智能家居網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)方案比較

王敏

摘 要 隨著國家經(jīng)濟(jì)水平的不斷提升，國民生活質(zhì)量和水平不斷上升，使得現(xiàn)代家庭如今已經(jīng)享受智能化所帶來的多元化信息，人們對(duì)于網(wǎng)絡(luò)控制方面也有了更高的要求。現(xiàn)代人更加追求的是舒適、便利和安全的生活現(xiàn)狀，對(duì)于網(wǎng)絡(luò)控制方面也是如此，如今智能家居網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的技術(shù)兼容性比較強(qiáng)。本文將對(duì)幾種智能家居網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)進(jìn)行比較分析，并對(duì)無線組網(wǎng)和有線組網(wǎng)進(jìn)行比較。

【關(guān)鍵詞】智能家居 網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng) 有線和無線方式組網(wǎng) 解決方案

1 智能家居網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的構(gòu)成

電氣控制系統(tǒng)、消防報(bào)警系統(tǒng)、照明控制系統(tǒng)和安防門禁系統(tǒng)是完整智能家居網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的重要構(gòu)成部分，而網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層和物理層是系統(tǒng)總體的機(jī)構(gòu)，其中數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)、控制網(wǎng)絡(luò)和音頻視頻網(wǎng)絡(luò)是網(wǎng)絡(luò)層中所包括的，而應(yīng)用層中則包括安全系統(tǒng)、家用電器和燈光系統(tǒng)等，物理層包括無線、電力線、電話線和雙絞線等傳輸媒介。系統(tǒng)總體包括的三個(gè)機(jī)構(gòu)可以將信息的集中控制和輸入輸出等完美實(shí)現(xiàn)。

2 智能家居網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的解決方案

2.1 基于單片機(jī)架構(gòu)系統(tǒng)

基于單片機(jī)架構(gòu)系統(tǒng)是智能家居網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)三種解決方案中的一種，其處理單元是以單片機(jī)作為核心，并且共同組成控制系統(tǒng)的還要定制的硬件和軟件。基于單片機(jī)架構(gòu)系統(tǒng)相較于普通系統(tǒng)有很大程度的提升，尤其是在易用性、專業(yè)性和適用性方面。不過，由于智能家居網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)在不斷地更新，其性能和功能都在增加，一片單片已經(jīng)無法將其完全控制，所以在聯(lián)合控制的時(shí)候就會(huì)出現(xiàn)擴(kuò)展能力不強(qiáng)、電路設(shè)計(jì)復(fù)雜和系統(tǒng)穩(wěn)定性不高等問題，需要我們進(jìn)一步解決。

2.2 基于PC機(jī)架構(gòu)系統(tǒng)

家居網(wǎng)絡(luò)的核心就是智能家居主控制器，并且家居網(wǎng)絡(luò)指的是將一定的傳輸介質(zhì)和家庭內(nèi)部聯(lián)系起來，實(shí)現(xiàn)資源共享。而PC機(jī)架構(gòu)系統(tǒng)將家用電腦視為主控制器，將電腦作為處理器，通過太網(wǎng)和一些設(shè)備的連接，對(duì)家居設(shè)備進(jìn)行規(guī)范和管理，這是一種十分先進(jìn)的系統(tǒng)，將現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的功能應(yīng)用其中，并利用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的普及優(yōu)勢將其不斷開發(fā)，但是PC機(jī)架構(gòu)系統(tǒng)會(huì)使得智能家居控制系統(tǒng)的適用性有所下降，與此同時(shí)其成本也相對(duì)提高。并且PC機(jī)架構(gòu)系統(tǒng)需要電腦24小時(shí)開機(jī)，對(duì)于電能損耗也是十分大的。

2.3 基于嵌入式架構(gòu)系統(tǒng)

所以嵌入式架構(gòu)系統(tǒng)指的是以專門設(shè)計(jì)的嵌入式主控制器來作為智能家居網(wǎng)絡(luò)控制平臺(tái)，并且其核心是嵌入式系統(tǒng)，此系統(tǒng)可以將外部網(wǎng)絡(luò)和家居內(nèi)部的連接實(shí)現(xiàn)，同時(shí)也可以將內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)中設(shè)備和信息家電的控制實(shí)現(xiàn)，其對(duì)比較復(fù)雜的應(yīng)用十分適合，并且耗能也比較少，結(jié)構(gòu)也相對(duì)簡單，這使得嵌入式架構(gòu)系統(tǒng)成為家居控制器的首選。但是嵌入式架構(gòu)系統(tǒng)也存在標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一、開發(fā)周期長等缺點(diǎn)，并且其應(yīng)用面也相對(duì)來說窄一點(diǎn)，市場價(jià)格也偏高。嵌入式系統(tǒng)的智能家居網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)應(yīng)該將其成本不斷降低，這樣才能在未來迎來更加廣闊的市場。

3 智能家居網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞桨?/p>

3.1 總線型結(jié)構(gòu)

智能家居網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞桨冈趻侀_網(wǎng)絡(luò)物理連接的前提之下，對(duì)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的連接形式進(jìn)行探討，也是網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)站點(diǎn)連接的形式和方式。總線型結(jié)構(gòu)是智能家居網(wǎng)絡(luò)中用的比較多的一種，其是指個(gè)節(jié)點(diǎn)傳感器和家電在一條總線上，沒有中心節(jié)點(diǎn)控制的時(shí)候，公用電線上的信息的傳遞方向是從發(fā)送信息的節(jié)點(diǎn)向兩端擴(kuò)散的。并且，總線型結(jié)構(gòu)中的每一個(gè)節(jié)點(diǎn)都會(huì)在接受到信息的時(shí)候，對(duì)地址進(jìn)行檢查，并且總線型結(jié)構(gòu)的擴(kuò)充性較好，安裝也相對(duì)來說更容易，可靠性也很高。

3.2 星型結(jié)構(gòu)

智能家居網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用比較多的另一個(gè)結(jié)構(gòu)就是星型結(jié)構(gòu)，其將傳感器和家中電氣以星型的方式連接起來，形成網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)的中央節(jié)點(diǎn)是主控制器，而家用電器和其他節(jié)點(diǎn)傳感器則是直接連接在主控制器上，這樣最大的優(yōu)點(diǎn)就是便于建網(wǎng)，因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)十分簡單，并且這樣也可以將傳輸誤差、網(wǎng)絡(luò)延遲等現(xiàn)象大大減小。

4 智能家居網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)方案

4.1 有線傳輸方式

有線傳輸方式是智能家居網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)內(nèi)部傳輸接口的兩種傳輸途徑之一，并且有線傳輸方式主要包括電話線聯(lián)網(wǎng)、電力線聯(lián)網(wǎng)、以太網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)和總線聯(lián)網(wǎng)。其中電話線聯(lián)網(wǎng)是通過電話線實(shí)現(xiàn)信息的傳遞，可以使家庭內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸和電話業(yè)務(wù)互不干擾，并且其價(jià)格較低。而電力線聯(lián)網(wǎng)不光可以為家中所以電氣設(shè)備傳輸電能，另一方面還可以通過家庭內(nèi)部電力線進(jìn)行對(duì)外傳輸，在使用時(shí)不需要繁雜的布線。以太網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)的優(yōu)勢主要在于技術(shù)的成熟，并且其實(shí)現(xiàn)的成本比較小，不過家庭用戶不愿意使用以太網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)，因?yàn)樾枰馁M(fèi)用太高。總線聯(lián)網(wǎng)的優(yōu)點(diǎn)是技術(shù)較為成熟，并且其抗干擾能力也很強(qiáng)。

4.2 無線傳輸方式

無線傳輸方式主要有藍(lán)牙技術(shù)聯(lián)網(wǎng)、IrDA紅外線技術(shù)聯(lián)網(wǎng)和ZigBee技術(shù)聯(lián)網(wǎng)。其中藍(lán)牙技術(shù)聯(lián)網(wǎng)可以組建相應(yīng)的無線網(wǎng)絡(luò)，并且完全智能家居系統(tǒng)的需求，不過其通信距離比較短。而IrDA紅外線技術(shù)聯(lián)網(wǎng)是利用紅外線進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信，成本不高，設(shè)備也很簡單，傳輸速度也很高，不過其沒有標(biāo)準(zhǔn)的通信協(xié)議，對(duì)于家庭組網(wǎng)來說不太合適。ZigBee技術(shù)聯(lián)網(wǎng)是一種無線通信技術(shù)，并且適用于自動(dòng)化系統(tǒng)。在近距離低速率無線通信協(xié)議方面較為完善，其主要優(yōu)點(diǎn)在于成本較低，復(fù)雜度也不高，并且還可以雙向傳輸。

4.3 有線和無線方式組網(wǎng)比較

有線方式組網(wǎng)在行業(yè)中已經(jīng)有了一定的通用性，并且其技術(shù)也相較成熟。但是有線方式中的電話線、電力線等組網(wǎng)技術(shù)都存在一定問題，移動(dòng)性比較低，在布線方面普遍都很麻煩，并且其擴(kuò)展性也不高。而無線方式組網(wǎng)的移動(dòng)性比較好，其擴(kuò)展性也高，并且在安裝時(shí)還能省很多電纜連線，但是無線方式組網(wǎng)的質(zhì)量不如有線方式組網(wǎng)，并且其傳輸信息也容易受到干擾。

5 結(jié)束語

隨著我國綜合國力的不斷提升，國民生活水平不斷提高，其對(duì)于家庭網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的安裝和使用有了更高的要求，但是我國如今還面臨著技術(shù)成熟度不夠、基礎(chǔ)設(shè)施不足等問題。智能家居網(wǎng)絡(luò)中最為領(lǐng)先的就是無線移動(dòng)，其較強(qiáng)的移動(dòng)性和擴(kuò)展性受廣大群眾的喜愛，但是無線移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)依舊存在一些現(xiàn)實(shí)問題，需要我們不斷的優(yōu)化。利用對(duì)幾種智能家居網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的比較和分析，對(duì)其未來優(yōu)化做出一定貢獻(xiàn)，為我國實(shí)現(xiàn)強(qiáng)國夢獻(xiàn)出一份力。

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作者單位

西華大學(xué)計(jì)算機(jī)與軟件工程學(xué)院 四川省成都市 610039