IT-експерти казват, че пазарът на "интелигентни" къщи в Русия никога няма да стане огромен и през следващото десетилетие е малко вероятно да надхвърли елитните жилища в района на Москва. В бъдеще малка част от населението с високи доходи в регионите ще стане възможен потребител на пазара, но за широките маси „умният дом“ще остане цветна картина на страниците на таблоидите и интернет ресурси. Така е? Вече инфраструктурата на жилището на обикновен жител е доста сложна комбинация от различни инженерни системи. Стандартът X10 ще ви помогне да ги комбинирате в една мрежа без глобални разходи.
Функции за интелигентен дом
Най-често срещаната и проста функция е управлението на осветлението. Интелигентната система ви позволява да управлявате дистанционно всяко осветително тяло. Без да ставате, можете да включите или изключите осветлението във всяка стая или в цялата къща наведнъж, да регулирате яркостта на нощното осветление на коридора, пейзажни лампи. "Умен дом", включващ светлината в различниместа по определен алгоритъм, ще изплаши натрапниците, симулирайки присъствието на собствениците в случай на тяхното напускане.
Автоматизираното управление ще поддържа зададените температурни параметри в помещението, като управлява отоплителните уреди или климатичните и вентилационни системи. Умният дом може да контролира оборудването за пожар и сигурност и в случай на спешност да изпрати известие до телефона на собственика или съответните структури чрез глас или SMS.
Как започна всичко
X10 е един от първите отворени индустриални стандарти, разработени за системи за домашна автоматизация от Pico Electronics (Glenrothes, Шотландия) през 1975 г. Първоначално компанията се занимава с проектиране и производство на микросхеми и калкулатори. Първият опит за разширяване на обхвата на производството беше много успешен в търговската мрежа. Платформата X10 бързо придоби популярност сред разработчиците на интелигентни домове и даде осезаем тласък на развитието на тази индустрия. Опитите за създаване на подобен интерфейс бяха направени от други компании, но не бяха много успешни.
За времето си X10 е протокол с добра устойчивост на шум. Популярността се насърчава от сравнителната евтиност на оборудването, ориентацията на разработчиците към автоматизация на домакинствата, поддръжка и техническа поддръжка. На северноамериканския континент стандартът все още е търсен и широко разпространен. След разработчика, широка гама от X10-съвместими устройства започнаха да се произвеждат от гигантските корпорации IBM иPhilips.
Днес Pico Electronics стана X10 INC (САЩ) с търговска марка PowerHouse.
Класификация на оборудването
X10 мрежовият хардуер е съвкупност от устройства, свързани помежду си чрез стандартна електрическа мрежа или радиоканал. Основната система трябва да включва:
- Предаватели - контролери, които генерират и изпращат команди, контролни модули (с компютърен интерфейс или самостоятелни), програмируеми таймери с различни времеви диапазони, дистанционни управления (инфрачервени или радио).
- Приемници - задвижващи механизми, които изпълняват получените команди: лампови модули и патронни димери, димери и блокове за гнезда, всички видове задвижвания.
В случай на изграждане на по-голяма мрежа или разширяване на съществуваща, често се използва спомагателно оборудване:
- Трансивъри, които приемат командни сигнали от дистанционно управление с по-нататъшно преобразуване към комуникационния протокол X10, преди да бъдат изпратени към електрическата мрежа.
- Повторители и усилватели на сигнал.
- Филтри, които намаляват ефекта от електромагнитни смущения.
- Межфазни мостове, за 380 V захранващи мрежи (пасивни или активни, за сгради над 300 m22).
- Измервателни устройства, които опростяват инсталацията и пускането в експлоатация, сензори (движение, светлина и др.).
Оборудването, произвеждано от различни компании, често има сходен външен вид, функционалност и дори маркировка. Устройстваимат различен дизайн в зависимост от изискванията за поставяне; за монтаж на линия, монтаж на DIN шина в стандартни електрически шкафове, микромодули за вградени разклонителни кутии. Можете да започнете домашна автоматизация с няколко основни модула и след това постепенно да увеличавате и разширявате функционалността чрез добавяне на нови хардуерни единици.
Примери за елементната база
Типичен X10 модул е базиран на програмируем микроконтролер. По определен алгоритъм управлява функционирането на електронната схема на устройството, която подава генерираните сигнали, получени от външното захранване към своя вход и преобразува изходните импулси за обратно предаване към мрежата. Микрокомпютрите могат да бъдат масово произвеждани контролери (като PIC или AVR съответно от Microchip и Atmel).
X10 релейните модули за лампи се използват широко за управление на осветлението в концепцията за интелигентен дом. Има две модификации: включени в обикновен контакт за свързване на подови лампи, настолни лампи (LM12) или направени под формата на адаптер между осветителен патрон и стандартна крушка с основа E27, до 100 W (LM15S).
Домакинските електрически уреди се управляват с помощта на модули за гнезда за инструменти. Например модулът AM12 изглежда като модул лампа, но не поддържа специфични за осветлението команди (повече за това по-долу).
Софтуер
Софтуерните продукти ще помогнат за прилагането на протокола X10 на компютърнай-високо ниво.
ActiveHome Software - безплатен софтуер за персонални компютри, базирани на операционни системи WINDOWS от разработчика на платформата X10. Пакетът включва огромен брой помощни програми и драйвери за устройства, както и мобилна версия на програмата.
ActiveHomePro - софтуер за компютърен интерфейс CM-15 (радио трансивър, 433 MHz) с връзка през USB порт. Позволява ви да управлявате осветлението и домакинските уреди със задачата на необходимите алгоритми, графици и таймери от персонален компютър или автономно от безжично дистанционно управление.
X10 Commander (Melloware Inc) е свободно разпространяван софтуер за всяка ОС, който ви позволява да създадете многофункционална услуга за управление, базирана на компютър и да интегрирате протокола X10 на вашия телефон и всякакви мобилни устройства (iOS/Android).
Руската LLC "Лаборатория за домашни технологии" предлага на потребителите удобно устройство на платформата X10 - пълноцветен VGA сензорен панел XTS-36. Самостоятелното устройство има удобен за потребителя графичен интерфейс. Контролът на протокола X10 и управлението на интелигентната осветителна система остават удобни, с отлична визуализация, но елиминира необходимостта компютърът да работи постоянно във фонов режим. Комплектът идва с драйвери и софтуер за предписване на адресирането на X10 устройства и основните параметри на първоначалната конфигурация, за компилиране на различни сценарии.
X10. Протокол в подробности
Физическа среда за обмен на информация в силите за сигурностелектрически проводници е предаването / приемането на фрагменти от синусоидални високочестотни трептения (120 kHz) с амплитуда 5 V и продължителност 1 ms / 630 μs във всеки полупериод на мрежовото напрежение, в прозорци, образувани непосредствено след пресичане нулевата марка. При трифазни вериги във всяка фаза се образуват подобни прозорци, тоест с изместване от 60 градуса с по-нататъшно използване на междуфазни мостове.
Ако устройството в приемния прозорец получи съобщение с най-малко 48 вибрации, то го счита за логическа "единица", в противен случай - за логическа "нула". Предаването на малко информация отнема два полупериода на мрежовото напрежение. Освен това, обратната стойност се излъчва във втория, което не само подобрява устойчивостта на шум, но също така служи за идентифициране на кода за синхронизация по време на предаване на пакети.
X10 - протокол, при който стандартен единичен пакет (кадър, рамка) се предава в 11 периода. Съдържа:
- код за синхронизиране - 2 бита,
- код на модула - 4 бита,
- код на сграда - 5 бита.
Всеки пакет, без никакъв интервал, се предава два пъти подред. Преди излъчване на следващия пакет се поддържа пауза от 3 периода на мрежово напрежение (с изключение на командите за затъмняване на яркостта, предавани в непрекъснат поток).
IR дистанционните управления в мрежите X10 работят с помощта на X10-IR протокол при носеща честота от 40 kHz. Радио каналът (протокол X10-RF), в зависимост от региона, има диапазон от 310 до 434 MHz.
Система за адресиране и команди
Максималният брой модули в мрежа X10 е 256. Всеки модул има два селекторни превключвателя с 16 фиксирани позиции.
Първият превключвател - домашният код се използва за избор на категория или група устройства. Той има буквени обозначения на позиции от A до P. Във втория, фиксираните позиции са обозначени с цифри от 1 до 16 и означават конкретен модул в мрежата (Код на единица). По този начин на всяко устройство се присвоява уникален номер, състоящ се от буква и цифри. Например; A5, M14 и др. Системните контролери, за разлика от изпълнителните модули, обикновено не изискват адресиране.
Идея за съществуващите команди на платформата и съответните им действия може да се получи от таблицата.
| Екип (английски) | Екип (руски) | Тип | Действие |
| Всички единици са изключени | Изключете всички потребители | Групова | Изключете всички устройства с посочения домашен код, които поддържат командата. |
| Всички светлини са включени/изключени | Включване/изключване на всички светлини | Групова | Включете/изключете всички осветителни модули с даден домашен код. |
| Включване/изключване | Активиране/Деактивиране | Адрес | Прехвърляне към включено/изключено състояние на конкретен модул. |
| Затъмнение/Ярчина | Увеличаване/намаляване на яркостта | Адрес | Управление на димера. Брой опаковки заДиапазоните на затъмняване за различните устройства са различни. |
| Предварително зададен дим 1/2 | Задайте конкретно ниво на яркост. | Адрес | Позволява ви да изберете някое от 32 нива на яркост. |
| Заявка за състояние | Статус на заявката | Адрес | Заявете състоянието на превключващия модул. |
| Статус вкл./изкл. | Отговор на запитване | - | Отговор на състоянието на модула. |
| Заявка за приветствие/Потвърждение | Заявка/изпращане на отговор | Групова | Технологичен екип за определяне на насищането на адресното пространство с други сградни системи. |
Основни предимства…
X10 е нискобюджетен протокол за домашна автоматизация, който използва съществуващи електрически мрежи за предаване на информация и командни съобщения. Няма нужда от полагане на нови комуникации, което е особено важно в къщи с фино покритие или завършен ремонт. Можете да използвате мрежово окабеляване или да използвате радиоканал - гамата от оборудване, предлагано от производителите, ви позволява да приложите и двете опции или комбинация от тях. Цената на устройствата, в сравнение с по-модерните платформи, също е приятно приятна.
Следващото предимство е гъвкавостта на използване и лекотата на инсталиране, която не изисква специални умения и способности. Системата се характеризира с отлична разширяемост и мащабируемост. Модулите са свързани според принципите на Plug & Power (plug and play). всичконастройката е да даде на новия компонент уникален адрес. Тогава автоматизацията ще направи всичко сама.
Разделянето на осветителната инфраструктура на зони е значително опростено. Достатъчно е да присвоите една и съща буква (код на сградата) на устройствата от същата група и когато бъде дадена съответната команда за излъчване, светлината в тази зона ще се включи или изключи.
Отвореният протокол е друг плюс на платформата, който предполага лесна интеграция с всяка система за управление, възможност за използване на аксесоари за окабеляване на трети страни при проектирането на мрежа.
…и недостатъци
Основното предимство на интерфейса X10 - предаването на информационен сигнал чрез захранващи кабели - е и основният източник на проблемите му.
Бавна скорост. Предаването на командата отнема около секунда, т.е. забавянето при изпълнението на командата е наистина забележимо дори при управление на едно устройство. И в процеса на разработване на вградения сценарий забавянето може да стане досадно неприемливо. Тъй като скоростта на предаване на информация е обвързана с честотата на захранващото напрежение, не е възможно да се увеличи.
Ниска устойчивост на шум. Изобилието от домакински уреди в съвременния дом драстично повишава нивото на смущения в захранващата мрежа, влияе негативно на съотношението сигнал/шум, което от своя страна влияе върху качеството на обмена на информация между модулите X10. Оттук и последствията - неизпълнение на команди или фалшиво превключване. При изграждане на големи мрежи проблемът може да бъде ограниченадресно поле, тъй като само 256 устройства ще могат да се свързват към протокола X10.
Несинхронизирано на предавателното оборудване може да доведе до припокриване на пакети и сблъсъци, в резултат на което нито една от командите не се изпълнява. Невъзможно е радикално да се подобри ситуацията.
Няма процедури за контрол на достъпа, няма защита срещу неоторизирани действия на трети страни. И накрая, невъзможно е да се създадат сложни схеми за управление на домакински уреди и осветление с внедряване на функцията за самодиагностика на системата и нейните компоненти.
X10 модификации
Изброените недостатъци са най-вече коригирани в следващите поколения системи за домашна автоматизация на т.нар. шинна архитектура (сигналите се предават по специално предназначена/положена шина с ниско напрежение за захранване).
От своя страна разработчиците и производителите на хардуер на X10 предприеха стъпки за подобряване и модифициране на съществуващата платформа. Резултатът беше форматът X10Extended с разширен набор от инструкции. Безспорното предимство на модифицираната платформа беше регулирането на процедурата за достъп до предавателите до магистралата, елиминиране на възникването на сблъсъци и разширяване на функциите на командата Exteded Code 1 с промяна във формата на пакета.
Допълнителна модификация на X10Extended доведе до създаването на формат A10, който значително разшири адресното поле (до 4096 модула) и добави няколко сервизни функции (достъпни само на устройства, произведени от разработчика). Протоколите A10 и X10 са абсолютно съвместими, което прави възможно работата с двата типа модули в една и съща система.
Обобщавайки, трудно е да не се съгласим, че първият интерфейс за домашна автоматизация е остарял през последните петдесет години. Опитите за модернизация, напомнящи закърпване на покрива през дъждовния сезон, не са в състояние да коригират радикално ситуацията. Но бюджетните характеристики на платформата все още я държат на пазара на интелигентни системи, а оборудването X10 се произвежда и продава активно.
Домашните фирми прогнозират нова вълна от популярност на интерфейса. На потребителите се предлага широка гама както от самостоятелни устройства, така и от готови решения за интелигентен дом, базирани на платформата X10.
