Недавно мы познакомились с беспроводным протоколом Z-Wave, который позволяет построить систему «умного дома» без необходимости прокладки дополнительных кабелей, а часто даже без какого-либо вмешательства в электропроводку. Несмотря на то, что в протоколе предусмотрено прямое взаимодействие устройств между собой (например, кнопочного выключателя и реле для управления лампой), несоизмеримо больше возможностей имеет система, построенная с применением интеллектуального контроллера.
На рынке сегодня присутствуют готовые решения многих производителей. Знакомство с ними мы начнем с продукта хорватской компании Zipato. Контроллер Zipabox представляет собой модульную систему, которая кроме работы с протоколом Z-Wave обеспечивает интеграцию с множеством других решений, включая KNX и ZigBee, а также традиционных проводных шин охранных систем. Второй особенностью является реализация комбинированной системы управления, в которой работает как локальный контроллер, так и облачный сервис, предоставляемый компанией.
В этом материале мы познакомимся с основным контроллером и опишем начало работы с системой.
Контроллер Zipabox
Как мы уже писали выше, системный контроллер в реализации Zipatio имеет модульную структуру. Минимальный рабочий комплект состоит из основного устройства. Оно имеет компактный корпус из белого глянцевого пластика, размеры которого составляют 86×86×43 мм. Предусмотрено крепление на стену или на стандартную DIN-рейку в распределительный шкаф. Жестких требований к ориентации корпуса нет, можно использовать любые варианты.
На лицевой стороне корпуса установлены две программируемые кнопки (в текущей версии прошивки не используются) и три светодиода, один из которых многоцветный (их можно отключить через настройки устройства). На верхней стороне находится вход блока питания, порт проводной сети, кнопка сброса и разъем для антенны сети Z-Wave.
Контроллер поставляется в небольшой картонной коробке. Отметим, что и она и комплектная документация полностью локализованы. В комплект поставки входят внешний блок питания 12 В 1,5 А, Ethernet-кабель, антенна и краткая печатная инструкция.
Из технических требований, кроме питания и комфортных условий места размещения, еще раз упомянем необходимость подключения к интернету. Производитель не указывает необходимой полосы пропускания, но учитывая, что можно работать и через сотовый модем, подойдет практически любой современный вариант.
При отстуствии связи с серверами компании (которые, кстати, используют сервис Amazon) не будут работать некоторые функции, в частности доступ к веб-интерфейсу (в частности, настройки системы изменить будет невозможно), мобильные программы (удаленно, из локальной работать они будут), коммуникации (e-mail и SMS). При этом основной функционал не пострадает, включая сцены, сценарии, правила, охрана.
Также стоит обратить внимание возможное экранирование радиосигналов. Формально для Z-Wave обычно указывается 30 метров в помещении, но в металлический шкаф оборудование лучше не ставить. Впрочем, в данной модели антенна внешняя и возможно этот вопрос можно решить дополнительным кабелем.
Аппаратная начинка контроллера в данном случае не играет существенной роли, поскольку серьезной вычислительной нагрузки у него нет. Но приведем указанные производителем характеристики контроллера: процессор ARM9 с частотой 208 МГц, 32 МБ оперативной памяти, 128 МБ флэш-памяти.
Для расширения возможностей контроллера пользователь может приобрести дополнительные блоки, которые подключаются к основному модулю по цепочке слева или справа через специальные фирменные разъемы. На момент написания статьи существовало уже десять вариантов блоков, так что вполне возможно, что производитель на этом не остановится. К сожалению, не все из них мы имеем возможность проверить в деле и придется ограничиться описаниями возможностей и фотографиями.
Backup-модуль используется для резервного питания контроллера системы при пропадании сетевого напряжения. Этот модуль имеет корпус уже, чем у основного устройства. Его размеры составляют 54×86×43 мм. Внутри устройства установлена аккумуляторная батарея 3300 мА·ч (в других источниках — 3500 мА·ч), 7,4 В, которая, по информации производителя, способна обеспечить работу основного блока в течение суток. На верхнем торце корпуса присутствуют разъем USB для подключения сотового модема и порт RS-232 в виде сокращенного до трех линий разъема (прием, передача, земля).
Отметим, что все порты USB на всех модулях расширения одинаковы с точки зрения выполняемых функций. На момент написания статьи их можно было использовать только с модемом, однако производитель работает над расширением списка совместимых устройств и решаемых задач. Что касается последовательных портов, то они могут использоваться для подключения к другим системам и мостам.
Для проверки состояния устройства предусмотрено два индикаторных светодиода. Верхний показывает режим питания — от сети или от батареи, нижний — зарядку или неисправность батареи. Указывается, что устройство поставляется уже заряженным и полностью готово к работе. Данный модуль необходимо устанавливать в первый слот расширения основного блока (с левой стороны).
Наличие порта для сотового модема на модуле резервного копирования выглядит вполне логично. Как мы писали выше, схема работы системы Zipato основана на поддержании связи с серверами компании. А одним из требований бесперебойной работы системы является резервирование канала связи.
Фирменный модем выполнен в стандартном формате USB-донгла. Он имеет корпус из белого глянцевого пластика. Поддерживаются карты формата мини-SIM. На корпусе предусмотрен один индикатор, а вот подключить внешнюю антенну не получится. Так что в случае неуверенного приема можно попробовать использовать USB-удлинитель. Устройство основано на платформе Qualcomm MSM6281 и поддерживает работу в сетях 2G/3G в диапазонах 900/1800/1900/850 МГц. Про возможность работы с другими моделями модемов информации нет.
К сожалению, текущая версия программного обеспечения не предоставляет детальной информации о состоянии подключения и качестве сигнала, так что определить статус непросто. Отметим, что во многих случаях более эффективным и гибким способом повышения отказоустойчивости будет настройка резервного канала связи на основном роутере, поскольку можно будет использовать, например, два проводных канала и LTE-модемы, а также обеспечить интернетом и другое оборудование.
В случае установки системы в распределительном шкафу на DIN-рейке желательно обеспечить ей питание напрямую от сети 220 В. Кроме того, в этой конфигурации удобно использовать ее и для контроля потребления электричества во всем контролируемом помещении. Для решения этих двух задач применяется Power-модуль.
Он имеет такие же размеры, как и Backup. Ширина у него меньше основного блока и составляет 54 мм. На нем предусмотрены винтовые зажимы для подведения питания и четыре разъема, к которым можно подключить специальные датчики (трансформаторы тока) для съема информации о потреблении. Всего их может быть до четырех на один модуль, а если установить несколько модулей, то можно довести общее число до шестнадцати на один контроллер.
В нашем случае использовался датчик JC16F. Его необходимо прикрепить на входящий фазовый провод (именно на один провод, а не на весь кабель питания). Длина шнура у датчика составляет около 180 см, чего вполне достаточно для большинства конфигураций.
Поскольку для системы заявлено использование и в сценариях охранных систем, то следующий блок будет очень кстати. Речь идет о модуле Security. Он позволяет существенно сократить затраты при миграции с традиционных проводных систем путем использования существующих шлейфов и датчиков.
Как и описанные выше модули, он подключается во второй слот расширения основного блока. Размеры его также составляют 54×86×43 мм. Данный модуль имеет следующие возможности подключения и обслуживания:
- шесть проводных зон (поддерживаются конфигурации НЗ, а также с одним или двумя оконечными резисторами (SEOL, DEOL));
- выход питания для датчиков (12 В 800 мА) с защитой от короткого замыкания и превышения потребления;
- один оптически изолированный вход 12 В;
- один управляемый выход на сирену или звонок (12 В 600 мА);
- один программируемый выход (до 150 мА, до 24 В);
- один порт USB;
- один последовательный порт (RS-232 или RS-485);
- разъем для внешней батареи.
К одному контроллеру можно подключить до четырех модулей Security, увеличив таким образом число независимых обслуживаемых зон и подключаемых устройств. Учитывая большое число используемых с этим модулем проводов, возможно стоило предусмотреть вариант удаленной установки или беспроводного подключения.
Отметим, что при подключении к модулю внешней аккумуляторной батареи, он решает задачу резервирования по питанию для всей системы управления Zipato. Что касается функций, то модуль Security сам по себе представляет собой просто интерфейс к проводным устройствам, а как они будут использоваться и для чего — решает пользователь при программировании системы. Никто не мешает, например, вместо датчиков движения установить кнопки или использовать их не для охраны, а включения освещения.
В процессе тестирования системы мы встретились с тем, что использование модулей с функцией питания может затруднить такую операцию, как выключение контроллера с целью изменения конфигурации, поскольку на корпусах никаких выключателей нет. Хотя, возможно это и неплохо для устанавливаемого в шкаф оборудования с точки зрения безопасности.
Следующая группа модулей, имеющих компактные размеры — ширина уменьшилась до 29 мм, обеспечивает расширение поддерживаемых системой протоколов и интерфейсов. С их помощью к Zipabox можно подключать устройства по протоколам ZigBee, KNX и EnOcean.
Первый похож на подробно описанный в прошлой публикации Z-Wave. Выбрать между этим протоколами сегодня непросто, каждый имеет определенные плюсы и минусы и решение будет зависеть от деталей требований пользователя. Однако, в случае Zipato, благодаря модулю сопряжения можно совместить оба протокола в одной системе.
KNX является давно известным и популярным вариантом для построения систем автоматизации. Для программирования данной системы потребуется использовать специализированное программное обеспечение ETS и потом переносить данные из него в контроллер Zipabox. Модуль поддерживает работу по проводной шине KNX через стандартный красно-черный разъем и программирование по профилю BAOS 870.
Беспроводной протокол EnOcean — это еще один вариант для использования в системах управления и автоматизации. Одной из его ключевых характеристик является низкое энергопотребление автономных устройств. В частности, кнопки и выключатели могут работать без батарей, получая энергию от процесса нажатия клавиши, а датчики движения, температуры или влажности заряжаются от света. Отметим, что рассматриваемый модуль работает на частоте 868,3 МГц.
В некоторых домохозяйствах уже могут быть установлены электросчетчики и другое оборудование мониторинга с возможностью передачи отчетных данных по стандарту P1. Zipato предлагает соответствующий модуль, позволяющей интегрировать эти устройства в систему умного дома. Подключение осуществляется проводным способом через предусмотренный на блоке разъем RJ11.
Несмотря на свой возраст, последовательные протоколы передачи данных RS-232 и RS-485 продолжают часто использоваться в различных устройствах. Причинами этого, в частности, являются относительная простота реализации, универсальность и совместимость. Поддержку данного типа управления можно встретить, например, в современной аудио-видео технике. Модуль расширения Serial позволяет добавить данный функционал к системе Zipato. На нем присутствует один последовательный порт (с выбором режима — RS-232 или RS-485) и один порт USB.
Еще одним вариантом использование существующих устройств в системе является модуль, реализующий прием сигналов в диапазоне 433 МГц. В нем работают датчики, кнопки, пульты и даже погодные станции. В комплекте с ним идет небольшая антенна. Производитель гарантирует возможность подключения устройств из списка совместимости, но на практике могут работать и другие модели.
Как вы видите, модульная структура системы позволяет создавать решения различной конфигурации и с поддержкой требуемых пользователю протоколов. А производителю проще поддерживать линейку продуктов, а также относительно легко добавлять в нее новые функции и возможности.
Подключение и начальная настройка
Для первого включения мы использовали только основной контроллер. Установили блок на DIN-рейку, подключили антенну, сетевой кабель и блок питания. Отметим, что штатный провод у последнего достаточно длинный. После загрузки системы, которая длится примерно минуту, на блоке загорается зеленый индикатор, показывающий готовность устройства к работе. Как мы писали выше, сервис Zipato использует облачные технологии, так что следующим шагом будет создание учетной записи для управления устройством на сайте my.zipato.com. Потребуется указать имя и адрес электронной почты, а также придумать пароль. После регистрации контроллера по его серийному номеру в аккаунте, вы сможете добавлять других пользователей, которые смогут использовать систему, и устанавливать им определенные права.
Для отключения устройства от аккаунта (например, в случае продажи) необходимо будет связаться с технической поддержкой производителя. Самостоятельно эту операцию сделать нельзя.
Основные действия по настройке и программированию осуществляются через веб-интерфейс. Он имеет поддержку русского языка и два режима: управление/настройка устройств и программирование правил (знакомство с ним мы отложим до следующей статьи). При этом первый из них в текущей версии ПО имеет два варианта оформления — «новый» однооконный и «старый» с одновременным показом нескольких окон. По возможностям они одинаковы. Система имеет возможность обновления встроенного программного обеспечения. В данном тестировании мы работали с версией 0.9.999.
Отметим, что сам по себе данный интерфейс хотя и позволяет активировать сцены и управлять всеми устройствами, является скорее «низкоуровневым» вариантом для настройки и контроля, чем действительно пользовательским (простым, удобным и красивым) интерфейсом к системе умного дома.
Первым шагом будет настройка общих параметров системы. Здесь вы можете указать больше данных для своего аккаунта, добавить пользователей в систему, добавить контакты (электронная почта, телефон) для использования при отправке сообщений, настроить опции контроллера (например, указать единицу измерения температуры и установить время). Здесь же предусмотрена кнопки перезагрузки устройства и специальных операций в сети Z-Wave.
Отдельно стоит упомянуть об использовании дополнительных платных сервисов в системе. После пополнения своего виртуального счета (можно использовать кредитную карту), появляется возможность тратить средства на увеличение объема дискового пространства для записей с камер, сервис отправки SMS-сообщений, возможность включения в сообщения электронной почты переменных и вложений и другие опции. Нельзя сказать, что без дополнительной оплаты система существенно теряет свою привлекательность. Зато пользователь имеет возможность выбрать и оплатить только необходимые ему функции, что позволяет снизить базовую стоимость продукта.
Следующее действие — добавление к сети датчиков, исполнительных модулей и других устройств. В частности, в списке «Добавить устройство» присутствуют пункты для сети Z-Wave и достаточно большое количество других моделей. Отметим, что во втором случае речь идет именно о записанных в памяти системы профилях устройств, которые не могут быть настроены и подключены автоматически. Здесь же приводятся виртуальные устройства, такие как переключатели и регулятор уровня. Их можно будет в дальнейшем использовать при программировании сценариев.
В дальнейшем все устройства будут представлены в виде дерева в своеобразном «диспетчере устройств». Этот модуль позволяет осуществить детальную настройку подключенного оборудования. В частности изменить название, скрыть (полезно для модулей, где не все их входы в реальности используются), разделить по комнатам и зонам, настроить аппаратные опции. После изменений нужно не забывать нажимать на кнопки «Сохранить» и «Синхронизировать» для передачи новых параметров на устройства и в облачный сервис.
Не все представленные компанией модули мы смогли использовать в тестировании по причине отсутствия оборудования определенного типа, однако некоторые устройства удалось задействовать.
В частности мы подключили модули Backup, Power, Security и 433 МГц. Первый обеспечивал резервирование питания и подключение 3G-модема, второй заменил внешний блок питания для контроллера и измерял энергопотребление оборудования, к третьему мы подключили пару стандартных датчиков движения, а последний порадовал поддержкой уличного датчика температуры и влажности от достаточно старой модели погодной станции Oregon Scientific (кстати, его не было в списке совместимости). Отметим, что все подключения модулей и проводного оборудования необходимо осуществлять при отключенном питании контроллера. Кроме того, необходимо соблюдать правила по выбору слота для конкретных модулей — первые три упомянутых (отличающиеся работой с питанием) работают в первом слоте, а третий (и другие модели-шлюзы) — во втором.
Что касается использованных для тестирования устройств Z-Wave, то подробнее мы расскажем о них в следующем материале. А сейчас рассмотрим разделы веб-интерфейса настройки системы. Всего их в текущей версии девять, не считая описанного выше «Основного».
«Безопасность» является, пожалуй, одним их самых интересных. Можно даже сказать, что это «система в системе». Доступ к нему закрыт отдельным PIN-кодом, который устанавливает пользователь.
Предусмотрено использовать нескольких независимых разделов охраны со своими параметрами. Среди последних укажем установку времен задержек входа и выхода, выбор исполнительных устройств для сирены и постановки на охрану (например, зуммер), программирование кодов и меток для пользователей, указание контактов для отправки сообщений об изменении состояния. Отметим, что есть возможность использования «режима охраны здоровья», когда отсутствие сигналов с датчиков движения в течение заданного периода считается нарушением.
Для каждого раздела можно запрограммировать несколько зон, которые определяются датчиками. С использованием правил, можно объединять датчики в группы для упрощения системы. Есть поддержка режима перекрестного зонирования.
Для раздела предусмотрено три состояния — «не дома», «дома» и «выключено». Второй может быть интересен, например, при необходимости охраны внешнего пространства коттеджа.
Что касается управления системой, то для постановки-снятия можно использовать кодовые панели, метки, мобильную утилиту и сам веб-интерфейс.
«Сцены» используется для создания групп выключателей, диммеров и других устройств с целью организации сцен. В дальнейшем эти настройки можно будет использовать при программировании действий в формате «включить сцену «Вечер»». Пользователь сам придумывает название сцены и указывает устройства, состояние которых необходимо изменить при ее активации. Отметим, что допустим и вариант «не определено», когда устройство не участвует в данной сцене.
«Климат» предназначен для работы с термостатами для обеспечения контроля и управления температурой и другими параметрами помещения, такими как влажность и вентиляция. Для каждого термостата указывается набор датчиков для контроля показаний, управляемое устройство и расписание работы. К сожалению, данная функция не такая, как хотелось бы. Подробнее мы рассмотрим ее настройку в другом материале при описании устройства управления кондиционером.
«Электроприборы» позволяет управлять всеми устройствами в ручном режиме, нажимая кнопки или передвигая регуляторы уровней. Для некоторых устройств доступны и другие возможности. Например, управление цветом и температурой для RGBW-лампы или отправка ранее запрограммированных команд на кондиционер.
«Датчики» собирает информацию о бинарных датчиках, установленных в системе. Это могут быть кнопки и выключатели, датчики движения, открытия двери или окна и другие устройства.
«Измерители» также относится к датчикам, но не бинарным, а предоставляющим показания уровня. К ним относятся температура, заряд батареи, энергопотребление и аналогичные данные.
«Камеры» является вполне ожидаемым модулем, если речь идет о реализации функций охранной системы. В настоящий момент он находится в статусе беты, но вполне работоспособен. Для теста мы подключили к нему старенькую IP-камеру AXIS. Каких-то специальных готовых профилей для разных камер здесь нет. Необходимо указать имя пользователя и пароль, а также ссылки (URL) на видеопоток и изображения. Поскольку сам контроллер не обладает достаточными вычислительными ресурсами для обработки видео, используются возможности самой камеры и отправка данных на облачный сервер Zipato по протоколу FTP (каждой камере выделаются уникальные имя и пароль). В дальнейшем, их можно будет просмотреть через веб-интерфейс. При покупке соответствующей опции, можно будет использовать фотоснимки для отправки сообщений по электронной почте. Дополнительно, сервер компании обеспечивает удаленное подключение к интерфейсу камеры в случае необходимости настройки параметров ее работы.
«Электроэнергия» работает в случае наличия в системе датчиков энергопотребления. Здесь можно посмотреть графики или таблицу показаний, а также указать параметры тарифного плана для пересчета в деньги.
«События» собирает в едином списке с возможностью фильтрации и группировки все отмеченные в системе события. Есть возможность отслеживать события в реальном времени, что может пригодиться при настройке, программировании и диагностике.
Мобильный клиент
Как мы написали выше, штатный веб-интерфейс к системе позволяет получить полный контроль, однако с точки зрения удобства бытового использования все-таки не очень удобен. Возможно, вам повезет и вашим сценариям для работы хватить нескольких традиционных кнопок или выключателей, но для некоторых функций не обойтись без графического представления информации.
Компания создала фирменную утилиту, совместимую со смартфонами и планшетами с операционными системами Android и iOS. При подключении в ней вы указываете имя пользователя и пароль для доступа к контроллеру.
На главном экране представлены крупные значки для доступа к функциям, аналогичным описанным выше разделам веб-интерфейса. Однако уже в самих разделах все менее удобно — даже если вы используете планшет с большой диагональю, сами органы управления непропорционально мелкие. Будем надеяться, что производитель обратить на это внимание и в обновленных версиях программы эргономика будет улучшена.
Также мы бы рекомендовали реализовать возможность настройки состава пунктов управления, например не показывать некоторые из них. Еще одной полезной возможностью был бы общий статусный экран с основной информацией о системе, например, температурами в комнатах, погодой, статусом охраны и тому подобное.
Заключение
Сегодня на рынке представлено несколько конкурирующих стандартов и протоколов для построения система автоматизации и умных домов. Предложенная Zipato модульная конструкция контроллера позволяет вам выбрать подходящий вариант, не переплачивая за не используемые функции, а при необходимости в дальнейшем расширить возможности системы добавлением новых блоков. При этом обеспечивается совместимость с большинством современных устройств, что дает возможность построения гибких и универсальных систем управления светом, климатом, контроля доступа и охраны, мониторинга состояния и для решения других задач автоматизации.
В тестировании контроллер показал себя с хорошей стороны, к стабильности работы не было никаких замечаний. Он имеет неплохой и достаточно практичный дизайн, а также возможность установки на DIN-рейку или без нее. Правда надо отметить, что если планируется «крупная» конструкция из большого числа блоков, желательно использовать ее именно с DIN-рейкой, поскольку самые узкие модули имеют крепление только на нее и без рейки будут держаться исключительно на разъеме, который не имеет никаких защелок.
В процессе знакомства с системой мы встретились с отсутствием некоторой документации и не очень точными описаниями. Видимо это особенность «тестового комплекта» или же является следствим слишком быстрого развития продукта, когда руководства не успевают за появлением новых или изменением существующих функций.
Штатное программное обеспечение также сложно назвать идеальным, но большинство замечаний относится к внешнему виду и дизайну интерфейса, а не его функциональности. В частности, не всегда длинные названия датчиков показываются корректно, а пространство рабочего стола используется не эффективно. Возможно, стоило бы сделать скидку на версию, которая «почти первая, но все-таки немного меньше». Но продукт уже продается и в настоящий момент рекомендовать его совсем неподготовленному пользователю мы бы не стали. Скорее это неплохой вариант для энтузиастов, которые интересуются тематикой автоматизации и готовы тратить время на общение в форумах, а не ограничиваться «купил-настроил-использую».
По информации производителя, в ближайшее время планируется обновление мобильных утилит и веб-интерфейса, что должно повысить удобство работы с системой.
Поскольку рассмотренное оборудование только недавно появилось на отечественном рынке, оценить среднюю стоимость не представляется возможнным. Для ориентира приводим в таблице рекомендованные розничные цены производителя. Реальная стоимость может быть как выше, так и ниже.
| Продукт | РРЦ (руб.) |
| Контроллер Zipabox zbzwruv2, Z-wave | 11300 |
| Контроллер Zipabox zbzwru433v1, Z-wave + 433 МГц (два протокола) | 14 600 |
| Модуль расширения Zipabox Backup | 5300 |
| Модуль расширения Zipabox 433 МГц | 3300 |
| Модуль расширения Zipabox EnOcean | 6900 |
| Модуль расширения Zipabox KNX | 6900 |
| Модуль расширения Zipabox P1 | 3300 |
| Модуль расширения Zipabox Power | 7900 |
| Модуль расширения Zipabox Security | 7600 |
| Модуль расширения Zipabox Serial | 2800 |
| Модуль расширения Zipabox ZigBee | 3300 |
| Модем Zipato 3G USB Stick | 2200 |
Во второй части статьи мы познакомимся с несколькими устройствами для систем автоматизации (в том числе и производства Zipato), а также рассмотрим возможности Zipabox по программированию правил.
за предоставленное на тестирование оборудование
и помощь при подготовке статьи
