Dans cet article: Objectifs de conception pour les communications sans fil ZigBee Domaines d’application du réseau radio ZigBee; quels appareils sont inclus dans ce réseau; avantages de ZigBee Radio; scénarios de contrôle de la maison intelligente.
Depuis plus d’un siècle, l’humanité utilise divers appareils électroménagers, la lumière électrique est devenue familière et courante pour nous, car l’électricité est fournie à presque tous les foyers aujourd’hui. Cependant, les appareils et les appareils électriques ménagers doivent être gérés d’une manière ou d’une autre, ce qui oblige les propriétaires à résoudre non seulement le problème de la construction réelle d’un système d’alimentation filaire, mais également à planifier soigneusement les points de placement des interrupteurs, des panneaux de commande pour divers systèmes de maison intelligente. De plus, il n’est pas possible de prendre en compte avec précision les positions de tous les interrupteurs nécessaires, et il est fastidieux et chargé de réparations majeures coûteuses pour rainurer les parois sous de nouveaux points. Un système basé sur ZigBee Radio peut résoudre complètement ce problème et pas seulement..
Réseau sans fil pour maison intelligente
Au cours des deux dernières décennies, les réseaux de communication sans fil comme Bluetooth et Wi-Fi sont devenus répandus et bien connus de nous. Ils conviennent aux réseaux Internet, cependant, ils ne sont pas assez pratiques pour une utilisation dans les systèmes de contrôle de la maison intelligente en raison des limitations étroites du nombre d’appareils connectés à ces réseaux, de la consommation d’énergie élevée, de la réponse relativement lente (par exemple, pour Bluetooth, il est de 3 secondes) et, ce qui est important, la qualité de la communication dépend des barrières structurelles entre les appareils en ligne. Les réseaux construits sur le protocole ZigBee surpassent les autres homologues du réseau dans tous les points décrits ci-dessus.
Le développement de réseaux basés sur ZigBee Radio a commencé en 1998 à l’initiative de Philips, après les tentatives infructueuses des ingénieurs de plusieurs grandes sociétés d’électronique grand public et médicale d’utiliser le Bluetooth et le Wi-Fi dans leurs applications. L’Alliance ZigBee, qui développe le réseau de radio numérique correspondant, comprend aujourd’hui des représentants de plusieurs centaines d’entreprises mondiales intéressées par ce produit..
Smart home – domaine d’application avec les protocoles ZigBee Radio:
- appareils ménagers destinés au divertissement des ménages (matériel de musique et de cinéma);
- les contrôleurs qui contrôlent les dispositifs d’éclairage, les conditions de température, l’équipement de sécurité;
- des contrôleurs d’alarme chargés de surveiller la consommation d’électricité, d’eau, de gaz, de protection incendie et de fumées, de gérer l’accès au bâtiment, etc..
Les réseaux de capteurs sans fil ZigBee sont utilisés à la fois dans les zones domestiques et industrielles, la consommation d’énergie de leurs appareils constitutifs est extrêmement faible, ce qui permet aux appareils de fonctionner correctement pendant deux ans sans charger ni remplacer les piles. La vitesse de réponse dans ces réseaux est de 0,015 seconde, c’est-à-dire dépasse les paramètres similaires des réseaux Bluetooth de 200 fois.
Les appareils qui composent le réseau radio ZigBee sont divisés en trois types: coordinateur, routeur et appareil terminal.
Le dispositif de coordination est responsable de la formation d’une arborescence de réseau et de la communication entre d’autres réseaux.Dans chaque réseau ZigBee Radio, il y a au moins un de ces dispositifs qui démarre le réseau. En même temps, le coordinateur remplit les fonctions d’assurer la sécurité du réseau et de configurer les appareils qui y sont connectés. Sa base de données stocke des informations sur l’arborescence du réseau et tous les appareils inclus dans ce réseau – lors de la découverte d’un nouvel appareil, le coordinateur détermine son admission et synchronise le fonctionnement du réseau en tenant compte de cet appareil.
Le routeur transporte des paquets de données entre les périphériques réseau et lance des applications. Le nombre total de routeurs dans un réseau donné dépend du nombre de points de terminaison desservis par chacun de ces appareils – un maximum de 32 nœuds mobiles ou en veille peuvent être connectés à un routeur. Le fonctionnement de ces appareils étant associé à l’envoi et à la réception constants de données réseau, ils sont connectés à une source d’alimentation fixe.
L’appareil final (mobile ou nœud dormant) est capable de recevoir et de transmettre des informations à un seul nœud (soit un routeur soit un coordinateur), cet appareil ne transfère pas de données entre appareils et est conçu pour réduire la charge sur les nœuds du réseau, ce qui leur permet de minimiser leur consommation d’énergie. Fondamentalement, les périphériques finaux sont divers contrôleurs et capteurs exécutifs..
Comment utiliser le réseau radio ZigBee
L’un des domaines d’utilisation populaires des produits de câblage, dans lequel la technologie ZigBee est appliquée, est la programmation d’actions de scénario mises en œuvre par le système de contrôle de la maison intelligente en réponse à un certain événement. Un tel événement peut être une pression sur une certaine touche de l’interrupteur, un signal de l’un des capteurs (par exemple, le niveau d’éclairage, de la fumée, de l’humidité, de la température, du mouvement, etc.) ou une minuterie.
Ainsi, l’appui sur un seul bouton sera suivi d’une série d’actions qui déterminent le scénario – certains groupes de lampes s’éteindront et d’autres seront activés, les volets roulants changeront de position, le régime de température des appareils de chauffage, le mode de fonctionnement du système de sécurité, etc..
L’appui sur les boutons et l’activation des scripts programmés pour cet appui s’accompagne d’une indication lumineuse à proximité du bouton – un voyant LED rouge signifie l’activation de ce scénario, un vert indique la présence d’alimentation (passe au voyant rouge lorsque la touche est enfoncée). Les scénarios peuvent également être contrôlés à distance – à l’aide de la télécommande ou via un canal GSM, à partir d’un smartphone.
Bien sûr, il est possible de construire les réseaux nécessaires et de les programmer pour certains scénarios en utilisant un câblage classique, mais cela nécessitera des dizaines de mètres de câble, des rainures de plusieurs mètres dans les murs, cela demandera une quantité de travail importante et beaucoup de temps, sans parler de la révision inévitable. Et puis – sera-t-il possible de prévoir tous les besoins futurs des ménages au cours de ces travaux, car après un certain temps, ces besoins changeront, vous voudrez changer quelque chose, par exemple, pour compléter le système existant avec de nouveaux appareils réseau, ce qui entraînera de nouvelles réparations majeures et de nouvelles dépenses?
Pendant ce temps, les réseaux radio dans une maison intelligente ne nécessiteront pas la pose de nouvelles lignes électriques et le changement des points de placement des commutateurs – il existe des solutions pour le câblage traditionnel qui permettent de le combiner avec un réseau sans fil, à condition que les anciens commutateurs soient remplacés par de nouveaux équipés d’une unité radio..
Solutions pour le câblage traditionnel
L’avantage incontestable des réseaux basés sur ZigBee Radio est la possibilité d’étendre le nombre de participants au réseau à 65000 appareils, d’envoyer et de recevoir des paquets au sein du réseau à une vitesse de 250 Kbps, pas besoin de neutre (mise à la terre), d’auto-récupération et de configuration. En cas de panne de l’un des périphériques-routeurs du réseau, la connexion entre la commande et le périphérique exécutif ne sera pas interrompue, car chaque appareil exécutif, si nécessaire, est capable de relayer les signaux radio des commandes à travers ses canaux vers les appareils du réseau.
La taille de l’unité radio ZigBee ne dépasse pas 25 mm, par conséquent, les accessoires de câblage qui en sont équipés peuvent être installés dans des trous de montage de tailles standard, et l’absence de besoin de câblage électrique vous permet de placer un tel interrupteur sur n’importe quelle surface de la pièce en y collant. Et si plus tôt vous deviez vous lever et suivre jusqu’au point où l’appareil a été placé pour changer l’intensité lumineuse, évaluer le visiteur à la porte, réduire ou augmenter la température dans la pièce, etc., alors avec les appareils ZigBee Radio, ce n’est pas nécessaire – il vous suffit de vous tourner vers l’appareil situé dans n’importe quel endroit pratique pour les membres de la maison, par exemple, près de votre chaise ou bureau préféré.
Le degré de confort de nos maisons et appartements se compose de nombreux éléments – il y a 30 à 40 ans, les principaux critères étaient la présence d’une salle de bain séparée, d’une chute à ordures et d’une cuisinière à gaz, la proximité de la maison d’un arrêt de bus ou d’une station de métro. Aujourd’hui, le niveau de confort dépend directement d’un bon repos après les journées de travail, de la possibilité de se détendre sans alterner travail et problèmes ménagers. Et les systèmes basés sur ZigBee Radio sont conçus à cet effet..
Est-ce que ce réseau radio sans fil pour la maison intelligente est compatible avec les appareils déjà présents chez moi ou est-ce que je devrais les remplacer par des appareils spécifiques pour ce réseau?