Vývojový potenciál

Společnost SolidusTech s.r.o. vyvinula v rámci urychlení vývoje univerzální platformu pro vývoj speciálních zakázkových řešení, která je založena na otevřené distribuci LINUXu - OpenWRT. Systém je modulární, což umožňuje velmi rychle realizovat nejrůznější řešení v oblasti komunikace, interakce s okolním prostředím a vizualizace dat. Základem vývojového prostředí je miniaturní procesorová jednotka o rozměrech 60 x 60mm, která disponuje následujícími rozhraními:
• Ethernet WAN/LAN
• Wifi standardu 802.11 b/g/n
• Sériový UART do 115 000 b/s
• USB Host
• Napájecí konektor 5V typu USBmini
• 4 x obecné vstupně/výstupní PINy
• 5 x indikační LED


Procesorová jednotka má v základu 8MB flash, což je pro praktické aplikace velmi málo, a proto se vždy dodává s externím root systémem na USB flash paměti o kapacitách od 4 do 128GB. K dispozici je 32MB RAM, což je plně dostačující pro běh několika aplikací na pozadí operačního systému. Pomocí USB host lze připojit libovolné USB paměťové médium počínaje zmíněnou USB flash, čtečku paměťových karet, SSD disk nebo 2,5" USB HDD o kapacitě mnoho stovek GB. Pomocí swapování lze rozšířit i paměť RAM a zvětšit tak aplikační prostor pro běh paralelních aplikací.
Operačním systémem v procesorové jednotce je naše distribuce LINUX vycházející z otevřené platformy OpenWRT a jsou zkompilovány do jádra operačního systému veškeré ovládače pro běžná periferní zařízení připojitelná zejména přes USB.
USB Host
Toto je základní rozhraní pro integraci standardně dostupných periférií. U většiny aplikací používáme několik USB periférií a z tohoto důvodu je před USB host zařazen vždy aktivní USB hub, který je napájen přímo z procesorové jednotky. Díky rozšíření na několik USB portů je pak možné typicky připojit následující zařízení:
• Klávesnice - plná PC nebo numerická
• Bluetooth modul
• GSM/GPRS modem pro 3G data nebo SMS komunikaci
• ZigBee modul
• Zvuková karta pro audio vstup/výstup
• Další paměťové médium nebo harddisk
• Čtečka paměťových karet
• Kamera
• DVB-T tuner
• Další zařízení s rozhraním USB1.0, 2.0 a 3.0

Datová konektivita
Wifi
Procesorová jednotka má integrovaný WiFi chip a pomocí vhodné konfigurace lze zařízení provozovat v režimu AP - přístupový bod nebo v režimu klient, tedy jej přiregistrovat pod dostupný přístupový bod WiFi. K procesorové jednotce lze připojit externí anténu pro zlepšení dosahu WiFi signálu, v základu je tato jednotka dodávaná s interní anténou a dosah je několik desítek metrů. S externí anténou lze pak dosah zvětšit dle podmínek prostředí na řádově několik stovek metrů, případně použít speciální směrové antény pro lepší směrování signálu, typicky tunely, doly apod.
Z pohledu bezpečnosti je WiFi rozhraní vybaveno všemi dostupnými kaptačními algoritmy od jednoduchého WEP až po WPA2. Navíc je integrován robustní firewall, který umožňuje nastavit vysokou úroveň zabezpečení přímo na daném zařízení.
Ethernet
K dispozici je standardní Ethernet port na konektoru RJ45 pro připojení LAN/WAN rozhraní, 10/100Mb/s s autodetekcí a autonegociací. Na přání je možná modifikace pro podporu PoE dle standardu 802.3af, standardně je procesorová jednotka vybavena portem bez podpory PoE. Z pohledu bezpečnosti platí pro Ethernet rozhraní totéž co pro WiFi. Z principu existence portu Ethernet WAN a rozhraní Wifi je možné konfigurovat procesorovou jednotku jako router.
Na přání lze dodat i větší procesorovou jednotku s integrovaným switchem se 4 x Ethernet 10/100 Mb/s porty + 1 WAN portem 10/100 Mb/s.
Dále je možné každý port osadit převodníkem na optiku s libovolným konektorem (LC, SC apod.) pro SM nebo MM vlákna.

Sériové rozhraní UART
Pomocí UART rozhraní je prováděna veškerá integrace s periferiemi, které nelze připojit jinak, než přes USB nebo pomocí Ethernetu, případně WiFi. UART je v podstatě univerzální sériové rozhraní kterým procesorová jednotka může komunikovat s návazným systémem. Návazný systém obsahuje pro obsluhu komunikace jednočipový kontrolér (např. AVR ATmegaXXX), který přijímá povely z procesorové jednotky a plní úkoly v časové smyčce. Typickou periferii zde může být např. vstupně/výstupní karta s galvanickým oddělením (suché kontakty na výstupu a optočleny na vstupu).

Tyto jednotky jsou vyvíjeny na míru dle potřeb konkrétní aplikace a lze obecně poskytnout tato rozhraní v různých kombinacích a počtech:
• Vstupní port osazený optočlenem s izolací až 10kV - dva stavy - vypnuto/zapnuto
• Vstupní port analogový s optickou izolací až 5kV - analogové měření vstupní veličiny mikrokontrolérem a následný export do procesorové jednotky pro další zpracování (vizualizaci na www apod.)
• Výstupní galvanicky oddělený port - suchý kontakt relé spínací/přepínací
• Výstupní port s výkonovými MOSFET tranzistory
• Indikační port LED
Další periferie připojitelné přes UART (mikrokontrolér):
• Speciální maticové klávesnice nebo ovládací tlačítka
• Displeje jakéhokoliv provedení, např. sedmisegmentové, LCD, LED, dotykové atd.
• Indikátory LED a LED status bary
• Kalibrované digitální teploměry s 1Wire rozhraním (DS1820)
• Portové expandéry pro velký počet vstupů/výstupů
• Akustické měniče, možnost generování jakéhokoliv tónu, signálu apod.
• Veškeré převodníky, které nejsou dostupné na USB, starší verze RS232, RS485, CAN atd.
• Bluetooth, ZigBee moduly
• RFID, BAR code čtečky
• Čidla s atypickým rozhraním, je-li toto rozhraní popsáno elektricky a komunikačně
Parametry procesorové jednotky a přidavného HW

• Vše je napájeno jedním napětím 5V, ostatní napětí, jsou-li potřebná jsou generována uvnitř finálního řešení. Na přání je možné systémy napájet 12V, 24V, 48V DC nebo 230V AC
• Proudový odběr závisí na celkovém osazení moduly. Samotná procesorová jednotka má příkon do 5W včetně zapnuté WiFi. Zařízení připojená přes UART na bázi jednočipového mikrokontroléru mají příkon typicky řádově stovky mW, záleží na dané periférii
• K dispozici je 32MB RAM a v základu 4MB FLASH, které se prakticky vždy rozšiřují od 4 do 128GB dle uvažované aplikace. Drtivá většina aplikací a řešení bohatě vystačí se 4GB FLASH.
• Procesor Atheros AR7240 taktovaný na 400MHz
• WiFi chip Atheros AR9331
• Periferie pro UART jsou osazovány procesory ATMEL ATmega64 a vyššími, taktování na 7,3726 MHz a na této úrovni je řešena pouze nezbytná interakce s okolím. Veškeré další zpracování je pak svěřeno procesorové jednotce.

Příklad řešení a vazeb komplexního systému

Uživatelské rozhraní

Naše systémy vybavujeme prakticky zásadně www rozhraním pro provádění základní parametrizace jednotky a pro zobrazování stavů sledovaných veličin nebo jednoduchým rozhraním pro komunikaci s přidanými periferiemi. Pochopitelně veškerá data lze v dohodnutém formátu (např. XML) poskytnout do nadřazeného systému, zapsat např. přímo do databáze SQL apod.


Metoda vizualizace alespoň základních konfiguračních parametrů a sledovaných veličin v prostředí www přináší nesporné výhody zejména ve vazbě na mobilní zařízení, kdy není potřeba vyvíjet speciální aplikace pod různé mobilní operační systémy (iOS, Android, Windows), ale použitím poměrně silného skriptovacího jazyka PHP lze docílit potřebného efektu.
Jak bylo uvedeno výše, každá procesorová jednotka může být zároveň přístupovým bodem, což je zde abnormálně výhodné právě z důvodu možnosti konfigurace přes vestavěné www rozhraní. Data tak jsou dostupná uvnitř systému a jejich zobrazení kolem daného místa použití není závislé na návazné komunikační infrastruktuře.
Konkrétní rozhraní připravujeme vždy po konzultaci s koncovým uživatelem na míru.


Některé aplikační možnosti

V několika následujících bodech bychom chtěli zdůraznit některé zajímavosti z různých oblastí aplikací, které lze sice dnes běžně realizovat na standardním PC, ale při určité optimalizaci a dovednostech i na „krabičce" o rozměrech 60x60mm.

Snímání obrazu kamerou a zpracování obrázku
• Lze připojit prakticky libovolnou USB kameru a programově řídit přísvit v době snímání nebo na základě vnějšího podnětu (reakce na změnu osvětlení prostředí apod.)
• Kameru lze použít pro kontinuální video nebo naprogramovat snímací sekvence. V různých časech různé.
• Přímo v procesorové jednotce lze provést základní image processing (zpracování obrazu). Tímto lze značně ušetřit potřebné pásmo pro přenos obrázku. K dispozici jsou tyto základní funkce:
o Změna pixeláže
o Crop obrazu - vystřihnutí dané části v obrazu
o Vložení titulku nebo časové značky do obrázku na libovolné místo
o Inverze
o Rotace
o Zrcadlení
• Obrázky lze buď posílat e-mailem ze zařízení, nebo je možné zpřístupnit je přes interní FTP server nebo přímo je zobrazit na vnitřní www stránce a prohlížet je pomocí libovolného exploreru
Text to speech + Google Translate
• K procesorové kartě lze připojit USB zvukovou kartu a pomocí vhodné aplikace přehrávat audio soubory např. ve formátu MP3. U jednoduchých aplikací lze namluvit předem definované hlášky a pak s nimi programově zacházet - přehrávat podle určitého stavu nebo situace.
• Pokud je procesorová jednotka propojena do veřejného internetu. Lze využít službu Google Translate a pomocí speciálních skriptů lze nejen přehrávat textové zprávy, ale zároveň i překládat některé jednoduché věty nebo slovní spojení do mnoha jazyků, které Google translate poskytuje včetně angličtiny, polštiny, němčiny, ruštiny, čínštiny atd. Obsluha daného zařízení pak může být ve svém jazyce upozorněna na změnu některého stavu - např. naroste teplota nad určitou mez, řekněme 50 stupňů celsia a do aplikace přijde pouze údaj 51,8 - Google Translate a jeho programová obsluha se pak již postará, aby se z reproduktoru ozvalo, např. „Temperature exceeded, fifty one point eight degrees ". Pouhou volbou parametru jazyka lze totéž prakticky bez úprav přeříkat polsky, čínsky atd.

GSM, datová a SMS komunikace
S mnoha výhodami lze k procesorové jednotce připojit GSM 3G modem a použít jej v několika režimech:
• Primární připojení k internetu a jeho routing do WiFi přístupového bodu
• Záložní připojení v případě výpadku primárního připojení přes WAN port - tzv. failover
• SMS komunikace - povelování, tj. příjem SMS, její analýza a následně provedení akce dle obsahu SMS; odesílání SMS - informace o stavu zařízení, periférií např. vstupů/výstupů, teplot apod.

LINUX, CRON a multitasking
Při vývoji aplikací a zejména realizaci logických vazeb mezi jednotlivými procesy lze s výhodou požít vlastností operačního systému LINUX a jeho distribuce OpenWRT, která je jádrem našich řešení. LINUX je sám o sobě operační systém, který podporuje tzv. multitasking, tedy běh několika procesů-úloh na pozadí. Výměna dat mezi jednotlivými procesy pak může probíhat buď na úrovni samotného operačního systému nebo přes databáze, případně textové soubory (např. XML formát).
Za zmínku stojí plánovač úloh (sheduler) - tzv. CRON, kde je možné velice precizně načasovat jednotlivé procesy a zajistit tak požadovanou souhru všeho, co má systém komunikovat, sledovat a realizovat.

Závěr
Díky používané otevřené platformě a všeobecným znalostem návrhu elektronických zařízení, jsme schopni realizovat i složitější projekty za poměrně krátkou dobu. Zvolené řešení nám umožňuje provádět customizaci nejen v průběhu vývoje, ale následně i po něm v rámci vývojové podpory. Velmi jednoduše lze implementovat funkce na přání, která vyplynou až po určité době, kdy je systém nasazen v praxi.

 

18. 10. 2017

Smart metering

V oblasti smart meteringu jsme po několika úspěšných pilotních projektech (SmVaK, VAS divize Znojmo, ČeVaK a další) zahájili implementaci reálných nasazení v řádech mnoha stovek až tisíce kusů inteligentních vodoměrných jednotek z vlastní produkce v infrastrukturách LoRaWAN a Sigfox.

Opět i  zde poskytujeme kromě vlastního HW služby aplikačního serveru a řešíme konektivitu jednak na vlastní LoRaWAN infrastruktuře, tak na infrastruktuře Sigfox. V realizaci jsou rovněž projekty, kde je testována metoda Read by Drive přes kombinovný LoRaWAN a proprietární LoRa protokol. Do projektů nasazujeme vlastní odečítací hlavy pro vodoměry Sensus 420/620, Itron Floodis, dále průmyslové typy MAINECKE WPD, WSD a Sensus Maistream. Všechny jednotky mají inteligentní hlídaní průtoků, disponují dálkovou konfigurací parametrů a jsou neustále vylepšovány našim vývojovým týmem.

6. 10. 2017

Chytré vinice, zemědělství,..

Společnost Solidus Tech dodala čidla pro tzv. chytré vinice pro infrastrukturu Sigfox. Naše čidla jsou rozmístěná v oblasti Mikulovska, Hodonínska, Břeclavska a dokonce i v dolním Rakousku. Pomáháme vinařům sbírat důležitá data o teplotách, vlhkosti a srážkách na rozsáhlých vinicích a díky těmto údajům dokáži vinaři předvídat různé důležité parametry pro maximální výnosy jejich úrody.

 

Dále jsme připravili další modifikace čidel pro přesné zemědělství pro partnerskou společnost. Dodávky jsou zatím úspěšně testovány přímo u konečných uživatelů a o konečných výsledcích budeme informovat.

4. 9. 2017

Spolupráce s Deutsche Telekom/T-Mobile

Naše společnost podepsala kontrakt na dodávku prvních 500ks zařízení pro RFID identifikaci pro infratrukturu Sigfox se společnosti T-mobile.

Dodávka obsahuje jak HW, tak i příslušnou aplikaci, na které pracujeme s partnerem hiDeSign, kde využíváme vlastní aplikační server vytvořený speciálně pro IoT projekty. Společně s T-mobile vnímáme ohromný potenciál v RFID jednotkách, které díky bateriovému napájení umožňují velmi snadnou instalaci. První pilotní nasazení proběhlo v oblasti facility managementu a v přípravě jsou projekty v oblasti zdravotnictví a sociálních služeb.

1. 3. 2017

AsixWAN - vlastní LoRa network infrastruktura

 

 

Společnost hiDeSign s.r.o. a Solidus Tech s.r.o. nabízejí vlastní ucelené řešení, jehož základem je Network Server, dále jen NS, mající za úkol koordinovat komunikaci mezi senzorem, přenosovou branou, dále jen GW (gateway) a aplikací.

13. 1. 2017

LPWAN v ČR a první reálné zkušenosti v pilotním projektu

Rok 2016 byl z pohledu IoT rokem příchodu nízkopříkonových rádiových technologií (LPWAN) minimálně na náš trh. Do komerčního provozu byly uvedeny hned dvě národní infrastruktury – první je Sigfox, provozována společností Simple Cell Networks a.s., a druhá infrastruktura nad standardem LoRaWAN, kterou spustily České Radiokomunikace a.s. Zatímco první zmíněná infrastruktura je nyní poměrně dobře dostupná na území České republiky a z její podstaty také v mnoha státech nejen v Evropě, pak LoRaWAN započala svůj rozjezd zprvu v krajských městech a nyní se dále úspěšně rozvíjí tak, aby rovněž dosáhla přívlastku ,,národní“. V roce 2016 jsme také zaznamenali několik více či méně úspěšných pokusů o rozjetí privátních či izolovaných infrastruktur na LoRaWAN. Za zmínku v tomto ohledu stojí také síť budovaná kolem Plzně pod zájmovým sdružením PlzenecNET. Všechny tyto aktivity posunuly i počáteční nesmělé krůčky kolem prvních IoT LPWAN projektů o pořádný kus dopředu. Dále si pojďme přiblížit jeden konkrétní projekt.

11. 11. 2016

Sigfox MINI UNI Certification ID P_0065_E5DE_01

S potěšením oznamujeme, že náš vlastní produkt sensor MINI UNI splnil SIGFOX certifikaci P2 a od 10.11. nese označení Sigfox Ready zařízení. 

7. 10. 2016

Mikropilot pro SmVaK

Ke konci června 2016 naše společnost SolidusTech s.r.o. realizovala pilotní projekt pro dálkový odečet vodoměrů společnosti SmVaK Ostrava a.s. Na tomto pilotním projektu jsme úzce spolupracovali se společnosti OVOD  a.s., která je servisní společnosti SmVaKu a zodpovídá mimo jiné za odečty vodoměrů.

21. 9. 2016

Eshop - koncová zařízení IoT

Spustili jsme eshop s koncovími zařízeními pro IoT. Pomocí odkazu http://eshop.solidustech.cz  spustíte stránky eshopu.

2. 8. 2016

Čidla LoRa Indoor UNI - skladem

Podařilo se nám rozšířit ekosystém IoT o koncová zařízení INDOOR UNI. Skladem máme 50ks

Odkaz na datasheet je ZDE.

Astra Ericcson Business Sec com Mitel