淺談智能家居系統(tǒng)中的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

張蓮月

摘 要：智能家居是一個兼?zhèn)浣ㄖ⒕W(wǎng)絡(luò)、通信、自動化，集管理和服務(wù)為一體的高效舒適、安全環(huán)保的居住環(huán)境，能夠根據(jù)不同用戶的需求提供個性化的生活空間。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)具有擴展能力強、通信能力強、自組織能力強等優(yōu)點，因此，基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的智能家居系統(tǒng)成為了現(xiàn)在智能家居的主要發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞：智能家居系統(tǒng)；無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)；傳輸技術(shù)

隨著科學技術(shù)的不斷進步和生活水平的不斷提高，讓人們對居住環(huán)境的要求不斷升級。人們希望居住的環(huán)境不再僅僅能提供物理上的休息空間，還能夠具備舒適和便捷的特性，因此智能家居系統(tǒng)在近年來得到了越來越多的發(fā)展。智能家居系統(tǒng)是以人們居住的住宅作為平臺，將家中的各個設(shè)備連接到一起，并通過設(shè)備之間的有效配合實現(xiàn)家庭生活的自動化管理。智能家居不僅僅能夠?qū)⒓彝?nèi)部的設(shè)備進行有效的連接，也能夠通過家庭網(wǎng)關(guān)將得到的信息與Internet相連，從而與家庭外部的設(shè)備進行相互交流。現(xiàn)如今物聯(lián)網(wǎng)和無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的迅速發(fā)展和逐漸普及促進了信息家電、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的完善，將對智能家居控制系統(tǒng)產(chǎn)生根本性和革命性的改變。

一、智能家居系統(tǒng)簡介

傳統(tǒng)家居中的各種家居設(shè)備基本上都是被動的工作，進而承擔家庭的各項功能，若想實現(xiàn)某些功能，則需要用戶逐個的進行開啟，因此給人們的生活帶來很多不便。與傳統(tǒng)的住宅相比，智能家居不僅提供最基本的生活條件，還能夠通過智能技術(shù)對不同的家居設(shè)備進行系統(tǒng)集成，根據(jù)用戶需求開啟相應(yīng)的功能，從而實現(xiàn)對設(shè)備的整體控制及管理，從而提高人們的生活質(zhì)量，其結(jié)構(gòu)框圖示意如圖1所示。智能家居設(shè)備的相應(yīng)信息由傳感器感知到，并通過無線通信技術(shù)傳遞到家庭網(wǎng)關(guān)中，最后經(jīng)過互聯(lián)網(wǎng)將信息發(fā)送到控制端，完成信息的單向傳輸。而控制端根據(jù)得到的信息發(fā)出相應(yīng)的指令，經(jīng)過互聯(lián)網(wǎng)發(fā)送到家庭網(wǎng)關(guān)中，進而對電子設(shè)備進行控制，完成控制指令的單向傳輸。通過多種信息在不同設(shè)備間的傳遞，將室內(nèi)環(huán)境與室外環(huán)境，電子設(shè)備與控制端連成整體，達到設(shè)備一體化的智能控制目的。

二、智能家居系統(tǒng)中的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

（一）基本原理

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一種分布式傳感網(wǎng)絡(luò)，它的末梢是可以感知和檢查外部世界的傳感器。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的傳感器通過無線方式通信，因此網(wǎng)絡(luò)設(shè)置靈活，設(shè)備位置可以隨時更改，還可以跟互聯(lián)網(wǎng)進行有線或無線方式的連接。基于低功耗、自組織、高可靠性、低成本的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)正是組建家居無線網(wǎng)絡(luò)的最佳選擇，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)可以利用現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)、移動通信網(wǎng)和電話網(wǎng)將室內(nèi)環(huán)境參數(shù)、家電設(shè)備運行狀態(tài)等信息告知住戶，使住戶能夠通過Internet網(wǎng)絡(luò)及時了解家居內(nèi)部情況，并對家電設(shè)備進行遠程監(jiān)控，實現(xiàn)家庭內(nèi)部和外界的信息傳遞。

（二）無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)

1、紅外通訊技術(shù)。紅外技術(shù)主要是利用紅外線進行點對點的短距離通信，受到的干擾很小，數(shù)據(jù)傳輸速率可達到1Gbps。紅外通訊技術(shù)具有不需要實體連線，但是由于紅外線的直射特性，紅外通訊技術(shù)通常作用距離短，傳輸方向性強，存在通信距離短以及對于遮擋物的要求較高等缺點，智能家居中僅用該技術(shù)無法滿足信息傳輸?shù)囊螅强梢杂闷溥M行一些家電（如電視、電腦等）的控制。

2、藍牙技術(shù)。藍牙是一種可以實現(xiàn)固定設(shè)備、移動設(shè)備和樓宇個人域網(wǎng)之間短距離數(shù)據(jù)交換的無線技術(shù)標準，主要用于在便攜設(shè)備和它的外設(shè)之間建立通信。藍牙技術(shù)將通信技術(shù)與計算機技術(shù)進一步結(jié)合，為移動設(shè)備和固定設(shè)備之間的通信提供了有效的空中接口，能夠在近距離內(nèi)完成互相的通信。藍牙采用了短包和快跳頻技術(shù)，通過分散式的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可以首先對點對點通信的有效支持，克服了數(shù)據(jù)同步的難題，工作頻段為2.4GHz ISM頻段，傳輸速率為1Mbps，傳輸距離一般在10m到100m。

3、Zigbee技術(shù)。Zigbee技術(shù)是在藍牙技術(shù)上的發(fā)展，一個主設(shè)備中可以連接255個設(shè)備，組網(wǎng)規(guī)模較大，能夠支持大量智能家居中各種設(shè)備的接入。Zigbee技術(shù)的工作頻段為2.4GHz、868MHz（歐洲）、915MHz（美國），其中在2.4GHz頻段的通信速率為10—250kbit/s，通信距離在10—100米。由于Zigbee功耗低、可靠性較強等優(yōu)點，適合用于智能家居，同時由于其通信速率的限制，可以進行控制信息的發(fā)送與傳輸。

4、Wi-Fi技術(shù)。Wi-Fi是一種允許電子設(shè)備連接到一個無線局域網(wǎng)的技術(shù)，連接到無線局域網(wǎng)通常是有密碼保護的，但也可是開放的，這樣就允許任何在WLAN范圍內(nèi)的設(shè)備可以連接上。雖然Wi-Fi技術(shù)的通信質(zhì)量較差，但傳輸速度高達54Mbps，由于其通信速率的優(yōu)勢，適合用于智能家居中數(shù)據(jù)信息的傳輸。

隨著無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的成熟發(fā)展，它在智能家居中占據(jù)著越來越重要的地位，利用各種類型的傳感器和通信網(wǎng)絡(luò)進一步優(yōu)化智能家居系統(tǒng)的設(shè)計，提高系統(tǒng)的安全性、舒適性，為智能家居的應(yīng)用打下堅實的基礎(chǔ)。

參考文獻：

[1]施文灶，王平，黃晞.無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在智能家居系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].福建師范大學學報（自然科學版），2010，06：59-63.endprint