IT-experti tvrdia, že trh „inteligentných“domov v Rusku sa nikdy nestane masívnym a v nasledujúcom desaťročí je nepravdepodobné, že presiahne elitné bývanie v moskovskom regióne. Malá časť populácie s vysokými príjmami v regiónoch sa v budúcnosti stane možným konzumentom trhu, no pre široké masy zostane „inteligentná domácnosť“pestrým obrázkom na stránkach bulvárnych plátkov a internetových zdrojov. Je to tak? Infraštruktúra obydlia bežného obyvateľa je už pomerne zložitou kombináciou rôznych inžinierskych systémov. Štandard X10 pomôže spojiť ich do jednej siete bez globálnych nákladov.
Funkcie inteligentnej domácnosti
Najbežnejšou a najjednoduchšou funkciou je ovládanie osvetlenia. Inteligentný systém umožňuje diaľkovo ovládať každé svietidlo. Bez toho, aby ste vstali, môžete zapnúť alebo vypnúť osvetlenie v ktorejkoľvek miestnosti alebo v celom dome naraz, nastaviť jas nočného osvetlenia chodby, krajinné lampy. "Inteligentný dom", vrátane svetla v rôznychmiesta podľa určitého algoritmu, odstraší narušiteľov, simulujúc prítomnosť majiteľov v prípade ich odchodu.
Automatické ovládanie bude udržiavať nastavené parametre teploty v miestnosti, ovládať vykurovacie zariadenia alebo klimatizačné a ventilačné systémy. Inteligentný dom dokáže ovládať požiarne a bezpečnostné zariadenia a v prípade núdze poslať upozornenie na telefón majiteľa alebo do príslušných štruktúr hlasom alebo SMS.
Ako to všetko začalo
X10 je jedným z prvých otvorených priemyselných štandardov vyvinutých pre systémy domácej automatizácie spoločnosťou Pico Electronics (Glenrothes, Škótsko) v roku 1975. Spočiatku sa spoločnosť zaoberala návrhom a výrobou mikroobvodov a kalkulačiek. Prvá skúsenosť s rozšírením rozsahu výroby bola komerčne veľmi úspešná. Platforma X10 si rýchlo získala obľubu medzi vývojármi inteligentných domácností a poskytla hmatateľnú podporu rozvoju tohto odvetvia. Pokusy o vytvorenie podobného rozhrania urobili aj iné spoločnosti, ale neboli veľmi úspešné.
Na svoju dobu je X10 protokol s dobrou odolnosťou voči šumu. Popularitu podporila porovnateľná lacnosť zariadení, orientácia vývojárov na automatizáciu domácnosti, údržbu a technickú podporu. Na severoamerickom kontinente je štandard stále žiadaný a rozšírený. Po vývojárovi začali obrovské korporácie IBM a široký rad zariadení kompatibilných s X10 vyrábaťPhilips.
Z Pico Electronics sa dnes stala X10 INC (USA) s ochrannou známkou PowerHouse.
Klasifikácia zariadenia
Sieťový hardvér X10 je súbor zariadení prepojených prostredníctvom štandardnej elektrickej siete alebo rádiového kanála. Základný systém musí obsahovať:
- Vysielače – ovládače, ktoré generujú a odosielajú príkazy, riadiace moduly (s počítačovým rozhraním alebo samostatné), programovateľné časovače s rôznymi časovými rozsahmi, diaľkové ovládače (infračervené alebo rádiové).
- Prijímače - ovládače, ktoré vykonávajú prijaté príkazy: moduly lampy a stmievače kaziet, stmievače a bloky zásuviek, všetky druhy pohonov.
V prípade budovania väčšej siete alebo rozširovania existujúcej sa často používajú pomocné zariadenia:
- Vysielače, ktoré prijímajú príkazové signály z diaľkových ovládačov s ďalšou konverziou na komunikačný protokol X10 pred odoslaním do elektrickej siete.
- Opakovače a zosilňovače signálu.
- Filtre, ktoré znižujú účinky elektromagnetického rušenia.
- Medzifázové mosty pre 380 V napájacie siete (pasívne alebo aktívne, pre budovy nad 300 m22).
- Meracie zariadenia, ktoré zjednodušujú inštaláciu a uvedenie do prevádzky, senzory (pohyb, svetlo atď.).
Zariadenia vyrábané rôznymi spoločnosťami majú často podobný vzhľad, funkčnosť a dokonca aj označenia. Zariadeniamať odlišný dizajn v závislosti od požiadaviek na umiestnenie; pre montáž v rade, montáž na lištu DIN v štandardných elektrických skriniach, mikromoduly pre rozvodné krabice pod omietku. S niekoľkými základnými modulmi môžete spustiť domácu automatizáciu a potom postupne rozširovať a rozširovať funkčnosť pridaním nových hardvérových jednotiek.
Príklady základne prvku
Typický modul X10 je založený na programovateľnom mikrokontroléri. Podľa určitého algoritmu riadi fungovanie elektronického obvodu zariadenia, ktoré privádza generované signály prijaté z externého zdroja na svoj vstup a výstupné impulzy konvertuje na spätný prenos do siete. Mikropočítače môžu byť sériovo vyrábané ovládače (ako sú PIC alebo AVR od Microchip a Atmel).
Moduly relé lampy X10 sa široko používajú na ovládanie osvetlenia v koncepte inteligentného domu. Existujú dve modifikácie: zasunuté do bežnej objímky na pripojenie stojacích lámp, stolových lámp (LM12) alebo vyrobené vo forme adaptéra medzi osvetľovaciu kazetu a štandardnú žiarovku s päticou E27, do 100 W (LM15S).
Elektrické spotrebiče pre domácnosť sa ovládajú pomocou modulov prístrojových zásuviek. Napríklad modul AM12 vyzerá ako modul lampy, ale nepodporuje príkazy špecifické pre osvetlenie (viac o tom nižšie).
Softvér
Softvérové produkty pomôžu implementovať protokol X10 do počítačanajvyššia úroveň.
ActiveHome Software – bezplatný softvér pre osobné počítače založené na operačných systémoch WINDOWS od vývojára platformy X10. Balík obsahuje obrovské množstvo nástrojov a ovládačov zariadení, ako aj mobilnú verziu programu.
ActiveHomePro - softvér pre počítačové rozhranie CM-15 (rádiový transceiver, 433 MHz) s pripojením cez USB port. Umožňuje ovládať osvetlenie a domáce spotrebiče pomocou potrebných algoritmov, plánov a časovačov z osobného počítača alebo autonómne z bezdrôtového diaľkového ovládača.
X10 Commander (Melloware Inc) je voľne distribuovaný softvér pre akýkoľvek operačný systém, ktorý vám umožňuje vytvoriť multifunkčnú riadiacu službu založenú na počítači a integrovať protokol X10 do vášho telefónu a akýchkoľvek mobilných zariadení (iOS/Android).
Russian LLC „Home Technologies Laboratory“ponúka spotrebiteľom pohodlné zariadenie na platforme X10 – plnofarebný VGA dotykový panel XTS-36. Samostatné zariadenie má užívateľsky prívetivé grafické rozhranie. Ovládanie protokolu X10 a ovládanie systému inteligentného osvetlenia zostáva pohodlné, s vynikajúcou vizualizáciou, ale eliminuje potrebu neustáleho spustenia počítača na pozadí. Súprava sa dodáva s ovládačmi a softvérom na predpisovanie adresovania zariadení X10 a základných parametrov počiatočnej konfigurácie na zostavovanie rôznych scenárov.
X10. Podrobný protokol
Fyzické prostredie na výmenu informácií v bezpečnostných zložkáchelektrických vodičov je prenos / príjem fragmentov sínusových vysokofrekvenčných kmitov (120 kHz) s amplitúdou 5 V a trvaním 1 ms / 630 μs v každom polcykle sieťového napätia, v oknách vytvorených bezprostredne po prechode nulovú značku. V trojfázových obvodoch sa podobné okná vytvárajú v každej fáze, teda s posunom o 60 stupňov s ďalším použitím medzifázových mostíkov.
Ak zariadenie v prijímacom okne prijme správu s minimálne 48 vibráciami, považuje ju za logickú „jedničku“, v opačnom prípade za logickú „nulu“. Prenos bitu informácie trvá dva polcykly sieťového napätia. V druhom je navyše vysielaná inverzná hodnota, čo nielen zlepšuje odolnosť voči šumu, ale slúži aj na identifikáciu synchronizačného kódu počas prenosu paketov.
X10 - protokol, v ktorom sa štandardný jednotlivý paket (rámec, rámec) prenáša v 11 periódach. Obsahuje:
- synchronizačný kód – 2 bity,
- kód modulu – 4 bity,
- stavebný kód – 5 bitov.
Každý paket, bez akéhokoľvek intervalu, sa prenáša dvakrát za sebou. Pred odvysielaním ďalšieho odberu paketu sa udržiava pauza 3 periód sieťového napätia (s výnimkou príkazov na stlmenie jasu vysielaných v nepretržitom prúde).
IR diaľkové ovládače v sieťach X10 fungujú pomocou protokolu X10-IR na nosnej frekvencii 40 kHz. Rádiový kanál (protokol X10-RF) má v závislosti od regiónu rozsah od 310 do 434 MHz.
Adresný a príkazový systém
Maximálny počet modulov v sieti X10 je 256. Každý modul má dva prepínače so 16 pevnými polohami.
Prvý prepínač – Domovský kód sa používa na výber kategórie alebo skupiny zariadení. Má písmenové označenie pozícií od A po P. V druhej sú pevné pozície označené číslami od 1 do 16 a označujú konkrétny modul v sieti (kód jednotky). Každému zariadeniu je teda priradené jedinečné číslo pozostávajúce z písmena a číslic. Napríklad; A5, M14 atď. Systémové ovládače, na rozdiel od výkonných modulov, zvyčajne nevyžadujú adresovanie.
Predstavu o existujúcich príkazoch platformy a ich zodpovedajúcich akciách možno získať z tabuľky.
| Tím (angličtina) | Tím (ruština) | Typ | Akcia |
| Všetky jednotky vypnuté | Vypnúť všetkých spotrebiteľov | Skupina | Odpojte všetky zariadenia so zadaným domácim kódom, ktoré podporujú príkaz. |
| Všetky svetlá zapnuté/vypnuté | Zapnúť/vypnúť všetky svetlá | Skupina | Zapnite/vypnite všetky svetelné moduly s daným domovým kódom. |
| Zap./vyp. | Povoliť/Zakázať | Adresa | Prechod do stavu zapnutia/vypnutia konkrétneho modulu. |
| Tlmenie/Jas | Zvýšenie/zníženie jasu | Adresa | Ovládanie stmievača. Počet balíkov prerozsahy stmievania pre rôzne zariadenia sú rôzne. |
| Prednastavené stlmenie 1/2 | Nastavte konkrétnu úroveň jasu. | Adresa | Umožňuje vám vybrať ktorúkoľvek z 32 úrovní jasu. |
| Žiadosť o stav | Stav žiadosti | Adresa | Vyžiadajte si stav spínacieho modulu. |
| Stav zapnutý/vypnutý | Odpovedať na otázku | - | Odpoveď stavu modulu. |
| Žiadosť o pozdrav/potvrdenie | Požiadať/odoslať odpoveď | Skupina | Technologický tím na určenie nasýtenia adresného priestoru inými systémami budov. |
Kľúčové výhody…
X10 je nízkorozpočtový protokol triedy domácej automatizácie, ktorý využíva existujúce elektrické siete na prenos informácií a príkazových správ. Nie je potrebné klásť nové komunikácie, čo je obzvlášť dôležité v domoch s jemným povrchom alebo dokončenými opravami. Môžete použiť buď sieťové vedenie alebo rádiový kanál - rozsah zariadení ponúkaných výrobcami vám umožňuje implementovať obe možnosti alebo ich kombináciu. Príjemne potešujúca je aj cena zariadení v porovnaní s modernejšími platformami.
Ďalšou výhodou je flexibilita použitia a jednoduchá inštalácia, ktorá si nevyžaduje špeciálne zručnosti a schopnosti. Systém sa vyznačuje výbornou rozšíriteľnosťou a škálovateľnosťou. Moduly sú zapojené podľa princípov Plug & Power (plug and play). Všetkynastavenie má dať novému komponentu jedinečnú adresu. Potom automatizácia urobí všetko sama.
Rozdelenie infraštruktúry osvetlenia do zón je výrazne zjednodušené. Stačí priradiť rovnaké písmeno (stavebný kód) zariadeniam rovnakej skupiny a po zadaní príslušného vysielacieho príkazu sa svetlo v tejto zóne rozsvieti alebo zhasne.
Otvorený protokol je ďalším plusom platformy, čo znamená jednoduchú integráciu s akýmkoľvek riadiacim systémom, možnosť použiť pri návrhu siete elektroinštalačné príslušenstvo tretích strán.
…a nevýhody
Hlavná výhoda rozhrania X10 – prenos informačného signálu cez silové vedenie – je zároveň hlavným zdrojom jeho problémov.
Pomalá rýchlosť. Prenos príkazu trvá asi sekundu, čiže oneskorenie vykonania príkazu je naozaj citeľné aj pri ovládaní jedného zariadenia. A v procese vypracovania vstavaného scenára sa oneskorenie môže stať nepríjemne neprijateľným. Keďže rýchlosť prenosu informácií je viazaná na frekvenciu napájacieho napätia, nie je možné ju zvýšiť.
Nízka odolnosť voči šumu. Množstvo domácich spotrebičov v modernom dome dramaticky zvyšuje úroveň rušenia v elektrickej sieti, negatívne ovplyvňuje pomer signálu k šumu, čo zase ovplyvňuje kvalitu výmeny informácií medzi modulmi X10. Z toho vyplývajú dôsledky - nevykonanie príkazov alebo nesprávne prepnutie. Pri budovaní veľkých sietí môže byť problém obmedzenýpole adresy, pretože iba 256 zariadení sa bude môcť pripojiť k protokolu X10.
Nesynchronizácia vo vysielacom zariadení môže viesť k prekrývaniu paketov a kolíziám, v dôsledku čoho sa nevykoná žiadny z príkazov. Je nemožné radikálne zlepšiť situáciu.
Neexistujú žiadne postupy kontroly prístupu, neexistuje žiadna ochrana pred neoprávneným konaním tretích strán. A napokon je nemožné vytvoriť zložité schémy na ovládanie domácich spotrebičov a osvetlenia s implementáciou funkcie autodiagnostiky systému a jeho komponentov.
Úpravy X10
Uvedené nedostatky sú väčšinou opravené v ďalších generáciách systémov domácej automatizácie takzvanej zbernicovej architektúry (signály sa prenášajú po špeciálne vyhradenej/položenej zbernici s nízkonapäťovým napájacím napätím).
Vývojári a výrobcovia hardvéru X10 podnikli kroky na zlepšenie a úpravu existujúcej platformy. Výsledkom bol formát X10Extended s rozšírenou inštrukčnou sadou. Nepochybnou výhodou upravenej platformy bola regulácia postupu pre prístup k vysielačom do trunku, eliminácia vzniku kolízií a rozšírenie funkcií príkazu Exteded Code 1 so zmenou formátu paketu.
Ďalšia úprava X10Extended viedla k vytvoreniu formátu A10, ktorý výrazne rozšíril pole adries (až 4096 modulov) a pridal niekoľko servisných funkcií (dostupných iba na zariadeniach vyrobených vývojárom). Protokoly A10 a X10 sú absolútne kompatibilné, čo umožňuje prevádzkovať oba typy modulov v rovnakom systéme.
Shrnuto, je ťažké nesúhlasiť s tým, že prvé rozhranie domácej automatizácie sa za posledných päťdesiat rokov stalo zastaraným. Pokusy o modernizáciu, pripomínajúce záplatovanie strechy počas obdobia dažďov, nie sú schopné radikálne napraviť situáciu. Rozpočtové funkcie platformy ju však stále udržujú na trhu inteligentných systémov a vybavenie X10 sa aktívne vyrába a predáva.
Domáce firmy predpovedajú novú vlnu popularity rozhrania. Spotrebiteľom sa ponúka široká škála samostatných zariadení aj hotových riešení pre inteligentnú domácnosť založených na platforme X10.
