Kauri desenvolve equipamentos para soluções de IoT e escreve software para ele. Recentemente, testamos com sucesso a rede Zigbee com uma placa de depuração e sensores, por isso fizemos um pequeno guia.
Vamos falar sobre os critérios de seleção, fabricantes, preços, um pouco repreendendo o mercado russo.
Nós compilamos para nós mesmos a seguinte lista de sensores que são de nosso interesse, responsáveis pela indicação:
- Vazamento
- Fumaça
- Penetração (contato magnético)
- Movimentos de objetos
- Quebra de vidro
Além de sensores de medição:
- Temperatura
- Consumo de gás / água
- Consumo de energia
- Umidade
Desses, adquirimos sensores para movimento / nível de iluminação, intrusão, vazamento e temperatura / umidade (com base em soluções para uma casa inteligente - evitando roubos, incêndios, inundações).
Como escolhemos um fabricante?
O critério mais simples para a seleção é o custo do sensor e sua disponibilidade na Rússia. O sensor em si é um dispositivo simples, diferentes empresas oferecem aproximadamente a mesma qualidade, por isso fomos guiados pelo preço do produto - quanto mais barato, melhor. Afinal, no final, o cliente pagará por tudo e centenas de sensores podem ir para uma casa grande. Se você pagar 1.000 rublos ou mais por cada um, ficará caro.
Outro critério importante é o consumo de energia (nossos sensores, por exemplo, operam com energia da bateria). Alguns dispositivos são colocados em locais de difícil acesso, a substituição constante das baterias pode ser um problema desagradável. Observamos sensores compatíveis com a tecnologia ZigBee, que é o padrão de comunicação com maior eficiência energética. Portanto, nossos sensores podem estar no modo de suspensão, consumindo uma quantidade mínima de energia e alternar para o modo de recepção-transmissão somente quando necessário.
E o ZigBee, embora tenha uma baixa taxa de transferência, é considerado uma rede completamente confiável e auto-reparável, fácil de implantar e operar.
Quem faz esses sensores?
Existem muitas empresas, apenas vimos a lista. A Xiaomi é a líder - eles têm um produto barato, uma grande variedade, você pode até pedir no Aliexpress. Ainda assim, os sensores devem ser facilmente acessíveis e populares.
Os sensores em si são inúteis; eles devem estar conectados à rede. Portanto, é ainda necessário decidir qual base de elemento e SoC zigbish escolher para testar este padrão de comunicação.
Escolhemos entre os cristais Texas Instruments e Silicon Labs. Então eles começaram a ver como estão as coisas com o apoio desses microprocessadores na Rússia. Quando você começa a entender o trabalho deles, podem surgir questões técnicas: a documentação detalhada do fabricante ajudará aqui.
Também existem alguns componentes difíceis de comprar na Rússia - não há distribuidores diretos. E isso é importante: você deve ser capaz de concluir um contrato de parceria: você escolheu um cristal e concordou em comprar um lote mensalmente. Assim, eles farão uma oferta especial para você a preços, etc. A propósito, alguns fabricantes podem "apresentar" amostras de teste ao registrar um projeto.
Como resultado, voltamos aos distribuidores da Silicon Labs, podemos concluir um acordo com eles, os preços são adequados, há suporte não apenas ao hardware, mas também ao software (todos os tipos de bibliotecas especializadas, DLLs - tudo isso facilita a vida dos desenvolvedores).
Em seguida, precisamos de uma placa eletrônica para trabalhar com o chip. Este é um processo longo. E para que os programadores possam começar a trabalhar imediatamente, o Silicon Labs fornece, em particular, placas de depuração (um pacote completo para desenvolvedores), drivers.
Sobre o controlador
O controlador coleta dados sobre a operação dos sensores e os envia ao servidor para processamento adicional. Criamos nosso próprio controlador modular Kauri para que ele possa trabalhar com o maior número possível de padrões de comunicação modernos para diferentes indústrias. Da logística, onde o LoRa é usado principalmente, ao varejo, onde a tecnologia RFID é necessária.
Também é importante para nós que o controlador funcione autonomamente. E, mesmo se houver problemas com a rede, a casa deve permanecer "inteligente" e segura. Os controladores da Xiaomi, por exemplo, não fornecem essa solução. Eles transmitem todas as informações para os servidores na China (a propósito, informações sobre a localização das moradias também podem ser transportadas para lá).
O controlador Kauri gerencia todos os dispositivos na LAN ZigBee usando scripts Python. Portanto, em caso de problemas com a Internet, o sistema continuará executando adequadamente suas tarefas.
A "caixa" para o próprio controlador - o caso - é fabricada por muitas empresas. Ao escolher, é melhor começar da esfera da exploração - uma rua, uma casa. Se o controlador estiver na rua, selecione IP pelo menos 65 (para suportar chuvas). O controlador para as instalações (casa, fábrica, armazém) é selecionado com IP40. Se precisarmos de um dispositivo selado (para trabalhar debaixo d'água) - selecione IP66.
Ao escolher um alojamento para o quarto, você deve prestar atenção à sua aparência, ele deve parecer esteticamente agradável em casa. Para o controlador, usamos o processador da família iMX 8M, Cortex A53.
Sobre segurança
Pegamos a placa de depuração, o sensor e o programador reconstruindo a rede Zigbee. Depois, verificamos se os sensores apareceram na rede e se eles reagiram normalmente. E aqui pensamos em segurança. A própria rede ZigBee fornece proteção de dados criptográficos.
O quadro de depuração é o coordenador da rede Zigbee. A rede pode ser relativamente aberta (as chaves de segurança são trocadas quando um novo sensor é conectado) e fechada (nenhuma chave é trocada, ou seja, a chave de segurança desejada é costurada no próprio sensor).
A desvantagem de uma rede aberta é que, se alguém no momento da conexão puder interceptar a chave, descriptografar todas as informações transmitidas não será difícil. E isso é especialmente perigoso quando se trata do trabalho da planta, por exemplo.
No nosso caso, as configurações serão definidas no nível de configuração da rede, o que significa que o cliente escolherá o método de conexão dos sensores e o tipo de segurança.
Sobre a indústria russa e estrangeira
Usamos a base de elementos da produção estrangeira. Na Rússia, infelizmente, eles não fabricam componentes adequados. Toda a tecnologia ZigBee, microprocessadores, matrizes - tudo isso pertence aos americanos.
Na Rússia, a microeletrônica praticamente não é desenvolvida, nem mesmo os resistores. Principalmente componentes domésticos são produzidos para a indústria espacial, e tudo isso custa muito dinheiro. E, de qualquer forma, isso não é adequado para nossas decisões.
Onde você pediu e quanto custou?
Era uma compra regular para um indivíduo (sem contratos) no varejo em uma loja online regular. Em termos de custo, ficou assim:
- Um sensor de movimento custa 989 rublos
- Janela e sensor de abertura da janela - 989 rublos
- Vazamentos de água - 929 rublos
- Temperatura umidade - 700 rublos
Mas nós o compramos no escritório para testar. No mesmo Aliexpress, esses sensores podem ser comprados pela metade do preço.