ZigBee для мониторинга и контроля

– надежность и способность к самоорганизации; 

– большое количество поддерживаемых узлов; 

– простота установки; 

– длительный (год и более) срок автономной работы; 

– безопасность; 

– низкая стоимость; 

– широкая область использования; 

– обеспечение взаимозаменяемости сетей и узлов 

– независимость от производителя оборудования.

Производители чипов и модулей обычно предлагают демонстрационные наборы и наборы для разработчика. Типичный набор включает в себя сенсорные платы, радио, микроконтроллер с системным ПО, аксессуары и ПО для управления беспроводной сетью. Основная цель набора – дать представление о возможностях модуля или чипа и предоставить условия для разработки простых приложений.

ПО – это критический фактор при разработке ZigBee-приложений. ZigBee-стэк определяет вариант формирования сети и обмена данными. Архитектура стэка представляет собой набор блоков, называемых слоями. Каждый слой отвечает за специфический набор функций вышерасположенного слоя. 

Существуют три различные сетевые топологии, поддерживаемые ZigBee: «звезда» (star), «ячеистая» (mesh) и «гибридная» (cluster tree). «Звездная» топология, будучи наиболее простой, используется достаточно часто. Ячеистая топология обеспечивает высокую степень надежности. Блоки данных могут передаваться по сети посредством различных узлов и маршрутизаторов. При наличии помех на определенных узлах вместо них могут использоваться другие. «Гибридная» сеть сочетает обе топологии. 

Основные поставщики ZigBee+стэков Figure8 Wireless (теперь в составе TI), Freescale, Ember, CompXs (приобретена компанией Integration Associates). Стэки созданы ими в привязке к соответствующим аппаратным решениям. Существует также несколько поставщиков независимых стэков, например AirBee, MeshNetics и Mindtek. 

Ценность беспроводной сенсорной сети очевидна при получении информации с датчиков. Поэтому правильно написанное ПО становится необходимым условием полноценной работы сети. В функции такого ПО входят конфигурация сети, тестирование и мониторинг узлов, получение данных с сенсоров и контроль приводов. Проблема в том, что на большинстве предприятий уже действует та или иная IT-система, замена которой представляется нежелательной. Примером может служить система диспетчерского управления и сбора данных SCADA. Сегодня большая часть ее вариантов являются проводными, а потому с ограниченной функциональностью, так как автоматизирована или отслеживается лишь небольшая часть критически важных узлов и технологий. При этом стоимость кабельной установки может достигать 300 дол. за 1 м, и вдобавок проводные решения просто невозможны в некоторых удаленных, труднодоступных и опасных точках и узлах. А беспроводные системы прекрасно оправдывают себя при автоматизации зданий. Их сенсоры могут быть установлены практически в любой точке, что позволяет получать более точные данные о фактическом состоянии объектов и значительно снизить затраты благодаря экономии на стоимости проводки. Это происходит, например, при использовании ZigBee в системе управления HVAC (отопление, вентиляция и кондиционирование). Таким образом, переход к беспроводным сенсорным сетям позволяет преодолевать ограничения, существующие при проводных решениях. 

Однако остаются вопросы: каким образом существующие IT-системы будут получать информацию с беспроводных датчиков и возможна ли безболезненная интеграция новых беспроводных сенсорных сетей с уже действующими IT-системами? Ведь компании, вложившие много средств в установку таких систем и обучение персонала, не собираются отказываться от них, но в то же время хотели бы воспользоваться преимуществами новейших технологий. Для этих целей компании Crossbow, MeshNetics и Tendril Networks уже предоставляют пакеты так называемого связующего ПО (middleware). Обычно оно устанавливается на сервере между БСС (беспроводной сенсорной сетью) и системой предприятия. Связующее ПО фильтрует данные и передает нужную информацию приложениям IT-системы предприятия.