Các chuyên gia CNTT nói rằng thị trường nhà ở "thông minh" ở Nga sẽ không bao giờ trở nên ồ ạt và trong thập kỷ tới khó có khả năng vượt ra khỏi giới nhà ở dành cho giới thượng lưu ở khu vực Moscow. Trong tương lai, một bộ phận nhỏ người dân có thu nhập cao ở các khu vực sẽ trở thành đối tượng tiêu dùng khả dĩ của thị trường, nhưng đối với đại chúng, “nhà thông minh” sẽ vẫn là một bức tranh đầy màu sắc trên các trang báo lá cải và các nguồn Internet. Có phải như vậy không? Hiện tại, cơ sở hạ tầng của nơi ở của một cư dân bình thường là sự kết hợp khá phức tạp của nhiều hệ thống kỹ thuật khác nhau. Tiêu chuẩn X10 sẽ giúp kết hợp chúng thành một mạng mà không có chi phí toàn cầu.
Tính năng nhà thông minh
Chức năng phổ biến và đơn giản nhất là điều khiển ánh sáng. Hệ thống thông minh cho phép bạn điều khiển từ xa từng thiết bị chiếu sáng. Không cần dậy, bạn có thể bật hoặc tắt đèn ở bất kỳ phòng nào hoặc trong toàn bộ ngôi nhà cùng một lúc, điều chỉnh độ sáng tối của đèn chiếu sáng hành lang, đèn cảnh quan. "Ngôi nhà thông minh", bao gồm cả ánh sáng ở cácđịa điểm theo một thuật toán nhất định, sẽ xua đuổi những kẻ xâm nhập, mô phỏng sự hiện diện của chủ sở hữu trong trường hợp họ rời đi.
Điều khiển tự động sẽ duy trì các thông số nhiệt độ cài đặt trong phòng, điều khiển các thiết bị sưởi ấm hoặc hệ thống điều hòa và thông gió. Ngôi nhà thông minh có thể kiểm soát các thiết bị an ninh và cháy nổ, trong trường hợp khẩn cấp, gửi thông báo đến điện thoại của chủ sở hữu hoặc các cấu trúc liên quan bằng giọng nói hoặc SMS.
Mọi chuyện bắt đầu như thế nào
X10 là một trong những tiêu chuẩn công nghiệp mở đầu tiên được phát triển cho các hệ thống tự động hóa gia đình bởi Pico Electronics (Glenrothes, Scotland) vào năm 1975. Ban đầu, công ty tham gia vào việc thiết kế và sản xuất vi mạch và máy tính. Kinh nghiệm đầu tiên của việc mở rộng phạm vi sản xuất đã rất thành công về mặt thương mại. Nền tảng X10 nhanh chóng trở nên phổ biến trong số các nhà phát triển nhà thông minh và tạo ra một động lực hữu hình cho sự phát triển của ngành công nghiệp này. Các công ty khác đã cố gắng tạo ra một giao diện tương tự nhưng không thành công lắm.
Vào thời điểm hiện tại, X10 là một giao thức có khả năng chống nhiễu tốt. Sự phổ biến được thúc đẩy bởi mức giá rẻ so sánh của thiết bị, định hướng của các nhà phát triển đối với tự động hóa hộ gia đình, bảo trì và hỗ trợ kỹ thuật. Ở lục địa Bắc Mỹ, tiêu chuẩn này vẫn được yêu cầu và phổ biến rộng rãi. Theo chân nhà phát triển, một loạt các thiết bị tương thích với X10 bắt đầu được sản xuất bởi tập đoàn khổng lồ IBM vàPhilips.
Hôm nay Pico Electronics đã trở thành X10 INC (Mỹ) với nhãn hiệu PowerHouse.
Phân loại thiết bị
Phần cứng mạngX10 là tập hợp các thiết bị được kết nối với nhau qua mạng điện tiêu chuẩn hoặc kênh vô tuyến. Hệ thống cơ bản phải bao gồm:
- Bộ phát - bộ điều khiển tạo và gửi lệnh, mô-đun điều khiển (với giao diện máy tính hoặc độc lập), bộ hẹn giờ có thể lập trình với các phạm vi thời gian khác nhau, điều khiển từ xa (hồng ngoại hoặc radio).
- Bộ thu - bộ truyền động thực hiện các lệnh đã nhận: mô-đun đèn và bộ điều chỉnh độ sáng hộp mực, bộ điều chỉnh độ sáng và khối ổ cắm, tất cả các loại ổ đĩa.
Trong trường hợp xây dựng mạng lưới lớn hơn hoặc mở rộng mạng lưới hiện có, thiết bị phụ trợ thường được sử dụng:
- Bộ thu phát nhận tín hiệu lệnh từ điều khiển từ xa với khả năng chuyển đổi thêm sang giao thức truyền thông X10 trước khi được gửi đến lưới điện.
- Bộ lặp và bộ khuếch đại tín hiệu.
- Bộ lọc làm giảm tác động của nhiễu điện từ.
- Cầu nối giữa các pha, cho mạng điện 380 V (thụ động hoặc chủ động, cho các tòa nhà trên 300 m22).
- Thiết bị đo giúp đơn giản hóa việc lắp đặt và vận hành, cảm biến (chuyển động, ánh sáng, v.v.).
Thiết bị do các công ty khác nhau sản xuất thường có ngoại hình, chức năng và thậm chí cả nhãn hiệu giống nhau. Thiết bịcó thiết kế khác nhau tùy theo yêu cầu sắp xếp; để lắp trong dòng, lắp DIN-rail trong tủ điện tiêu chuẩn, mô-đun vi mô cho hộp nối lắp phẳng. Bạn có thể bắt đầu tự động hóa gia đình với một vài mô-đun cơ bản, sau đó dần dần mở rộng quy mô và mở rộng chức năng bằng cách thêm các đơn vị phần cứng mới.
Ví dụ về cơ sở phần tử
Mô-đun X10 điển hình dựa trên bộ vi điều khiển có thể lập trình được. Theo một thuật toán nhất định, nó điều khiển hoạt động của mạch điện tử của thiết bị, cung cấp các tín hiệu được tạo ra nhận được từ nguồn điện bên ngoài đến đầu vào của nó và chuyển đổi các xung đầu ra để truyền ngược lại mạng. Máy vi tính có thể là bộ điều khiển được sản xuất hàng loạt (chẳng hạn như PIC hoặc AVR của Microchip và Atmel, tương ứng).
Mô-đun rơ le đènX10 được sử dụng rộng rãi để điều khiển ánh sáng trong khái niệm nhà thông minh. Có hai cách sửa đổi: cắm vào ổ cắm thông thường để kết nối đèn sàn, đèn bàn (LM12) hoặc làm dưới dạng bộ chuyển đổi giữa hộp đèn và bóng đèn tiêu chuẩn có đế E27, tối đa 100 W (LM15S).
Các thiết bị điện gia dụng được điều khiển bằng mô-đun ổ cắm thiết bị. Ví dụ: mô-đun AM12 trông giống như mô-đun đèn, nhưng không hỗ trợ các lệnh dành riêng cho ánh sáng (thêm thông tin về điều đó bên dưới).
Phần mềm
Sản phẩm phần mềm sẽ giúp triển khai giao thức X10 trên máy tínhcấp cao nhất.
ActiveHome Software - phần mềm miễn phí cho máy tính cá nhân dựa trên hệ điều hành WINDOWS từ nhà phát triển nền tảng X10. Gói này bao gồm một số lượng lớn các tiện ích và trình điều khiển thiết bị, cũng như phiên bản di động của chương trình.
ActiveHomePro - phần mềm dành cho máy tính giao tiếp CM-15 (thu phát sóng vô tuyến, 433 MHz) với kết nối qua cổng USB. Cho phép bạn điều khiển ánh sáng và các thiết bị gia dụng bằng các thuật toán, lịch trình và bộ hẹn giờ cần thiết từ máy tính cá nhân hoặc tự động từ điều khiển từ xa không dây.
X10 Commander (Melloware Inc) là phần mềm được phân phối miễn phí cho bất kỳ hệ điều hành nào cho phép bạn tạo dịch vụ điều khiển đa chức năng dựa trên PC và tích hợp giao thức X10 trên điện thoại của bạn và bất kỳ thiết bị di động nào (iOS / Android).
Russian LLC "Home Technologies Laboratory" mang đến cho người tiêu dùng một thiết bị tiện lợi trên nền tảng X10 - bảng điều khiển cảm ứng VGA đủ màu XTS-36. Thiết bị độc lập có giao diện đồ họa thân thiện với người dùng. Kiểm soát và điều khiển giao thức X10 của hệ thống chiếu sáng thông minh vẫn thoải mái, với khả năng hiển thị tuyệt vời, nhưng loại bỏ sự cần thiết của một máy tính liên tục chạy ở chế độ nền. Bộ công cụ này đi kèm với trình điều khiển và phần mềm để xác định địa chỉ của thiết bị X10 và các thông số cơ bản của cấu hình ban đầu, để biên dịch các tình huống khác nhau.
X10. Chi tiết giao thức
Môi trường vật chất để trao đổi thông tin trong lực lượng an ninhdây dẫn điện là sự truyền / nhận các đoạn dao động tần số cao hình sin (120 kHz) với biên độ 5 V và khoảng thời gian 1 ms / 630 μs trong mỗi nửa chu kỳ của điện áp nguồn, trong các cửa sổ hình thành ngay sau khi giao nhau. dấu không. Trong mạch ba pha, các cửa sổ tương tự được hình thành trong mỗi pha, tức là dịch chuyển 60 độ với việc sử dụng thêm các cầu nối giữa các pha.
Nếu thiết bị trong cửa sổ nhận nhận được một tin nhắn có ít nhất 48 lần rung, nó sẽ coi đó là "một" hợp lý, ngược lại - như một "không" hợp lý. Việc truyền một bit thông tin cần hai nửa chu kỳ của điện áp nguồn. Hơn nữa, giá trị nghịch đảo được phát ở giá trị thứ hai, điều này không chỉ cải thiện khả năng chống nhiễu mà còn dùng để xác định mã đồng bộ hóa trong quá trình truyền gói.
X10 - một giao thức trong đó một gói đơn tiêu chuẩn (khung, khung) được truyền trong 11 khoảng thời gian. Nó chứa:
- mã đồng bộ - 2 bit,
- mã mô-đun - 4 bit,
- mã xây dựng - 5 bit.
Mỗi gói, không có bất kỳ khoảng thời gian nào, được truyền hai lần liên tiếp. Trước khi phát gói tiếp theo, điện áp nguồn được duy trì tạm dừng trong 3 khoảng thời gian (ngoại trừ lệnh giảm độ sáng được truyền trong một luồng liên tục).
Điều khiển từ xa IR trong mạng X10 hoạt động bằng giao thức X10-IR ở tần số sóng mang là 40 kHz. Kênh vô tuyến (giao thức X10-RF), tùy thuộc vào khu vực, có dải tần từ 310 đến 434 MHz.
Hệ thống định địa chỉ và lệnh
Số mô-đun tối đa trong mạng X10 là 256. Mỗi mô-đun có hai công tắc chọn với 16 vị trí cố định.
Công tắc đầu tiên - mã Màn hình chính được sử dụng để chọn danh mục hoặc nhóm thiết bị. Nó có các ký hiệu chữ cái cho các vị trí từ A đến P. Ở vị trí thứ hai, các vị trí cố định được biểu thị bằng các số từ 1 đến 16 và chỉ ra một mô-đun cụ thể trong mạng (Mã đơn vị). Do đó, mỗi thiết bị được gán một số duy nhất bao gồm một chữ cái và các số. Ví dụ; A5, M14, v.v. Bộ điều khiển hệ thống, không giống như các mô-đun điều hành, thường không yêu cầu địa chỉ.
Có thể lấy ý tưởng về các lệnh nền tảng hiện có và các hành động tương ứng của chúng từ bảng.
| Đội (Tiếng Anh) | Đội (tiếng Nga) | Loại | Hành động |
| Giảm tất cả các đơn vị | Đi tắt đón đầu người tiêu dùng | Nhóm | Ngắt kết nối tất cả các thiết bị có mã nhà được chỉ định hỗ trợ lệnh. |
| Bật / tắt tất cả các ligths | Bật / tắt tất cả đèn | Nhóm | Bật / tắt tất cả các mô-đun chiếu sáng với một mã nhà nhất định. |
| Bật / tắt | Bật / Tắt | Địa chỉ | Chuyển sang trạng thái bật / tắt của một mô-đun cụ thể. |
| Dim / Brigth | Tăng / giảm độ sáng | Địa chỉ | Kiểm soát độ mờ. Số lượng gói chophạm vi làm mờ cho các thiết bị khác nhau là khác nhau. |
| Đặt trước Dim 1/2 | Đặt mức độ sáng cụ thể. | Địa chỉ | Cho phép bạn chọn bất kỳ mức độ sáng nào trong số 32 mức độ sáng. |
| Yêu cầu trạng thái | Trạng thái yêu cầu | Địa chỉ | Yêu cầu trạng thái của mô-đun chuyển mạch. |
| Trạng thái bật / tắt | Trả lời câu hỏi | - | Phản hồi trạng thái mô-đun. |
| Yêu cầu / Lời cảm ơn | Yêu cầu / gửi phản hồi | Nhóm | Nhóm công nghệ để xác định độ bão hòa của không gian địa chỉ với các hệ thống tòa nhà khác. |
Lợi ích chính…
X10 là một giao thức lớp tự động hóa gia đình với chi phí thấp sử dụng các mạng điện hiện có để truyền thông tin và thông báo lệnh. Không cần thiết phải bố trí các thông tin liên lạc mới, điều này đặc biệt quan trọng đối với những ngôi nhà đã hoàn thiện tốt hoặc đã sửa chữa xong. Bạn có thể sử dụng hệ thống dây mạng hoặc sử dụng kênh vô tuyến - phạm vi thiết bị do các nhà sản xuất cung cấp cho phép bạn thực hiện cả hai tùy chọn hoặc kết hợp chúng. Giá thành của thiết bị, so với các nền tảng hiện đại hơn, cũng rất dễ chịu.
Ưu điểm tiếp theo là tính linh hoạt khi sử dụng và dễ dàng cài đặt, không yêu cầu kỹ năng và khả năng đặc biệt. Hệ thống được đặc trưng bởi khả năng mở rộng và khả năng mở rộng tuyệt vời. Các mô-đun được kết nối theo nguyên tắc Plug & Power (cắm và chạy). Tất cả cácthiết lập là cung cấp cho thành phần mới một địa chỉ duy nhất. Sau đó, tự động hóa sẽ tự làm mọi thứ.
Việc phân chia cơ sở hạ tầng chiếu sáng thành các khu vực được đơn giản hóa rất nhiều. Chỉ cần gán cùng một ký tự (mã tòa nhà) cho các thiết bị của cùng một nhóm là đủ và khi lệnh phát sóng tương ứng được đưa ra, đèn trong vùng này sẽ bật hoặc tắt.
Giao thức mở là một điểm cộng khác của nền tảng, có nghĩa là dễ dàng tích hợp với bất kỳ hệ thống điều khiển nào, khả năng sử dụng các phụ kiện đi dây của bên thứ ba khi thiết kế mạng.
… và nhược điểm
Ưu điểm chính của giao diện X10 - truyền tín hiệu thông tin qua hệ thống dây điện - cũng là nguồn gốc chính gây ra các vấn đề của nó.
Tốc độ chậm. Việc truyền lệnh mất khoảng một giây, tức là độ trễ trong quá trình thực thi lệnh thực sự đáng chú ý ngay cả khi điều khiển một thiết bị. Và trong quá trình làm việc với kịch bản nhúng, sự chậm trễ có thể trở nên khó chịu một cách khó chấp nhận. Vì tốc độ truyền thông tin gắn liền với tần số của điện áp cung cấp, nên không thể tăng tốc độ đó.
Khả năng chống ồn thấp. Sự phong phú của các thiết bị gia dụng trong một ngôi nhà hiện đại làm tăng đáng kể mức độ nhiễu trong mạng điện, ảnh hưởng tiêu cực đến tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu, do đó, ảnh hưởng đến chất lượng trao đổi thông tin giữa các mô-đun X10. Do đó hậu quả - không thực hiện các lệnh hoặc chuyển đổi sai. Khi xây dựng các mạng lớn, vấn đề có thể được hạn chếtrường địa chỉ, vì chỉ 256 thiết bị sẽ có thể kết nối với giao thức X10.
Việc không đồng bộ trên thiết bị truyền có thể dẫn đến chồng chéo gói và xung đột, dẫn đến không có lệnh nào được thực hiện. Không thể cải thiện triệt để tình hình.
Không có quy trình kiểm soát truy cập, không có biện pháp bảo vệ chống lại các hành động trái phép của bên thứ ba. Và cuối cùng, không thể tạo ra các sơ đồ phức tạp để điều khiển các thiết bị gia dụng và ánh sáng với việc triển khai chức năng tự chẩn đoán của hệ thống và các thành phần của nó.
sửa đổi X10
Các thiếu sót được liệt kê hầu hết đã được sửa chữa trong các thế hệ tiếp theo của hệ thống tự động hóa gia đình của cái gọi là kiến trúc bus (tín hiệu được truyền qua một bus chuyên dụng / được bố trí đặc biệt với điện áp cung cấp thấp).
Đến lượt mình, các nhà phát triển và nhà sản xuất phần cứng X10 đã thực hiện các bước để cải thiện và sửa đổi nền tảng hiện có. Kết quả là định dạng X10Extended với tập lệnh mở rộng. Ưu điểm chắc chắn của nền tảng đã sửa đổi là quy định về quy trình truy cập các máy phát tới đường trục, loại bỏ sự cố xung đột và mở rộng các chức năng của lệnh Exteded Code 1 với sự thay đổi trong định dạng gói.
Việc sửa đổi thêm X10Extended đã dẫn đến việc tạo ra định dạng A10, giúp mở rộng đáng kể trường địa chỉ (lên đến 4096 mô-đun) và thêm một số chức năng dịch vụ (chỉ khả dụng trên các thiết bị do nhà phát triển sản xuất). Giao thức A10 và X10 tương thích tuyệt đối, giúp bạn có thể vận hành cả hai loại mô-đun trong cùng một hệ thống.
Tóm lại, thật khó để không đồng ý rằng giao diện tự động hóa gia đình đầu tiên đã trở nên lỗi thời trong năm mươi năm qua. Các nỗ lực hiện đại hóa, gợi nhớ đến việc vá lại mái nhà trong mùa mưa, không thể khắc phục triệt để tình trạng này. Tuy nhiên, các tính năng ngân sách của nền tảng này vẫn giữ nó trong thị trường hệ thống thông minh và thiết bị X10 được tích cực sản xuất và bán.
Các công ty trong nước dự đoán một làn sóng phổ biến giao diện mới. Người tiêu dùng được cung cấp một loạt các thiết bị độc lập và các giải pháp nhà thông minh có sẵn dựa trên nền tảng X10.
