IQRF Wireless Challenge: aplikace MESH v bezdrátové komunikaci

MICRORISC s.r.o., jedna z předních technologických firem, uspořádala otevřenou soutěž o nejlepší aplikaci pro inteligentní bezdrátovou komunikaci „IQRF Wireless Challenge“. V květnu letošního roku byly odměněny nejlepší designy cenami v hodnotě přes 10.000 USD.

IQRF Wireless Challenge probíhala jako celosvětová soutěž zaměřená na využití inteligentní bezdrátové technologie IQRF. Cílem bylo podpořit vznik nových aplikací a praktické využití inovativní technologie IQRF, ale také motivovat mladé nadějné techniky, informatiky a inženýry. Přihlásilo se 145 soutěžících ze 17 zemí světa, několik desítek podaných designů přineslo mnoho zajímavých nápadů.

Ocenění soutěžící a významní partneři

Záštitu nad soutěží přijaly Ministerstvo průmyslu a obchodu České republiky a IARIA – International Academy, Research, and Industry Association. Mezi významné partnery patří VUT v Brně, ČVUT v Praze a mnoho významných odborných periodik včetně DPS.

Podrobnější informace jsou dostupné na www.iqrf.org/contest.

Zde představujeme tři zajímavé aplikace se síťovou MESH topologií. Hlavní cenu za nejlepší studentský design získal Sebestyén Gergely z Maďarska za LMIS přístupový kontrolní systém. Kolektiv studentů v čele s Pavlem Vitvarem z ČR navrhnul síť meteostanic pro sněžná děla. Oceněn byl také distribuovaný bezdrátový měřicí systém Ondřeje Nývlta z ČR.

LMIS Access Control Systém Přístupový kontrolní systém LMIS (Sebestyén Gergely, Maďarsko)

Systém LMIS splňuje veškeré požadavky standardního přístupového kontrolního systému a propojuje je s bezdrátovou komunikací IQRF. Ta do celého systému přináší vyšší flexibilitu a jednoduchou cestu k celému designu. LMIS se skládá ze čtyř základních modulů, a to čtecího modulu RFID, I/O, přístupové brány USB a serveru. Systém vyžaduje síťové napájení, případně může být napájen bateriově.

I/O modul wt1

Server a USB přístupová brána

Struktura systému

Zajímavými rysy aplikace jsou jednoduchá instalace, spolehlivá bezdrátová komunikace, vysoká stabilita, schopnost fungování bez serveru, bateriové napájení čtecích modulů a senzor kapacitní proximity. Prostřednictvím IQMESH řeší LMIS problémy se stabilitou, které se vyskytují u běžných drátových systémů (slabé spoje a prvky sítí). Síť a robustní protokol IQMESH jsou ideálním řešením pro instalaci v budovách Óbuda University v Budapešti.

Síť meteostanic pro sněžná děla (Pavel Vitvar a kol., ČR)

Projekt vzdáleného měření teploty, vlhkosti a polohy měřicího boxu využívá MESH sítě k vzájemnému propojení nodů s koordinátorem. Síť meteostanic pro sněžná děla představuje centralizovanou síť s jedním koordinátorem a různým počtem nodů s neznámou polohou. Každý nod je vybaven senzory pro měření teploty, vlhkosti a polohy. Pomocí sítě MESH koordinátor získává data ze všech nodů a posílá je na server. Síť je uzpůsobena k měření teploty, vlhkosti a polohy sněžného děla, příp. získávání statistických dat pro řízení sněžných děl.

Koordinátor, měřicí stanice a nody

Struktura sítě o třech měřicích jednotkách

Aplikace umožňuje získání teplotního a vlhkostního profilu celé sjezdovky, hlídání děla proti odcizení a odhad množství sněhové pokrývky na celé sjezdovce. Automatizovaný způsob získávání dat z nodů, kompletní nezávislost nodů na elektrické síti a jednoduchá instalace sítě patří mezi hlavní pozitiva. Síť je limitována pouze geografickými podmínkami na sjezdovce, tedy dosahem signálu. Design může být v budoucnu rozšířen o přímé řízení sněžného děla.

Distribuovaný bezdrátový měřicí systém (Ondřej Nývlt, ČR)

Cílem projektu je realizovat cenově příznivý automatizovaný distribuovaný bezdrátový systém pro sběr dat s datovým výstupem v podobě standardní databáze MySQL. Primárně je určen pro sběr teplot v rodinných domech, a to jak teplot pokojových a venkovních, tak teplot otopné vody či tzv. „zpátečky“ (měření teploty přímo na trubce). I když je tento systém určen pro sběr teplotních dat, lze jej pomocí relativně malých úprav jednoduše přeprogramovat na systém pro měření libovolné jiné veličiny.

Schéma databáze

Motivací byla potřeba jednoduchého a levného koncentrátoru teplot z rodinného domu. Požadavkem byla bezdrátová technologie kvůli jednoduché instalaci v budově. Bezdrátová platforma IQRF toto splňuje a navíc poskytuje podporu snadného „meshování“ pro komunikaci tisíců jednotek s jednoduchým programováním v jazyce C (včetně komplexních ukázkových aplikací).

Výsledkem vývoje je systém komunikující na základě mechanismu master/slave. Masterem je aplikace pro OS Linux na PC, která postupně vyzývá jednotlivé jednotky slave, tedy senzory (realizované kity IQRF DK-PGM-02 s baterií, komunikačním a aplikačním procesorem TR-52B s anténou a I2C senzorem MCP9804 s přesností ±0,25 °C) k zaslání teploty. Po obeslání všech senzorů počká po přednastavenou dobu a pak provede další sérii odběrů. Systém se skládá ze čtyř nezávislých částí: senzory, gateway, hlavní program, databáze MySQL.

Výhodou vyvinutého systému je především robustnost, kdy například při výpadku senzoru nebo rušení signálu systém po třech pokusech sám přejde k dalšímu senzoru a chyby loguje. Hlavní program lze pustit na libovolném počítači s OS Linux. PC s hlavním programem může být umístěno bez problému „na opačné straně planety“ než Gateway, pokud se spolu dokážou dorozumět přes síť. Hlavní aplikace a databáze mohou běžet na jednom či dvou libovolných PC v síti. Systém lze relativně jednoduše přeprogramovat na sběr dat z libovolného jiného senzoru I2C. Dalšími výhodami jsou plná automatizace bezdrátového sběru teplotních dat s velkým dosahem signálu a cena oproti jiným komerčním řešením.