Neste artigo: Metas de design para comunicações sem fio ZigBee Aplicativos de rede de rádio ZigBee; quais dispositivos estão incluídos nesta rede; vantagens do ZigBee Radio; cenários de controle de casa inteligente.
Por mais de um século, a humanidade tem usado vários eletrodomésticos elétricos, a luz elétrica tornou-se 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 força 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 conta com precisão as posições de todos os interruptores necessários, e é tedioso e cheio de reparos de capital dispendiosos entalhar 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 tais redes, alto consumo de energia, resposta relativamente lenta (por exemplo, para Bluetooth é de 3 segundos) e, o que é importante, a qualidade da conexão depende das barreiras estruturais entre os dispositivos on-net. Redes construídas no protocolo ZigBee superam outras contrapartes de rede em todos os pontos descritos acima.
O desenvolvimento de redes baseadas no ZigBee Radio foi iniciado em 1998 pela 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 entretenimento das famílias (equipamento de música e cinema);
- 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..
As redes de sensores sem fio ZigBee são utilizadas tanto em âmbito doméstico quanto industrial, o consumo de energia de seus dispositivos constituintes é extremamente baixo, o que permite que os dispositivos funcionem corretamente 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 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 as outras redes, em cada rede ZigBee Radio existe pelo menos um desses dispositivos que coloca a rede em operação. Paralelamente, o coordenador desempenha as funções de garantir a segurança da rede e configurar os dispositivos a ela ligados. 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 o funcionamento da rede levando em consideração este dispositivo.
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 – no máximo 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 energia estacionária.
O dispositivo final (nó móvel ou adormecido) é capaz de receber e transmitir informações para apenas um nó (um roteador ou um coordenador), este dispositivo não está envolvido na transferência de 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 executivos e sensores.
Como você pode usar a rede de rádio ZigBee
Uma das áreas populares de uso de produtos de fiação, em que a tecnologia ZigBee é aplicada, é a programação de ações de cenário implementadas pelo sistema de controle de casa inteligente em resposta a um evento. Tal evento pode ser um toque em uma determinada tecla, um sinal de um dos sensores (por exemplo, o nível de iluminação, fumaça, umidade, temperatura, movimento, etc.) ou um temporizador.
Assim, ao premir uma única tecla segue-se uma série de acções que determinam o cenário – alguns grupos de lâmpadas apagam-se e outros são activados, as venezianas mudam de posição, o regime de temperatura dos aquecedores, o modo de funcionamento 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 à tecla – um led vermelho significa a ativação deste cenário, um verde indica a presença de alimentação (muda para vermelho quando a tecla é pressionada). Os cenários também podem ser controlados remotamente – usando o controle remoto ou através de um canal GSM, de um smartphone.
Claro, você pode 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, 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 trabalho, 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..
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 os dispositivos de comando e executivos não será interrompida, pois cada dispositivo executivo, se necessário, é capaz de retransmitir sinais de rádio de comandos através 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 teve que se levantar e ir até o ponto de colocação do dispositivo 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 critérios principais eram a presença de um banheiro separado, uma rampa de lixo e um fogão a gás, a proximidade de um ponto de ônibus ou metrô da casa. 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..
Uma rede de rádio sem fio projetada especificamente para a casa inteligente
A Rede de Rádio Sem Fio Inteligente foi desenvolvida especificamente para facilitar a integração e controle de dispositivos inteligentes de sua casa. Possui tecnologias avançadas para oferecer conexões sem fio e confiáveis. Além disso, o projeto possui recursos de segurança avançados, garantindo a privacidade e a proteção de sua conexão. Uma solução versátil e segura, tornando a casa inteligente cada vez mais acessível.
Sistemas de engenharia 
Olá! Gostaria de saber se uma rede de rádio sem fio projetada especificamente para a casa inteligente oferece uma conexão estável e confiável em toda a residência. Além disso, quais são as principais vantagens dessa tecnologia em comparação com outras opções de conectividade disponíveis no mercado? Agradeço antecipadamente pela resposta!