کارشناسان فناوری اطلاعات می گویند که بازار خانه های "هوشمند" در روسیه هرگز گسترده نخواهد شد و در دهه آینده بعید است که از مسکن نخبگان در منطقه مسکو فراتر رود. در آینده، بخش کوچکی از جمعیت با درآمد بالا در مناطق به مصرف‌کننده احتمالی بازار تبدیل خواهند شد، اما برای توده‌های وسیع، «خانه هوشمند» تصویری رنگارنگ در صفحات روزنامه‌ها و منابع اینترنتی باقی خواهد ماند. آیا اینطور است؟ در حال حاضر، زیرساخت مسکن یک ساکن عادی ترکیبی نسبتاً پیچیده از سیستم های مختلف مهندسی است. استاندارد X10 به ترکیب آنها در یک شبکه بدون هزینه های جهانی کمک می کند.
ویژگی های خانه هوشمند
رایج ترین و ساده ترین عملکرد، کنترل روشنایی است. سیستم هوشمند این امکان را به شما می دهد که هر یک از وسایل روشنایی را از راه دور کنترل کنید. بدون بلند شدن، می توانید نور هر اتاق یا در سراسر خانه را به یکباره روشن یا خاموش کنید، روشنایی نور شبانه راهرو، لامپ های منظره را تنظیم کنید. "خانه هوشمند"، از جمله نور در مختلفمکان ها طبق یک الگوریتم خاص، مزاحمان را ترسانده و حضور مالکان را در صورت خروج آنها شبیه سازی می کند.
کنترل خودکار پارامترهای دمای تنظیم شده را در اتاق حفظ می کند، دستگاه های گرمایشی یا سیستم های تهویه مطبوع و تهویه را کنترل می کند. خانه هوشمند می تواند تجهیزات آتش نشانی و امنیتی را کنترل کند و در مواقع اضطراری، یک اعلان به تلفن مالک یا سازه های مربوطه از طریق صوتی یا پیامک ارسال کند.
همه چیز چگونه شروع شد
X10 یکی از اولین استانداردهای صنعت باز است که توسط Pico Electronics (Glenrothes، اسکاتلند) در سال 1975 برای سیستم‌های اتوماسیون خانگی توسعه یافت. این شرکت در ابتدا به طراحی و تولید ریز مدارها و ماشین حساب ها مشغول بود. اولین تجربه گسترش دامنه تولید از نظر تجاری بسیار موفق بود. پلتفرم X10 به سرعت در میان توسعه دهندگان خانه های هوشمند محبوبیت پیدا کرد و رونق ملموسی به توسعه این صنعت داد. تلاش‌هایی برای ایجاد یک رابط مشابه توسط شرکت‌های دیگر انجام شد، اما موفقیت چندانی نداشت.
در زمان خود، X10 یک پروتکل با ایمنی خوب در برابر نویز است. محبوبیت با ارزان بودن نسبی تجهیزات، گرایش توسعه دهندگان به اتوماسیون خانگی، تعمیر و نگهداری و پشتیبانی فنی ارتقا یافت. در قاره آمریکای شمالی، استاندارد هنوز مورد تقاضا و گسترده است. پس از توسعه دهنده، طیف گسترده ای از دستگاه های سازگار با X10 توسط شرکت های بزرگ IBM وفیلیپس.
امروز Pico Electronics به X10 INC (ایالات متحده آمریکا) با علامت تجاری PowerHouse تبدیل شد.
طبقه بندی تجهیزات
سخت افزار شبکه X10 مجموعه ای از دستگاه هایی است که از طریق یک شبکه الکتریکی استاندارد یا کانال رادیویی به هم متصل شده اند. سیستم اصلی باید شامل موارد زیر باشد:
- فرستنده - کنترل‌کننده‌هایی که دستورات تولید و ارسال می‌کنند، ماژول‌های کنترل (با رابط کامپیوتری یا مستقل)، تایمرهای قابل برنامه‌ریزی با محدوده زمانی مختلف، کنترل‌های از راه دور (مادون قرمز یا رادیویی).
- گیرنده ها - محرک هایی که دستورات دریافتی را انجام می دهند: ماژول های لامپ و دیمر کارتریج، بلوک های دیمر و سوکت، انواع درایوها.
در مورد ایجاد یک شبکه بزرگتر یا گسترش شبکه موجود، اغلب از تجهیزات کمکی استفاده می شود:
- فرستنده و گیرنده هایی که سیگنال های فرمان را از کنترل های از راه دور با تبدیل بیشتر به پروتکل ارتباطی X10 قبل از ارسال به شبکه برق دریافت می کنند.
- تکرارکننده‌ها و تقویت‌کننده‌های سیگنال.
- فیلترهایی که اثرات تداخل الکترومغناطیسی را کاهش می دهند.
- پل های بین فاز، برای شبکه های برق 380 ولت (غیرفعال یا فعال، برای ساختمان های بیش از 300 متر مربع2).
- دستگاه های اندازه گیری که نصب و راه اندازی را ساده می کنند، حسگرها (حرکت، نور، و غیره).
تجهیزات تولید شده توسط شرکت های مختلف اغلب ظاهر، عملکرد و حتی علامت گذاری مشابهی دارند. دستگاه هابسته به الزامات قرار دادن، طراحی متفاوتی دارند. برای نصب درون خطی، نصب ریل DIN در کابینت‌های برق استاندارد، میکرو ماژول‌ها برای جعبه‌های اتصال همسطح. با افزودن واحدهای سخت افزاری جدید.
نمونه‌هایی از پایه عنصر
یک ماژول معمولی X10 مبتنی بر یک میکروکنترلر قابل برنامه ریزی است. طبق یک الگوریتم خاص، عملکرد مدار الکترونیکی دستگاه را کنترل می کند که سیگنال های تولید شده از منبع تغذیه خارجی را به ورودی آن تغذیه می کند و پالس های خروجی را برای انتقال معکوس به شبکه تبدیل می کند. میکروکامپیوترها می‌توانند کنترل‌کننده‌های تولید انبوه باشند (مانند PIC یا AVR به ترتیب از Microchip و Atmel).
ماژول های رله لامپ X10 به طور گسترده ای برای کنترل روشنایی در مفهوم خانه هوشمند استفاده می شود. دو تغییر وجود دارد: به یک سوکت معمولی برای اتصال لامپ های کف، لامپ های رومیزی (LM12) وصل شده یا به شکل آداپتور بین یک کارتریج روشنایی و یک لامپ استاندارد با پایه E27، تا 100 وات (LM15S) ساخته شده است.
لوازم برقی خانگی با استفاده از ماژول های سوکت ابزار کنترل می شوند. به عنوان مثال، ماژول AM12 شبیه یک ماژول لامپ به نظر می رسد، اما از دستورات خاص نور پشتیبانی نمی کند (در ادامه در مورد آن بیشتر توضیح می دهیم).
نرم افزار
محصولات نرم افزاری به پیاده سازی پروتکل X10 در رایانه کمک می کنندسطح بالا.
ActiveHome نرم افزار - نرم افزار رایگان برای رایانه های شخصی بر اساس سیستم عامل های WINDOWS از توسعه دهنده پلت فرم X10. این بسته شامل تعداد زیادی ابزار و درایورهای دستگاه و همچنین نسخه موبایلی برنامه است.
ActiveHomePro - نرم افزار رابط کامپیوتری CM-15 (فرستنده رادیویی، 433 مگاهرتز) با اتصال از طریق پورت USB. به شما امکان می دهد روشنایی و لوازم خانگی را با انجام الگوریتم ها، زمان بندی ها و تایمرهای لازم از طریق رایانه شخصی یا به طور مستقل از یک کنترل از راه دور بی سیم کنترل کنید.
X10 Commander (Melloware Inc) یک نرم افزار رایگان توزیع شده برای هر سیستم عاملی است که به شما امکان می دهد یک سرویس کنترل چند منظوره بر اساس رایانه شخصی ایجاد کنید و پروتکل X10 را در تلفن خود و هر دستگاه تلفن همراه (iOS/Android) یکپارچه کنید.
Russian LLC "Home Technologies Laboratory" دستگاه مناسبی را در پلت فرم X10 به مصرف کنندگان ارائه می دهد - یک صفحه لمسی VGA تمام رنگی XTS-36. دستگاه مستقل دارای یک رابط گرافیکی کاربر پسند است. کنترل پروتکل X10 و کنترل سیستم روشنایی هوشمند با تجسم عالی راحت باقی می‌ماند، اما نیازی به کار مداوم رایانه در پس‌زمینه را از بین می‌برد. این کیت همراه با درایورها و نرم افزاری برای تجویز آدرس دهی دستگاه های X10 و پارامترهای اصلی پیکربندی اولیه، برای کامپایل سناریوهای مختلف ارائه می شود.
X10. پروتکل با جزئیات
محیط فیزیکی برای تبادل اطلاعات در نیروهای امنیتیسیم های الکتریکی انتقال / دریافت قطعات نوسانات فرکانس بالا سینوسی (120 کیلوهرتز) با دامنه 5 ولت و مدت زمان 1 میلی ثانیه / 630 میکرو ثانیه در هر نیم سیکل ولتاژ شبکه، در پنجره هایی است که بلافاصله پس از عبور تشکیل می شوند. علامت صفر در مدارهای سه فاز، پنجره‌های مشابهی در هر فاز، یعنی با جابجایی 60 درجه با استفاده بیشتر از پل‌های بین‌فاز، تشکیل می‌شوند.
اگر دستگاه در پنجره دریافت کننده پیامی با حداقل 48 ارتعاش دریافت کند، آن را به عنوان "یک" منطقی، در غیر این صورت - به عنوان "صفر" منطقی در نظر می گیرد. انتقال یک بیت اطلاعات به دو نیم سیکل ولتاژ شبکه نیاز دارد. علاوه بر این، مقدار معکوس در دومی پخش می‌شود، که نه تنها ایمنی نویز را بهبود می‌بخشد، بلکه برای شناسایی کد همگام‌سازی در حین انتقال بسته به کار می‌رود.
X10 - پروتکلی که در آن یک بسته استاندارد واحد (فریم، فریم) در 11 دوره ارسال می شود. این شامل:
- کد همگام‌سازی - ۲ بیت،
- کد ماژول - 4 بیت،
- کد ساختمان - 5 بیت.
هر بسته، بدون هیچ فاصله ای، دو بار پشت سر هم ارسال می شود. قبل از پخش بسته بعدی، یک مکث 3 دوره ای از ولتاژ شبکه حفظ می شود (به استثنای دستورات کاهش روشنایی که در یک جریان پیوسته ارسال می شود).
کنترل‌های IR در شبکه‌های X10 با استفاده از پروتکل X10-IR در فرکانس حامل 40 کیلوهرتز کار می‌کنند. کانال رادیویی (پروتکل X10-RF)، بسته به منطقه، محدوده ای از 310 تا 434 مگاهرتز دارد.
سیستم آدرس دهی و فرمان
حداکثر تعداد ماژول ها در یک شبکه X10 256 است. هر ماژول دارای دو سوئیچ انتخابگر با 16 موقعیت ثابت است.
اولین سوئیچ - کد Home برای انتخاب دسته یا گروهی از دستگاه ها استفاده می شود. دارای حروفی از موقعیت های A تا P است. در حالت دوم، موقعیت های ثابت با اعداد از 1 تا 16 نشان داده می شوند و نشان دهنده یک ماژول خاص در شبکه هستند (کد واحد). بنابراین، به هر دستگاه یک عدد منحصر به فرد متشکل از یک حرف و اعداد اختصاص داده می شود. مثلا؛ A5، M14، و غیره. کنترل‌کننده‌های سیستم، برخلاف ماژول‌های اجرایی، معمولاً نیازی به آدرس‌دهی ندارند.
ایده ای از دستورات پلت فرم موجود و اقدامات مربوط به آنها را می توان از جدول به دست آورد.
| تیم (انگلیسی) | تیم (روسی) | نوع | اقدام |
| همه واحدها تخفیف دارند | خاموش کردن همه مصرف کنندگان | گروه | همه دستگاه‌هایی را با کد خانه مشخص شده که از فرمان پشتیبانی می‌کنند، قطع کنید. |
| همه چراغ ها روشن/خاموش | روشن/خاموش همه چراغها | گروه | همه ماژول های روشنایی را با یک کد خانه مشخص روشن/خاموش کنید. |
| روشن/خاموش | فعال/غیرفعال | آدرس | انتقال به حالت روشن/خاموش یک ماژول خاص. |
| Dim/Bright | افزایش/کاهش روشنایی | آدرس | کنترل دیمر. تعداد بسته برایمحدوده کم نور برای دستگاه های مختلف متفاوت است. |
| Pre-set Dim 1/2 | سطح روشنایی خاصی را تنظیم کنید. | آدرس | به شما امکان می دهد یکی از ۳۲ سطح روشنایی را انتخاب کنید. |
| درخواست وضعیت | وضعیت درخواست | آدرس | درخواست وضعیت ماژول سوئیچینگ. |
| وضعیت روشن/خاموش | پاسخ به استعلام | - | پاسخ وضعیت ماژول. |
| درخواست تگرگ/تصدیق | درخواست/ارسال پاسخ | گروه | تیم فناوری برای تعیین میزان اشباع فضای آدرس با سایر سیستم‌های ساختمان. |
مزایای کلیدی…
X10 یک پروتکل کلاس اتوماسیون خانگی کم‌هزینه است که از شبکه‌های الکتریکی موجود برای انتقال اطلاعات و پیام‌های فرمان استفاده می‌کند. نیازی به برقراری ارتباطات جدید نیست، که به ویژه در خانه هایی با پایان خوب یا تعمیرات تکمیل شده مهم است. می توانید از سیم کشی شبکه استفاده کنید یا از یک کانال رادیویی استفاده کنید - طیف وسیعی از تجهیزات ارائه شده توسط تولید کنندگان به شما امکان می دهد هر دو گزینه یا ترکیبی از آنها را اجرا کنید. هزینه دستگاه‌ها، در مقایسه با پلت‌فرم‌های مدرن‌تر، به طرز دلپذیری خوشایند است.
مزیت بعدی انعطاف پذیری در استفاده و نصب آسان است که نیاز به مهارت و توانایی خاصی ندارد. مشخصه این سیستم توسعه پذیری و مقیاس پذیری عالی است. ماژول ها طبق اصول Plug & Power (plug and play) به هم متصل می شوند. همهراه اندازی این است که به جزء جدید یک آدرس منحصر به فرد بدهد. سپس اتوماسیون همه چیز را به تنهایی انجام خواهد داد.
تقسیم زیرساخت روشنایی به مناطق بسیار ساده شده است. کافی است همان حرف (کد ساختمان) را به دستگاه های همان گروه اختصاص دهید و زمانی که دستور پخش مربوطه داده شد، چراغ این ناحیه روشن یا خاموش می شود.
پروتکل باز یکی دیگر از نکات مثبت این پلتفرم است که دلالت بر یکپارچگی آسان با هر سیستم کنترلی، توانایی استفاده از لوازم جانبی سیم کشی شخص ثالث هنگام طراحی شبکه دارد.
…و معایب
مزیت اصلی رابط X10 - انتقال سیگنال اطلاعات از طریق سیم کشی برق - نیز منبع اصلی مشکلات آن است.
سرعت کم. انتقال فرمان حدود یک ثانیه طول می کشد، یعنی تاخیر در اجرای فرمان حتی در هنگام کنترل یک دستگاه واقعاً قابل توجه است. و در فرآیند انجام سناریوی تعبیه شده، تاخیر می تواند به طرز آزاردهنده ای غیرقابل قبول شود. از آنجایی که نرخ انتقال اطلاعات به فرکانس ولتاژ تغذیه گره خورده است، امکان افزایش آن وجود ندارد.
ایمنی کم صدا. فراوانی لوازم خانگی در یک خانه مدرن به طور چشمگیری سطح تداخل در شبکه برق را افزایش می دهد، بر نسبت سیگنال به نویز تأثیر منفی می گذارد، که به نوبه خود بر کیفیت تبادل اطلاعات بین ماژول های X10 تأثیر می گذارد. از این رو عواقب - عدم اجرای دستورات یا سوئیچینگ نادرست. هنگام ساخت شبکه های بزرگ، مشکل را می توان محدود کردفیلد آدرس، زیرا تنها 256 دستگاه می‌توانند به پروتکل X10 متصل شوند.
عدم هماهنگی در تجهیزات فرستنده می تواند منجر به همپوشانی بسته ها و برخوردها شود و در نتیجه هیچ یک از دستورات اجرا نشود. بهبود اساسی وضعیت غیرممکن است.
هیچ روش کنترل دسترسی وجود ندارد، هیچ محافظتی در برابر اقدامات غیرمجاز اشخاص ثالث وجود ندارد. و در نهایت، ایجاد طرح های پیچیده برای کنترل لوازم خانگی و روشنایی با اجرای عملکرد خود تشخیصی سیستم و اجزای آن غیرممکن است.
تغییرات X10
کاستی‌های ذکر شده عمدتاً در نسل‌های بعدی سیستم‌های اتوماسیون خانگی به اصطلاح معماری اتوبوس اصلاح می‌شوند (سیگنال‌ها از طریق یک گذرگاه اختصاصی/تخصصی با ولتاژ تغذیه کم ولتاژ منتقل می‌شوند).
به نوبه خود، توسعه دهندگان و سازندگان سخت افزار X10 اقداماتی را برای بهبود و اصلاح پلتفرم موجود انجام داده اند. نتیجه فرمت X10 Extended با یک مجموعه دستورالعمل توسعه یافته بود. مزیت بدون شک پلت فرم اصلاح شده تنظیم روش دسترسی به فرستنده ها به تنه، حذف برخورد و گسترش عملکرد فرمان Exteded Code 1 با تغییر در قالب بسته بود.
اصلاحات بیشتر X10Extended منجر به ایجاد فرمت A10 شد که به طور قابل توجهی زمینه آدرس را گسترش داد (تا 4096 ماژول) و چندین عملکرد سرویس را اضافه کرد (فقط در دستگاه های تولید شده توسط توسعه دهنده موجود است).پروتکل‌های A10 و X10 کاملاً سازگار هستند، که این امکان را فراهم می‌کند که هر دو نوع ماژول را در یک سیستم کار کنید.
به طور خلاصه، سخت است که قبول نکنیم که اولین رابط اتوماسیون خانگی در پنجاه سال گذشته منسوخ شده است. تلاش‌ها برای مدرن‌سازی، که یادآور وصله‌کردن سقف در فصل بارانی است، قادر به اصلاح اساسی این وضعیت نیست. اما ویژگی های بودجه این پلت فرم همچنان آن را در بازار سیستم های هوشمند نگه می دارد و تجهیزات X10 به طور فعال تولید و فروخته می شود.
شرکت های داخلی موج جدیدی از محبوبیت را برای رابط پیش بینی می کنند. به مصرف کنندگان طیف وسیعی از دستگاه های مستقل و راه حل های آماده خانه هوشمند مبتنی بر پلت فرم X10 ارائه می شود.
