隨著經(jīng)濟(jì)高速的發(fā)展，社會不斷的進(jìn)步，對智能家居的 需求也日益強(qiáng)烈。同時(shí)，節(jié)能和環(huán)保已是大勢所趨，采用新型節(jié)能LED光源、節(jié)能電器以及如何通過控制的方式來達(dá)到節(jié)能的目的，已被人們廣泛接受。目前，有線的照明控制系統(tǒng)，不但布線麻煩，系統(tǒng)的可擴(kuò)展性也較差——倘若需要增加設(shè)備時(shí)需要重新布線，系統(tǒng)的安裝調(diào)試成本比較高。如此一來，無線通信技術(shù)對智能家 居系統(tǒng)已成為了理想的選擇。近年來，近距離無線通信技術(shù)獲得了迅猛的發(fā)展，包括紅外、藍(lán)牙(Blue-tooth)、Zigbee、Insteon、 WiFi等技術(shù)。它們都有各自的標(biāo)準(zhǔn)、特點(diǎn)和相應(yīng)的應(yīng)用領(lǐng)域。本文將簡單介紹無線系統(tǒng)在智能家居行業(yè)的應(yīng)用對比：
① WiFi

    WiFi，這種無線技術(shù)的優(yōu)勢是技術(shù)研發(fā)門檻低，產(chǎn)品成本低。由于技術(shù)開發(fā)難度小，很多初創(chuàng)企業(yè)均以WiFi為基礎(chǔ)開發(fā)智慧家居產(chǎn)品，但其缺點(diǎn)也非常明顯。首先，WiFi最大的問題是安全性不高，產(chǎn)品的無線穩(wěn)定性也比較差，用戶體驗(yàn)度不好。最近外媒相繼報(bào)導(dǎo)了美國貝爾金等公司的智慧家居 產(chǎn)品被駭客輕松攻破，央視近日也報(bào)導(dǎo)了美國駭客展示了如何使用無人遙控飛機(jī)輕松獲取開啟WiFi功能手機(jī)用戶的所有訊息。很難想像，假如你的鄰居可以輕松得知你家所有信息，可以知道你家是否有人、是否睡覺甚至連你正在看什么影片他都清楚。

    其次，WiFi的功耗高也是其很大的弱點(diǎn)，這也導(dǎo)致其在智慧家居領(lǐng)域的應(yīng)用有限。由于其功耗較高，WiFi將不能用在諸如智慧門鎖、紅外轉(zhuǎn)發(fā)控制器、各種感應(yīng)器等產(chǎn)品內(nèi)，而智慧門鎖是智慧家庭不可或缺的產(chǎn)品之一。而溫濕度感應(yīng)器、光照感應(yīng)器、煙霧探測器等各類感應(yīng)器也是智慧家居系統(tǒng)必不可少的部分。

    再次，WiFi組網(wǎng)能力低，擴(kuò)展空間受限制。目前，WiFi網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際規(guī)模一般不超過16個(gè)設(shè)備，而普通家庭內(nèi)開關(guān)、電燈、家電的數(shù)量已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過16個(gè)了，顯然基于WiFi技術(shù)的智慧家居系統(tǒng)可以連接的設(shè)備數(shù)量非常有限，未來發(fā)展空間受限。

   ② ZigBee

    市場上應(yīng)用比較多的無線技術(shù)還有ZigBee，ZigBee技術(shù)是一組基于IEEE802.15.4無線標(biāo)準(zhǔn)研制開發(fā)的涉及到組網(wǎng)、安全和應(yīng)用軟件方面的 通信技術(shù)，它是短距離、低復(fù)雜度、低功耗、低數(shù)據(jù)速率、低成本的雙向無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，它使用的頻段是全球通用的2.4GHZ(同時(shí)也定義了 868HZ/915HZ兩個(gè)頻段)。ZeeBee技術(shù)有如下優(yōu)點(diǎn)：

    · 數(shù)據(jù)傳輸速率低：只有10～250kbps的帶寬，因而它專注于低速數(shù)據(jù)傳輸方面應(yīng)用;

    · 功耗低，成本低：由于工作周期很短，并且在應(yīng)用中采用了休眠模式，那么收發(fā)信息功耗較低。ZigBee數(shù)據(jù)傳輸速率低、協(xié)議簡單，這大大降低了成本;

    · 網(wǎng)絡(luò)容量大：ZigBee支持星狀、片狀和網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，一個(gè)基于ZigBee的網(wǎng)絡(luò)可以容納最多254個(gè)從設(shè)備和1個(gè)主設(shè)備，一個(gè)區(qū)域內(nèi)可以同時(shí)存在最多100個(gè)ZigBee網(wǎng)絡(luò);

    · 遲延短：通常的遲延都在15～30ms之間，因此在對實(shí)時(shí)性要求高的自動控制領(lǐng)域，ZigBee有著很好的應(yīng)用和推廣的價(jià)值;

    · 保密性好：ZigBee提供了數(shù)據(jù)完整性檢查和鑒權(quán)功能，加密算法采用通用的AES-128，長達(dá)128位的密碼給ZIGBEE信號傳輸?shù)谋Ｃ苄蕴峁┝吮Ｕ稀?/span>

    · 有效范圍小：ZigBee的通信有效覆蓋范圍在10～75m之間，基本上能夠覆蓋普通的家庭或者辦公室環(huán)境，其具體的通信范圍受實(shí)際發(fā)射功率的大小和各種不同應(yīng)用模式的影響。

    ·抗干擾力強(qiáng)：Zigbee收發(fā)模塊使用的是2.4G直序擴(kuò)頻技術(shù)，比起一般FSK，ASK和跳頻的數(shù)傳電臺來，具有更好的抗干擾能力。

    ·可擴(kuò)展性強(qiáng)：ZIGBEE組網(wǎng)容易，自恢復(fù)能力強(qiáng)，因此，便于在設(shè)備進(jìn)行擴(kuò)展，增加新設(shè)備。

    ZigBee建立在IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)之上，并確定了可以在不同制造商之間共用的應(yīng)用協(xié)議，是一種低成本的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，依據(jù)這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)， 可在眾多的傳感器節(jié)點(diǎn)之間相互協(xié)調(diào)實(shí)現(xiàn)通信。ZigBee主要應(yīng)用在距離短、功耗低且傳輸速率要求不高的各種電子設(shè)備之間的通信，因而它的主用應(yīng)用目標(biāo) 是：工業(yè)控制、醫(yī)護(hù)、智能家居控制(燈關(guān)、水電氣計(jì)量及報(bào)警)、消費(fèi)類電子設(shè)備的遙控裝置、PC外設(shè)的無線連接等領(lǐng)域。

    基于ZigBee技術(shù)有著這樣良好的適應(yīng)性，目前在智能家居行業(yè)得到了比較多的應(yīng)用。比如說，目前市場上control4系統(tǒng)，其在如火如荼的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù) 中也有廣泛的應(yīng)用，筆者認(rèn)為，基于智能家居的需求和ZigBee技術(shù)具有的特點(diǎn)，決定了ZigBee技術(shù)是實(shí)現(xiàn)無線智能家居系統(tǒng)的比較好的解決方案。

  
   ③ 315MHZ

    根據(jù)國際上所采用的通用技術(shù)種類將無線傳感器網(wǎng)絡(luò)劃分為無線廣域網(wǎng)(WWAN)、無線城域網(wǎng)(WMAN)、無線局域網(wǎng)(WLAN)、無線個(gè)域網(wǎng) (WPAN)、低速率無線個(gè)域網(wǎng)(LR-WPAN)。目前在智能家居系統(tǒng)中主要應(yīng)用的是低速率無線個(gè)域網(wǎng)，包括ZigBee、Insteon、Z- wave、HomePlug等技術(shù)。同時(shí)在無線通信中應(yīng)用的無線電波作為電磁頻譜上的一部分，絕大多數(shù)的無線頻率都在加以分配之后進(jìn)行應(yīng)用，有許多頻率處 于特別許可的頻段，比如作為軍事或者其它用途;而某些行業(yè)內(nèi)的公司，需繳付相應(yīng)的費(fèi)用來獲取使用某些頻率的許可，對于一個(gè)特定的國家或者地區(qū)，這些許可常 常也是特定的。然而有一些頻段是可以不經(jīng)許可、自由使用的，包括工業(yè)、科學(xué)或醫(yī)療(ISM)頻段。對使用者的要求是，他們需要遵循某些管制的規(guī)定，例如限 制發(fā)送功率等。目前，在全球范圍內(nèi)通用的頻率是2.4GHZ，1GHZ以下的頻率根據(jù)各個(gè)國家的規(guī)定而有所不同，在美國和亞洲地區(qū)通用使用的頻率是 315MHZ。

    對于315M HZ頻率的無線智能家居系統(tǒng)，目前在國內(nèi)已經(jīng)有了比較廣泛的應(yīng)用，以Honeywell的Momas HRIS-1000產(chǎn)品為例，這套系統(tǒng)避免了大量的布線，同時(shí)又可以輕松地實(shí)現(xiàn)燈光、窗簾的控制，以及對空調(diào)地暖等設(shè)備的控制，并具防盜報(bào)警和場景控制、遠(yuǎn)程控制等功能。在系統(tǒng)的整個(gè)架構(gòu)中，可以看出應(yīng)用到的無線技術(shù)包括WI-FI, 無線紅外技術(shù)(通過紅外學(xué)習(xí)模塊實(shí)現(xiàn)需要的功能)，315MHZ無線射頻技術(shù)。

    簡單分析一下所應(yīng)用的技術(shù)。無線紅外技術(shù)是一種利用紅外線進(jìn)行點(diǎn)對點(diǎn)短距離通信技術(shù)，主要特點(diǎn)是：利用紅外傳輸數(shù)據(jù)，無須專門申請?zhí)囟l段的使用執(zhí)照;具 有設(shè)備體積小、功率低的特點(diǎn);由于采用點(diǎn)到點(diǎn)的連接，數(shù)據(jù)傳輸所受到的干擾較小，數(shù)據(jù)傳輸速率高，速率可達(dá)到16Mbps。但紅外技術(shù)缺陷主要有：

    · 受視距影響，其傳輸距離短;

    · 要求通信設(shè)備的位置固定;

    · 其點(diǎn)對點(diǎn)的傳輸連接，無法靈活的組成網(wǎng)絡(luò)等。

    不過，這些缺點(diǎn)并沒有給無線紅外的應(yīng)用帶來致命的障礙，比如說在影音系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用，適合的就是最好的。

    315MHZ的無線射頻技術(shù)也是一種近距離、低復(fù)雜度、低功耗、低數(shù)據(jù)速率、低成本的無線通信技術(shù)。這種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是部分產(chǎn)品無需重新布線，利用點(diǎn)對點(diǎn)的 射頻技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對家電和燈光的控制，成本適中。這種技術(shù)對于已經(jīng)裝修好的用戶非常適用，無須預(yù)先布線，不會破壞原有家居的美觀，使用了基于無線射頻技術(shù)的 設(shè)備，可以將家里所有的電器串成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，在這個(gè)網(wǎng)絡(luò)中，住戶可以隨意遙控，對每個(gè)電器都能進(jìn)行控制，體現(xiàn)智能化。系統(tǒng)中使用的WiFi技術(shù)是目前最普 及，應(yīng)用最廣泛的無線標(biāo)準(zhǔn)，在HRIS-1000系統(tǒng)中的應(yīng)用主要是指可以通過手持設(shè)備，ipad等對系統(tǒng)進(jìn)行相關(guān)的配置和控制，實(shí)現(xiàn)所需要的功能。

    系統(tǒng)中三種無線技術(shù)的相互應(yīng)用，很好地實(shí)現(xiàn)了智能家居的控制，例如系統(tǒng)中紅外發(fā)射設(shè)備是通過無線射頻的方式和主機(jī)進(jìn)行通信的，再通過發(fā)射紅外線去控制相應(yīng) 的設(shè)備，這樣此設(shè)備就可以根據(jù)需要放在適合的地方，提供電源即可。可以用IPAD通過WiFi對系統(tǒng)進(jìn)行配置，也可以通過其客戶端對系統(tǒng)進(jìn)行控制，應(yīng)用非 常靈活，給客戶使用帶來了很多的便利性。

    無線射頻信號可以穿墻越壁，不受任何外物遮擋。系統(tǒng)在開發(fā)環(huán)境中覆蓋范圍可達(dá)100m，同時(shí)耗電量低，覆蓋面廣，任何角落，均可操作。以一所180m2的 住宅為例，室內(nèi)長30米，以100m的覆蓋范圍計(jì)算，用戶無論走到哪里，各個(gè)開關(guān)都可以接收遙控器的指令。每個(gè)遙控器，開關(guān)或調(diào)光開關(guān)都裝有無線射頻發(fā)送 器或接收器，因此遙控器可直接向各開關(guān)發(fā)出指令，控制預(yù)設(shè)的燈光組合，而不需要敷設(shè)任何通信線纜。但是室內(nèi)30m的遙控距離已經(jīng)是無線射頻技術(shù)的極限了 (隨著穿越不同的介質(zhì)，信號衰減的幅度有所不同)，同時(shí)，如果超過這個(gè)距離，無線信號易受同頻干擾，這也是無線射頻技術(shù)最大的一個(gè)缺陷。影響無線傳輸距離 的因素包括設(shè)備的靈敏度、發(fā)射功率、天線，以及使用環(huán)境等等因素。如果希望提高傳輸?shù)木嚯x，可以從這幾個(gè)方面著手考慮相應(yīng)的解決方案。按照理論上的計(jì)算， 發(fā)射功率每增加6dB，傳輸?shù)木嚯x可以增加一倍;發(fā)射的頻率增加一倍，則傳輸距離減少一半，例如433MHZ的傳輸距離約是868MHZ的兩倍。目前，很 多廠家均可以提供相關(guān)的專業(yè)設(shè)備來測試信號的強(qiáng)度，以滿足現(xiàn)場調(diào)試的需要。

    ④ 紅外線技術(shù)

    紅外線會議系統(tǒng)當(dāng)前被認(rèn)為是較有發(fā)展前途的新型會議系統(tǒng)。紅外通訊技術(shù)的特點(diǎn)：

    1.它是目前在世界范圍內(nèi)被廣泛使用的一種無線連接技術(shù)，被眾多的硬件和軟件平臺所支持；

    2.通過數(shù)據(jù)電脈沖和紅外光脈沖之間的相互轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)無線的數(shù)據(jù)收發(fā)。

    3.主要是用來取代點(diǎn)對點(diǎn)的線纜連接；

    4.具有不能穿透障礙物的特性，有效保障了會議信息的安全與保密；

    5.安裝方便快捷，成本低；

    注意一下紅外線技術(shù)的一些局限性。在進(jìn)行系統(tǒng)安裝時(shí)， 設(shè)備距離紅外信號收發(fā)器的距離通常比較短，大都在10米內(nèi)，且應(yīng)遠(yuǎn)離其它紅外光源（如日光燈，等離子屏等），以避免干擾。

   ⑤ Insteon

    Insteon是一種復(fù)雜度低、功耗低、數(shù)據(jù)傳輸速率低、成本低的雙向混合通信技術(shù)，具有即時(shí)響應(yīng)、易安裝、易使用、經(jīng)濟(jì)可靠和與X10兼容的特 點(diǎn)，Insteon網(wǎng)絡(luò)工作在131.65kHz的電力線和904MHz的ISM頻段上。家庭網(wǎng)絡(luò)中單獨(dú)使用電力線或ISM頻段都存在很多問題。單獨(dú)使用 無線通信時(shí)，無線設(shè)備要受到其它設(shè)備的干擾且無線信號在家庭環(huán)境中有很強(qiáng)的多徑效應(yīng)。使用電力線存在相位橋接和有嚴(yán)重電流噪聲。為了解決這些問 題，Insteon通過電力線和無線構(gòu)成的雙線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)，改善了單一介質(zhì)傳輸中的問題，提高了網(wǎng)絡(luò)的可靠性。

   ⑥ Z-Wave

    Z-Wave是Z-Wave聯(lián)盟推出的一種基于射頻的、低成本、低功耗、適用于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的高可靠性的無線通信技術(shù)。其工作頻段為908MHz ISM頻帶，其著力于窄帶寬應(yīng)用。基于Z-Wave的網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)對等式網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)沒有中心結(jié)構(gòu)，節(jié)點(diǎn)之間的地位是平等的。網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)可以隨時(shí)加入和離開 網(wǎng)絡(luò)，而且任意節(jié)點(diǎn)的故障都不會影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行，具有很強(qiáng)的抗毀性。由于Z-Wave結(jié)構(gòu)簡單、成本低、功耗低、可靠性高、安全性高和其網(wǎng)絡(luò)易管理等 特征，Z-Wave在家庭自動化領(lǐng)域的市場中極易搶占到一席之地。

    從以上各種技術(shù)特點(diǎn)可以看出，目前并沒有一種技術(shù)可以說是完美無缺的，但是多種無線技術(shù)在一個(gè)系統(tǒng)中相互運(yùn)用，以及無線系統(tǒng)和有線系統(tǒng)的相互結(jié)合，就可以 揚(yáng)長避短，能更好地適應(yīng)市場的需要。目前在市場流行的絕大部分有線智能家居系統(tǒng)中均有無線運(yùn)用的接口，使得系統(tǒng)的擴(kuò)展性更好，包括通過紅外的方式，無線射頻的方式等。無線系統(tǒng)在工程施工中免去了布線的麻煩，對于二次改造項(xiàng)目來說是個(gè)非常好的選擇。同時(shí)也方便了系統(tǒng)調(diào)試，以及后續(xù)的系統(tǒng)維護(hù)問題。在各種無線 技術(shù)的應(yīng)用中，如果能很好地結(jié)合了并很好地體現(xiàn)出現(xiàn)在節(jié)能環(huán)保的理念，開發(fā)出各種應(yīng)用，必將獲得市場的認(rèn)可。目前在市場流行的EnOcean技術(shù)是比較典型的例子。

   ⑦ EnOcean

    EnOcean技術(shù)用微型能量轉(zhuǎn)換器來替代電池供電：線性運(yùn)動轉(zhuǎn)換器、太陽電池板和熱能溫差轉(zhuǎn)換器，這些子獲能方式可以支持不同環(huán)境中的無線操 作，EnOcean無線信號采用868MHZ和315MHZ頻段，適合在全球范圍內(nèi)大多數(shù)國家的應(yīng)用。電信號的傳輸速率為125kb/s，傳輸占空比僅為 1毫秒。另外，為了避免無線信號傳輸沖突，一個(gè)電信號在30毫秒的傳輸區(qū)間內(nèi)，對數(shù)據(jù)信息隨機(jī)重復(fù)發(fā)射三次，這三次信號讓無線器件在空氣中發(fā)生沖突的可能 性降到極小，而這個(gè)技術(shù)也是其他無線技術(shù)無法比較的。

    EnOcean無線、無電池傳感器的感應(yīng)范圍是戶外300米，室內(nèi)可達(dá)到30米。每個(gè)EnOcean模塊都有唯一的32位的識別地址，可排除與其他無線設(shè) 備重疊的可能性。自供能無線技術(shù)的使用，讓不同領(lǐng)域的企業(yè)在實(shí)現(xiàn)相同功能的情況下，節(jié)省多達(dá)40%的能量和運(yùn)營成本。

    EnOcean技術(shù)目前在應(yīng)用中有獨(dú)立應(yīng)用案例，也有和有線系統(tǒng)結(jié)合運(yùn)用案例，比如EIB/KNX,LON技術(shù)等，通過和有線系統(tǒng)的完美結(jié)合，是 EnOcean技術(shù)更加如虎添翼。假如50～60層的高層大廈的管理系統(tǒng)有時(shí)會使用上千個(gè)傳感器單元，如果傳感器單元以電池為驅(qū)動，電池的更換和管理將成 為巨大的負(fù)擔(dān)，令大廈管理公司無所適從，而用EnOcean技術(shù)則可以解決這一問題。和ZigBee技術(shù)比較起來，它不用電池供電，且無線信號所需的電力是ZigBee的1/30～1/100。

    EnOcean技術(shù)未來將在無線智能家居系統(tǒng)中占有重要的地位，目前已經(jīng)有很多公司正基于該技術(shù)開發(fā)出造福人類的綠色低碳的高科技產(chǎn)品。目前，全球的經(jīng)濟(jì)形勢不樂觀，新建建筑的數(shù)量可能在不斷減少，但對于大樓必要的改造和裝修，即使是在危機(jī)中也是要完成的，此時(shí)選擇無線系統(tǒng)的集成方案將是一個(gè)不錯的選擇， 它可以避免敲墻鑿壁，也避免考慮如何走線，放什么規(guī)格的線等等問題，同時(shí)也使以后的維護(hù)變得更加方便。我們有理由相信無線系統(tǒng)集成技術(shù)將使我們的生活越來越方便，越來越豐富多彩。

    ⑧ 藍(lán)牙技術(shù)Bluetooth

    大家對藍(lán)牙技術(shù)的熟知，恐怕要屬手機(jī)上的藍(lán)牙功能了。其功耗以及成本都介于WiFi與Zigbee兩者之間，但傳輸距離最短一般在10米以內(nèi)，屬一種點(diǎn)對點(diǎn)、短距離的通信傳輸方式，因在移動設(shè)備或較短距離間傳輸，故藍(lán)牙產(chǎn)品會提供一些較為私人化的使用體驗(yàn)，例如藍(lán)牙耳機(jī)、藍(lán)牙喇叭、智能秤等，由于其傳輸距離較短，所以并不適合組建龐大的家庭網(wǎng)絡(luò)。

(責(zé)任編輯：漢中安防)