OV Control Opdracht voor het afstuderen bij HiTECHnologies Bedrijf: Contract personen: Periode: HiTECHnologies Industrial Automation B.V. Dennis Dunne & Erwin Bergkamp januari - juli HiTECHnologies Industrial Automation B.V. Copyright 2011 Page 1 HiTECHnologies B.V. 1
Afstudeerperiode De periode waarin de opdracht uitgevoerd moet worden is afhankelijk van de afstudeer periode van de student. Voor zover bij HiTECHnologies bekend is bedraagt deze periode 20 weken. HiTECHnologies heeft deze opdracht gepland staan voor het eerste halfjaar van 2012. Afstudeeropdracht HiTECHnologies In de wereld van control modules zijn hard bedrade netwerken tegenwoordig gangbaar. Niemand kijkt hier meer van op. Denk hierbij aan netwerken als Ethernet, Modbus, Profibus, RS232/485, CAN, LON etc. De draadloze netwerken zijn steeds meer in opkomst. De meest bekende zijn op dit moment GSM/GPRS/UMTS, Bluetooth en WiFi. Naast deze draadloze netwerken zijn er nog een flink aantal andere type netwerken (meestal sensornetwerken), denk hierbij aan ZigBee en EnOcean. Deze sensornetwerken worden steeds meer in industriële toepassingen gebruikt, bijvoorbeeld in kassen voor het meten van temperatuur en luchtvochtigheid. HiTECHnologies wil deze sensornetwerken in de openbare ruimte toepassen, en wel in de openbare verlichting (OV). Door in de lantaarnpalen een control-unit te zetten kan de verlichting dynamisch geregeld worden. Denk hierbij aan het dimmen van de verlichting op plekken en tijdstippen waar en wanneer het rustig is. Tevens biedt dit de mogelijkheid om in geval van nood of bij erg slechte weersomstandigheden, de verlichting in te schakelen (bijv. 50% gedimd in het hele dorp). Door het dimmen van de verlichting zal het stroomverbruik voor de openbare verlichting terug lopen en zullen gemeentes hiermee geld kunnen besparen op een kostenpost waar nu vaak geen zicht op is. HiTECHnologies Industrial Automation B.V. Copyright 2011 Page 2
De opdracht De opdracht bestaat uit het ontwikkelen van de software voor de OV-control unit en het opleveren van een werkend prototype. De student zal een module ontwikkelen die door middel van een ZigBee-sensornetwerk aan te sturen en uit te lezen is. De hardware die nodig is, zal door HiTECHnologies ontwikkeld worden en ter beschikking gesteld worden aan de student. In figuur 1 is het totale systeemontwerp weergegeven. GSM/GPRS/ UMTS OV-Control 1 Power Status Warn ERR ZigBee Netwerk op 2.4GHz Reset Console WAN DMZ OV-Control 2 LAN OV-Control 3 ZigBee Gateway Ethernet Figuur 1: globaal ontwerp van het totale systeem De student zal de OV-Control units onwikkelen. De ZigBee Gateway zal ter beschikking gesteld worden zodat de student het ZigBee netwerk kan uitlezen. Deze unit wordt in dezelfde periode ontwikkeld als de OV- Control unit. Hierdoor is enig teamwork met collega s vereist en zal er gezamenlijk aan het totaal systeem gewerkt worden. Minimaal 1 keer per twee weken zal er overleg plaats vinden tussen de verschillende personen die werken aan het OV-control project. Hierbij moet in acht worden genomen dat de ZigBee OV-control niet de enige unit is die onder ontwikkeling is voor het OV-control project. Er kunnen tussentijds dus nog aanpassingen plaats vinden in afspraken over protocollen en dergelijke. Op de volgende pagina wordt een beknopt overzicht geschetst van de te ontwikkelen OV-Control unit. HiTECHnologies Industrial Automation B.V. Copyright 2011 Page 3
Opbouw OV-Control unit Het eerst prototype van de OV-control zal gebaseerd worden op een PIC32 van Microchip. Dit is een 32-bits microcontroller, gebaseerd op de MIPS core van MIPS Technologies. Op de site van Microchip kan meer informatie over deze processor gevonden worden. Het is de bedoeling de OV-Control unit in de armatuur van de lantaarnpaal geplaatst wordt, zodat deze het voorschakelapparaat van de lamp direct kan aansturen. Hieronder in figuur 2 ziet u een globaal ontwerp van de OV-control. ZigBee Netwerk op 2.4GHz OV-Control Aansturing door uc Meting stroomverbruik Aansturing voorschakelapparatuur Overige peripherals Figuur 2: globaal systeem ontwerp OV -control Het systeem zal zoals hierboven te zien is bestaan uit de volgende onderdelen: XBee Pro ZB module. (ZigBee module) PIC32 microcontroller van Microchip Benodigde elektronica voor het aansturen van de voorschakelapparatuur Benodigde elektronica voor het uitvoeren van een nauwkeurige stroommeting Overige peripherals die nodig zijn voor het configureren en extra functionaliteit. Hiervoor zullen onder andere de volgende onderwerpen onderzocht moeten worden: Wat is ZigBee en hoe werkt het protocol Hoe moet de XBee Pro ZB module aangesproken worden Hoe betrouwbaar is een ZigBee - Netwerk onder bepaalde condities Welke eisen worden er gesteld aan de bediening en werking van de openbare verlichting. (i.v.m. de openbare veiligheid) Over welke functionaliteit moet de OV-control unit beschikken Hoe word de unit geconfigureerd HiTECHnologies Industrial Automation B.V. Copyright 2011 Page 4
Documentatie Aan het eind van de afstudeer periode dient de student de volgende documenten opgesteld te hebben ter archivering van het project. Afstudeer verslag (dit is het document voor de hogeschool) Code voorzien van voldoende commentaar (dit naar inzicht van de begeleider) Uitgewerkte beschrijving van de geproduceerde code (dus niet het commentaar in de code!) Eventuele nader te bepalen documentatie Overige informatie In het in figuur 2 weergegeven ontwerp is geen rekening gehouden met eventuele bewegings- of lichtsensoren. Dit is voor latere zorg en kan in de opdracht opgenomen worden als de student nog tijd heeft om de software hiervoor te ontwikkelen. Alle overige benodigdheden zoals meetapperatuur (oscilloscoop, multimeter, etc.), gereedschap en programmers zullen beschikbaar worden gesteld door HiTECHnologies. HiTECHnologies Industrial Automation B.V. Copyright 2011 Page 5