基于ZigBee技术的智能家居无线网络系统

  摘要:介绍了一种基于ZigBee技术的智能家居无线网络系统。重点阐述了该系统的组成、通讯协议以及无线节点的软硬件设计。 
该系统在传统的有线家居网络系统的基础上使用ZigBee技术,使其具有成本低、功耗低、覆盖范围大的特点。特别是其符合IEEE802.15.4协议,利用系统与其它符合标准的产品的互联,具有良好的通用性和可扩展性。

  关键词:智能家居 无线网络 ZigBee 低功耗

  在智能家居系统中,将无线网络技术应用于家庭网络已成为势不可挡的趋势。这不仅仅是因为无线网络可以提供更大的灵活性、流动性,省去花在综合布线上的费用和精力,而且更因为它符合家庭网络的通讯特点。随着无线网络技术的进一步发展,必将大大促进家庭网络智能化的进程。

  本文介绍的智能家居无线网络系统采用ZigBee技术,它是一种近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的双向无线通信技术,符合IEEE802.15.4协议,是IEEE工作组专门为家庭短距离通讯制定的新标准。

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报警系统误报警问题的分析及解决的办法

  报警系统误报警给用户带来损失。为了开发低误报产品,科技人员付出了极大努力,其效果显著。但误报警依然存在,问题出在何处?又当如何解决呢?针对上述问题文章较全面地分析了目前报警系统产生误报警的原因及解决的办法,供业内人士参考。

      关于误报警目前还没有一个权威的定义,在我国一般都认为:“没有出现危险情况报警系统发出报警信号即为误报警。”按照这个定义,报警系统的误报率(在一定时间内,系统误报警次数与报警总数的比值)一般都在95%以上。在西方一些国家关于误报警的定义是:“误报警是指实际情况不需要警察而使警察出动的报警信号,其中不包括那些因恶劣自然气候和其他无法由报警企业以及用户操纵的特殊环境引起的报警信号。”按照这个定义,美国UL标准规定:“每一报警系统每年最多只能有四次误报警。”

      以上两个定义是从不同角度下的,各有道理。限于文字的篇幅仅就前一种定义分析报警系统产生误报警的原因,以便有针对性地制定出切实可行的减少误报警的措施。 

    1 报警设备故障引起的误报警

      产品在规定的条件下、规定的时间内,不能完成规定的功能,称为故障。故障的类型有损坏性故障和漂移性故障。 

      损坏性故障包括性能全部失效和突然失效。这类故障通常是由元器件的损坏或生产工艺不良(如虚焊等)造成。
 
      漂移性故障是指元器件的参数和电源电压的漂移所造成的故障。例如:温度过高会导致电阻阻值的变化,此时设备表现为时好时坏。事实上,环境温度、元件制造工艺、设备制造工艺、使用时间、储存时间及电源负载等因素都可能导致元器件参数的变化,产生漂移性故障。 

      无论是损坏性故障还是漂移性故障都将使系统误报警,要减少由此产生的误报警应从以下方面努力。

      (1)报警设备的生产企业,必须提高产品的设计水平和工艺水平,在作系统设计的同时,还需作可靠性设计,如冗余设计、电磁兼容设计、三防设计(防潮、防盐雾、防霉菌)、漂移可靠性设计等。在此基础上,提高产品制造过程的可靠性,如对元器件质量的严格筛选;对生产过程进行严格的质量监督管理等,保证产品质量符合有关标准的要求。

      销售报警设备的单位或个人,应进行严格的进货检验,检验内容为:产品质量检验合格证明;生产企业的工业生产许可证书或安全认证证书或生产登记批准书。

      (2)管理部门应定期或不定期组织安防市场的检查、抽查,发现生产、销售安防产品活动中的违法行为应严格按照《安全技术防范产品管理办法》的规定处理。
 
      (3)报警系统建设单位(用户)应在相应的工程文件中明确要求施工单位选用经授权检测机构检验合格的产品;国外设备要选用正规渠道进口的、按国际先进标准检验合格的产品。 

      (4)为了保证报警系统的良好工作状态,必须建立定期检查、维修制度。顺便提一句,目前我国报警系统的维修方式有待解决,最好是变工程承建单位的维修为专业维修公司的维修,这样不仅有利于维修资源(维修人员、维修设备、维修备件等)的利用和维修水平的提高,更重要的是能提高安全防范系统的可靠性。
 
    2 报警系统设计、施工不当引起的误报警 

      2.1 系统设计不当引起的误报警

      设备选择是系统设计的关键,而报警器材种类繁多,又各有自己的特点、适用范围和局限性,选用不当就会引起误报警。例如,靠近震源(飞机场、铁路旁)选用震动探测器就很容易引起系统的误报警;在蝙蝠经常出没的地方选用超声波探测器亦使系统误报警,这是因为蝙蝠发出超声波的缘故;电铃声、金属撞击声等高频声均可引起单技术玻璃破碎探测器的误报警……,因此,要减少由于器材选择不当引起的误报警,系统设计人员要十分熟悉各种报警器材的原理、特点、适用范围和局限性。同时还必须掌握现场环境情况、气候情况、电磁场强度以及照度变化等,以便因地制宜选择报警器材。

      除设备器材选择之外,系统设计不当还表现在设备器材安装位置、安装角度、防护措施以及系统布线等方面。例如:将被动红外入侵探测器对着空调、换气扇安装时,将会引起系统的误报警;室外用主动红外探测器如果不作适当的遮阳防护(有遮阳罩的最好也作防护),势必会引起系统的误报警;报警线路与动力线、照明线等强电线路间距小于1.5m时,而未加防电磁干扰措施,系统亦将产生误报警……。

    2.2 施工不当引起的误报警

    这部分问题主要表现在以下方面:

    (1)没有严格按设计要求施工。   
    (2)设备安装不牢固或倾角不合适。
    (3)焊点有虚焊、毛刺现象,或是屏蔽措施不得当。
    (4)设备的灵敏度调整不佳。  
    (5)施工用检测设备不符合计量要求。

      解决上述问题的办法是加强施工过程的监督与管理,尽快实行安防工程监理制,这很有利于提高工程质量,减少由于施工环节造成的误报警。 

    3 用户使用不当引起的误报警

      由于用户使用不当常常会引起报警系统的误报警。例如:未插好装有门磁开关的窗户,夜间被风吹开;工作人员误入警戒区;不小心触发了紧急报警装置;系统值机人员误操作;未注意工作程序的改变等都是导致系统误报警的原因。对用户使用不当进行分析,弄清错误所在,提高使用者的水平,可以大大降低报警系统的误报警次数。 

    4 环境噪扰引起的误报警 

      由于环境噪扰引起的误报警是指报警系统在正常工作状态下产生的,从原理上讲是不可避免的,而事实又是不需要的,属于误报警。例如:热气流引起被动红外入侵探测器的误报警;高频声响引起单技术玻璃破碎探测器的误报警;超声源引起超声波探测器的误报警等。减少此类误报警较为有效的措施就是采用双鉴探测器(两种不同原理的探测器同时探测到“目标”,报警器才发出报警信号)。现行的产品有:微波-被动红外双鉴器、声控-振动玻璃破碎双鉴器、超声波-被动红外双鉴器等。但是有些环境噪扰双鉴探测器却无能为力,例如:老鼠在防范区出没;宠物在居室内走动等。为此,科技人员又将微处理技术引进报警系统,使其具备一定的鉴别和思考能力,能在一定程度上判断是入侵者还是环境噪扰引起的报警。   

      随着传感技术、计算机技术的发展,大规模集成电路的推广应用,报警系统智能化程度将不 断提高,环境噪扰引起的误报警现象必将随之降低。

 

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家庭网络的关键技术与业务应用

一、数字家庭网络关键技术

    数字家庭网络是计算机、数字家电和移动信息终端通过有线或无线网络无缝协作,在家庭环境中共享数字媒体内容,并提供集成的话音、数据、多媒体应用,提供自动控制与远程管理等功能,达到信息在家庭内部网络的共享及与外部公网的充分流通和共享。

    家庭网络并非如孤岛般独立存在,因此作为宽带网络接入在家庭内部的延伸,一个可运营、可管理的数字家庭网络解决方案的成熟应用将建立在以下关键技术的基础之上。

    1、家庭网络互联技术

    家庭网络的互联主要指家庭中物理网络的构建,目前用于家庭的组网技术非常多,有线技术包括LAN,HomePNA,IEEE 1394,USB,电力线PLC等,无线技术包括802.11、UWB、蓝牙(BlueTooth)等。其中,主流组网技术的对比参考下表。

表 家庭组网技术对比