时间:2023-09-04 16:55:36
开篇:写作不仅是一种记录,更是一种创造,它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感,将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇智能家居的主要技术,希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友,陪伴您不断探索和进步。
关键词:智能家居 构成 技术 发展预测
中图分类号:TP27 文献标识码:A 文章编号:1007—3973(2012)009—030—02
1 智能家居的国内外发展情况
智能家居是指通过利用电脑、网络、综合布线技术等,建立家庭信息管理平台,将家居生活中的各种子系统(防盗报警系统、家电控制系统等)联系成一个整体,通过一定的媒介平台,如电脑网络、有线电话、GSM网络等,构成家庭信息与外界的沟通的通道,实现家居用品的远程控制和监测,满足人们对家居系统安全、舒适、方便方面越来越高的要求。随着科技的进步和人们对居住环境要求的提高,只能家居系统拥有广阔的发展前景。
智能家居系统概念最初是在1984年提出的,美国联合科技公司(United Techno1ogies Building System)将建筑设备信息化、整合化概念用到CityPlace—Building,出现了“智能型建筑。到上世纪80年代,开始出现采用电子技术的家电,结合家用电器、通信设备和安全防范设备形成住宅自动化的概念。80年代末,随着通信技术和信息技术的迅猛发展,在美国出现了Smarthouse,是通过总线技术对住宅中的童心、家电、安防设备进行监控与管理的系统。从此,智能家居的概念基本建立。上世纪末,新加坡推出了家庭智能化系统,在现场模拟中看到已有较为晚上的报警、监控、控制功能,同时还有一些使家居生活更加方便、舒适的功三表抄送、电话接入等功能。但由于家庭自动化设备的安装费用较高,市场并未真正打开。
我国上世纪末引入了智能家居,智能家居在我国发展逐渐被人们熟悉,现在逐步进入快速发展的时期。2000年,我国召开了首届国际建筑智能化峰会,智能化家居开始在国内推广,到2005年,我国信息产业部批准《家庭网络平台》和《信息设备资源共享协同服务》两个技术标准,只能家居在我国取得飞速的发展,到现在,我国已有10余家企业相继加入这个行业,如居美宜家和天津瑞朗智能家居电子科技有限公司,中国的智能家居市场逐渐被打开。智能家居的概念被越来越多的人所熟悉,有不少人在装修时会考虑智能家居的购买,智能家居系统逐渐进入了一些的大型社区,进入市民的生活。近年来我国房地产业的迅速发展也使智能家居受到更多的关注,智能家居成为房地产开发商的炒作的卖点,将智能家居引入新建楼盘中。随着市场的扩大,很多厂家都将自己原来单一的产品进行技术整合,加入智能家居控制使其功能更加完善和人性化,从而取得更好的经济效益,也使智能家居控制更加普及。随着智能家居有其方便、安全、人性化的优点,很多消费者都在考虑选择智能家居产品。
虽然我国智能家居的发展前景令人欣慰,但也存在很多阻碍因素。我国智能家居发展还不成熟,缺乏统一的设计和评价标准,市面上的产品稳定性和可靠性还不够,安装和吊饰成本高,一般公民承担不起,不能大范围普及,另外还缺乏各行业之间的良好的合作体系,这些问题都限制了智能家居的发展。
2 智能家居控制系统的构成
智能家居要实现的主要功能包括:遥控控制功能、高加密(电话识别)多功能语音电话远程控制功能、定时控制功能、集中控控制功能、场景功能、网络远程控制功能、全球网络视频监控功能、安防报警功能、影音设备共享功能、数字家庭客厅娱乐系统、背景音乐系统、指纹锁、新风空气调节方案、宠物保姆,概括起来主要是家庭安全防范、家庭设备自动监控、设备远程控制、家庭通信几方面的功能。
智能家居系统主要的组成部分是:系统服务器、家庭控制器、路由器、电缆调制解调器头端设备CMTS、交换机、通讯器、控制器、无线收发器、探测器、传感器、执行机构、打印机等。其中系统服务器、家庭控制器、路由器、电缆调制解调器头端设备CMTS将家电设备联系在一个网络中,构成家具设备之间、同外界的信息交流的通道,交换机、通讯器实现信息的交换,探测器、传感器将设备相关的信息传递给控制器或者通讯器,控制器接受设备相关信息输出控制信号实现家居设备的控制、调节,执行机构接受控制器的控制信号,实现家居设备的开关和调节,如继电器等,打印机用于打印一段时间家居控制系统的工作情况。
3 智能家居系统的相关技术
智能家居系统综合了多种先进的技术,包括计算机技术、数字技术、网络通信技术和综合布线技术等,都是较为先进的科学技术,计算机技术、数字技术、网络通信技术是现在的热门技术,还在迅猛的发展中,智能家居系统也会随着这些先进技术的发展和更新换代而发展。
计算机技术是上世纪最伟大的科技发明之一,计算机已被人们大量使用,可完成算数、逻辑运算等,同时有大容量的存储器,配件包括鼠标、键盘、显示器、打印机等,功能强大。但是在智能家居控制系统中有时候会选择功能没有那么强大,体积小、价格便宜的微控制器,如单片机。数字技术是随着计算机技术的发展而产生的技术,主要是将普通信号转换为计算机可识别的二进制码进行运算、存储、传送、还原的技术,在工作过程中还要完成信息的编码、解码和压缩,也被称为数字控制技术。网络通信技术通过计算机和通信设备对图形文字等信息进行采集、处理、存储和传输,达到资源共享,是智能家具控制系统实现远程控制的关键,近年来网络通信技术发展得功能更加强大,形式更多样化。综合布线是建筑物内信息传输的网络,使语音、数据通信设备、交换设备和其他信息管理系统相连,同时与外部网络相连,是建筑物信息传送的神经。
4 智能家居系统的发展预测
智能家居系统是因人们对家居生活的更高要求而产生的,它的发展也会因为人们的要求的变化而发展,把握住消费市场的方向,会跟着人们对家居系统的要求的提高而变得功能更多样化,稳定性和可靠性都大大提高。智能家居是多种技术融合的产物,它的发展速度和发展的方向还会受到这些技术的发展的制约。下面本文从消费者和市场影响方面以及技术层面对智能家居控制系统的发展做出预测。
4.1 从消费者和市场影响看智能家居控制系统的发展
智能家居系统可以提供全方位的信息交换,优化人们的家居生活,提高家居生活的安全性、舒适度,做到能源的节约。因人们对家居生活要求的提高,智能智能家居要做到实用性、易用性和人性化,家居系统操作会越来越简单,功能更加实用、更强大、更智能,扩展更多的生活服务和健康服务,功能会功能将会越来越精彩。
我国因为人口数量大,的城市住宅以密集型小区为主,因此家具的智能化要结合整个小区的智能化,将智能家居控制系统与小区的智能系统紧密联系,而产生智能小区。智能家居控制系统多为小区配套系统是一段时间内智能家居的发展情况,但最终智能家居会独立出来,可以根据用户的喜好和需求自助选择系统功能。
随着智能家电的发展和成本的降低,智能家居控制系统必然会和家电行业结合,从而使智能家居系统配备家电产品。通过系统的整合,使整个系统的安装和调试更加系统,减少重复投资,降低安装和调试的费用,生产物美价廉的产品,使智能家居得到更好的普及,使智能家居走入一般人家,向“平民化”转变。
“可持续发展”是现在的经济和工业发展的主张,智能家居系统要通过智能化的手段达到节能减排,使用户长期受益,智能家居才能在市场中有旺盛的生命力。
4.2 从相关技术的发展看智能家居控制系统的发展
智能家居控制系统涉及的技术领域都处在飞速的发展中,智能家居也会随着这些技术的发展而发展和改变。
随着数字技术的发展,智能家居控制系统在电路设计上会更多的采用集成电路,这样可以使线路有很高的集成度,缩小体积,节约安装成本,也有更高的可靠性。采用数字化的显示方式,能提高显示的效果。采用数字化的通信传输方式,例如家电远程控制中就开始利用有线电话、有线网络,结合我国的网络普及程度还开始发展利用了GSM短信息数字通信平台的远程家电控制,具有较高的可靠性。
智能家居控制系统要通过网络的连接实现各种家具设备之间的信息传递和家居系统和外界的信息传递。随着网络技术的不断发展和普及,现有的有线组网技术(电话线、以太网、电力线)将逐渐被无线组网技术所取代,克服有线组网技术不限繁琐、影响美观、有剪线危险的缺点,无线组网技术无需布线,有安装周期短、后期维护容易、容易迁移的优点,功能的实现也更容易。基于GSM、GPRS、蓝牙技术、红外技术、WiFi技术等的远程控制较有线电话的远程控制就有诸多优点,GSM在我国覆盖面相当广,易于实现,较有线网络远程控制(如利用英特网和计算机的远程控制)功耗、成本低,安全性更高。今年还兴起了ZigBee技术,有低成本、低功耗、高质量等优势。
社会经济的发展和信息化程度的提高要求只能家居有更强大的功能,功能需求的多样化对智能家居的硬件平台提出了更高的要求。传统的单片机已不能满足日益扩大的功能要求,嵌入式控制系统应用到智能家居控制系统中,采用多片单片机联合控制或者是其他嵌入式系统平台,采用一些运算速度快、稳定性高、便于升级、性价比较高的芯片,如PHILIPS公司生产的LPC2131芯片较传统单片机就有很多优势。
智能家居的操作界面也必将更方便简洁,今年来的控制系统中已经开始采用彩色LED触摸面板。控制显示界面方面:加入3D立体成像动交界面的阐述;控制方面:加入声控、动作控制等;远程控制的方式也会更加多样化,从以往的有线电话控制,发展更多的基于INTER网和GSM网络的控制方式。今年兴起的物联网技术也将给智能家居的发展带来新的契机。
5 总结
智能家居从上世界末进入中国以来已逐渐被人们所熟悉,它结合了计算机技术、数字技术、网络通信技术和综合布线技术,是多种先进技术融合的产物。到现在智能家居对人们来说已不是一个陌生的名词,已经开始逐渐进入人们的生活,走进一些新兴的大型小区,但是由于其安装和调试成本较高,没有确定的规范,没有行业间的合作体系,智能家居在我国并没有普及。随着相关技术的发展和人们对家居系统不断提出更高的要求,智能家居控制系统必将成为未来住宅的发展趋势,走进普通居民的家居,进一步提高居民的家居生活品质与品味。
参考文献:
[1] 付蓉,严建亮.智能家居远程视频监控系统的设计与实现[J].计算机技术与发展,2012(3):137—140.
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[3] 贾琢成.霍尼韦尔HRIS—1000系列 单户型智能家居系统注重用户体验[J].智能建筑,2010(2):40—46.
关键词: 智能家居;家庭自动化;家庭网络;LED灯
引言
作为住宅建筑采用的家居方式之一,智能家居在住宅生活中,将信息通信技术与只能安防技术、智能控制技术等结合在一起,构建出适合住宅居家的科学系统与家庭事务管理体系。作为新一代光源,LED 光源已经开始在各个照明灯饰品类中被广泛应用。LED 灯是目前惟一可替代普通白炽灯、节能灯的新型照明产品,节能、环保性能好,除能提高家居安全、便利,实现艺术性的家居住宅以外,还能为人们提供一个良好的环保的居住环境。
上个世纪末,智能家居这个概念在我国住宅建筑开始萌芽,历经数十年的发展,在市场上还处于初步发展的状态。2012年之后,随着我国十二五计划的实施,智能家居市场的发展明显加快,迎来了第二次市场革命。智能家居市场也即将步入一个发展的新时期。
1.概述智能家居
智能家居是指利用先进的计算机技术、网络通信技术、综合布线技术, 将与家居生活有关的各种子系统有机地结合在一起, 通过统筹管理, 让家居生活更加舒适、安全、有效。与普通家居相比,智能家居不仅具有传统的居住功能, 提供舒适安全、高品位且宜人的家庭生活空间; 还由原来的被动静止结构转变为具有能动智慧的工具, 提供全方位的信息交互功能, 帮助家庭与外部保持信息交流畅通, 优化人们的生活方式, 帮助人们有效安排时间, 增强家居生活的安全性、舒适性, 甚至合理控制各种能源的使用。作为智能家居的一部分,LED 灯已在社会阶层的各个领域应用,与传统光源比较,LED 照明比节能灯节能百分之五十以上,1 个5 瓦的家用LED球形灯泡,可以替代1 只10瓦左右的节能灯。相比于传统节能灯还具有具有无频闪、无辐射、无铅、无汞众多特点。凭着节能省电,寿命长,健康环保等优势,未来会在民用家居领域得到广泛的应用,甚至全面取代荧光灯,成为智能家居照明灯具的首要选择。
2.当前对我国智能家居发展产生阻碍的因素
笔者做过一个调查研究:在很多从事智能化建筑行业推广的工作人员中,很多极力提倡建筑家居智能化的专业人员,他们之中不乏建筑工程师或者是企业部门的主管,他们的家中大都没有实现家居智能化。主要原因有以下几个:
(1)住宅者本身没有对智能家居有明确的目的;
(2)智能家居产品不成熟;
(3)智能家居系统操作太繁复,不利于操作者学习;
(4)购置智能家居的过程不简便,不能像购置家电一样随心、随喜好;
(5)价格超出承受范围;
(6)在法律上没有一套完善的制度去解决相应的问题;
以上现象的出现,凸显出市场中蕴含的不成熟的工作。智能家居仅仅是一个概念性的存在停留在人们的视线中,用户在渴望家居智能化的同时,也担心自己的真实需求能否得到实实在在的满足。此外,智能家居系统产品在社会服务中存在滞后现象,这也是造成现在智能家居市场不景气的重要原因之一。
3.简析当前我国的智能家居市场发展并提出相关策略
目前能进步我国民众视野的智能家居一般都标榜着高档楼盘的字样。这样的销售策略虽然在一方面起着积极的作用,但是从民众角度而言,也潜意识的传输给民众一个“价格高”的观念。因此,智能家居的发展需要创新一个合理的经销模式,以此提高民众对智能家居的认知度和接受度。
3.1 打造品牌形象,提升产品品质
智能家居作为信息时代与网络时代的新兴产品,其与传统家具有着特殊的作用。智能家居所推行的对象主要是中产阶级。这部分人对于生活品质的要求不尽要求安全度高,而且注重产品品牌。目前我国的智能家居市场没有龙头品牌,没有绝对占领市场的引领产品。因此,目前的当务之急是要注重智能家居产品的品牌的打造。通过产品的品质、品牌,树立一个消费者信得过的,乐于接受的品牌产品。
3.2 提倡体验式营销策略,提高消费者对智能家居的认知水平
智能家居市场对于大众消费者而言还是一个不太熟悉的市场领域,大部分人对于智能产品还只是停留在表面的字面理解上,或者只是通过媒体传媒得到一些简单的理解。因此,作为智能家居的市场营销,需要借助有效的营销手段来提高消费者对智能家居的认知。体验式营销策略就是一种有效的营销手段。营销方可以建立一个以消费者为中心的体验中心,让消费者通过体验智能家居的服务促进对其的理解。作为现代化的智能设备,只有让消费者体会到它实实在在的好处,才能有兴趣去做深一步的理解,才能切实了解智能家居的设计与功能。因此,体验式营销策略是促进客户接受智能家居的有效手段。
3.3 拓宽合作渠道,提升产品信誉
新生事物要想让人民尽快接受,就需要在推广方面努力做好行业资源的整合工作。智能家居的推广不能仅限于市场推广。它可以拓宽自身的合作渠道。比如利用房地产商的宣传提升自己的知名度。一方面可以提升房地产商的市场竞争力,让智能家居成为房地产商的热卖点。另一方面,与房地产商的合作,将智能家居的成本加入到房产开发的预算中,在无形中就告诉消费者,智能家居的消费其实不是那么的昂贵。智能家居还可以与装修公司合作,一起做好宣传推广工作。借助于装修公司的宣传平台,让消费者从装修的角度了解智能家居的产品及其功用。例如,在家居装修中融入智能家居LED照明,让消费者体验家居装修中智能元素所产生的光色调节效果及其便捷可调、体积小、隐蔽性强等特点。同时,也让家居装修方增加了一个宣传点。让消费者体会到一种新的消费模式,建立一个舒适的良好的家居环境。
4.结束语
我国要想实现家庭信息化,普及现在家居智能化,构建让人们更为轻松舒适的家居生活,首先就要让人民群众了解并接受智能家居市场的发展。随着信息化社会的发展,智能化家居将注入融入到大众生活中,并引领新时代新生活。人民群众的生活也会因为智能家居的融入步入一个新的台阶,让人们过上更为舒适安康的生活。
参考文献:
[1]中国智能家居行业发展研究报告[R].千讯行业研究机构出版,2012.
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[5]《2005-2006年智能家居网络领域投资机会研究报告》[R]计世资讯,2006.
智能家居成可视对讲新卖点
在房产市场蓬勃发展的带动下作为小区门禁重要环节的可视对讲经过十多年的发展,日益成为新建小区住宅不可或缺的重要安防组成部分。国内也形成了以视得安罗格朗、冠林、安居宝、振威等为代表的一批品牌企业。小区式住宅作为我国城市住宅的基本形式,也同时为可视对讲产品提供了一个十分广阔的市场,巨大的市场容量使得在目前的国内可视对讲市场中,除了知名品牌外,同样生存这为数众多的中小品牌及无品牌产品。
由于可视对讲产品的选购权不在终端用户而是取决于工程商、集成商和房地产开发商,所以尽管是一些定位高端的品牌产品,往往也是业内出名而业外无名。作为业主来说,很少主要到自家小区使用的可视对讲产品品牌,自然也不足为奇了。在可视对讲这片针对集成商和房产商的市场中,不少无牌产品往往也可以凭借提供的丰厚利润和不同楼盘的定位,在激烈的市场竞争中占据一席之地。
在此形势下,品牌厂商选择的是提升产品的技术含量与附加值,创造差异化的可视对讲新品,从而远离价格战的“泥潭”。随着可视对讲行业在技术上,从模拟走向数字、从总线走向TCP/IP这为厂商寻求新的差异化创造了便利的条件,在传统对讲系统的基础上集成家庭安防、灯光、家电控制等功能也成为了可能。具备智能家居多种功能的智能终端产品应运而生。不少可视对讲厂商自去年开始相继推出以智能终端为代表的智能家居产品,视得安罗格朗引进了意大利Bticino智能家居系统;冠林推出基于WI-FI无线网络技术的W5智能终端;佳乐推出18.5mm超薄机身的智能终端机;今年上半年振威也针对居逸智能家居终端展开了全国范围内的巡展;TCL易家通智能终端的全国招商也如火如荼的全面展开。
各大品牌不约而同的将注意力集中到了“智能家居”这一概念之上。“智能家居”开始成为可视对讲行业新的差异化概念。在照明电气、家电等周边厂商纷纷抢滩智能家居市场的当下,智能家居无疑也同时成为了可视对讲产品的全新卖点。在采访过程中我们了解到不少可视对讲厂商更是将智能家居看做未来可视对讲产品的高端定位所在。深圳TCL研发总监冯万良认为:“对于国内不少每平米动辄数万的高档社区而言。其搭配高端的配套设施和产品,智能家居就是可视对讲很好的替代产品,同时也为创造舒适的高科技生活带来了可能”。
另一方面,在原材料价格上涨的大趋势下,智能家居无疑也为广大可视对讲厂商带来了新的利润点。泉州佳乐电器营销总监许景忠,在接受本刊记者采访时表示:“经过前三四年价格淘汰战,目前国内可视对讲行业的四五百家厂商,在近年来原材料价格等运营成本上涨的压力下,其传统可视对讲产品价格下降已无多大的空间。目前只有在追求更高产品质量、工艺及外观的条件下,以自已独特的优势、合适的市场价格,才能在这严俊的市场中生存,而智能家居产品则是适应目前市场需求的一个新卖点”。
群雄逐鹿创造发展新契机
反观智能家居市场,伴随智能家居概念引入国内八年以来,市场经历了漫长的启动期,却迟迟没有迎来市场井喷期的到来。在可视对讲厂商伺机进军智能家居的同时,不少传统厂商开始更加务实的将工程项目和渠道建设作为发展的重点。完善好自身的渠道建设,似乎也是在另一方面为应对周边行业品牌企业的进入做好积极准备。对于可视对讲行业的介入,无论是传统智能家居厂商还是可视对讲厂商都无一例外的对市场前景表示出乐观的态度。
厦门振威技术中心付伟副总经理认为可视对讲厂商加入所带来的主要影响在于:“首先,强化市场竞争;做为一个比较成熟的行业,楼宇对讲行业集中了很多有实力的国内主流厂家,大家参与进来肯定会使这个市场竞争更激烈,有竞争才会使行业更好地发展,也能为用户提供更多服务、更多选择。其次,丰富推广渠道;当前智能家居的厂商大家各自背景不同,推广渠道也不同,楼宇对讲厂商有自己独特的渠道优势,这样在产品导入期各显神通,会加快产品导入,促进市场成长”。
对于智能家居从理念到产品的普及,瑞讯科技数字住宅部销售总监严建新表示:“这些年我们一直在关注,智能家居如何进入到千家万户这个最实现的问题,也就是智能家居平民化的问题,只有智能家居产品真正做到平民化,那智能家居的市场才能真正走向成熟,而这几年的智能家居应用,事实上还是停留在“先富起来的人”才能享用的市场现状,主要还是以高端别墅等个人业主使用为主”。
智能家居市场的发展需要改变消费者原有的消费习惯,其前提是需要加快智能家居理念的传播,深圳汇创智能总经理李守恩提出:“参与的厂商、销售商越多,智能家居产品推广的力度、影响度就会更深、更大,从而对市场消费观念的影响更明显,这样更有利于智能化产品的普及与推广”。
国内不少智能家居企业在多年的推广过程中也摸索出了如:“体验式销售”这样行之有效的措施,我们也注意到北京奥运会期间,海尔集团分别在北京朝阳公园与青岛奥帆中心建立了两处体验中心向普通市民与游客开放,展示U-home等多套相关智能化系统,使得更多的普通人零距离的感受到智能家居所带给生活的新体验。智能家居市场的开拓,也是对于广大消费者消费习惯的一次全新引导,这更需要整个智能家居行业从厂商到工程商、商、经销商以及房产商相互合作形成对于智能家居推广的合力。
走向合作期待共赢发展
智能家居市场的整体发展,仅凭传统厂商的精心耕耘,是远远不够的,广阔的智能家居市场需要更具实力的大厂商介入。对于周边行业向智能家居市场的渗入,很多传统的智能家居厂商纷纷对合作表示出了欢迎的态度。在目前的智能家居市场,通过工程市场以及与房产商合作是智能家居产品推广所采取的主要方式,可视对讲厂商凭借多年的工程项目合作经验以及在对讲“甲购”市场积累的房产商资源。无疑将成为助推智能家居市场发力的重要砝码。
现阶段,传统智能家居厂商与可视对讲在产品线上存在一定的差异,传统智能家居企业的优势在于家庭内部系统的控制,而可视对讲产品则更侧重于小区联网安防领域,这种差异在一定程度上也可以视作产品的互补。令人欣喜的是这种互补关系不仅仅停留在技术合作领域,而且也开始向渠道资源共享方面延伸。据上海索博智能副总经理杨华介绍:“自从索博与福建冠林科技建立合作以来,索博在工程上取得很大成功,已经有很多小区工程准备把智能灯光和电器控制的功能加到整体方案当中,应该说这种合作带来的是双赢的效果”。
深圳普力特市场部总监石峰表示:“对讲厂商的进入也将会带动智能家居技术的不断发展。可视对讲厂商虽然不能立即取代现有主流智能家居品牌的市场地位,但也将会提高这些品牌的危机意识,促使他们对新技术,新功能的研发,保持市场竞争的优势地位;同时双方在市场上的竞争与共存,也必将促使双方的技术的交流,相互取长补短。智能家居厂商在智能控制技术上的优势是可视对讲厂商的一段时间内无法达到的,现阶段进入智能家居行业的对讲厂商,大部分还采用比较原始的集中式布线技术,这种技术,不论是施工布线、信号传输速率、控制的方便性、集成性上,都有着不少的劣势;当然,对讲厂商在可视对讲产品上的数字化,集成化,风络化上的优势也非常明显,彩色可视对讲及具有报警联动和信息功能的对讲产品,更体现出了个性化、智能化等在智家居产品上才有的特点,而目前智能家居部分厂商,也已经涉足可视对讲产品开发;对讲技术与智能控制技术的进一步融合,集成可视对讲,安防,灯光,家电,小区服务与信息读取等功能的产品,必将成为智能家居市场的主流产品。
此外,传统智能家居厂商与可视对讲厂商的合作无疑会加速智能家居市场朝着纵深方向发展,广西科力屋研发部经理李名鸿提出:“主要应用于小区网络的可视对讲产品,与侧重于家庭内部自动化控制的家居产品若能携手合作,则家庭内部控制网络与小区网络的融合就是水到渠成的事情,对双方以及终端用户都有莫大的好处”。
楼市寒潮有望催生智能家居新发展
今年以来的房产市场上,深圳等地楼市相继跳水,买房送装修、送家电甚者送车的促销,已经不在能够打动消费者,而智能家居恰好为降温中的楼市提供了全新的卖点。
随着科技的发展与自动化技术的广泛应用,智能家居逐渐运用于人们生活当中。物联网是指运用自动化的传感设备实现物质与互联网的交融,进行信息通讯与智能化操作管理的一种网络模式。智能家居利用基于互联网技术的智能管理系统能实现家居舒适、安全的特性,为人们提供更好的家庭居住环境,实现数字化与智能化的生活。本文首先阐述了物联网的含义与智能家居的功能,然后对家居物联网的内涵与物联网技术在智能家居系统中的应用做出了具体的说明,对智能家居在未来生活中研究与应用提供了参考。
一、物联网的定义与核心技术
智能家居的概念在20世纪初就已经出现,随着计算机信息技术的发展,为智能家居注入了新的内容,但是目前智能家居并没有在人们生活中普及。近年来对物联网技术的研究不断深入、云计算技术也日趋走向成熟,这带动了智能家居新的发展,为智能家居的普及提供了新的契机。
物联网(Internet of Things,简称:IOT)是一种基于互联网发展与延伸的新兴网络模式,是以互联网为核心的扩展网络,但是用户端延伸到物品,实现了物物间的信息交换与通信交流。物联网核心技术包括全球定位系统、传感器、红外感等传感设备以及应用软件与网络服务等,其中比较重要核心技术有RFID技术、WSN 技术与传感器。
二、智能家居的主要功能模块与解决方案
智能家居系统主要有五个模块:主控模块、电器控制子系统、照明控制子系统、安全控制子系统以及网络控制子系统,五个模块有不同的功能,但是互相之间相互关联、相互配合,组成完整的逻辑结构,指导并控制智能家居的整体运行,提高了家居的信息化水平,为人们提供安全、舒适、智能的家居环境。智能家居有不同的房间模式,根据用途的不同分为不同的功能房间,利用照明设备等其他功能设备实现家居额外功能的满足,满足人们现代、智能的生活需求,为人们创造和谐、舒适的环境氛围。
三、家居物联网概述
原有的智能家居之所以没有在人们生活中得到广泛地普及与运用,是因为基于家庭环境的功能不够满足人们需求与期望。将物联网技术应用到智能家居系统中,并联合相关的传感技术进行技术的融合,有利于新型智能家居功能的全面提升。家居物联网在信息自动化技术的促进下丰富并完善了其框架系统,目前家居物联网的框架体系主要包括感知层、网络层和应用层三个层面。
人们的日常生活对于家庭环境的全面感知就是感知层所反映的内容,一般通过传感器表现出来,智能家居的其他子系统都是通过感知层进行动作的执行;智能家居系统的网络层是在原有家庭网络的基础上与物联网通讯互相结合的产物,是智能家居系统中的核心层面;智能家居系统的应用层指的是通过云计算技术进行家居硬件处理的系统,能够有效地降低家居投资成本,给人们的生活提供大量的计算与分析途径,包含着丰富的科学知识与模型,利用智能家居云感知模型对家居进行智能的用户感知与处理,给人们带来各种健康、便利的家居服务。
四、物联网相关技术在智能家居中的应用分析
目前物联网技术在智能家居系统中应用仍处于发展阶段,相关技术的应用并不够到位,但是物联网某些典型的技术如感知技术在智能家居中的应用正处于逐渐成熟阶段,下面对物联网感知技术在智能家居中的应用进行具体的分析:
无线温湿度传感器是一种基于物联网感知技术的感知设备,主要功能是检测室内、外的温湿度,虽然空调也有相关的温度、湿度检测功能,但是其检测功能具有局限性,并没有兼顾到距离空调出风口较远空间的环境,因此产生的数据往往与人们的感受有一定的差距。无线温湿度探测器很大程度地突破了地域与空间的限制,产生的温湿度数据的准确性高,对人们进行室内温度调节具有指导意义;也可以为室内的人们提供准确的户外温度,人们可以根据准确的实时温度决定自己外出的穿着,为人们生活提供了便利。
无线空气质量传感器与无线温湿度传感器的原理相同,用于帮助人们检测室内的空气质量,告知人们实时的空气质量是否满足健康需求,对于有幼小孩子的家庭作用巨大。当无线空气质量传感器给人们提供了准确的空气质量数据,人们就可以根据实际情况开启相关空气净化设备优化室内空气,有效地调节室内的空气质量。
无线红外防闯入探测器作为重要的物联网感知设备在人们家庭安全方面发挥着重要的作用,该检测器的操作方便,通常设置在床头,人们只需按下睡眠按钮,就可以立刻开启夜间防入侵模式,如果有人非法入侵就会发生报警信号通过无线网反馈到关联的手机上,告知房间主人并采取相关的措施。无线红外防闯入探测器为大户住宅居民提供了很大程度的便利,有的探测器还可以在有人闯入入侵区域时打开警告的灯光以警示入侵者。另外,无线红外防闯入探测器的无线门铃可以给居住用户提供及时来客信息提醒,比如当居住用户熟睡或者不在家的情况下,如果有人按下门铃,就可以通过无线网传输到手机上,及时提醒用户家庭的安全现状与信息。
无线门磁与窗磁也是用于防入侵的传感器,当人们离开家时,房间的门、窗磁就会处于警惕状态,如果门、窗有任何的开动,该系统就会向人们手机发出报警信息。无线门磁与窗磁的安装较为简便,还经常用于家庭保险柜的安全监测,及时将保险柜的打开以及关闭时间传输到人们的手机上。
五、结束语
关键词 ZIGBEE;物联网;智能家居系统设计
中图分类号:TP273 文献标识码:A 文章编号:1671-7597(2013)17-0032-01
智能家居系统的发展和更新换代已经经历了四代的变革,智能家居系统也在实践中不断的完善和优化。当今,智能家居系统的发展趋势是朝着自动化、实时化、高效化、稳定化的方向逐步发展。基于ZIGBEE的物联网的智能家居系统的建立正是对前几代智能家居系统的继承和发展,它也在不断的发现问题、解决问题,实现智能家居系统的更新换代升级。这么做就是为了更好地满足人们对智能家居系统的高品质、高品位的需求。用户通过对智能管理系统的充分利用,可以让家居生活变得更舒适、更安全、更有品位。
1 ZIGBEE技术的解析
ZIGBEE技术是一种新型的技术升级,它介于无线标记技术和蓝牙之间,主要用于近距离的无线连接,其目标是为了实现低能耗、低成本、近距离、高安全性的双向通信。它的标准是由IEEE802.15技术委员会制定的。它有三种可供使用的频段,分别针对的是美国、欧洲和其他地区。ZIGBEE技术作为一种新兴的技术,它具有以下技术特点。
1.1 是网络容量大
通过ZIGBEE技术建立起来的网络最多可以包含255个网络节点,如果再加上网络协调器,整个网络最多可以容纳6400个ZIGBEE网络节点。
1.2 强大的兼容性
使用ZIGBEE技术可以与现有的控制网络交互链接,无任何抵制。
1.3 数据传输可靠
ZIGBEE技术采用了碰撞避免机制来保障传输数据的可靠性,通过一定的技术支持,可以实现避免发送数据的竞争和冲突,同时每个发送的数据必须保证接收方接收信息并予以确认。
2 基于ZIGBEE的物联网的智能家居系统的技术结构
以ARM微处理器为中心,建立家庭网关平台,对外通过互联网连入公共网络,对内通过ZIGBEE的物联网在家用电器和其他设施中通过局域网连接。
使用ARM微处理器芯片S3C2440作为智能家居系统的主要控制器,利用ZIGBEE芯片JN5121组成只能家居控制系统,将家庭中的其他控制器与ZIGBEE无线节点模块相结合,拓展出更多的功能模块。
在WEB服务器和通用网管程序的基础上实现家庭主控制器对家用电器与安全防卫的本地和远程监控,完善嵌入式家庭网关设计程序。
3 基于ZIGBEE的物联网的智能家居系统
ZIGBEE技术应用在家居系统上,它的主体结构主要是由一个ZIGBEE协调器分节点和3个ZIGBEE终端器组成,3个ZIGBEE终端器节点分别连接门禁系统、电气系统和温湿度传感器,然后通过无线信号传输器把传感器数据传输给协调器节点,再由家居智能系统终端控制器和处理器作出处置。
在基于ZIGBEE的物联网的智能家居系统中,ZIGBEE家庭无线网络是这个智能系统中最重要的部分,它的主要功能是对家庭中的各种信息进行监控,采集各种数据并收集各种有用信息,保存并传输给家庭网关中。家庭网关是家庭内部网与外部网进行信息交换的核心,它的主要功能就是保证通信协议的转换和信息的实时传递。用户可以通过互联网、移动通信网络与智能家居系统的互通,对家中的信息实行实时监控。
在一个ZIGBEE网络中,ZIGBEE的网络拓扑结构主要有星形网、网状网和混合型。基于ZIGBEE的物联网的智能家居系统主要采用T1公司开发出的CC2430芯片来实现ZIGBEE网络通信。在这几种结构中,以网络网的功能最强大,它可以通过“多级跳”的方式来实现通信;星形网则具有简单、简洁和能耗低的优点,它的使用对象主要针对家庭的小规模应用,适合距离较近、复杂度较低的情况;而混合型的网络则介于两者之间。
通过利用T1公司的CC2430的ZIGBEE协议线,再通过设计出的各个节点的应用层软件,协调器节点上的系统进行初始化工作,等待家庭网关发送命令建立网络,ZIGBEE通信网网络建立后,等待终端的加入。在接收到家庭网关的命令后,在网络中发送监测的命令。这样形成循环模式,在收到终端的监测数据后再实时传送给家庭网关。
4 结束语
基于ZIGBEE的物联网的智能家居系统的设计和更新顺应了智能家居系统的发展趋势,在不断的优化、更新中,不断满足人们对于智能家居系统的高品质、高品位的需求。虽然,从前来看,基于ZIGBEE的物联网的智能家居系统仍旧存在这样和那样的问题,但从总体上看,基于ZIGBEE的物联网的智能家居系统基本上满足了人们对于家居系统的特定需求。
基于ZIGBEE的物联网的智能家居系统凭借着ZIGBEE技术的低能耗、低成本、近距离、高安全性的优点,对人们提高家居生活的品质和品位提供了一个很好的手段,它完全能够适应今后智能家居的发展需求。
参考文献
[1]周珊,蔡长青,舒英利.基于ZIGBEE的智能家居系统设计[J].科技论坛,2013(42).
智能家居区域市场调查历经上海和江苏两站的采访后,我们将目光聚焦浙江,在这座地处长江三角洲南翼的经济强省。据有关数据显示:2008年,浙江全省生产总值为21486.9亿元,比上年增长10.1%;人均生产总值为42214元,按年平均汇率折算突破六千美元大关,增长8.6%。在经济高速发展的同时,这片传承着吴越文化的秀色水乡,同样是一片孕育新兴产业成长与发展的宜居之地。在本次采访中,我们将以杭州和温州这两座具有代表性的城市为重点为大家剖析发展中的浙江智能家居市场。
市场差异明显 杭州提速较快
关注浙江智能家居市场的发展现状,首先我们将目光投向杭州,这座素有人间天堂之称的美丽城市,也同样拥有着如国内其他一线城市的高位房价。智能家居在这里也曾被开发商寄予了楼市新亮点的期望,在2007年底到2008年中旬,杭州有几家一线的开发商都不惜重金打造了智能家居的精装修样板房,但在实际推广中事与愿违,杭州蓝庭智能市场部经理吴磊告诉本刊记者:“各开发商以智能家居为亮点作为推广主题都没有收到很好的效果,现在有部分开发商已经将样板里的智能化设备撤走或是不以智能家居为推广重点”。
在房产商层面的尝试并未收到预期效果后,以集成商、工程商为主体的智能家居市场继续在摸索中发展。2006年开始从事智能家居专业集成的杭州昊辉智能系统有限公司,如今已成为当地一家知名的集成商,昊辉智能采购经理赵燕燕对三年多来杭州智能家居市场的发展做了一个形象的比喻:“在杭州市场,消费者一开始对‘智能家居’这个概念一点也不了解,甚至都没听说过,集成商只能通过一些渠道开拓市场,客户主要是有着极强接受新事物的能力和有一定经济能力的高端客户,当时的杭州市场打个比方说属于‘新生儿’阶段”。
“到现在三年多的时间过去,随着市场的发展,各地智能家居厂商崛起、各大小相关房产商工程商纷纷往智能家居行业靠拢,整个市场慢慢地充裕起来。‘智能家居’概念虽说还没有达到妇孺皆知的程度,不过市场知名度也算是慢慢建立起来了,装修的客户不管高端、中端还是低端客户,会时不时的提及‘智能家居’,这也是行业应该感到欣慰的一件事,从无人知到部分人知这是个极大的进步。现在的杭州市场打个比方说应该属于‘中学生’阶段”。
赵经理同时也对市场未来的走向作出憧憬:“市场需要成熟和规范,厂家、工程商、终端客户都应该相应得成熟起来,厂家产品需要优胜劣汰、工程商需要取精去粕、终端客户需要淘汰旧的生活理念接受新的智能生活理念,这个市场还需我们大家的努力推进,希望不用再过几年就能看到杭州智能家居市场会跨入有思想、有规范的成熟‘大学生’阶段”。
作为浙江省经济发展的另一高地,来自温州的博睿智能科技汤小祥经理表示:“就目前而言,温州的智能家居行业才刚刚进入一个智能家装‘新概念’的推广期,还谈不上发展,相比较一般地级城市,温州的市场容量和消费能力是绝对值得期待的,甚至要超过省会城市”。而另一方面,温州启迪智能科技徐炳盛经理也客观的认识到,“当前市场尚属于半开发状态,智能家居市场容量比较小,眼下高端客户仍是智能家居产品主要定位的消费群体。智能家居服务商基本都属于不专业,而客户群体概括说来也存在着‘有钱的客户不懂智能化,懂智能化的却消费不起’的现状”。
国内外品牌分布凸显层次
目前杭州与温州两地市场上的智能家居品牌分布基本涵盖了目前国内市场上常见的智能家居品牌。
以杭州市场为例,昊辉智能赵燕燕指出:“一些国外的产品品牌很响亮、开模制造都很精美,符合大众审美观,且产品质量称得上赞,但造价不菲,主要面向中高端市场;国内的品牌可能限于技术、设计、资金、视野等因素,品牌效果不是很好,开模比较粗糙,不过价格相对来说很便宜,这样主要是面向中端市场”。
纵观浙江智能家居市场,在高端市场,占据较大份额的还是一些国外品牌,如ABB、AMX、霍尼韦尔、快思聪、西门子、施耐德等,而国内品牌方面索博、波创、瑞朗、科力屋等也成为大家耳熟能详的品牌。近两年来发展较快的背景音乐领域,依然是以泊声、NuVo、澳斯迪、音・丽士为代表的主机式与向往、声扬、雨读等为代表的分体式共同发展,满足着不同层次的客户所需。
发展模式之殇 探索中寻求前进
在采访过程中,我们注意到以“智行天下、善行天下、商行天下”而闻名遐迩的温州人对接受新鲜事物拥有着与生俱来的优势,但在温州这片具备一定的市场消费力的市场上,智能家居却还没有真正发展起来。
在问及其中的原因时,博睿智能科技汤小祥经理认为这其中存在着多种影响因素:首先,目前智能家居产品技术并不完全成熟,经销商在经营过程中相当辛苦,在很大程度上,智能家居也还是拿灯光做为主打产品,让客户感觉不到智能产品带来的新鲜感;
其次,经销商一般没有自己的模式,也没有可参照的模式,只能边做边摸索,使智能家居发展变慢,不敢大投入,大都是在“无门无店”的环境中生存,生存都是很困难,更别说发展了。解决不了自己的发展模式,智能家居是没办法发展的;
第三,智能家居产品的价格居高不下,产量上不去直接导致价格永远不会降低。
经销商积极寻求市场突破点
对于开拓好本地市场,各家、经销商最大的期待还是来自于厂商的支持,杭州昊辉智能赵燕燕经理对于厂商、商和经销商三者的职责作出诠释:“厂商提供质量好的产品和鼎力相助的技术、物流服务等支持,并做好市场规范化和品牌打造的一系列活动;商则是配合厂家与经销商一起在所的区域内尽可能地做宣传,将厂家品牌知名度尽可能的提高,配合协调经销商开拓市场,给经销商一线的技术和销售支持;经销商需要大力开拓市场,利用好厂家产品资源和商支持资源,为扩大市场增加利润尽最大的努力”。
但在现阶段厂商提供的支持还较为有限的情况下,、经销商也开始较为现实的从自生出发寻求市场突破点,温州博睿智能科技便是通过成立自己的技术团队,实现优质产品的资源整合。汤小祥经理认为,“当前,厂商的主要工作还是应该精耕细作提高产品质量,本地市场的开拓,主要还是需要依靠经销商在当地树立良好的品牌和形象,经销商需要有好的产品,再有好的营销,这样才能走的远”。
对于智能家居理念与产品的本地化宣传的问题,温州启迪智能科技徐炳盛经理指出:“智能家居概念的普及自然需要一定的广告投入,但目前工程商都舍不得,也不会从这块入手,因为在市场还不成熟的阶段,即使这样通过宣传提高了消费者的消费意识,但很大程度上还会是替他人做嫁衣。而目前更为重要的问题是,从事智能家居的工程商规模都还比较小,不是很专业,需要更多来自厂商的业务与工程的培训知识”。
蓝庭智能市场部经理吴磊则从市场实际出发提出:“厂商要加强市场管理机制,规范操作,提高自身的产品品质。同时为地方商、经销商提供包括技术支持和推广资金支持在内的更多实质性支持,而不是一味的以产品形式来支持,希望厂商能够更多的让利于商及经销商,这样才能充分调动他们的积极性,部分厂家不应该抱着投机的心理与商、经销商合作”。
体验式营销期待直面终端
温州博睿智能科技作为当地刚成立的一家专业公司。从业之初便着力体现出自身的强势与专业,即便是现在市场整体容量较小,但他们依然坚信在接下来的日子里面,依靠自身不懈的努力,将成为市场的佼佼者。
据汤小祥经理透露:“博睿智能新近完工的160平方的智能家居体验厅,使公司走出了智能家居无门无店的尴尬局面,为温州智能行业开创先河,目前智能家居展厅已经调试完了,开始在当地进行宣传,推理念者得市场。目前来说,智能家居不能当做产品来卖,而应当做理念或服务,提升客户本身的价值”。
建设体验厅只是博睿智能进军智能家居市场的开始,对于长远的发展规划,进驻如苏宁这样的大型卖场或建材市场等等,汤小祥说,其实与装修公司合作是一种不长远的打算,也从侧面表现出智能家居行业发展的不成熟。在智能家居全面推广开后,技术和服务也急需跟上,智能家居极有可能成为一种家装必需品,安装商直接面对终端客户,或许会在不久的将来成为现实。
我们看到更多的经销商开始注重通过体验屋,加强对智能家居理念的营造,“智能家居,理念先行”也开始成为越来越多从业人士的共识。
下期预告:聚焦齐鲁大地――山东智能家居市场调查
目前对于智能家居的概念有着多种说法,概念的定义因人而异,不同的角度定义是不同的,就目前而言,主要有两大阵营的不同概念,一是来自对讲厂家的集成控制阵营,二是来自家电企业的信息家电阵营。仔细想想出于各自的利益所说的,应属正常现象。而现在学术派和媒体的加入,使得智能家居的概念炒作更加如火如荼,这进一步证明了智能家居在目前阶段,还只是属于一个市场初期的试水阶段,而一个成熟的产品和市场其实是没有“概念”可以讨论的。
作为生产企业在进行市场宣传推广时首先要碰到的一个问题,就是“智能化家居”是一个什么样概念的产品?实际上目前大多生产企业都是根据自己产品的功能做着定义和解释,即使在现阶段大家对智能家居的概念达成共识,那也只是一个暂时的概念,因为随着技术的发展,智能家居概念的内涵和外延必将发生巨大的变化。也许智能家居概念的炒作,正悄然起着市场培育和消费者教育的重任,而对于生产企业而言,目前做好市场调研,开发适销和实用功能的成熟产品当是当务之急!
或许说当智能家居产品具有能被大众接受的消费亮点时,智能家居才能从概念变为真正的产品,独特不可缺少的实用功能是智能家居产品生存的根本,那么它会是什么呢?这有待市场的检验。
企业必须走合作化的道路
智能化家居首先应理解成为住宅用户提供一种服务,而不仅只是一件产品和一套简单的系统设备,这种服务是使住宅用户能够通过家居的控制系统轻松实现对家中所有电气设备进行管理和控制的功能。可以使每个住户的电脑、数码设备、家电等各类信息类终端真正实现跨平台互联互通,使每个家庭从一进家门就能享受到全新的数字生活和体验。
目前,国内智能家居行业发展的最大瓶颈就是智能家居市场还没有形成一个比较完善的用户需求解决方案。所以,如果要让国内智能家居行业进行质的飞跃与里程牌式的突破,就必须要联合各大智能家居产品的生产企业,并通过更多优秀系统集成商的整体集成,组合出更多的满足不同消费需求与档次的智能家居整体解决方案,只有这样,智能家居产品才能真正被终端用户接受并广泛推广和普及,因为智能家居所包含的内容十分丰富,而用户的想法更是包罗万象,如果仅仅只是单一的产品功能,用户对智能家居便会有所失望,智能家居只有提供更丰富的不同功能板块的产品,才会满足更多个性用户的需求。
关注智能家居的最终客户
智能家居的真正用户究竟是谁呢?这个问题的回答其实大有文章,智能家居的真正终端用户应该是住宅住户和小区物业管理单位,而不是目前大家所看到的一些房地产公司。因为只有让智能家居的真正用户感受到、领悟到其更多实际利益时,智能家居市场才能真正拓展开来,否则利用任何其他外力推动的市场都只是昙花一现。
那智能家居的真正用户又怎么看待这个问题呢?目前的大多数先一步享受智能家居产品的住户都是富有一族,应该都不是“新技术、新产品”的跟风者,更何况家中都有老人和小孩,对于智能家居产品而言,他们都属于第一批敢“吃螃蟹”的人,大多抱着尝尝鲜和试试看的心态。智能家居产品功能要想充分发挥出来,必须依靠小区的物业管理单位的支持和服务,否则智能家居产品“足不出户”就会发挥不了应有的作用。而物业管理单位普遍存在着收费标准固定,操作人员专业素质较低的问题,如何让他们感受到智能家居产品带来的诸多便捷,可能需要更长的时间的宣传推广和引导,目前他们感受到更多的是一种负担。智能家居生产企业应该考虑到这些方方面面,才能有的放矢的进行宣传推广。
发挥展会的媒介作用
任何一家有着一定实力企业都会有自己明确的市场战略目标,并会在不同的时期制定出不同的配套商业计划来实现阶段化的市场战略目标。国内智能家居行业,目前还处于一个成长期的初级阶段,作为智能家居行业的领导企业,更应该把推广智能家居理念与生活方式作为企业发展国内智能家居行业市场战略目标的第一步,并制定一系列的与实施相应的商务计划,让整个智能家居产业链及终端的相关单位都能了解和重视智能家居的理念和发展,智能建筑和智能家居展览会无疑是企业宣传推广智能家居理念的一个有效平台,其信息面更广,传播更快、更专业。
笔者日前有幸被邀请参加了在广州举行的泛珠三角地区房地产促进博览会,会上和几家做智能家居的参展企业进行了深入的接触和交流,这些智能家居企业都纷纷把推广智能家居概念作为参展的最大目的,他们都拿出自己最新研发的新产品、新技术来展会现场展示,主要面对的客户更多的是物业公司、工程商、集成商、开发商、设计院等相关单位。
厦门鑫网科技有限公司的营销总监钟先生对笔者说,“我们此次参展的目的主要是宣传推广我们新产品的概念和功能,参展的项目是最新研发的鹰眼服务产品,它是中国移动和鑫网科技联合推出的一项移动增值业务,该业务应用WAP和短信方式通过手机向用户提供实时远程的图像观看和安全管理。该服务今年已经在福建进行了测试与推广,半年已经销售出一万套产品,市场反应比较理想。我们想尽快在全国推广该服务项目和产品,特别是在经济发达、产业密集的珠三角地区,是我们明年的第二个试点区域。
关键词:ZigBee,智能家居,前景展望
0 引言
智能家居,又称为智能住宅(SMART HOME),是以住宅为平台,利用综合布线技术、自动控制技术、网络通信技术、安全防范技术、音视频技术将家居生活有关的设备集成,构建高效的住宅设施与家庭日程事务的管理系统,提升家居安全性、便利性、舒适性、艺术性,并实现环保节能的居住环境。智能家居起源于上世纪80年代的美国,随着我国人民生活水平的不断提高,已经有越来越多的厂商和个人开展了对智能家居的研究,并有各类相关产品问世。
传统的智能家居更多的是通过有线的方式进行组建,比如常见的Ethernet、CEBus、X-10等,其中得到最广泛应用的是X-10,主要是因为其相对低廉的价格和用户可自行装设的特点。,前景展望。CEBus的性能虽然高于X-10,但是由于售价较高而难以得到普及。Ethernet主要用于高速数据传输网络,用于家庭自动化控制则会受到电缆布线的限制。而日益兴起的无线技术能否在智能家居领域占有一席之地并得到广泛的应用呢?
和采用有线网络的通信技术的智能家居产品相比较,无线技术解决方案最吸引人的地方是安装布置的灵活性、低廉的安装费用和在智能家居系统进行重新布置时的可移动性。尽管无线通信技术和有线相比较有明显的优势,而且无线局域网技术和蓝牙技术已经在市场上获得了巨大的成功,但无线通信技术在智能家居领域应用相对还是较少。这主要是因为目前没有一项标准化的,获得各厂商一致认可的无线通信技术适合在智能家居领域进行广泛的推广,而且现有的一些针对智能家居领域无线通信产品的价格偏高,导致无线通信技术在智能家居的应用停滞不前。随着近年来人类在微电子机械系统(MEMS)、 无线通信、数字电子方面取得的巨大成就,使得发展低成本、低功耗、小体积、短通信距离的多功能传感器成为可能。近年来所涌现出来的一项新的无线通信技术—— ZigBee技术将改变这种状况。ZigBee技术产品以其低成本、低功耗、低传输速率、优秀的组网能力,被广泛认为将在未来的几年中对智能家居行业产生重大的影响。
1 ZigBee技术介绍
ZigBee技术是建立在IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers,美国电气电子工程师学会)802.15.4基础上的无线通信协议,它是一个短距离、低功耗协议,特别适合设计应用在小型的建筑物自动化设备中,比如温度自动调节装置、灯光控制设备、环境传感器等。
2000年的12月,IEEE成立了IEEE 802.15.4工作组,致力于开发一种可应用在固定、便携或移动设备上的,低成本、低功耗的低速率无线连接技术。2001年8月,美国霍尼韦尔等公司发起成立了ZigBee联盟,他们提出的ZigBee技术被确认为IEEE 802.15.4标准。2002年,摩托罗拉、飞利浦和三菱等企业加盟ZigBee联盟,06年中国的华为公司也加入了该联盟。现联盟内有180多个成员企业,包括软件供应商、系统集成商和终端产品商。2003年,IEEE 802.15.4标准获得通过,并在2004年12月推出了ZigBee技术规范1.0版本。2006年,推出ZigBee 2006,比较完善。2007年底,推出ZigBee PRO。
ZigBee技术能够在低功耗下提供短距离、低速的数据传输,使用普通干电池的ZigBee无线传感器能够持续运行2~3年的时间。,前景展望。,前景展望。另外ZigBee技术优秀的组网能力使得它和其他无线通信技术在智能家居系统中的应用相比尤其具有无可比拟的优势。具体地分析,ZigBee技术有如下几点优势:
(1)低成本,ZigBee技术是免协议专利费的,而且每块芯片的价格大约为2美元左右。
(2)低功耗,在低耗电待机模式下,两节五号干电池可支持1个节点工作半年至两年时间甚至更长。,前景展望。
(3)低速率,ZigBee工作在20~250kbps的较低速率,在不同频带间分别提供250kbp(2.4GHz)、40kbps(915MHz)和20kbps(868MHz)的原始数据吞吐率满足低速率传输数据的应用需求。
(4)短时延,ZigBee的响应速度较快,一般从睡眠转入工作状态只需15ms,节点连接进入网络只需30ms,进一步节省了电能。相对而言,WIFI需要3s,而蓝牙则需要3~10s。
(5)大容量,ZigBee可采用星状、树状和网状网络结构,由一个主节点管理若干子节点,最多一个主节点可管理254个子节点,同时主节点还可由上一层网络节点管理,最多可组成65000个节点的大型网络。
(6)高安全性,ZigBee提供了三级安全模式,包括无安全设定、使用访问控制列表(ACL)防止非法获取数据以及采用高级加密标准(AES 128)的对称密码,以灵活确定其安全属性。
基于上述特点可看出ZigBee主要应用于短距离范围内并且数据传输速率不高的各种电子设备之间,其典型的传输数据类型有周期性数据(如传感器数据)、间歇性数据(如照明控制)和重复性低反应时间数据等。因此ZigBee技术十分适合应用于智能家居系统之中。
2 ZigBee技术在智能家居中的应用前景
目前,ZigBee的开发以大厦自动化设备、产业、医疗及家庭自动化等领域为目标。尤其在自动仪表领域,ZigBee拥有很高的关注度。市场调研公司In-Stat预测,支持ZigBee及IEEE802.15.4的芯片组的合计供货量到2011年将从06年的500万个增至1亿2000万个。但在智能家居市场,由于竞争技术较多,ZigBee成为唯一标准的可能性很低,但因为自身的技术特点,发展前景还是值得期待的。另一家市场调研机构ABI Reserch对ZigBee技术持有非常乐观的态度。该公司的一份预测数据显示,2005年到2012年,ZigBee市场的年均复合增长率为63%,而到2012年ZigBee市场份额将达3.5亿。目前国际上智能家居领域专家们的共识是,ZigBee技术在智能家居中的应用将不可阻挡,但是多种无线技术并存的局面将会持续比较长的时间,能否完全取代其它技术,成为智能家居领域的首选,还要多方面的共同努力,进一步完善技术,加快标准化的脚步。,前景展望。
3 结束语
随着我国经济的飞速发展,智能家居的数量也会越来越多,Zigbee技术与智能家居系统的结合有着广泛的应用前景,本文主要探讨了该技术在智能家居系统中的应用,并对技术的应用前景做了展望。这种方式在现实生活中具有很强的应用性,相信在不远的将来,会有越来越多由Zigbee技术延伸而出的设备投入应用,并将极大地改善我们的生活。,前景展望。需要关注的一个问题是,虽然目前我国智能家居中所使用的系统及产品大多被国外的大公司所垄断,但是ZigBee技术的出现将给我国开发自主的具有世界先进水平的智能家居系统及产品提供一个崭新的契机。
参考文献
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智能家居通常指既包括单独住宅中的智能家居,也包括在房地产小区中实施的基于智能小区平台的智能家居项目。智能家居还指智能家居系统产品,由智能家居厂商生产,满足智能家居集成所需功能的产品,通过集成安装方式完成,因此完整的智能家居系统包括硬件产品、软件产品、集成与安装服务、售后在内的服务过程。智能家居系统包含的主要子系统有:家居布线、家庭网络、智能家居(中央)控制管理、家居照明控制、家庭安防、背景音乐、家庭影院与多媒体、家庭环境控制等系统。其中,智能家居(中央)控制管理系统、家居照明控制系统、家庭安防系统是必备的。只有完整地安装了所有的必备系统,并且至少选装一种或一种以的可选系统的家居才能称为智能家居。
智能家居为什么智能?
智能家居技术主要解决的是家庭电子设备之间,以及家庭电子设备与人之间的沟通问题。如何让沟通变得更加准确、稳定、高效和贴心,那就要依靠智能家居技术来实现了,换句话说技术是智能家居的神经。智能家居技术主要包括有线技术和无线技术。
(1)有线技术
除X-10、PLC-BUS外,几乎没有专门针对智能家居行业制定的通讯技术。早在20世纪70年代,X-10电力线载波技术就开始应用于家居自动化领域了。2000年前后,我国引入并推广了此项技术,但市场局面一直难以打开和推广,主要原因还是技术本身。
电力线载波技术一直被寄予厚望的主要原因就是其在部署智能家居系统时可避免另外布线。电力线载波技术稳定性的不足主要是因为电力网络环境实在较差,尤其是国内的电网。如果电力线要实现足够稳定地通讯,需要花费很大的代价。除此之外,电力线通讯还涉及对公共电网的二次污染以及信息安全性的问题等。
所以虽然电力线载波技术产生得非常早期,但人们还是不停地从其他领域寻找合适的有线技术开发智能家居产品,甚至自创私有技术协议进行产品开发。因为各种有线技术都有其优劣势,所以一直群雄相争、各分天下,并没有突破性的进展,行业规模也一直较小。
(2)无线技术
无线技术的发展和语音通讯技术的发展是类似的,电报、有线电话、无线“大哥大”、GSM移动电话和手机。技术越来越先进,售价却越来越低!智能家居系统最重视稳定性、灵活性和安全性,Zigbee和Z-Wave技术由此应运而生,灵活的组网方式、智能的联网修复、互为中继、低功耗、低成本。Zigbee有国际标准组织支持,制定的规范较为完善;Z-Wave是“草根”协会,但也得到了一些国际“大佬”(如,Intel和微软)的欣赏,很难预测谁会是最后的胜利者。
从技术上讲,智能家居实现的主要功能有几个方面。
(1) 对白色家用电器和其他设备的控制、调节和监测,例如,微波炉、洗衣机、灯光、电动窗帘、防盗报警器、自动门烟雾探测器、有害气体检测装置、温度和湿度控制器、风量调节器、各种手动的开关和遥控器等。
(2) 沟通黑色家电和其他视频设备之间,以及与外部世界间的信息通道,其中包括台式/手持计算机、电视、录/摄像机、VCD/DVD和数码照相机等,同时还可以实现对它们的控制和监测。
(3) 通过对外的接口,实现远程控制和信息交换,例如,电话线、有线电视电缆、市电电源线、双绞线和无线通讯方式等。
这些功能会涉及各种信息,如电灯等家电设备、计算机等信息设备。这么多设备信息,智能家居如何区分和控制呢?智能家居根据信息流介质可分为两大部分:
(1)控制网络
智能家居主要是控制家庭中各种设备的运行状况,如电灯的灭/亮和亮度控制,空调的启/停以及温度和风量的控制,家庭安防系统的讯号采集和执行,各种开关量的输入,电动窗帘的开启/关闭控制,室内各种物理量的探测(如温度、湿度,各种气体含量等),四表(煤气表、电表、水表和暖气的热量表)数据的输出与指示等。
控制网络上传输的信息主要是控制信息以及一些物理量参数。信号的频率相对比较低,因此传输的速率可以比较低,一般在数十比特率就能满足要求,但对信息传输的可靠性要求较高。这是因为它传输的信息是各种设备的控制信息,它的错误不仅可能导致设备的非正常工作,而且可能会导致设备的损坏。因此控制网络在技术上主要解决的问题就是传输的可靠性。
(2)信息网络
信息网络连接的设备有计算机、电视、音响系统、录像机、数码相机以及手机等。在信息网络上传输的主要是音频和视频信号,它们的频率带宽一般要高达数兆赫兹,因此要求信息网络上的信息传输速率比较高,普遍应达到10Mbps以上。但相对说来,它的可靠性要求没有控制信息那么高。因为视音频信息在传输前后的处理都有一定的容错能力,即使有瞬时的错误,对设备以后的运行也几乎没有影响。因此信息网络在技术上需要解决的主要问题是传输速率(带宽),所以应该尽可能提高信息网络的带宽。
主流智能家居技术趋势分析
未来主流智能家居技术趋势会是什么呢?我想不论是有线还是无线,是Zigbee还是Z-wave,最终都应该从人们的普遍需求出发,寻找智能家居应用市场需要的技术。
(1)智能家居安全技术是首选
家庭财产和人身安全是要首先考虑的,如果家里有什么异常情况,比如非法入侵、煤气泄漏、失火、漏水等,可以第一时间知道并处理的“防盗报警”系统。可以随时随地查看家里状况,看看心爱的宝贝或宠物好不好的“视频监控”和“远程监控”系统。
(2)娱乐休闲
在客厅、卧室或是小花园里,随时随地听喜欢的音乐的“中央音响”系统。每个电视、家庭影院系统都可以任意点播想看节目的“媒体共享”“数字家庭”系统。
(3)节能环保
需要的时候,灯光、窗帘、空调、地暖、通风系统等才会打开,否则自动关闭。走廊楼道、卫生间里人来灯亮,人走灯灭,方便又省电的“照明控制”。人离开房间半小时后,可以自动关闭灯光、窗帘、空调等。
(4)便捷高效功能
离家前、睡觉前可以一键关闭家里的灯、窗帘、空调、地暖、多媒体等系统,同时报警系统进入警戒防范状态的“一键场景”。遥控器从多个简化成一个,甚至可以用智能手机或平板电脑直接操控的“集中控制”。回家前,“远程控制”开启空调。“日程控制”设定早晨6点放音乐、开启窗帘,下午4点自动打开空调、热水等。人可以通过“语音控制”和“人工智能”实现与家电设备的语言沟通,让它干嘛就干嘛。
家附件经过授权的商户会及时确认需要添加的日常用品,例如卫生纸、饮料等。马桶可以将人的身体状况及时汇报专属医生,医生由此及时提醒人如何改善饮食或生活习惯,这些是“智慧社区”。
总的来说,我们需要一种或多种技术来支持智能家居实现我们希望的安全、娱乐、节能、便捷功能,并且这个系统容易升级改造、可以灵活扩充,甚至个性DIY等。通过信息化手段整合多方资源与“智慧社区”“智慧城市”相匹配。
未来的智能家居什么样?
颠覆“家”的传统理念
提起智能家居,人们最直观的印象莫过于各种智能家电,比如智能的影音系统、视频监控安防系统,或智能冰箱、智能电饭煲等等。但随着技术的发展,特别是移动互联网的快速普及,人们对“智能”的需求已不再局限于传统的“电器”,如电动门窗、智能桌椅、智能床、远程家庭环境控制等令人惊叹的家居产品纷纷登场,早已真正颠覆了人们对“家”的传统理念。
智能家居是互联网在家庭生活中最典型、最现实的应用。智能家居不仅升级了家居的传统功能,还派生出很多新的功能,比如智能厨具,在下班前用手机遥控,到家即可享受香喷喷的晚餐。可以说,智能家居让人类对家有全新的认知概念,给人们带来更多的生活享受与乐趣。
有了智能系统守护,当室内发生煤气泄漏或是火情时,感应器会发信号到手机上提醒用户。不管你身在何处,将手机调到“离开”状态,屋里所有的电灯和家用电器都可远程关闭。门和窗都配备有“门磁报警器”,你外出不必担心家里有人闯入行窃,只要歹徒闯入就会发出报警信号传输到用户智能手机上,同时视频监控也能抓拍到照片。
与此同时,随着智能手机的逐渐普及,移动互联网已经快速渗透到了人们的日常生活与工作当中,众多智能家居企业已经看到了移动互联网对人们生活的影响力,纷纷把移动互联网应用与智能家居系统相融合,以便更好地提升智能家居产品的便捷性。
如今人们已经可以通过微信、微博,以及众多智能家居厂商自己推出的各种APP直接控制家中的各类智能家电。例如智能冰箱的控制,现在用户只要在手机上的冰箱账号中输入“我的冰箱”,冰箱中的各种食物 信息就会显示到你的手机上,以及物品的数目、保质期期限,需不需要补给、如何购买等等,都会给你一一提示。
当你冰箱中的某种食物即将过期或者所剩数目到达所设定的底线时,APP就会及时提示是否应该继续购买。此外智能冰箱、油烟机的定时清洗、水电煤气表的阀值设定等等都可以通过APP设定定时提醒功能。
未来智能家居产品将代替人类的手脚与大脑,人们只需输入指令,或轻触智能终端即可完成像做饭、拖地、清洗厨具等等耗时费力的家务。
实现真的智能尚需要时日
目前,房地产、家电产业、科技产业等各领域企业为抢夺智能家居行业庞大的市场,纷纷以省电节能、绿色环保等为卖点。尽管市场被炒得热火,但是近几年智能家居的发展并不理想。笔者认为,智能家居当前发展中存在的问题仍颇多:技术缺陷、缺乏资金支持;产品安装、调试复杂,成本费用高;市场推广力度不够等一系列的问题,但主要“症结”体现在以下两个方面:
■第一,缺乏统一的标准。
目前家庭网络产业的标准组织和产业联盟比较多,不同标准的产品不能实现互联、互通、互操作,这在一定程度上影响了该产业的快速发展。
国内关于智能家居系统的标准主要包括由信息产业部门牵头,联想、TCL、康佳、海信、美的等厂商联合组建的“闪联”标准,和海尔集团主导,海尔、清华同方、上海广电、春兰集团等共同发起的“E佳家”标准,以及国外通用的DLNA标准。
此外由高通发起的AllSeen联盟,以及由三星、英特尔、戴尔等共同成立Open Interconnect Consortium联盟也都在打造自己的标准。
而当智能家居产品都采用不同的标准,各组件不能兼容,便不能实现真正的智能,这是当前智能家居行业普及所面临的瓶颈。
我国住建部、公安部、信息化部等主管部门对住宅小区的定位各有侧重,存在着行业管辖权之争,很难整合出一套让相关行业各部门都遵循的统一标准,致使市场上出现了几十个甚至上百个互不兼容的产品。
面对混乱的行业现状和不明朗的竞争环境,企业不敢冒险深入;投入研发和规模化生产力度不够,以及产品华而不实和单体作战致使成本过高;消费者对行业难以获得全面、正确的认知而信心不足,进而制约整个行业的发展。
■第二,商业模式不明确。
不明确的商业模式影响了智能家居的推进。智能家居是个庞大的社会系统工程,需要运营商、设备接入商、增值服务商、硬件软件提供商、智能小区开发商、智能家居厂商、信息家电厂商等一系列厂商的合作与配合。目前产业链还没有完全形成,也没有固定的盈利模式,一切都还在探索之中。
将成为未来家居的主流
受产业结构复杂、价值链长、产业技术成熟度低、产业起步较晚,各跨界行业合作力度不足等诸多客观因素影响,智能家居仍未走进大众的视野范围。
随着智能终端的普及以及网络技术、信息化技术与人们生活的深度融合,智能家居能为生活带来更多便利,可谓“革命性的变化”,智能家居成为未来家庭住宅主流的发展趋势已不可逆转。
在2013年建设部出台的规划中,明确表示未来60%以上的新房都具有一定的“智能型家居”功能。据相关数据预测,未来我国的市场潜力极具吸引力,拥有1亿多潜在的智能家居客户,到2015年,智能家居产值将达1240亿元。
此外,国家政策对智能家居行业的发展也持积极扶持的态度:2013年工业和信息化部的《国务院关于推进物联网有序健康发展的指导意见》提出,到2015年实现互联网在智能家居、公共安全、城市管理等领域试点示范应用。
众多世界级巨头企业,以及国内刚刚创业不久的中小企业,均争相在智能家居市场跑马圈地,以便占有利位置。
智能家居已在短短十数年的时间由概念变为现实,培育出一大批的智能家居企业,并形成一个初具规模的新行业。国内许多城市的别墅、高端楼盘及中高档商务酒店都已开始采用智能家居产品,让他们的客户享受智能家居给他们的生活带来的“智趣”。
关键词:物联网;智能家居;应用;原理
物联网是新一代信息技术的关键环节,也是信息化时代和数字化时代的重要发展阶段,物联网技术被称为继计算机、互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮。物联网技术发展的核心是用户体验的创新,随着物联网技术的不断进步,其在日常生活中的应用也越来越广泛。在此背景下,物联网的发展进一步带动了居民住宅电子集成行业与智能家居行业的快速增长,物联网技术作为智能家居的核心技术支持,发挥着举足轻重的作用。
1.物联网技术在智能家居中的优势
传统的智能家居灵活性非常差,在兼容方面的性能也较差,而物联网技术凭着其完整的系统,把各种家电等通过无线的方式有机地结合起来,在智能家居方面发挥着无比的优势。以ZigBee为例。ZigBee在智能家居具有“四低”和“两高”的特点,安全可靠,成本低,能够在数千个自由微小的传感单元之间进行协调通信等,通信效率非常高。从技术层面看,ZigBee智能家居方面具有很大的融合性,能够与云端无缝链接,方便管理、溯源和及时感知并控制,必将在物联网型智能家居领域获得更广泛的应用。
2.物联网在智能家居中的技术
2.1感知层。全面感知是物联网技术的一个特征,即利用射频识别(RFID)、二维码、GPS、摄像头、传感器等感知、捕获、测量技术手段,随时随地地对感知对象进行信息采集和获取。在智能家居中,感知对象分为人们所生活的家庭环境和人本身,传统智能家居中的8大子系统可作为感知层的执行设备。除此之外,物联网智能家居系统还应用了许多典型的感知技术,比如无线温湿度传感器,无线门磁、窗磁,无线燃气泄漏传感器等。
2.2网络层。物联网中的网络层包括各种通信网络与互联网形成的融合网络,除此之外,还包括家居物联网管理中心、信息中心、云计算平台、专家系统等对海量信息进行智能处理的部分。在智能家居中,网络层不但要具备网络运营的能力,还要提升信息运营的能力,如对数据库的应用等。在网络层中,尤其要处理好可靠传送和智能处理这两个问题。
2.3应用层。应用层是将物联网技术和智能家居专业技术相结合来实现家居智能化应用的解决方案集。物联网通过应用层最终实现信息技术和传统家居的深度融合,这主要体现在智能电网应用、家庭医疗应用、多媒体娱乐应用、家庭安防应用和家庭控制应用等。除此之外,应用层还为家庭服务商提供有第三方借口,以提供便于人们生活的各种服务。
3.物联网技术在智能家居中的运用
3.1o线温湿度传感器:主要用于探测室内、室外温湿度。虽然绝大多数空调都有温度探测功能,但由于空调的体积限制,它只能探测到出风口空调附近的温度,这也正是很多消费者感觉其温度不准的重要原因。有了无线温湿度探测器,你就可以确切地知道室内准确的温湿度。其现实意义在于当室内温度过高或过低时,能够提前启动空调调节温度。无线温湿度传感器对于你早晨出门也有着特别意义,当你呆在空调房间时,你对户外的温度是没有感觉的,这时候装在墙壁外的温湿度传感器就可以发挥作用,它可以告诉你现在户外的实时温度,根据这个准确温度你就可以决定自己的穿着,而不会出现出门后才知道穿多或者穿少的尴尬。
3.2无线红外防闯入探测器:这个功能主要是用于防非法入侵,比如当你按下床头的无线睡眠按钮后,关闭的不仅是灯光,同时它也会启动无线红外防闯入探测器自动设防,此时一旦有人入侵就会发出报警信号并可按设定的自动开启入侵区域的灯光吓退入侵者。或者当你离家后它会自动设防,一旦有人闯入,会通过无线网关自动提醒你的手机并接受你手机发出的警情处理指令。
3.3无线空气质量传感器:这主要是探测卧室内的空气是否混浊,这对于要回家休息的你很有意义,特别是对有婴幼儿的家庭尤其重要。它通过探测空气质量告诉你目前室内空气是否影响健康,并可通过无线网关启动相关设备优化调节空气质量。
3.4无线门铃:这种门铃对于大户型或别墅很有价值。出于安全考虑,大多数人睡觉时会关闭房门,此时有人来访按下门铃,在房间内很难听到铃声。这种无线门铃能够将按铃信号传递给床头开光提示你有人造访。另外在家中无人时,按门铃的动作会通过网关传递给你的手机,而这对你了解家庭的安全现状和来访信息非常重要。
3.5无线门磁、窗磁:主要用于防入侵。当你在家时,门、窗磁会自动处于撤防状态,不会触发报警,当你离家后,门、窗磁会自动进入布防状态,一旦有人开门或开窗就会通知你的手机并发出报警信息。与传统的门、窗磁相比,无线门、窗磁无需布线,装上电池即可工作,安装非常方便,安装过程一般不超过2分钟。另外对于有保险柜的家庭来说,这种传感器还能够侦测并记录下保险柜每次被打开或者关闭的时间并及时通知授权手机。
3.6无线燃气泄漏传感器:该传感器主要是探测家中的燃气泄漏情况,它无需布线,一旦有燃气泄漏会通过网关发出报警并通知授权手机。
3.7无线辐射传感器、无线空气污染传感器:对于一些对太阳辐射敏感的人来说,这种传感器具有特别的意义,通过它你可以准确知道出门前是否需要采取防太阳辐射或者防污染防尘措施。
结语:
物联网的出现,给智能家居走进千家万户带来了希望。国内已有一些小区建立了“云社区”,对物联网技术在智能家居进行了初步尝试。然而这只是初步的应用,未来物联网会在智能家居中发挥越来越重要的作用,其强大的感知技术,使智能家居更加“智能”,甚至具备人的某些思维功能,会给人们提供实用、具有粘性的服务,从而使智能家居行业更快的发展。
参考文献:
关键词:智能家居 无线传感器网络 CC2430 ZigBee
1 ZigBee标准概述
1.1 ZigBee技术
ZigBee技术是一种具有统一技术标准的短距离无线通信技术,主要应用于小型设备的线传感器网络、自动控制和远程控制领域, 已被业界认同为传感网络的基本通信组件。ZigBee协议栈小于32kB,有助于降低对嵌入式处理器的性能和存储容量的要求,从而降低成本。
1.2 ZigBee协议层次
IEEE标准化协会针对无线传感器网络需要低功耗短距离的无线通信技术为低速无线个人区域网络(1ow- rate wireless personal network,LR.WPAN) 制定了IEEE 802.15.4标准。该标准把低能量消耗、低速率传输、低成本作为重点目标,旨在为个人或者家庭范围内不同设备之间低速互连提供统一标准。ZigBee协议栈共分为五层,从底层到高层依次为:物理层,数据链路层,网络层,应用汇聚层和高层应用规范层。网络层上的协议由Zig-Bee联盟负责,IEEE标准化协会则制定底下两层,即物理层和链路层标准。应用汇聚层把不同的应用映射到ZigBee网络上,主要包括安全属性和多业务数据流的汇聚等功能网络层将采用基于Ad Hoc技术的路由协议,除了包含通用的网络层功能外,还应该与底层的IEEE 802.15.4标准同样。
2系统总体结构设计
智能家居系统主要由智能家居网络控制器主节点,与智能家居设备相连的智能家居网络控制器分节点,每个房间放置的充当路由器的智能家居网络控制器分节点,功能控制模块和对应的家居设备构成。
本文提出了一种将功能控制模块和通信模块(智能家居网络控制器)分开实现的方案,功能控制驱动模块实现与各种家居设备的接口,并为家居设备的功能执行机构,与相应的智能家居网络控制器分节点进行通信。智能家居网络控制器分节点、每个房间放置的充当路由器功能的分节点和智能家居网络控制器主节点组成ZigBee无线通信网络,是整个智能家居系统的通信网络。每个智能家居网络控制器包括一个ZigBee无线收发模块。系统采用该设计方案,可以方便地组建智能家居系统网络,与各个家居设备进行通信,当新加入家居设备时,只需要对功能控制模块进行相应的修改,当删除家居设备时,也只需要移除相应的智能家居网络控制器分节点。
3 ZigBee无线芯片的选择
无线传感器模块采用芯片CC2430。该款芯片延用了以往CC2420芯片的架构,在单个芯片上整合了ZigBee射频(RF)前端、内存和微控制器。它使用1个8位MCU(8051),具有32/64/128 KB可编程闪存和8KB的RAM,还包含模拟数字转换器(ADC)、几个定时器(Timer)、AES128 协同处理器、看门狗定时器(Watchdog Timer)、32 kHz晶振的休眠模式定时器、上电复位电路(Power On Reset)、掉电检测电路(Brown Out Detection)以及21个可编程I/O引脚。
CC2430芯片的主要特点如下:
高性能、低功耗的8051微控制器内核;
适应2.4GHz IEEE 802.15.4 的RF收发器;
极高的接收灵敏度和抗干扰性能;
只需一个晶体,即可满足组网需要;电流消耗小(当微控制器内核运行在32 MHz时。Rx为27mA,Tx为25mA);
掉电方式下,电流消耗只有O.9uA,外部中断或者实时钟(RTC)能唤醒系统;挂起方式下,电流消耗小于O.6uA,外部中断能唤醒系统;
硬件支持避免冲突的载波侦听多路存取(CSMA/CA);
电源电压范围宽(2.O~3.6 V);
支持数字化的接收信号强度指示器/链路质量指示(RSSI/LQI);
电池监视器和温度传感器;
2个支持多种串行通信协议的USART;
4软件设计
4.1网络控制器(分节点)软件设计
网络控制器的功能主要分为两个部分,即建立网络和进行网络管理。ZigBee控制器通过扫描一个空闲信道来创建一个新网络,接收新节点加入并分配网络地址,维护一个目前连接设备的网络列表,支持独立扫描程序来确保以前的连接设备能够重新加入网络,并将主机端监控程序发送的数据请求或控制命令信号发送出去。
4.2 ZigBee节点软件设计
ZigBee节点工作软件通信流程就是当模块节点成功加入网络之后,CC2430等待定时器中断,然后启动采集数据,并对数据进行判断处理,最后数据打包通过RF将数据发送到网络控制器,网络控制器在对数据包进行解析,再进行后续处理。