Was ist ZigBee Green Power?

Green Power ist eine energiesparende Lösung der ZigBee Alliance. Die Spezifikation ist in der ZigBee 3.0-Standardspezifikation enthalten und eignet sich ideal für Geräte, die ohne Batterie oder mit sehr geringem Stromverbrauch auskommen müssen.

Ein grundlegendes GreenPower-Netzwerk besteht aus folgenden drei Gerätetypen:

• Grünes Energiegerät (GPD)
• Ein Z3-Proxy oder GreenPower-Proxy (GPP)
• Ein umweltfreundlicher Stromspeicher (GPS)

Was sind sie? Siehe Folgendes:

• GPD: Geräte mit geringem Stromverbrauch, die Informationen sammeln (z. B. Lichtschalter) und GreenPower-Datenrahmen senden;
• GPP: Ein GreenPower-Proxy-Gerät, das sowohl ZigBee3.0-Standardnetzwerkfunktionen als auch GreenPower-Datenframes unterstützt, um GreenPower-Daten von GPD-Geräten an Zielgeräte, wie z. B. Routing-Geräte in ZigBee3.0-Netzwerken, weiterzuleiten;
• GPS: Ein Green-Power-Empfänger (z. B. eine Lampe), der in der Lage ist, alle Green-Power-Daten zu empfangen, zu verarbeiten und zu übertragen, sowie über Netzwerkfunktionen nach ZigBee-Standard zu verfügen.

Green Power-Datenframes sind kürzer als die üblichen ZigBee Pro-Datenframes. ZigBee3.0-Netzwerke ermöglichen die drahtlose Übertragung von Green Power-Datenframes über einen kürzeren Zeitraum und verbrauchen dadurch weniger Energie.

Die folgende Abbildung zeigt den Vergleich zwischen Standard-ZigBee-Frames und Green-Power-Frames. In realen Anwendungen enthält die Green-Power-Nutzlast eine geringere Datenmenge und überträgt hauptsächlich Informationen wie Schalter oder Alarme.

Abbildung 1 Standard-ZigBee-Frames

Abbildung 2, Green Power Frames

Prinzip der Wechselwirkung von grüner Energie

Bevor GPS und GPD in einem ZigBee-Netzwerk verwendet werden können, müssen GPS (Empfangsgerät) und GPD gekoppelt werden. Außerdem muss dem GPS (Empfangsgerät) im Netzwerk mitgeteilt werden, welche Green-Power-Datenframes vom GPD empfangen werden. Jedes GPD kann mit einem oder mehreren GPS-Geräten gekoppelt werden, und jedes GPS kann mit einem oder mehreren GPDs gekoppelt werden. Nach erfolgreicher Kopplung speichert GPP (Proxy) die Kopplungsinformationen in seiner Proxy-Tabelle und GPS speichert sie in seiner Empfangstabelle.

GPS- und GPP-Geräte verbinden sich mit demselben ZigBee-Netzwerk.

Das GPS-Gerät sendet eine ZCL-Nachricht, um auf sich verbindende GPD-Geräte zu achten, und weist das GPP an, diese weiterzuleiten, falls sich ein GPD-Gerät verbindet.

Das GPD sendet eine gemeinsame Inbetriebnahmenachricht, die vom GPP-Listener und auch vom GPS-Gerät erfasst wird.

GPP speichert GPD- und GPS-Kopplungsinformationen in seiner Proxy-Tabelle.

Wenn das GPP Daten vom GPD empfängt, sendet das GPP dieselben Daten an das GPS, damit das GPD die Daten über das GPP an das GPS weiterleiten kann.

Typische Anwendungen von Ökostrom

1. Nutze deine eigene Energie

Der Schalter kann als Sensor genutzt werden, um zu melden, welcher Knopf gedrückt wurde. Dies vereinfacht den Schalter erheblich und macht ihn flexibler einsetzbar. Auf kinetischer Energie basierende Schaltersensoren lassen sich in viele Produkte integrieren, beispielsweise in Lichtschalter, Türen, Fenster, Türgriffe, Schubladen und vieles mehr.

Sie werden durch die alltäglichen Handbewegungen des Nutzers – wie das Drücken von Knöpfen, das Öffnen von Türen und Fenstern oder das Drehen von Griffen – aktiviert und bleiben über die gesamte Lebensdauer des Produkts funktionsfähig. Diese Sensoren können automatisch Beleuchtung und Abluft steuern oder vor unerwarteten Situationen warnen, beispielsweise vor Eindringlingen oder sich unerwartet öffnenden Fenstergriffen. Die Anwendungsmöglichkeiten für nutzergesteuerte Mechanismen sind nahezu unbegrenzt.

2. Industrielle Verbindungen

In industriellen Anwendungen mit stark frequentierten Maschinenmontagelinien erschweren kontinuierliche Vibrationen und der laufende Betrieb die Verkabelung und verteuern sie. Daher ist es wichtig, drahtlose Taster an für Maschinenbediener gut erreichbaren Stellen installieren zu können, insbesondere im Hinblick auf die Sicherheit. Ein elektrischer Schalter, der flexibel platziert werden kann und weder Kabel noch Batterien benötigt, ist hierfür ideal.

3. Intelligenter Schutzschalter

Die Spezifikationen für das Erscheinungsbild von Leistungsschaltern sind vielfältig. Intelligente Leistungsschalter, die mit Wechselstrom betrieben werden, lassen sich aufgrund des begrenzten Platzes oft nicht realisieren. Intelligente Leistungsschalter, die Energie aus dem durchfließenden Strom gewinnen, können von der eigentlichen Leistungsschalterfunktion entkoppelt werden, wodurch der Platzbedarf reduziert und die Herstellungskosten gesenkt werden. Intelligente Leistungsschalter überwachen den Energieverbrauch und erkennen Störungen, die zu Geräteausfällen führen könnten.

4. Betreutes, unabhängiges Wohnen

Ein großer Vorteil von Smart Homes liegt insbesondere für ältere Menschen, die im Alltag auf vielfältige Unterstützung angewiesen sind. Diese Geräte, vor allem spezielle Sensoren, bieten Senioren und ihren Pflegekräften deutlichen Komfort. Die Sensoren können auf der Matratze, dem Boden oder direkt am Körper angebracht werden. Dank ihnen können Menschen 5 bis 10 Jahre länger in ihren eigenen vier Wänden leben.

Die Daten werden in der Cloud gespeichert und analysiert, um Pflegekräfte bei bestimmten Mustern und Zuständen zu alarmieren. Absolute Zuverlässigkeit und der Verzicht auf Batteriewechsel sind weitere Vorteile dieser Anwendung.