Совместный информационный проект:

Протокол Z-Wave

Данный протокол описывает беспроводной обмен информацией с относительно несложными исполнительными устройствами, в том числе и осветительным оборудованием. Скорость передачи достигает 100 кбит/с для Z-Wave (в версии Plus).

Важной особенностью протокола Z-Wave является то, что поддерживающие его устройства способны образовывать так называемые mesh-сети. В таких сетях некоторые устройства может быть как приемником/передатчиком, так и ретранслятором. Сигналы идут по оптимальному маршруту. Если на пути передаваемого потока данных есть участок с высоким уровнем помех или препятствиями для распространения радиоволн, автоматически выбирается альтернативный путь.

В России для Z-Wave выделен диапазон 869 МГц. Лицензию на его использование брать не нужно, если речь идет о закрытом пространстве.

Применения

Z-Wave может использоваться для управления самыми разнообразными системами «умного дома», а не только светильниками. Двусторонняя передача информации позволяет осуществлять дистанционный контроль за состоянием осветительных приборов, а также собирать информацию с датчиков

Стандарт Z-Wave применяется в масштабах квартир, коттеджей и небольших офисов, поскольку поддерживающая его аппаратура очень проста в установке и настройке.

Принцип работы

Любое устройство в сети Z-Wave имеет два идентификатора: Home ID, указывающего на номер сети, а также Node ID — номер прибора в сети.

Для сети Z-Wave характерны следующие типы устройств:

  • Контроллер. Хранит в своей памяти данные о структуре сети, карты маршрутизации, а также информацию по последним удачным соединениям для каждой точки сети. Также к функционалу контроллера относится присвоение Node ID элементам сети. В памяти контроллера хранится уникальный Home ID, выданный Альянсом Z-Wave. Обязательным элементом сети является центральный контроллер. Его Home ID, прописанный в памяти, является идентификатором Home ID для всей сети. При необходимости к нему может подключаться вторичный контроллер, тогда он будет использовать в качестве Home ID идентификатор сети центрального контроллера.
  • Центральный контроллер Arlight для управления «умным домом»
    Центральный контроллер Arlight для управления «умным домом» по беспроводному протоколу Z-Wave
  • Периферийные модули с постоянным питанием. Исполнительные устройства и датчики, которые постоянно «подключены» к эфиру. Помимо приема/передачи данных, они еще выполняют функцию ретрансляции данных согласно карте маршрутизации. К данной категории относятся устройства управления осветительными приборами, датчики движения и присутствия, панели управления.
  • «Слушающие» периферийные модули. Исполнительные устройства, включающиеся для прослушивания эфира периодически с интервалом в 1 — 2 с. Это дверные замки и т. п. устройства с автономным питанием.
  • «Спящие» периферийные модули. К ним относятся датчики с автономным питанием. Такой датчик немедленно передает сигнал при наступлении определенного события. Например, охранный датчик обнаруживает вторжение в дом и передает об этом информацию. Все остальное время датчик с интервалом в 0,5 — 1 ч передает отчеты, касающиеся данных, которые не требуют оперативного вмешательства. В том числе в эти отчеты входит и информация о степени разряда элементов питания, благодаря чему севшие батарейки не застанут вас врасплох.

Используемое оборудование

Наиболее распространенный вариант — использование так называемой «умной розетки» - переходника, включаемого между розеткой электропитания и управляемым прибором. В качестве примера можно привести «умную» розетку производства Arlight, способную коммутировать нагрузку мощностью до 2000 Вт. Этого достаточно, например, чтобы управлять большинством типов бытовых электронагревателей.

Центральный контроллер Arlight для управления «умным домом»
Пример «умной розетки», поддерживающей протокол Z-Wave

Также выпускаются модули с зажимами, включаемые между сетью электропитания и управляемым прибором при стационарной установке. Подобные модули, применительно к системам «умного света», обеспечивают включение/выключение, диммирование, регулировку цвета или оттенка белого (набор функций зависит от конкретной модели).

Беспроводные панели с проколом Z-Wave
Беспроводные панели Arlight, работающие по протоколу Z-Wave

Управлять освещением по Z-Wave можно с панелей, которые не отличаются по внешнему виду и пользовательскому интерфейсу от привычных выключателей, диммеров и т. п. Например, Arlight выпускает для протокола Z-Wave три варианта сенсорных панелей: диммирование, управление цветом, управление оттенком белого. Эти панели монтируются в обычные установочные коробки.

Также освещением по протоколу Z-Wave удобно управлять со специального пульта ДУ, который внешне ничем не отличается, скажем, от привычного нам пульта ДУ телевизора. Сигналы управления идут непосредственно на устройства Z-Wave, никакого шлюза не требуется. Но в отличие от обычных пультов ДУ, использующих инфракрасные лучи, в таких пультах сигнал передается с помощью радиоволн на частоте 869 МГц.

При необходимости возможно управлять освещением по Z-Wave и с компьютера, для этого к нему подключается специальный шлюз.

Развитие стандарта

Для протокола Z-Wave стандартизированы чипы, используемые в оборудовании. Развитие данной технологии беспроводной передачи информации сопровождается сменой поколений таких чипов. В 2018 г. выпущено 7-е поколение, обеспечивающее, по сравнению с предыдущим, большую дальность связи при прочих равных условиях, а также лучшую защиту передаваемой информации.

Преимущества и недостатки

Стандарт Z-Wave применяется с середины 2000-х годов, производство оборудования для него хорошо отработано. Устройства с автономным питанием способны длительное время (до 1 года) работать от сменной литиевой батарейки.

К недостаткам можно отнести относительно небольшую дальность связи (не более 20 — 30 м в реальных условиях).

Для сетей Z-Wave, как правило, используются частоты ниже 1 ГГц. Выделенные для Z-Wave частоты не так загружены, как диапазон 2,4 ГГц, поэтому при установке и эксплуатации аппаратуры, работающей по данному протоколу, не приходится решать проблемы борьбы с помехами. Но частотные диапазоны для Z-Wave в разных странах различные. То есть оборудование должно специально производиться для той страны, где оно будет использоваться. Чтобы такой проблемы не возникло, оборудование надо покупать не в зарубежных интернет-магазинах, а у бренда, имеющего сильные позиции на местном рынке, например, у Arlight.

Хотя протокол Z-Wave поддерживается международным альянсом, производство чипов контролируется одной компанией, в настоящее время — Silicon Labs. Это обеспечивает полную совместимость разнообразного оборудования, если оно работает в одном частотном диапазоне.

Развитие протокола

Для Z-Wave создано приложение MY ZIPATO, предоставляющее удаленный доступ к системе, и позволяющее создавать сложные сценарии управления светом.

В декабре компания Silicon Labs объявила об открытии спецификаций сетевого уровня и протокола обмена информацией Z-Wave для всех желающих. Это позволит в будущем расширить круг производителей оборудования с поддержкой Z-Wave.

Ссылки

Руководства и документация

Новости

Получить консультацию специалиста

Спасибо!

Ваш вопрос отправлен консультанту