Standard bezprzewodowy EnOcean opisuje technologię bezbateryjną sprzedawaną pod markami Dolphin i Easyfit. Przeczytaj, jak system działa całkowicie bez kabli i przewodów, jakie wynikają z niego zalety i wady oraz jak bezpieczny jest system.
Aby wielu pomocników elektrycznych mogło pracować w życiu codziennym, najpierw potrzebują własnej energii. Często są zasilane bateriami, które trzeba regularnie wymieniać - inaczej wygląda „zielona” technologia. Tak myślała firma EnOcean GmbH 15 lat temu. Dzięki bezbateryjnym modułom radiowym znaleźli innowacyjne rozwiązanie, dzięki któremu inteligentny dom zawsze ma dostęp do energii. Pomysł opiera się na „zasadzie zbierania energii”. Energia jest generowana przy najmniejszych zmianach w środowisku i wykorzystywana do transmisji sygnałów radiowych. Technologia jest obiecująca. Jest już używany w ponad 2 500 000 budynków na całym świecie. Występuje nie tylko w nowych budynkach - można go również doposażyć podczas modernizacji lub renowacji.Ponieważ moduły radiowe działają tylko na polecenie, generują niewielką ilość elektrosmogu i są bardzo odpowiednie dla przedszkoli i szpitali z punktu widzenia biologii budynku.
Ponadto EnOcean jest kompatybilny z przewodowymi systemami automatyki domowej i różnymi systemami magistrali. Już teraz używają technologii EnOcean do uzupełniania własnych systemów, w których sami nie są wystarczająco elastyczni.
Pochodzenie i historia
EnOcean GmbH została założona w 2001 roku i jest przedsięwzięciem Siemens AG. Ma siedzibę w Oberhaching w Monachium i już po roku wprowadziła na rynek pierwsze bezbateryjne moduły radiowe. Ten bezprzewodowy system czujników bez baterii stanowi podstawową technologię dla bezprzewodowego standardu automatyki domowej. Nazwa firmy EnOcean opiera się na obserwacji, że świat jest oceanem pełnym zmarnowanej energii.
W 2008 roku powstało EnOcean Alliance, zrzeszenie różnych firm, które postawiły sobie za cel promowanie kompatybilności i współpracy różnych systemów opartych na standardzie bezprzewodowym EnOcean. Ponadto mają zostać opracowane dalsze rozwiązania w zakresie automatyzacji dla zrównoważonych projektów budowlanych, z których wszystkie działają w technologii bezprzewodowej bez baterii. Stopniowo opracowywane są kompatybilne produkty ze wszystkich dziedzin automatyki budynkowej i domowej, aby w przyszłości móc zaoferować kompletny system inteligentnego domu. Ponadto EnOcean ma nadzieję na wykorzystanie w przyszłości technologii radiowej w miniaturowych przełącznikach, małych bezprzewodowych czujnikach temperatury i modułach czujników. Następnie należy je wlać do części maszyn,wdrażać inteligentne życie w energooszczędny sposób we wszystkich dziedzinach życia.
Obiecująca zasada dotycząca Internetu przedmiotów
Bezbateryjne czujniki radiowe umożliwiają komunikację między bezobsługowymi urządzeniami IoT (IoT = Internet of Things) w oparciu o różne standardy radiowe, takie jak EnOcean, Zigbee i Bluetooth. Rozwiązania znajdują zastosowanie w automatyce budynkowej, inteligentnym domu, sterowaniu oświetleniem LED oraz w zastosowaniach przemysłowych.
Technologia oparta jest na tak zwanej „zasadzie zbierania energii” (dosłownie: zbieranie energii). Wykorzystywana jest energia z otoczenia. Na przykład, jeśli obsługujesz przełącznik palcem. Powstały efekt piezoelektryczny generuje ładunki elektryczne na powierzchni. Wbudowane, zminiaturyzowane konwertery energii mogą przekształcić tę energię w sygnał radiowy, który jest przesyłany na przykład z włącznika światła do centralnego sterowania inteligentnego domu lub oświetlenia. Moduły Dolphin i produkty Easyfit firmy EnOcean nie tylko wykorzystują energię pochodzącą z ruchu, ale także z różnic światła, a nawet temperatury, na przykład z ciepła odpadowego. EnOcean pracuje również nad rozwojem energii w przyszłości za pomocą przetworników obrotowych i drgań.Dałoby to zupełnie nowe możliwości - np. Gazomierze i wodomierze obracają się podczas pracy, a maszyny i ludzie generują wibracje.
Przetwornik energii ECO 200 przekształca ruchy liniowe w energię.
- Energia z ruchu
ECO 200 to konwerter energii dla ruchów liniowych i może na przykład konwertować energię, gdy przełącznik jest obsługiwany. Działa podobnie do dynamo i natychmiast dostarcza energię. ECO 200 może być używany do obsługi modułów przetworników PTM 330.
Zminiaturyzowane ogniwo słoneczne może nawet przekształcić światło z wnętrza w energię elektryczną.
- Energia ze światła
Zminiaturyzowane moduły słoneczne, które nie są większe niż 13 mm x 35 mm, mogą nawet używać światła w pomieszczeniach. Są przeznaczone do użytku z modułami czujników STM. Jeśli słońce nie świeci, dodatkowy zintegrowany kondensator zapewnia brakującą energię.
Przetwornica DC ECT 310 Perpetuum wykorzystuje ciepło jako źródło zasilania.
- Energia z różnic temperatur
Przetwornica prądu stałego ECT 310 Perpetuum może teraz również zamieniać ciepło, które jest wytwarzane na przykład na ciepłych częściach maszyny, na grzejniku, a nawet na ciele człowieka, w prąd elektryczny.
wolne miejsca
Najczęstsze obszary zastosowania EnOcean w Inteligentnym Domu to przełączanie obciążeń elektrycznych, takich jak oświetlenie pomieszczenia, klimatyzacja pomieszczenia czy zdalnie przełączane gniazda. Oprócz samowystarczalnego zasilania istnieją inne wymierne korzyści. Dzięki technologii bezprzewodowej wszystkie przełączniki można umieścić tam, gdzie są potrzebne: czy to obok kanapy, aby włączyć telewizor i system hi-fi, czy jeszcze lepiej, jako wyłącznik typu all-out obok drzwi wejściowych. Jeśli chcesz przeprojektować swój dom, możesz łatwo zdemontować przykręcane lub klejone przełączniki.
Czy EnOcean może być używany na całym świecie?
EnOcean może być używany na całym świecie, ponieważ w zależności od kraju wybierane są różne częstotliwości. Częstotliwość 868 MHz jest używana w Europie i została zdefiniowana jako międzynarodowy standard przez IEC od marca 2012 roku.
Warto wiedzieć: w Ameryce Północnej potrzebne są moduły o częstotliwości 902 MHz zgodne ze specyfikacją FCC / IC. W Japonii odpowiednie są moduły o częstotliwości 928 MHz zgodne ze specyfikacją ARIB.
Zastosowanie i zakres protokołu radiowego
Urządzenia EnOcean są używane we wszystkich systemach. Na przykład możesz użyć systemu zarządzania budynkiem z BACnet lub KNX i nadal integrować urządzenia radiowe z EnOcean w sieci za pomocą określonych bram.
EnOcean wykorzystuje tak zwaną „topologię sieci kratowej”. Zwykle jest to sieć, w której każdy węzeł jest połączony z co najmniej dwoma innymi. Ale jest też opcja, że sieć ma tylko kilka węzłów. Zaletą jest to, że jest to najbardziej bezpieczna i wydajna sieć. Jednak złożone trasowanie jest problematyczne.
Zwykle każdy węzeł sieci w sieci kratowej jest połączony z kilkoma innymi.
Ponieważ EnOcean oferuje zarówno jednokierunkowe, jak i dwukierunkowe moduły radiowe, tj. Nie wszystkie urządzenia mogą komunikować się we wszystkich kierunkach, wykorzystuje on sieć kratową tylko w ograniczonym zakresie. Urządzenia dwukierunkowe mogą przejmować funkcje routingu i służyć jako brama. Czasami może się również zdarzyć, że obecne są dwukierunkowe siłowniki i czujniki. Często są one również projektowane jako nadajniki lub odbiorniki, ale muszą generować energię z otoczenia i dlatego nie mogą wytwarzać wystarczającej ilości energii do komunikacji dwukierunkowej.
Tak zwane EEP (EnOcean Equipment Profiles) służą do zapewnienia skutecznej komunikacji. Są one zdefiniowane przez EnOcean Alliance i umożliwiają bezproblemową współpracę między systemami różnych producentów. Jednak EnOcean już planuje ogólny profil z uproszczoną warstwą aplikacji, aby móc obejść się bez zbędnych komponentów.
Pod każdym względem EnOcean przywiązuje dużą wagę do prostoty. Na przykład, jeśli chodzi o zminimalizowanie potencjalnych kolizji podczas transmisji danych. Oznacza to, że wszystkie punkty końcowe w sieci bezprzewodowej wysyłają dane w tak zwanych telegramach. Integralność tych wiadomości jest weryfikowana przez system centralny za pomocą sumy kontrolnej. Każdy telegram zajmuje tylko małe okno czasowe (około jednej milisekundy). Ponadto w przypadku systemów Wlan, Dect lub PMR nie mogą wystąpić żadne zakłócenia.
Zasięg w budynkach dochodzi do 30 metrów. Można to jednak poprawić, używając repeaterów sieci WiFi.
Bezpieczeństwo standardu bezprzewodowego EnOcean
Architektura Dolphin wprowadzona w 2010 roku umożliwiła dwukierunkową komunikację, a tym samym poprawiła bezpieczeństwo systemu. Aby zapobiec dostaniu się danych w niepowołane ręce, istnieje kilka elementów, które mają temu zapobiec.
Jednym z tych mechanizmów jest „rolling code”, stale zmieniający się kod, za pomocą którego obliczany jest kod uwierzytelniający (CMAC, Cipher-based Message Authentication Code). Nadawca musi zweryfikować się u odbiorcy za pomocą tego kodu.
Ponadto dane radiowe są przesyłane w postaci zaszyfrowanej. Każde urządzenie otrzymuje stały 32-bitowy numer identyfikacyjny, którego nie można zmienić podczas produkcji, dzięki czemu jest łatwo rozpoznawalny.
Warto wiedzieć: ustawienia zabezpieczeń dotyczą tylko oryginalnych komponentów EnOcean. Niektórzy producenci komponentów nie stosują tych opcji zabezpieczeń w swoich urządzeniach.
Rozprzestrzenianie się technologii EnOcean
Technologia EnOcean jest już używana przez ponad 50 integratorów systemów. Celem jest opracowywanie i wytwarzanie produktów końcowych do automatyki domowej, automatyki przemysłowej oraz w dziedzinach takich jak transport i logistyka. Producenci to Zumtobel, WAGO i Somfy. Jung i Siemens używają protokołu do przełączników ściennych, Eltako do czujników dymu, ruchu i temperatury lub styków okiennych i drzwiowych. W Niemczech niektórzy producenci domów prefabrykowanych oferują technologię EnOcean pod własnymi markami. Obejmuje to na przykład Weberlogic firmy WeberHaus.
Zalety i wady technologii EnOcean
- korzyści
Niewątpliwą zaletą technologii EnOcean jest to, że działa bez baterii i kabli. Może to zaoszczędzić do 40 procent zużycia energii. Ponadto prawie wszystkie urządzenia są bezobsługowe i mają długą żywotność. EnOcean może komunikować się ze wszystkimi istniejącymi systemami magistrali, takimi jak KNX lub BACnet, za pośrednictwem bramek.
Ponadto liczba czujników jest nieograniczona. Jeśli chcesz rozprowadzić je po całym domu, nie musisz podnosić wiertarki, możesz wszędzie przykleić przełączniki i czujniki. To sprawia, że EnOcean jest idealny do renowacji w budynkach, w których trudno jest układać kable. Na przykład w Semperoper w Dreźnie, gdzie zostały zainstalowane produkty oparte na EnOcean, ponieważ obszary budynku są wymienione, a okablowanie jest zabronione.
Krótki czas transmisji sygnałów sprawia, że standard radiowy jest nie tylko energooszczędny, ale także niskoemisyjny.
- niekorzyść
Podczas gdy bezbateryjne moduły bezprzewodowe były wyjątkowym punktem sprzedaży EnOcean na początku, obecnie jest coraz więcej konkurencji. Na przykład ZigBee już rozpoznał potencjał. Należy jednak zauważyć, że nie każda technologia działa przy tak niskich wymaganiach energetycznych jak EnOcean. Może się zdarzyć, że rozszerzenie funkcji zbioru, na przykład o ZigBee, może nie przynieść rezultatów porównywalnych z EnOcean.
Starsze komponenty EnOcean nadal działają jednokierunkowo. Prosta konstrukcja standardu radiowego może wiązać się z pewnym zagrożeniem bezpieczeństwa. Ponieważ energooszczędny model komunikacji jednokierunkowej oznacza, że nie ma potwierdzenia, że dane zostały odebrane. Podwyższony standard bezpieczeństwa zapewnia tylko architektura Dolphin.