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物聯(lián)網(wǎng)智能家居應(yīng)用方案
來源:作者:日期:2018-01-17 11:42:22點(diǎn)擊:8052次
智能家居是在互聯(lián)網(wǎng)影響之下物聯(lián)化的體現(xiàn)。智能家居通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將家中的各種設(shè)備(如音視頻設(shè)備、照明系統(tǒng)、窗簾控制、空調(diào)控制、安防系統(tǒng)、數(shù)字影院系統(tǒng)、影音服務(wù)器、影柜系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)家電等)連接到一起,提供家電控制、照明控制、電話遠(yuǎn)程控制、室內(nèi)外遙控、防盜報(bào)警、環(huán)境監(jiān)測、暖通控制、紅外轉(zhuǎn)發(fā)以及可編程定時(shí)控制等多種功能和手段。與普通家居相比,智能家居不僅具有傳統(tǒng)的居住功能,兼?zhèn)浣ㄖ?、網(wǎng)絡(luò)通信、信息家電、設(shè)備自動(dòng)化,提供全方位的信息交互功能,甚至為各種能源費(fèi)用節(jié)約資金。
中文名 | 外文名 | 技術(shù) | 功能 |
智能家居 | Smart Home | 綜合布線技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù) | 無線連接和格通智能家居 |
目錄
1、智能家居背景簡介
2、常用智能家居技術(shù)介紹及比較
3、物聯(lián)網(wǎng)背景下智能家居的理解
4、方案選擇
5、智能家居的發(fā)展
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(shí),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(jì)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(gè)系統(tǒng)。具體來說,就是首先在一個(gè)家居中建立一個(gè)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(shí)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。
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:
2.1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。
2.2無線方式
用于智能家居的無線系統(tǒng)需要滿足幾個(gè)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:
2.2.1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(dòng)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(shí)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。
2.2.2 WIFI:其實(shí)就是IEEE 802.11b的別稱,是由一個(gè)名為“無線以太網(wǎng)相容聯(lián)盟”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(shí)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(shí)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。
2.2.3 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。
2.2.4 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(dòng)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)。
物聯(lián)網(wǎng)背景下智能家居的理解:
ZigBee最初預(yù)計(jì)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(dòng)化、建筑自動(dòng)化和工業(yè)自動(dòng)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(gè)微小的傳感傳動(dòng)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(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)傳到另一個(gè)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(dòng)單元與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合起來從而形成一個(gè)巨大的網(wǎng)絡(luò),在這個(gè)巨大網(wǎng)絡(luò)中,傳感傳動(dòng)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。
方案選擇:
作為一個(gè)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(gè)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(gè)典型的智能家居系統(tǒng)通常需要下列設(shè)備:無線網(wǎng)關(guān);無線智能調(diào)光開關(guān);無線溫濕度傳感器;無線智能插座;無線紅外轉(zhuǎn)發(fā)器;無線紅外防闖入探測器;無線空氣質(zhì)量傳感器;無線門鈴;無線門磁、窗磁;太陽能無線智能閥門;無線床頭睡眠按鈕;無線燃?xì)庑孤﹤鞲衅鳌?br />
4.1簡單示意圖
4.2相關(guān)設(shè)備簡要說明
4.2.1無線網(wǎng)關(guān):是所有無線傳感器和無線聯(lián)動(dòng)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(dòng)設(shè)備。
比如家中無人時(shí)門被打開,門磁偵測到有人闖入,則將闖入報(bào)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(dòng)鈴聲提示,主人確認(rèn)后發(fā)出控制指令,電磁門鎖自動(dòng)落鎖并觸發(fā)無線聲光報(bào)警器發(fā)出報(bào)警。
4.2.2無線智能調(diào)光開關(guān):該開光可直接取代家中的墻壁開光面板,通過它不僅可以像正常開光一樣使用,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(dòng)組成了一個(gè)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(dòng)關(guān)閉。或者在你睡覺時(shí)你無需逐個(gè)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(dòng)關(guān)閉,同時(shí)你夜間起床時(shí),燈光會自動(dòng)調(diào)節(jié)至柔和,從而保證睡眠的質(zhì)量。
4.2.3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(shí)能夠提前啟動(dòng)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(dòng)空調(diào)自動(dòng)降溫,等你回家時(shí),家中已經(jīng)是一個(gè)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(shí),你對戶外的溫度是沒有感覺的,這時(shí)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(shí)溫度,根據(jù)這個(gè)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。
4.2.4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(dòng)啟動(dòng)排氣扇排氣,這在炎熱的夏天對于密閉的車庫是一個(gè)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。
4.2.5無線紅外轉(zhuǎn)發(fā)器:這個(gè)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(dòng)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(gè)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。
4.2.6無線紅外防闖入探測器:這個(gè)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(shí)它也會啟動(dòng)無線紅外防闖入探測器自動(dòng)設(shè)防,此時(shí)一旦有人入侵就會發(fā)出報(bào)警信號并可按設(shè)定自動(dòng)開啟入侵區(qū)域的燈光嚇退入侵者。或者當(dāng)你離家后它會自動(dòng)設(shè)防,一旦有人闖入,會通過無線網(wǎng)關(guān)自動(dòng)提醒你的手機(jī)并接受你手機(jī)發(fā)出的警情處理指令。
4.2.7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(dòng)相關(guān)設(shè)備優(yōu)化調(diào)節(jié)空氣質(zhì)量。
4.2.8無線門鈴:這種門鈴對于大戶型或別墅很有價(jià)值。出于安全考慮,大多數(shù)人睡覺時(shí)會關(guān)閉房門,此時(shí)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給床頭開光提示你有人造訪。另外在家中無人時(shí),按門鈴的動(dòng)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。
4.2.9無線門磁、窗磁:主要用于防入侵。當(dāng)你在家時(shí),門、窗磁會自動(dòng)處于撤防狀態(tài),不會觸發(fā)報(bào)警,當(dāng)你離家后,門、窗磁會自動(dòng)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(bào)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(xiǎn)柜的家庭來說,這種傳感器還能夠偵測并記錄下保險(xiǎn)柜每次被打開或者關(guān)閉的時(shí)間并及時(shí)通知授權(quán)手機(jī)。
4.2.10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(shí)將供水時(shí)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。
4.2.11無線床頭睡眠按鈕:這是個(gè)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(shí)關(guān)閉所有該關(guān)閉的電器同時(shí)啟動(dòng)安全系統(tǒng)進(jìn)入布防狀態(tài)。比如啟動(dòng)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(dòng)夜間的照明模式,比如當(dāng)你夜間起床時(shí),打開的燈光就會很柔和,而不會像進(jìn)餐時(shí)那么明亮,即使這是同一盞燈。
4.2.12無線燃?xì)庑孤﹤鞲衅鳎涸搨鞲衅髦饕翘綔y家中的燃?xì)庑孤┣闆r,它無需布線,一旦有燃?xì)庑孤ㄟ^網(wǎng)關(guān)發(fā)出報(bào)警并通知授權(quán)手機(jī)。
4.2.13無線輻射傳感器、無線空氣污染傳感器:對于一些對太陽輻射敏感的人來說,這種傳感器具有特別的意義,通過它你可以準(zhǔn)確知道出門前是否需要采取防太陽輻射或者防污染防塵措施,而你唯一要做的就是看一下手機(jī)屏幕,因?yàn)閼敉獾妮椛?、污染等情況已經(jīng)通過無線網(wǎng)關(guān)傳到了你手機(jī)上了。
智能家居的發(fā)展:
智能家居最初的發(fā)展主要以燈光遙控控制、電器遠(yuǎn)程控制和電動(dòng)窗簾控制為主,隨著行業(yè)的發(fā)展,智能控制的功能越來越多,控制的對象不斷擴(kuò)展,控制的聯(lián)動(dòng)場景要求更高,其不斷延伸到家庭安防報(bào)警、背景音樂、可視對講、門禁指紋控制等領(lǐng)域,可以說智能家居幾乎可以涵蓋所有傳統(tǒng)的弱電行業(yè),市場發(fā)展前景誘人,因此和其產(chǎn)業(yè)相關(guān)的各路品牌不約而同加大力度爭奪智能家居業(yè)務(wù),市場漸成春秋爭霸之勢。