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智能家居解决方案

一. 智能家居背景简介


智能家居概念的起源很早,但一直未有具体的建筑案例出现,直到1984年美国联合科技公司(United Techno1ogies Building System)将建筑设备信息化、整合化概念应用于美国康乃迪克州(Conneticut)哈特佛市(Hartford)的CityPlaceBuilding时,才出现了首栋的“智能型建筑”,从此也揭开了全世界争相建造智能家居的序幕。

经过多年的需求累积,目前通常把智能家居定义为利用计算机、网络和综合布线技术,通过家庭信息管理平台将与家居生活有关的各种子系统有机地组合成一个系统。具体来说,就是首先在一个家居中建立一个通讯网络,为家庭信息提供必要的通路,在家庭网络操作系统的控制下,通过相应的硬件和执行机构,实现对所有家庭网络上的家电和设备的控制和监测。其次,它们都要通过一定的网络平台,构成与外界的通讯通道,以实现与家庭以外的世界沟通信息,满足远程控制、监测和交换信息的需求。最终达到满足人们对安全、舒适、方便和绿色环保的需求。

随着社会经济结构、家庭人口结构以及信息技术的的发展变化以及人类对家居环境的安全性、舒适性、效率性要求的提高,造成家居智能化的需求大大增加,同时越来越多的家庭要求智能家居产品不仅要满足一些基本的需求,更要求智能家居系统在功能扩展、外延甚至服务方面能够做到简单、方便、安全。

二. 常用智能家居技术介绍及比较

虽然智能家居的概念很早就出现,市场需求也一直存在,但长期以来智能家居的发展由于受制于相关技术的突破,一直没有得到大规模的应用普及。目前市场存在的智能家居技术介绍如下:

1.有线方式

这种方式所有的控制信号必须通过有线方式连接,控制器端的信号线更是多得吓人,一但遇到问题排查也相当困难。有线方式缺点非常突出,布线繁杂、工作量大、成本高、维护困难、不易组网。这些缺点最终导致有线方式的智能家居只停留在概念和试点阶段,无法大规模推广。

2.无线方式

用于智能家居的无线系统需要满足几个特性:低功耗、稳定、易于扩展并网;至于传输速度显然不是此类应用的重点。目前几种可用于智能家居的无线方式

蓝牙:是一种支持设备短距离通信(一般10m内)的无线电技术。能在包括移动电话、PDA、无线耳机、笔记本电脑、相关外设等众多设备之间进行无线信息交换。但这种技术通讯距离太短,同时属于点对点通讯方式,对于智能家居的要求来说根本不适用。

WIFI:其实就是 IEEE 802.11b 的别称,是由一个名为“无线以太网相容联盟”(Wireless Ethernet Compatibility Alliance, WECA)的组织所发布的业界术语,中文译为“无线相容认证”。它是一种短程无线传输技术,能够在数百米范围内支持互联网接入的无线电信号。它的最大特点就是方便人们随时随地接入互联网。但对于智能家居应用来说缺点却很明显,功耗高、组网专业性强。高功耗对于随时随地部署低功耗传感器是非常致命的缺陷,所以wifi虽然非常普及,但在智能家居的应用中只是起到辅助补充的作用。

315M/433M/868M/915M:这些无线射频技术广泛运用在车辆监控、遥控、遥测、小型无线网络、工业数据采集系统、无线标签、身份识别、非接触RF等场所,也有厂商将其引入智能家居系统,但由于其抗干扰能力弱,组网不便,可靠性一般,在智能家居中的应用效果差强人意,泛善可陈,最终被主流厂商抛弃。

ZigBee/SmartRoom: ZigBee/SmartRoom的基础是IEEE 802.15。但IEEE仅处理低级MAC层和物理层协议,因此ZigBee/SmartRoom联盟扩展了IEEE,对其网络层协议和API进行了标准化。ZigBee/SmartRoom是一种新兴的近程、低速率、低功耗的无线网络技术,主要用于近距离无线连接。具有低复杂度、低功耗、低速率、低成本、自组网、高可靠、超视距的特点。主要适合应用于自动控制和远程控制等领域,可以嵌入各种设备。简而言之,ZigBee/SmartRoom就是一种便宜的、低功耗、自组网的近程无线通讯技术。

三. 物联网背景下智能家居的理解

ZigBee/SmartRoom最初预计的应用领域主要包括消费电子、能源管理、卫生保健、家庭自动化、建筑自动化和工业自动化。随着物联网的兴起,ZigBee/SmartRoom又获得了新的应用机会。物联网的网络边缘应用最多的就是传感器或控制单元,这些是构成物联网的最基础最核心最广泛的单元细胞,而ZigBee/SmartRoom能够在数千个微小的传感传动单元之间相互协调实现通信,并且这些单元只需要很少的能量,以接力的方式通过无线电波将数据从一个网络节点传到另一个节点,所以它的通信效率非常高。这种技术低功耗、抗干扰、高可靠、易组网、易扩容,易使用,易维护、便于快速大规模部署等特点顺应了物联网发展的要求和趋势。目前来看,物联网和ZigBee/SmartRoom技术在智能家居、工业监测和健康保健等方面的应用有很大的融合性。

值得注意的是,物联网的兴起将给ZigBee/SmartRoom带来广阔的市场空间。因为物联网的目的是要将各种信息传感传动单元与互联网结合起来从而形成一个巨大的网络,在这个巨大网络中,传感传动单元与通信网络之间需要数据的传输,而相对其他无线技术而言,ZigBee/SmartRoom以其在投资、建设、维护等方面的优势,必将在物联网型智能家居领域获得更广泛的应用。

四. 方案选择

作为一个标准的智能家居,需要覆盖多方面的应用,但前提条件一定是任何一个普通消费者都能够非常简单快捷地自行安装部署甚至扩展应用,而不需要专业的安装人员上门安装。一个典型的智能家居系统通常需要下列设备:

编号
产品名称
型号
备注
1
无线通信网关
WL-GW-A
连接网络 中转控制信号
2
无线调光开关
WL-DS-A01
 
3
无线温度湿度传感器
WL-TH-01
 
4
无线智能插座
WL-ICS-A01
 
5
无线红外转发器
WL-ZRFC-01
 
6
无线红外入侵探测器
WL-MD-A
 
 
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