Еще раз про беспроводные системы.

Армин Андерс (Armin Anders) глава отдела по маркетингу EnOcean GmbH, Германия

Какая радиосистема лучше всего подходит для автоматизации инженерных систем в зданиях?

Этот вопрос все чаще и чаще встает перед инженерами, занимающимися интеграцией систем и проектированием систем электроснабжения, и даже перед архитекторами и строителями частных домов. При его решении необходимо учитывать множество аспектов, и принятие окончательного решения дополнительно осложняется тем, что на рынке имеется большой выбор подобных систем, отличающихся друг от друга различными рабочими параметрами. Данная статья посвящена выбору радиотехнологий и рассмотрению наиболее важных рабочих параметров. Каковы же ключевые факторы, на которые нужно обращать особенное внимание?
Систематический анализ индивидуальных требований, относящихся к эксплуатационным характеристикам, стоимости и гибкости нужной радиосистемы быстро сужает возможный круг выбора. Рассмотрим же процесс принятия решения по этому вопросу более детально.

Решение 1:
большой или маленький объем данных?

Нужно ли вам передавать по радио анимированные изображения, использовать беспроводное подключение компьютеров или передавать изображения на принтер? Если да, то вам необходима радиосистема с высокой скоростью передачи данных, пропускающая большие объемы данных за малые промежутки времени. Этого можно достичь при использовании радиостандартов WLAN или “Bluetooth” – но для работы в этих режимах требуется много энергии. Это означает, что эти режимы малопригодны в тех случаях, когда устройство должно длительное время работать от батарей.
Однако большинство функций, используемых для автоматического управления инженерными системами, требует передачи по радио лишь небольших пакетов информации в течение коротких промежутков времени. Под эту категорию попадают включение и выключение осветительных систем и прочего оборудования, управление жалюзи и ставнями, и в особенности передача информации от радио-датчиков, таких, как датчики системы климатизации, датчики движения, обнаружители задымления и т.д. Если вам необходимо использовать подобные устройства, то вам необходимо сделать следующий выбор, чтобы дополнительно сузить круг технологий, которые могут использоваться в вашем случае.

Решение 2:
Каковы окружающие условия?

Это ключевой вопрос при обеспечении надежности передачи данных по радиоканалу. Сигналы, одновременно посылаемые по радио несколькими передатчиками, расположенными вблизи от приемника, будут интерферировать друг с другом, и поэтому надежное получение данных приемником в подобных условиях достаточно затруднено. Это не представляет серьезных проблем в отдельно стоящем жилом коттедже, так как радиоканал используется сравнительно небольшим числом радио-датчиков и приемников радиосигнала, и это почти никогда не приводит к его перегрузке. Запатентованные радиосистемы, работающие на батареях, предлагаемые различными производителями подобного оборудования, работают в таких случаях достаточно неплохо, несмотря на то, что они обладают достаточно низкой скоростью передачи данных, что может приводить к интерференции посылаемых ими сигналов. Однако ситуация сильно меняется в более крупных зданиях. В них большое количество радиокомпонентов может располагаться в относительно ограниченном пространстве. По этой причине в таких случаях очень важно выбирать радиосистемы, способные надлежащим образом справляться с проблемой интерференции. Дешевым методом предотвращения ненужного перекрывания передаваемых пакетов информации является использование очень коротких радиоимпульсов за счет повышения скорости передачи данных. Для этого можно использовать радиосистемы стандарта ZigBee.

Решение 3:
требуется ли замена элементов питания?

Если необходимость обслуживания, заключающегося в замене батарей в радио-датчиках и радиопереключателях, является недостатком, то можно найти радио системы без батарей. Компания EnOcean GmbH является в настоящее время единственным правообладателем на технологии, используемые в подобных системах. Эти технологии были разработаны на основе большого практического опыта работы с существующими радиосистемами. Рассмотрим специфические особенности таких радиосистем более детально.

Потребление энергии

Данный радиопротокол требует энергии всего в 0,12 мкВт*с для надежной передачи 1 бита данных на расстояние в 300 м (на открытом пространстве). Радиопереключатели EnOcean требуют энергии всего в 50 мкВт*с для полной радиокоманды. Оба эти значения очень низки – приблизительно в 100 раз ниже, чем в случае стандартных радиопереключателей, работающих от батарей. Данный факт является основой для создания беспроводных сенсоров, работающих на энергии, получаемой из окружающей среды: от единственного нажатия на кнопку, от световой энергии, улавливаемой небольшими солнечными батареями или от разницы температур всего в 3o K. Даже этих небольших количеств энергии достаточно, чтобы приводить в действие оборудование, не требующее какого-либо дополнительного обслуживания.

Надежность передачи данных

Очень короткие сообщения (одна команда на переключение имеет длительность всего в 0,5 миллисекунды) и интеллектуальная стратегия повторения всех элементов передачи несколько раз обеспечивают устройствам “EnOcean” великолепную устойчивость к интерференции, обеспечивая также защиту от спорадических и периодических радиопомех. Таким образом, более 99,9% сигналов, посылаемых 500 передатчиками “EnOcean”, установленными поблизости друг от друга и включающимися раз в минуту, в конечном итоге действительно улавливаются приемником.

Масштабируемость и топологии радиосистем

Структура сообщений стандарта “EnOcean” является очень гибкой. Она может быть расширена, чтобы включать в себя данные сложной структуры, большие объемы данных, процедуры шифрования, методы модуляции и используемые полосы частот. Кроме однонаправленных переключателей и сенсоров возможно использование двунаправленных модулей “EnOcean”, поддерживающих более сложные радиотопологии, включая и интеллектуальные сенсорные системы, такие, как радиальные и ячеистые сети.

Функциональная совместимость

Постоянно расширяющийся круг пользователей радиотехнологии “EnOcean” уже привел к созданию широкого спектра совместимых радиокомпонентов. Это означает, что продукция от разных производителей может взаимодействовать между собой через радиоинтерфейс. Например, сигналы от радиопереключателей, производимых компаниями “PEHA”, “Bticino” и “Omnio”, или от комнатных термостатов, производимых компанией “Thermokon”, могут приниматься и обрабатываться приемниками, производимыми компаниями “WAGO”, “Beckhoff”, “Wieland”, “Phoenix Contact” и “Zumtobel”, так как они совместимы с используемыми в них системами шин.
Выводы
Ни одна из радиосистем не может одинаково хорошо удовлетворять всем различным существующим требованиям. Радиостандарты WLAN и “Bluetooth” хорошо подходят для приложений, в которых требуется передавать большие объемы данных. Контроль работы инженерных систем в зданиях и передача данных от датчиков открывают поле для использования беспроводных сенсоров и переключателей, однако во многих зданиях далеко не всегда возможно использование устройств, работающих от батарей и потому требующих периодического обслуживания. В этих случаях возможно создание не требующих обслуживания систем на основе радиотехнологии “EnOcean”. Такие системы можно создать даже в больших зданиях с большим количеством устанавливаемых радиоустройств.

По материалам сайта AutomatedBuildings