Zigbee2mqtt อธิบายอย่างละเอียด: วิธีการทำงาน อุปกรณ์ที่รองรับ และเคล็ดลับการผสานรวมที่ใช้งานได้จริง

ในโครงการบ้านอัจฉริยะและโครงการเชิงพาณิชย์ขนาดเล็กจำนวนมาก ความท้าทายที่ใหญ่ที่สุดไม่ใช่การขาดแคลนอุปกรณ์ แต่เป็นการขาดแคลน...ความสามารถในการทำงานร่วมกันแบรนด์ต่างๆ ต่างก็มีฮับ แอป และระบบนิเวศแบบปิดของตนเอง ทำให้การสร้างระบบรวมศูนย์ที่ "ใช้งานได้ง่าย" นั้นเป็นเรื่องยาก

Zigbee2MQTTเทคโนโลยีนี้ได้กลายเป็นวิธีการเชื่อมต่อเกาะเหล่านี้อย่างมีประสิทธิภาพ โดยการเชื่อมต่ออุปกรณ์ Zigbee เข้ากับตัวกลาง MQTT ทำให้คุณสามารถใช้งานแพลตฟอร์มระบบอัตโนมัติของคุณเองได้ ไม่ว่าจะเป็น Home Assistant, แดชบอร์ดภายในบ้าน หรือแอปพลิเคชันบนคลาวด์ ในขณะที่ยังคงใช้ผลิตภัณฑ์ Zigbee ที่มีจำหน่ายทั่วไป

บทความนี้จะอธิบายว่า Zigbee2MQTT คืออะไร เหมาะสมกับการใช้งานจริงอย่างไร และควรพิจารณาอะไรบ้างเมื่อผสานรวมเข้ากับอุปกรณ์ Zigbee เช่น มิเตอร์วัดพลังงาน รีเลย์ เซ็นเซอร์ เทอร์โมสตัท และอุปกรณ์ภาคสนามอื่นๆ จาก OWON

Zigbee2MQTT คืออะไร?

Zigbee2MQTT เป็นบริดจ์โอเพนซอร์สที่:

การเจรจาซิกบีด้านหนึ่ง (ไปยังอุปกรณ์ปลายทางของคุณ)
การเจรจาเอ็มคิวทีทีอีกด้านหนึ่ง (ไปยังเซิร์ฟเวอร์อัตโนมัติหรือระบบคลาวด์ของคุณ)

แทนที่จะพึ่งพาระบบคลาวด์หรือแอปมือถือของผู้จำหน่ายแต่ละราย คุณสามารถใช้ตัวควบคุม Zigbee เพียงตัวเดียว (มักจะเป็นดองเกิล USB หรือเกตเวย์) ที่เชื่อมต่ออุปกรณ์ Zigbee ของคุณเข้ากับเครือข่ายเดียว จากนั้น Zigbee2MQTT จะแปลงสถานะและคำสั่งของอุปกรณ์ให้เป็นหัวข้อ MQTT ซึ่งสามารถนำไปใช้งานได้โดย:

Home Assistant หรือแพลตฟอร์มโอเพนซอร์สที่คล้ายกัน
แผงควบคุม BMS/HEMS แบบกำหนดเอง
บริการคลาวด์ที่สร้างขึ้นโดยผู้รวมระบบหรือผู้ผลิตอุปกรณ์ดั้งเดิม (OEM)

โดยสรุปแล้ว Zigbee2MQTT ช่วยคุณได้แยกฮาร์ดแวร์ออกจากซอฟต์แวร์ดังนั้นคุณจึงสามารถเลือกอุปกรณ์ที่เหมาะสมที่สุดสำหรับงานนั้นๆ ได้โดยไม่ต้องถูกจำกัดอยู่แค่ในระบบนิเวศเดียว

เหตุใด Zigbee2MQTT จึงมีความสำคัญสำหรับบ้านอัจฉริยะสมัยใหม่และโครงการเชิงพาณิชย์ขนาดเล็ก

สำหรับเจ้าของบ้านและธุรกิจขนาดเล็ก Zigbee2MQTT นำมาซึ่งประโยชน์ที่ใช้งานได้จริงหลายประการ:

ผสมผสานอุปกรณ์ต่างๆ ได้ตามต้องการ
ใช้ปลั๊กอัจฉริยะ มิเตอร์วัดพลังงาน เทอร์โมสตัท เซ็นเซอร์ประตู/หน้าต่าง เซ็นเซอร์คุณภาพอากาศ ปุ่มกด และรีเลย์จากผู้ผลิตหลายรายในระบบเดียวกัน อุปกรณ์ OWON หลายชิ้นได้รับการออกแบบให้ทำงานร่วมกับ Zigbee2MQTT และ Home Assistant นอกเหนือจากแอปของผู้ผลิตด้วย
หลีกเลี่ยงการผูกขาดจากผู้ขาย
คุณไม่จำเป็นต้องอยู่ภายในระบบคลาวด์หรือแอปพลิเคชันเดียว หากกลยุทธ์ด้านซอฟต์แวร์ของคุณเปลี่ยนแปลง คุณก็ยังคงสามารถใช้ฮาร์ดแวร์ส่วนใหญ่เดิมได้
ต้นทุนระยะยาวที่ต่ำกว่า
การใช้ตัวประสานงานแบบเปิดเพียงตัวเดียว + ชุดซอฟต์แวร์ MQTT เพียงชุดเดียว มักจะประหยัดกว่าการใช้ฮับแบบกรรมสิทธิ์หลายตัว โดยเฉพาะในอาคารขนาดเล็กที่มีห้องจำนวนมาก
ควบคุมข้อมูลได้อย่างสมบูรณ์
ข้อมูลจากมิเตอร์และเซ็นเซอร์สามารถจัดเก็บไว้ภายในเครือข่าย LAN ของคุณ หรือส่งต่อไปยังระบบคลาวด์ของคุณเอง ซึ่งมีความสำคัญสำหรับบริษัทสาธารณูปโภค ผู้จัดการทรัพย์สิน และผู้ให้บริการโซลูชันที่ใส่ใจเรื่องความเป็นส่วนตัวและการเป็นเจ้าของข้อมูล

สำหรับผู้บูรณาการระบบ บริษัทพลังงาน และผู้ผลิตอุปกรณ์ดั้งเดิม (OEM)นอกจากนี้ Zigbee2MQTT ยังน่าสนใจเพราะรองรับคุณสมบัติดังต่อไปนี้:

การสร้างต้นแบบบริการใหม่ได้อย่างรวดเร็วโดยไม่ต้องออกแบบเฟิร์มแวร์วิทยุแบบกำหนดเองตั้งแต่เริ่มต้น
การผสานรวมกับระบบแบ็กเอนด์ที่ใช้ MQTT ที่มีอยู่เดิม
ระบบนิเวศที่กว้างขวางของอุปกรณ์ Zigbee ที่ใช้งานร่วมกันได้สำหรับแอปพลิเคชันต่างๆ

ตัวอย่างการใช้งานทั่วไปของ Zigbee2MQTT

ระบบไฟส่องสว่างทั่วทั้งบ้านและการควบคุมด้วยเซ็นเซอร์อัตโนมัติ

สถานการณ์ที่พบได้บ่อยมากคือการใช้ Zigbee2MQTT เป็นโครงสร้างพื้นฐานสำหรับ:

สวิตช์ติดผนังและตัวหรี่ไฟ Zigbee
เซ็นเซอร์ตรวจจับการเคลื่อนไหว/การมีอยู่
เซ็นเซอร์ประตู/หน้าต่าง
ปลั๊กอัจฉริยะและรีเลย์ติดผนัง

เหตุการณ์ต่างๆ (เช่น ตรวจจับการเคลื่อนไหว เปิดประตู กดปุ่ม) จะถูกส่งผ่านทาง MQTT และแพลตฟอร์มระบบอัตโนมัติของคุณจะเป็นผู้กำหนดว่าไฟ ฉาก หรือการแจ้งเตือนควรตอบสนองอย่างไร

การตรวจสอบพลังงานและการควบคุมระบบปรับอากาศ

สำหรับโครงการที่คำนึงถึงการประหยัดพลังงาน Zigbee2MQTT สามารถเชื่อมต่อสิ่งต่างๆ ได้ดังนี้:

เครื่องวัดกำลังไฟฟ้าแบบหนีบและรีเลย์แบบราง DINสำหรับวงจรและโหลด
ปลั๊กและเต้ารับอัจฉริยะสำหรับเครื่องใช้ไฟฟ้าแต่ละชิ้น
เทอร์โมสตัท Zigbee, วาล์วควบคุมอุณหภูมิ (TRV) และเซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิสำหรับการควบคุมความร้อน

ตัวอย่างเช่น OWON นำเสนอมิเตอร์วัดพลังงาน Zigbee, รีเลย์อัจฉริยะ, ปลั๊กอัจฉริยะ และอุปกรณ์ภาคสนามสำหรับระบบ HVAC ที่ใช้ในโครงการจัดการพลังงาน ควบคุมความร้อน และระบบอัตโนมัติภายในห้อง และผลิตภัณฑ์เหล่านี้จำนวนมากมีเครื่องหมายระบุว่าเข้ากันได้กับ Zigbee2MQTT และ Home Assistant

สิ่งนี้ทำให้สามารถ:

ติดตามการใช้พลังงานต่อวงจรหรือต่อห้อง
ตั้งค่าระบบทำความร้อนและความเย็นอัตโนมัติ
เชื่อมโยงสถานะการใช้งานหรือสถานะหน้าต่างกับระบบปรับอากาศเพื่อหลีกเลี่ยงการสิ้นเปลือง

โรงแรมขนาดเล็ก อาคารอพาร์ตเมนต์หลายห้อง และที่พักให้เช่า

Zigbee2MQTT สามารถนำไปใช้ในสภาพแวดล้อมเชิงพาณิชย์ขนาดเล็กได้เช่นกัน เช่น:

โรงแรมบูติก
อพาร์ทเมนต์สำหรับนักศึกษา
อพาร์ตเมนต์พร้อมบริการหรือห้องเช่า

นี่คือส่วนผสมของ:

เทอร์โมสตัทอัจฉริยะและวาล์วควบคุมอุณหภูมิ Zigbee
มิเตอร์วัดพลังงานและปลั๊กไฟอัจฉริยะ
เซ็นเซอร์ประตู/หน้าต่างและเซ็นเซอร์ตรวจจับการครอบครองพื้นที่

ให้ข้อมูลเพียงพอสำหรับการนำไปใช้การจัดการพลังงานระดับห้องในขณะเดียวกันก็ยังคงอนุญาตให้ผู้ใช้งานเก็บตรรกะทั้งหมดไว้ภายในเซิร์ฟเวอร์ภายในองค์กร แทนที่จะใช้ระบบคลาวด์ของผู้ให้บริการหลายราย

ข้อควรพิจารณาที่สำคัญก่อนเลือกใช้ Zigbee2MQTT

แม้ว่า Zigbee2MQTT จะมีความยืดหยุ่น แต่การใช้งานที่เสถียรยังคงต้องอาศัยการวางแผนอย่างเหมาะสม

1. ผู้ประสานงานด้านการออกแบบฮาร์ดแวร์และเครือข่าย

เลือกผู้ประสานงานที่เชื่อถือได้(อุปกรณ์เชื่อมต่อหรือเกตเวย์) และวางไว้ตรงกลาง
ในโครงการขนาดใหญ่ ให้ใช้เราเตอร์ Zigbee(อุปกรณ์เสียบปลั๊ก, รีเลย์ติดผนัง หรือเซ็นเซอร์ที่ใช้พลังงาน) เพื่อเสริมความแข็งแกร่งให้กับโครงข่าย
วางแผนช่องสัญญาณ Zigbee เพื่อหลีกเลี่ยงการรบกวนกับเครือข่าย Wi-Fi ที่หนาแน่น

2. MQTT และแพลตฟอร์มระบบอัตโนมัติ

สิ่งที่คุณต้องเตรียม:

ตัวกลางรับส่งข้อมูล MQTT (เช่น ทำงานบนเซิร์ฟเวอร์ขนาดเล็ก, NAS, คอมพิวเตอร์อุตสาหกรรม หรือ VM บนคลาวด์)
ระบบอัตโนมัติ เช่น Home Assistant, Node-RED, แดชบอร์ด BMS แบบกำหนดเอง หรือแพลตฟอร์มที่เป็นกรรมสิทธิ์

สำหรับการใช้งานในระดับมืออาชีพ สิ่งสำคัญคือต้อง:

รักษาความปลอดภัย MQTT ด้วยการตรวจสอบสิทธิ์และ TLS เท่าที่จะเป็นไปได้
กำหนดหลักเกณฑ์การตั้งชื่อสำหรับหัวข้อและข้อมูลที่ส่ง
บันทึกข้อมูลจากอุปกรณ์สำคัญ (มิเตอร์ เซ็นเซอร์) เพื่อนำไปวิเคราะห์ในภายหลัง

3. การเลือกอุปกรณ์และเฟิร์มแวร์

เพื่อการผสานรวมที่ราบรื่นยิ่งขึ้น:

เลือกซิกบี 3.0อุปกรณ์ต่างๆ เท่าที่จะเป็นไปได้เพื่อการทำงานร่วมกันที่ดีขึ้น
ควรเลือกใช้อุปกรณ์ที่ได้รับการยอมรับและทดสอบแล้วจากชุมชน Zigbee2MQTT
หมั่นอัปเดตเฟิร์มแวร์เพื่อรับประโยชน์จากการแก้ไขข้อบกพร่องและคุณสมบัติใหม่ๆ

ผลิตภัณฑ์ Zigbee ของ OWON หลายชนิด เช่น เซ็นเซอร์คุณภาพอากาศ เซ็นเซอร์ตรวจจับการใช้งาน รีเลย์อัจฉริยะ ปลั๊กไฟ มิเตอร์วัดพลังงาน และตัวควบคุมระบบปรับอากาศ ใช้โปรไฟล์และคลัสเตอร์ Zigbee มาตรฐาน ทำให้ผลิตภัณฑ์เหล่านี้เหมาะสมสำหรับการบูรณาการประเภทนี้

การใช้งาน Zigbee2MQTT กับอุปกรณ์ Zigbee ของ OWON

ในด้านฮาร์ดแวร์ OWON มีคุณสมบัติดังนี้:

อุปกรณ์จัดการพลังงาน: เครื่องวัดกำลังไฟฟ้าแบบหนีบ, รีเลย์แบบติดตั้งบนราง DIN, เต้ารับและปลั๊กอัจฉริยะ
อุปกรณ์เพื่อความสะดวกสบายและระบบปรับอากาศอุปกรณ์ควบคุมอุณหภูมิ ได้แก่ เทอร์โมสตัท วาล์วควบคุมอุณหภูมิ และเซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิและความชื้น
ความปลอดภัยและการตรวจจับ: เครื่องตรวจจับประตู/หน้าต่าง, การเคลื่อนไหว, คุณภาพอากาศ, แก๊ส และควัน
เกตเวย์และตัวควบคุม: เกตเวย์ปลายทาง, จอแสดงผลควบคุมส่วนกลาง, โมดูลการเข้าถึง

สำหรับผู้ให้บริการด้านการรวมระบบจำนวนมาก แนวทางทั่วไปคือ:

ใช้Zigbee2MQTTทำหน้าที่เป็นชั้นประสานงานสำหรับอุปกรณ์ปลายทาง OWON Zigbee
เชื่อมต่อ Zigbee2MQTT กับ MQTT broker ที่ใช้โดยแพลตฟอร์มการจัดการอาคารหรือการจัดการพลังงานในบ้าน
นำตรรกะทางธุรกิจ เช่น การตอบสนองต่อความต้องการ การควบคุมความสะดวกสบาย หรือการประหยัดพลังงานตามจำนวนผู้ใช้งาน มาใช้ในแอปพลิเคชันของตนเอง โดยอาศัยฮาร์ดแวร์ Zigbee ที่มีประสิทธิภาพสูงในภาคสนาม

เนื่องจาก OWON ให้การสนับสนุนด้วยเช่นกันAPI ระดับอุปกรณ์และ API เกตเวย์ในโครงการอื่นๆ พันธมิตรสามารถเริ่มต้นด้วย Zigbee2MQTT เพื่อการใช้งานที่รวดเร็ว และค่อยๆ พัฒนาไปสู่การบูรณาการที่ลึกซึ้งยิ่งขึ้นเมื่อจำเป็น

เคล็ดลับการบูรณาการเชิงปฏิบัติจากการใช้งานจริง

จากประสบการณ์โครงการทั่วไป แนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุดบางประการสามารถช่วยให้ระบบของคุณทำงานได้อย่างราบรื่น:

เริ่มต้นด้วยพื้นที่นำร่อง
เริ่มจากการติดตั้งอุปกรณ์ Zigbee จำนวนจำกัดก่อน ตรวจสอบความครอบคลุมของสัญญาณวิทยุ โครงสร้างหัวข้อ และระบบอัตโนมัติ จากนั้นจึงค่อยขยายขนาด
แบ่งเครือข่ายของคุณออกเป็นส่วนๆ อย่างมีเหตุผล
จัดกลุ่มอุปกรณ์ตามห้อง ชั้น หรือฟังก์ชัน (เช่น ระบบไฟส่องสว่าง ระบบปรับอากาศ ระบบความปลอดภัย) เพื่อให้หัวข้อ MQTT ยังคงง่ายต่อการดูแลรักษา
ตรวจสอบคุณภาพการเชื่อมต่อ (LQI/RSSI)
ใช้แผนผังเครือข่ายและบันทึกของ Zigbee2MQTT เพื่อระบุจุดอ่อนและเพิ่มเราเตอร์ในจุดที่จำเป็น
แยกสภาพแวดล้อมการทดสอบและการใช้งานออกจากกันสำหรับการอัปเดตเฟิร์มแวร์และระบบอัตโนมัติเชิงทดลอง โดยเฉพาะในเว็บไซต์เชิงพาณิชย์
บันทึกขั้นตอนการตั้งค่าของคุณ
สำหรับผู้ผลิตอุปกรณ์และผู้ประกอบระบบ เอกสารที่ชัดเจนจะช่วยเร่งการบำรุงรักษาและการอัปเกรดในอนาคต และทำให้การส่งมอบระบบให้กับผู้ใช้งานง่ายขึ้น

สรุป: เมื่อใดจึงควรใช้ Zigbee2MQTT?

Zigbee2MQTT ไม่ใช่แค่โครงการสำหรับงานอดิเรก แต่เป็นเครื่องมือที่มีประโยชน์สำหรับการใช้งานดังต่อไปนี้:

เจ้าของบ้านที่ต้องการควบคุมบ้านอัจฉริยะของตนอย่างเต็มที่
ผู้รวมระบบที่ต้องการวิธีการที่ยืดหยุ่นในการผสานรวมอุปกรณ์ Zigbee ต่างๆ เข้าด้วยกัน
ผู้ให้บริการโซลูชันและผู้ผลิตอุปกรณ์ดั้งเดิม (OEM) ที่ต้องการสร้างบริการบนฮาร์ดแวร์มาตรฐาน

การเชื่อมต่ออุปกรณ์ Zigbee เข้ากับสถาปัตยกรรมแบบ MQTT จะทำให้คุณได้รับประโยชน์ดังนี้:

อิสระในการเลือกใช้ฮาร์ดแวร์จากแบรนด์ต่างๆ
วิธีการที่สม่ำเสมอในการผสานรวมกับแพลตฟอร์มและระบบคลาวด์ที่มีอยู่
รากฐานที่ปรับขนาดได้สำหรับบริการในอนาคตและแอปพลิเคชันที่ขับเคลื่อนด้วยข้อมูล

ด้วยผลิตภัณฑ์มากมายที่ใช้เทคโนโลยี Zigbee เช่น มิเตอร์วัดพลังงาน สวิตช์ เซ็นเซอร์ เทอร์โมสตัท เกตเวย์ และอื่นๆ OWON จึงพร้อมให้บริการแก่ลูกค้าฮาร์ดแวร์ที่ผ่านการพิสูจน์แล้วในภาคสนามซึ่งสามารถทำงานอยู่เบื้องหลังการใช้งาน Zigbee2MQTT ได้ ทำให้วิศวกรและเจ้าของโครงการสามารถมุ่งเน้นไปที่ซอฟต์แวร์ ประสบการณ์ผู้ใช้ และโมเดลธุรกิจ แทนที่จะต้องมาวุ่นวายกับรายละเอียดด้านวิทยุระดับล่าง