IT-experti říkají, že trh „inteligentních“domů v Rusku se nikdy nestane masivním a v příštím desetiletí pravděpodobně nepřekročí elitní bydlení v moskevské oblasti. Malá část populace s vysokými příjmy v regionech se v budoucnu stane možným konzumentem trhu, ale pro široké masy zůstane „chytrá domácnost“pestrým obrázkem na stránkách bulvárních plátků a internetových zdrojů. Je to tak? Infrastruktura obydlí běžného obyvatele je již poměrně složitou kombinací různých inženýrských systémů. Standard X10 je pomůže spojit do jedné sítě bez globálních nákladů.
Funkce chytré domácnosti
Nejběžnější a nejjednodušší funkcí je ovládání osvětlení. Inteligentní systém umožňuje na dálku ovládat každé svítidlo. Bez vstávání můžete zapnout nebo vypnout osvětlení v jakékoli místnosti nebo v celém domě najednou, upravit jas nočního osvětlení chodby, krajinné lampy. "Inteligentní dům", včetně světla v různýchmísta podle určitého algoritmu, zastraší vetřelce a simuluje přítomnost majitelů v případě jejich odchodu.
Automatické ovládání bude udržovat nastavené parametry teploty v místnosti, ovládá topná zařízení nebo klimatizační a ventilační systémy. Chytrý dům dokáže ovládat požární a zabezpečovací zařízení a v případě nouze odeslat upozornění na telefon majitele nebo do příslušných struktur hlasem nebo SMS.
Jak to všechno začalo
X10 je jedním z prvních otevřených průmyslových standardů vyvinutých pro systémy domácí automatizace společností Pico Electronics (Glenrothes, Skotsko) v roce 1975. Zpočátku se společnost zabývala návrhem a výrobou mikroobvodů a kalkulaček. První zkušenost s rozšiřováním rozsahu výroby byla komerčně velmi úspěšná. Platforma X10 si rychle získala oblibu mezi vývojáři chytrých domácností a dala hmatatelnou podporu rozvoji tohoto odvětví. Pokusy vytvořit podobné rozhraní byly provedeny jinými společnostmi, ale nebyly příliš úspěšné.
Na svou dobu je X10 protokol s dobrou odolností proti šumu. Popularitu podpořila srovnatelná levnost zařízení, orientace vývojářů na automatizaci domácnosti, údržbu a technickou podporu. Na severoamerickém kontinentu je standard stále žádaný a rozšířený. Po vývojáři začaly velké korporace IBM a širokou škálu X10 kompatibilních zařízení vyrábětPhilips.
Dnes se Pico Electronics stala X10 INC (USA) s ochrannou známkou PowerHouse.
Klasifikace zařízení
Síťový hardware X10 je soubor zařízení propojených prostřednictvím standardní elektrické sítě nebo rádiového kanálu. Základní systém musí obsahovat:
- Vysílače – ovladače, které generují a odesílají příkazy, řídicí moduly (s počítačovým rozhraním nebo samostatné), programovatelné časovače s různými časovými rozsahy, dálkové ovladače (infračervené nebo rádiové).
- Přijímače - akční členy, které provádějí přijaté příkazy: moduly lamp a stmívače kazet, stmívače a bloky zásuvek, všechny druhy pohonů.
V případě budování větší sítě nebo rozšiřování stávající sítě se často používá pomocná zařízení:
- Vysílačky, které přijímají povelové signály z dálkových ovladačů s další konverzí na komunikační protokol X10 před odesláním do elektrické sítě.
- Opakovače a zesilovače signálu.
- Filtry, které snižují účinky elektromagnetického rušení.
- Mezifázové můstky, pro sítě 380 V (pasivní nebo aktivní, pro budovy nad 300 m22).
- Měřicí zařízení, která zjednodušují instalaci a uvedení do provozu, senzory (pohyb, světlo atd.).
Zařízení vyráběná různými společnostmi mají často podobný vzhled, funkčnost a dokonce i označení. Zařízenímít odlišný design v závislosti na požadavcích na umístění; pro in-line montáž, montáž na DIN lištu do standardních elektrických skříní, mikromoduly pro zapuštěné propojovací krabice. S několika základními moduly můžete začít s domácí automatizací a poté postupně rozšiřovat a rozšiřovat funkčnost přidáním nových hardwarových jednotek.
Příklady elementární báze
Typický modul X10 je založen na programovatelném mikrokontroléru. Podle určitého algoritmu řídí fungování elektronického obvodu zařízení, které přivádí generované signály přijímané z externího zdroje na svůj vstup a převádí výstupní impulsy pro zpětný přenos do sítě. Mikropočítače mohou být sériově vyráběné řadiče (jako jsou PIC nebo AVR od Microchip a Atmel).
Moduly relé X10 jsou široce používány pro ovládání osvětlení v konceptu chytré domácnosti. Existují dvě modifikace: zasunuté do běžné objímky pro připojení stojacích lamp, stolních lamp (LM12) nebo vyrobené ve formě adaptéru mezi osvětlovací patronou a standardní žárovkou s paticí E27, do 100 W (LM15S).
Domácí elektrické spotřebiče jsou ovládány pomocí modulů přístrojových zásuvek. Například modul AM12 vypadá jako modul lampy, ale nepodporuje příkazy specifické pro osvětlení (více o tom níže).
Software
Softwarové produkty pomohou implementovat protokol X10 do počítačenejvyšší úroveň.
ActiveHome Software – bezplatný software pro osobní počítače založené na operačních systémech WINDOWS od vývojáře platformy X10. Balíček obsahuje velké množství nástrojů a ovladačů zařízení a také mobilní verzi programu.
ActiveHomePro - software pro počítačové rozhraní CM-15 (rádiový transceiver, 433 MHz) s připojením přes USB port. Umožňuje ovládat osvětlení a domácí spotřebiče s úkolem potřebných algoritmů, plánů a časovačů z osobního počítače nebo autonomně z bezdrátového dálkového ovládání.
X10 Commander (Melloware Inc) je volně distribuovaný software pro jakýkoli operační systém, který vám umožňuje vytvořit multifunkční řídicí službu založenou na počítači a integrovat protokol X10 do vašeho telefonu a jakýchkoli mobilních zařízení (iOS/Android).
Russian LLC „Home Technologies Laboratory“nabízí spotřebitelům pohodlné zařízení na platformě X10 – plnobarevný VGA dotykový panel XTS-36. Samostatné zařízení má uživatelsky přívětivé grafické rozhraní. Ovládání protokolu X10 a ovládání systému chytrého osvětlení zůstává pohodlné, s vynikající vizualizací, ale eliminuje nutnost neustálého běhu počítače na pozadí. Sada je dodávána s ovladači a softwarem pro předepisování adresování zařízení X10 a základní parametry počáteční konfigurace pro sestavení různých scénářů.
X10. Podrobný protokol
Fyzické prostředí pro výměnu informací v bezpečnostních složkáchelektrických vodičů je vysílání / příjem fragmentů sinusových vysokofrekvenčních kmitů (120 kHz) s amplitudou 5 V a délkou trvání 1 ms / 630 μs v každé půlperiodě síťového napětí, v oknech vytvořených bezprostředně po překročení nulová značka. V třífázových obvodech se podobná okna tvoří v každé fázi, tedy s posunem o 60 stupňů s dalším použitím mezifázových můstků.
Pokud zařízení v přijímacím okně přijme zprávu s alespoň 48 vibracemi, považuje ji za logickou "jedničku", v opačném případě - za logickou "nulu". Přenos bitové informace trvá dva půlcykly síťového napětí. Ve druhém je navíc vysílána inverzní hodnota, což nejen zlepšuje odolnost proti šumu, ale také slouží k identifikaci synchronizačního kódu při přenosu paketů.
X10 - protokol, ve kterém je standardní jeden paket (rámec, rámec) přenášen v 11 periodách. Obsahuje:
- synchronizační kód – 2 bity,
- kód modulu – 4 bity,
- stavební kód – 5 bitů.
Každý paket, bez jakéhokoli intervalu, je vysílán dvakrát za sebou. Před vysíláním dalšího odběru paketu je udržována pauza 3 period síťového napětí (s výjimkou příkazů ztlumení jasu přenášených v nepřetržitém proudu).
IR dálkové ovladače v sítích X10 fungují pomocí protokolu X10-IR na nosné frekvenci 40 kHz. Rádiový kanál (protokol X10-RF) má v závislosti na regionu rozsah od 310 do 434 MHz.
Adresní a příkazový systém
Maximální počet modulů v síti X10 je 256. Každý modul má dva přepínače se 16 pevnými polohami.
První přepínač – domovský kód se používá k výběru kategorie nebo skupiny zařízení. Má písmenná označení pozic od A do P. Ve druhé jsou pevné pozice označeny čísly od 1 do 16 a označují konkrétní modul v síti (kód jednotky). Každému zařízení je tedy přiřazeno jedinečné číslo skládající se z písmene a číslic. Například; A5, M14 atd. Systémové ovladače, na rozdíl od výkonných modulů, obvykle nevyžadují adresování.
Představu existujících příkazů platformy a jejich odpovídajících akcí lze získat z tabulky.
| Tým (anglicky) | Tým (ruština) | Typ | Akce |
| Všechny jednotky vypnuty | Vypnout všechny spotřebitele | Skupina | Odpojte všechna zařízení se zadaným domovním kódem, která podporují příkaz. |
| Všechna světla zapnuta/vypnuta | Zapnout/vypnout všechna světla | Skupina | Zapněte/vypněte všechny moduly osvětlení s daným domovním kódem. |
| Zapnuto/vypnuto | Povolit/Zakázat | Adresa | Přechod do stavu zapnuto/vypnuto konkrétního modulu. |
| Dim/Brigth | Zvýšení/snížení jasu | Adresa | Ovládání stmívače. Počet balíčků prorozsahy stmívání pro různá zařízení se liší. |
| Přednastavené ztlumení 1/2 | Nastavte konkrétní úroveň jasu. | Adresa | Umožňuje vybrat kteroukoli z 32 úrovní jasu. |
| Požadavek na stav | Stav požadavku | Adresa | Vyžádejte si stav spínacího modulu. |
| Stav zapnuto/vypnuto | Odpovědět na dotaz | - | Odpověď stavu modulu. |
| Požadavek na pozdrav/Potvrzení | Požádat/odeslat odpověď | Skupina | Technologický tým k určení nasycení adresního prostoru jinými systémy budov. |
Klíčové výhody…
X10 je nízkorozpočtový protokol třídy domácí automatizace, který využívá stávající elektrické sítě k přenosu informací a příkazových zpráv. Není třeba pokládat nové komunikace, což je zvláště důležité v domech s jemným povrchem nebo dokončenými opravami. Můžete použít buď síťovou kabeláž, nebo rádiový kanál - rozsah zařízení nabízených výrobci vám umožňuje implementovat obě možnosti nebo jejich kombinaci. Příjemně potěšující je i cena zařízení ve srovnání s modernějšími platformami.
Další výhodou je flexibilita použití a snadná instalace, která nevyžaduje speciální dovednosti a schopnosti. Systém se vyznačuje vynikající rozšiřitelností a škálovatelností. Moduly jsou zapojeny podle principů Plug & Power (plug and play). Všechnonastavení je přidělit nové součásti jedinečnou adresu. Pak automatika udělá vše sama.
Rozdělení infrastruktury osvětlení do zón je výrazně zjednodušeno. Stačí přiřadit stejné písmeno (stavební kód) zařízením stejné skupiny, a když je vydán příslušný vysílací příkaz, světlo v této zóně se rozsvítí nebo zhasne.
Otevřený protokol je dalším plusem platformy, což znamená snadnou integraci s jakýmkoli řídicím systémem, možnost používat kabelážní příslušenství třetích stran při návrhu sítě.
…a nevýhody
Hlavní výhoda rozhraní X10 – přenos informačního signálu přes silové rozvody – je také hlavním zdrojem jeho problémů.
Pomalá rychlost. Přenos povelu trvá asi vteřinu, tedy zpoždění ve vykonání povelu je opravdu patrné i při ovládání jednoho zařízení. A v procesu vypracování vestavěného scénáře se zpoždění může stát nepříjemně nepřijatelným. Protože rychlost přenosu informací je vázána na frekvenci napájecího napětí, není možné ji zvýšit.
Nízká odolnost proti šumu. Množství domácích spotřebičů v moderní domácnosti dramaticky zvyšuje úroveň rušení v elektrické síti, negativně ovlivňuje poměr signálu k šumu, což zase ovlivňuje kvalitu výměny informací mezi moduly X10. Odtud důsledky - neprovedení příkazů nebo falešné přepnutí. Při budování velkých sítí lze problém omezitpole adresy, protože pouze 256 zařízení se bude moci připojit k protokolu X10.
Nesynchronizace na vysílacím zařízení může vést k překrývání paketů a kolizím, což má za následek neprovedení žádného z příkazů. Situaci nelze radikálně zlepšit.
Neexistují žádné postupy kontroly přístupu, neexistuje žádná ochrana proti neoprávněným akcím třetích stran. A konečně je nemožné vytvořit složitá schémata pro ovládání domácích spotřebičů a osvětlení s implementací autodiagnostické funkce systému a jeho komponent.
Úpravy X10
Uvedené nedostatky jsou většinou opraveny v příštích generacích domácích automatizačních systémů tzv. sběrnicové architektury (signály jsou přenášeny po speciálně vyhrazené/pokládané sběrnici s nízkonapěťovým napájecím napětím).
Vývojáři a výrobci hardwaru X10 zase podnikli kroky ke zlepšení a úpravě stávající platformy. Výsledkem byl formát X10Extended s rozšířenou instrukční sadou. Nepochybnou výhodou upravené platformy byla regulace postupu pro přístup k vysílačům do trunku, eliminace vzniku kolizí a rozšíření funkcí příkazu Exteded Code 1 se změnou formátu paketu.
Další modifikace X10Extended vedla k vytvoření formátu A10, který výrazně rozšířil pole adres (až 4096 modulů) a přidal několik servisních funkcí (dostupných pouze na zařízeních vyrobených vývojářem). Protokoly A10 a X10 jsou absolutně kompatibilní, což umožňuje provozovat oba typy modulů ve stejném systému.
Shrneme-li to, je těžké nesouhlasit s tím, že první rozhraní domácí automatizace za posledních padesát let zastaralo. Pokusy o modernizaci, připomínající záplatování střechy v období dešťů, nejsou schopny radikálně napravit situaci. Ale rozpočtové funkce platformy ji stále udržují na trhu chytrých systémů a zařízení X10 se aktivně vyrábí a prodává.
Tuzemské firmy předpovídají novou vlnu popularity rozhraní. Spotřebitelům je nabízena široká škála jak samostatných zařízení, tak hotových řešení pro chytrou domácnost založená na platformě X10.
