Что такое Wiren Board Pro 

Wiren Board – крупная и стабильно функционирующая экосистема, обеспечивающая управление проводными ModBus-устройствами и беспроводными модулями. Ее ключевой элемент – контроллер, действующий на ОС Linux, оборудованный обширным перечнем различных протоколов для подсоединения «умных» гаджетов в доме. Контроллер отличается повышенной отказоустойчивостью, надежностью, резервируемостью и возможностью установки в электрораспределительный щит на DIN рейку.

Интерфейсы контроллера

В статье представлен базовый, но далеко не исчерпывающий список сервисов, которые имеются в контроллере Wiren Board. Система имеет возможность расширения функциональности при помощи встраиваемых модулей. 

Основные интерфейсы:

• 1 х карта памяти MicroSD (25 Мб/сек);
• Bluetooth 4.0;
• 2 × стандарт Ethernet 10/100;
• 1 × USB Host;
• Wi-Fi 802.11n (Access Point Client);
• 2 × RS-485;
• 1 × CAN, выведен на те же клеммники со вторым портом RS-485;
• 2 × 1-Wire/дискретные (цифровые) входы;
• 3 × цифровые/аналоговые входы/выходы «открытый коллектор»;
• 1 × цифровой вход/выход «открытый коллектор».

Возможно дополнительное применение различных модификаций плат расширения:

• NBIoT / 4G (LTE). Модемы для двух SIM-карт nano SIM;
• Z-Wave и Zigbee.

Какие протоколы поддерживаются?

• Modbus RTU — широкий выбор приборов: диммеры, реле и т. д.
• Somfy, WINDECO, DOOYA, AKKO — протоколы, обеспечивающие возможность взаимодействия с электрическими жалюзи.
• ГОСТ МЭК 61107, DLMS/COSEM, СПОДЭС (GOST R 58940-2020), Меркурий, Милур – установка счетчиков электричества.
• Пульсар, ИВТМ – монтаж сенсоров и приборов учета воды, тепла.
• 1-Wire — шина для подсоединения различных датчиков (например, прибора измерения температуры окружающей среды DS18B20).
• Wi-Fi, Bluetooth – протоколы беспроводной связи, позволяющие подключить различные приборы.
• Modbus TCP, MQTT Wiren Board, SNMP, Zabbix API – модули для обмена данными между контроллерами, SCADA системами и серверами.
• Danfoss / Carel — используется для подключения контроллеров охлаждения.

При помощи плат расширения выполняется подключение:

• KNX — протокол, дающий возможность встраивания узла управления в действующие системы.
• OpenTherm и eBUS — предоставляет возможность дистанционной регулировки отопительных приборов.
• Z-Wave, Zigbee — беспроводные решения, позволяющие подсоединить обширный перечень сенсоров и исполнительных элементов.

Дополнительные модули Wiren Board

Условно платы, подсоединяемые к контроллеру, делятся на категории: 

• Монтаж на DIN-рейку. Каскадное подключение модулей друг к другу значительно повышает общую емкость системы ввода/вывода. В основе лежит протокол 12С, позволяющий предельно подсоединить до 8 дополнительных модулей. Это отличная возможность избежать применения кабельного подключения, поскольку стык выполняется при помощи встроенных коннекторов.
• Платы, которые устанавливаются внутрь контроллера. Максимально разрешено встраивание трех таких модулей. Среди наиболее распространенных моделей: Openterm, Z-Wave, Zigbee, 4G(LTE).
• Внутренние или внешние источники бесперебойного питания. Используются с целью обеспечения резервирования электрического питания.

Стоит детальнее остановиться на рассмотрении видов и основных характеристик плат расширения.

Модули с монтажом на DIN-рейке

• WBIO-DI-WD-14 – вспомогательное устройство, используемое для подсоединения импульсных счетчиков. Позволяет выполнять подключение различных клавиш, модернизировать обычные бытовые выключатели. Например, при подсоединении сенсора открытия/закрытия дверей его состояние отобразится в приложении. Используются любые приборы, функционирующие по типу «сухого контакта». Допустимое количество одновременно подключенных устройств – 14 штук.
• WBIO-DO-R1G-16 – плата релейного ввода/вывода. Предназначен для коммутации нагрузки низкой мощности. Обеспечивает управление контакторами и иными приборами малой мощности. Преимущество платы – компактность и способность одновременно управлять 16 каналами.
• WBIO-DO-R10R-4 – релейная плата, используемая для управления электрическими приводами штор или рольставнями.

Встраиваемые внутрь узла управления модули расширения

• Sprut.stick ZigBee WBE2R-R-ZIGBEE-SH – используется для подсоединения беспроводных элементов, функционирующих на ZigBee. Допускается дополнительная установка SprutHub на Wiren Board. При помощи этого модуля выполняется полноценное управление широким перечнем ZigBee приборов.
• WBE2R-R-ZWAVE-ZWAY – плата для подключения дистанционных приборов Z-Wave к WirenBoard. Не подходит для добавления рассматриваемых приборов в Sprut.hub.
• WBE2-I-OPENTHERM – плата для регулировки функционирования котлов. Используется протокол OpenTherm, не совместимый со Sprut.hub.

Оборудование 

Арсенал Wiren Borad не ограничивается встраиваемыми платами расширения. В каталоге доступен широкий перечень устройств, большинство из которых функционирует при помощи протокола RS-485, Modbus RTU. Это гарантирует гибкость и надежность подключения. Соединение выполняется при помощи кабеля, который прокладывается к каждой плате. Возможно размещение провода в общем электрощите или в дополнительных очках для гармонизации и равномерного распределения линий подключения.

Релейные модули

Эта категория модулей дает возможность выполнения самых распространенных запросов владельцев «умного дома». Платы позволяют автоматизировать любой механизм принудительного размыкания электросети. Сфера эксплуатации реле:

• Включение/выключение осветительных приборов. Практичное и удобное решение при необходимости коммутирования группы ламп. Дает возможность снизить стоимость автоматизации и избежать применения дорогостоящих умных ламп.
• Разрыв питания электроцепи. Позволяет применять любые стандартные розетки, подобранные с учетом дизайна помещения. При помощи платы можно разомкнуть силовую цепь, ведущую к одной розетке или группе электроустановочных изделий.
• Управление электрическими заслонками, приводами кранов и штор.
• Автоматизация системы отопления. В большинстве котлов предусмотрено наличие разъемов для подсоединения внешнего термостата по типу «сухого контакта». Правильная настройка Wiren Board позволяет осуществлять управление отопительным прибором в режиме «вкл/выкл». Вместе с сенсором температуры она обеспечит возможность традиционного управления климатом в помещении.
• Домофон Wiren Board – осуществляет дистанционное управление входными дверями и воротами. Традиционный сигнал типа «сухой контакт». Практически все раздвижные и распашные ворота с электроприводом оснащены функцией ручного управления на случай прекращения подачи электричества. Автоматизация ворот обеспечивает возможность их дистанционного открытия, закрытия или остановки. Включение в систему Wiren Board датчика открытия/закрытия ворот позволяет отслеживать их состояние и вести управление, используя сценарий «обратной связи».
• Реле способно управлять розетками. Его используют для включения или перезагрузки роутеров и других приборов. Иногда возникает необходимость дистанционной перезагрузки определенного узла сети или прибора. Пользователю доступна настройка автоматического запуска по таймеру. Данная функция позволяет выполнить быструю активацию основного роутера при внезапном прекращении подачи электроэнергии.

Реле – неотъемлемый компонент «Умного дома». Неудивительно, что разработчики уделили большое внимание разработке и выпуску модулей для разных случаев жизни.

Существуют разные модификации релейных плат, на которые возложено решение разных задач. Часть реле специализируется на управлении силовыми агрегатами. Другие – используются для отображения индикации или управления слаботочными контактами.

Кроме того, существуют модели, позволяющие выполнить подсоединение физического выключателя. Благодаря этому создается законченное и предельно отказоустойчивое устройство управления осветительными приборами. Оно способно функционировать даже при отсутствии доступа к контроллеру.

Из новинок: приборы, оснащенные опцией подсоединения физических выключателей. Управление может осуществляться путем длинного, короткого или двойного нажатия. При двойном клике отключается один из входов.

• WB-MR6C. Осуществляет непосредственное управление яркостью освещения. Номинальная нагрузка составляет до 10А (2 кВт). Предусмотрена возможность подключения стандартных выключателей для прямой регулировки уровня освещенности.
• WB-MR6-LV. Релейная плата с высокими пусковыми токами. Предназначена для регулирования осветительной системы, мощностью до 16А. Используется при создании сетей автоматизации в жилых и промышленных объектах. Есть вход для одновременного отключения всей нагрузки.
• WB-MRM2-mini – плата реле небольших размеров. Встраивается в подрозетник.
• WB-MRWL3. Модуль для коммутирования мощной силовой нагрузки общего назначения. Используется для управления группами разъемов. 

Это вовсе не исчерпывающий перечень релейных модулей изучаемого бренда. В список попали только самые популярные и востребованные продукты, среди интеграторов «Умного дома».

Электросчетчики

Очередной тип приборов, заслуживающий пристального изучения – счетчики электроэнергии. У них иногда бывают общие кейсы в комбинации с платами реле. Применение счетчиков целесообразно для учета расхода электричества и расчета потребления устройствами.

Для чего это необходимо? Зачастую при автоматизации жилого дома возникает необходимость в получении «сообщений» о завершении определенных процессов. Например, об окончании цикла стирки вещей. При помощи модулей можно отследить нагрузки в цепи и с учетом полученных показаний отправлять сигналы или отключать подачу электроэнергии к отдельным бытовым приборам.

• WB-MAP12E – устройство технического учета электрической энергии в многоквартирных домах и бизнес строениях.
• WB-MAP3E – индикатор, определяющий качество электрической энергии. Подходит для применения в жилых комплексах, умных офисах и ЦОД. Позволяет проводить измерение пусковых токов различного оснащения (моторов, осветительных приборов) и выявлять перепады напряжения.
• WB-MAP3EV - электрический трехфазный измеритель напряжения.

Все перечисленные модули, используются для измерения одно- и трехфазного напряжения.

Диммеры

Важный прибор для управления системой освещения. В умном доме включение осветительных приборов осуществляется методом разрыва питания. Диммер позволяет отрегулировать яркость освещения в зависимости от времени суток, существенно повышая уровень уюта и комфорта в жилом помещении. Например, в светлое время суток яркость освещения рекомендуется устанавливать на 100%, вечером – 50. Ночью же достаточно 1%. Современные модели диммеров позволяют осуществлять управление вентиляционной системой и вытяжками.

Производитель предлагает диммеры, обеспечивающие управление гибкими LED-модулями. Они позволяют регулировать яркость светового потока и переключать цветовое исполнение. Устройство поддерживает несколько разновидностей LED-лент:

• RGB - цветные;
• RGB+W - цветные + белые;
• CCT - жёлто-белые;
• W - белые. 

Помимо перечисленных моделей есть приборы для регулировки воздушных заслонок, электрических клапанов и занавесок, поддерживающих промежуточные состояния.

• WB-MDM3 – прибор для управления яркостью светового потока светодиодных элементов и ламп накаливания. Позволяет регулировать обороты вентиляторов. Необходимо учитывать, что плавная настройка скорости вращения доступна не во всех моделях вентиляторов.
• WB-MRGBW-D – четырехканальный светорегулятор для плавного управления светодиодными гибкими элементами.
• WB-MAO4 – мощный регулятор для приборов с протоколами 0-10В или ШИМ. Имеет 4 канала. Применяется для управления клапанами, светильниками и т. д.

Датчики

Wiren Board Homebridge включает в себя не только модули управления, но и обширный перечень датчиков. Эти элементы используются для отслеживания климатических условий внешней среды внутри помещения и снаружи.  В экосистемах активно применяются датчики движения Wiren Board, определения качества воздуха, содержания углекислого газа и т. д. Используя полученную с их помощью информацию, можно плавно настраивать системы кондиционирования, вентиляции и отопления. Индикатор влажности применяется для управления увлажнителями, а сенсор CO2 – для настройки вентиляционной системы при помощи электрических приводов на окнах.

В каталоге Wiren Board существует даже сенсор для одновременного измерения всех показателей. Подразумевается многофункциональная модель WB-MSW v.3. При этом пользователь самостоятельно выбирает набор доступных опций. 

Помимо модели WB-MSW v.3, доступен модуль на DIN-рейку для подсоединения аналоговых сенсоров. 

Если требуется применение температурного датчика, стоит обратить внимание на устройство DS18B20. Этот сенсор напрямую подсоединяется к центральному узлу управления Wiren Board.

• WB-MSW v.3 – универсальная модель с цифровым дисплеем и обширный перечнем доступных опций. Позволяет считывать показатели движения, температурный режим, степени освещенности, влажность в помещении, уровень шума, насыщенности CO2 или органических веществ. В прибор встроен инфракрасный передатчик, позволяющий управлять бытовыми приборами.
• WB-MS v.2 – многофункциональный преобразователь, позволяющий достоверно определять содержание летучих органических соединений, степень освещенности, показатели относительной влажности воздуха, температурный режим. Полученные сведения преобразуются в цифровой сигнал.
• WB-MAI11 – плата с 11 входами для аналоговых сенсоров. Возможно одновременное подсоединение 22 приборов.

Подключение устройств других брендов

Беспроводные протоколы

Предусмотрена возможность подсоединения к контроллеру широкого перечня элементов сторонних брендов через кабельную прокладку или дистанционно. Беспроводные приборы детально описывались выше. За исключением штатного ZigBee-модуля для WirenBoard, позволяющего добавлять в систему ZigBee элементы через сервис ZigBee2MQTT. Перечень поддерживаемых приборов отличается от SprutHub Wiren Board. Поскольку это Open Source, необходимо учесть ряд нюансов.

Беспроводные интерфейсы:

• WBE2R-R-ZIGBEE (открытый стандарт беспроводной связи с поддержкой протокола ZigBee MQTT);
• WBE2R-R-ZWAVE-ZWAY (плата, позволяющая встраивать элементы по протоколу Z-Wave);
• Sprut.stick ZigBee WBE2R-R-ZIGBEE-SH.

Проводные:

В стандартной комплектации контролер оборудован шинами I2C, RS-485 Modbus RTU, 1-Ware. Это позволяет подключить его к приборам сторонних брендов, которые функционируют на идентичном протоколе. Предпочтительнее применять в данной связке следующие устройства:

• XY-MD02 SHT20 modbus – устройство измерения относительной влажности и окружающей температуры. Производство – Китай. Бюджетный модуль. Благодаря преобразователю напряжения, позволяющему использовать ток от 5 до 30 В, модуль немного нагревается. Это снижает его точность.
• PZEM-16AC modbus – выполняет мониторинг электросети. Доступная стоимость. Китайское производство. Однофазный. Считывает нагрузку, качество и другие показатели электросети.
• DS18B20 1-Ware – недорогая модель. Используется для снятия показателей температуры. Благодаря высокой точности пользуется спросом.

Питание контроллера

Контролер нашел применение в быту и промышленности. Поэтому фирма Wiren Board разработала несколько вариантов подключения к нему электрического питания.

Доступные способы подключения:

• Боковое гнездо 5,5 х 2,5 мм для подсоединения устройства питания на DIN рейке.
• Стандартный адаптер питания постоянного тока 9-48В.
• Пассивный Power over Ethernet. Обеспечивает подачу напряжения через отдельный адаптер или стандартный PoE от коммутатора, имеющий поддержку этой опции через гнездо RJ45 для Ethernet-соединения. 

Касательно выходных напряжений, контроллер предоставляет возможность зарядки дочерних модулей:

• V out – напряжение идентично входному. Предусмотрена возможность программирования отключения. Практичная функция. Пользователь может переключать питание входящих в систему приборов. Пригодится в процессе обслуживания и установки дополнительных элементов.
• 5В.

Резервное питание

Бренд приложил массу усилий для обеспечения стабильного поступления напряжения к контроллеру. Это гарантирует функционирование системы даже при отсутствии внешнего питания. Доступны внешние устройства и модули, встроенные в узел управления.

Modbus RTU RS-485

Этот протокол заслуживает отдельного внимания. Он отличается особым удобством при создании системы автоматизации дома. Для прокладки сети между модулями потребуется только пара кабелей. Для функционирования приборов необходимо обеспечить подачу электричества. Поскольку подключение выполняется при помощи шины, то через два кабеля можно подсоединить до 256 приборов. 

На борту контроллеров предусмотрена пара шин RS-485. Они могут быть расширены при помощи конвертера USB -> RS-485. Это дает возможность подключения большого числа дочерних приборов. Длина трассы в отдельных случаях составляет свыше километра. Однако скорость передачи информации будет существенно ограничена.

Как выйти из этой ситуации? Используя преобразователь интерфейсов PI RS485/Ethernet объединить в масштабную сеть Modbus устройства различных типов. Подобные преобразователи позволяют объединить приборы в разных локациях мира и управлять созданной сетью через единый контроллер.

Подобные устройства доступны, как в каталоге Wiren Board, так и у других брендов. 

Популярные модели конвертеров:

• MOXA NPort IA 5150. Модели представлены в линейках разных фирм и в различном ценовом сегменте.
• WB-MIO-E v.2 c Wiren Board RS485 и Ethernet.

Программное обеспечение

Приобретая Wiren Board, покупатель получает укомплектованное оборудование с прошитой ОС Debian Linux 9 Stretch. Настройка устройства управления осуществляется посредством Web UI. Владельцам, имеющим базовые навыки управления, предоставляется доступ через SSH Wiren Board. 

Лицензированное программное обеспечение, установленное в систему:

• MQTT брокер.
• Wb-Rules – сервис, работающий поверх ОС и позволяющий создавать сложные сценарии, используя встроенные алгоритмы.
• modbus TCP/RTU.

Веб-интерфейс 

Возможности штатного интерфейса:

• мониторинг состояния сенсоров, управление подключенными модулями;
• конфигурация новых устройств;
• создание правил при помощи программы wb-rules;
• управление SVG Dashboard;
• настройка смс и почтовых уведомлений;
• ознакомление с графиками истории состояния подсоединенных приборов;
• обновление Wiren Board, перезагрузка системы, просмотр системного журнала и т. д.

Дополнительное программирование WirenBoard

На контроллере предустановлена ОС Linux Debian. Следовательно, есть возможность установки сторонних приложений и обеспечения их взаимодействия со штатным программным обеспечением контроллера.

Перечислять весь доступный софт бессмысленно. Достаточно осветить базовые инструменты программирования домашней автоматизации:

• Wiren Board Sprut.hub — софт для бесшовной интеграции контроллеров с Zigbee модулями в любые доступные экосистемы.
• Node Red на WirenBoard — программа для графического программирования на базе Node. Js. При помощи Node Red Wiren Board можно настроить самые полезные сценарии умного дома. Надо только выбрать правильные блоки, задать характеристики и связать их.
• Home Assistant — популярная система умного дома. Позволяет автоматизировать повседневные бытовые процессы. Бесплатная платформа.

Заключение 

Контроллер позволяет интегрировать в умный дом проводные и беспроводные технологии. Обширные возможности резервирования управления системой. Поддержка многочисленных протоколов передачи данных. Все это дает возможность удовлетворения потребностей даже самых требовательных клиентов. 

Оборудование бренда отличается высокой степенью надежности. Оно активно применяется в финансовых учреждениях, торговых организациях и иных объектах с высоким уровнем посещаемости. С его помощью ведется мониторинг систем, управление климатом и решение ряда других задач. WirenBoard позволяет создать и запустить умную заправку, филиал банковской организации или супермаркет. С ее помощью можно вести управление всем, начиная от розеток и заканчивая охранными системами. Гибкость платформы позволяет внедрять дополнительное программное обеспечение и решить любую поставленную клиентом задачу.