Giao thức điều khiển ánh sáng X10. Nghị định thư X10: ưu và nhược điểm. "Smart House"

CNTT-chuyên gia nói rằng thị trường là ngôi nhà "thông minh" ở Nga sẽ không bao giờ trở nên phổ biến và trong thập kỷ tới là khó có thể vượt qua nhà ở cao cấp tại khu vực Moscow. Trong tương lai, thị trường tiêu thụ có thể sẽ là một phần không đáng kể của người dân với thu nhập cao nhất trong khu vực, nhưng đối với quần chúng "nhà thông minh" sẽ vẫn là một bức tranh đầy màu sắc trên các trang của tờ báo lá cải và tài nguyên Internet. Đây có phải là sự thật? Hiện tại, cơ sở hạ tầng nhà ở công dân trung bình là sự kết hợp khá phức tạp của hệ thống kỹ thuật khác nhau. Kết hợp chúng thành một mạng lưới toàn cầu duy nhất không có chi phí để giúp chuẩn X10.

Khả năng của "ngôi nhà thông minh"

Các chức năng phổ biến nhất và đơn giản - kiểm soát ánh sáng. hệ thống thông minh cho phép bạn điều khiển từ xa tất cả các đèn chiếu sáng. Nếu không có thức dậy, bạn có thể bật hoặc tắt đèn trong bất kỳ phòng hoặc toàn bộ ngôi nhà cùng một lúc, điều chỉnh độ sáng của ánh sáng ban đêm của hành lang, ánh sáng cảnh quan. "Smart House", kể cả ánh sáng ở những nơi khác nhau trên một thuật toán đặc biệt, ngăn chặn những kẻ xâm nhập bằng cách mô phỏng sự hiện diện của các chủ sở hữu trong trường hợp khởi hành của họ.

điều khiển tự động các thông số nhiệt độ được hỗ trợ trong một căn phòng bằng cách kiểm soát một bộ tản nhiệt hoặc điều hòa không khí và thông gió. Intelligent nhà có thể điều khiển thiết bị chữa cháy và, trong những tình huống khẩn cấp, gửi thông báo đến chủ sở hữu hoặc có liên quan bằng giọng nói cấu trúc điện thoại hoặc tin nhắn SMS-tin nhắn.

Làm thế nào nó Tất cả bắt đầu

X10 - một trong những tiêu chuẩn công nghiệp mở đầu tiên, được thiết kế cho các hệ thống tự động hóa nhà bởi Pico Electronics (Scotland Glenrothes) vào năm 1975. Ban đầu công ty đã tham gia vào việc thiết kế và sản xuất các mạch và máy tính. Kinh nghiệm đầu tiên của việc mở rộng lĩnh vực sản xuất đã trở nên rất thành công về thương mại. nền tảng X10 nhanh chóng trở nên phổ biến giữa các nhà phát triển của khái niệm nhà thông minh và cũng tạo động lực quan trọng cho sự phát triển của ngành công nghiệp này. Những nỗ lực để tạo ra một giao diện tương tự và được thực hiện bởi các công ty khác, nhưng không nhiều thành công thu được.

Đối với thời gian của nó, là X10 - giao thức với khả năng chống ồn tốt. Đóng góp vào sự phổ biến của giảm thanh danh tương đối của các thiết bị, các nhà phát triển tập trung vào tự động hóa nhà, bảo trì và hỗ trợ kỹ thuật. Tại Bắc Mỹ tiêu chuẩn nhu cầu ngày nay và phân phối. Sau khi công ty phát triển của một loạt các thiết bị X10-compliant bắt đầu sản xuất khổng lồ, IBM và Philips.

Những ngày này công ty Pico Điện tử biến thành X10 INC (USA) Powerhouse thương hiệu.

phân loại thiết bị

Phần cứng mạng X10 là một tập hợp các thiết bị kết nối với nhau bởi một nguồn cung cấp năng lượng tiêu chuẩn hoặc một kênh radio. Hệ thống cơ sở luôn luôn bao gồm:

• Máy phát - điều khiển tạo ra và gửi lệnh, module điều khiển (với giao diện máy tính hoặc độc lập), giờ có thể lập trình với các phạm vi thời gian khác nhau, điều khiển từ xa (hồng ngoại hoặc radio).
• Thu - thiết bị truyền động hoạt động trên các lệnh nhận được: các mô-đun đèn hoặc dimmers mực, khối mờ và nữ, tất cả các loại ổ đĩa.

Trong trường hợp việc xây dựng một mạng lưới lớn hơn hoặc mở rộng một phụ kiện thường được sử dụng hiện có:

• Máy thu phát, nhận tín hiệu lệnh từ điều khiển từ xa để chuyển đổi sâu hơn vào giao thức truyền thông X10 trước khi gửi nó vào lưới.
• Lặp và bộ khuếch đại tín hiệu.
• Bộ lọc làm giảm tác động của thiên nhiên giao thoa điện từ.
• cầu Interfacial, lưới cho 380 (thụ động hay chủ động, cho các tòa nhà, diện tích hơn 300 m ^2).
• Phương tiện đo, đơn giản hóa cài đặt và chạy thử, cảm biến (chuyển động, độ sáng, và vân vân. D.).

Thiết bị sản xuất bởi các công ty khác nhau, thường có một diện mạo tương tự, chức năng, và thậm chí cả dấu hiệu. Các thiết bị có sẵn trong các phiên bản khác nhau tùy thuộc vào yêu cầu cho vị trí; để cài đặt trong dòng, DIN-rail gắn trong tủ tiêu chuẩn, micromodules cho raspredkorobok tuôn ra.
Tự động hóa của cuộc sống hàng ngày có thể bắt đầu với một vài mô-đun cơ bản, và sau đó dần dần tăng quy mô và mở rộng chức năng bằng cách thêm đơn vị phần cứng mới.

Ví dụ về các cơ sở yếu tố

Cơ sở cho các module X10 điển hình là một vi điều khiển có thể lập trình. Theo một thuật toán đặc biệt nó kiểm soát hoạt động của các thiết bị mạch điện tử cung cấp tại đầu vào của nó các tín hiệu tạo ra nhận được từ việc cung cấp điện bên ngoài và chuyển đổi các xung đầu ra cho việc truyền tải ngược vào mạng. Máy vi tính có thể được sử dụng như các bộ điều khiển sản xuất hàng loạt (ví dụ, PIC hoặc AVR công ty Microchip và Atmel, tương ứng).

Chiếu sáng kiểm soát trong các khái niệm về nhà "thông minh" là sử dụng rộng rãi các module đèn rơle X10. Có hai phiên bản: một truyền thống plug-in ổ cắm để kết nối đèn sàn, đèn bàn (LM12) hoặc thực hiện như một bộ chuyển đổi giữa chủ sở hữu và đèn chiếu sáng với một cơ sở E27 tiêu chuẩn, lên đến 100 watt (LM15S).

các thiết bị điện trong gia đình hoạt động sử dụng các module cụ hoa hồng. Ví dụ, AM12 mô-đun giống như một ống, nhưng không hỗ trợ các lệnh cụ thể cho ánh sáng (thêm về điều này dưới đây).

phần mềm

giao thức X10 để thực hiện một chương trình máy tính để giúp các sản phẩm cấp cao nhất.

Phần mềm ActiveHome - phần mềm miễn phí cho các máy tính cá nhân dựa trên hệ điều hành WINDOWS từ công ty phát triển nền tảng X10. Các gói phần mềm bao gồm một số lượng lớn các công cụ và trình điều khiển thiết bị, cũng như một phiên bản di động.

ActiveHomePro - phần mềm cho giao diện máy tính SM-15 (thu phát radio, 433 MHz) với một kết nối USB. Nó cho phép bạn điều khiển đèn và các thiết bị với nhiệm vụ đòi hỏi các thuật toán, đồ thị và tính giờ từ một máy tính cá nhân hoặc độc lập với một điều khiển từ xa không dây.

X10 Commander (Melloware Inc) - một phần mềm mã nguồn mở trong bất kỳ hệ điều hành mà cho phép bạn tạo một máy tính dựa trên quản lý đa dịch vụ và hội nhập của giao thức X10 trên điện thoại và bất kỳ thiết bị di động (iOS / Android).

công ty của Nga "Công nghệ nhà phòng thí nghiệm" cung cấp người tiêu dùng một cách thuận tiện trên nền tảng X10 - một màn hình cảm ứng đầy màu sắc VGA-XTS-36. đơn vị khép kín có một giao diện đồ họa người dùng thân thiện. X10 quản lý giao thức và điều khiển hệ thống chiếu sáng thông minh vẫn thoải mái, với hình dung tuyệt vời, nhưng loại bỏ sự cần thiết cho máy tính làm việc liên tục ở chế độ nền. Là trình điều khiển cung cấp và phần mềm cho các thiết bị quy định việc giải quyết X10 và các thông số cơ bản của cấu hình ban đầu, để sản xuất một loạt các kịch bản.

X10. chi tiết Nghị định thư

Vật lý vừa trao đổi dữ liệu trong các dây điện lực là một truyền / mảnh tiếp nhận sin dao động tần số cao (120 kHz) với biên độ 5V và 1 ms / 630 ms trong mỗi nửa chu kỳ của điện áp cung cấp trong các cửa sổ hình thành ngay sau khi không qua. Các mạch ba pha cửa sổ tương tự hình thành trong từng giai đoạn, tức là. E. Với một sự thay đổi của 60 độ với một ứng dụng hơn nữa của các cầu interphase. Nếu thiết bị đang trong cửa sổ nhận được bưu kiện, trong đó có ít nhất 48 dao động, đối xử với nó như một logic "một" trong trường hợp trở lại - như một "zero" logic. Chuyển bit dữ liệu chiếm hai điện áp nửa bước sóng. Trong đó giá trị phát sóng nghịch đảo thứ hai, không chỉ cải thiện khả năng miễn dịch tiếng ồn, mà còn phục vụ để xác định mã đồng bộ hóa khi truyền gói tin.

X10 - một tiêu chuẩn giao thức trong đó một gói duy nhất (khung hình) được truyền cho 11 giai đoạn. Nó bao gồm:

• Mã đồng bộ - 2 bit
• đang mô-đun - 4 bit,
• luật xây dựng - 5 bit.

Mỗi gói, mà không cần bất kỳ khoảng thời gian, hai lần liên tiếp được truyền đi. Trước khi phát sóng các đợt tiếp theo đi, tạm dừng trong 3 giai đoạn của điện áp nguồn điện (ngoại lệ - mờ lệnh sáng truyền một dòng liên tục).

quản lý IR console để hoạt động trên mạng X10 giao thức X10-IR tại một tần số sóng mang của 40 KHz. Kênh phát thanh (X10-RF Protocol), tùy thuộc vào khu vực, nằm trong khoảng 310-434 MHz.

Phát biểu và các lệnh hệ thống

Số lượng tối đa của các module trong mạng X10 - 256. Hai công tắc chọn nằm trên mỗi mô-đun 16 vị trí cố định. Việc chuyển đổi đầu tiên - Mã nhà (mã Home) được sử dụng để chọn một danh mục hoặc nhóm các thiết bị. Đã quy định chữ từ A đến R. Trong vị trí cố định thứ hai được biểu thị bằng số 1-16 và trỏ đến một module cụ thể trên mạng (mã Unit). Như vậy, mỗi thiết bị được gán một số duy nhất bao gồm chữ và số. Ví dụ; A5, M14 và vân vân. D. Các bộ điều khiển của hệ thống, như trái ngược với các đơn vị thực hiện, như một quy luật, không yêu cầu điều chỉnh việc giải quyết.

Các khái niệm về một hành động nền tảng lệnh hiện hành và tương ứng có thể được lấy từ bảng.

Ưu điểm chính của ...

X10 - giao thức là một lớp nhà tự động hóa với kinh phí thấp, được sử dụng để chuyển thông tin và lệnh thông điệp điện hiện có. Nó giúp loại bỏ sự cần thiết cho việc bố trí truyền thông mới, trong đó đặc biệt quan trọng trong nhà với một kết thúc tốt hoặc cải tạo xong. Có thể sử dụng dây mạng, và sử dụng đài phát thanh - loạt các thiết bị được cung cấp bởi các nhà sản xuất, cho phép cả hai lựa chọn, hoặc một sự kết hợp đó. Chi phí của các thiết bị, so với các nền tảng hiện đại hơn cũng là dễ chịu hài lòng.

Những ưu điểm sau - tính linh hoạt của việc sử dụng và dễ dàng cài đặt đòi hỏi không có kỹ năng đặc biệt. Hệ thống này được đặc trưng bởi khả năng mở rộng tuyệt vời và khả năng mở rộng. Module được kết nối bằng cách sử dụng các nguyên tắc Plug & điện (kể cả người quản lý). Toàn bộ thiết lập là để thiết lập một bộ phận mới của địa chỉ duy nhất. tự động hóa hơn nữa sẽ làm mọi thứ một mình.

Rất đơn giản vùng tách cơ sở hạ tầng ánh sáng. Nó cũng đủ để gán các thiết bị của một nhóm các chữ cái giống hệt nhau (mã xây dựng), và khi áp dụng các lệnh phát sóng tương ứng sẽ được bật hoặc tắt ánh sáng trong khu vực này.

Mở giao thức - một nền tảng cộng, cho phép tích hợp dễ dàng với bất kỳ hệ thống điều khiển, việc sử dụng thiết kế của các sản phẩm dây mạng từ nhà sản xuất khác.

... và nhược điểm

Ưu điểm chính của giao diện X10 - chuyển dữ liệu qua hệ thống dây điện lực - là nguồn gốc chính của các vấn đề của mình.

tốc độ thấp. chuyển lệnh mất khoảng một giây, như vậy. e. trì hoãn lệnh thực sự sờ thấy ngay cả trong công tác quản lý của một thiết bị duy nhất. Và trong quá trình làm việc ra các kịch bản thế chấp, một sự chậm trễ có thể trở nên khó chịu không thể chấp nhận. Kể từ khi tỷ lệ thông tin được gắn liền với tần số điện áp cung cấp, để nâng cao của nó không thể.

khả năng miễn dịch thấp. Sự phong phú của các thiết bị nhà trong ngôi nhà hiện đại làm tăng đáng kể mức độ can thiệp vào lưới điện có tác động tiêu cực đến tỷ lệ tín hiệu / tiếng ồn, do đó ảnh hưởng đến chất lượng trao đổi thông tin giữa các module X10. Do đó, những hậu quả - không tuân thủ hướng dẫn hoặc chuyển đổi sai. Trong quá trình xây dựng của một vấn đề mạng lưới rộng lớn có thể là hạn chế của lĩnh vực địa chỉ, như để kết nối với giao thức X10 sẽ chỉ có thể đến 256 thiết bị.

thiết bị truyền dẫn Dissynchronization có thể dẫn đến việc áp đặt một gói, và sự xuất hiện của các cuộc xung đột, kết quả là, không ai trong số các đội bóng sẽ không được thực hiện. bạn không thể sửa chữa tình hình đáng kể.

Không cung cấp các thủ tục kiểm soát truy cập, không có bảo vệ chống lại các hành động trái phép của các bên thứ ba. Cuối cùng, nó là không thể để tạo ra các mạch phức tạp và các thiết bị điều khiển ánh sáng với việc thực hiện chức năng tự chẩn đoán của hệ thống và các đơn vị cấu thành của nó.

sửa đổi X10

Những nhược điểm chủ yếu được điều chỉnh trong các hệ thống tự động hóa nhà thế hệ tiếp theo, cái gọi là kiến trúc bus (tín hiệu xảy ra trên một chiếc xe buýt chuyên dụng / lát vào một điện áp cung cấp điện áp thấp).

Đến lượt mình, các nhà phát triển và nhà sản xuất thiết bị X10 để thực hiện các bước để cải thiện và sửa đổi các nền tảng hiện có. Kết quả là một định dạng X10Extended với mở rộng tập lệnh. Ưu điểm không phải bàn cãi của nền tảng này đã được sửa đổi thủ tục phát quy định để truy cập vào đường cao tốc, loại bỏ xung đột và mở rộng các chức năng của đội Exteded Mã 1 với một sự thay đổi trong định dạng gói tin.

sửa đổi tiếp tục dẫn đến việc tạo ra X10Extended A10 định dạng, trong đó mở rộng đáng kể trường địa chỉ (4096 đơn vị) và thêm một số chức năng dịch vụ (chỉ có sẵn trên các thiết bị sản xuất bởi nhà phát triển). A10 và X10 giao thức là hoàn toàn tương thích, làm cho nó có thể hoạt động trong một hệ thống duy nhất cả hai loại mô-đun.

Tổng kết một bản tóm tắt ngắn gọn, rất khó để không đồng ý rằng giao diện tự động hóa nhà đầu tiên trong quá khứ, gần năm mươi năm lỗi thời. Những nỗ lực để hiện đại hóa giống như mái nhà vá trong mùa mưa, để triệt để cải thiện tình hình không thể. Nhưng đặc điểm ngân sách của nền tảng này tiếp tục giữ nó trên thị trường của các hệ thống thông minh và thiết bị X10 tích cực sản xuất và bán.

doanh nghiệp trong nước dự đoán một làn sóng mới của giao diện phổ biến. Người tiêu dùng được cung cấp một loạt các cả hai thiết bị cá nhân cũng như các giải pháp chìa khóa trao tay cho ngôi nhà "thông minh" trên nền tảng X10.