Controlul iluminării pe protocolul X10. Protocolul X10: avantaje și dezavantaje. Casa inteligentă

Experții IT susțin că piața locuințelor "inteligente" din Rusia nu va deveni niciodată masivă și că în următorul deceniu este puțin probabil să meargă dincolo de locuințele de elită din regiunea Moscovei. În viitor, este posibil piața de consum va fi o parte neglijabilă a populației cu cel mai mare venit din regiune, dar pentru masele „casa inteligentă“ va rămâne o imagine plină de culoare pe paginile tabloidelor și a resurselor pe internet. Este așa? Deja, infrastructura locuinței cetățeanului obișnuit este o combinație destul de complexă a diferitelor sisteme de inginerie. Pentru a le combina într-o singură rețea fără costuri globale, va ajuta la standardul X10.

Posibilitățile unei "case inteligente"

Funcția cea mai comună și simplă este controlul iluminării. Sistemul inteligent vă permite să monitorizați de la distanță fiecare dispozitiv de iluminat. Fără să te ridici de pe loc, poți să activați sau să opriți iluminarea în orice cameră sau în întreaga casă o dată, reglați strălucirea iluminării de noapte a coridorului, lumini de peisaj. "Casa inteligentă", incluzând lumina în locuri diferite printr-un anumit algoritm, va sperie intrușii, imită prezența proprietarilor în cazul plecării lor.

Controlul automatizat va menține parametrii de temperatură specificați în cameră, controlând radiatoarele sau sistemele de aer condiționat și ventilație. Casa intelectuală poate controla echipamentele de securitate și de incendiu și, în situații de urgență, poate trimite o notificare telefonului proprietarului sau structurilor corespunzătoare prin mesaj vocal sau prin SMS.

Cum a început totul

X10 - unul dintre primele standarde industriale deschise, dezvoltat pentru sistemele de automatizare acasă de către Pico Electronics (Scoția, Glenrothes) în 1975. Inițial, compania sa implicat în proiectarea și fabricarea microcircuitelor și microcalculatoarelor. Prima experiență de extindere a sferei de producție a devenit foarte reușită din punct de vedere comercial. Platforma X10 a câștigat rapid popularitatea în rândul dezvoltatorilor conceptului de locuință inteligentă și a dat un impuls tangibil dezvoltării acestei industrii. Încercările de a crea o interfață similară au fost făcute de alte firme, însă nu au avut un succes deosebit.

Pentru timpul său X10 este un protocol cu ​​imunitate bună la zgomot. Popularitatea a fost promovată de ieftinitatea comparativă a echipamentului, de orientarea dezvoltatorilor asupra automatizării gospodăriilor casnice, de sprijin și suport tehnic. Pe continentul nord-american, standardul este încă în cerere și răspândit. În urma dezvoltării companiei, o gamă largă de dispozitive compatibile X10 au început să producă corporații gigantice IBM și Philips.

În prezent, Pico Electronics a fost transformată în X10 INC (SUA) cu marca comercială PowerHouse.

Clasificarea echipamentelor

Hardware Rețea X10 este un set de dispozitive conectate printr-o rețea standard sau un canal radio. Sistemul de bază include:

• Transmițătoare - controlere generează și trimite comenzi, module de control (cu interfață de calculator sau stand-alone), temporizatoare programabile cu diferite intervale de timp, telecomenzi (infraroșu sau radio).
• Receptoare - dispozitive executive care efectuează comenzi primite: module de lămpi și dimmers de cartușe, blocuri de dimmer și rozete, toate tipurile de unități.

În cazul construirii unei rețele mai mari sau al extinderii unei rețele existente, se utilizează adesea echipamente auxiliare:

• Transceiverele care primesc semnale de comandă de la telecomenzi cu o conversie ulterioară la protocolul de comunicație X10 înainte de a fi trimise la rețeaua de alimentare.
• Repetoare și amplificatoare de semnal.
• Filtre care reduc efectul interferențelor electromagnetice.
• Interfaze pentru rețelele electrice de 380 V (pasive sau active pentru clădiri cu o suprafață mai mare de 300 m²⁾.
• Dispozitive de măsurare care simplifică instalarea și lucrări de pornire și ajustare, senzori (mișcare, iluminare, etc.).

Echipamentele produse de diferite firme au adesea un aspect similar, funcționalitate și chiar etichetare. Dispozitivele sunt disponibile în diferite variante, în funcție de cerințele razmescheniyu- pentru instalare în linie, montarea în dulapuri standard, DIN-rail, micromodules pentru flush raspredkorobok.
Automatizarea vieții poate începe cu mai multe module de bază, apoi crește treptat scara și extinde funcționalitatea adăugând noi unități hardware.

Exemple de bază de elemente

Baza pentru un modul tipic X10 este un microcontroler programabil. Conform unui anumit algoritm, acesta controlează funcționarea circuitului electronic al dispozitivului, care alimentează semnalele de intrare generate de rețeaua de alimentare externă și convertește impulsurile de ieșire pentru transmisia de retur în rețea. Ca microcomputere, pot fi utilizate controlori de producție în serie (de exemplu, PIC sau AVR de la Microchip și Atmel, respectiv).

Pentru a controla iluminatul în conceptul unei case "inteligente", sunt utilizate pe scară largă modulele cu releu lampă X10. Există două versiuni: un convențional plug-in soclu pentru conectarea lampadare, lămpi de birou (LM12) sau a făcut ca un adaptor între titular și lampa de iluminare cu o bază standard de E27, de până la 100 wați (LM15S).

Controlul ingineriei electrice de uz casnic se efectuează cu ajutorul modulelor de priză ale instrumentului. De exemplu, modulul AM12 seamănă cu o lampă tubulară, dar nu acceptă comenzi specifice iluminării (vezi mai jos).

software-ul

Implementarea protocolului X10 pe computer va ajuta produsele software de nivel superior.

ActiveHome Software - software gratuit pentru computerele personale bazate pe sistemele de operare WINDOWS de la dezvoltatorul platformei X10. Pachetul include un număr mare de utilitare și drivere de dispozitive, precum și o versiune mobilă a programului.

ActiveHomePro - software pentru interfața computerului CM-15 (transmițător radio, 433 MHz) cu conexiunea prin portul USB. Vă permite să controlați echipamentele de iluminat și de uz casnic cu algoritmi, grafice și cronometre necesare de pe un computer personal sau offline de pe o consolă fără fir.

X10 Commander (Melloware Inc) - un software open source sub orice sistem de operare care vă permite să creați un management multi-serviciu bazat pe PC și integrarea protocolului X10 pe telefon și pe orice dispozitiv mobil (iOS / Android).

Laboratorul de Tehnologii Acasă "LLC" din Rusia, oferă consumatorilor un dispozitiv convenabil pe platforma X10 - un panou VGA XTS-36 touchscreen color. Dispozitivul autonom are o interfață grafică convenabilă. Gestionarea protocolului X10 și controlul sistemului inteligent de iluminare rămân confortabile, cu o vizualizare excelentă, dar elimină necesitatea ca un computer să ruleze continuu în fundal. Kitul include drivere și software pentru prescrierea adresării dispozitivelor X10 și parametrii de bază ai configurației inițiale pentru compilarea diferitelor scenarii.

X10. Protocolul în detaliu

Fizic mediu de schimb de date în putere firele electrice este / fragmente de recepție sinusoidală oscilații de înaltă frecvență de transmisie (120 kHz), cu o amplitudine de 5V și 1 ms / 630 ms în fiecare jumătate de ciclu al tensiunii de rețea, în ferestre formate imediat după trecerea prin zero. În circuitele trifazate, se formează ferestre similare în fiecare fază, adică cu o deplasare de 60 de grade cu utilizarea în continuare a punților interfazice. Dacă dispozitivul din fereastra de primire primește o parcelă în care există cel puțin 48 de oscilații, atunci îl consideră ca o "unitate" logică, în sens invers - ca un "zero" logic. Transmiterea biților de informații necesită două jumătăți de perioadă a tensiunii de alimentare. În al doilea rând, valoarea inversă este tradusă, ceea ce nu numai îmbunătățește imunitatea la zgomot, ci servește și pentru identificarea codului de sincronizare în transmisia de pachete.

X10 este un protocol în care un pachet standard (cadru, cadru) este transmis pe 11 perioade. Conține:

• codul de sincronizare este de 2 biți,
• codul modulului este de 4 biți,
• codul clădirii este de 5 biți.

Fiecare pachet, fără nici un interval, este transmis de două ori la rând. Înainte de difuzarea pachetului dublu următor, se menține o pauză în 3 perioade de tensiune de rețea (cu excepția comenzilor de diminuare transmise într-un flux continuu).

Panourile de control IR din rețelele X10 funcționează pe protocolul X10-IR la o frecvență purtătoare de 40 KHz. Canalul radio (protocolul X10-RF), în funcție de regiune, are un domeniu de la 310 la 434 MHz.

Sistemul de adresare și comandă

Numărul maxim de module din rețeaua X10 este de 256. Pe fiecare modul există două comutatoare selective cu 16 poziții fixe.Primul comutator - codul casei (codul casei) este utilizat pentru a selecta o categorie sau un grup de dispozitive. Are o notă cu litere a pozițiilor de la A la P. În al doilea, pozițiile fixe sunt desemnate prin numere de la 1 la 16 și indică un anumit modul din rețea (Cod unitate). Astfel, fiecărui dispozitiv i se atribuie un număr unic constând dintr-o literă și numere. De exemplu, A5, M14, etc. Controlerele de sistem, spre deosebire de modulele executive, de obicei nu necesită setări de adresare.

Ideea comenzilor platformei existente și acțiunile lor corespunzătoare pot fi obținute din tabel.

Principalele avantaje ...

X10 este un protocol al unei clase de automatizare a gospodăriilor cu buget redus care utilizează rețelele de energie deja existente pentru a transmite mesaje de informare și de comandă. Nu este nevoie să se stabilească noi comunicații, ceea ce este deosebit de important în casele cu finisaje sau lucrări de reparații finalizate. Puteți utiliza cablajul de rețea sau utilizați canalul radio - gama de echipamente oferite de producători face posibilă implementarea ambelor variante sau a unei combinații a acestora. Costul dispozitivelor, în comparație cu platformele mai moderne, este, de asemenea, plăcut plăcut.

Următorul avantaj - flexibilitatea aplicării și simplitatea instalării, care nu necesită abilități și abilități speciale. Sistemul se caracterizează prin scalabilitate excelentă și scalabilitate. Modulele sunt conectate conform Plug-ului Putere (activată și controlată). Întreaga setare este de a oferi o componentă nouă unei adrese unice. Automatizarea ulterioară va face totul în sine.

Separarea infrastructurii de iluminat în zone este mult simplificată. Este suficient să se atribuie dispozitive ale unui grup de litere identice (cod de construcție), iar atunci când se aplică comanda de difuzare corespunzătoare va fi pornit sau oprit lumina în această regiune.

Protocolul deschis este un alt plus al platformei, ceea ce implică o integrare ușoară cu orice sistem de management, posibilitatea de a utiliza cablarea terților pentru o rețea de accesorii de cablare.

...și dezavantaje

Principalul avantaj al interfeței X10 este transmiterea unui semnal de informație pe cablajul electric - este și sursa principală a problemelor sale.

Viteză redusă. Transmisia comenzii durează aproximativ o secundă, adică întârzierea executării comenzii este chiar tangibilă chiar și atunci când se controlează un dispozitiv. Și în procesul de elaborare a scenariului încorporat, întârzierea poate deveni inacceptabil de inacceptabilă. Deoarece rata de transmisie a informațiilor este legată de frecvența tensiunii de alimentare, nu este posibilă creșterea acesteia.

Imunitate scăzută la zgomot. Abundența de electrocasnice în casă modernă crește dramatic nivelul de interferență în rețeaua de alimentare are un impact negativ asupra raportului semnal / zgomot, care, la rândul lor, afectează calitatea schimbului de informații între modulele X10. Prin urmare, consecințele - eșecul comenzilor sau comutarea falsă. Atunci când construim rețele mari, problema poate fi limitarea câmpului de adresă, deoarece numai 256 de dispozitive se pot conecta la protocolul X10.

Rassinchronizarea echipamentelor de transmisie poate duce la impunerea de pachete și coliziuni, în urma căreia niciuna dintre comenzi nu va fi executată. Este imposibil să corectăm în mod fundamental situația.

Nu există proceduri de diferențiere a accesului, nu există protecție împotriva acțiunilor neautorizate ale unor terțe părți. În cele din urmă, este imposibil să se creeze sisteme complexe de control pentru aparatele de uz casnic și iluminat prin realizarea funcției auto-diagnosticare a sistemului și a dispozitivelor incluse în acesta.

Modificări X10

Aceste dezavantaje sunt în mare măsură corectate în sistemele de automatizare acasă generație următoare, așa-numita arhitectură cu magistrală (semnalizare are loc într-un autobuz dedicat / pavată la o tensiune de alimentare de joasă tensiune).

La rândul lor, dezvoltatorii și producătorii de echipamente X10 au luat măsuri pentru îmbunătățirea și modificarea platformei existente. Rezultatul a fost format X10Extended cu extensie sistem de comenzi. Avantajul incontestabil al platformei a fost modificat procedurile de reglementare emițătoare de acces la autostrada, elimina conflictele și extinderea funcțiilor echipei Cod Exteded 1 cu o schimbare în formatul de pachet.

modificarea ulterioara a condus la crearea X10Extended A10 formatul în care a extins în mod substanțial câmpul de adrese (4096 unități) și adaugă unele funcții (disponibile numai pe dispozitive fabricate de dezvoltator). Protocoalele A10 și X10 sunt complet compatibile, făcând posibilă operarea într-un singur sistem de ambele tipuri de module.

Rezumând rezumatul, este greu să nu fie de acord că prima interfață de automatizare a locuinței pentru trecut, aproape cincizeci de ani, este depășită moral. Încercările de modernizare, care amintește de patching acoperiș în timpul sezonului ploios, corecționează cardinal situația nu este într-o poziție. Dar caracteristicile bugetului platformei îl păstrează încă pe piața sistemelor inteligente, iar echipamentele X10 sunt produse și vândute în mod activ.

Firmele interne prevăd interfața un nou val de popularitate. Consumatorilor li se oferă o gamă largă de dispozitive individuale și soluții gata pentru o locuință "inteligentă" pe platforma X10.