Беспроводные телематические датчики
Датчики BLE и UHF передают данные TPMS, температуры и параметры окружающей среды на GPS-устройства по протоколам GATT/ATT для беспроводного мониторинга автопарка.
Беспроводные технологии позволяют передавать значения с разных датчиков на GPS-устройства мониторинга без проводки. Существует 2 типа беспроводных технологий, которые используют собственные частоты:
Bluetooth Low Energy – 2,4 ГГц
Ультравысокая частота – 315/433 МГц
Что такое BLE
Bluetooth Low Energy (BLE) — это маломощная технология беспроводной связи, которую можно использовать на небольшом расстоянии, чтобы позволять смарт-устройствам взаимодействовать. Технология BLE была интегрирована в Bluetooth 4.0 в декабре 2009 года.
По сравнению с классическим Bluetooth, Bluetooth Low Energy обеспечивает значительное снижение энергопотребления и стоимости при сохранении аналогичной дальности действия. Это позволило производителям устройств добавить маломощный интерфейс связи к существующим решениям. Его также использовали для создания новых маломощных устройств, таких как устройства-маяки, которые могут работать от небольшой батареи месяцами и даже годами.
Как работает BLE
Bluetooth Low Energy использует множество протоколов для передачи данных, взаимодействия со всеми частями устройства и организации работы всех слоев. Ниже мы перечислим наиболее важные из них и покажем их в общей иерархии.
Интерфейс хост-контроллера (HCI) — это протокол обмена между слоями или между чипами, который обеспечивает доступ к настройкам конфигурации Bluetooth-устройства.
Протокол управления логической связью и адаптацией (L2CAP) Отвечает за формирование пакетов, разделение кадров, контроль ошибок и сборку пакетов.
Протокол управления безопасностью (SMP) – Выполняет шифрование пакетов.
Профиль общего доступа (GAP) Обеспечивает первоначальный обмен данными между устройствами, чтобы определить «кто есть кто».
Отдельно отметим протоколы GATT и ATT:
GATT является аббревиатурой от Generic Attribute Профиль, который определяет способ передачи данных между двумя устройствами Bluetooth с низким энергопотреблением с использованием понятий, называемых службами и характеристиками.
Он использует общий протокол данных, называемый протоколом атрибутов (ATT), который используется для хранения служб, характеристик и связанных данных в простой таблице поиска с использованием 16-битных идентификаторов для каждой записи в таблице.
Структура Профиль
Идентификатор атрибута – индекс таблицы, соответствующий атрибуту;
Тип атрибута – UUID, который описывает тип;
Значение атрибута — сами данные;
Права атрибута — часть атрибута, права доступа, которые нельзя прочитать или записать с помощью ATT.
Профиль GATT содержит сервисы. Сервисы используются для разбиения данных на логические сущности и содержат определенные блоки данных, называемые характеристиками. У сервиса может быть одна или несколько характеристик, и каждый сервис отличается от других сервисов с помощью уникального числового идентификатора, называемого UUID, который может быть либо 16-битным (для официально принятых BLE-сервисов), либо 128-битным (для пользовательских сервисов).
Самое важное, что нужно помнить о GATT и соединениях, — это то, что соединения являются эксклюзивными. Иными словами, BLE-периферия может быть подключена только к одному центральному устройству (мобильному телефону, GPS-устройству и т. д.) одновременно.
Как только периферийное устройство подключится к центральному устройству, оно перестанет транслировать рекламные пакеты, и другие устройства больше не смогут его видеть или подключиться к нему, пока не будет существующее соединение разорвано.
Представьте, что профиль — это книжный шкаф. Каждая полка — это сервис, а книга — характеристика. У каждой характеристики (книги) есть атрибуты (страницы). Некоторые атрибуты обязательны, некоторые — нет.
Клиент и сервер
Чтобы понять разницу между GATT-сервером и GATT-клиентом, представьте, что у вас есть GPS-устройство и датчик уровня топлива, который является BLE-устройством. GPS-устройство поддерживает центральную роль; датчик поддерживает периферийную роль (для установления BLE-соединения вам нужно по одному из каждого—два устройства, поддерживающие только периферийный режим, не могли обмениваться друг с другом, как не могли и два устройства, поддерживающие только центральный режим).
После того как устройство и датчик установят соединение, они начинают передавать друг другу метаданные GATT. Если датчик хочет передавать Данные датчиков GPS-устройству, датчику, возможно, имеет смысл выступать в роли сервера.
Клиент GATT отправляет запросы серверу и получает от него ответы (а также обновления, инициированные сервером). Клиент GATT заранее ничего не знает об атрибутах сервера, поэтому сначала должен выяснить наличие и характер этих атрибутов, выполнив обнаружение сервисов. После завершения обнаружения сервисов он может начать считывать атрибуты, найденные на сервере.
Сервер GATT получает запросы от клиента и отправляет ответы обратно. Он также отправляет обновления, инициированные сервером, когда это настроено, и это Роль, отвечающая за хранение данных и предоставление их клиенту, организованных в атрибуты.
Беспроводная связь и провода
Ни для кого не секрет, что сейчас все технологии переходят на беспроводную связь. Ниже мы отметили основные преимущества беспроводных датчиков:
Отсутствие проводов. Его можно настроить с помощью любого физического подключения.
Простота настройки. Его легко расширять и настраивать.
Гибкость. Беспроводные соединения более гибкие и адаптируемые.
Экономическая эффективность. Поскольку беспроводные соединения не требуют кабелей, такие сети относительно дешевле.
Мобильность и портативность. Легко переносить и переустанавливать в другое место.
Как видите, у беспроводных соединений есть большой список преимуществ. Все эти моменты делают установку и эксплуатацию датчиков проще и удобнее.
В то же время стоит отметить, что проводные датчики обладают более высокой помехозащищенностью. Это означает, что в местах с высоким уровнем помех такие датчики будут работать стабильнее.
Система мониторинга давления в шинах (TPMS)
Отдельно стоит рассмотреть Систему мониторинга давления в шинах (TPMS). Большинство установок TPMS передают данные по радиоканалу УВЧ (ультравысокой частоты). Обычно данные TPMS передаются в одном из двух частотных диапазонов, что зависит от географического региона, где используется TPMS. Сигналы TPMS передаются примерно на частоте 433 МГц в Европе и на 315 МГц в большинстве других частей мира.
Такой датчик TPMS называется системой «прямого контроля давления в шинах». Он обеспечивает более точные значения давления в шинах по сравнению с «косвенной TPMS», которая не использует физические датчики давления, а измеряет давление воздуха с помощью программных систем, которые, анализируя и комбинируя существующие сигналы датчиков, такие как скорости вращения колес, данные акселерометров, трансмиссии и т. д., оценивают и контролируют давление в шинах без физических датчиков давления в колесах.
Каждый датчик TPMS следует устанавливать в шину. Этот датчик устанавливает соединение с антенной, которая подключена к приемнику. Эта система обеспечивает стабильный контроль давления в шинах.
Типы датчиков BLE
Платформа Navixy поддерживает множество типов беспроводных датчиков, которые используются, чтобы пользователям было проще получать актуальные и точные телематические данные. Ниже вы найдете список поддерживаемых:
топливо
Температура
влажность
идентификация водителя
магнитные датчики
датчики давления в шинах
Датчики также могут отправлять дополнительный параметр "BLE: уровень заряда батареи", который показывает, сколько заряда осталось у батареи датчика BLE. Этот параметр очень полезен для понимания оставшегося времени работы батареи.
Как использовать датчики BLE в Navixy
Создание датчика BLE не отличается от создания обычного.
Настройте датчик согласно руководству пользователя
Выберите нужный датчик из списка. Обычно в названии BLE-датчиков присутствует "BLE", например BLE: Температура #, BLE: топливо и т. д.
Затем задайте другие параметры в соответствии с вашими потребностями.
Вот и все! Теперь платформа будет отображать данные с датчика BLE, как только данные будут получены на сервере.
Если вы хотите быть в курсе обновлений Navixy, подписывайтесь на нас в LinkedIn и делитесь своими комментариями, вопросами и идеями для будущих статей.
Последнее обновление
Это было полезно?