Una red de radio inalámbrica diseñada específicamente para el hogar inteligente

En este artículo: Objetivos de diseño para las comunicaciones inalámbricas ZigBee Áreas de aplicación de la red de radio ZigBee; qué dispositivos están incluidos en esta red; ventajas de ZigBee Radio; escenarios de control del hogar inteligente.

Una red de radio inalámbrica diseñada específicamente para el hogar inteligente

Durante más de un siglo, la humanidad ha estado utilizando varios electrodomésticos, la luz eléctrica se ha vuelto familiar y común para nosotros, porque hoy en día se suministra electricidad a casi todos los hogares. Sin embargo, los aparatos y dispositivos eléctricos domésticos deben administrarse de alguna manera, lo que obliga a los propietarios a resolver no solo el problema con la construcción real de un sistema de suministro de energía por cable, sino también a planificar cuidadosamente los puntos de colocación de interruptores, paneles de control para varios sistemas domésticos inteligentes. Además, no es posible tener en cuenta con precisión las posiciones de todos los interruptores necesarios, y es tedioso y está plagado de costosas reparaciones de capital para surcar las paredes debajo de nuevos puntos. Un sistema basado en ZigBee Radio puede resolver completamente este problema y no solo eso..

Red inalámbrica para hogar inteligente

Durante las últimas dos décadas, las redes de comunicación inalámbrica como Bluetooth y wi-fi se han generalizado y son bien conocidas por nosotros. Son adecuados para redes de Internet, pero no son lo suficientemente convenientes para su uso en sistemas de control doméstico inteligente debido a las estrechas limitaciones en la cantidad de dispositivos conectados a dichas redes, alto consumo de energía, respuesta relativamente lenta (por ejemplo, para Bluetooth es de 3 segundos) y, lo que es más importante, la calidad de la comunicación depende de las barreras estructurales entre los dispositivos en la red. Las redes construidas sobre el protocolo ZigBee superan a otras contrapartes de red en todos los puntos descritos anteriormente.

El desarrollo de redes basadas en ZigBee Radio comenzó en 1998 por iniciativa de Philips, después de los intentos fallidos de los ingenieros de varias empresas líderes en electrónica médica y de consumo de utilizar Bluetooth y wi-fi en sus aplicaciones. La ZigBee Alliance, que está desarrollando la red de radio digital correspondiente, incluye hoy a representantes de varios cientos de empresas globales interesadas en este producto..

Hogar inteligente – área de aplicación con protocolos de radio ZigBee:

  • electrodomésticos destinados al entretenimiento de los hogares (equipos de música y películas);
  • controladores que controlan dispositivos de iluminación, condiciones de temperatura, equipos de seguridad;
  • controladores de alarmas encargados de monitorizar el consumo de luz, agua, gas, sistemas de protección contra incendios y humos, gestionar el acceso al edificio, etc..

Una red de radio inalámbrica diseñada específicamente para el hogar inteligente

Las redes de sensores inalámbricos ZigBee se utilizan tanto en áreas domésticas como industriales, el consumo de energía de sus componentes es extremadamente bajo, lo que permite que los dispositivos funcionen correctamente durante dos años sin cargar ni reemplazar baterías. La velocidad de respuesta en tales redes es de 0.015 segundos, es decir supera los parámetros similares de las redes Bluetooth 200 veces.

Los dispositivos que componen la red de radio ZigBee se dividen en tres tipos: coordinador, enrutador y dispositivo final.

El dispositivo de coordinación es responsable de la formación del árbol de la red y de la comunicación entre otras redes, en cada red de ZigBee Radio hay al menos uno de estos dispositivos que pone en funcionamiento la red. Al mismo tiempo, el coordinador realiza las funciones de garantizar la seguridad de la red y configurar los dispositivos conectados a ella. Su base de datos almacena información sobre el árbol de la red y todos los dispositivos incluidos en esta red – al descubrir un nuevo dispositivo, el coordinador determina su admisión y sincroniza el funcionamiento de la red teniendo en cuenta este dispositivo.

El enrutador transporta paquetes de datos entre dispositivos de red e inicia aplicaciones. La cantidad total de enrutadores en una red determinada depende de la cantidad de puntos finales a los que da servicio cada uno de estos dispositivos; se puede conectar un máximo de 32 nodos móviles o en suspensión a un enrutador. Dado que el funcionamiento de estos dispositivos está asociado con el envío y la recepción constantes de datos de red, están conectados a una fuente de alimentación estacionaria..

Una red de radio inalámbrica diseñada específicamente para el hogar inteligente

El dispositivo final (móvil o nodo dormido) es capaz de recibir y transmitir información a un solo nodo (ya sea un enrutador o un coordinador), este dispositivo no transfiere datos entre dispositivos y está diseñado para reducir la carga en los nodos de la red, lo que les permite minimizar su consumo de energía. Básicamente, los dispositivos finales son varios controladores ejecutivos y sensores..

Cómo se puede utilizar la red de radio ZigBee

Una de las áreas más populares de uso de los productos de cableado, en la que se aplica la tecnología ZigBee, es la programación de acciones de escenario implementadas por el sistema de control del hogar inteligente en respuesta a un evento determinado. Tal evento puede ser el toque de una determinada tecla de interruptor, una señal de uno de los sensores (por ejemplo, el nivel de iluminación, humo, humedad, temperatura, movimiento, etc.) o un temporizador.

Una red de radio inalámbrica diseñada específicamente para el hogar inteligente

Así, al presionar un solo botón le seguirán una serie de acciones que determinan el escenario: algunos grupos de lámparas se apagarán y otros se activarán, las persianas enrollables cambiarán de posición, el régimen de temperatura de los dispositivos de calefacción, el modo de funcionamiento del sistema de seguridad, etc..

La pulsación de los botones y el encendido de los scripts programados para esta pulsación se acompaña de una indicación luminosa cerca del botón: una luz LED roja significa la activación de este escenario, una verde indica la presencia de alimentación (cambia a luz roja cuando se pulsa la tecla). Los escenarios también se pueden controlar de forma remota, utilizando el control remoto o mediante un canal GSM, desde un teléfono inteligente.

Por supuesto, es posible construir las redes necesarias y programarlas para ciertos escenarios utilizando cableado clásico, pero esto requerirá decenas de metros de cable, ranuras de varios metros en las paredes, requerirá una cantidad significativa de trabajo y mucho tiempo, sin mencionar la inevitable revisión. Y luego, ¿será posible prever todas las necesidades futuras de los hogares en el curso de dicho trabajo, porque después de un tiempo estas necesidades cambiarán, querrá cambiar algo, por ejemplo, para complementar el sistema existente con nuevos dispositivos de red, lo que significará nuevas reparaciones importantes y nuevos gastos??

Mientras tanto, las redes de radio en una casa inteligente no requerirán colocar nuevas líneas eléctricas y cambiar los puntos de ubicación de los interruptores; existen soluciones para el cableado tradicional que permiten combinarlo con una red inalámbrica, siempre que los interruptores antiguos se reemplacen por otros nuevos equipados con una unidad de radio..

Una red de radio inalámbrica diseñada específicamente para el hogar inteligente Soluciones para cableado tradicional

La ventaja indiscutible de las redes basadas en ZigBee Radio es la capacidad de ampliar el número de participantes de la red a 65.000 dispositivos, enviar y recibir paquetes dentro de la red a una velocidad de 250 Kbps, sin necesidad de neutral (puesta a tierra), autorrecuperación y configuración. En caso de falla de uno de los dispositivos-enrutadores de red, la conexión entre el comando y el dispositivo ejecutivo no se interrumpirá, porque cada dispositivo ejecutivo, si es necesario, es capaz de transmitir señales de radio de comandos a través de sus canales a dispositivos dentro de la red.

El tamaño de la unidad de radio ZigBee no supera los 25 mm, por lo tanto, los accesorios de cableado equipados con ella se pueden instalar en orificios de montaje de tamaños estándar, y la ausencia de la necesidad de cableado eléctrico le permite colocar dicho interruptor en cualquier superficie de la habitación pegándolo a él. Y si antes tuvo que levantarse e ir al punto donde se colocó el dispositivo para cambiar la intensidad de la luz, evaluar al visitante en la puerta, reducir o aumentar la temperatura en la habitación, etc., entonces con los dispositivos ZigBee Radio esto no es necesario, solo debe girar hacia el dispositivo ubicado en cualquier lugar conveniente para los miembros del hogar, por ejemplo, cerca de su silla o escritorio favorito.

El nivel de comodidad de nuestras casas y apartamentos consta de muchos componentes: hace unos 30-40 años, los criterios principales eran la presencia de un baño separado, un conducto de basura y una estufa de gas, la proximidad a la casa de una parada de autobús o metro. Hoy en día, el nivel de comodidad depende directamente de un buen descanso después de las jornadas laborales, la oportunidad de relajarse sin alternar entre el trabajo y los problemas domésticos. Y los sistemas basados ​​en ZigBee Radio están diseñados para este mismo propósito..

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