كيف اخترنا قاعدة المكونات للمنزل الذكي: حول أجهزة الاستشعار ووحدة التحكم

تطور Kauri معدات لحلول تقنيات عمليات الإنترنت وتكتب برمجيات لها. لقد نجحنا مؤخرًا في اختبار شبكة Zigbee من خلال لوحة تصحيح وأجهزة استشعار ، لذا قمنا بعمل دليل صغير.

دعونا نتحدث عن معايير الاختيار والمصنعين والأسعار ، توبيخ السوق الروسية قليلا.



قمنا بتجميع لأنفسنا القائمة التالية من أجهزة الاستشعار التي تهمنا ، والتي هي المسؤولة عن الإشارة:

1. تسرب
2. دخان
3. الاختراق (الاتصال المغناطيسي)
4. حركات الكائنات
5. كسر الزجاج

وكذلك أجهزة الاستشعار قياس:

1. درجة الحرارة
2. استهلاك الغاز / الماء
3. استهلاك الطاقة
4. رطوبة

من هذه ، اشترينا أجهزة استشعار للحركة / مستوى الإضاءة ، التسلل ، التسرب ودرجة الحرارة / الرطوبة (بناءً على حلول للمنزل الذكي - منع السرقة والحرائق والفيضانات).

كيف اخترنا الشركة المصنعة؟

أبسط معيار للاختيار هو تكلفة المستشعر وتوافره في روسيا. إن المستشعر نفسه عبارة عن جهاز بسيط ، حيث تمنح الشركات المختلفة نفس الجودة تقريبًا ، لذلك كنا نسترشد بسعر المنتج - كلما كان ذلك أرخص. بعد كل شيء ، في النهاية ، سيدفع العميل مقابل كل شيء ، ويمكن لمئات أجهزة الاستشعار الذهاب إلى منزل كبير. إذا دفعت 1000 روبل أو أكثر مقابل كل منها ، فستكون باهظة الثمن.



معيار آخر مهم هو استهلاك الطاقة (أجهزة الاستشعار لدينا ، على سبيل المثال ، تعمل على طاقة البطارية). يتم وضع بعض الأجهزة في أماكن يصعب الوصول إليها ، ويمكن أن يكون الاستبدال المستمر للبطاريات مشكلة غير سارة. شاهدنا أجهزة استشعار تدعم تقنية ZigBee ، والتي تعد أكثر معايير الاتصال كفاءة في استخدام الطاقة. لذلك ، يمكن أن تكون مستشعراتنا في وضع السكون ، حيث تستهلك أقل كمية من الطاقة ، ولا تنتقل إلى وضع استقبال الإرسال إلا عند الضرورة.

تعتبر ZigBee ، على الرغم من انخفاض معدل نقلها ، شبكة موثوقة تمامًا تتميز بالشفاء الذاتي ويسهل نشرها وتشغيلها.

من يصنع هذه المجسات؟

هناك العديد من الشركات ، نظرنا للتو في القائمة. XIAOMI هي الرائدة - لديهم منتج رخيص ، ومجموعة كبيرة ، يمكنك حتى طلب على Aliexpress. ومع ذلك ، يجب أن تكون أجهزة الاستشعار سهلة الوصول وشعبية.

المجسات نفسها غير مجدية ؛ يجب أن تكون متصلاً بالشبكة. لذلك ، من الضروري أيضًا تحديد أي عنصر من العناصر وشركة نفط الجنوب المتعرجة للاختيار من أجل اختبار معيار الاتصال هذا.

اخترنا بين بلورات تكساس إنسترومنتس وبلورات السيليكون. ثم بدأوا في النظر في كيفية سير الأمور بدعم من هذه المعالجات الدقيقة في روسيا. عندما تبدأ في فهم عملهم ، قد تنشأ أسئلة فنية: الوثائق التفصيلية للشركة المصنعة ستساعد هنا.

هناك أيضًا بعض المكونات التي يصعب شراؤها في روسيا - لا يوجد موزعون مباشرون. وهذا أمر مهم: يجب أن تكون قادرًا على إبرام اتفاقية شراكة: لقد اخترت بلورة ووافقت على أن تشتري دفعة على أساس شهري. وفقًا لذلك ، سيقومون بتقديم عرض خاص لك بالأسعار ، إلخ. بالمناسبة ، قد تقوم بعض الشركات المصنعة "بتقديم" عينات اختبار عند تسجيل المشروع.

نتيجة لذلك ، لجأنا إلى موزعي Silicon Labs ، يمكننا إبرام اتفاق معهم ، والأسعار كافية ، وهناك دعم ليس فقط للأجهزة ولكن أيضًا للبرنامج (جميع أنواع المكتبات المتخصصة ، DLLs - كل هذا يجعل الحياة أسهل للمطورين).

بعد ذلك ، نحتاج إلى لوحة إلكترونية للعمل مع الشريحة. هذه عملية طويلة. ولكي يتمكن المبرمجون من العمل فورًا ، توفر Silicon Labs ، على وجه الخصوص ، لوحات تصحيح الأخطاء (حزمة كاملة للمطورين) ، برامج تشغيل.

حول وحدة التحكم

تقوم وحدة التحكم بجمع البيانات المتعلقة بتشغيل المستشعرات وإرسالها إلى الخادم لمزيد من المعالجة. لقد صنعنا جهاز التحكم Kauri المعياري الخاص بنا حتى يتمكن من العمل مع أكبر عدد ممكن من معايير الاتصالات الحديثة لمختلف الصناعات. من الخدمات اللوجستية ، حيث يتم استخدام LoRa في المقام الأول ، إلى التجزئة ، حيث هناك حاجة إلى تقنية RFID.

من المهم أيضًا أن تعمل وحدة التحكم بشكل مستقل. وحتى إذا كانت هناك مشاكل في الشبكة ، يجب أن يظل المنزل "ذكيًا وآمنًا". وحدات تحكم Xiaomi ، على سبيل المثال ، لا توفر مثل هذا الحل. ينقلون جميع المعلومات إلى الخوادم في الصين (بالمناسبة ، يمكن أن تطير المعلومات حول موقع السكن هناك أيضًا).

تدير وحدة التحكم Kauri جميع الأجهزة على ZigBee LAN باستخدام البرامج النصية Python. لذلك ، في حالة وجود مشاكل مع الإنترنت ، سيستمر النظام في أداء مهامه بشكل صحيح.

"الصندوق" لوحدة التحكم نفسها - الحالة - مصنوع من قبل العديد من الشركات. عند اختياره ، من الأفضل أن نبدأ من مجال الاستغلال - شارع ، منزل. إذا كانت وحدة التحكم في الشارع ، فحدد IP على الأقل 65 (لتحمل الأمطار). يتم تحديد وحدة تحكم المبنى (المنزل ، المصنع ، المستودع) باستخدام IP40. إذا كنا بحاجة إلى جهاز مغلق (للعمل تحت الماء) - حدد IP66.

عند اختيار السكن للغرفة ، يجب أن تولي اهتماما لمظهره ، يجب أن تبدو جميلة من الناحية الجمالية في المنزل. بالنسبة لوحدة التحكم ، نستخدم معالج عائلة iMX 8M ، Cortex A53.

عن الأمن

أخذنا لوحة التصحيح والمستشعر والمبرمج أعادوا بناء شبكة زيجبي. ثم فحصنا ما إذا كانت المستشعرات ظهرت على الشبكة وما إذا كانت تتفاعل بشكل طبيعي. وهنا فكرنا في الأمن. توفر شبكة ZigBee نفسها حماية بيانات التشفير.

لوحة التصحيح هي منسق شبكة زيجبي. يمكن أن تكون الشبكة مفتوحة نسبيًا (يتم استبدال مفاتيح الأمان عند توصيل مستشعر جديد) وإغلاقها (لا يتم تبادل أي مفاتيح ، أي أن مفتاح الأمان المرغوب يتم حسمه في المستشعر نفسه).

عيب شبكة مفتوحة هو أنه إذا كان شخص ما في وقت الاتصال يمكن أن يعترض المفتاح ، ثم فك تشفير جميع المعلومات المرسلة ليست صعبة. وهذا أمر خطير بشكل خاص عندما يتعلق الأمر بعمل المصنع ، على سبيل المثال.

في حالتنا ، سيتم تعيين الإعدادات على مستوى تكوين الشبكة ، مما يعني أن العميل سيختار طريقة توصيل أجهزة الاستشعار ونوع الأمان.

حول الصناعة الروسية والأجنبية

استخدمنا قاعدة عنصر الإنتاج الأجنبي. في روسيا ، للأسف ، لا يصنعون المكونات المناسبة. كل تقنية ZigBee والمعالجات الدقيقة والمصفوفات - كل هذا يخص الأمريكيين.

في روسيا ، لم يتم تطوير الإلكترونيات الدقيقة عملياً ، حتى لا تتطور المقاومات. يتم إنتاج معظم المكونات المحلية لصناعة الفضاء ، وكل هذا يكلف أموالًا مجنونة. وعلى أي حال ، هذا غير مناسب لقراراتنا.

من أين طلبت وكم تكلف؟

لقد كانت عملية شراء منتظمة للفرد (بدون عقود) عند البيع بالتجزئة في متجر عادي عبر الإنترنت. من حيث التكلفة ، اتضح مثل هذا:

• مستشعر الحركة الواحدة يكلف 989 روبل
• نافذة ونافذة الاستشعار - 989 روبل
• تسرب المياه - 929 روبل
• درجة حرارة الرطوبة - 700 روبل

لكننا اشتريناه لأنفسنا في المكتب للاختبار. على نفس Aliexpress ، يمكن شراء هذه المجسات بنصف السعر.