Kauri entwickelt Geräte für IoT-Lösungen und schreibt Software dafür. Kürzlich haben wir das Zigbee-Netzwerk erfolgreich mit einem Debug-Board und Sensoren getestet, daher haben wir eine kleine Anleitung erstellt.
Lassen Sie uns über die Auswahlkriterien, Hersteller, Preise und ein wenig Schelte auf dem russischen Markt sprechen.
Wir haben für uns folgende Liste von für uns interessanten Sensoren zusammengestellt, die für die Anzeige verantwortlich sind:
- Leckage
- Rauch
- Penetration (Magnetkontakt)
- Objektbewegungen
- Glas brechen
Sowie Sensoren messen:
- Temperatur
- Gas- / Wasserverbrauch
- Stromverbrauch
- Luftfeuchtigkeit
Davon haben wir Sensoren für Bewegung / Beleuchtungsstärke, Eindringen, Leckage und Temperatur / Luftfeuchtigkeit gekauft (basierend auf Lösungen für ein intelligentes Zuhause - Verhinderung von Diebstahl, Bränden, Überschwemmungen).
Wie haben wir einen Hersteller ausgewählt?
Das einfachste Auswahlkriterium sind die Kosten des Sensors und seine Verfügbarkeit in Russland. Der Sensor selbst ist ein einfaches Gerät, verschiedene Unternehmen geben ungefähr die gleiche Qualität an, daher haben wir uns vom Preis des Produkts leiten lassen - je billiger desto besser. Schließlich wird der Kunde am Ende für alles bezahlen, und Hunderte von Sensoren können in ein großes Haus gehen. Wenn Sie 1.000 Rubel oder mehr für jeden bezahlen, wird es teuer.
Ein weiteres wichtiges Kriterium ist der Energieverbrauch (unsere Sensoren arbeiten beispielsweise mit Batteriestrom). Einige Geräte befinden sich an schwer zugänglichen Stellen. Der ständige Austausch von Batterien kann ein unangenehmes Problem sein. Wir haben Sensoren beobachtet, die die ZigBee-Technologie unterstützen, die den energieeffizientesten Kommunikationsstandard darstellt. Unsere Sensoren können sich also im Schlafmodus befinden, ein Minimum an Energie verbrauchen und nur bei Bedarf in den Empfangs- / Sendemodus wechseln.
Obwohl ZigBee eine niedrige Übertragungsrate aufweist, gilt es als ein absolut zuverlässiges, selbstheilendes Netzwerk, das einfach bereitzustellen und zu betreiben ist.
Wer stellt diese Sensoren her?
Es gibt viele Firmen, wir haben uns nur die Liste angesehen. Xiaomi ist führend - sie haben ein billiges Produkt, eine große Auswahl, die Sie sogar bei Aliexpress bestellen können. Dennoch sollten Sensoren leicht zugänglich und beliebt sein.
Die Sensoren selbst sind unbrauchbar und müssen mit dem Netzwerk verbunden sein. Daher ist es weiterhin erforderlich zu entscheiden, welche Elementbasis und welcher Zick-Zack-SoC ausgewählt werden sollen, um diesen Kommunikationsstandard zu testen.
Wir haben zwischen Kristallen von Texas Instruments und Silicon Labs gewählt. Dann begannen sie zu untersuchen, wie es mit der Unterstützung dieser Mikroprozessoren in Russland läuft. Wenn Sie anfangen, ihre Arbeit zu verstehen, können technische Fragen auftauchen: Die detaillierte Dokumentation des Herstellers hilft hier.
Es gibt auch einige Komponenten, die in Russland schwer zu kaufen sind - es gibt keine direkten Händler. Und das ist wichtig: Sie müssen in der Lage sein, eine Partnerschaftsvereinbarung abzuschließen: Sie haben einen Kristall ausgewählt und vereinbart, dass Sie monatlich eine Charge kaufen. Dementsprechend machen sie ein Sonderangebot für Sie zu Preisen usw. Übrigens können einige Hersteller bei der Registrierung eines Projekts Testmuster „präsentieren“.
Infolgedessen haben wir uns an die Distributoren von Silicon Labs gewandt, wir können eine Vereinbarung mit ihnen schließen, die Preise sind angemessen, es wird nicht nur Hardware, sondern auch Software unterstützt (alle Arten von Spezialbibliotheken, DLLs - all dies erleichtert Entwicklern das Leben).
Als nächstes benötigen wir eine elektronische Karte, um mit dem Chip zu arbeiten. Dies ist ein langer Prozess. Damit Programmierer sofort an die Arbeit gehen können, bietet Silicon Labs insbesondere Debug-Boards (ein Komplettpaket für Entwickler) und Treiber an.
Über den Controller
Die Steuerung sammelt Daten über den Betrieb der Sensoren und sendet sie zur weiteren Verarbeitung an den Server. Wir haben unseren eigenen modularen Kauri-Controller entwickelt, damit er mit so vielen modernen Kommunikationsstandards wie möglich für verschiedene Branchen arbeiten kann. Von der Logistik, in der LoRa hauptsächlich eingesetzt wird, bis zum Einzelhandel, wo RFID-Technologie benötigt wird.
Für uns ist es auch wichtig, dass der Controller autonom arbeitet. Und selbst wenn es Probleme mit dem Netzwerk gibt, sollte das Haus „intelligent“ und sicher bleiben. Xiaomi-Controller bieten beispielsweise keine solche Lösung. Sie übermitteln alle Informationen an die Server in China (übrigens können auch Informationen über den Wohnort dorthin fliegen).
Der Kauri-Controller verwaltet alle Geräte im ZigBee LAN mithilfe von Python-Skripten. Daher führt das System bei Problemen mit dem Internet seine Aufgaben weiterhin ordnungsgemäß aus.
Die "Box" für den Controller selbst - der Fall - wird von vielen Unternehmen hergestellt. Bei der Auswahl ist es besser, vom Bereich der Ausbeutung auszugehen - einer Straße, einem Haus. Wenn der Controller auf der Straße ist, wählen Sie IP mindestens 65 (um Regen zu widerstehen). Der Controller für die Räumlichkeiten (Haus, Fabrik, Lager) wird mit IP40 ausgewählt. Wenn wir ein versiegeltes Gerät benötigen (um unter Wasser zu arbeiten) - wählen Sie IP66.
Bei der Auswahl eines Gehäuses für den Raum sollten Sie auf sein Aussehen achten, es sollte im Haus ästhetisch ansprechend aussehen. Für den Controller verwenden wir den Prozessor der iMX 8M-Familie, Cortex A53.
Über Sicherheit
Wir haben das Debugboard, den Sensor und den Programmierer genommen, um das ZigBee-Netzwerk wieder aufzubauen. Dann haben wir überprüft, ob die Sensoren im Netzwerk angezeigt wurden und ob sie normal reagierten. Und hier haben wir über Sicherheit nachgedacht. Das ZigBee-Netzwerk selbst bietet kryptografischen Datenschutz.
Das Debugboard ist der Koordinator des ZigBee-Netzwerks. Das Netzwerk kann relativ offen (Sicherheitsschlüssel werden ausgetauscht, wenn ein neuer Sensor angeschlossen wird) und geschlossen (es werden keine Schlüssel ausgetauscht, dh der gewünschte Sicherheitsschlüssel wird in den Sensor selbst eingenäht) sein.
Der Nachteil eines offenen Netzwerks besteht darin, dass das Entschlüsseln aller übertragenen Informationen nicht schwierig ist, wenn zum Zeitpunkt der Verbindung jemand den Schlüssel abfangen kann. Und das ist zum Beispiel besonders gefährlich, wenn es um die Arbeit der Anlage geht.
In unserem Fall werden die Einstellungen auf Netzwerkkonfigurationsebene festgelegt. Dies bedeutet, dass der Client die Methode zum Anschließen von Sensoren und die Art der Sicherheit auswählt.
Über die russische und ausländische Industrie
Wir haben die Elementbasis der ausländischen Produktion verwendet. In Russland stellen sie leider keine geeigneten Komponenten her. Alle ZigBee-Technologie, Mikroprozessoren, Matrizen - all dies gehört den Amerikanern.
In Russland ist die Mikroelektronik praktisch nicht entwickelt, selbst Widerstände nicht. Meist werden Haushaltskomponenten für die Raumfahrtindustrie hergestellt, und das alles kostet verrücktes Geld. Und das ist auf jeden Fall nicht für unsere Entscheidungen geeignet.
Wo haben Sie bestellt und wie viel hat es gekostet?
Es war ein regelmäßiger Kauf für eine Person (ohne Verträge) im Einzelhandel in einem regulären Online-Shop. In Bezug auf die Kosten stellte sich Folgendes heraus:
- Ein Bewegungssensor kostet 989 Rubel
- Fenster- und Fensteröffnungssensor - 989 Rubel
- Wasser tritt aus - 929 Rubel
- Temperatur Luftfeuchtigkeit - 700 Rubel
Aber wir haben es uns im Büro gekauft, um es zu testen. Auf dem gleichen Aliexpress können diese Sensoren zum halben Preis gekauft werden.