Популярные и перспективные стандарты и протоколы беспроводных сенсорных сетей
Одной из последних тенденций современности является становление так называемого "Интернета вещей" (Internet of things) - совокупности устройств, способных взаимодействовать друг с другом, выполняя при этом определенные функции. Иногда это кажется излишеством, но во многих случаях небольшие автоматизированные или автоматические устройства способны составить элегантное решение многих прикладных задач - сбор показаний датчиков, сигнализация событий, мониторинг состояния объектов, управление приборами и устройствами. Популярность и сфера применения небольших автономных устройств с сетевыми возможностями постоянно растет. Этому немало способствует уменьшение их размеров и стоимости, а также развитие программной инфраструктуры в виде стеков протоколов и библиотек приложений.
Сети ZigBee
На сегодняшний день альянсом ZigBee представлены десять профилей, стандартизующие и регламентирующие состав и функции и способы взаимодействия узлов сетей различного назначения - ZigBee Smart Energy?, ZigBee Home Automation?, ZigBee Remote Control?, ZigBee Health Care?, ZigBee Telecom Services? , ZigBee Building Automation?, ZigBee Retail Services ? , ZigBee 3D Sync?, ZigBee Input Device?, ZigBee Light Link? [9].
Стандарты ZigBee Smart Energy?, ZigBee Home Automation?, ZigBee Building Automation? предлагают комплексный подход к автоматизации управления различными системами и приборами жилых, коммерческих и промышленных помещений и включают в себя функции управления и осветительными приборами (в частности профиль ZigBee Home Automation). Стремительное развитие и совершенствование производства светодиодов и светильников на их основе позволило в полной мере реализовать функции управления освещением, поставив, тем не менее, ряд новых задач. Снижение стоимости светодиодных светильников способствуют их более широкому распространению и постепенному вытеснению устаревающих светильников (ламп дневного света, ламп накаливания). Немаловажным фактором при замене светильников на светодиодные является простота интеграции их в существующие системы управления освещением, а также интеграция с системами автоматизации помещений. Большинство из перечисленных выше стандартов сетей при их развертывании требуют комплексного подхода, часто с участием квалифицированных специалистов. Вместе с тем потенциальный рынок устройств и систем, не требующих профессиональной установки и настройки (типа включил-работает), достаточно объемен.
ZigBee Smart Energy
Профиль ZigBee Smart Energy стандартизует функции устройств, предназначенных для мониторинга, управления и автоматизации доставки, распределения и потребления энергии и воды (Рис. 3.1). Он помогает системы интеллектуального управления, распределения и учета электроэнергии, тепла и воды с целью построения т.н. экологичных домов, предоставляя разработчикам средства для уменьшения времени и средств на разработку системы.
Этот стандарт отражает текущий взгляд потребителей, разработчиков оборудования, правительственных групп на развитие потребностей в энергии и воде с учетом возможного влияния на глобальную экологическую систему.
Все продукты со знаком ZigBee Smart Energy - сертифицированы стандартом ZigBee, что позволяет приобретать их независимо от производителя. Доступны любые продукты, необходимые для реализации сети уровня здания - home area network (HAN). Продукты, поддерживающие данный стандарт, позволяют создавать масштабируемые, безопасные, легко интегрируемые решения.
ZigBee Home Automation
ZigBee Home Automation - глобальный стандарт для продуктов в рамках проектов "умный дом", стандартизующий управление различными приборами, освещением, климатом, потреблением энергии с возможностью подключения к другим ZigBee сетям.
Системы типа "умный дом" позволяют потребителям экономить деньги, повысить уровень комфорта и безопасности.
ZigBee Home Automation поддерживает платформы различных поставщиков услуг и разработчиков продукции, предназначенных для создания новых разработок, рынка устройств для самостоятельной сборки и изготовления, реконструкции старых систем.
Основные свойства систем
- простота установки устройств, достаточная для самостоятельной установки устройств;
- самоорганизующаяся сеть, легкая в установке и эксплуатации;
- доступ к среде передачи, предотвращающий конфликты при выполнении операций.
Предусматривается возможность управления устройствами посредством доступа из глобальной сети, а также с использованием мобильных телефонов. В управлении возможен и контроль энергопотребления устройств, вплоть до удаленного включения-выключения.
Типовые области использования устройств ZigBee Home Automation следующие.
Системы безопасности:
- интеграция новых устройств в систему безопасности дома;
- системы открывания/закрывания окон;
- встраиваемые охранные системы, интегрированные в систему "умный дом".
Системы контроля освещения:
- настройка необходимого уровня освещенности в зависимости от активности и интерьера в помещении.
Поддерживаемые устройства:
- ключи включения-выключения;
- ключи, срабатывающие по уровню;
- бинарные сигнализаторы;
- сигнализаторы уровня;
- классификаторы явлений;
- инструменты конфигурации;
- удаленное управление;
- комбинированные интерфейсы;
- устройства аварийного отключения питания;
- дверные замки;
- простые сенсорные устройства.
Управление освещением:
- включение-выключение света;
- регулировка освещенности;
- регулировка тона света;
- управления ключами включения-выключения света;
- управление ключам регулировки тона света;
- датчики света;
- датчики присутствия.
- контроль затенения;
- управление окнами.
HVAC
- блоки нагрева-охлаждения;
- термостаты;
- контроллеры насосов;
- датчики давления;
- датчики потока.
Охранные системы:
- окружение контроля и индикации IAS систем;
- контроль вспомогательных служебных систем;
- IAS зоны;
- тревожные устройства IAS.