摘要：智能家居作為家庭信息化的實(shí)現(xiàn)方式已成為社會(huì)信息化發(fā)展的重要組成部分，在物聯(lián)網(wǎng)智能家居繁多的應(yīng)用中，因基于Zigbee模塊物聯(lián)網(wǎng)最大的特點(diǎn)就是低功耗，特別是帶有路由的可組網(wǎng)功能，非常符合物聯(lián)智能家居這種市場(chǎng)需求的。
關(guān)鍵詞：智能家居；物聯(lián)網(wǎng)；Zigbee模塊
中圖分類號(hào)：TN929.5文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1007-9599 (2011) 24-0000-01
ZigBee Module Applications in the Smart Home
Pan Yun,He Yong
(Xinyang Agricultural College,Xinyang 464000,China)
Abstract:The Smart home as a family of information technology has become an important part of social information.In many applications of Internet of Things,the biggest feature Internet of Things Zigbee module is low power consumption,especially with the routing network function,is consistent with the objects associated smart home this market demand.
Keywords:Smart Home;The Internet of Things;The Zigbee module
一、智能家居現(xiàn)狀、趨勢(shì)及存在的問(wèn)題
智能家居作為家庭信息化的實(shí)現(xiàn)方式已成為社會(huì)信息化發(fā)展的重要組成部分，物聯(lián)網(wǎng)因其巨大的應(yīng)用前景，將是智能家居產(chǎn)業(yè)發(fā)展過(guò)程中一個(gè)比較現(xiàn)實(shí)的突破口，物聯(lián)網(wǎng)繁多的應(yīng)用，造就了一個(gè)龐大的產(chǎn)業(yè)鏈，從互聯(lián)網(wǎng)、電腦、手機(jī)、天線等IT通訊領(lǐng)域，到智能卡、芯片、傳感器、紅外線產(chǎn)品等工業(yè)領(lǐng)域，再到冰箱、電視機(jī)等制造領(lǐng)域，環(huán)環(huán)相扣，商機(jī)巨大。
目前市場(chǎng)存在的智能家居有以下兩大類：
�。ㄒ唬┯芯�方式
這種方式所有的控制信號(hào)必須通過(guò)有線方式連接，布線量大。有線方式缺點(diǎn)非常突出，布線繁雜、成本高、一旦遇到問(wèn)題排查也相當(dāng)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無(wú)法大規(guī)模推廣。
�。ǘo(wú)線方式
目前幾種可用于智能家居的無(wú)線方式有：
WIFI：無(wú)線相容認(rèn)證，它能夠在數(shù)百米范圍內(nèi)支持互聯(lián)網(wǎng)接入的無(wú)線電信號(hào)。最大特點(diǎn)就是方便隨時(shí)隨地接入互聯(lián)網(wǎng)，但功耗高，不適于隨時(shí)隨地部署低功耗傳感器，組網(wǎng)專業(yè)性強(qiáng)。
藍(lán)牙：能在包括移動(dòng)電話、PDA、無(wú)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(wú)線信息交換。但這種技術(shù)通訊距離太短，對(duì)于智能家居的要求來(lái)說(shuō)不適用。
無(wú)線射頻技術(shù)：315M/433M/868M/915M這些無(wú)線射頻技術(shù)廣泛運(yùn)用在車輛監(jiān)控、遙測(cè)、小型無(wú)線網(wǎng)絡(luò)、工業(yè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等場(chǎng)所，其缺點(diǎn)主要是抗干擾能力弱，組網(wǎng)不便，可靠性一般。
Zigbee模塊物聯(lián)網(wǎng)：Zigbee是一種便宜的、低功耗的、高可靠性的近距離無(wú)線組網(wǎng)通訊技術(shù)，其基礎(chǔ)是IEEE802.15。它最大的特點(diǎn)就是低功耗、可組網(wǎng)，特別是帶有路由的可組網(wǎng)功能，理論上可以使ZigBee覆蓋的通訊面積無(wú)限擴(kuò)展。從ZigBee產(chǎn)品的特點(diǎn)看，是非常符合物聯(lián)智能家居這種市場(chǎng)需求的。
二、智能家居系統(tǒng)組成
組成智能家居系統(tǒng)離不開(kāi)家庭自動(dòng)化、家庭網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)絡(luò)家電、信息家電這四大產(chǎn)品組合。首先在一個(gè)家居中建立一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，在網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)的控制下，通過(guò)相應(yīng)的硬件實(shí)現(xiàn)對(duì)所有家庭網(wǎng)絡(luò)上的家電和設(shè)備的控制和監(jiān)管。同時(shí)，還要構(gòu)成與外界的通信，滿足遠(yuǎn)程控制、監(jiān)測(cè)和交換信息的需求，讓家居生活更加的舒適，高效。
一般構(gòu)建一個(gè)典型的智能家居系統(tǒng)包括下列子系統(tǒng)：
1.家庭信息網(wǎng)絡(luò)：包括局域網(wǎng)，可實(shí)現(xiàn)的資源共享（包括文件、應(yīng)用程序、打印機(jī)等）等功能。
2.家庭多媒體網(wǎng)絡(luò)：通過(guò)綜合布線，把音視頻分布到家中多個(gè)房間。例如，一臺(tái)DVD播放機(jī)播出的高質(zhì)量節(jié)目可在客廳和臥室的電視機(jī)上觀看，還能支持視頻點(diǎn)播、網(wǎng)絡(luò)游戲等等豐富應(yīng)用。
3.與智能小區(qū)關(guān)聯(lián)：家庭三表（煤氣表、水表、電表）的自動(dòng)抄表、小區(qū)信息通告、小區(qū)安防聯(lián)網(wǎng)、可視對(duì)講、智能卡門禁系統(tǒng)、遠(yuǎn)程教育、遠(yuǎn)程醫(yī)療、VOD點(diǎn)播等。
三、ZigBee模塊應(yīng)用到智能家居系統(tǒng)中的思路
上述各種信息傳感傳動(dòng)單元與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合起來(lái)的一個(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)之進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸。期中應(yīng)用最多的就是傳感器或控制單元，這些是構(gòu)成本課題的最基礎(chǔ)最核心的單元部件，選取ZigBee模塊能夠在數(shù)千個(gè)微小的傳感單元之間相互協(xié)調(diào)實(shí)現(xiàn)通信，且能耗低，以接力通信的方式通過(guò)無(wú)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)，通信效率非常高。
但在具體的實(shí)施過(guò)程中要考慮一下幾個(gè)難點(diǎn)問(wèn)題：
（1）物聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)芯片、敏感器件等的兼容性問(wèn)題；目前RFID的讀取率都不能保證完全的100%。（2）在物聯(lián)網(wǎng)感知層如采用IP技術(shù)，實(shí)現(xiàn)“一物一地址，萬(wàn)物皆在線”，將需要大量的IP地址資源，就目前可用的IPv4地址資源來(lái)看，遠(yuǎn)遠(yuǎn)無(wú)法滿足感知智能終端的聯(lián)網(wǎng)需求，只有IPv6能夠提供足夠的地址資源，但是由于感知層節(jié)點(diǎn)低功耗、低存儲(chǔ)容量、低運(yùn)算能力的特性，以及受限于MAC層技術(shù)（IEEE802.15.4）特性，不能直接將IPv6標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議直接架構(gòu)在IEEE802.15.4MAC層之上，需要解決IPv6技術(shù)應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)感知層的一些關(guān)鍵問(wèn)題。
基于zigbee模塊進(jìn)行物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)，將家居中常見(jiàn)的遠(yuǎn)程控制，安防報(bào)警，智能燈光，電動(dòng)窗簾等根據(jù)需要進(jìn)行控制。其中，zigbee模塊在國(guó)內(nèi)已經(jīng)基本成熟，可以在現(xiàn)有的模塊基礎(chǔ)上進(jìn)行有針對(duì)性的技術(shù)設(shè)計(jì)。
參考文獻(xiàn)：
[1]趙海霞.物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)分析與發(fā)展探討[J].中國(guó)西部科技,2010
[2]張順頤,寧向延.物聯(lián)網(wǎng)管理技術(shù)的研究和開(kāi)發(fā)[J].南京郵電大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2010,4
[3]陳湘平,房莉.基于ZigBee的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].微計(jì)算機(jī)信息,2009,10
[基金項(xiàng)目]信陽(yáng)農(nóng)專青年教師科研基金項(xiàng)目名稱：《基于ZigBee模塊的物聯(lián)網(wǎng)在智能家居中的應(yīng)用》
關(guān)鍵詞：智能家居；物聯(lián)網(wǎng)；Zigbee模塊
中圖分類號(hào)：TN929.5文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1007-9599 (2011) 24-0000-01
ZigBee Module Applications in the Smart Home
Pan Yun,He Yong
(Xinyang Agricultural College,Xinyang 464000,China)
Abstract:The Smart home as a family of information technology has become an important part of social information.In many applications of Internet of Things,the biggest feature Internet of Things Zigbee module is low power consumption,especially with the routing network function,is consistent with the objects associated smart home this market demand.
Keywords:Smart Home;The Internet of Things;The Zigbee module
一、智能家居現(xiàn)狀、趨勢(shì)及存在的問(wèn)題
智能家居作為家庭信息化的實(shí)現(xiàn)方式已成為社會(huì)信息化發(fā)展的重要組成部分，物聯(lián)網(wǎng)因其巨大的應(yīng)用前景，將是智能家居產(chǎn)業(yè)發(fā)展過(guò)程中一個(gè)比較現(xiàn)實(shí)的突破口，物聯(lián)網(wǎng)繁多的應(yīng)用，造就了一個(gè)龐大的產(chǎn)業(yè)鏈，從互聯(lián)網(wǎng)、電腦、手機(jī)、天線等IT通訊領(lǐng)域，到智能卡、芯片、傳感器、紅外線產(chǎn)品等工業(yè)領(lǐng)域，再到冰箱、電視機(jī)等制造領(lǐng)域，環(huán)環(huán)相扣，商機(jī)巨大。
目前市場(chǎng)存在的智能家居有以下兩大類：
�。ㄒ唬┯芯�方式
這種方式所有的控制信號(hào)必須通過(guò)有線方式連接，布線量大。有線方式缺點(diǎn)非常突出，布線繁雜、成本高、一旦遇到問(wèn)題排查也相當(dāng)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無(wú)法大規(guī)模推廣。
�。ǘo(wú)線方式
目前幾種可用于智能家居的無(wú)線方式有：
WIFI：無(wú)線相容認(rèn)證，它能夠在數(shù)百米范圍內(nèi)支持互聯(lián)網(wǎng)接入的無(wú)線電信號(hào)。最大特點(diǎn)就是方便隨時(shí)隨地接入互聯(lián)網(wǎng)，但功耗高，不適于隨時(shí)隨地部署低功耗傳感器，組網(wǎng)專業(yè)性強(qiáng)。
藍(lán)牙：能在包括移動(dòng)電話、PDA、無(wú)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(wú)線信息交換。但這種技術(shù)通訊距離太短，對(duì)于智能家居的要求來(lái)說(shuō)不適用。
無(wú)線射頻技術(shù)：315M/433M/868M/915M這些無(wú)線射頻技術(shù)廣泛運(yùn)用在車輛監(jiān)控、遙測(cè)、小型無(wú)線網(wǎng)絡(luò)、工業(yè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等場(chǎng)所，其缺點(diǎn)主要是抗干擾能力弱，組網(wǎng)不便，可靠性一般。
Zigbee模塊物聯(lián)網(wǎng)：Zigbee是一種便宜的、低功耗的、高可靠性的近距離無(wú)線組網(wǎng)通訊技術(shù)，其基礎(chǔ)是IEEE802.15。它最大的特點(diǎn)就是低功耗、可組網(wǎng)，特別是帶有路由的可組網(wǎng)功能，理論上可以使ZigBee覆蓋的通訊面積無(wú)限擴(kuò)展。從ZigBee產(chǎn)品的特點(diǎn)看，是非常符合物聯(lián)智能家居這種市場(chǎng)需求的。
二、智能家居系統(tǒng)組成
組成智能家居系統(tǒng)離不開(kāi)家庭自動(dòng)化、家庭網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)絡(luò)家電、信息家電這四大產(chǎn)品組合。首先在一個(gè)家居中建立一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，在網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)的控制下，通過(guò)相應(yīng)的硬件實(shí)現(xiàn)對(duì)所有家庭網(wǎng)絡(luò)上的家電和設(shè)備的控制和監(jiān)管。同時(shí)，還要構(gòu)成與外界的通信，滿足遠(yuǎn)程控制、監(jiān)測(cè)和交換信息的需求，讓家居生活更加的舒適，高效。
一般構(gòu)建一個(gè)典型的智能家居系統(tǒng)包括下列子系統(tǒng)：
1.家庭信息網(wǎng)絡(luò)：包括局域網(wǎng)，可實(shí)現(xiàn)的資源共享（包括文件、應(yīng)用程序、打印機(jī)等）等功能。
2.家庭多媒體網(wǎng)絡(luò)：通過(guò)綜合布線，把音視頻分布到家中多個(gè)房間。例如，一臺(tái)DVD播放機(jī)播出的高質(zhì)量節(jié)目可在客廳和臥室的電視機(jī)上觀看，還能支持視頻點(diǎn)播、網(wǎng)絡(luò)游戲等等豐富應(yīng)用。
3.與智能小區(qū)關(guān)聯(lián)：家庭三表（煤氣表、水表、電表）的自動(dòng)抄表、小區(qū)信息通告、小區(qū)安防聯(lián)網(wǎng)、可視對(duì)講、智能卡門禁系統(tǒng)、遠(yuǎn)程教育、遠(yuǎn)程醫(yī)療、VOD點(diǎn)播等。
三、ZigBee模塊應(yīng)用到智能家居系統(tǒng)中的思路
上述各種信息傳感傳動(dòng)單元與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合起來(lái)的一個(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)之進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸。期中應(yīng)用最多的就是傳感器或控制單元，這些是構(gòu)成本課題的最基礎(chǔ)最核心的單元部件，選取ZigBee模塊能夠在數(shù)千個(gè)微小的傳感單元之間相互協(xié)調(diào)實(shí)現(xiàn)通信，且能耗低，以接力通信的方式通過(guò)無(wú)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)，通信效率非常高。
但在具體的實(shí)施過(guò)程中要考慮一下幾個(gè)難點(diǎn)問(wèn)題：
（1）物聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)芯片、敏感器件等的兼容性問(wèn)題；目前RFID的讀取率都不能保證完全的100%。（2）在物聯(lián)網(wǎng)感知層如采用IP技術(shù)，實(shí)現(xiàn)“一物一地址，萬(wàn)物皆在線”，將需要大量的IP地址資源，就目前可用的IPv4地址資源來(lái)看，遠(yuǎn)遠(yuǎn)無(wú)法滿足感知智能終端的聯(lián)網(wǎng)需求，只有IPv6能夠提供足夠的地址資源，但是由于感知層節(jié)點(diǎn)低功耗、低存儲(chǔ)容量、低運(yùn)算能力的特性，以及受限于MAC層技術(shù)（IEEE802.15.4）特性，不能直接將IPv6標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議直接架構(gòu)在IEEE802.15.4MAC層之上，需要解決IPv6技術(shù)應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)感知層的一些關(guān)鍵問(wèn)題。
基于zigbee模塊進(jìn)行物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)，將家居中常見(jiàn)的遠(yuǎn)程控制，安防報(bào)警，智能燈光，電動(dòng)窗簾等根據(jù)需要進(jìn)行控制。其中，zigbee模塊在國(guó)內(nèi)已經(jīng)基本成熟，可以在現(xiàn)有的模塊基礎(chǔ)上進(jìn)行有針對(duì)性的技術(shù)設(shè)計(jì)。
參考文獻(xiàn)：
[1]趙海霞.物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)分析與發(fā)展探討[J].中國(guó)西部科技,2010
[2]張順頤,寧向延.物聯(lián)網(wǎng)管理技術(shù)的研究和開(kāi)發(fā)[J].南京郵電大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2010,4
[3]陳湘平,房莉.基于ZigBee的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].微計(jì)算機(jī)信息,2009,10
[基金項(xiàng)目]信陽(yáng)農(nóng)專青年教師科研基金項(xiàng)目名稱：《基于ZigBee模塊的物聯(lián)網(wǎng)在智能家居中的應(yīng)用》
