Интернет вещей на реальном примере — система поиска автомобиля



    Интернет вещей может быть очень разнообразным. В прошлой статье я рассказал о системе, которая, на первый взгляд, не вяжется с этим понятием: множество датчиков, объединенных проводным сетями с локальным сервером без использования интернета. Но, если вникнуть глубже, она соответствует всем критериям и служит отличным примером разнообразия интернета вещей. Сейчас я расскажу о совершенно противоположной системе. Это сеть устройств с батарейный питанием и связью через сотовые сети.


    Описание системы.



    Система называется Zanoza. Разработана и продается она российской компанией ООО “Поисковый стандарт”. Идея данного продукта родилась в процессе создания GPS трекеров для большегрузной техники. Обычно трекеры используются для отслеживания положения машины в реальном времени. Они подключаются к бортовой сети автомобиля и имеют регулярные сеансы связи с обрабатывающим центром. Очень интересную статью про трекеры можно почитать тут.

    Такие системы используются различными организациями и службами для контроля за подвижной техникой и планирования ее маршрутов. Но почему бы не использовать GPS как противоугонное средство?

    На первый взгляд, кажется, что существует уже немало таких систем. Но оказывается, пустые ниши на этом рынке еще есть. В основном, GPS используется бортовых сигнализациях — достаточно сложных системах с удаленным управлением, криптографией и соответствующей ценой.
    Для примера, схема подключения сигнализации StartLine T94 GSM/GPS:



    В противовес им была создана очень простая система, направленная только на поиск. Идея такова: вы покупаете устройство, прячете его в автомобиле, регистрируете его на сайте и оно начинает работать, регулярно докладывая вам о местоположении вашего авто.

    Само устройство выглядит так:



    Посмотрим как же это все работает.

    Технические решения



    Архитектура системы имеет следующий вид:



    Одна из главных особенностей датчика — батарейное питания. Это позволяет не зависеть от бортовой сети и прятать его в любом месте, не задумываясь о том, как тянуть к нему провода. Как следствие, найти и обезвредить такое устройство гораздо труднее.
    Датчики с автономным питанием периодически отправляют свои координаты через сотовые сети в облако. Пользователь может в любой момент зайти на сайт и посмотреть положение своих датчиков. Вроде бы все просто.
    Однако, если разобраться, такая схема имеет несколько проблем, которые, в основном, вытекают из-за использования батареи.

    В первую очередь, это сама батарейка.


    Датчик должен уверенно работать в морозы, чего многие элементы питания обеспечить не могут, так как при отрицательных температурах сильно теряют емкость. Решением является литий-тионилхлоридная батарея. Вот тут можно почитать хороший обзор данного типа батарей. В этом устройстве используются ER14505M AA Size батарейки фирмы MCB. Суммарная емкость 4.2 А*ч, напряжением 3.6 В.



    Второй проблемой является определение координат.


    Большую часть времени устройство спит. Пробуждаясь через заданные интервалы процессом производит следующие операции:
    • Получает координаты устройства с помощью GPS или LBS
    • Выходит на связь с сервером
    • Передает координаты и другие технические данные
    • Получает от сервера команды
    • Выполняет команды
    • Переходит обратно в спящий режим


    Основное потребление энергии в приходится на GPS, по этому устройство имеет 2 режима. В первом режиме координаты вычисляются только по сотовым вышкам (LBS), во втором режиме используется GPS.

    Учитывая наиболее неблагоприятный сценарий, GPS в режиме “холодного” старта требует минимум 5 минут для получения координат. Все это время приемник должен быть активен и принимать данные со спутников. Так же есть подводные камни с синхронизацией времени и уменьшением погрешности определения координат. Очень интересную статью про устройство GPS и ГЛОНАСС можно почитать тут.

    LBS работает намного быстрее, однако может давать очень большую погрешность, особенно там, где маленькая плотность вышек. Кроме того, LBS требует использования базы данных координат сотовых вышек. Пример определения координат по вышкам можно посмотреть по этой ссылке. В данном решении работы LBS используется API Яндекс.Локатор.

    Следующей проблемой является передача данных.


    Передача данных является очень важной составляющей системы. Разработчиками устройства была проделана огромная работа по анализу разнообразных параметров и типов передачи данных. В итоге решили использовать технические sim карты M2M, которые предоставляют многие операторы.

    Тут есть очень интересные нюансы. Во первых, качество связи везде очень разное. Единственным способом передачи, который более менее работает по всей стране оказался GPRS. Более современные технологии очень часто утыкаются в устаревшее оборудование вышек, особенно в регионах. Во вторых тарификация. Управление огромным количеством sim карт — не самое простое занятие. В первых версиях использовались предоплаченные тарифы, однако потом договорились о фиксированной абонентской плате.

    У M2M sim-карт есть еще одна приятная особенность — приоритет трафика над обычными sim картами. Это сильно повышает стабильность среды передачи данных.

    Итоговые параметры


    Объединив оптимизацию работы с LSB и GPS и оптимизацию траффика, удалось добиться очень впечатляющих результатов. Разработчики говорят, что время работы устройства с учетом передачи в режиме LBS примерно 25 секунд, в режиме GPS около 50 секунд. Соответственно время работы на одном комплекте батарей и выходе на связь 1 раз в сутки в режиме GPS около года, а в режиме LBS около 2х лет. Погрешность в режиме GPS 2.5-10м, в режиме LBS 30-600м. Есть возможность устанавливать периодичность выходов на связь и время сеанса связи.

    Схемотехника и производство



    Zanoza предназначена для продаж на открытом рынке конечному пользователю. По этому очень важным параметром для данной системы является конечная стоимость. Разработчики прошли очень большой путь и очень серьезно оптимизировали данный параметр.

    Многие производители микроконтроллеров и компонентов делают на заказ специализированные процессоры под требования заказчиков. Однако заказчик должен обеспечить выкуп достаточно больших объемов, иначе производство будет не выгодно. Речь может идти о десятках или сотнях тысяч единиц продукции в год. Этот подход на первом этапе не дешевый, но очень эффективный в дальнейшем.

    Большая часть системы выполнена на одном кристалле под заказ компанией Simens. Этот кристалл объединяет микроконтроллер, GSM и GPS. Кроме оптимизации цены, это еще и существенно экономит место на плате.

    Производство платы и корпуса организовано в Китае. Упаковочные материалы и элементы питания тоже поставляются из Китая. В России производится только сборка и упаковывание.

    Портал и облако



    Все управление системой происходит через облако. Портал управления устройствами выглядит следующем образом:



    Это кабинет пользователя. Тут можно посмотреть статистику выходов устройства на связь, настроить временные параметры и тип определения координат.
    Стоит отметить, что портал учитывает множество типов пользователей: администраторы, маркетологи, техническая поддержка, разработчики, пользователи и т.д. Это позволяет управлять системой через единую точку входа. Кроме того, вычислительные мощности облака автоматически подстраиваются под нагрузку на портал. Теоретически, это позволяет подключать бесконечное количество устройств.

    Безопасность решения



    Если рассмотреть безопасность данной системы, то можно выделить 2 основных аспекта.
    Первый — работа с порталом. Тут все достаточно понятно, прозрачно и ничем не отличается от систем безопасности на других многопользовательских сайтах.
    Второй — защита самих устройств. Важной особенностью датчиков является то, что они не ждут подключения от сервера, а сами являются инициаторами соединения. Таким образом, у злоумышленника значительно сужается круг возможностей для взлома самого датчика. За безопасность доставки данных от устройства до сервера отвечает оператор сотовой сети.

    Таким образом, самым слабым местом данной системы является возможность заглушить GPRS канал. Однако и тут есть хитрость. В отличие от других систем, Zanoza не увеличивает мощность при плохом сигнале, а сохраняет данные в памяти и “засыпает”. Затем, через случайный промежуток времени, происходит следующая попытка выйти на связь. И так будет продолжаться либо пока не будет отключено питание, либо пока не будет установлено устойчивое соединение. При установке соединения, на сервер будут отправлены все сохраненные данные. Этот подход во первых усложняет поиск устройства по сигналу, а во вторых повышает шансы получения данных с устройства при плохом сигнале.

    Более подробно об аспектах безопасности интернета вещей можно почитать в статье Клеменса Вастерса.

    Заключение



    Понятие интернета вещей охватывает огромное количество разнообразных систем. Причем, часто, универсальности систем интернета вещей, позволяет использовать их в совершенно неожиданных направлениях. Zanoza родилась из системы GPS трекинга. Основной ее целью является поиск автомобиля при угоне. Однако, эти датчики стали использовать для предотвращения кражи и других подвижных объектов: от мусорных контейнеров до рекламных щитов. Система оказалась очень востребованной.
    AdBlock похитил этот баннер, но баннеры не зубы — отрастут

    Подробнее
    Реклама

    Комментарии 23

      0
      сделано случайно не на базе Siemens XT55?
        0
        Не знаю, я ее не вскрывал. Разработчики сказали что это «специально для них» делали контроллер.
          0
          Quectell там вроде стоит.
          +2
          Общие проблемы такого рода устройств — GSM. Нормальные угонщики глушат сигнал при подходе к автомобилю, и не выключают глушилку, пока не разберут аппарат до основания.
          А особо продвинутые глушат ещё и GPS. Тем более, что сделать это проще.
          И насчёт GPRS — вы, пожалуй, заблуждаетесь. Не работает он, даже в городе не везде, а уж за городом вообще ппц. Знаю о чём говорю — настроил не одну АСКУЭ с применением GPRS-модемов. Кое-где приходилось переходить на GSM.
          Из наиболее надёжных вариантов — ИМХО, SMS. Надёжный канал с гарантированной доставкой (если приложить голову).

          К слову говоря, тот же TK102, позволяет вставить свою симку и управлять трекером по СМС. Здесь такое возможно?
            –1
            Симку то поставить наверное можно, но вот толку не будет. Устройство «не разборное» насколько я понимаю. Только батарейку можно поменять.
              –1
              Любая безопасность — мнимая штука. Вопрос только в цене. Если машина не очень дорогая и ее тащат «наобум» то заморачиваться глушением никто не станет. Я знаю 2 случайя, когда с помощью этого маячка находили изделия отечественного автопрома.

              Если же у машина дороже средней квартиры, то и на защиту нужно раскашелиться.

              Кстати, мне говорили, что воруют не только машины, но и рекламные щиты и контейнеры для мусора. Туда тоже такую штуку заказывали :)
                0
                А чего там заморачиваться с глушением? ИМХО, с точки зрения злодея проще заглушить и не париться в любом случае, чем оценивать «на глаз» может ли быть в этом автомобиле GPS трекер/маяк или нет. Проблем с глушилками нет никаких.
                  –1
                  Трекеры GSM+GPS — это от уж совсем дебильных угонщиков или случайных хулиганов, либо «на удачу», потому что цена средства противодействия таким решениям на порядок ниже цены самого устройства, а при должных организационных мерах со стороны воров (упомянутый уже перегон в другое место-отстойник) это вообще бесплатно. Так что на практике, такие устройства решают сколько-нибудь надежно только задачу улучшения финансового благополучия их изготовителей.
                  0
                  Обычные угонщики на недельку перегоняют машину во дворы в соседнем квартале — типа отстойник. Если в течении недели хозяин нашел авто, значит выследили, если так и стоит, то можно перегонять дальше…
                    0
                    Разве SMS не передается через GSM? Даже если передается через 3G сети, разве глушилки не глушат их тоже?
                      0
                      Через GSM. Но времени на передачу СМС требуется совсем мало — это всё-таки 200 символов (или около того) на скорости 9600. Можно успеть в какой-нибудь короткий «глюк», когда машина едет мимо БС, например, и глушилка ненадолго ей перебивается.
                      Плюс, СМС передаётся сразу, как только аппарат поймает сеть. По служебному каналу. Как только СМС отослана — состояние получателя не важно, как только он появится в сети — СМС дойдёт. То же и с приёмом.
                      В случае с ГПРС — сервер должен задалбывать трекер запросами статуса, постоянно. Трекер должен поймать сеть, получить сообщение от сервера и успеть отправить ответ.
                    0
                    Как насчет, купить вместо батарейки аккумуляторы и подключить их через диоды к питанию автомобиля? Тогда не нужно будет следить за емкостью батарей так часто.

                    И еще. Какое максимальное время нужно угонщику чтобы обнаружить и достать передатчик из самого труднодоступного (к вскрытию) места автомобиля? Мне тоже кажется, что тут основная проблема кроется. Вскрыть автомобиль, выкинуть датчик, отъехать до гаража — не так много времени надо.
                      +3
                      Ну во первых, нужно знать что там такая штука есть. Во вторых ее нужно еще найти. В отсутствии проводов есть плюс — скрытность установки. Заноза себя проявляет раз в сутки. Если машину долго не вели и не сканировали — факт наличия такого устройства трудно предсказать.
                        –1
                        В чем то вы правы, действительно. Но я продолжу мысль, с вашего позволения, ради благих намерений! Чтобы спасти машину от угона, нужно думать как угонщик. Представить, например, себя на его месте. Ну во первых, дешевые машины не брать, слишком накладно, а выигрыш не сопоставим с затратами. Во вторых, я бы всякую машину на его месте шерстил и «экранил», без исключения. Риск попасться — слишком велик. (Затраты, думаю, в основном из «во вторых» как раз).
                      +1
                      Интересный ход указать на SL Т94 и забыть про SL M15.
                        +1
                        И про аналоги от того же автофона. Вообще, тема популярна не первый год.
                        Может там есть какие-то конкурентные преимущества?

                        Сразу подумалось, что это статья из прошлого, но, судя по дате, оказалась свежей.
                        0
                        А где тут интернет вещей-то?

                        И мне кажется или вот эти две пасты выглядят немного взаимоисключающими?
                        Интернет вещей на реальном примере — система поиска автомобиля

                        […] она соответствует всем критериям и служит отличным примером разнообразия интернета вещей. Сейчас я расскажу о совершенно противоположной системе. Это сеть устройств с батарейный питанием и связью через сотовые сети.
                          0
                          Эта штука удобна для слежки за супругом/супругой. Думаю, основная категория покупателей из этой области :-)
                            0
                            на горбушке продаются устройства с точно таким же функционалом. Плюсом идут мощные магниты на корпусе и провод зарядки от бортового питания.
                            Как уже сказали эта штука от угона не поможет, глушилка уже давно стала обязательным инструментом угонщика.
                              0
                              Это как раз-таки TK102. Но есть один момент — по заверению Xexun, производителя оригинального ТК, магнитов в корпусе быть не должно, и всё, что с магнитами — подделка =)
                              0
                              Пришлось столкнуться с этими устройствами.
                              Первое, Zanoza Standart оказалось нерабочим — сдал по гарантии.
                              На втором, Zanoza Optima пришлось самому менять аккумуляторы, т.к. от долгого лежания в магазине я купил с практически пустыми батареями.
                              Техподдержка может не отвечать в рабочее время и перезвонивают когда им удобно.
                                0
                                GPS передатчик из 2000-х
                                @
                                Теперь это «интернет вещей»
                                  0
                                  GPS-передатчик только на спутнике.

                                Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

                                Самое читаемое