Řízení osvětlení přes protokol X10. Protokol X10: výhody a nevýhody. "Chytrý dům"

IT odborníci říkají, že na trhu je „chytré“ domy v Rusku nikdy nestane populární a v příštím desetiletí, je nepravděpodobné, že by jít nad rámec luxusního bydlení v Moskevské oblasti. V budoucnu možné spotřebitelský trh bude zanedbatelný část obyvatelstva s nejvyšším příjmem v regionu, ale pro masy „smart home“ zůstane barevný obraz na stránkách bulvárních plátků a internetových zdrojů. Je to tak? Infrastruktura obydlí obyčejného občana je spíše složitou kombinací různých inženýrských systémů. Kombinovat je do jedné sítě bez globálních nákladů pomůže standardní X10.

Možnosti "chytrého domu"

Nejběžnější a nejjednodušší funkcí je ovládání osvětlení. Inteligentní systém umožňuje vzdáleně sledovat každé osvětlovací zařízení. Bez stoupání z místa můžete zapnout nebo vypnout osvětlení v každé místnosti nebo v celém domě najednou, nastavit jas nočního osvětlení chodby, krajní osvětlení. "Inteligentní domov", včetně osvětlení na různých místech určitým algoritmem, vyděsí intrudy a napodobuje přítomnost majitelů v případě jejich odchodu.

Automatické řízení udrží zadané teplotní parametry v místnosti, ovládání radiátorů nebo klimatizačních a ventilačních systémů. Inteligentní dům může ovládat bezpečnostní a požární zařízení a v případě nouzových situací poslat oznámení telefonu majitele nebo odpovídajících struktur hlasovou nebo SMS zprávou.

Jak to všechno začalo

X10 - jedna z prvních otevřených průmyslových standardů vyvinutých společností Pico Electronics (Scotland, Glenrothes) v roce 1975 pro domácí automatizační systémy. Zpočátku se společnost zabývala návrhem a výrobou mikroobvodů a mikropočítačů. První zkušenost s rozšířením oblasti výroby se stala velice úspěšnou komerčně. Platforma X10 rychle získala popularitu mezi vývojáři koncepce inteligentního bydlení a poskytla hmatatelnou podporu rozvoji tohoto odvětví. Pokusy o vytvoření podobného rozhraní byly provedeny jinými firmami, ale nebyly příliš úspěšné.

Pro svůj čas X10 je protokol s dobrou odolností proti šumu. Popularita byla podpořena poměrně nízkou cenou zařízení, orientací vývojářů na automatizaci domácností, podporou a technickou podporou. Na severoamerickém kontinentu je norma stále poptávaná a rozšířená. Po vývoji společnosti se začala vyrábět široká škála zařízení kompatibilních s X10, které vyrábějí obří společnosti IBM a Philips.

V současné době se společnost Pico Electronics transformovala na X10 INC (USA) s ochrannou známkou PowerHouse.

Klasifikace zařízení

Hardware Síť X10 je sada zařízení připojených k standardnímu síťovému nebo rádiovému kanálu. Základní systém zahrnuje:

• Vysílače - řadiče generuje a posílá příkazy, řídicí moduly (s rozhraní počítače nebo stand-alone), programovatelných časovačů s různými časovými rozsahy, dálkové ovládání (infračervené nebo rádiové).
• Přijímače - výkonná zařízení, která provádějí příchozí příkazy: lampové moduly a stmívací kazety, bloky stmívače a rozety, všechny druhy pohonů.

V případě výstavby větší sítě nebo rozšíření stávající sítě se často používá pomocné zařízení:

• Vysílače přijímající příkazové signály z dálkových ovladačů s dalším převodem na komunikační protokol X10 před odesláním do elektrické sítě.
• Repeatery a zesilovače signálu.
• Filtry, které snižují účinek elektromagnetického rušení.
• Interfázové mosty pro 380-voltové elektrické sítě (pasivní nebo aktivní pro budovy o rozloze více než 300 m²⁾.
• Měřicí zařízení, která zjednodušují instalaci a spouštěcí a seřizovací práce, senzory (pohyb, osvětlení atd.).

Zařízení vyráběná různými firmami mají často podobný vzhled, funkčnost a dokonce i značení. Zařízení mají různé konstrukce, v závislosti na požadavcích na umístění, instalaci v řadě, pro DIN lišty ve standardních elektrických skříních, mikromoduly pro skryté rozvodné skříně.
Automatizace života může začít s několika základními moduly a poté postupně zvyšovat měřítko a rozšířit funkčnost přidáním nových hardwarových jednotek.

Příklady elementární základny

Základem pro typický modul X10 je programovatelný mikrořadič. Podle určitého algoritmu řídí činnost elektronického obvodu zařízení, který napájí vstupní signály generované z vnější elektrické sítě a převádí výstupní impulsy pro návrat do sítě. Jako mikropočítače lze použít řadiče sériové výroby (například PIC nebo AVR společnosti Microchip a Atmel).

Pro ovládání osvětlení v koncepci "inteligentního" domu jsou rozsáhle použity moduly relé lampy X10. Existují dvě verze: konvenční plug-in zásuvky pro připojení stojací lampy, stolní lampy (LM12), nebo také jako adaptér mezi držitelem a osvětlení lampa s standardního základu E27 až 100 wattů (LM15S).

Řízení elektrotechniky pro domácnost se provádí pomocí modulů přístrojových zásuvek. Modul AM12 například připomíná vzhled trubice, ale nepodporuje příkazy specifické pro osvětlení (viz níže).

Software

Implementace protokolu X10 v počítači pomůže softwarovým produktům nejvyšší úrovně.

Software ActiveHome - bezplatný software pro osobní počítače založený na operačních systémech WINDOWS od vývojáře platformy X10. Balíček obsahuje obrovské množství nástrojů a ovladačů zařízení, stejně jako mobilní verzi programu.

ActiveHomePro - software pro počítačové rozhraní CM-15 (rádiový transceiver, 433 MHz) s připojením přes port USB. Umožňuje ovládat osvětlení a domácí spotřebiče pomocí potřebných algoritmů, grafů a časovačů z osobního počítače nebo off-line z bezdrátové konzole.

X10 Commander (Melloware Inc) - open source software pod libovolným operačním systémem, který vám umožní vytvořit řízení multi-service na bázi PC a integraci X10 protokolu o telefonu a jakékoliv mobilní zařízení (iOS / Android).

Ruská společnost LLC "Laboratoř domácích technologií" nabízí zákazníkům pohodlné zařízení na platformě X10 - plnofarebný dotykový VGA panel XTS-36. Samostatné zařízení má praktické grafické rozhraní. Řízení protokolu X10 a ovládání inteligentního osvětlovacího systému zůstávají pohodlné, s vynikajícím zobrazením, ale eliminuje potřebu pořádku počítače na pozadí. Sada obsahuje ovladače a software pro předepisování adresování zařízení X10 a základní parametry počáteční konfigurace pro kompilaci různých scénářů.

X10. Protokol podrobněji

Fyzikální výměnu dat ve výkonových elektrických vodičů je vysílací / fragmenty příjem sinusový vysokofrekvenční oscilace (120 kHz) s amplitudou 5V a 1 ms / 630 ms v každé polovině cyklu síťového napětí, v oknech vytvořené bezprostředně po průchodu nulou. V třífázových obvodech se podobná okna vytvářejí v každé fázi, tj. Posunem o 60 stupňů s dalším použitím mezifázových mostů. Pokud zařízení v přijímajícím okně obdrží balíček, ve kterém je nejméně 48 kmitů, považuje to za logickou "jednotku", v opačném případě - za logickou "nulu". Přenos informačního bitu trvá dvě poloviny období síťového napětí. A ve druhé je překládána inverzní hodnota, která nejen zlepšuje odolnost proti šumu, ale také slouží k identifikaci synchronizačního kódu v přenosu paketů.

X10 je protokol, ve kterém je přenášen standardní jediný paket (rám, snímek) po dobu 11 období. Obsahuje:

• synchronizační kód je 2 bity,
• kód modulu je 4 bitů,
• kód budovy je 5 bitů.

Každý paket bez jakéhokoli intervalu se přenáší dvakrát za sebou. Před vysíláním dalšího dvojitého paketu je zachována pauza ve 3 napájecích sítích (s výjimkou stmívajících příkazů přenášených v kontinuálním proudu).

Infračervené ovládací panely v sítích X10 pracují přes protokol X10-IR s nosnou frekvencí 40 KHz. Rozhlasový kanál (protokol X10-RF), v závislosti na regionu, má rozsah od 310 do 434 MHz.

Adresovací a příkazový systém

Maximální počet modulů v síti X10 je 256. Na každém modulu jsou dva přepínače se 16 pevnými pozicemi.První přepínač - kód domu (Home code) slouží k výběru kategorie nebo skupiny zařízení. Je označeno písmeny od A do P. V druhé je pevná pozice označena čísly od 1 do 16 a označuje určitý modul v síti (kód jednotky). Každému zařízení je tedy přiřazeno jedinečné číslo sestávající z písmen a čísel. Například A5, M14, atd. Systémové řadiče, na rozdíl od výkonných modulů, obvykle nevyžadují nastavení adresování.

Myšlenka existujících příkazů platformy a jejich odpovídající akce lze získat z tabulky.

Hlavní výhody ...

X10 je protokol třídy low-budget automatizace domácností, která využívá již existujících energetických sítí pro přenos informací a příkazových zpráv. Není třeba dát nové komunikace, což je obzvláště důležité v domácnostech s dokončovacími nebo dokončenými opravami. Můžete buď použít síťové vedení, nebo použít rádiový kanál - rozsah zařízení nabízených výrobci umožňuje realizovat oba varianty nebo jejich kombinace. Náklady na zařízení, ve srovnání s modernějšími platformami, jsou také příjemně příjemné.

Následující výhoda - flexibilita použití a jednoduchost instalace, nevyžadující speciální dovednosti a schopnosti. Systém je charakterizován vynikající škálovatelností a škálovatelností. Moduly jsou připojeny podle zástrčky Napájení (povoleno a řízeno). Celá instalace má poskytnout nové komponentě jedinečnou adresu. Další automatizace provede vše samo.

Oddělení infrastruktury osvětlení do zón je značně zjednodušeno. Stačí přiřadit stejný dopis přístrojům stejné skupiny (kód budovy) a po zadání příslušného vysílacího příkazu bude světlo v této zóně zapnuto nebo vypnuto.

Otevřený protokol je dalším plusem platformy, což znamená snadnou integraci s jakýmkoli systémem správy, možnost použití kabeláže třetích stran pro síť elektroinstalačního příslušenství.

...a nevýhody

Hlavní výhodou rozhraní X10 je přenos informačního signálu na napájecím vedení - je také hlavním zdrojem jeho problémů.

Nízká rychlost. Přenos příkazu trvá přibližně jednu sekundu, tj. Zpoždění při provádění příkazu je skutečně hmatatelné i při ovládání jednoho zařízení. A v procesu zpracování vestavěného scénáře může být zpoždění nepříjemně nepřijatelné. Vzhledem k tomu, že přenosová rychlost informací je spojena s frekvencí napájecího napětí, není možné ji zvýšit.

Nízká odolnost proti šumu. Hojnost domácích spotřebičů v moderní domácnosti dramaticky zvyšuje úroveň rušení v elektrické síti má negativní dopad na poměr signál / šum, což má vliv na kvalitu výměny informací mezi moduly X10. Důsledky - selhání příkazů nebo falešné spínání. Při stavbě velké sítě Problém může být omezení adresního řádku, jak se připojit k protokolu X10 bude moci být označena pouze 256 zařízení.

Racionchronizace vysílacího zařízení může vést k uložení paketů a kolizí, v důsledku čehož nebude žádný příkaz proveden. Tuto situaci nelze zásadně napravit.

Neexistují žádné postupy pro rozlišení přístupu, neexistuje žádná ochrana proti neoprávněným jednáním třetích stran. Konečně je nemožné vytvořit složité schémata řízení pro domácí spotřebiče a osvětlení s realizací samodiagnostické funkce systému a zařízení, které jsou v něm obsaženy.

Modifikace X10

Tyto nedostatky jsou do značné míry opraven v systémech domácí automatizace nové generace, tzv bus architektura (signalizace probíhá na vyhrazeném / zpevněné autobusem do napájecího napětí nízkého napětí).

Na druhé straně vývojáři a výrobci zařízení X10 podnikli kroky ke zlepšení a úpravě stávající platformy. Výsledkem byl formát X10Extended s rozšířením systém příkazů. Nepochybné výhody platformy byla upravena regulace vysílačů postupy pro přístup k dálnici, odstraňuje konflikty a rozšiřující funkce týmu Exteded Kód 1 se změnou ve formátu paketů.

Další modifikace vedla k vytvoření X10Extended A10 formát, ve kterém v podstatě prodloužený pole adresy (4096 jednotek) a přidá některé funkce (k dispozici pouze v zařízeních vyrobených developer). Protokoly A10 a X10 jsou naprosto kompatibilní, což umožňuje provozovat oba moduly ve stejném systému.

Shrnutí shrnutí je těžké nesouhlasit, že první rozhraní domácí automatizace v minulosti, téměř padesát let, je morálně zastaralé. Pokusy o modernizaci, připomínající patching střechy během období dešťů, kardinálně opravit situaci není v pozici. Rozpočtová charakteristika platformy ji však stále drží na trhu inteligentních systémů a zařízení X10 se aktivně vyrábí a prodává.

Domácí firmy předpovídají rozhraní novou vlnu popularity. Spotřebitelům nabízí široká škála jak jednotlivých zařízení, tak i hotových řešení pro "inteligentní" bydlení na platformě X10.