يقول خبراء تكنولوجيا المعلومات أن سوق المنازل "الذكية" في روسيا لن يصبح ضخمًا أبدًا ، ومن غير المرجح أن يتجاوز العقد القادم مساكن النخبة في منطقة موسكو. في المستقبل ، سيصبح جزء صغير من السكان ذوي الدخل المرتفع في المناطق مستهلكًا محتملاً للسوق ، ولكن بالنسبة للجماهير العريضة ، سيبقى "المنزل الذكي" صورة ملونة على صفحات الصحف الشعبية وموارد الإنترنت. هو كذلك؟ بالفعل ، تعد البنية التحتية لمسكن المواطن العادي مزيجًا معقدًا إلى حد ما من أنظمة هندسية مختلفة. سيساعد معيار X10 على دمجها في شبكة واحدة دون تكاليف عالمية.
ميزات المنزل الذكي
الوظيفة الأكثر شيوعًا وبساطة هي التحكم في الإضاءة. يسمح لك النظام الذكي بالتحكم عن بعد في كل وحدة إضاءة. بدون الاستيقاظ ، يمكنك تشغيل أو إيقاف تشغيل الإضاءة في أي غرفة أو في جميع أنحاء المنزل في وقت واحد ، وضبط سطوع الإضاءة الليلية للممر ، ومصابيح المناظر الطبيعية. "المنزل الذكي" ، بما في ذلك الضوء في مختلفالأماكن وفق خوارزمية معينة تخيف المتسللين وتحاكي تواجد أصحابها في حال رحيلهم.
سيحافظ التحكم الآلي على معلمات درجة الحرارة المحددة في الغرفة ، والتحكم في أجهزة التدفئة أو أنظمة تكييف الهواء والتهوية. يمكن للمنزل الذكي التحكم في معدات الحريق والأمن ، وفي حالة الطوارئ ، أرسل إشعارًا إلى هاتف المالك أو الهياكل ذات الصلة عن طريق الصوت أو الرسائل القصيرة.
كيف بدأ كل شيء
X10 هي واحدة من أولى معايير الصناعة المفتوحة التي تم تطويرها لأنظمة التشغيل الآلي للمنزل من قبل شركة Pico Electronics (Glenrothes ، اسكتلندا) في عام 1975. في البداية ، كانت الشركة تعمل في تصميم وإنتاج الدوائر الدقيقة والآلات الحاسبة. كانت التجربة الأولى لتوسيع نطاق الإنتاج ناجحة جدًا من الناحية التجارية. سرعان ما اكتسبت منصة X10 شعبية بين مطوري المنازل الذكية وأعطت دفعة ملموسة لتطوير هذه الصناعة. تم إجراء محاولات لإنشاء واجهة مماثلة من قبل شركات أخرى ، لكنها لم تكن ناجحة جدًا.
بالنسبة لوقته ، X10 هو بروتوكول يتمتع بحصانة جيدة من الضوضاء. تم تعزيز الشعبية من خلال التكلفة النسبية للمعدات ، وتوجيه المطورين إلى التشغيل الآلي للمنزل ، والصيانة والدعم الفني. في قارة أمريكا الشمالية ، لا يزال المعيار مطلوبًا ومنتشرًا. بعد المطور ، بدأت الشركات العملاقة IBM وفيليبس
اليوم أصبحت Pico Electronics شركة X10 INC (الولايات المتحدة الأمريكية) بعلامة تجارية PowerHouse.
تصنيف المعدات
X10 أجهزة الشبكة عبارة عن مجموعة من الأجهزة المترابطة عبر شبكة كهربائية قياسية أو قناة راديو. يجب أن يشتمل النظام الأساسي على:
- أجهزة الإرسال - وحدات التحكم التي تنشئ الأوامر وترسلها ، ووحدات التحكم (بواجهة كمبيوتر أو قائمة بذاتها) ، وأجهزة ضبط الوقت القابلة للبرمجة بنطاقات زمنية مختلفة ، وأجهزة التحكم عن بُعد (الأشعة تحت الحمراء أو الراديو).
- أجهزة الاستقبال - المشغلات التي تنفذ الأوامر المستلمة: وحدات المصباح ومخفتات الخرطوشة ، وكتل المخفتات والمآخذ ، وجميع أنواع المحركات.
في حالة بناء شبكة أكبر أو توسيع شبكة موجودة ، غالبًا ما يتم استخدام المعدات الإضافية:
- أجهزة الإرسال والاستقبال التي تتلقى إشارات الأوامر من أجهزة التحكم عن بعد مع مزيد من التحويل إلى بروتوكول الاتصال X10 قبل إرسالها إلى شبكة الطاقة.
- مكررات ومضخمات إشارة
- مرشحات تقلل من تأثيرات التداخل الكهرومغناطيسي.
- جسور الطور البيني ، لشبكات الطاقة 380 فولت (سلبية أو نشطة ، للمباني التي تزيد مساحتها عن 300 متر مربع2).
- أجهزة القياس التي تبسط التثبيت والتشغيل ، وأجهزة الاستشعار (الحركة ، والإضاءة ، وما إلى ذلك).
غالبًا ما يكون للمعدات المصنعة من قبل شركات مختلفة مظهر ووظائف وحتى علامات متشابهة. الأجهزةلها تصميم مختلف حسب متطلبات التنسيب ؛ للتثبيت على الخط ، تركيب سكة DIN في الخزانات الكهربائية القياسية ، وحدات صغيرة لصناديق الوصلات المثبتة.يمكنك بدء التشغيل الآلي للمنزل مع بعض الوحدات الأساسية ، ثم توسيع نطاق الوظيفة تدريجياً وتوسيعها بإضافة وحدات أجهزة جديدة.
أمثلة على قاعدة العنصر
تعتمد وحدة X10 النموذجية على متحكم دقيق قابل للبرمجة. وفقًا لخوارزمية معينة ، فإنه يتحكم في عمل الدائرة الإلكترونية للجهاز ، والتي تغذي الإشارات المتولدة المتلقاة من مصدر الطاقة الخارجي إلى مدخلاتها وتحول نبضات الإخراج للإرسال العكسي إلى الشبكة. يمكن أن تكون الحواسيب الصغيرة وحدات تحكم منتجة بكميات كبيرة (مثل PICs أو AVRs من Microchip و Atmel ، على التوالي).
X10 وحدات تتابع المصباح تستخدم على نطاق واسع للتحكم في الإضاءة في مفهوم المنزل الذكي. يوجد تعديلين: يتم توصيله بمقبس عادي لتوصيل مصابيح الأرضية ومصابيح الطاولة (LM12) أو صنع على شكل محول بين خرطوشة الإضاءة ومصباح كهربائي قياسي بقاعدة E27 ، حتى 100 واط (LM15S).
يتم التحكم في الأجهزة الكهربائية المنزلية باستخدام وحدات مقابس الأجهزة. على سبيل المثال ، تبدو وحدة AM12 وكأنها وحدة مصباح ، لكنها لا تدعم أوامر الإضاءة الخاصة (المزيد عن ذلك أدناه).
برنامج
ستساعد منتجات البرامج في تنفيذ بروتوكول X10 على جهاز الكمبيوترأعلى مستوى.
برنامج ActiveHome - برنامج مجاني لأجهزة الكمبيوتر الشخصية يعتمد على أنظمة تشغيل WINDOWS من مطور النظام الأساسي X10. تتضمن الحزمة عددًا كبيرًا من الأدوات المساعدة وبرامج تشغيل الأجهزة ، بالإضافة إلى نسخة محمولة من البرنامج.
ActiveHomePro - برنامج لواجهة الكمبيوتر CM-15 (جهاز إرسال واستقبال لاسلكي ، 433 ميجاهرتز) مع اتصال عبر منفذ USB. يسمح لك بالتحكم في الإضاءة والأجهزة المنزلية بمهمة الخوارزميات والجداول الزمنية وأجهزة ضبط الوقت اللازمة من جهاز كمبيوتر شخصي أو بشكل مستقل من جهاز تحكم عن بعد لاسلكي.
X10 Commander (Melloware Inc) هو برنامج يتم توزيعه مجانًا لأي نظام تشغيل يسمح لك بإنشاء خدمة تحكم متعددة الوظائف تعتمد على جهاز كمبيوتر ودمج بروتوكول X10 على هاتفك وأي أجهزة محمولة (iOS / Android).
Russian LLC "Home Technologies Laboratory" يقدم للمستهلكين جهازًا مناسبًا على منصة X10 - لوحة لمس VGA بالألوان الكاملة XTS-36. يحتوي الجهاز المستقل على واجهة رسومية سهلة الاستخدام. يظل التحكم في بروتوكول X10 والتحكم في نظام الإضاءة الذكي مريحًا ، مع تصور ممتاز ، ولكنه يلغي الحاجة إلى تشغيل الكمبيوتر باستمرار في الخلفية. تأتي المجموعة مع برامج تشغيل وبرامج لوصف عنونة أجهزة X10 والمعلمات الأساسية للتكوين الأولي ، لتجميع السيناريوهات المختلفة.
X10. بروتوكول بالتفصيل
البيئة المادية لتبادل المعلومات في قوى الأمنالأسلاك الكهربائية هي إرسال / استقبال أجزاء من التذبذبات الجيبية عالية التردد (120 كيلو هرتز) بسعة 5 فولت ومدة 1 مللي ثانية / 630 ميكرو ثانية في كل نصف دورة لجهد التيار الكهربائي ، في النوافذ التي تشكلت مباشرة بعد العبور علامة الصفر. في الدوائر ثلاثية الطور ، يتم تشكيل نوافذ متشابهة في كل مرحلة ، أي مع تحول 60 درجة مع الاستخدام الإضافي للجسور البينية.
إذا تلقى الجهاز الموجود في نافذة الاستقبال رسالة بها 48 اهتزازًا على الأقل ، فإنه يعتبرها "واحدًا" منطقيًا ، وإلا - على أنها "صفر" منطقية. يستغرق نقل القليل من المعلومات دورتين نصفيتين من جهد التيار الكهربائي. علاوة على ذلك ، يتم بث القيمة العكسية في القيمة الثانية ، والتي لا تعمل على تحسين مناعة الضوضاء فحسب ، بل تعمل أيضًا على تحديد رمز التزامن أثناء إرسال الحزمة.
X10 - بروتوكول يتم فيه إرسال حزمة فردية قياسية (إطار ، إطار) في 11 فترة. تحتوي على:
- رمز المزامنة - 2 بت ،
- كود الوحدة - 4 بت ،
- كود البناء - 5 بت.
يتم إرسال كل حزمة ، بدون أي فاصل زمني ، مرتين على التوالي. قبل بث الحزمة التالية ، يتم الإيقاف المؤقت لثلاث فترات من الجهد الرئيسي (باستثناء أوامر تعتيم السطوع المنقولة في دفق مستمر).
تعمل أجهزة التحكم عن بعد بالأشعة تحت الحمراء في شبكات X10 باستخدام بروتوكول X10-IR بتردد ناقل يبلغ 40 كيلو هرتز. قناة الراديو (بروتوكول X10-RF) ، اعتمادًا على المنطقة ، يتراوح مداها من 310 إلى 434 ميجاهرتز.
نظام العنونة والأوامر
الحد الأقصى لعدد الوحدات في شبكة X10 هو 256. تحتوي كل وحدة على مفتاحي اختيار مع 16 موضعًا ثابتًا.
المفتاح الأول - يُستخدم رمز الصفحة الرئيسية لتحديد فئة أو مجموعة من الأجهزة. يحتوي على تعيينات أحرف للمواضع من A إلى P. وفي الحالة الثانية ، تتم الإشارة إلى المواضع الثابتة بأرقام من 1 إلى 16 وتشير إلى وحدة نمطية محددة في الشبكة (رمز الوحدة). وبالتالي ، يتم تخصيص رقم فريد لكل جهاز يتكون من حرف وأرقام. علي سبيل المثال؛ A5 ، M14 ، إلخ. وحدات التحكم في النظام ، على عكس الوحدات التنفيذية ، لا تتطلب عادةً عنونة.
يمكن الحصول على فكرة عن أوامر النظام الأساسي الحالية والإجراءات المقابلة لها من الجدول.
| فريق (الإنجليزية) | فريق (الروسية) | النوع | الإجراء |
| جميع الوحدات قبالة | إيقاف تشغيل جميع المستهلكين | مجموعة | افصل جميع الأجهزة برمز المنزل المحدد الذي يدعم الأمر. |
| تشغيل / إيقاف جميع الأطوال | تشغيل / إيقاف تشغيل جميع الأضواء | مجموعة | تشغيل / إيقاف تشغيل جميع وحدات الإضاءة برمز المنزل المحدد. |
| تشغيل / إيقاف | تمكين / تعطيل | العنوان | التحويل إلى حالة التشغيل / الإيقاف لوحدة معينة. |
| ديم / بريجث | زيادة / تقليل السطوع | العنوان | التحكم في باهتة. عدد الحزم لـنطاقات التعتيم للأجهزة المختلفة مختلفة. |
| ضبط مسبق Dim 1/2 | تعيين مستوى سطوع معين. | العنوان | يسمح لك بتحديد أي من 32 مستوى سطوع. |
| طلب الحالة | حالة الطلب | العنوان | اطلب حالة وحدة التحويل. |
| الحالة تشغيل / إيقاف | الرد على الاستفسار | - | استجابة حالة الوحدة. |
| طلب حائل / إقرار | طلب / إرسال استجابة | مجموعة | فريق التكنولوجيا لتحديد تشبع مساحة العنوان مع أنظمة البناء الأخرى. |
الفوائد الرئيسية…
X10 هو بروتوكول فئة أتمتة منزلية منخفض الميزانية يستخدم الشبكات الكهربائية الحالية لنقل المعلومات ورسائل الأوامر. ليست هناك حاجة لوضع اتصالات جديدة ، وهو أمر مهم بشكل خاص في المنازل ذات التشطيب الجيد أو الإصلاحات المكتملة. يمكنك إما استخدام أسلاك الشبكة أو استخدام قناة راديو - تتيح لك مجموعة المعدات التي تقدمها الشركات المصنعة تنفيذ كلا الخيارين أو مزيج منهما. تكلفة الأجهزة ، مقارنة بالمنصات الأكثر حداثة ، مرضية أيضًا.
الميزة التالية هي مرونة الاستخدام وسهولة التثبيت التي لا تتطلب مهارات وقدرات خاصة. يتميز النظام بقابلية توسعة ممتازة وقابلية التوسع. يتم توصيل الوحدات وفقًا لمبادئ التوصيل والطاقة (التوصيل والتشغيل). الجميعالإعداد هو إعطاء المكون الجديد عنوانًا فريدًا. ثم الأتمتة ستفعل كل شيء من تلقاء نفسها.
يتم تبسيط تقسيم البنية التحتية للإضاءة إلى مناطق بشكل كبير. يكفي تخصيص نفس الحرف (كود البناء) لأجهزة نفس المجموعة ، وعندما يتم إعطاء أمر البث المقابل ، سيتم تشغيل أو إيقاف الضوء في هذه المنطقة.
البروتوكول المفتوح هو إضافة أخرى للنظام الأساسي ، مما يعني سهولة التكامل مع أي نظام تحكم ، والقدرة على استخدام ملحقات الأسلاك من طرف ثالث عند تصميم الشبكة.
… وعيوب
الميزة الرئيسية لواجهة X10 - نقل إشارة المعلومات عبر أسلاك الطاقة - هي أيضًا المصدر الرئيسي لمشاكلها.
سرعة بطيئة. يستغرق إرسال الأمر حوالي ثانية ، أي أن التأخير في تنفيذ الأمر ملحوظ حقًا حتى عند التحكم في جهاز واحد. وفي عملية وضع السيناريو المضمن ، يمكن أن يصبح التأخير غير مقبول بشكل مزعج. نظرًا لأن معدل نقل المعلومات مرتبط بتردد جهد الإمداد ، فلا يمكن زيادته.
مناعة منخفضة الضوضاء. تؤدي وفرة الأجهزة المنزلية في المنزل الحديث إلى زيادة مستوى التداخل في شبكة الطاقة بشكل كبير ، مما يؤثر سلبًا على نسبة الإشارة إلى الضوضاء ، والتي بدورها تؤثر على جودة تبادل المعلومات بين وحدات X10. ومن هنا العواقب - عدم تنفيذ الأوامر أو التبديل الخاطئ. عند بناء شبكات كبيرة ، يمكن أن تكون المشكلة محدودةالعنوان ، حيث سيتمكن 256 جهازًا فقط من الاتصال ببروتوكول X10.
يمكن أن يؤدي عدم التزامن على جهاز الإرسال إلى تداخل الحزم والتضارب ، مما يؤدي إلى عدم تنفيذ أي من الأوامر. من المستحيل تحسين الوضع بشكل جذري.
لا توجد إجراءات للتحكم في الوصول ، ولا توجد حماية ضد الإجراءات غير المصرح بها لأطراف ثالثة. وأخيرًا ، من المستحيل إنشاء مخططات معقدة للتحكم في الأجهزة المنزلية والإضاءة مع تنفيذ وظيفة التشخيص الذاتي للنظام ومكوناته.
تعديلات X10
يتم تصحيح أوجه القصور المذكورة في الغالب في الأجيال القادمة من أنظمة التشغيل الآلي للمنزل لما يسمى بهندسة الحافلات (يتم إرسال الإشارات عبر ناقل مخصص / مُجهز خصيصًا بجهد إمداد منخفض الجهد).
في المقابل ، اتخذ مطورو ومصنعي أجهزة X10 خطوات لتحسين النظام الأساسي الحالي وتعديله. كانت النتيجة تنسيق X10Extended مع مجموعة تعليمات ممتدة. كانت الميزة غير المشكوك فيها للمنصة المعدلة هي تنظيم إجراء الوصول إلى أجهزة الإرسال إلى الجذع ، والقضاء على حدوث التصادمات وتوسيع وظائف الأمر Exted Code 1 مع تغيير تنسيق الحزمة.
أدى التعديل الإضافي لـ X10 إلى إنشاء تنسيق A10 ، مما أدى إلى توسيع مجال العنوان بشكل كبير (حتى 4096 وحدة نمطية) وإضافة العديد من وظائف الخدمة (متوفرة فقط على الأجهزة المصنعة من قبل المطور).بروتوكولات A10 و X10 متوافقة تمامًا ، مما يجعل من الممكن تشغيل كلا النوعين من الوحدات النمطية في نفس النظام.
تلخيصًا ، من الصعب عدم الموافقة على أن واجهة التشغيل الآلي للمنزل الأولى أصبحت قديمة في الخمسين عامًا الماضية. محاولات التحديث ، التي تذكرنا بترميم السقف خلال موسم الأمطار ، غير قادرة على تصحيح الوضع بشكل جذري. لكن ميزات الميزانية للمنصة لا تزال تبقيها في سوق الأنظمة الذكية ، ويتم إنتاج وبيع معدات X10 بنشاط.
تتوقع الشركات المحلية موجة جديدة من الشعبية للواجهة. يتم تقديم مجموعة واسعة من الأجهزة المستقلة للعملاء وحلول المنزل الذكي الجاهزة على أساس منصة X10 للمستهلكين.
