Сравнение и выбор протокола системы
В первой главе данной работы нами уже было дано краткое описание основных существующих протоколов, с использованием которых создают подобные системы. Теперь проведем их сравнение по стоимостным характеристикам, для этого подсчитаем количество единиц оборудования, необходимое для создания системы управления освещением в описанном ранее коттедже.
Однако прежде необходимо сказать несколько слов, почему нами не были рассмотрены некоторые из описанных протоколов. Прежде всего это касается наиболее распространенного и известного из них – Х10. Это оборудование не рассматривается по следующим причинам [14]:
- Низкая скорость передачи информации
Передача импульсов синхронизирована с переходом через ноль напряжения электросети, например, команда "ВКЛ", содержащая 94 бита, займет 47 циклов силового напряжения или 0,94 сек. (почти секунда!). Но если после этого послать команду "ВЫКЛ" на этот же модуль, то она выполнится в два раза быстрее, т.к. не надо передавать код устройства.
- Низкая помехозащищенность
X10 использует амплитудную модуляцию, поэтому помехи в электросети легко могут "забить" полезный сигнал. Основные источники помех в электросети - электродвигатели (холодильник, стиральная машина, электродрель и т.п.) и приборы с тиристорными регуляторами (кроме устройств Х10). Помехоподавляющие конденсаторы электробытовых приборов также могут фильтровать высокочастотный 120КГц сигнал X10.
- Проблема ложного срабатывания
Ложные срабатывания от помех в электросети, вызванных бытовыми электроприборами маловероятны. Более вероятны ложные срабатывания, если, например, два устройства Х10 одновременно подают в электрическую сеть свои управляющие сигналы. Так как проблема "столкновений" в протоколе Х10 практически никак не решена, то такие ситуации возможны. Хотя вероятность таких коллизий и мала (длительность одной посылки управляющих сигналов порядка одной секунды), но ненулевая.
- Отсутствие обратной связи приемника с передатчиком
В X10 нет сигналов квитирования (квитков), которые бы подтверждали принятие и исполнение приемниками команд от передатчиков. Хотя команды повторяются дважды, существует вероятность того, что если помехи электросети "съедят" сигнал, то ожидаемого действия не произойдет. В современных модулях существует возможность запрашивать статус модуля, тем самым контролировать выполнение команд.
- Возможны конфликты устройств X10 разных производителей
Изначальное несовершенство протокола Х10 потребовало внесения в него различных дополнений. Одно из таких дополнений - extended codes (расширенные или дополнительные коды). В силу того, что каждый производитель разрабатывал эти коды самостоятельно, устройства разных фирм-изготовителей не всегда корректно ретранслируют и выполняют управляющие сигналы, передаваемые устройствами других фирм.
Протокол LonTalk первоначально ориентирован на использование в промышленных масштабах, предназначен д ля построения распределенных систем автоматизации зданий, диспетчеризации, систем автоматизации промышленных предприятий.
Протоколы HART, CAN, Bitbus и ASI не рассматриваются по причине малой распространенности на территории России, и , следовательно высокой стоимости оборудования.
Поэтому рассмотрим наиболее распространенные из протоколов с использованием кабельных соединений - EIB, BACnet, C-Bus, а также беспроводные протоколы - Z-Wave и Axico.
Список необходимого оборудования приведен в Приложениях 1-5.
Далее, в Приложении 6 приведена сравнительная характеристика устройств на базе рассмотренных протоколов. Сравнение проведено на базе формирования системы управления освещением дома и управлением ролл-ставнями. В связи в различной функциональностью рассмотренных устройств функции систем, реализованных на различных устройствах, могут различаться, но не принципиально. Кроме того, в данной таблице указана возможность формирования систем, которые необходимо создать в соответствии с поставленной на проект задачей.
Итак, как видим из приведенных таблиц можно сделать следующие выводы:
- используя не все протоколы, можно построить систему заданной функциональности;
- наименьшее количество приборов необходимо при использовании протокола BACnet -6, наибольшее - Z-Wave (51);
- стоимость оборудования варьируется от 87582 рублей (Axico) до 644119,52 (EIB);
- кроме того, в таблице не учтена стоимость монтажа, которая при работе с проводными протоколами будет является суммой стоимости монтажа оборудования и кабеля, беспроводной – оборудования.
Таким образом, наиболее подходящим протоколом для выполнения поставленной задачи является оборудование, поддерживающее протокол Axico, так как в этом случае:
- Формирование системы требует меньших финансовых затрат и меньшего количества оборудования;
- Нет необходимости в монтаже кабеля, так как используется радиоканал;
- Представлен широкий спектр оборудования, с помощью которого можно реализовать все подсистемы Умного дома;
- Централизованное управление, в том числе с помощью SMS и через Интернет;
- Возможность гибкого подстраивания системы под изменяющиеся в будущем нужды жильцов коттеджа;
- Универсальность оборудования.
Проведем взвешенную оценку рассматриваемых протоколов. Определим следующие критерии оценки:
- Р1- Функциональный состав (в соответствии с Приложением 6);
- Р2- Масштабируемость;
- Р3- Легкость монтажа;
- Р4- Стоимостная характеристика;
- Р5 – Возможность управления удаленно;
- Р6- Помехозащищенность.
Сведем все показатели в таблицу и вычислим взвешенную оценку.
Таблица 1.1 Критерии оценки аналогов
Протокол | Характеристика | Итого: | |||||
Р1 | Р2 | Р3 | Р4 | Р5 | Р6 | ||
EIB | 0,9 | 0,5 | 0,3 | 0,1 | 0,7 | 0,9 | 0,567 |
BACnet | 0,76 | 0,4 | 0,3 | 0,25 | 0,6 | 0,87 | 0,530 |
C-Bus | 0,95 | 0,39 | 0.3 | 0,23 | 0,8 | 0,7 | 0,512 |
Z-Wave | 0,56 | 0,7 | 0,9 | 0,45 | 0,7 | 0,6 | 0,652 |
Axico | 0,95 | 0,8 | 0,9 | 0,98 | 0,87 | 0,6 | 0,850 |
Таким образом, наибольший взвешенный коэффициент в соответствии с расчетом принадлежит протоколу Axico.
Дополнительным плюсом является возможность управления оборудованием фирмы Axico с популярного коммуникатора Apple iPhone либо другого коммуникатора под управлением ОС Windows Mobile. Это возможно с использованием программного комплекса отечественного производства «Иридий».
«Иридий» это решение, выгодно отличающееся от всех остальных разработок своей гибкостью и адаптированностью с контроллерами АМХ (iPhone система воспринимает как свою «родную» сенсорную панель, поэтому позволяет создавать на iPhone удобные интерфейсы управления без особых затрат времени и средств). Особенностью проекта также является то, что пользователю предоставляется возможность управлять системой как локально, находясь в коттедже или квартире, так и удалённо, находясь в тысячах километров от дома. Эта возможность обеспечивается применением технологий Wi-Fi (для локального управления – рисунок 1.2) и 3G, EDGE, GPRG (для удалённого управления – рисунок 1.3).
Принцип управления с использованием устройств под управлением ОС Windows Mobile такой же.
Выводы по первой главе
Таким образом, в результате проведенного в первой главе обзора технологий, использующихся в настоящее время в системах Умный Дом и сравнительного анализа протоколов выяснено, что наиболее подходящим в данных условиях по финансовым, техническим условиям и по удобству пользования является оборудование фирмы Axico, работающее с использованием беспроводного канала передачи данных на основе одноименного протокола.