一． 智能家居背景簡介


智能家居概念的起源很早，但一直未有具體的建筑案例出現(xiàn)，直到1984年美國聯(lián)合科技公司（United Techno1ogies Building System）將建筑設(shè)備信息化、整合化概念應(yīng)用于美國康乃迪克州（Conneticut)哈特佛市（Hartford）的CityPlaceBuilding時，才出現(xiàn)了首棟的“智能型建筑”,從此也揭開了全世界爭相建造智能家居的序幕。

經(jīng)過多年的需求累積，目前通常把智能家居定義為利用計算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)和綜合布線技術(shù)，通過家庭信息管理平臺將與家居生活有關(guān)的各種子系統(tǒng)有機(jī)地組合成一個系統(tǒng)。具體來說，就是首先在一個家居中建立一個通訊網(wǎng)絡(luò)，為家庭信息提供必要的通路，在家庭網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)的控制下，通過相應(yīng)的硬件和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)對所有家庭網(wǎng)絡(luò)上的家電和設(shè)備的控制和監(jiān)測。其次，它們都要通過一定的網(wǎng)絡(luò)平臺，構(gòu)成與外界的通訊通道，以實(shí)現(xiàn)與家庭以外的世界溝通信息，滿足遠(yuǎn)程控制、監(jiān)測和交換信息的需求。最終達(dá)到滿足人們對安全、舒適、方便和綠色環(huán)保的需求。

隨著社會經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)、家庭人口結(jié)構(gòu)以及信息技術(shù)的的發(fā)展變化以及人類對家居環(huán)境的安全性、舒適性、效率性要求的提高，造成家居智能化的需求大大增加，同時越來越多的家庭要求智能家居產(chǎn)品不僅要滿足一些基本的需求，更要求智能家居系統(tǒng)在功能擴(kuò)展、外延甚至服務(wù)方面能夠做到簡單、方便、安全。

二． 常用智能家居技術(shù)介紹及比較

雖然智能家居的概念很早就出現(xiàn)，市場需求也一直存在，但長期以來智能家居的發(fā)展由于受制于相關(guān)技術(shù)的突破，一直沒有得到大規(guī)模的應(yīng)用普及。目前市場存在的智能家居技術(shù)介紹如下：

1.有線方式

這種方式所有的控制信號必須通過有線方式連接，控制器端的信號線更是多得嚇人，一但遇到問題排查也相當(dāng)困難。有線方式缺點(diǎn)非常突出，布線繁雜、工作量大、成本高、維護(hù)困難、不易組網(wǎng)。這些缺點(diǎn)最終導(dǎo)致有線方式的智能家居只停留在概念和試點(diǎn)階段，無法大規(guī)模推廣。

2.無線方式

用于智能家居的無線系統(tǒng)需要滿足幾個特性：低功耗、穩(wěn)定、易于擴(kuò)展并網(wǎng)；至于傳輸速度顯然不是此類應(yīng)用的重點(diǎn)。目前幾種可用于智能家居的無線方式

藍(lán)牙：是一種支持設(shè)備短距離通信（一般10m內(nèi)）的無線電技術(shù)。能在包括移動電話、PDA、無線耳機(jī)、筆記本電腦、相關(guān)外設(shè)等眾多設(shè)備之間進(jìn)行無線信息交換。但這種技術(shù)通訊距離太短，同時屬于點(diǎn)對點(diǎn)通訊方式，對于智能家居的要求來說根本不適用。

WIFI：其實(shí)就是 IEEE 802.11b 的別稱，是由一個名為“無線以太網(wǎng)相容聯(lián)盟”（Wireless Ethernet Compatibility Alliance, WECA）的組織所發(fā)布的業(yè)界術(shù)語，中文譯為“無線相容認(rèn)證”。它是一種短程無線傳輸技術(shù)，能夠在數(shù)百米范圍內(nèi)支持互聯(lián)網(wǎng)接入的無線電信號。它的最大特點(diǎn)就是方便人們隨時隨地接入互聯(lián)網(wǎng)。但對于智能家居應(yīng)用來說缺點(diǎn)卻很明顯，功耗高、組網(wǎng)專業(yè)性強(qiáng)。高功耗對于隨時隨地部署低功耗傳感器是非常致命的缺陷，所以wifi雖然非常普及，但在智能家居的應(yīng)用中只是起到輔助補(bǔ)充的作用。

315M/433M/868M/915M：這些無線射頻技術(shù)廣泛運(yùn)用在車輛監(jiān)控、遙控、遙測、小型無線網(wǎng)絡(luò)、工業(yè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、無線標(biāo)簽、身份識別、非接觸RF等場所，也有廠商將其引入智能家居系統(tǒng)，但由于其抗干擾能力弱，組網(wǎng)不便，可靠性一般，在智能家居中的應(yīng)用效果差強(qiáng)人意，泛善可陳，最終被主流廠商拋棄。

Zigbee： Zigbee的基礎(chǔ)是IEEE 802.15。但I(xiàn)EEE僅處理低級MAC層和物理層協(xié)議，因此Zigbee聯(lián)盟擴(kuò)展了IEEE，對其網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議和API進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化。Zigbee是一種新興的近程、低速率、低功耗的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，主要用于近距離無線連接。具有低復(fù)雜度、低功耗、低速率、低成本、自組網(wǎng)、高可靠、超視距的特點(diǎn)。主要適合應(yīng)用于自動控制和遠(yuǎn)程控制等領(lǐng)域，可以嵌入各種設(shè)備。簡而言之，ZigBee就是一種便宜的、低功耗、自組網(wǎng)的近程無線通訊技術(shù)。

三． 物聯(lián)網(wǎng)背景下智能家居的理解

ZigBee最初預(yù)計的應(yīng)用領(lǐng)域主要包括消費(fèi)電子、能源管理、衛(wèi)生保健、家庭自動化、建筑自動化和工業(yè)自動化。隨著物聯(lián)網(wǎng)的興起，ZigBee又獲得了新的應(yīng)用機(jī)會。物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)邊緣應(yīng)用最多的就是傳感器或控制單元，這些是構(gòu)成物聯(lián)網(wǎng)的最基礎(chǔ)最核心最廣泛的單元細(xì)胞，而ZigBee能夠在數(shù)千個微小的傳感傳動單元之間相互協(xié)調(diào)實(shí)現(xiàn)通信，并且這些單元只需要很少的能量，以接力的方式通過無線電波將數(shù)據(jù)從一個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)傳到另一個節(jié)點(diǎn)，所以它的通信效率非常高。這種技術(shù)低功耗、抗干擾、高可靠、易組網(wǎng)、易擴(kuò)容，易使用，易維護(hù)、便于快速大規(guī)模部署等特點(diǎn)順應(yīng)了物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的要求和趨勢。目前來看，物聯(lián)網(wǎng)和ZigBee技術(shù)在智能家居、工業(yè)監(jiān)測和健康保健等方面的應(yīng)用有很大的融合性。

值得注意的是，物聯(lián)網(wǎng)的興起將給ZigBee帶來廣闊的市場空間。因?yàn)槲锫?lián)網(wǎng)的目的是要將各種信息傳感傳動單元與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合起來從而形成一個巨大的網(wǎng)絡(luò)，在這個巨大網(wǎng)絡(luò)中，傳感傳動單元與通信網(wǎng)絡(luò)之間需要數(shù)據(jù)的傳輸，而相對其他無線技術(shù)而言，ZigBee以其在投資、建設(shè)、維護(hù)等方面的優(yōu)勢，必將在物聯(lián)網(wǎng)型智能家居領(lǐng)域獲得更廣泛的應(yīng)用。

四． 方案選擇

作為一個標(biāo)準(zhǔn)的智能家居,需要覆蓋多方面的應(yīng)用,但前提條件一定是任何一個普通消費(fèi)者都能夠非常簡單快捷地自行安裝部署甚至擴(kuò)展應(yīng)用，而不需要專業(yè)的安裝人員上門安裝。一個典型的智能家居系統(tǒng)通常需要下列設(shè)備：

簡單示意圖

相關(guān)設(shè)備簡要說明：

無線網(wǎng)關(guān)：是所有無線傳感器和無線聯(lián)動設(shè)備的信息收集控制終端。所有傳感、探測器將收集到的信息通過無線網(wǎng)關(guān)傳到授權(quán)手機(jī)、平板電腦、電腦等管理設(shè)備，另外控制命令由管理設(shè)備通過無線網(wǎng)關(guān)發(fā)送給聯(lián)動設(shè)備。

比如家中無人時門被打開，門磁偵測到有人闖入，則將闖入報警通過無線網(wǎng)關(guān)發(fā)送給主人手機(jī)，手機(jī)收到信息發(fā)出震動鈴聲提示，主人確認(rèn)后發(fā)出控制指令，電磁門鎖自動落鎖并觸發(fā)無線聲光報警器發(fā)出報警。

無線智能調(diào)光開關(guān)：該開關(guān)可直接取代家中的墻壁開關(guān)面板，通過它不僅可以像正常開關(guān)一樣使用，更重要的是它已經(jīng)和家中的所有物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備自動組成了一個無線傳感控制網(wǎng)絡(luò)，可以通過無線網(wǎng)關(guān)向其發(fā)出開關(guān)、調(diào)光等指令。其意義在于主人離家后無需擔(dān)心家中所有的電燈是否忘了關(guān)掉，只要主人離家，所有忘關(guān)的電燈會自動關(guān)閉?；蛘咴谀闼X時你無需逐個房間去檢查燈是否開著，你需要做的只需按下裝在床頭的睡眠按鈕，所有燈光會自動關(guān)閉，同時你夜間起床時，燈光會自動調(diào)節(jié)至柔和，從而保證睡眠的質(zhì)量。

無線溫濕度傳感器：主要用于探測室內(nèi)、室外溫濕度。雖然絕大多數(shù)空調(diào)都有溫度探測功能，但由于空調(diào)的體積限制，它只能探測到出風(fēng)口空調(diào)附近的溫度，這也正是很多消費(fèi)者感覺其溫度不準(zhǔn)的重要原因。有了無線溫濕度探測器，你就可以確切地知道室內(nèi)準(zhǔn)確的溫濕度。其現(xiàn)實(shí)意義在于當(dāng)室內(nèi)溫度過高或過低時能夠提前啟動空調(diào)調(diào)節(jié)溫度。比如當(dāng)你在回家的路上，家中的無線溫濕度傳感器探測出房間溫度過高則會啟動空調(diào)自動降溫，等你回家時，家中已經(jīng)是一個宜人的溫度了。另外無線溫濕度傳感器對于你早晨出門也有著特別意義，當(dāng)你呆在空調(diào)房間時，你對戶外的溫度是沒有感覺的，這時候裝在墻壁外的溫濕度傳感器就可以發(fā)揮作用，它可以告訴你現(xiàn)在戶外的實(shí)時溫度，根據(jù)這個準(zhǔn)確溫度你就可以決定自己的穿著了，而不會出現(xiàn)出門后才穿多或者穿少的尷尬了。

無線智能插座：主要用于控制家電的開關(guān)，比如通過它可以自動啟動排氣扇排氣，這在炎熱的夏天對于密閉的車庫是一個有趣的應(yīng)用。當(dāng)然它還可以控制任何你想控制的家電，只要將家電的插頭插上無線智能插座即可，比如飲水機(jī)、電熱水器等等。

無線紅外轉(zhuǎn)發(fā)器：這個產(chǎn)品主要是用于家中可以被紅外遙控器控制的設(shè)備，比如空調(diào)、電動窗簾、電視等等。通過無線紅外轉(zhuǎn)發(fā)器，你可以遠(yuǎn)程無線遙控空調(diào)，你也可以不用起床就關(guān)閉窗簾等。這是個很有意義的產(chǎn)品，它可以將傳統(tǒng)的家電立即轉(zhuǎn)換成智能家電。

無線紅外防闖入探測器：這個產(chǎn)品主要用于防非法入侵，比如當(dāng)你按下床頭的無線睡眠按鈕后，關(guān)閉的不僅是燈光，同時它也會啟動無線紅外防闖入探測器自動設(shè)防，此時一旦有人入侵就會發(fā)出報警信號并可按設(shè)定自動開啟入侵區(qū)域的燈光嚇退入侵者?；蛘弋?dāng)你離家后它會自動設(shè)防，一旦有人闖入，會通過無線網(wǎng)關(guān)自動提醒你的手機(jī)并接受你手機(jī)發(fā)出的警情處理指令。

無線空氣質(zhì)量傳感器：該傳感器主要探測臥室內(nèi)的空氣質(zhì)量是否混濁，這對于要回家休息的你很有意義，特別是有嬰幼兒的家庭尤其重要。它通過探測空氣質(zhì)量告訴你目前室內(nèi)空氣是否影響健康，并可通過無線網(wǎng)關(guān)啟動相關(guān)設(shè)備優(yōu)化調(diào)節(jié)空氣質(zhì)量。

無線門鈴：這種門鈴對于大戶型或別墅很有價值。出于安全考慮，大多數(shù)人睡覺時會關(guān)閉房門，此時有人來訪按下門鈴，在房間內(nèi)很難聽到鈴聲。這種無線門鈴能夠?qū)粹徯盘杺鬟f給床頭開關(guān)提示你有人造訪。另外在家中無人時，按門鈴的動作會通過網(wǎng)關(guān)傳遞給你的手機(jī)，而這對你了解家庭的安全現(xiàn)狀和來訪信息非常重要。

無線門磁、窗磁：主要用于防入侵。當(dāng)你在家時，門、窗磁會自動處于撤防狀態(tài)，不會觸發(fā)報警，當(dāng)你離家后，門、窗磁會自動進(jìn)入布防狀態(tài)，一旦有人開門或開窗就會通知你的手機(jī)并發(fā)出報警信息。與傳統(tǒng)的門窗磁相比，無線門窗磁無需布線，裝上電池即可工作，安裝非常方便，安裝過程一般不超過2分鐘。另外對于有保險柜的家庭來說，這種傳感器還能夠偵測并記錄下保險柜每次被打開或者關(guān)閉的時間并及時通知授權(quán)手機(jī)。

太陽能無線智能閥門：這是通過太陽能供電的無線澆灌系統(tǒng)。一般工作流程是土壤濕度傳感器將土壤含水情況發(fā)送給無線網(wǎng)關(guān)，一旦土壤缺水，無線網(wǎng)關(guān)就會發(fā)出控制指令給無線智能閥門通知供水，同時將供水時間和供水量傳遞給網(wǎng)關(guān)，并通過網(wǎng)關(guān)保存在手機(jī)或其它設(shè)備上。

無線床頭睡眠按鈕：這是個可以固定或粘貼在床頭木板上的電池供電裝置，它的作用主要是幫助你在睡覺時關(guān)閉所有該關(guān)閉的電器同時啟動安全系統(tǒng)進(jìn)入布防狀態(tài)。比如啟動無線紅外防闖入探測器、窗磁、門磁等進(jìn)入預(yù)警布防狀態(tài)。另外它也能幫助你啟動夜間的照明模式，比如當(dāng)你夜間起床時，打開的燈光就會很柔和，而不會像進(jìn)餐時那么明亮，即使這是同一盞燈。

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