Kauri desarrolla equipos para soluciones de IoT y escribe software para ello. Recientemente, probamos con éxito la red Zigbee con una placa de depuración y sensores, por lo que hicimos una pequeña guía.
Hablemos de los criterios de selección, fabricantes, precios, un poco de regaño al mercado ruso.
Hemos compilado para nosotros la siguiente lista de sensores que nos interesan, que son responsables de la indicación:
- Fugas
- Humo
- Penetración (contacto magnético)
- Movimientos de objetos
- Rotura de cristales
Además de sensores que miden:
- Temperatura
- Consumo de gas / agua
- El consumo de energía
- Humedad
De estos, compramos sensores para movimiento / nivel de iluminación, intrusión, fuga y temperatura / humedad (basados en soluciones para un hogar inteligente, evitando robos, incendios, inundaciones).
¿Cómo elegimos un fabricante?
El criterio más simple para la selección es el costo del sensor y su disponibilidad en Rusia. El sensor en sí es un dispositivo simple, las diferentes compañías ofrecen aproximadamente la misma calidad, por lo que nos guiamos por el precio del producto: cuanto más barato, mejor. Después de todo, al final, el cliente pagará todo y cientos de sensores pueden ir a una casa grande. Si paga 1,000 rublos o más por cada uno, saldrá caro.
Otro criterio importante es el consumo de energía (nuestros sensores, por ejemplo, funcionan con batería). Algunos dispositivos se colocan en lugares de difícil acceso, el reemplazo constante de las baterías puede ser un problema desagradable. Observamos sensores compatibles con la tecnología ZigBee, que es el estándar de comunicación con mayor eficiencia energética. Por lo tanto, nuestros sensores pueden estar en modo de suspensión, consumiendo una cantidad mínima de energía, y cambiar al modo de recepción-transmisión solo cuando sea necesario.
Y ZigBee, aunque tiene una baja tasa de transferencia, se considera una red completamente confiable y de recuperación automática que es fácil de implementar y operar.
¿Quién hace estos sensores?
Hay muchas empresas, solo miramos la lista. Xiaomi es el líder: tienen un producto barato, una gran selección, incluso puedes pedirlo en Aliexpress. Aún así, los sensores deben ser fácilmente accesibles y populares.
Los sensores en sí mismos son inútiles; deben estar conectados a la red. Por lo tanto, es necesario decidir qué base de elementos y SoC zigbish elegir para probar este estándar de comunicación.
Elegimos entre cristales de Texas Instruments y Silicon Labs. Luego comenzaron a ver cómo van las cosas con el apoyo de estos microprocesadores en Rusia. Cuando comience a comprender su trabajo, pueden surgir preguntas técnicas: la documentación detallada del fabricante le ayudará aquí.
También hay algunos componentes que son difíciles de comprar en Rusia, no hay distribuidores directos. Y esto es importante: debe poder concluir un acuerdo de asociación: ha elegido un cristal y ha acordado que comprará un lote mensualmente. En consecuencia, le harán una oferta especial a precios, etc. Por cierto, algunos fabricantes pueden "presentar" muestras de prueba al registrar un proyecto.
Como resultado, recurrimos a los distribuidores de Silicon Labs, podemos llegar a un acuerdo con ellos, los precios son adecuados, hay soporte no solo de hardware sino también de software (todo tipo de bibliotecas especializadas, DLL, todo esto hace la vida más fácil para los desarrolladores).
A continuación, necesitamos una placa electrónica para trabajar con el chip. Este es un proceso largo. Y para que los programadores puedan ponerse a trabajar de inmediato, Silicon Labs proporciona, en particular, placas de depuración (un paquete completo para desarrolladores), controladores.
Sobre el controlador
El controlador recopila datos sobre el funcionamiento de los sensores y los envía al servidor para su posterior procesamiento. Creamos nuestro propio controlador modular Kauri para que pueda funcionar con la mayor cantidad posible de estándares de comunicación modernos para diferentes industrias. Desde la logística, donde se utiliza principalmente LoRa, hasta el comercio minorista, donde se necesita la tecnología RFID.
También es importante para nosotros que el controlador funcione de forma autónoma. E, incluso si hay problemas con la red, la casa debe permanecer "inteligente" y segura. Los controladores de Xiaomi, por ejemplo, no brindan tal solución. Transmiten toda la información a los servidores en China (por cierto, la información sobre la ubicación de la vivienda también puede volar allí).
El controlador Kauri gestiona todos los dispositivos en la LAN ZigBee utilizando scripts Python. Por lo tanto, en caso de problemas con Internet, el sistema continuará realizando sus tareas correctamente.
El "cuadro" para el controlador en sí, el caso, está hecho por muchas compañías. Al elegirlo, es mejor comenzar desde la esfera de la explotación: una calle, una casa. Si el controlador estará en la calle, seleccione IP al menos 65 (para soportar las lluvias). El controlador para las instalaciones (hogar, fábrica, almacén) se selecciona con IP40. Si necesitamos un dispositivo sellado (para trabajar bajo el agua), seleccione IP66.
Al elegir una vivienda para la habitación, debe prestar atención a su apariencia, debe verse estéticamente agradable en la casa. Para el controlador utilizamos el procesador de la familia iMX 8M, Cortex A53.
Acerca de la seguridad
Tomamos la placa de depuración, el sensor y el programador reconstruyó la red Zigbee. Luego verificamos si los sensores aparecieron en la red y si reaccionaron normalmente. Y aquí pensamos en seguridad. La propia red ZigBee proporciona protección de datos criptográficos.
La junta de depuración es el coordinador de la red Zigbee. La red puede estar relativamente abierta (las claves de seguridad se intercambian cuando se conecta un nuevo sensor) y cerrarse (no se intercambian claves, es decir, la clave de seguridad deseada se cose en el propio sensor).
La desventaja de una red abierta es que si alguien en el momento de la conexión puede interceptar la clave, descifrar toda la información transmitida no es difícil. Y esto es especialmente peligroso cuando se trata del trabajo de la planta, por ejemplo.
En nuestro caso, la configuración se establecerá en el nivel de configuración de la red, lo que significa que el cliente elegirá el método de conexión de los sensores y el tipo de seguridad.
Sobre la industria rusa y extranjera
Utilizamos el elemento base de la producción extranjera. En Rusia, desafortunadamente, no fabrican componentes adecuados. Toda la tecnología ZigBee, microprocesadores, matrices, todo esto pertenece a los estadounidenses.
En Rusia, la microelectrónica prácticamente no está desarrollada, incluso las resistencias no. La mayoría de los componentes domésticos se producen para la industria espacial, y todo esto cuesta dinero loco. Y en cualquier caso, esto no es adecuado para nuestras decisiones.
¿Dónde ordenaste y cuánto costó?
Era una compra regular para un individuo (sin contratos) en el comercio minorista en una tienda en línea regular. En términos de costo, resultó así:
- Un sensor de movimiento cuesta 989 rublos
- Ventana y sensor de apertura de ventana - 989 rublos
- Fugas de agua - 929 rublos
- Temperatura humedad - 700 rublos
Pero lo compramos para nosotros en la oficina para probar. En el mismo AliExpress, estos sensores se pueden comprar a la mitad del precio.