Eksperci IT twierdzą, że rynek „inteligentnych” domów w Rosji nigdy nie stanie się ogromny i w ciągu następnej dekady jest mało prawdopodobne, aby wykroczył poza elitarne domy w regionie moskiewskim. W przyszłości niewielka część ludności o wysokich dochodach w regionach stanie się możliwym konsumentem rynku, ale dla szerokich mas „inteligentny dom” pozostanie barwnym obrazem na łamach tabloidów i zasobach internetowych. Czy tak jest? Już teraz infrastruktura mieszkania zwykłego mieszkańca jest dość złożoną kombinacją różnych systemów inżynieryjnych. Standard X10 pomoże połączyć je w jedną sieć bez globalnych kosztów.
Funkcje inteligentnego domu
Najczęstszą i najprostszą funkcją jest sterowanie oświetleniem. Inteligentny system pozwala na zdalne sterowanie każdą oprawą oświetleniową. Bez wstawania można od razu włączyć lub wyłączyć oświetlenie w dowolnym pomieszczeniu lub w całym domu, regulować jasność oświetlenia nocnego korytarza, lampy krajobrazowe. „Inteligentny dom”, w tym światło w różnychmiejsca według określonego algorytmu odstraszą intruzów, symulując obecność właścicieli w przypadku ich wyjazdu.
Automatyczne sterowanie utrzyma ustawione parametry temperatury w pomieszczeniu, sterując urządzeniami grzewczymi lub systemami klimatyzacji i wentylacji. Inteligentny dom może sterować sprzętem przeciwpożarowym i zabezpieczającym, a w razie niebezpieczeństwa wysłać powiadomienie na telefon właściciela lub odpowiednie struktury za pomocą głosu lub SMS-a.
Jak to się wszystko zaczęło
X10 to jeden z pierwszych otwartych standardów branżowych opracowanych dla systemów automatyki domowej przez Pico Electronics (Glenrothes, Szkocja) w 1975 roku. Początkowo firma zajmowała się projektowaniem i produkcją mikroukładów i kalkulatorów. Pierwsze doświadczenia związane z rozszerzeniem zakresu produkcji były bardzo udane komercyjnie. Platforma X10 szybko zyskała popularność wśród deweloperów inteligentnych domów i dała wymierny impuls do rozwoju tej branży. Próby stworzenia podobnego interfejsu były podejmowane przez inne firmy, ale nie były zbyt udane.
Jak na swój czas X10 jest protokołem o dobrej odporności na zakłócenia. Popularność promowała porównywalna taniość sprzętu, orientacja deweloperów na automatykę domową, konserwację i wsparcie techniczne. Na kontynencie północnoamerykańskim standard jest nadal poszukiwany i szeroko rozpowszechniony. Idąc za twórcą, gigantyczne korporacje IBM i. zaczęły produkować szeroką gamę urządzeń kompatybilnych z X10Philips.
Dziś Pico Electronics przekształciło się w X10 INC (USA) ze znakiem towarowym PowerHouse.
Klasyfikacja sprzętu
X10 Sprzęt sieciowy to zbiór urządzeń połączonych za pomocą standardowej sieci elektrycznej lub kanału radiowego. Podstawowy system musi zawierać:
- Nadajniki - sterowniki generujące i wysyłające polecenia, moduły sterujące (z interfejsem komputerowym lub samodzielne), programowalne timery z różnymi zakresami czasowymi, piloty (na podczerwień lub radio).
- Odbiorniki - siłowniki realizujące odebrane polecenia: moduły lamp i ściemniacze kasetowe, ściemniacze i bloki gniazd, wszelkiego rodzaju napędy.
W przypadku budowy większej sieci lub rozbudowy istniejącej, często używane są urządzenia pomocnicze:
- Nadajniki-odbiorniki odbierające sygnały sterujące z pilotów z dalszą konwersją do protokołu komunikacyjnego X10 przed wysłaniem do sieci energetycznej.
- Repeatery i wzmacniacze sygnału.
- Filtry redukujące wpływ zakłóceń elektromagnetycznych.
- Mosty międzyfazowe, dla sieci energetycznych 380 V (pasywne lub aktywne, dla budynków powyżej 300 m22).
- Urządzenia pomiarowe ułatwiające instalację i uruchomienie, czujniki (ruchu, światła itp.).
Sprzęt produkowany przez różne firmy często ma podobny wygląd, funkcjonalność, a nawet oznaczenia. Urządzeniamieć inny projekt w zależności od wymagań dotyczących umieszczenia; do montażu w linii, montażu na szynie DIN w standardowych szafkach elektrycznych, mikromoduły do puszek podtynkowych. Automatykę domową można rozpocząć od kilku podstawowych modułów, a następnie stopniowo zwiększać i rozszerzać funkcjonalność dodając nowe jednostki sprzętowe.
Przykłady bazy elementów
Typowy moduł X10 jest oparty na programowalnym mikrokontrolerze. Zgodnie z pewnym algorytmem steruje działaniem układu elektronicznego urządzenia, który na swoje wejście podaje wygenerowane sygnały odebrane z zewnętrznego zasilacza i zamienia impulsy wyjściowe na transmisję zwrotną do sieci. Mikrokomputery mogą być masowo produkowanymi kontrolerami (takimi jak odpowiednio PIC lub AVR firm Microchip i Atmel).
X10 Moduły przekaźników lamp są szeroko stosowane do sterowania oświetleniem w koncepcji inteligentnego domu. Występują dwie modyfikacje: wpięte w zwykłe gniazdo do podłączenia lamp podłogowych, stołowych (LM12) lub wykonane w formie przejściówki pomiędzy wkładem oświetleniowym a zwykłą żarówką z trzonkiem E27 o mocy do 100 W (LM15S).
Elektryczne urządzenia gospodarstwa domowego są sterowane za pomocą modułów gniazd przyrządów. Na przykład moduł AM12 wygląda jak moduł lampy, ale nie obsługuje poleceń dotyczących oświetlenia (więcej na ten temat poniżej).
Oprogramowanie
Produkty programowe pomogą wdrożyć protokół X10 na komputerzenajwyższy poziom.
ActiveHome Software - bezpłatne oprogramowanie dla komputerów osobistych oparte na systemach operacyjnych WINDOWS od twórcy platformy X10. Pakiet zawiera ogromną liczbę narzędzi i sterowników urządzeń, a także mobilną wersję programu.
ActiveHomePro - oprogramowanie interfejsu komputerowego CM-15 (nadajnik-odbiornik radiowy, 433 MHz) z połączeniem przez port USB. Umożliwia sterowanie oświetleniem i urządzeniami gospodarstwa domowego za pomocą niezbędnych algorytmów, harmonogramów i timerów z komputera osobistego lub autonomicznie za pomocą bezprzewodowego pilota.
X10 Commander (Melloware Inc) to bezpłatnie rozpowszechniane oprogramowanie dla dowolnego systemu operacyjnego, które umożliwia tworzenie wielofunkcyjnej usługi kontroli opartej na komputerze PC i integrowanie protokołu X10 z telefonem i dowolnymi urządzeniami mobilnymi (iOS/Android).
Russian LLC „Laboratorium technologii domowych” oferuje konsumentom wygodne urządzenie na platformie X10 - kolorowy panel dotykowy VGA XTS-36. Samodzielne urządzenie posiada przyjazny dla użytkownika interfejs graficzny. Sterowanie protokołem X10 i sterowanie inteligentnym systemem oświetlenia pozostaje wygodne, z doskonałą wizualizacją, ale eliminuje potrzebę ciągłego działania komputera w tle. W zestawie znajdują się sterowniki i oprogramowanie do zapisywania adresowania urządzeń X10 oraz podstawowych parametrów konfiguracji początkowej, do kompilowania różnych scenariuszy.
X10. Szczegóły protokołu
Fizyczne środowisko wymiany informacji w siłach bezpieczeństwaprzewody elektryczne to transmisja/odbiór fragmentów oscylacji sinusoidalnych o wysokiej częstotliwości (120 kHz) o amplitudzie 5 V i czasie trwania 1 ms/630 μs w każdym półokresie napięcia sieciowego, w oknach powstałych bezpośrednio po przejściu znak zerowy. W obwodach trójfazowych podobne okna powstają w każdej fazie, tj. z przesunięciem o 60 stopni z dalszym wykorzystaniem mostków międzyfazowych.
Jeżeli urządzenie w okienku odbiorczym odbierze wiadomość z co najmniej 48 wibracjami, uzna ją za logiczną "jedynkę", w przeciwnym razie - za logiczne "zero". Transmisja bitu informacji trwa dwa półcykle napięcia sieciowego. Ponadto w drugim nadawany jest odwrotny kod, który nie tylko poprawia odporność na zakłócenia, ale także służy do identyfikacji kodu synchronizacji podczas transmisji pakietowej.
X10 - protokół, w którym standardowy pojedynczy pakiet (ramka, ramka) jest przesyłany w 11 okresach. Zawiera:
- kod synchronizacji - 2 bity,
- kod modułu - 4 bity,
- kod budynku - 5 bitów.
Każdy pakiet, bez żadnych przerw, jest przesyłany dwa razy z rzędu. Przed emisją kolejnego odebrania pakietu utrzymywana jest przerwa 3 okresów napięcia sieciowego (z wyjątkiem poleceń ściemniania jasności przesyłanych strumieniem ciągłym).
Piloty na podczerwień w sieciach X10 działają przy użyciu protokołu X10-IR przy częstotliwości nośnej 40 kHz. Kanał radiowy (protokół X10-RF), w zależności od regionu, ma zakres od 310 do 434 MHz.
System adresowania i poleceń
Maksymalna liczba modułów w sieci X10 to 256. Każdy moduł ma dwa przełączniki wyboru z 16 stałymi pozycjami.
Pierwszy przełącznik - kod domowy służy do wyboru kategorii lub grupy urządzeń. Posiada oznaczenia literowe pozycji od A do P. W drugim stałe pozycje oznaczone są cyframi od 1 do 16 i wskazują konkretny moduł w sieci (kod jednostki). W ten sposób do każdego urządzenia przypisany jest unikalny numer składający się z litery i cyfr. Na przykład; A5, M14 itp. Sterowniki systemowe w przeciwieństwie do modułów wykonawczych zazwyczaj nie wymagają adresowania.
Ideę istniejących poleceń platformy i odpowiadających im działań można uzyskać z tabeli.
| Zespół (angielski) | Drużyna (rosyjski) | Typ | Akcja |
| Wszystkie jednostki wyłączone | Wyłącz wszystkich konsumentów | Grupa | Odłącz wszystkie urządzenia z określonym kodem domowym, które obsługują to polecenie. |
| Wszystkie światła włączone/wyłączone | Włącz/wyłącz wszystkie światła | Grupa | Włącz/wyłącz wszystkie moduły oświetleniowe z podanym kodem domowym. |
| Wł./wył. | Włącz/Wyłącz | Adres | Przejście do stanu włączenia/wyłączenia określonego modułu. |
| Ciemny/Jasny | Zwiększenie/zmniejszenie jasności | Adres | Kontrola ściemniacza. Liczba opakowań dlazakresy ściemniania dla różnych urządzeń są różne. |
| Wstępnie ustawione przyciemnienie 1/2 | Ustaw określony poziom jasności. | Adres | Pozwala wybrać dowolny z 32 poziomów jasności. |
| Prośba o status | Status żądania | Adres | Poproś o status modułu przełączającego. |
| Stan włączony/wyłączony | Odpowiedz na zapytanie | - | Odpowiedź dotycząca statusu modułu. |
| Prośba o pozdrowienie/Potwierdzenie | Poproś/wyślij odpowiedź | Grupa | Zespół technologiczny do określenia nasycenia przestrzeni adresowej innymi systemami budynku. |
Kluczowe korzyści…
X10 to niskobudżetowy protokół klasy automatyki domowej, który wykorzystuje istniejące sieci elektryczne do przesyłania informacji i komunikatów poleceń. Nie ma potrzeby układania nowej komunikacji, co jest szczególnie ważne w domach o doskonałym wykończeniu lub zakończonych naprawach. Możesz skorzystać z okablowania sieciowego lub skorzystać z kanału radiowego – oferta sprzętu oferowana przez producentów pozwala na realizację obu opcji lub ich kombinację. Koszt urządzeń, w porównaniu z bardziej nowoczesnymi platformami, również jest przyjemny.
Kolejną zaletą jest elastyczność użytkowania i łatwość instalacji, która nie wymaga specjalnych umiejętności i zdolności. System charakteryzuje się doskonałą rozszerzalnością i skalowalnością. Moduły są połączone zgodnie z zasadami Plug & Power (plug and play). Wszystkokonfiguracja polega na nadaniu nowemu komponentowi unikalnego adresu. Wtedy automatyzacja zrobi wszystko sama.
Podział infrastruktury oświetleniowej na strefy jest znacznie uproszczony. Wystarczy przypisać tę samą literę (kod budynku) do urządzeń z tej samej grupy, a po wydaniu odpowiedniego polecenia rozgłoszeniowego światło w tej strefie włączy się lub zgaśnie.
Otwarty protokół to kolejny plus platformy, co oznacza łatwą integrację z dowolnym systemem sterowania, możliwość korzystania z akcesoriów okablowania innych firm podczas projektowania sieci.
…i wady
Główna zaleta interfejsu X10 - transmisja sygnału informacyjnego przez przewody zasilające - jest również głównym źródłem jego problemów.
Mała prędkość. Transmisja rozkazu trwa około sekundy, tzn. opóźnienie w wykonaniu rozkazu jest naprawdę zauważalne nawet przy sterowaniu jednym urządzeniem. A w trakcie opracowywania wbudowanego scenariusza opóźnienie może stać się irytująco niedopuszczalne. Ponieważ szybkość przesyłania informacji jest powiązana z częstotliwością napięcia zasilania, nie ma możliwości jej zwiększenia.
Niska odporność na szumy. Obfitość sprzętu AGD w nowoczesnym domu dramatycznie zwiększa poziom zakłóceń w sieci energetycznej, negatywnie wpływa na stosunek sygnału do szumu, co z kolei wpływa na jakość wymiany informacji pomiędzy modułami X10. Stąd konsekwencje – niewykonanie poleceń lub fałszywe przełączanie. Przy budowaniu dużych sieci problem można ograniczyćpole adresu, ponieważ tylko 256 urządzeń będzie mogło połączyć się z protokołem X10.
Brak synchronizacji w sprzęcie nadawczym może prowadzić do nakładania się pakietów i kolizji, w wyniku czego żadne z poleceń nie zostanie wykonane. Nie da się radykalnie poprawić sytuacji.
Nie ma procedur kontroli dostępu, nie ma ochrony przed nieuprawnionymi działaniami osób trzecich. I wreszcie niemożliwe jest tworzenie skomplikowanych schematów sterowania sprzętem AGD i oświetleniem z zaimplementowaniem funkcji autodiagnostyki systemu i jego komponentów.
Modyfikacje X10
Wymienione niedociągnięcia są w większości korygowane w kolejnych generacjach systemów automatyki domowej o tzw. architekturze magistrali (sygnały są przesyłane przez specjalnie dedykowaną/ułożoną magistralę o niskim napięciu zasilania).
Z kolei twórcy i producenci sprzętu X10 podjęli kroki w celu ulepszenia i modyfikacji istniejącej platformy. Rezultatem był format X10Extended z rozszerzonym zestawem instrukcji. Niewątpliwą zaletą zmodyfikowanej platformy było uregulowanie procedury dostępu nadajników do traktu, eliminacja występowania kolizji oraz rozszerzenie funkcji komendy Exteded Code 1 o zmianę formatu pakietu.
Dalsza modyfikacja X10Extended doprowadziła do powstania formatu A10, który znacznie rozszerzył pole adresowe (do 4096 modułów) i dodał kilka funkcji serwisowych (dostępnych tylko na urządzeniach wyprodukowanych przez dewelopera). Protokoły A10 i X10 są całkowicie kompatybilne, co umożliwia obsługę obu typów modułów w tym samym systemie.
Podsumowując, trudno nie zgodzić się, że pierwszy interfejs automatyki domowej stał się przestarzały w ciągu ostatnich pięćdziesięciu lat. Próby modernizacji, przypominające łatanie dachu w porze deszczowej, nie są w stanie radykalnie naprawić sytuacji. Jednak funkcje budżetowe platformy nadal utrzymują ją na rynku inteligentnych systemów, a sprzęt X10 jest aktywnie produkowany i sprzedawany.
Firmy krajowe przewidują nową falę popularności interfejsu. Konsumentom oferowana jest szeroka gama zarówno samodzielnych urządzeń, jak i gotowych rozwiązań smart home opartych na platformie X10.
