主流智能家居无线技术对比-论文发布
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　　谈到智能家居的无线控制方式，就不得不联想到与之相关的几大无线技术。目前，全球通用的无线技术主要包括红外、蓝牙、RFID、ZigBee、 WIFI等。随着科技的不断发展，无线技术也进行着日新月异的改进。基于其
&　　谈到智能家居的无线控制方式，就不得不联想到与之相关的几大无线技术。目前，全球通用的无线技术主要包括红外、蓝牙、RFID、ZigBee、 WIFI等。随着科技的不断发展，无线技术也进行着日新月异的改进。基于其灵活性、无需布线等优点，在市场上也得到相当广泛应用。智能家居产品的出现，更是为无线技术开辟了另一方新的应用空间。相比较传统智能家居系统采用的有线布网方式，无线技术的应用则可以减少布线带来的麻烦，具有更好的可扩展性、移动性。因此采用无线智能控制模式是智能家居发展的必然选择。下面小编就和大家共同探讨一下智能家居无线控制技术的优劣势。 　　红外技术&&最广泛的通信和遥控技术 　　红外线传输是目前使用最广泛的一种通信和遥控手段，由于红外线遥控装置具有体积小、功耗低、功能强、成本低等特点，因而，在家电遥控和控制传输中普遍采用。 　　红外探测技术分为主动式红外探测及被动式红外探测，两者在智能家居中有着不同的应用方式。主动式红外探测，是通过红外线发射器发出一束或多束经过调制处理的平行红外光束，由红外线接收器进行接收并转换为数字信号发送给报警控制器，若传输区间出现障碍物，就会触发报警。主动式红外探测在家庭报警系统中有着广泛的应用，比如在阳台的两端各安装红外发射及接收器，只要有人翻越阳台，马上就会触发报警信号，让主人在第一时间做好戒备。 　　红外线传输作为一种无线通讯技术，还可以应用于家电设备之间的数据传输方面，比如音频传输。无线红外技术最大的优点就是带宽大，甚至要超过其它几种主流无线技术，这就意味着采用红外无线技术的音频产品可以不用压缩来传输大容量的音频信号，可以满足更高码率格式的运行。 　　Wi-Fi技术&&短程无线传输技术 　　Wi-Fi是一种可以将个人电脑、手持设备（如PDA、手机）等终端以无线方式互相连接的技术。Wi-Fi是一个无线网路通信技术的品牌，由Wi-Fi联盟（Wi-Fi Alliance）所持有。目的是改善基于IEEE 802.11标准的无线网路产品之间的互通性。 　　Wi-Fi 俗称无线宽带是一种短程无线传输技术，能够在数百英尺范围内支持互联网接入的无线电信号。随着技术的发展，以及IEEE 802.11a 及IEEE 802.11g等标准的出现，现在IEEE 802.11 这个标准已被统称作Wi-Fi。从应用层面来说，要使用Wi-Fi，用户首先要有Wi-Fi 兼容的用户端装置。 　　Wi-Fi技术突出的优势在于：其一，无线电波的覆盖范围广，半径则可达100米，办公室自不用说，就是在整栋大楼中也可使用。其二，传输速度非常快，可以达到11mbps，符合个人和社会信息化的需求。 　　但基于Wi-Fi技术的规模商业化应用，却在世界范围内罕见成功先例。问题主要集中在两个方面：一是大型运营商对这一模式的不认可：二是本身缺乏有效的商业模式。但基于Wi-Fi技术的无线局域网已经日趋普及。这将意味将来可以十分方便的应用。一旦存在Wi-Fi网络的公众场合，解决了运营商的互联互通，高收费，漫游性的问题，Wi-Fi将来从一个成功的技术转化为成功的商业。诸多运营商先后涉足这一领域，且许多国家政府和城市使用该项技术打造无线化的国家和城市，且随着数码娱乐设备的普及，Wi-Fi技术的热度将会再次高涨起来。 　　ZigBee技术&&智能家居行业最流行的无线技术 　　ZigBee技术是一种近距离、低复杂度、低功耗、低速率、低成本的双向无线通讯技术。主要用于距离短、功耗低且传输速率不高的各种电子设备之间进行数据传输以及典型的有周期性数据、间歇性数据和低反应时间数据传输的应用。简单的说，Zigbee是一种高可靠的无线数传网络，类似于CDMA和GSM网络。 Zigbee数传模块类似于移动网络基站。通讯距离从标准的75m到几百米、几公里，并且支持无限扩展。 　　ZigBee是一种无线连接，可工作在2.4GHz（全球流行）、868MHz（欧洲流行）和915 MHz（美国流行）3个频段上，分别具有最高250kbit/s、20kbit/s和40kbit/s的传输速率，它的传输距离在10-75m的范围内， 但可以继续增加。作为一种无线通信技术，ZigBee具有低功耗、成本低、时延短、网络容量大、可靠、安全等特点。 　　目前一般的无线智能家居系统是基于315M/433M射频进行单向数据传输的，由于没有接受方的确认信息的反馈，这些无线智能家居在受到干扰的情况下会经常控制失灵，系统可靠性非常差。符合Zigbee标准的无线智能家居系统则可以彻底解决控制失灵这种致命缺陷，基于其这些优点，所以，ZigBee技术也成为目前智能家居行业最流行的无线传输技术。 　　以上便是无线智能家居主流传输技术的分析对比，当然，没有零瑕疵的产品，也没有零瑕疵的技术，这几种技术都有各个的优劣势，所以用户在选择无线智能家居产品时，因地制宜，可以根据自身房屋的需要来加以选择，使它们都适用在能发挥自身最大优势的空间里。
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无线智能家居主流技术应用
     现在科技迅速在发展当中，本文我们为大家深入讲解无线智能家居主流技术应用，希望对大家有所帮助。
谈到智能家居的无线控制方式，就不得不联想到与之相关的几大无线技术。目前，全球通用的无线技术主要包括红外、蓝牙、RFID、ZigBee、WIFI等。随着科技的不断发展，无线技术也进行着日新月异的改进。基于其灵活性、无需布线等优点，在市场上也得到相当广泛应用。智能家居产品的出现，更是为无线技术开辟了另一方新的应用空间。相比较传统智能家居系统采用的有线布网方式，无线技术的应用则可以减少布线带来的麻烦，具有更好的可扩展性、移动性。因此采用无线智能控制模式是智能家居发展的必然选择。下面小编就和大家共同探讨一下智能家居无线控制技术的优劣势。
ZigBee技术&&智能家居行业最流行的无线技术
ZigBee技术是一种近距离、低复杂度、低功耗、低速率、低成本的双向无线通讯技术。主要用于距离短、功耗低且传输速率不高的各种电子之间进行数据传输以及典型的有周期性数据、间歇性数据和低反应时间数据传输的应用。简单的说，Zigbee是一种高可靠的无线数传网络，类似于CDMA和GSM网络。Zigbee数传模块类似于移动网络基站。通讯距离从标准的75m到几百米、几公里，并且支持无限扩展。
ZigBee是一种无线连接，可工作在2.4GHz(全球流行)、868MHz(欧洲流行)和915 MHz(美国流行)3个频段上,分别具有最高250kbit/s、20kbit/s和40kbit/s的传输速率，它的传输距离在10-75m的范围内,但可以继续增加。作为一种无线通信技术，ZigBee具有低功耗、成本低、时延短、网络容量大、可靠、安全等特点。
目前一般的无线智能家居系统是基于315M/433M射频进行单向数据传输的，由于没有接受方的确认信息的反馈，这些无线智能家居在受到干扰的情况下会经常控制失灵，系统可靠性非常差。符合Zigbee标准的无线智能家居系统则可以彻底解决控制失灵这种致命缺陷,基于其这些优点，所以，ZigBee技术也成为目前智能家居行业最流行的无线传输技术。目前采用ZigBee技术的智能家居企业主要有Control4、波创科技等。
红外技术&&最广泛的通信和遥控技术
红外线传输是目前使用最广泛的一种通信和遥控手段，由于红外线遥控装置具有体积小、功耗低、功能强、成本低等特点，因而，在家电遥控和控制传输中普遍采用。
红外探测技术分为主动式红外探测及被动式红外探测，两者在智能家居中有着不同的应用方式。主动式红外探测，是通过红外线发射器发出一束或多束经过调制处理的平行红外光束，由红外线接收器进行接收并转换为数字信号发送给报警，若传输区间出现障碍物，就会触发报警。主动式红外探测在家庭报警系统中有着广泛的应用，比如在阳台的两端各安装红外发射及接收器，只要有人翻越阳台，马上就会触发报警信号，让主人在第一时间做好戒备。
红外线传输作为一种无线通讯技术，还可以应用于家电设备之间的数据传输方面，比如音频传输。无线红外技术最大的优点就是带宽大，甚至要超过其它几种主流无线技术，这就意味着采用红外无线技术的音频产品可以不用压缩来传输大容量的音频信号，可以满足更高码率格式的运行。
Wi-Fi技术&&短程无线传输技术
Wi-Fi是一种可以将个人电脑、手持设备（如PDA、手机）等终端以无线方式互相连接的技术。Wi-Fi是一个无线网路通信技术的品牌，由Wi-Fi联盟(Wi-Fi Alliance)所持有。目的是改善基于IEEE 802.11标准的无线网路产品之间的互通性。
Wi-Fi 俗称无线宽带是一种短程无线传输技术，能够在数百英尺范围内支持互联网接入的无线电信号。随着技术的发展，以及IEEE 802.11a 及IEEE 802.11g等标准的出现，现在IEEE 802.11 这个标准已被统称作Wi-Fi。从应用层面来说，要使用Wi-Fi，用户首先要有Wi-Fi 兼容的用户端装置。
Wi-Fi技术突出的优势在于：其一，无线电波的覆盖范围广，半径则可达100米，办公室自不用说，就是在整栋大楼中也可使用。其二，传输速度非常快，可以达到11mbps，符合个人和社会信息化的需求。
但基于Wi-Fi技术的规模商业化应用，却在世界范围内罕见成功先例。问题主要集中在两个方面：一是大型运营商对这一模式的不认可：二是本身缺乏有效的商业模式。但基于Wi-Fi技术的无线局域网已经日趋普及。这将意味将来可以十分方便的应用。一旦存在Wi-Fi网络的公众场合，解决了运营商的互联互通，高收费，漫游性的问题，Wi-Fi将来从一个成功的技术转化为成功的商业。诸多运营商先后涉足这一领域，且许多国家政府和城市使用该项技术打造无线化的国家和城市，且随着数码娱乐设备的普及，Wi-Fi技术的热度将会再次高涨起来。
以上便是小编对无线智能家居主流传输技术的分析对比，当然，没有零瑕疵的产品，也没有零瑕疵的技术，这几种技术都有各个的优劣势，所以用户在选择无线智能家居产品时，因地制宜，可以根据自身房屋的需要来加以选择，使它们都适用在能发挥自身最大优势的空间里。
综上所述，本文已为讲解无线智能家居主流技术应用，相信大家对无线智能家居主流技术应用的认识越来越深入，希望本文能对各位读者有比较大的参考价值。
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& 智能家居系统开发案例 - 基于ZigBee和Wi-Fi的
智能家居系统开发案例 - 基于ZigBee和Wi-Fi的
摘 要： 根据ZigBee技术及家庭控制网络通信的特点，设计出由ZigBee无线节点和嵌入式网关组成的智能家居系统。系统中引入多种传感器采集环境信息，能够远程控制家电设备，用户能通过手机APP和短信息方式查看系统信息并接收报警。
科技的进步以及人们物质生活水平的提高，逐渐推动了智能家居概念的出现。现在，身为物联网的十大应用领域之一，智能家居的应用与生活息息相关。各种无线通信技术的不断发展，使家庭智能系统的智能化和远程控制成为一种现实[1]。对于家庭网络通信而言，传输数据量小，在传输速率上要求不高，网络容量大，家电设备多，所以要求信息实时性好、时延短、成本低[2]。ZigBee作为一种新兴无线网络通信技术，它的低成本、低功耗和较宽的覆盖范围，使其应用在智能家居领域具有很大的优势[3]。针对目前市场上的智能家居产品结构复杂、通用性能不强及用户体验不佳等问题，本文设计并实现了一种更为完善的智能家居系统。
1 系统整体方案设计
1.1 系统构成
智能家居系统主要由家庭网关、ZigBee模块、GSM／GPRS模块、Wi-Fi模块、液晶触摸屏、各类传感器以及手机软件终端等组成。家庭网关是整个系统的核心控制部分，其中ZigBee协调器负责无线采集和控制网络的链接、数据的分析以及指令的下达；ZigBee各模块则是采集环境信息并根据指令对底层设备进行控制。系统总体框图如图1所示。
用户可通过远程网络或者手机软件把控制命令发送给家庭网关，由ZigBee协调器对下面负责环境信息采集或控制家电的各个ZigBee模块进行控制，家庭网关也能通过GPRS或Wi-Fi向手机软件反馈设备运行状况和采集到的数据。当设置在家中的传感器探测到有异常情况时，不仅家中的报警器会开始报警，系统还会通过GSM／GPRS模块向用户的手机发送报警短信。
1.2 ZigBee网络拓扑结构
ZigBee的网络拓扑结构主要有3种：星形、树形、网形。星形网结构简单，成本低，但是通信会受到距离的限制，覆盖范围小；树形网存在路由，所以覆盖范围比星形网要大，但是一旦某个路由发生故障，与其相连的节点就会从网络中断开；网形网结构较复杂，覆盖范围大，可靠性能较高。
居住面积不大的家庭用星形网有较高的性价比，如果居住面积较大则用网形网络会有更好的效果。本智能家居系统选用星形网络建立拓扑结构。
2 系统硬件设计
2.1家庭网关主控制器
本智能家居系统的设计中，网关主控制器的控制芯片采用了三星公司的S3C6410，它是16/32位RISC微处理器，采用ARM1176JZF-S内核，主频达到667 MHz，能够满足系统对实时性的要求。S3C6410支持最大分辨率为1 024&1 024的TFT 24 bit LCD屏，具有2路IIC、4路UART以及全功能的SPI，它还有两个PCM Audio接口、两个USB接口和SD／MMC接口，可以非常方便地进行外围扩展。S3C6410价格低、性能高且功耗低，完全符合本设计要求。在添加了电源模块、GSM／GPRS模块、触摸屏以及Wi-Fi模块等外围电路后，便组成了家庭网关主控制器。网关内核心模块关系图如图2所示。
2.2 ZigBee模块
本设计中ZigBee模块分为射频收发模块和底层控制板两个部分。
射频收发模块采用美国德州仪器公司的CC2530芯片作为控制芯片。CC2530芯片是用于IEEE802.15.4、ZigBee和RF4CE上的一个真正片上系统解决方案，它能够用低成本的材料组建强大的网络节点，能够友好地支持低功耗无线通信。底层控制板与射频收发模块相连，上面有一个8位拨码开关输入、2路数字量输入、2路数字量输出、1路模拟量输入、1路模拟量输出以及1个IIC总线接口。其中，ZigBee协调器模块通过RS232串口与家庭网关相连接。底层控制板的通用性良好，根据8位拨码开关可选择自身的功能，用户能够根据需求对底层的节点进行扩展。
2.3 GSM／GPRS模块
本设计中采用了晨讯科技的GSM／GPRS模块SIM300。SIM300是小体积即插即用模组中完善的GSM／GPRS解决方案，它内嵌强大的TCP／IP协议栈，能够以小尺寸和低功耗实现语音、SMS、数据和传真信息的高速传输。SIM300上电后自动附着在GPRS网络上，并与数据中心建立通信链路，随时收发远端用户设备和控制中心的数据[4]。网关通过RS232串口与SIM300连接，并以AT指令控制其打电话、发短信。
3 系统软件设计
系统软件的设计包含3个部分：网关控制部分、ZigBee网络部分以及手机应用软件。系统软件结构图如图3所示。
3.1 网关主控制器的程序设计
网关主控制器采用Linux系统作为开发平台。它的驱动程序非常丰富，支持多任务及各种主流的硬件设备，用户可以根据自己的需求对它进行修改。
网关初始化之后可以接收来自手机端和触摸屏的命令及ZigBee协调器的数据，之后根据命令和对数据分析的结果通过ZigBee协调器向底层设备发送控制指令，并将底层设备的运行状态通过Wi-Fi发送至手机软件。网关的主程序流程图如图4所示。
3.2 ZigBee模块的程序设计
ZigBee模块的程序包含了协调器和子节点两个部分。
协调器是整个ZigBee网络的核心，负责整个ZigBee网络的建立、节点之间信息的传递以及和家庭网关交换数据。
协调器在初始化之后开始自动扫描，若有节点申请加入网络，协调器会检查该节点是否入过网，若是没有，协调器会给该节点分配一个16位的网络地址和节点编号并在节点地址表中增加该节点的信息。协调器会收集子节点发送的数据，并按设定好的周期和数据格式将其送至家庭网关；家庭网关向协调器传达命令后，协调器通过分析再将命令转发至相应的节点。协调器的程序流程图如图5所示。
子节点由环境数据采集、安防报警和家电控制3个类型组成。子节点初始化之后向协调器申请入网，申请通过后会被分配一个网络地址和一个独有的编号，接着子节点会开始与协调器进行数据信息交换。环境采集节点通过传感器周期性地采集温湿度、光照度以及空气质量等数据并将这些数据上传至协调器，若是某一数据超过了设定范围，便会发出相应的设备控制命令使之回到设定范围内。安防报警节点则包含玻璃破碎、烟雾、二氧化碳浓度、燃气、红外对射等传感设备，当某一节点触发了报警信息，则该节点会将此信息上传至协调器并启动警报。家电控制节点会将其连接的家电运行状况上传至协调器，并通过网关和协调器的控制命令对家电进行控制。
3.3 应用控制软件的设计
本系统的应用软件便是基于Android系统设计的，开发平台为Eclipse。手机软件包含界面美化、系统模式切换、报警短信接收设置、节点信息查看以及家电控制几个部分。软件界面设计尽可能简单、美观且人性化，软件截图如图6所示。
其中，系统模式分为离家／在家、白天／夜晚和正常／睡眠6种。当选择离家模式时，系统会将所有的安防报警节点全部启用，并在触发报警后将报警短信发送至设定好的手机号码；选择在家模式时，系统会部分布防并通过警报器来报警；白天／夜晚模式通过光照度来自动切换，系统也会根据光照度来对窗帘进行控制；在睡眠模式，家中的红外感应灯开始启用，并且设定为弱光避免刺激眼睛。
通过Wi-Fi与家庭网关进行连接，用户不仅可以根据设定在手机软件上分房间查看各节点设备的工作状况和采集到的数据，而且还能直接通过手机软件对接入系统的家电进行控制。
4 系统模拟测试
将设计好的系统搭建在一个小屋当中，硬件全部开启之后打开手机软件连接Wi-Fi并登入系统。子节点采集到的环境数据在触摸屏和手机上都能查看到，并且通过触摸屏和手机下达的指令能够很好地执行；模式切换时节点工作无异状，安防报警正常工作。经过24小时测试，该系统稳定性良好，各项性能也都符合设计的要求。实际搭建好的系统如图7所示。
本文设计了一种基于ZigBee技术的智能家居系统，详细介绍了系统的整体构架，给出了硬件设备和软件的实现方法。相对于传统的智能家居系统而言，本设计结构简单、成本较低、便于扩展且避免了复杂的布线问题；同时因智能手机软件的加入，使整个系统的操作变得更加便利，用户体验度提高。基于ZigBee底层控制板的通用性，用户能够根据需求改变节点的功能，更加人性化。总体来说，本系统具有良好的实用性、稳定性和安全性，很适合在家庭、公司等场合使用。
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