对比谁能成为智能家居无线标准

    智能家居进入物联网时代,当有线的智能家居由于布线繁琐、不易推广、成本过高被市场淘汰,无线传输技术因其无需布线,安装简易成为新一代智能家居的最佳选择。但同时,业界对于不同无线传输技术孰优孰劣,哪种技术应该成为智能家居无线标准又众说纷纭,无法形成一致意见。

    当前智能家居主流的无线通信技术包括(无线传输技术有很多,本文只讨论目前比较流行的):

    1、WIFI,WIFI是目前应用最广泛的无线通信技术,传输距离在100-300M,速率可达300Mbps,功耗10-50mA。

    2、Zigbee,传输距离50-300M,速率250kbps,功耗5mA,最大特点是可自组网,网络节点数最大可达65000个。

    3、电力载波,传输距离可达500M,速率可达500Mbps,最大优点是可基于电力线传输,无需布线。

    4、蓝牙,传输距离2-30M,速率1Mbps,功耗介于zigbee和WIFI之间。

    那么这四种无线技术,那一种最适合智能家居,那一种最有可能成为智能家居无线标准呢?

    这四种无线技术,从传输距离来说,是电力载波 >WIFI >ZigBee >蓝牙;从功耗来说,是电力载波 >WIFI >蓝牙 >ZigBee,后两者仅靠电池供电即可;从传输速率来讲,是电力载波 >WIFI >ZigBee >蓝牙。

    目前来说,WIFI的优势是应用广泛,已经普及到千家万户。ZigBee的优势是低功耗和自组网;电力载波的优势是传输速率;蓝牙的优势组网简单。然而,这四种技术,也都有各自的不足,没有一种技术能完全满足智能家居的全部要求。

    一种技术要成为行业标准,最关键的是拥有绝大多数的使用者和应用场景。行业标准的最终还是由用户来决定的。要拥有绝大多数的使用者和应用场景,需要无所不在的应用,流畅的用户体验,完善的安全体系。作为智能家居企业,应当抛开技术孰优孰劣的成见,根据具体情况考虑适合的技术。企业应把重心放在如何给用户提供更好的应用,更流畅的用户体验,更可靠的安全保障。

    当智能家居逐渐普及到千家万户时,智能家居的无线技术标准自然会浮出水面。

[协议]第三套ZigBeeIP规范标准

    ZigBee(R)联盟(ZigBee Alliance)宣布,第三套规范ZigBee IP已开发完成并向公众推出。ZigBee IP是第一种基于IPv6全无线筛状网络解决方案的开放标准,为控制低功耗、低成本的装置提供无缝衔接的互联网连接。

    ZigBee IP规范加入了网络层和安全层及应用框架,使IEEE802.15.4标准更加完善。ZigBeeIP提供了一个具有端到端IPv6联网能力的可扩展架构,无需使用起中间网关,从而为物联网的发展奠定了基础。

    该规范依据6LoWPAN、IPv6、PANA、RPL、TCP,TLS和UDP等标准互联网协议提供低成本、高效节能的无线筛状网络。它还具有采用TLS1.2协议来保证的端到端安全性,使用AES-128-CCM算法来保证链路层数据帧的安全性,并通过标准X.509v3证书和ECC-256加密套件为关键的公共基础设施提供支持。

    ZigBeeIP的推出意味着我们在扩大基于IP的控制方面又迈出了重要一步。低功耗、低成本的无线筛状装置连接各种智能电网(Smart Grid)基于IPv6的协议,将有利于物联网的进一步发展。ZigBee理事会成员、德州仪器公司(TI)无线连接解决方案营销经理Mark Grazier表示:“ZigBee IP的推出意味着我们在扩大基于IP的控制方面又迈出了重要一步。低功耗、低成本的无线筛状装置连接各种智能电网(Smart Grid)基于IPv6的协议,将有利于物联网的进一步发展。”

    ZigBee IP延续了ZigBee自我组织和自我修复筛状网络的传统,通过全球通行的2.4GHz频率和部分国家的868/915/920MHz频率来打造可靠的通信服务。

    ZigBee联盟董事长兼首席执行官Tobin Richardson说:“ZigBee IP的出现让产品制造商可以用另一种选项来将筛状网络添加到他们的产品中。Smart Energy Profile2(SEP2)将于今年晚些时候推出,我们预期届时基于ZigBeeIP的ZigBee认证产品将掀起一股热潮,因为ZigBeeIP是专门为智能电网(Smart Grid)满足SEP2要求而设计的。”

    Exegin、SiliconLabs和德州仪器(TI)提供了“黄金单位”的规范产品,未来采用ZigBee IP规格的所有ZigBee认证产品将以此为参照进行测试。该测试流程确保产品符合规格,所以制造商大可对通信的稳定性与可靠性放心。Grid2Home和Sensinode达到了ZigBee合规平台的资格标准。测试服务由NTS、TRaC和TUVRheinland提供。

物联网时代的家居安防市场趋势

文/移康智能科技 朱鹏程

    随着经济的飞速发展,社会在不断进步,人们的生活水平得到了很大的提高。但与此同时,近年由于社会人员的流动性大大增加、收入差距在逐渐加大,社会结构和社会治安问题也变得越来越复杂,入室抢劫、偷盗甚至危害生命安全等诸多社会犯罪问题频发。人们在追求舒适、便捷的家居生活之余,对家庭财产和生命安全日益重视,家居安防意识在不断增强。

    家居安防,顾名思义是指家居住所的安全防范,包括人、财、物的看护。在传统的观念里,家居安全是靠锁具、防盗门、防盗窗等来保证的,但是随着科技的不断发展,犯罪手段也在不断多元化,利用技术手段入室盗窃比率不断攀升,比如社会盛传的锡纸开锁、猫眼开锁等等案件屡见不鲜,眼前仅仅靠一把锁、一道门已经挡不住犯罪分子的闯入。如右图1所示,是近年北京市入室盗窃的犯罪统计,统计数据显示一方面是入室盗窃案件不断攀升,家居安全问题日益严重;另一方面是高科技盗窃日益猖獗,比如门锁、猫眼等本来是保护家庭安全的,现在反而逐步成了家庭安全的隐患。

    此外,随着生活质量的日益改善,人们家庭装修的内部设施越发的复杂,用到火、电的家装越来越多,同时发生危险的概率也在不断增大,诸如火灾、煤气泄漏等方面的安全防范逐渐受到重视。如何能够对家居异常情况做到及时预警和主动防范,如何有效保护家人和财产的安全,已成为社会普遍关注的焦点,也为物联网时代下的高科技家居安防提供了广阔的发展空间。本文将从以下几个方面来探讨家居安防的现状以及未来发展趋势。

当前家居安防报警存在的问题

    家居安防在安防行业并非是个新名词,就国内市场而言,早在上世纪九十年代家居安防的说法就已经很普遍。虽然这个概念提了这么多年,但直到今天依旧没有得到很普遍的认知,也一直没能大范围普及。事实上,从价格上来看,同智能家居系统相比,家居安防系统的价格可以做到很低,比如现在6、8、16防区的家居安防报警主机的价格仅为几百元,但还是打不开市场,到底是什么原因导致了产品不能被民众接受?究其原因,应该有以下几个方面的因素:一是误报率高,目前市面上大量充斥的都是廉价简单的报警器,稳定性差,受干扰时会出现误报或者漏报的情况,导致用户信赖度低;二是由于过分追求低成本,做工粗糙,不能给用户带来时尚、安全的用户体验;另外还有一个很重要的原因是互动性差,智能化程度不够。目前的报警联动大多是通过电话线或者2G网络与在外的户主联动,户主收到报警信息时,往往无法得知到底是什么原因造成的报警,甚至白白给用户造成心理上的恐慌。现有的安防报警系统大多如下图2所示,总体上产品可靠性不强、智能化程度不够、创新乏力,而且,用户体验比较差,这些都是导致用户最终不能完全认可现有家居安防产品的原因。

新环境下的家居安防的机会

    随着移动互联网的普及、无线通信技术(3G、LTE、WiFi等)的商用成熟, 新技术、新工艺、新产品推动了物联网技术在全球大环境下的迅速崛起。物联网已成为当前世界新一轮经济和科技发展的战略制高点之一,发展物联网对于促进经济发展和社会进步具有重要的现实意义。在中国,物联网已经作为战略性新兴产业被写入我国政府制定的“十二五”规划,上升为国家战略。而在2012年2月14日出台的《物联网“十二五”规划》圈定的重点发展的九大应用中,就包括智能安防和智能家居,而家居安防恰恰是涵盖这两个领域中的重点方向,迎来了前所未有的发展新机遇,主要体现在以下三个方面:

1.运营商巨头们都在争相推动家居安防,新概念下的家居安防渐入人心

    现如今人人通信趋于饱和,运营商们都不约而同地将注意力放在了物联网这一物物通信的新增长点上,而人与家庭的联系互动自然是各个运营商关注的焦点。先是中国电信推出了“全球眼”视频监控业务,既能用于行业,也能用于家居安防监控,同时还推出了针对智能家居、家居安防的“3G智能管家”业务;接着中国移动更是专门为家居安防量身定制了“宜居通”业务标准,让用户手机能够同家里的门磁、红外探测、煤气探测甚至是摄像头能够随时保持监控状态,实现了防盗报警、视频监控、燃气报警、防火报警和老人求助等;中国联通也针对家居安防推出了“沃”眼、“沃的家园”、“沃视通”等,实现家庭看护、安防报警等功能。总之,基于3G无线宽带,借助移动互联网的优势,运营商正在千方百计宣传推动家居安防相关业务应用,在舆论和实践上为家居安防的蓬勃发展架设信息高速公路。

2.移动互联网的技术进步,大大提高了家居安防系统的实用性

    此前近20年家居安防没能发展起来,一个很重要的原因是受制于技术瓶颈——没有智能化的终端,没有足够的带宽。而近几年,移动互联网得到了井喷式发展,真正实现了“无处不在、无所不知”,让世界触手可及。一方面随着光纤到户,普通家庭也能够拥有10Mbps甚至更高的有线宽带,带宽已经不再是影响用户使用的瓶颈;另一方面,3G、WiFi无线网络无处不在,智能手机已经逐步普及,让用户通过无线宽带随时随地查看家里成为可能。带宽问题的大大改善以及移动终端的迅速普及,为家居安防新概念提供了很好的发展基础。

3.移动互联网中的广大用户群体是推动家居安防产业的潜在动力
    近几年国家倡导并推动的“平安城市”、“平安社区”工程的纵深发展为家居安防市场提供了新的契机。随着生活节奏的不断加快和经济水平的不断提高,家庭用户对安全感的需求正在逐渐增加。伴随着智能机的普及,移动互联网给用户带来了无穷便利也引爆了更多的新需求。调查显示,80%以上的手机用户对通过手机随时随地了解家里的情况非常有兴趣,尤其是在视频监控、防盗报警等方面。众所周知,中国是一个人口大国,拥有超过13亿人口,据统计共有家庭户39519万户,其中城镇家庭户占有51%,2011年人均GDP消费水平已达35083元,中产家庭已达4000万。因此,在任何一个应用领域,只要人们的消费能力达到了“消费水平线”,这一领域就会呈现市场“井喷”,如家电、手机等,家居安防也不例外。正因为这是一个潜在的巨大蛋糕,许多行业巨头包括国外的Honeywell、Control4,及国内的海尔、TCL等纷纷涉足智能家居、家居安防领域以抢夺市场先机,此外,也有很多新兴的移动互联网企业也在争相进入。总之,随着国家政策的扶持、技术产品的成熟、用户群体的认知以及众多企业的积极推动,相信家居安防这个市场的热潮即将掀起!

物联网时代的家居安防市场发展趋势

    家庭生活自动化、舒适化、安全化成为现代人家居新选择,伴随着网络、通信、计算机和物联传感器等技术日益成熟,家居安防市场发展也是日新月异,已逐渐渗透到人们日常生活中,既改变了人们的生活习惯,提高生活质量。 总体而言,处于物联网时代的家居安防,从技术产品和产业方向两方面有以下的发展趋势:

1.技术产品层面:未来家居安防系统趋于智能化、可视化、无线化和集成化

    智能化:早期的家居安防报警系统,各个传感器基本上都是孤立存在,并且系统处理器处理能力也有限,因而无法实现多种条件的逻辑判断,更无法进行基于大量数据采集的智能分析。所以,误报、漏报的情况非常多。

    家居安防的智能化体现在两个方面,一方面是很多传感器能够联动,比如红外探测报警器被触发,摄像头即进入监控状态,通过视频监控系统的智能图像分析可以判断到底是误动作还是真的有人入侵。同时会将真实的情况反馈给主人,而主人无论在哪里,通过电脑、平板或者手机随时了解家里的状况。

    可视化:以前的家居安防报警系统,大多是通过电脑或者手机接收消息或者邮件通知,但是家里到底是发生了什么样的情况用户无法而知。新一代的家居安防系统,不仅仅集成了传统的传感器(比如门磁、红外探测、烟雾探测、煤气报警器等),而且也将IP 高清摄像头也集成在一起,最终形成“各种报警器+IP摄像头+平台接入”的智能化系统架构。

    随着现在带宽的改善,用户已经可以通过手机或者电脑实时掌握家里的情况,哪怕是远在国外,也可以通过手机或者电脑随时查看家里的情况,并且能够同家里实现可视对讲,“让家触手可及、让家近在眼前”。
无线化: 传统的家居安防,主要以有线连接为主,布线施工难度大,应用环境受限制;当然也有部分传感器也支持无线传输,但基本上都是最简单的433/315,在稳定性、抗干扰性和低功耗方面都存在一定的不足。

    基于物联网新技术,新一代的智能家居安防系统,一方面整合了3G/LTE/Wi-Fi等无线宽带技术,使得视频监控变成现实,甚至还可以提供720p甚至1080p的高清视频;另一方面,也针对微功耗、高可靠性的需要,ZigBee、Z-Wave、EnOcean等应运而生,尤其是ZigBee、Z-wave支持自主组网技术同时具有很好的保密性,使得家居安防可靠性得到了大大增强。

    集成化: 过去的家居安防报警系统,基本上是一些传感器和控制器的简单组合,除了分立传感器外,还需要诸多的控制设备,比如主控、路由器、中继器、存储设备、显示设备等等,所以系统分散,结构复杂,用户安装比较麻烦。对于未来家居安防系统,由于CPU的处理能力大大增强,不仅是双核甚至四核,而且主频都在1GHz以上,所以诸如显示、存储、报警控制、音视频编解码、路由等都完全可以整合成一体,系统复杂度大大降低。是新一代基于物联网技术的智能家居安防系统的架构图,可以看到,这不仅仅是一个全新的家居安防报警系统的架构,而且很容易地将智能家居的概念融入,将是未来家居安防技术发展的趋势。此外,新一代的家居安防,将不仅仅是作为防盗报警设备,还可以开发出很多其他功能,比如老人看护、儿童监控、远程医疗、紧急求助呼叫等等。

2.产业方向层面:未来家居安防朝着民用化、品牌化趋势发展

    民用化:早期的家居安防系统,由于系统复杂,安装不方便,没办法做到让用户自己DIY,都是通过工程施工来安装完成的。传统的家居安防市场的发展是被“社会需求”所牵引的,有工程化的需求才会演变出工程化的模式。当前,情况正在悄悄地发生改变,新一代家居安防系统不仅在人性化设计上做了很大的改进,而且产品高度集成化让系统越来越简单,另外,用惯了计算机、智能机的年轻一代,已经具备很快熟悉应用这些高科技产品的能力,也喜欢自己去根据自己的想法去打造自己的家居安防系统。因此,基于物联网技术的新一代家居安防系统的民用化已成为新需求、新趋势。
    品牌化:在安防报警产品市场上,国外主要是中高端品牌,比如Honeywell、ADT等,而国内厂商良莠不齐,各家厂商基本集中在低价竞争的层面。但对于由工程化转向民用化的家居安防来说,用户更多的会去关注产品的用户体验、产品的品质以及产品的服务,这就对安居安防行业的厂家提出了很高的要求——不仅仅是销售产品硬件本身,更是一揽子服务,包括产品质量、品牌宣传推广、服务支持和完善的售后体系。单纯产品只能停留在价格的简单竞争上,而服务可以让产品增值,相信只有立志于做服务、做口碑、做品牌的企业才能最终强大起来。

结束语:

    在国家“十二五”规划政策的有力支持下,在物联网技术飞速发展中,家居安防市场必将迎来难得的发展机遇。当然,这个行业也同样存在着诸多挑战,一方面是国外品牌在家居安防技术和产品的积累上要领先于国内,要快速追赶国外水平还需要同行的持续的努力,现在谈竞争或许还为期过早;另一方面,在产品可靠性和行业标准走向上,仍存在一定的不确定性,还有很多的问题需要在未来商用中去完善和改进。前进的道路是曲折的,但是借着移动互联网、物联网行业浪潮推动,相信这个产业前景会一片光明。

[分析]ZigBee与Z-Wave应用优势

编译/Felix

    近几年,随着面向家庭控制及自动化的短距离无线技术的发展,家庭控制智能化所带来的机遇正开始成为现实。在已出现的各种短距离无线通信技术中,ZigBee凭借领先的技术和性能水平成为这一新兴市场上的佼佼者。

    不过,目前该市场出现了Z-Wave这一个强有力的竞争者。尽管ZigBee技术的传输速率更快,可容纳的节点数更多,开放性更强;但Z-Wave似乎结构更简单、成本更低、接收灵敏度更高,其竞争实力不容小觑。在一致的应用目标下,二者在智能家居领域又将如何体现各自优势?

ZigBee与Z-Wave技术全扫描

1.ZigBee

    ZigBee基于IEEE的802.15.4个人局域网(PAN)无线标准,是ZigBee联盟发起的开放式无线标准。IEEE802.15.4标准提供网络的第一层(物理层,PHY)和第二层(媒体接入控制器,MAC),网络层和应用层由ZigBee堆栈软件提供。

2.Z-Wave

    Zensys在2008年被Sigma Designs收购之前开发了Z-Wave私有无线标准。Sigma Designs的产品是IC和电力线通信(PLC)和无线相关设备。Z-Wave标准不像很多无线标准那样开放,但Zensys、Sigma Design的客户都可以使用。最近,国际电信联盟(ITU)把Z-Wave PHY和MAC层作为其新标准G.9959的选择,该标准为1GHz下的窄带无线设备提供了一套指南。

    Z-Wave主要针对家庭和小型商用建筑的监控和控制,广泛适用于照明控制、安全和气候控制。其它应用包括烟雾探测器、门锁、安全传感器、家电和远程控制。Z-Wave还可以用于智能电表,为家用暖通空调监控和控制提供消耗数据。

    Z-Wave联盟由160家公司组成,专业设计和销售基于Z-Wave标准的无线家庭控制产品,在Z-Wave系统中扮演主要角色,在22个国家有超过575款可互操作的产品。

ZigBee与Z-Wave技术特点对比

1.工作频率与传输速率比较

    作为一种基于IEEE 802.15.4标准的无线传输技术,ZigBee可满足远程监视、控制和传感器网络应用等需求。它具有低速率、低功耗、低成本的特点,工作频率为868MHz、915MHz或2.4GHz,其中2.4GHz是一个全球通用的ISM频率。随着技术的成熟和多家相关设备厂商的加盟,ZigBee在家庭自动化领域的应用已经起步。

2.传输结构与安全性分析

    无线系统大都受距离和可靠性的限制,因此以往大部分控制系统需要有线连接来确保对整幢建筑的覆盖。Z-Wave可支持网状网络拓扑,其多点对多点的连接方式可提供更高的可靠性以及更大的覆盖范围。该技术中集成的动态路由机制实现了虚拟的无限制信号传输范围,每个Z-Wave设备都可以将信号从一个设备重传至另一个,从而保证高度可靠的传输覆盖整个家庭范围。

3.ZigBee技术开放性和互通性优势明显

    在通信领域,技术开放性和互通性无疑是一个非常重要的衡量指标。ZigBee技术凭借与IEEE 802.15.4小组的成功合作,将极有可能在今后的发展和推广中占据有利地位。这样,在商用化的过程中,不同厂商生产的ZigBee产品可以依据同一个标准方便地实现互联互通,从而缩短产品的上市时间。
    反观Z-Wave阵营在这方面却有较大差距。虽然Z-Wave也在积极加入国际标准化组织,并于2005年组建了Z-Wave联盟,到现在共有超过125家业界领先公司加入,包括Leviton、Wayne Dalton、Logitech、Cisco等公司。但从全球范围来看,Z-Wave的市场号召力仍远不如ZigBee。

ZigBee和Z-Wave各具应用优势

    ZigBee和Z-Wave的目标应用一致。其中ZigBee的通用性远超Z-Wave,几乎可以配置并实现任何短距离无线功能,应用规范也可以大大缩短普通应用的开发时间。另一方面,ZigBee的协议更复杂,开发时间也更长。Z-Wave采用更简单的协议,开发更快也更简单。

面向家庭自动化市场的芯片解决方案比较

1.Z-Wave单芯片无线解决方案面向家庭自动化

    这款芯片采用32引脚QFN封装,封装尺寸仅为5×5×0.9mm,因此易于集成到对尺寸有严格要求的产品中。ZW0201特别针对电池供电产品而优化,适合低功率和低电压应用,可以在较低的成本下满足更高性能要求。在传输时电流损耗为23mA,在接收模式下为21mA,而在睡眠模式下为2.5uA。Zensys公司下一步的目标是推出可用于门禁和安防设施的加密产品。

2.ZigBee打造高集成度解决方案

    该ZigBee SoC解决方案面向家庭和楼宇自动化、供暖、通风和空调系统、自动抄表、医疗设施、家庭娱乐和其它终端市场,它有助于制造商开发出紧凑、高性能和可靠的无线网络产品,并缩短上市时间以及将生产和测试成本降到最低。

ZigBee在智能照明监控中的应用

    道路照明是城市公共设施的重要组成部分,目前国内的道路照明系统大部分没有采用网络化监控管理,只能以区域为单位对照明设备进行简单的开关灯控制,这样的控制方法不能实时的获得每盏路灯的状况,也无法根据具体情况调整路灯亮度,不能有效的节省电能。随着我国城市化水平的不断提供和经济进步,城市照明系统不断扩大,如何节约能源,提高路灯系统管理水平,已经是急需解决的课题。目前各大城市的交通路灯的能源利用率存在一个普遍的问题,这就是路灯的能源利用率不高。特别是子夜过后,交通道上的车辆与行人较为稀少,路灯没有必要全部打开,可以适当关闭部分路灯,如隔一个开一个,对于车辆与行人特别稀少的交通道路则可以关闭更多的路灯。

    对于路灯开关的控制,人们一直都在寻求一种既方便又可靠的办法。以前人们采用人工控制的方法,这种方法浪费人力,操作繁琐且每天早晚路灯开闭时间不准,人为因素影响太大。后来有些城镇设置光电控制电路,利用控制器件光电电阻的变化,控制路灯在晚上天黑之后自动点亮,早上天亮之后自动关闭。这种方法存在可靠性较低,易受干扰,后半夜路灯照明太亮浪费电能等问题。

    ZigBee技术是一种新兴的短距离无线通信技术,由IEEE802.15.4标准定义,网络层、应用支持子层由ZigBee技术联盟制定。ZigBee技术具有低速率、低功耗及组网灵活等特点,在消费电子、智能家居、建筑自动化、工业控制等领域具有广阔的应用前景。
   
    随着ZigBee的面世和技术不断完善以及价格成本不断降低,把其应用在照明监控系统中将有非常广阔的应用空间。可以给每一个灯泡都有一个IP地址,变成“智能灯泡”,那么普通用户就可以方便自如地通过如智能手机、平板电脑、PC等监控、管理和控制每个灯泡,可遥控打开和关闭每个灯泡,调节光线,营造氛围——既节能又满足了消费者多彩生活的需求。家里或商务楼里的这种“智能照明”网络还可以与智能电网连接,实现从发电到每个灯泡的智能控制。这样,智能灯泡就与电子抄表、白色家电和家庭能耗管理等应用连为一体,形成一个真正的智能用电网络。更有可以应用的设想是“每人一个ID,当你走过,路灯亮,可找你收费。你是选亮,还是不亮?的确,如果每个灯炮都有一个IP,我们的生活可以发生很多无法想象的变化。

    不过,对于这种应用现阶段遇到的最大挑战则来自于目前IPv4的地址资源不足,如果按全球每年出120亿只灯炮,即使是让10%的灯泡拥有IP地址,那都将是一个巨大的消耗。以目前PIV4是很难满足这个巨大市场的任务需求的。令人可喜的是,业界领先的ZigBee芯片厂商NXP“已经发布了基于其私有协议的JanNet-IP可以支持IPV6基于NXP专有的JanNet IP网络协议,采用了NXP的JN5148超低功耗无线微控制器和驱动模块,无线控制器可兼容2.4GHz的IEEE 802.15.4标准。JanNet-IP标准走在了ZigBee-SL(smart light, 智能照明)标准的前面,可以让用户更早地体验到智能照明的生活。JanNet-IP已开始商用,并于2011年第四季度以开源授权方式提供。未来的商用前景值得期待。

智能家居主流无线控制技术探讨

    随着全球智能化时代的来临,人们对居住质量的要求也呈现出水涨船高之势,智能家居诞生的意义,正是要为日常的繁琐生活作减法,在解放人们双手的同时,也让人们从真正意义上体验智能生活。 如今,传统型智能家居产品技术落后、观点陈旧、创新乏力等劣势已逐渐显现。而无线智能家居作为智能家居系统的一个重要分支,着重关注于智能家居系统建立的简易性和维护的方便性,将控制方式从有线改为无线,不需要经过转换即可实现从最简单的一个控制器控制一个灯的开关直到复杂的全家灯光、窗帘、空调、门禁、电器设备的全面智能控制。相比传统型智能家居系统,无线智能家居系统更具灵活性与可扩张性,此外,它还具有低成本,低功耗的特点,符合“低碳生活”的绿色智能家居概念。性价比也相对更高一些。

    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。智能家居产品的出现,为无线技术开辟了另一方新的应用空间。下面我们就来分别探讨一下ZigBee、WIFI、红外这三大智能家居无线控制技术的优劣之处。

    Zigbee

    Zigbee技术基于IEEE802.15.4标准的低功耗个域网协议,其特点是低功耗、成本低、时延短、网络容量大、安全可靠,可工作在2.4GHz(全球)、868MHz(欧洲)和915 MHz(美国)3个频段上,分别具有最高250kbit/s、20kbit/s和40kbit/s的传输速率,传输距离在10-75m的范围内,并可以继续增加。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。

    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,被Control4、罗格朗等智能家居企业广泛采用。

    Wi-Fi

    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IEEE802.11a及IEEE802.11g等标准的出现,现在IEEE802.11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。

    与有线技术相比,Wi-Fi突出的优势在于无线电波的覆盖范围广,半径则可达100米,传输速度也非常快,可以达到11mbps,符合个人和社会信息化的需求。但同时也存在穿透性差、稳定性不好等缺点。目前 基于Wi-Fi技术的规模商业化应用瓶颈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。只有解决运营商的互联互通,高收费,漫游性等问题,Wi-Fi技术才能得到充分的利用。

    红外技术

    红外线传输是目前使用最广泛的一种通信和遥控手段,由于其具有体积小、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。通用红外线遥控系统由发射和接收两大部分组成,应用编/解码器专用集成电路芯片来进行控制操作,发射部分包括键盘矩阵、编码调制、LED红外发送器;接收部分包括光、电转换放大器、解调、解码电路。
    红外探测技术分为主动式红外探测及被动式红外探测,其中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,在家庭报警系统中有着广泛的应用。此外, 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。

    结语
   
    随着科技的不断发展,无线技术也进行着日新月异的改进。智能家居产品的更新换代,也为无线技术开辟了新的应用空间。相比较传统的有线布网方式,其更佳的可扩展性、移动性,使无线智能控制技术成为智能家居发展的必然选择。通过对无线智能家居主流传输技术的分析对比,完美在选择无线智能家居产品时,根据自身房屋的需要来加以取舍,因地制宜,无论采用何种无线技术,均能够发挥其最大优势,完美的达到随心所欲、人屋一体的最终诉求。

智能家居开启环保智能生活理念

    上个世纪末的时候,便有人提出了智能家居这个概念,但是多半倾向于各种各样的智能家电,形形色色所谓模糊控制、蓝牙技术的智能家电如同雨后春笋一样冒出来,然后以比其兴起的速度更快地衰败下去,结果让很多人对这个行业差不多都失去了信心。

    这两年随着诸如无线WIFI技术、无线红外技术、无线zigbee技术的高速发展,以及物联网概念的提出与发展,智能家居行业重新 焕发了生机。而其中,采用无线zigbee技术的智能家居更是成了主力,国内的zigbee物联网行业的生产服务商如今同样提出了全新的智能家居理念。

    永远追求的是核心技术,智能家电即使再好用,那也只是细枝末节!智能家居的相关负责人介绍道,“智能家居是一种全新的生活理念,就像二十年前,谁也不会觉得离了互联网无法生活一样,我们可以预见,在不久的未来,智能家居也会成为我们生活中不可或缺的一部分!”

    该负责人强调:“我们推崇的是一种安全舒适、健康环保、自然和谐、以人为本、高效便利、深具个性化的全新生活理念,如今,借助完全 免费公开的zigbee标准,我们的相关技术已经成熟并且投入使用,各项产品功能都得到充分地发挥!消费者很容易就能发现这样的生活方式正是他们所需要 的,而我们就是要培养这种依赖感!”

    对于绝大多数家庭来说,将用得很顺手的旧家电完全淘汰更新成智能家电是很不切实际的事情,但是,将家中的取暖通风、安防照明智能 化,是一个明智的选择。物联传感提供的墙面开关、调光开关以及智能插座等设备,可以很容易地让各种类型的灯具家电变得智能起来,无需太多的代价,消费者就 可以享受到全新的生活方式。

    低碳环保并不意味着生活品质的下降,当家居实现智能化之后,消费者的生活可以说是焕然一新,在绿色健康环保的同时,也可以给人最好 的享受,并且给人以真切的安全感。一年四季,都能保证家中温暖如春,空气清新,从早到晚,室内的光线永远柔和。家电会根据你的需要开启,当使用完毕之后, 也能自动切断电源。白天要上班,家中的安全也能得到保障,你可以随时看到家中的情况,不必担心钟点工的劳动对不起你给的薪水,也不必担心孩子一个人在家沉 迷电视或游戏。

    随着物联网的兴起,家庭作为社会中的一个基本单位也会纳入到整个物联网中,而技术上已经成熟的智能家居可以说已经成为物联网行业中的支柱之一,同时促进物联网的进一步发展,我们在此拭目以待!

物联网应用中zigbee的技术优势

    物联网智能家居系统是智能家居控制技术和物联网技术完美结合的产物。zigbee无线智能家居系统以无线的方式,通过手机,把智能开关、智能插座、无线红外转发器、窗帘控制器、无线红外入侵探测器、门磁、烟雾报警器、视频监控等智能家居系统所包含的设备连接成一个完全双向的网络,我们也可以称之为家庭物联网。这个网络由于完全符合Zigbee协议标准,所以也继承了Zigbee网络可靠性高、安全性强、响应快速、组网自动化、自动诊断和恢复系统故障等先天性的优势。

    可靠性

    ZigBee是采用碰撞避免机制,每个发送的控制命或者传输的数据都由接收方确认收到,并回复一个确认的信息。若没有得到确认讯息的回复就表示发生了碰撞,将再次传送,这样系统信息的传输变得非常可靠。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

    健壮性、扩展性

    一个ZigBee的网络最多可以包括65536个网络设备节点。这些网络节点可以自动组建成一个网状(Mesh)网络,并且新添加的节点也会自动加入到网络中。这样,系统几乎可以实现无限的扩展,而且这扩展也非常简单。所以,物联传感智能家居系统的最小系统可以简化到一个主机和一个插座,用户可以用非常小的代价就可以体验物联网智能家居系统。体验之后,用户可以根据自身需求,定制自己的智能家居系统。而一般的无线智能家居系统需要经过“对码”才能进行家居设备的控制。“对码”其实就是一个手动建立主机(或叫控制方)和设备(或叫被控方)之间通讯连接通路的过程,这个过程会非常繁琐,而且容易出错,非专业人员是无法进行的。物联传感智能家居系统实现了系统的自动组网,而无需任何的“对码”。而且,由于系统是一个网状(Mesh)网络,也就是系统的插座等设备都可以作为路由来起到数据和命令传输中继的作用,系统自动、动态选择通讯路线来传输数据和命令。即使某一个设备出现故障,系统会自动识别故障设备并重新选择通讯的线路,保证整个系统的通讯正常。总之,物联传感智能家居是一个非常健壮、易于扩展的系统。

    安全性

    ZigBee提供了数据完整性检查功能,阻止攻击者对数据进行修改;提供认证功能,阻止攻击者修改、模仿Zigbee设备;采用128bitsAES加密算法,防止侦听数据;这些措施确定Zigbee网络的安性。

红外传输在智能家居中的应用

    红外传输技术是一种利用红外线作为载体,进行数据传输的技术。在日常生活中,红外传输技术随处可见,最典型的莫过于电视机、空调等家用电器通过红外遥控器进行控制。随着科技的进步,大众生活水平的不断提高,人们对家居智能化的要求也越来越高,诸如灯光控制、背景音乐、安防报警等方面也逐渐开始转向智能化控制。本文主要介绍红外传输技术在智能家居控制系统中的应用现状,并对该技术的前景进行简要分析。

    自从1800年英国天文学家F.W.赫歇尔发现红外辐射后,红外传输技术的发展已经历了两个世纪有余。近几十年来,除红外传输技术之外,又涌现出RF射频、Wifi、蓝牙、Zigbee等新兴的无线传输技术。为什么红外传输技术依然能在家居控制领域占据一席之地呢?首先,我们从技术角度分析一下红外传输技术之所以经久不衰的原因。

    一、红外传输技术特点:

    1.稳定性好:

    采用模拟传输方式,并不像蓝牙、RF无线射频等技术采用数字信号传输,所以几乎没有任何相似的信号对它产生干扰。

    2.私密性强:

    由于红外线的波长较短,对障碍物的衍射能力差,所以适合应用在进行短距离无线通讯。正因为如此,红外传输具有很强的私密性,比如我们在自己家使用红外遥控器时,邻居家的电器是不会受到控制影响的。

    3.成本低廉:

    红外传输技术已非常成熟,上下游产业链也极为发达,相对于蓝牙、Wifi等无线传输技术,在成本上有明显优势。

    虽然红外传输技术还存在着一些缺陷,比如传输距离短、通讯角度小,但前面几项优点让其始终具备着一定的竞争力。不仅家用电器厂商始终对其不离不弃,红外传输在现今的智能家居领域也得到了广泛的应用。接下来,我们看看它在智能家居控制系统当中的应用情况。

    二、红外传输在智能家居控制系统中的应用

    智能家居系统是利用综合布线技术、网络通信技术、安全防范技术、自动控制技术、音视频技术将灯具、窗帘、家用电器、报警设备等进行整合,实现统一管理和智能控制。而红外传输技术在这样一个控制系统中,可以同时扮演多种角色,能起到许多关键性作用。

    1.遥控功能

    红外遥控器在人们日常生活中的应用,已有多年历史。传统的红外遥控器,一般是针对单个电器进行控制,比如通过电视遥控器控制电视机,通过空调遥控器控制空调,大部分人的家庭都有着两把、三把甚至更多的遥控器。但随着智能家居控制系统的出现,我们已经不需要这么多遥控器了,只需要一把遥控器,就可以对家中所有的电器设备进行控制。采用综合布线技术,配合相关的通讯协议,可以将家中的所有灯具、窗帘、各类家用电器及报警设备整合到统一的系统当中,然后通过遥控器或者控制面板对他们进行操作。另外,还可以配合智能家居系统的情景功能,用最简单的操作同时控制多个设备。比如下班回家后,只需要拿起红外遥控器按一下“夜间模式”,即可自动关闭窗帘、开启客厅灯光,打开电视机、空调、音响,并将家庭报警设备设置为主人在家的模式,防止误报。这样就省却了对电器及设备进行逐个操作的繁琐,轻轻一按遥控器就能收获好心情。

    2.红外探测

    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。

    被动式红外探测器是通过红外热释传感器对相应区域的红外能量变化来判断该区域内是否有人。由于人体的红外能量与环境有差别,当人通过探测区域时,探测器感应到红外能量的变化,就会向系统提供反馈信号,配合智能家居的联动功能,可以实现人来灯亮、人走灯灭的功能。比如在卫生间的门顶安装一个被动式红外探测器,当主人起夜,走进卫生间时,灯光会自动打开,而离开卫生间后,灯光自动关闭,既方便又能达到省电的效果。

    3.其它应用

    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,甚至要超过其它三种主流无线技术,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。国内的多媒体音箱领军厂家漫步者在2008年发布了一款红外功放-Ramble。由于它采用红外传输方式,无需数据线,可以随意安装于室内的任意位置,比如墙面或天花板,相当方便,而且不会因为裸露在墙面上的线材而影响室内装修的美观性。

    三、前景

    红外传输技术由于其技术成熟、稳定性好、私密性强、且成本相对低廉,在智能家居控制系统中得到广泛的应用。虽然它存在着一些技术瓶颈及缺陷,如传输距离短、通讯角度小,但目前其它无线通讯技术还未达到尽善尽美的程度,所以在接下来很长的一段时间内,红外传输技术依然会在智能家居控制系统占据一席之地,与RF射频、Wifi、Zigbee等无线技术共存,为大众家居生活质量的提高做出贡献。