Prototypový projekt ZigBee

Reference

Projekt využívající kombinaci UniPi 1.1 a bezdrátové technologie

ÚVOD - AUTOMATIZOVANÁ HORSKÁ CHATA

UniPi se neustále vyvíjí, a s tím přicházejí i nové možnosti. Neustále pracujeme na nových projektech, stejně jako naši zákazníci. Až do současnosti využívala jednotka UniPi pouze drátovou technologii. Díky naší tvrdé práci investované do vývoje funkce bezdrátové komunikace ale již brzy budeme mít naši první bezdrátovou jednotku. Vlastně už jí máme - a dokonce jsme ji již otestovali skrze testovací projekt

Člen našeho týmu se rozhodl zvýšit komfortnost své horské chaty v rakouských Alpách za pomoci drátové i bezdrátové komunikace. Projekt byl zaměřen na regulaci vytápění, měření teploty a vlhkosti a také monitoring objektu pro včasné odhalení nezvaných návštěvníků.

Cíle projektu

Před samotnou realizací bylo vytyčeno několik podmínek coby cíle projektu.

• integrace do již stojící stavby - zmíněná chata na daném místě stojí již řadu let, cílem je proto co nejvíce omezit zásahy do konstrukce budovy
• užití stávajícího kotle - voda v topení je ohřívána 30 let starým olejovým kotlem. Cílem je jej využít coby stávající zařízení.
• možnost kontroly na dálku - vlastník chaty žije mimo Rakousko a vzdálená kontrola se může hodit, stejně jako nepřetržité sledování objektu.
• ekvitermní regulace - plánovaná topná soustava musí být inteligentní a musí umět se adaptovat na neustále se měnící podmínky
• detekce nepovolaných osob - pokud se chata stane terčem zlodějů, systém by měl uživatele upozornit, aby zkontaktoval místní policejní složky.

O ZigBee - na jaké jste frekvenci?

Vzhledem k požadavku co nejmenších zásahů do budovy bylo jasné, že drátová technologie nebude ideálním řešením. Byly proto použity bezdrátové senzory ZigBee. Co to ale vlastně ZigBee je? 

ZigBee je open-source IoT standard, který umožňuje vzájemnou komunikaci mezi větším množstvím chytrých zařízení sdílejících daný standard. Výhodou ZigBee je jeho otevřenost - tím se výrazně liší od uzavřeného Z-Wave, užívajícího proprietární technologie. Více se o ZigBee a o ZigBee Alliance můžete dočíst zde.

Jeden ze dvojice užitých bezdrátových senzorů pohybu NYCE. 

Schéma propojení – Jak jsme to dali dohromady?

Pro lepší pochopení systému se podívejme na kompletní schéma zapojení a popis systému

Schéma všech zařízení a měřících senzorů.

Jako ve všech projektech, i zde slouží jednotka UniPi jako centrální řídící jednotka. Zde je UniPi vybaveno Raspberry Pi 2 verze B. Počítač je doplněn o ZigBee čip poskytující přístup k detektorům pohybu (které zároveň měří i teplotu a vlhkost).

Modul ZigBee ETRX357 pro ovládání bezdrátových senzorů

Jde o vůbec první využití bezdrátové IoT technologie na našich výrobcích. Konkrétně tato aplikace je pouze prototypová, komunikace ale probíhala bez sebemenšího problému a nevyskytly se ani problémy s kompatibilitou. UniPi se tak octlo velmi blízko ke spuštění plné podpory bezdrátových chytrých zařízení do domácnosti.

Rozvodná skříň s jednotkou UniPi. Červeným obdélníkem je vyznačen ZigBee čip.

Relé jsou očíslována - čísla odpovídají číslům užitým v systémovém schématu výše. Relé 1 spíná silnější relé nalevo, které ovládá ohřívač vody. Relé 2 spíná oběhovou pumpu a relé 3 pak zapíná a vypíná olejový kotel pro ústřední topení. Relé 4 spíná dodávku elektřiny pro samotnou řídící jednotku.

Software - co to má pod kapotou? 

Celý systém je založen na Mervisu, naší oficiální PLC platformě odpovídající standardu IEC 61131-3. Mervis s uživatelem komunikuje skrze proxy server, uživatel může využít kontrolní systém SCADA ("Supervisory control and data aquisition"). Údaje z teploměrů, vlhkoměrů a pohybových senzorů jsou pravidelně ukládána na cloudovou databázi a mohou být později filtrována a řazena dle uživatelských kritérií.

Pro samotné programování byl užit jazyk ST. Ten je jednou z více podporovaných metod tvorby PLC softwaru dle standardu IEC 61131-3.

Webové rozhraní Mervis SCADA s uživatelskými údaji zobrazené na chytrém telefonu.

Mervis je rozšiřitelný systém, který podporuje mnoho pluginů. Ačkoliv to náš projekt nezahrnuje, lze Mervis napojit i na údaje předpovědi počasí. To může být užitečné například pro ovládání zavlažovacího systému na zahradě. Možností je mnoho a my jsme tak brzy přišli s dalším velkým projektem.

Kotelna s rozvodnou skříní.