הטכנולוגיה בשירות הבית החכם כיום ניתן להפוך כל בית קיים ל"בית חכם", בעלות צנועה, ללא הרס קירות ובתוך פרק זמן קצר. המאמר להלן מציג את עקרונות הטכנולוגיה המהפכנית ומסביר כיצד ניתן לרתום אותה לשירות הבית החכם. באמצעות טכנולוגיה זו, יכול כל לקוח להתקין מערכת לשליטה על תאורה, תריסים ועוד, על פי צרכיו . שימוש ברשת החשמל הקיימת לצורך העברת תקשורת נתונים - זהו תחום שמתפתח בשנים האחרונות בצעדי ענק, בשל היתרונות הרבים הגלומים בטכנולוגיה זו. העברת תקשורת נתונים על-גבי קווי החשמל היא הבחירה המועדפת כיום על סוגים שונים של תווכים ושל סטנדרטים, כגון תקשורת אלחוטית, וזאת מכמה סיבות בולטות: פשטות ההתקנה, זמינות ונגישות למתח חילופין של ,230V הספק גבוה, עלות נמוכה יחסית, אמינות גבוהה ואבטחת מידע טובה מאוד. התחום נחקר רבות בשנים האחרונות, ומספר טכנולוגיות וסטנדרטים סומנו כמובילות. בסוף שנות השבעים יצא לשוק הסטנדרט הראשון, ,X-10 אשר השתמש ברשת החשמל הקיימת לצורך העברת תקשורת בין בקרים שונים. הבקרים מוקמו ביחידות הקצה ונתנו מענה לשליטה על צרכני חשמל כגון מעגלי תאורה, שקעים חשמליים ותריסים חשמליים - כל זאת תוך שימוש בתיווך של חוטי החשמל הקיימים. סטנדרט זה היה בשימוש שנים רבות, אך התאפיין בכמה בעיות טכניות אשר חייבו שינוי מהותי בטכנולוגיה. הבעיות העיקריות היו קשורות באמינות המערכת, אשר עמדה על סדר גודל של 80-85 אחוזי הצלחה. בעזרת פילטרים מתאימים ניתן היה להגיע עד לכ-96 אחוזים, אך לא יותר מזה. חיסרון נוסף נוגע להיותו של פרוטוקול התקשורת של x-10 חד כיווני, שאינו מאפשר קבלת אישור על פקודה הנשלחת אל הבקר, כלומר, לאחר מתן פקודה לבקר מסויים, אין שום אפשרות לדעת האם הפקודה באמת הגיעה אל הבקר, ואם הבקר אכן ביצע את הפקודה המבוקשת. מכשלה נוספת באיכות התקשורת נובעת שהטכנולוגיה של X-10 היא אנלוגית ולא דיגיטלית. בשיטה זו, פענוח המידע המאופנן על קווי החשמל פחות מדויק ונתון יותר לטעויות. במשך השנים פותחו שיטות חדשות, ושיפורים הוכנסו לטכנולוגיות הללו. התחום עבר כברת דרך משמעותית, וכיום מוצגת בעולם טכנולוגיה ברמת ביצועים מדהימה באמינות גבוהה עם אבטחת מידע מובנית. טכנולוגיה זו קרויה - PLC-BUS. טכנולוגית ה- PLC BUS, אשר מקור שמה הוא : POWER LINE CARRIER, מהווה שיפור עצום מכל הבחינות בהשוואה לטכנולוגיות המיושנות שקדמו לה. השיפור והחידוש בשיטה זו בא לידי ביטוי במספר תחומים, כאשר העיקרי שבהם הוא היותה טכנולוגיה דיגיטלית. עובדה זו לבדה מבטיחה אמינות גבוהה יותר. כידוע, פענוח המידע המאופנן על רשת החשמל, אשר מתבצע על ידי המקלט, הרבה יותר פשוט (ואף נעשה באחוזי הצלחה הרבה יותר גבוהים) כאשר אנו עוסקים במידע דיגיטלי. ואכן, אחוזי ההצלחה של טכנולוגיה זו הינם גבוהים מאוד, ועונים על דרישה סבירה לאלף השלישי: כ-99.95 אחוזים. כלומר- סטיה של 5 פעמים בכל 10,000 הפעלות. חידוש נוסף בטכנולוגית ה- PLC BUS הוא היכולת לשדר תקשורת דו-כיוונית (Two way communication) . לנושא זה יש חשיבות גדולה, בעיקר כאשר אנו עוסקים באוטומציה ביתית. במסגרת תקשורת דו-כיוונית, הבקר בנקודת הקצה יכול להחזיר תשובה (Ack) אל היחידה המשדרת, וכמובן שיכולת זו מנוצלת לקבלת אישור מן הבקר על קבלה וביצוע מוצלחים של פקודה. יכולת זו מאפשרת לנו, בין היתר, להחזיק בכל מצב נתון את הסטטוס של הבקר, ולנטר את מצב המערכת בבית בכללותה. אז איך בעצם השיטה עובדת? סטנדרט ה-PLC BUS משתמש בזרם החילופין (Alternate Current) הזורם בקווי החשמל, ונמצא בעצם בכל מבנה. כידוע, העברת תקשורת של אות מסוים בכלל (ועל רשת החשמל בפרט) דורשת גל נושא. ללא גל נושא, לא תתאפשר העברת המידע למרחק הרצוי, והאות יאבד בדרך. נוח כמובן להשתמש בזרם החילופין, המתבסס על גל הסינוס. במדינת ישראל רשת החשמל הביתית מספקת מתח של כ- 230V בתדר של 50Hz. משמעות התדר של הזרם החשמלי היא שבכל שנייה מתקבלים 50 מחזורים של גל הסינוס. לצורך העברת המידע, טכנולוגית ה- PLC BUS מאפננת את אות המידע על גל הסינוס של רשת החשמל ומשתמשת בו כגל הנושא, על מנת להעביר את המידע למרחק הרצוי - וכך להגיע לכל אחת מנקודות הקצה בבית. שיטת האפנון בו משתמשת הטכנולוגיה נקראת PPM- PULSE POSITION MODULATION , כלומר אפנון לפי מיקום הפולס. המידע אותו אנו רוצים לשדר מקודד על פי מיקום הפולס המאופנן, כאשר המיקום נקבע לפי מרווחי זמן בין הפולסים החשמליים. על מנת לאפנן את המידע על הגל הנושא, משתמשים ברכבת הלמים (פולסים), וביניהם במרווחי זמן. כאשר אופי כל פולס נראה כך: איפנון הפולסים על הסינוס : לאחר שהסיגנל אופנן על הסינוס, מתקבל אות המורכב מהגל הנושא, ומרכבת ההלמים אשר מורכבת על גל הסינוס. שיטת קידוד המידע לפי פרוטוקול ה- PLC BUS מבוססת על מסגרת שנמצאת בכל חצי מחזור של גל הסינוס, בקירוב למיקום בו הגל חוצה את קו האפס (zero crossing). המסגרת מחולקת לארבעה חלקים אשר מיקום הפולס בכל אחד מארבעת החלקים מייצג שני ביטים. בצורה זו, בכל שני חצאי מחזור או לחילופין בכל מחזור שלם מקודדים ארבעה ביטים וכל שני מחזורים של הסינוס מקודדים שמונה ביטים שהם byte תקשורת, כזכור הזרם במדינת ישראל זורם בתדר של 50Hz נתון שמאפשר לנו תקשורת בקצב של 200bps, קצב אשר מספיק דיו על מנת לאפשר שידור פקודות לבקרי הקצה. מסגרת התקשורת לפי פרוטוקול ה-PLC BUS בנוייה מ-byte preamble אשר מקדים את מסגרת המידע, ומכין את המקלט לכך שתקשורת עומדת להתקבל. מייד בעקבותיו מגיעים חמישה בתי header אשר מכילים מידע כגון מקור הפקודה, שם הרשת, כתובת הבקר הנמען ואורך המידע. תוכן הפקודה ארוז במספר לא קבוע של בתים (עד 25). המסגרת נחתמת ב byte checksum אשר ייעודו הוא גילוי שגיאות. באופן המתואר לעיל, מתאפשרת תקשורת מלאה עם בקרי הקצה על בסיס רשת החשמל. קצב התקשורת ויכולת קידוד המידע במסגרות התקשורת מקנים את היכולת ליישם מערכת שליטה חכמה ובקרה אוטומטית, בכל מבנה אשר לא הונחה בו תשתית ייעודית מבעוד מועד. שיטת התקשורת על גבי רשת החשמל הקיימת מהווה כיום מהפכה אמיתית בתחום מערכות הבקרה החכמות בכל העולם, וכמובן גם בישראל. הטכנולוגיה מאפשרת להיכנס לכל בית קיים, ובתוך מספר שעות להפוך אותו - בפשטות רבה - מבית קונבנציונאלי ל"בית חכם", אשר כולו מנוהל על ידי מערכת בקרה אוטומטית וחכמה. נכתב על ידי אינג' רועי בהרל שייך לחברת " I Feel מערכות חכמות לבית" לקבלת פרטים נוספים ניתן לפנות ל- info@i-feel.co.il
