Das Sensor-to-Cloud-Referenzdesign lässt sich für die verschiedensten Anwendungen skalieren.

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Sensor-to-Cloud-Referenzdesign Vernetzte Sicherheit in Gebäuden

31.01.2019

Die Sicherheitssysteme in Gebäuden nutzen verschiedene Netzwerktechnologien zur Kommunikation mit der Außenwelt. Die Sub-Gigahertz-Technik bietet dabei einige Vorteile. Sie besitzt eine große Reichweite, durchdringt gut Wände und verbraucht wenig Strom.

Abhängig von ihrer Einsatzweise werden Gebäudesicherheitssysteme entweder leitungsgebunden oder drahtlos implementiert. Im letzteren Fall können sie sich auf viele verschiedene Verbindungsarten stützen. Einige Applikationen, darunter zum Beispiel Überwachungskameras, nutzen WLAN für die native Cloud-Anbindung, während bestimmte intelligente Anwendungen wie Türschlösser auf Bluetooth Low Energy (LE) setzen, um eine Verbindung mit Telefonen und Tablets aufzunehmen. Sicherheitssysteme auf Basis von Sensornetzwerken wie Rauchmelder, Bewegungsdetektoren, Tür- und Fenstersensoren sowie Glasbruch-Detektoren können vom Einsatz der Sub-Gigahertz-Netzwerke profitieren.

Vorteile der Sub-Gigahertz-Technik

Die Sub-Gigahertz-Technik bietet beim Design von Gebäudesicherheitssystemen zahlreiche Vorteile. Unter anderem sind größere Reichweiten möglich, und Wände werden besser durchdrungen als von der 2,4-GHz-Technik. Das ermöglicht die Abdeckung eines kompletten Gebäudes ohne Repeater und ohne komplizierte Maschen-Topologie. Außerdem ist die Sub-Gigahertz-Technik sparsam im Stromverbrauch: Dezen-
trale Sensoren können bis zu zehn Jahre mit einer Knopfzelle auskommen. Dies bringt Flexibilität beim Systemdesign, zumal keine Leitungen durch Decken und Wände verlegt werden müssen.

Ein entscheidender Punkt beim Design von Gebäudesicherheitssystemen ist die Zuverlässigkeit der Kommunikation. Sub-Gigahertz-Systeme punkten hier mit einer hohen Robust-
heit, da das von ihnen genutzte Sub-Gigahertz-Band weniger stark belegt ist als andere populäre Frequenzbänder. Somit ist klar, dass Sub-Gigahertz für Gebäudesicherheits-Designs zahlreiche Vorteile bietet. Häufig benötigen aber Sicherheitssysteme und Sensoren eine Cloud-Anbindung oder eine Schnittstelle zu intelligenten Geräten, die nach WLAN und Bluetooth Low Energy verlangt. Allerdings gestaltet sich das Design eines Systems, das Sensordaten über ein Sub-Gigahertz-Sternnetzwerk sendet und empfängt, eine Cloud-Anbindung besitzt und zusätzlich ein Smart-Device-Interface bietet, sehr kompliziert. Dank der Dual-Band-Fähigkeiten und der flexiblen Funkfunktionen des Wireless Mikrocontrollers (MCU) CC1350 und der Sub-Gigahertz-Sensor-to-Cloud-Lösung können Sie jedoch vergleichsweise einfach Produkte entwickeln, die sich nahtlos an Smart-Devices und die Cloud anschließen lassen und dennoch die Vorteile der Sub-Gigahertz-Technik nutzen.

Skalierbares Sensor-to-Cloud-Referenzdesign

Die Sub-Gigahertz-Sensor-to-Cloud-Lösung bietet Cloud-Konnektivität zum Senden und Empfangen von Sensordaten über ein Sub-Gigahertz-Sternnetzwerk mit großer Reichweite. Das Design beruht auf der extrem wenig Strom verbrauchenden Simplelink CC1310 Sub-Gigahertz Wireless MCU und der Simplelink CC1350 Dual-Band Wireless MCU, sodass sowohl Sub-Gigahertz als auch Bluetooth Low Energy unterstützt werden. Das Referenzdesign integriert den 15.4-Stack von TI (als Bestandteil des Simplelink CC13x0 Software Development Kit) als eine komplette Sternnetzwerk-Lösung. Die Bausteine und Tools sind ferner Bestandteil der Simplelink MCU-Plattform von TI, sodass über alle stromsparenden, leitungsgebundenen und drahtlosen MCUs hinweg eine durchgängige Software-Erfahrung geboten wird.

Das Sensor-to-Cloud-Referenzdesign lässt sich für die verschiedensten Anwendungen skalieren. Stellen Sie sich als Beispiel das Design eines Gebäudesicherheits-Systems mit Rauchmeldern, Bewegungssensoren, Tür- und Fenstersensoren und Glasbruch-Detektoren vor, das ein gesamtes Gebäude abdeckt und mit einem zentralen Security-Tableau kommuniziert. Das System verlangt, dass die Konsumenten die Sensordaten im Web oder auf einem intelligenten Gerät sichten. Die Lösung kann bei der Umsetzung dieses Anwendungsfalls helfen, während es gleichzeitig eine kurze Markteinführungszeit unterstützt und so flexibel ist, dass verschiedene Lösungsarchitekturen in Frage kommen.

Sicherheitszentrale mit Cloud-Anbindung

Alle Peripherie-Sensoren, wie beispielsweise Rauchmelder, Bewegungsmelder, Tür- und Fenstersensoren und Glasbruch-Detektoren, kommunizieren über ein Sub-Gigahertz-Sternnetzwerk mit dem zentralen Überwachungs-Tableau. Das Sicherheitssystem nutzt hier also die große Reichweite und die Wanddurchdringung der Sub-Gigahertz-Technik, um das gesamte Gebäude abzudecken. Darüber hinaus können Sensoren, die keinen Zugang zur Netzstromversorgung haben wie Tür- und Fenstersensoren dezentral angeordnet werden, denn sie kommen zehn Jahre mit einer Knopfzelle aus. Mit der Dual-Band-MCU CC13150 kann der Rauchmelder per Bluetooth Low Energy mit einem Telefon oder Tablet kommunizieren und den Anwendern Alarmmeldungen an ihr intelligentes Gerät senden.

Derartige Alarme können über die Batterielebensdauer oder etwaige erkannte Gefahren informieren, während die Rauchmelder über das Sub-Gigahertz-Netzwerk mit dem zen-
tralen Überwachungs-Tableau kommunizieren. Dieses Tableau kann Daten von allen Sensoren erfassen und per WLAN an die Cloud angebunden sein, um Meldungen an das jeweilige Sicherheitsunternehmen zu übermitteln oder die Visualisierung der Daten per Internet zu ermöglichen. Anwender können außerdem die System-Firmware aktualisieren, indem sie sich per Bluetooth LE mit dem Tableau verbinden oder die Updates aus der Cloud beziehen. Das Tableau kann die Updates dann an die Peripheriefunktionen pushen und die Firmware der einzelnen Knoten über das Sub-Gigahertz-Netzwerk aktualisieren.

Bildergalerie

  • Übersicht über das Sub-Gigahertz-Sensor-to-Cloud-System

  • Rauchmelder, Fenster- und Türsensoren, Bewegungsmelder - im Haus können zahlreiche Sicherheitssysteme verbaut werden.

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