Nadzor osvetlitve preko protokola X10. Protokol X10: prednosti in slabosti. "Pametna hiša"

IT-strokovnjaki pravijo, da je trg "pametne" hiše v Rusiji ne bo nikoli postala priljubljena in v naslednjem desetletju, je malo verjetno, da presega stanovanja razkošje v regiji Moskvi. V prihodnosti bo mogoče potrošniški trg je zanemarljiv del prebivalstva z najvišjimi dohodki v regiji, ampak za množice bo "pametnega doma" ostane barvita slika na straneh rumenega tiska in spletnih virov. Je to tako? Infrastruktura običajnega prebivališča je že precej zapletena kombinacija različnih inženirskih sistemov. Če jih želite združiti v eno omrežje brez globalnih stroškov, boste pomagali standardnemu X10.

Možnosti "pametne hiše"

Najpogostejša in preprosta funkcija je nadzor svetlobe. Inteligentni sistem vam omogoča daljinsko spremljanje vsake svetlobne naprave. Brez vstajanja iz prostora lahko vklopite ali izklopite razsvetljavo v kateri koli sobi ali v celotni hiši hkrati, prilagodite svetlost nočne osvetlitve koridorja, krajinske luči. "Pametni dom", vključno s svetlobo v različnih krajih z določenim algoritmom, bo prestrašil vsiljivce in posnemal prisotnost lastnikov v primeru njihovega odhoda.

Avtomatsko krmiljenje bo ohranilo določene temperaturne parametre v prostoru, krmiljenje radiatorjev ali klimatske in prezračevalne sisteme. Intelektualna hiša lahko nadzoruje varnostno in požarno opremo ter v primeru izrednih razmer pošlje telefonu lastnika ali ustrezne strukture z glasovnim ali SMS sporočilom.

Kako se je vse začelo

X10 - eden od prvih odprtih industrijskih standardov, ki ga je leta 1975 razvil sistem za avtomatizacijo doma, ki ga je leta 2003 izdelal Pico Electronics (Škotska, Glenrothes). Podjetje se je prvotno ukvarjalo z načrtovanjem in izdelavo mikrovezij in mikro kalkulatorjev. Prva izkušnja širjenja proizvodne sfere je postala zelo uspešna v komercialnem smislu. Platforma X10 je kmalu postala priljubljena med razvijalci koncepta pametnega doma in je prinesla oprijemljiv razvoj tega sektorja. Posamezne družbe so poskušale ustvariti podoben vmesnik, vendar niso bile posebej uspešne.

Za svoj čas X10 je protokol z dobro odpornostjo proti hrupu. Priljubljenost je spodbudila primerjalna poceni oprema, usmerjenost razvijalcev na avtomatizacijo gospodinjstev, podporo in tehnična podpora. Na severnoameriški celini je standard še vedno v povpraševanju in razširjen. Po razvijalcu podjetja je veliko število naprav, združljivih z X10, začelo proizvajati velikanske korporacije IBM in Philips.

Danes je Pico Electronics preoblikovan v X10 INC (ZDA) z blagovno znamko PowerHouse.

Razvrstitev opreme

Strojna oprema Omrežje X10 je nabor naprav, ki jih povezuje standardni omrežni ali radijski kanal. Osnovni sistem vključuje:

• Oddajniki - krmilniki ustvarja in pošilja ukaze, nadzorne module (z računalniškim vmesnikom ali samostojno), programabilni ure z različnih časovnih razponih, daljinski upravljalniki (infrardečem ali radio).
• Sprejemniki - izvršilne naprave, ki izvajajo dohodne ukaze: moduli svetilk in zatemnitve zatemnitve, zatemnitve in bloki rozete, vse vrste pogonov.

V primeru izgradnje večje mreže ali širitve obstoječe se pogosto uporablja pomožna oprema:

• Oddajniki, ki sprejemajo ukazne signale oddaljenih krmilnikov, se z nadaljnjo pretvorbo v komunikacijski protokol X10 pred pošiljanjem v omrežje.
• Ponavljalniki in signalni ojačevalniki.
• Filtri, ki zmanjšujejo učinek elektromagnetnih motenj.
• Interfazni mostovi za 380-voltna električna omrežja (pasivni ali aktivni za stavbe s površino več kot 300 m²⁾.
• Merilne naprave, ki poenostavljajo namestitev in zagonska in prilagoditvena dela, senzorji (gibanje, osvetlitev itd.).

Oprema, ki jo proizvajajo različna podjetja, ima pogosto podoben videz, funkcionalnost in celo označevanje. Naprave imajo različne oblike, odvisno od zahtev za namestitev, za vgradnjo v črto, za DIN-tirnice v standardnih električnih omarah, mikromodule za skrito razdelilno omarico.
Avtomatizacija življenja se lahko začne z več osnovnimi moduli, nato pa postopoma poveča obseg in razširi funkcionalnost z dodajanjem novih strojnih enot.

Primeri elementov

Osnova za tipičen X10 modul je programirljiv mikrokrmilnik. V skladu z določenim algoritmom nadzoruje delovanje elektronskega vezja naprave, ki hrani vhodne signale, ustvarjene iz zunanjega omrežja, in pretvori izhodne impulze za povratni prenos v omrežje. Kot mikroračunalniki se lahko uporabljajo krmilniki serijske proizvodnje (na primer PIC ali AVR Microchip in Atmel).

Za nadzorovanje razsvetljave v konceptu "inteligentne" hiše se pogosto uporabljajo moduli releja X10. Obstajata dve različici: običajna plug-in vtičnico za priključitev talne svetilke, desk svetilke (LM12), ali je kot vmesnik med imetnikom in osvetlitev svetilke s standardnim E27 osnove, do 100 vatov (LM15S).

Nadzor elektroindustrije gospodinjstev se izvaja s pomočjo modulov vtičnic instrumenta. AM12 modul na primer spominja na cevno svetilko, vendar ne podpira ukazov, značilnih za osvetlitev (glej spodaj).

Programska oprema

Izvajati protokol X10 na računalniku bo pomagal programskim izdelkom na najvišji ravni.

Programska oprema ActiveHome - brezplačna programska oprema za osebne računalnike, ki temelji na operacijskih sistemih WINDOWS od razvijalca platforme X10. Paket vključuje veliko število pripomočkov in gonilnikov naprav ter mobilno različico programa.

ActiveHomePro - programska oprema za računalniški vmesnik CM-15 (radijski oddajnik, 433 MHz) s povezavo prek vrat USB. Omogoča nadzor nad osvetlitvijo in domačimi napravami s potrebnimi algoritmi, grafi in časovniki iz osebnega računalnika ali off-line iz brezžične konzole.

X10 Commander (Melloware Inc) - odprtokodna programska oprema v skladu s katerim koli operacijskim sistemom, ki vam omogoča, da ustvarite upravljanje multi-storitev, ki temeljijo na PC in integracijo X10 protokola na telefonu in vse mobilne naprave (iOS / Android).

Ruska LLC "Laboratorij za domače tehnologije" potrošnikom ponuja priročno napravo na X10 platformi - polnokrmni VGA-panel XTS-36 na dotik. Samostojna naprava ima prikladen grafični vmesnik. Upravljanje protokola X10 in nadzor nad inteligentnim sistemom osvetlitve ostaja prijetno, z odlično vizualizacijo, vendar odpravlja potrebo, da računalnik v ozadju stalno deluje. Komplet vsebuje gonilnike in programsko opremo za predpisovanje naslova naprav X10 in osnovne parametre začetne konfiguracije za zbiranje različnih scenarijev.

X10. Podroben protokol

Fizična izmenjava podatkov srednje moči električnih vodnikov prenosno / sprejemne fragmenti sinusoidno visokofrekvenčni nihanja (120 kHz) z amplitudo 5 V in 1 ms / 630 ms v vsaki polovici cikla omrežne napetosti, v oknih oblikovani takoj po prehajanja. V trifaznih tokokrogih se v vsaki fazi tvorijo podobna okna, to je s premikom 60 stopinj z nadaljnjo uporabo medfaznih mostov. Če naprava v sprejemnem oknu prejme parcelo, v kateri je vsaj 48 nihanj, ga šteje kot logična "enota", v obratnem primeru - kot logična "ničla". Prenos informacijskega bitja traja dve polovici obdobja napajalne napetosti. In v drugi je prevedena inverzna vrednost, ki ne samo izboljša odpornost proti hrupu, temveč služi tudi za identifikacijo sinhronizacijske kode v prenosnem paketu.

X10 je protokol, v katerem se standardni enojni paket (okvir, okvir) prenaša v 11 obdobjih. Vsebuje:

• sinhronizacijska koda je 2 bitov,
• modulna koda je 4 bitov,
• gradbena koda je 5 bitov.

Vsak paket, brez intervala, se posreduje dvakrat zaporedoma. Pred predvajanjem naslednjega dvojnega paketa se ohranja premor v treh napetostnih obdobjih (razen ukazov za zatemnitev, ki se prenašajo v neprekinjenem toku).

IR kontrolne plošče v omrežjih X10 delujejo prek protokola X10-IR na nosilni frekvenci 40 kHz. Radijski kanal (protokol X10-RF), odvisno od regije, ima obseg od 310 do 434 MHz.

Sistem za naslavljanje in vodenje

Največje število modulov v omrežju X10 je 256. Na vsakem modulu sta dva izbirna stikala s 16 fiksnimi položaji.Prvo stikalo - kodo hiše (domača koda) se uporablja za izbiro kategorije ali skupine naprav. Ima pismo označbe položajev od A do P. V drugem, fiksne položaje so označene s številkami od 1 do 16 in označujejo določen modul v omrežju (koda enote). Tako je vsaka naprava dodeljena edinstvena številka, sestavljena iz črke in številk. Na primer, A5, M14 itd. Sistemski krmilniki v nasprotju z izvršilnimi moduli običajno ne zahtevajo nastavitev naslova.

Zamisel o obstoječih ukazih platforme in njihovih ustreznih ukrepih je mogoče dobiti iz tabele.

Glavne prednosti ...

X10 je protokol nizkocenovnega razreda za avtomatizacijo gospodinjstev, ki uporablja že obstoječa električna omrežja za prenos informacij in ukaznih sporočil. Ni treba postaviti novih komunikacij, kar je še posebej pomembno v domovih z zaključnimi ali končnimi popravili. Lahko uporabite omrežno ožičenje ali uporabite radijski kanal - obseg opreme, ki jo ponujajo proizvajalci, omogoča izvedbo obeh variant ali kombinacije le-teh. Stroški naprav, v primerjavi z bolj sodobnimi platformami, so tudi prijetno prijetni.

Naslednja prednost - fleksibilnost uporabe in enostavnost namestitve, ne zahtevajo posebnih sposobnosti in sposobnosti. Za sistem je značilna odlična razširljivost in razširljivost. Moduli so priključeni glede na vtič Moč (omogočeno in nadzorovano). Celotna nastavitev je, da se novi komponenti ustvari edinstven naslov. Nadaljnja avtomatizacija bo storila vse.

Ločitev svetlobne infrastrukture v cone je zelo poenostavljena. Zadostuje dodeliti naprav iz ene skupine enakih črk (stavba koda), in pri uporabi ustreznega oddaja ukaz bo vklopiti ali izklopiti luči v tej regiji.

Odprti protokol je še en plus platforme, kar pomeni enostavno integracijo s katerimkoli sistemom upravljanja, možnost uporabe ožičenja drugih proizvajalcev za omrežje ožičenja.

...in slabosti

Glavna prednost vmesnika X10 je prenos informacijskega signala na električno napeljavo - to je tudi glavni vir njenih težav.

Nizka hitrost. Prenos ukaza traja približno eno sekundo, to pomeni, da je zamuda pri izvrševanju ukaza dejansko oprijemljiva tudi, če upravljate eno napravo. In v procesu oblikovanja vgrajenega scenarija lahko zamuda postane nadležno nesprejemljiva. Ker je stopnja prenosa informacij vezana na frekvenco napajalne napetosti, je ni mogoče povečati.

Nizka stopnja hrupa. Številčnost gospodinjskih aparatov v sodobnem domu dramatično poveča nivo motenj v električno omrežje ima negativen vpliv na razmerje med Signal / šum, kar posledično vpliva na kakovost izmenjave informacij med moduli X10. Zato posledice - neuspeh ukazov ali lažno preklop. Pri izgradnji velikih omrežij je težava lahko omejitev naslovnega polja, saj se lahko s protokolom X10 poveže le 256 naprav.

Rahinhronizacija oddajne opreme lahko povzroči nastanek paketov in trčenj, zaradi česar noben od ukazov ne bo izveden. Nemogoče je temeljito popraviti razmere.

Ni postopkov za razlikovanje dostopa, ni zaščite pred nepooblaščenimi ukrepi tretjih oseb. Končno, nemogoče je ustvariti kompleksne sisteme nadzora gospodinjskih aparatov in razsvetljave z uresničevanjem samo-diagnostične funkcije sistema in naprav, vključenih vanj.

Spremembe X10

Te pomanjkljivosti so v veliki meri odpravljena v sistemih za avtomatizacijo doma naslednje generacije, tako imenovani avtobus arhitekture (signalizacijo pojavi na namenskem / tlakovana avtobusom na nizkonapetostno napajalne napetosti).

V zameno so razvijalci in proizvajalci opreme X10 sprejeli ukrepe za izboljšanje in spreminjanje obstoječe platforme. Rezultat je bil format X10Extended z razširjenim sistem ukazov. Nedvomno prednost platforme je bila spremenjena uredba oddajniki postopke za dostop do avtoceste, odpravlja konflikte in razširitev funkcije ekipe Exteded zakonik 1, s spremembami v paketni obliki.

Nadaljnja sprememba je privedla do ustanovitve X10Extended A10 obliko, v kateri bistveno podaljšala naslovno polje (4096 enot) in dodali nekaj funkcij storitev (na voljo le na napravah, ki jih razvijalec proizvedenih). Protokoli A10 in X10 so popolnoma združljivi, kar omogoča oba modula v istem sistemu.

Če povzamemo povzetek, težko se ne strinjamo, da je prvi vmesnik domače avtomatizacije v preteklosti, skoraj petdeset let, moralno zastarel. Poskusi posodobitve, ki spominjajo na pokrivanje strehe med deževno sezono, kardinalno popravi situacijo ni v položaju. Toda proračunske značilnosti platforme še vedno ostanejo na trgu inteligentnih sistemov, oprema X10 pa se aktivno proizvaja in prodaja.

Domača podjetja napovedujejo vmesnik nov val popularnosti. Potrošnikom je na voljo širok spekter posameznih naprav in pripravljenih rešitev za "inteligenten" dom na platformi X10.