее необходимо провести интеграцию с системой умного дома. В качестве такой можно использовать MajorDoMo. Но перед интеграцией в систему нужно установить дополнительный модуль через маркет. Называется модуль zigbee2mqtt.
У модуля имеются настройки, где должны быть корректно введены настройки подключения к MQTT серверу. На странице списка никаких устройств ZigBee не будет. Их нужно сюда добавлять.
Для этого используется механизм сопряжения, и он настроен таким образом, что принимает все подключения в режиме сопряжения.
Чтобы внести устройство в систему, достаточно нажать на нем и удерживать в течении 5 секунд кнопку. Индикатор замигает и пойдет процесс сопряжения с координатором.
После подсоединения умных устройств можно настроить их через систему умного дома, а затем ими управлять. Благодаря тому, что Zigbee2mqtt подключен напрямую, удаленное управление выдает более шустрое и стабильное выполнение команд, нежели использовать шлюзы с переходом ZigBee-Wi-Fi, предлагаемые компаниями.
Приобрести необходимое оборудование можно как в специализированном магазине, так и онлайн в Интернет-магазине. Во втором случае, особого внимания заслуживает бюджетный вариант приобретения изделий на сайте Алиэкспресс. Для некоторых позиций есть вариант отгрузки со склада в РФ, их можно получить максимально быстро, для этого при заказе выберите «Доставка из Российской Федерации»:
С помощью протокола Zigbee можно реализовать систему умного дома с отказоустойчивыми элементами, работающими на большом расстоянии друг от друга. Благодаря единому координатору и вспомогательным узлам типа «роутер» можно подключить устройства от любого производителя, взаимодействующего с этой технологией.
(средняя: 5,00)
Загрузка...
