Сразу хочу предупредить, что статья не является технической и не несет в себе конфигураций и инструкций по настройке оборудования. Статья является ознакомительной и предназначена исключительно для знакомства с оборудованием от компании Wiren Board. Данный материал будет полезен для людей, которые боятся решений с использованием открытого ПО и подумывают над надежными и проверенными решениями.
Что такое Wiren Board?
Wiren Board - это целая экосистема проводных и беспроводных устройств, основой которой является контроллер на базе ОС Linux, оснащенный достаточно большим количеством всевозможных интерфейсов для подключения периферии умного дома. Основным преимуществом данного контроллера является высокая отказоустойчивость, резервируемость и возможность монтажа в электрощит на DIN рейку.
Выбор контроллера: отличие WB6 от WB7
На текущий момент актуальны две версии контроллера - это Wiren Board 6 и Wiren Board 7. Отличием обновленной версии, является увеличенный объем памяти и более производительный процессор. В остальном устройства похожи, так как имеют на борту одинаковый набор интерфейсов.
Интерфейсы контроллера
Основной перечень интерфейсов, которыми оснащен контроллер Wiren Board 7. Но нужно понимать. это не конечный список интерфейсов, так как у системы есть возможность расширения за счет встраиваемых модулей, но об этом я расскажу чуть позже.
- 1 × слот для карты памяти MicroSD, до 25 Мбайт/с
- 2 × Ethernet 10/100
- 1 × USB Host
- Wi-Fi 802.11n (AP, client)
- Bluetooth 4.0
- 2 × RS-485
- 1 × CAN, мультиплексирован с одним из RS-485
- 2 × 1-Wire/дискретные входы
- 3 × дискретные/аналоговые входы/выходы «открытый коллектор»
- 1 × дискретный вход/выход «открытый коллектор»
Дополнительно, можно расширить поддержку различных протоколов за счет модулей расширения:
- NBIoT / 4G (LTE). Модемы на две SIM-карты формата nano SIM
- Z-Wave и Zigbee
Поддерживаемые протоколы
- Modbus RTU — большой ассортимент устройств: реле, диммеры, модули ввода-вывода
- Somfy, WINDECO, DOOYA, AKKO — возможность работы с электро-карнизами и шторами на базе этих протоколов
- ГОСТ МЭК 61107, DLMS/COSEM, СПОДЭС (ГОСТ Р 58940-2020), Меркурий, Милур — подключение различных счётчиков электроэнергии
- Пульсар, ИВТМ — подключение различных датчиков и счётчиков воды, а также счетчиков тепловой энергии
- 1-Wire — шина для подключения датчиков, например датчика температуры DS18B20
- Wi-Fi, Bluetooth — общие протоколы связи, через которые также можно подключать различные датчики, шлюзы и другие устройства
- Modbus TCP, MQTT, SNMP, Zabbix API — позволяет обмениваться данными с другими контроллерами, а также с различными серверами и SCADA системами
- Danfoss / Carel — позволяет подключать холодильные контроллеры Danfoss EKC 202B/D, Danfoss ERC 21x, Carel BASIC/EASY
Дополнительно, с помощью модулей расширения можно подключать:
- KNX — позволяет включить контроллер в уже существующие системы на базе протокола KNX
- OpenTherm и eBUS — позволяет управлять электрическими и газовыми котлами
- Z-Wave, Zigbee — позволяет подключать довольно широкий ассортимент датчиков и исполнительных устройств на базе этих беспроводных протоколов
Дополнительные модули Wiren Board
Все модули, подключаемые к контроллеру, можно разделить на две основные группы.
- Стыкуемые на DIN-рейке, каскадным способом модули ввода-вывода, которые работают через протокол I2C, что позволяет максимально подключить до 8 дополнительных модулей. Это позволяет не использовать проводное подключение, так как стык осуществляется через уже встроенные в контроллеры коннекторы
- Модули расширения, устанавливаемые внутрь контроллера. Всего доукомплектовать контроллер можно тремя такими модулями. К ним, например относятся Zigbee, Z-Wave, 4G(LTE), Openterm модули.
- Кроме этого, для обеспечения резервирования электропитания, систему можно дополнить источниками бесперебойного питания, как внутреннего, так и внешнего исполнения.
Давайте немного подробнее поговорим о модулях расширения - узнаем, какие они бывают и рассмотрим, на мой взгляд, самые популярные из них.
Стыкуемые на DIN-рейке модули расширения
- WBIO-DI-WD-14 - Модуль предназначен для подключения импульсных счетчиков для дальнейшей обработки данных на уровне контроллера. Также, модуль позволяет подключать к нему различные кнопки или сделать обычные выключатели немного "умнее". Например, если подключить обычный датчик открытия двери, то он станет умнее и мы сможем увидеть его состояние в системе. Подойдут любые устройства, которые работают по принципу "сухой контакт", то есть размыкаются и замыкаются. Всего возможно подключить до 14 устройств типа "сухой контакт".
- WBIO-DO-R1G-16 - Релейный модуль для коммутации маломощной нагрузки, что позволяет управлять контакторами, сигнальными лампами и другими не очень мощными устройствами. Плюсом данного реле, является возможность коммутировать до 16 каналов в столь маленьком корпусе.
- WBIO-DO-R10R-4 - Еще один релейный модуль, который предназначен для управления электроприводами штор, роллетами или запорными кранами.
Модули расширения, устанавливаемые внутрь контроллера
- Sprut.stick ZigBee WBE2R-R-ZIGBEE-SH - Обеспечивает возможность подключить беспроводные устройства, работающие через протокол ZigBee. Это позволяет использовать его совместно с дополнительно установленным на контроллер ПО Sprut.hub и полноценно управлять различными ZigBee устройствами из большого перечня поддерживаемых устройств.
- WBE2R-R-ZWAVE-ZWAY - Еще один беспроводной модуль, который позволяет подключать уже беспроводные устройства Z-Wave, правда на этот раз уже к системе WirenBoard. Для добавления Z-wave устройств в Sprut.hub данный модуль не подойдет.
- WBE2-I-OPENTHERM - Модуль управления электрическими и газовыми котлами по протоколу OpenTherm, также несовместим со Sprut.hub.
Перечень поддерживаемых ZigBee устройств через Sprut.hub можно увидеть в нашем каталоге.
Оборудование
Помимо встраиваемых модулей расширения, у компании Wiren Borad в своем арсенале имеется достаточно большое количество устройств, большая часть из которых работает через протокол RS-485, Modbus RTU, что делает подключение гибким и достаточно надежным. Подключение является проводным, так что к каждому модулю можно протянуть кабель и разместить его как в одном большом электрощите, так и в дополнительных точках, чтобы гармонично распределить линии подключения. Я постараюсь описать наиболее на мой взгляд популярные модули, чтобы было примерно понятно о каких возможностях системы идет речь.
Релейные модули
Начну с релейных модулей, так как они позволяют решать самые популярные задачи в умном доме и с их помощью можно автоматизировать любое физическое размыкание электрической цепи. Применений реле достаточно много:
- Включение/выключение освещения. Удобно, если вы хотите коммутировать сразу группу ламп, это позволяет удешевить процесс автоматизации и не использовать дорогостоящие умные лампы.
- Разрыв питания электрической цепи. Можно использовать абсолютно любые "глупые" розетки, подходящие под ваш дизайн, и размыкать силовую цепь, идущую к этой розетке или группе розеток.
- Управление электроприводами штор, кранов, а также всевозможными электрозаслонками.
- Автоматизация котла. Практически все котлы имеют контакты для подключения внешнего термостата в режиме "сухой контакт". При помощи этих контактов и реле Wirenboard можно осуществлять управление котлом в режиме "вкл/выкл", что в совокупности с датчиком температуры, позволит обеспечить классическое управление климатом в доме.
- Также можно использовать реле в качестве дверного звонка или управлять гаражными воротами, также размыкая и замыкая сухой контакт. У большинства моторов для ворот, как сдвижных, так и распашных, есть контакты для ручного управления с помощью кнопки. Это позволяет управлять воротами путем замыкания этих контактов и открывать, останавливать или закрывать ворота удаленно. А если добавить в систему один или два датчика открытия, то можно получать конечные состояния ворот и обеспечивать полноценное управление ими с помощью сценариев с "обратной связью".
- Так как реле может управлять розетками, то с его помощью можно включать или перезагружать различные приборы (роутеры, точки доступа и др). Бывают случаи, когда необходимо удаленно перезагрузить какой-либо узел сети или устройство. При этом можно настроить автоматическое включение по таймеру, что например в случае отключения основного роутера, позволит его включить обратно в автоматическом режиме.
Так как реле - это одна из важных составляющих "Умного дома", в Wiren Board уделили этому типу устройств достаточное внимание, выпустив модули на все случаи жизни.
При этом необходимо обратить внимание, что релейных модулей несколько и все они, отвечают за разные задачи. Некоторые реле управляют силовыми агрегатами, некоторые - предназначены для управления слаботочными контактами или вывода индикации. Также существуют реле с возможностью подключения физического выключателя, что делает законченное и максимально отказоустойчивое устройство по управлению освещением, которое может работать даже если контроллер недоступен.
Из обновок: устройства с возможностью подключения физических выключателей получили возможность использовать в своих сценариях разные типы нажатий на уровне самого устройства. Короткое, двойное, долгое. Например, при двойном нажатии можно отключать один из входов.
- WB-MR6C - Предназначен для прямого управления освещением с номинальной нагрузкой до 10А (2 кВт). К нему можно подключать обычные выключатели для прямого управления светом.
- WB-MR6-LV - Модуль реле с большими пусковыми токами, для управления мощным освещением до 16А. Предназначен для систем промышленной и домашней автоматизации. В модуле предусмотрен вход, одновременно отключающий всю нагрузку.
- WB-MRM2-mini - Компактный релейный модуль, который можно установить в подрозетник.
- WB-MRWL3 - Еще один важный релейный модуль, который предназначен для коммутации мощной силовой нагрузки общего назначения и отлично подойдет для управления например группами розеток.
Это далеко не все релейные модули от компании Wiren Board. Я привел только основные и часто применяемые из них, среди интеграторов умных домов.
Электросчетчики
Следующий тип устройств, на котором мы остановимся подробнее - это электросчётчики, так как в паре с релейными модулями у них часто бывают совместные кейсы. Применять электросчетчики можно не только для снятия показаний электрической сети или анализа ежемесячных расходов электроэнергии, но и для анализа потребления бытовыми приборами. Зачем нам это нужно? Очень часто при построении домашней автоматизации возникает потребность получить "уведомление" о завершении какого-либо процесса. Например, кипячение воды в электрочайнике, или окончание процесса стирки или мойки посуды. Модули позволяют отслеживать нагрузки в цепи и на основании их показаний можно отправлять уведомления или отключать питание, так как например стиральная машина закончила свою работу.
- WB-MAP12E - Предназначен для технического учёта электроэнергии в многоквартирных домах и офисных зданиях. Предназначен для работы в одно- или трехфазных сетях переменного тока.
- WB-MAP3E - Предназначен для мониторинга качества электропитания. Может быть использован в многоквартирных домах, в дата-центрах и умных офисах, одно- или трехфазных сетях переменного тока. С помощью этого устройства можно измерять пусковые токи оборудования, например, светильников и двигателей, а также обнаруживать всплески напряжения.
- WB-MAP3EV - Трёхфазный вольтметр предназначен для мониторинга качества электропитания в одно- или трехфазных сетях переменного тока.
Диммеры
Еще одним важным элементом для управления освещением, является диммер. С его помощью можно реализовать не просто включение осветительных приборов методом разрыва питания, но и максимально адаптировать данный процесс ко времени суток, что позволит создавать уют в доме. Например, утром и днем яркость света можно установить на 100%, ближе к вечеру - 50%, а ночью - 1%. Кроме этого, диммеры позволяют управлять системами вентиляции или вытяжками.
Существуют диммеры для управления светодиодными лентами. Хотя это не совсем диммеры, так как с их помощью можно не только управлять яркостью, но и изменять цвет. Поддерживаемые типы светодиодных лент: цветные (RGB), цветные + белые (RGB, RGB+W), жёлто-белые (CCT), белые(W).
Также у Wiren Board имеется диммер для управления воздушными заслонками, электроклапанами и электрозанавесками, которые поддерживают промежуточные состояния.
- WB-MDM3 - Предназначен для диммирования светодиодных ламп и ламп накаливания. Можно использовать для регулировки оборотов вентиляторов (обратите внимание, не все вентиляторы поддерживают плавную регулировку скорости).
- WB-MRGBW-D - Четырёхканальный диммер для управления светодиодными лентами.
- WB-MAO4 - Четырёхканальный модуль для управления устройствами с интерфейсами 0-10В или ШИМ — светильниками, сервоприводами, приводами воздушных заслонок, клапанов и т.д.
Датчики
Кроме модулей управления, у WirenBoard есть довольно широкий ассортимент датчиков. Они необходимы для мониторинга климата окружающей среды в помещениях и на улице. В умных домах широко используются датчики температуры, влажности, углекислого газа, качества воздуха, а также определения угарного или природного/сжиженного газа. Настраивая сценарии по датчикам температуры, можно очень плавно регулировать отопление или кондиционирование. Датчик влажности, позволит управлять увлажнителями, а датчик CO2 позволит настроить системы вентиляции или проветривания с помощью электроприводов на окнах. Причем зачастую необходимо измерять все сразу. Для этого, у Wiren Board есть отличный многофункциональный датчик WB-MSW v.3, который представляет собой целый набор датчиков, при этом их состав вы выбираете сами.
WB-MSW v.3 - это не единственное в своем роде устройство для мониторинга, существует еще модуль на DIN-рейку для подключения аналоговых датчиков.
Обратите внимание, что если вам необходимо подключение температурного датчика, можно воспользоваться датчиком DS18B20, который напрямую подключается к основному контроллеру Wiren Board.
- WB-MSW v.3 - Комбинированный цифровой датчик температуры, влажности, освещенности, движения, уровня шума, концентрации CO2 и летучих органических соединений. Оснащен ИК-передатчиком, что позволяет управлять различными устройствами, например кондиционерами или телевизорами.
- WB-MS v.2 - Комбинированный цифровой датчик температуры, влажности, освещенности и уровня VOС (летучих органических веществ).
- WB-MAI11 - модуль с 11 входами для аналоговых датчиков, при этом позволяет одновременно подключить до 22 датчиков.
Возможность подключения устройств сторонних производителей
Беспроводные интерфейсы
К контроллеру можно подключить множество устройств от сторонних производителей, как через беспроводные протоколы, так и через проводные. Беспроводные уже описывались выше, правда там не упомянут штатный модуль ZigBee от WirenBoard, который позволяет подключать ZigBee устройства через ZigBee2MQTT. Список поддерживаемых устройств отличается от Sprut.hub, а так как решение является Open Source, то там есть "нюансы".
- Sprut.stick ZigBee WBE2R-R-ZIGBEE-SH - беспроводной интерфейс ZigBee. Совместим с ПО Sprut.hub.
- WBE2R-R-ZIGBEE - беспроводной интерфейс Zigbee, добавляет поддержку устройств ZigBee2MQTT.
- WBE2R-R-ZWAVE-ZWAY - позволяет подключать устройства Z-Wave к Wiren Board.
Проводные
Так как в штатной комплектации контроллер оснащен шинами I2C, RS-485 Modbus RTU, 1-Ware, мы с легкостью можем подружить контроллер с устройствами сторонних производителей, работающими на этом протоколе. Лично я использую в своей связке устройства:
- Датчик температуры и влажности XY-MD02 SHT20 modbus. Китайский дешевый модуль для мониторинга температуры/влажности. За счет стабилизатора напряжения, который позволяет использовать питание от 5 до 30В., модель слегка нагревается, следовательно, не совсем точно показывает температуру.
- Датчик мониторинга электрической сети PZEM-16AC modbus. Относительно недорогой китайский модуль для мониторинга электрической сети. Однофазный, снимает такие показатели, как вольтаж, нагрузка, потребление, частоту и качество электрической сети.
- Популярный, дешевый и точный датчик температуры DS18B20 1-Ware.
Питание контроллера
Что касается электропитания контроллера, то компания Wiren Board предусмотрела множество максимально возможных способов подключения электропитания, так как контроллер предназначен как для бытового, так и для промышленного использования.
Способы питания контроллера:
- Стандартный разъем электропитания 9-48В постоянного тока.
- Боковой разъем 5,5 х 2,5 мм для подключения блока питания на DIN рейке.
- Passive PoE, что позволяет питать контроллер либо с помощью отдельного блока питания, либо через стандартный PoE от коммутатора с поддержкой данной функции через штатный разъем RJ45 для подключения Ethernet.
Что же касается выходных напряжений, то контролер позволяет запитывать от себя дочерние модули:
- V out - напряжения равное входному, но с возможностью его программного отключения. То есть сколько подали на разъем, столько и получили, но с возможностью программного отключения. Это очень удобно для сохранения возможности "передергивать по питанию" подключенные модули, а также полезно в момент обслуживания и монтажа новых компонентов.
- 5В.
Резервное питание
Как я упоминал выше, компания озаботилась обеспечением стабильного и бесперебойного электропитания контроллера, что позволяет обеспечить жизнеспособность системы даже при пропадании внешнего питания. Существуют как внешние модули, так и встраиваемые "под капот" контроллера.
Modbus RTU RS-485
Отдельный раздел статьи, я хочу посвятить протоколу modbus, а точнее, его удобству при построения умного дома. По сути, для построения сети между устройствами, вам необходимо всего два провода. Правда для питания модулей нужно еще и подать на них электричество, но это в принципе очевидно и так. Но в целом, для развертывания системы, нужно всего два провода. А так как устройства подключаются шиной, то можно всего через одну пару проводов, подключить до 256 устройств. При этом у контроллеров Wiren Board 6/7 на борту встроены две шины RS-485, которые можно расширить за счет конвертера USB -> RS-485, что позволяет подключить довольно большое количество дочерних устройств, при этом длина трассы может достигать более километра. Правда стоит понимать, что на таких расстояниях и при большом количестве устройств, скорость передачи данных будет сильно ограничена.
Но выход есть. Для построения крупногабаритной сети modbus можно использовать преобразователи интерфейсов Ethernet to RS-485. Благодаря таким преобразователям, можно объединить устройства в разных точках планеты и управлять этими устройствами при помощи одного контроллера.
Как мы видим, подобные преобразователи существуют как от компании Wiren Board, так и от сторонних производителей.
- Преобразователь интерфейсов WB-MIO-E v.2 c RS-485 и Ethernet.
- Преобразователь MOXA NPort IA 5150 (преобразователи бывают как от разных производителей, так и в разной ценовой категории).
Программное обеспечение
Покупая контроллер, вы получаете законченное устройство с предустановленной операционной системой Debian Linux 9 Stretch, а конфигурирование контроллера, производится через фирменный Web UI. Для более опытных пользователей имеется доступ по SSH.
Из предустановленного из коробки доступно:
- MQTT брокер.
- wb-rules - инструмент написание сценариев при помощи встроенных правил.
- modbus TCP/RTU.
Веб-интерфейс
Штатный Web-интерфейс позволяет:
- Отслеживать состояние датчиков, а также управлять подключенными устройствами.
- Конфигурировать новые устройства.
- Создавать правила при помощи встроенного инструмента wb-rules.
- Управлять SVG Dashboard.
- Настраивать SMS и email-уведомления.
- Просматривать графики истории состояний подключенных устройств.
- Обновлять ПО, перезагружать систему, просматривать системный журнал и многое другое.
Дополнительные системы, устанавливаемые "поверх"
Как уже упоминалось выше, на контроллере установлена OS Linux Debian. А это значит, что мы можем установить сторонние ПО на контроллер и обеспечить взаимодействие между ним и штатным ПО контроллера.
Перечислять все, конечно же, нет смысла, но из основного хочется выделить следующие системы домашней автоматизации:
- Sprut.hub — программное обеспечение, которое позволяет бесшовно интегрировать контроллеры Wiren Board с Zigbee устройствами во все популярные экосистемы. Но об этом чуть ниже.
- Node-RED — инструмент визуального программирования для построения сложных сценариев.
- Home Assistant — open-source платформа домашней автоматизации.
Sprut.hub
Одной из популярных систем автоматизации в нашем сообществе является Sprut.hub. Причина этому - простота взаимодействия конечного пользователя и системы в целом. Связка контроллер WirenBoard и Sprut.hub - это надежное железо плюс простота взаимодействия с пользователем. Кроме этого, все подключенные в Sprut.hub устройства, автоматически попадают в Apple HomeKit, Яндекс Алису и Марусю от Vk.Group. При этом, у Sprut.hub есть встроенный сценарный движок, который позволяет очень просто решать задачи любой сложности.
Все это делает систему доступной даже для людей, которые не готовы изучать код и всякие "изыски" Open Source проектов. Хотя автоматизации с помощью кода, доступны и в Sprut.hub, что позволяет реализовать самые смелые и нетривиальные задачи любой сложности.
Подведем итоги
Если вы планируете погрузиться в мир домашней автоматизации, то экосистема устройств от Wiren Board, подойдет для любого пользователя и на "любой кошелек". При этом система позволяет очень гибко интегрировать в умный дом как проводные, так и беспроводные решения, а возможности резервирования и поддержка огромного количества протоколов связи, позволяет удовлетворить потребности самых взыскательных пользователей и заказчиков.
Надежное железо компании уже давно нашло применение в банках, магазинах, ресторанах и других местах, которые мы так часто посещаем. Там они выполняет задачи по мониторингу различных систем, а также управляют климатом и другими различными системами. С помощью WirenBoard можно реализовать умную заправку, магазин или отделение банка, позволяя управлять всем, от розеток до систем безопасности. При этом система достаточно гибкая и позволяет устанавливать дополнительное ПО, что обеспечивает возможность использовать любое подходящее для вас решение, начиная от OpenSource в виде Home Assistant с предустановленным сценарным движком node-RED и заканчивая Sprut.hub, с которым с легкостью справится даже школьник.
Где купить?
Продукцию от компании Wiren Board можно приобрести в разделе Магазины. Делая покупки через портал Sprut.ai, вы получаете выгодные промокоды от производителей и магазинов.
