Полезные ссылки

KNX

Один из самых сложных в инсталляции и проектировании стандартов. Для передачи информации может использоваться электрическая сеть, радиоканал или витая пара. Чаще всего применяется последний вариант, в таком случае шину укладывают вместе с силовыми проводами в процессе строительства. Топология сети может быть самой разной: линия, звезда, дерево и т.д. Возможно создание как централизованных, так и децентрализованных решений.

Достоинства протокола:

• Независимое проектирование и последующий монтаж сигнальных и силовых линий.
• Удобное управление и широкий функционал.
• Простое перепрограммирование и модернизация.
• Число объединенных в сеть устройств может быть очень большим.

Недостатком можно считать относительно медленную передачу данных, отсутствие Plug-and-Play и высокую стоимость. Протокол предназначен в первую очередь для профессионального использования.

“Зигби” и умный дом

Указанный протокол используется различными кабельными и телекоммуникационными компаниями, включая “Comcast”, “Time Warner Cable”, “EchoStar”, “DirecTV”, “Charter”, “Rogers”, “Deutsche Telekom”, “Videocon”. Эти компании используют Zigbee в своих приставках, спутниковых трансиверах и домашних шлюзах для предоставления клиентам решений для мониторинга дома и управления энергопотреблением.

“Zigbee” также доступен в продуктах розничных сетей по всему миру, что позволяет установить и создать собственный “smart home” для повышения комфорта и эффективности.

Посмотрим, как используется этот стандарт передачи в системе умного дома:

1. Мониторинг безопасности и управление домашними приложениями из удаленных мест.
2. Дистанционное управление приборами.
3. Автоматические двери, окна с датчиками движения.
4. Прогнозирующие датчики дыма, воды и газа.
5. Умные световые решения с приложениями для управления со смартфона.
6. Подключенное освещение с опциями энергосбережения.
7. Интеллектуальные переключатели, которые не требуют батарейного источника питания.
8. Интеллектуальные приложения для розничной торговли: отслеживание местоположения, датчики, торговые марки электроники.
9. Мониторинг безопасности пищевых продуктов.
10. Усовершенствованные беспроводные устройства для улучшения покупок.

Устройства, которые поддерживают протокол:

• “Amazon Echo Plus”;
• “Belkin WeMo”;
• “Bosch Security Systems”;
• Термостаты “Honeywell”;
• “Philips Hue”;
• “Samsung SmartThings”;
• “Xfinity”.

Координатор

Координатор — это главное устройство в Zigbee сети. Все устройства подключаются к нему. Есть разные устройства которые могут работать координатором.

Официальные устройства

Давайте сначала рассмотрим официальный подход. Есть много разных производителей умных устройств. Например, Aqara. Можно купить датчик температуры Aqara, датчик движения Aqara, датчик открытия Aqara — все это очень хорошие и популярные устройства. Но чтобы работать этим устройствами нужен Координатор. И компания Aqara продает устройства которое работает Кординатором — Aqara шлюз (есть несколько разных моделей этого устройства).

Практически все производители которые делают умные зигби устройства продают Координаторы. Обычно эти устройства называются Шлюз, Хаб, Gateway, Центр умного дома.

Но тут есть одна тонкость. Чаще всего к Координатору компании можно подключить только устройства которые производит эта же компания. Если у вас Sonoff Шлюз, то к нему будут подключаться только Sonoff Zigbee устройства. Если у вас Konke Шлюз, то к нему можно подключить только Konke устройства. Бывают небольшие исключения (например, в Aqara Шлюз можно подключать не только устройства Aqara, но и Mi), но в общем случае — к Координатру можно подключать только устройства этой же компании.

И это, конечно, ужасно. В мире Wi-Fi все совершенно не так: к Wi-Fi роутеру любой компании без проблем подключаются все Wi-Fi устройства любых других производителей.

Когда-нибудь наступит порядок и в мире Zigbee — к любым Координатором можно будет подключать любое оборудование, но пока прозводители пытаются удержать пользователей в рамках своих закрытых системы.

USB Стики

Но кроме больших компаний которые производят оборудование есть еще множество энтузиастов, которые создают свои собственные устройства и софт.

Можно вообще не использовать официальные устройства в качестве Координатора, а использовать так называемые «USB стики».
USB стик втыкает в компьютер. На компьютер ставится специальный софт. И вот совокупность этого стика + софт — это получается zigbee Координатор.

Но, использование подобных решений требует достаточно серьезных знаний компьютера. А для некоторых задач еще и нужно уметь паять.

Самый популярный софт который работает с zigbee стиками — это zigbee2mqtt. Этот софт поддерживает более 1000 Zigbee устройств разных производителей. При использовании стика + zigbee2mqtt в одной сети могут быть устройства разных брендов: датчики Aqara, кнопки Konke, лампочки Ikea.

Софт zigbee2mqtt может работать с разными стиками (список). Вот несколько популярных стиков:

• Conbee 2 — этот стик может работать как с zigbee2mqtt, так и со специальными софтом deCONZ.
• CC2538 — это устройство нужно либо собирать самому (инструкция), либо купить — есть множество людей кто собирает это устройство специально для продажи. Найти продавца можно в телеграм чате https://t.me/zigberu.

DIY устройства

Официальные Координаторы очень ограниченые — к нем нельзя подключать устройства разных производителей.

Для того чтобы работать с USB стиком должен быть компьютер в который этот стик вставлен.

Есть несколько проектов которые пытаются создать устройство, которое лишено этих недостатков.
Эти проекты не разрабатывают устройство с нуля, а модифицируют официальные устройства.

• Zesp шлюз (телеграм чат)
• SLS шлюз (телеграм чат)

Кроме этого, нужно упомянять проект github.com/AlexxIT/XiaomiGateway3 — это дополнение к популярной системе умного дома Home Assistant, которое использует недокументированные возможности Xiaomi шлюза для того чтобы он хорошо работал с системой Home Assistant.

Установка сервера zigbee-shepherd на Raspberry Pi Zero W

Установка zigbee-shepherd и сопутствующих пакетов будет проводиться на последней версии ОС Raspbian для Raspberry Pi Zero W — Stretch. Zigbee-shepherd написан на JavaScript и работает на Node.js.

Для начала ставим Node.js:

1	$wget-O-https//raw.githubusercontent.com/sdesalas/node-pi-zero/master/install-node-v.lts.sh | bash`

Для установки расширений из npm нужно установить утилиты для сборки:

1	$sudo apt-get install-ybuild-essential

И сама установка zigbee-shepherd:

1	$npm install zigbee-shepherd—save

Для проверки правильности работы zigbee-shepherd можно запустить скрипт
zigbee-server.js. Во время работы скрипт выводит информацию о каждом этапе добавления устройства и время выполнения операции.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

varZShepherd=require(‘zigbee-shepherd’); varzserver=newZShepherd(‘/dev/ttyACM0’);// create a ZigBee server zserver.on(‘ready’,function(){ console.log(‘Server is ready. Allow devices to join the network within 60 seconds’); zserver.permitJoin(60); }); zserver.on(‘permitJoining’,function(joinTimeLeft){ console.log(joinTimeLeft); }); zserver.start(function(err){// start the server if(err)console.log(err); });

Запускаем zigbee-shepherd в режиме отладки:

1	$sudo DEBUG=*node zigbee-server.js

Debug вывод при добавлении устройства Zigbe

Фирменное приложение и его возможности

Для создания умного автоматизированного пространства из гаджетов Aqara используется фирменное приложение Aqara Home, доступное для и Android.

На каждое действие в приложении можно получить подробную справку (а при необходимости — обратиться в соответствующий раздел официально сайта за подсказкой).

Интерфейс чрезвычайно дружелюбен к пользователю, иногда даже излишне. Настроек немного, все удобно разнесено в отдельные блоки, имеющие четкие причинно-следственные связи для каждого, кто попробует воспользоваться приложением.

Первой особенностью, которая бросается в глаза, оказывается возможность привязать к одной учетной записи несколько автоматизированных помещений, которые могут никак не связываться друг с другом.

Первичная настройка очень проста:

1. Подключаем планшет или смартфон с Aqara Home к основной Wi-Fi сети помещения.2. Включаем фирменный хаб для управления экосистемой в розетку и считываем штрихкод через приложение для подключения.3. Тем же способом добавляем заранее купленные устройства Aqara.

И вот тут начинается магия — настройка умного пространства и разнообразных сценариев для каждого гаджета в отдельности.

Z-Wave и ZigBee — единственные точки отказа

Даже когда вы используете зависящий от облака хаб, такой как Wink или SmartThings, продукты Z-Wave и ZigBee получают выгоду от корпоративных облаков, участвующих в процессе. Ваш хаб выполняет всю работу, поэтому, если компания, производящая ваши лампочки Z-Wave или умные замки ZigBee, уйдет, ваши устройства будут продолжать работать.

С другой стороны, устройства Wi-Fi зависят от нескольких облаков. Производитель гаджета предоставляет облако и специальное приложение. И если вы управляете своим умным домом с помощью Alexa или Google, их облако тоже задействовано. Но в отличие от концентратора умного дома, Alexa и Google Assistant не управляют устройствами Wi-Fi напрямую — различные облака взаимодействуют друг с другом.

Это означает, что если одна из сторон вызывает его выход, ваше устройство тоже. Мы видели это недавно, когда Best Buy решил уйти бизнес умного дома. Вилки, лампочки и даже умный морозильник с логотипом Insignia утратили свои умные возможности дома. Благодаря Wi-Fi все в вашем умном доме может сломаться, что, в свою очередь, может привести к поломке всего в вашем умном доме.

Однако у ZigBee и Z-Wave есть гигантская и особенная точка отказа: концентратор, который вы используете для управления ими. Если это не удастся, потому что компания уйдет или просто сломается, весь ваш умный дом уйдет вместе с этим.

Советы по безопасности для «умного» дома

Поддерживайте актуальность системы

Как можно быстрее загружайте обновления для микропрограммного обеспечения используемых продуктов. Как только «заплаты» и связанные с ними уязвимости становятся общедоступными, взломщики разрабатывают автоматизированные инструменты для получения доступа к незащищенным «заплатами» системам.

Используйте надежные пароли

Обращайте внимание на надежность учетных данных. В отношении «умного» дома действуют те же правила, что и, к примеру, для Интернет-банкинга

В частности, необходимо следить за тем, чтобы не использовать одни и те же пароли для нескольких сервисов.

Оставайтесь в курсе событий

Интересуйтесь актуальной информацией об используемых продуктах и технологиях. Если, например, становится известно о слабых местах в используемых вами протоколах, следует целенаправленно просить производителя соответствующих компонентов о предоставлении специальных обновлений.

ФОТО: Ansy Dupiton/Flickr.com

Техническая сторона системы

Z Wave Smart Home Fibaro наиболее эффективно использовать в квартирах и частных домах. Контроллер этого устройства обладает следующими техническими характеристиками:

• встроенным набором простых команд;
• эргономичностью;
• установленной сетевой технологией;
• скоростью передачи данных — 100 кб/с;
• автоматической маршрутизацией устройства;
• подтвержденным типом доставки, с которым работает протокол;
• возможностью некоторых контроллеров работать от аккумулятора.

Сенсоры и триггеры умного дома Z Wave

Системы «Умный дом» от Zwave Fibaro включает в себя такие компоненты:

• контроллеры;
• управляющие устройства (диммеры, выключатели);
• датчики для управления окнами, дверьми, воротами;
• термостат;
• Z Wave реле;
• передатчики для сопряжения с другими устройствами.

Большинство компонентов в этой системе представлены в виде небольших съемных устройств, которые легко монтировать. В некоторых случаях модули могут быть в виде розеток или выключателей. Все зависит от того, какую модель оборудования вы предполагаете устанавливать.

Датчики управления оконными занавесками

Давайте поговорим о протоколах

Когда дело доходит до умных домов, можно использовать несколько различных протоколов. Эти протоколы определяют, как устройства в вашем доме подключаются и как ими можно управлять. Для наших целей есть три протокола, которые должны понимать большинство владельцев умных домов.

Первое — это то, что вы найдете во многих основных гаджетах для умного дома: Wi-Fi. Эти устройства, в том числе лампочки, выключатели, розетки и многие типичные умные домашние вещи, подключаются к беспроводной сети в вашем доме.

Каждое из устройств подключено к вашему Wi-Fi, и именно так оно взаимодействует с приложением на вашем телефоне или интеллектуальным динамиком Alexa или Google Assistant. Все, что вам нужно для настройки этих устройств, — это ваш пароль Wi-Fi. Никакого дополнительного оборудования не требуется.

Два других протокола — это Z-Wave и ZigBee, и именно они используются в типичных концентраторах умного дома. Эти протоколы также являются беспроводными, но они не используют Wi-Fi. Устройства Z-Wave и ZigBee создают «ячеистую сеть», которая позволяет им общаться друг с другом. Это означает, что вы не ограничены диапазоном действия вашего роутера.

Вместо того, чтобы каждое устройство подключено к вашей сети Wi-Fi и обменивается данными независимо, все устройства Z-Wave и ZigBee подключаются к концентратору. Хаб — единственное, что подключено к Wi-Fi. Вы общаетесь с концентратором, который затем отправляет команды подключенным устройствам.

Структура сети

В сети ZigBee есть три основных узла:

1. Координатор — собирает данные от конечных устройств, раздает им команды, задает политику безопасности. В сети он всегда один. Этот узел выполняет еще и работу роутера.
2. Роутер — совмещают в себе функции конечного устройства и могут ретранслировать пакеты от координатора к другим элементам сети.
3. Конечные устройства — сенсоры, исполнительные устройства, подключаемые к сети через родительский узел и лишенные возможности организовывать маршрутизацию трафика.

Благодаря этой технологии и проведенной работе по стандартизации сетевого и уровня приложений, появилась большая библиотека ZCL, описывающая более 200 устройств. Например:

• Блоки управления освещением;
• Выключатели;
• Интерфейсы для счетчиков и датчиков.

Final Word

In the head to head battle of Zigbee vs Zwave, you must figure which protocol is most important to your home. From a price point perspective all of the 7 key categories listed above. With Z-Wave, the clear winner in terms of reliability, interoperability, and range of signal while Zigbee emerges ahead purely in terms of power usage, the head-to-head puts Z-Wave firmly on top.

As with all elements of building out a successful smart home, though, your decision should be entirely personal. We hope you use this guide in the way it’s intended: simply as a guide. It’s not a direction to go rushing out and buy Z-Wave products because they are better.

The decision is on you

If you’re just starting out down the home automation route, Z-Wave networks are a little easier to put together. With less interference, greater range and an impressive range of products, Z-Wave makes sense for the majority of smart home consumers.

But don’t ignore Zigbee either and don’t forget…

In our next match-up we will take a look at another protocol; Insteon vs Zwave. Our goal is to help yoou get the best of both worlds! For more daily information, check out smart home news.

Регулировка температуры

Для регулировки температуры нужен интеллектуальный термодатчик, кондиционер и обогреватель. Последние два могут быть с поддержкой «умного» управления или без нее, рассмотрим оба варианта.

Кондиционер Haier

(Фото: Rubetek.com)

Если же у вас старый кондиционер или обогреватель и менять его ради «умного» управления вы не хотите, можно воспользоваться одним из двух способов. В случае с кондиционером подойдет подключенный к беспроводной сети пульт, который может имитировать сигнал пульта кондиционера и управлять им дистанционно. С помощью такого пульта можно без проблем сделать кондиционер частью «умного» дома.

Умный пульт «Яндекса»

(Фото: «Яндекс»)

Для обогревателей можно использовать «умную» розетку, задав простую логику: «если температура опускается ниже 20 ºC, то розетка включает обогреватель, если поднимается выше 25 ºC — выключает». Перед ее использованием нужно убедиться, что розетка рассчитана на мощность обогревателя.

«Умная» розетка Rubetek

(Фото: Rubetek.com)

Регулировка температуры может также пригодиться, если требуется заранее охладить или нагреть комнату, например перед возвращением домой с работы. В этом случае можно включить кондиционер или обогреватель со смартфона заранее. Или привязать их включение к местоположению смартфона в заданном промежутке времени.

Безопасность

В блок «безопасность» входят гаджеты двух типов. Первые следят за несанкционированным входом в жилье, а вторые — за непредвиденными аварийными ситуациями.

Чтобы избежать возможной утечки газа, протечки воды или задымления, стоит установить соответствующие датчики на кухню или в ванную — тогда при прорыве воды или загазованности в помещении на смартфон придет сообщение, также сработает сигнализация, если настроен соответствующий сценарий.

Датчик дыма Xiaomi Honeywell

(Фото: mi.com)

За отслеживание несанкционированного входа отвечают датчики движения, датчики открытия дверей и камеры. Последние как раз могут включаться, когда дверь открывается или появляется движение в комнате. В этом случае также приходит соответствующее сообщение на телефон, а камера начинает запись и трансляцию происходящего.

Устройства

Множество крупных производителей наладили выпуск Zigbee устройств:

1. Xiaomi.
2. Sonoff.
3. Philips.
4. IKEA.

Рассмотрим интересные и нужные решения, которые обязательны в рамках умного дома.

Управляемый блок подсветки IKEA

Топ бренд мебели IKEA предлагает для контроля подсветкой использовать источники питания с управлением ZigBee. Серия называется TRADFRI. В комплект можно докупить лампочки, пульты. Подобный блок имеет несколько выходов под светильники. В целом, это устройство — настоящий диммер, но выполнен немного в иной интерпретации.

Сенсор

Датчики или сенсоры всегда были неотъемлемой частью любой автоматизации. Например, датчик открытия двери (окна) или датчик движения, управляемый непосредственно контроллером через систему умного дома. С их помощью можно реализовать различную логику работы отдельно взятых устройств, каналов или всей системы в целом.

Выключатель

Сенсорный выключатель LIVOLO работает с технологией типа Mesh. Подведение нейтрали он не требует. То есть его можно подключать в подрозетник, где не подведен ноль. Он запитывается фантомным способом через нагрузку и питается этим током. Задняя часть выполнена под европейский подрозетник, поэтому проблем с установкой быть не должно.

Реле

Xiaomi с линейкой устройств Aqara выпускает двухканальные реле с контролем энергопотребления. Позволяет настраивать работу каждого канала, делая работу любых электроприборов умной.  Антенна для сигнала большая, но совершенно не мешает. Также, как и корпус, который без проблем прячется в подрозетник.

Диммер

С помощью диммера, имеющего выход в сеть Zigbee, можно удаленно, или с применением какой-либо логики, уменьшать или увеличивать яркость света. В качестве типового решения хорошим устройством будет Dimmer EcoDim.

Чтобы данные устройства от разных производителей можно было объединить в единую сеть умного дома Zigbee, необходимо использовать координатор, типа zigbee2mqtt.

Что такое Zigbee?

Zigbee — технология, которая основана на радио стандарте IEEE 802.15.4 и предназначена для стандартизации маломощных M2M устройств разных производителей. Из особенностей сети можно выделить высокую отказоустойчивость, длительный срок службы конечных устройств от одной батареи, поддержку большого количества подключений и совместную работу устройств разных производителей. Из особенностей архитектуры сети: поддержка топологии mesh, обязательное наличие координатора и, необязательное, роутера. Больше об архитектуре сети здесь. ZigBee предусматривает передачу информации в радиусе от 5 до 75 (на открытой местности до 200) метров с максимальной скоростью 250 кбит/с. Поддерживает работу в 27 каналах трех частотных диапазонов: 2,4 ГГц (16 каналов) 915 МГц (10 каналов) 868 МГц (1 канал)

Занимательный факт: Согласно одной из версий, название ZigBee происходит от зигзагообразного танца пчел, которым они указывают своим соседям путь к следующему источнику пищи, аналогично, как и пакеты данных стандарта должны найти свой путь в mesh сети.

Основные элементы сети ZigBee

Вот основные элементы сети и их описание:

• координатор;
• маршрутизатор;
• конечное устройство.

Задачей координатора является построение сети, то есть включение в нее остальных элементов. Именно координатор определяет, какой элемент подключен к сети, а какой нет. Маршрутизаторы хоть и подчинены координатору, но самостоятельно определяют оптимальный путь для передачи информации от координатора к конечному устройству и наоборот. Поэтому в случае повреждения одного маршрутизатора происходит автоматическая прокладка нового маршрута в обход поврежденного узла. Конечные устройства – это датчики и управляющие работой исполнительных механизмов ключи (контроллеры). Благодаря тому, что большую часть времени конечные устройства проводят в спящем режиме, снижается их энергопотребление и увеличивается время работы от одной батареи. В отличие от конечных устройств, которые получают питание от батарей, маршрутизаторы нуждаются в постоянном подключении к сети, ведь они потребляют гораздо больше энергии, чем конечные устройства и не могут переходить в спящий режим.

Маршрутизатор ZigBee