周葆林+郭雙林

摘要：傳統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)通常重點關(guān)注于人與人之間的溝通，而忽視了人與物以及物與物之間的信息交換，物聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)能夠?qū)⒓彝ブ械母鞣N電子設(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)進行連接，并通過各種通信感知技術(shù)將信息進行傳遞與融合，從而達到智能控制家居生活的目的，本文將對智能家居中無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用進行詳細闡述。

關(guān)鍵詞：智能家居；無線傳感器網(wǎng)絡(luò)；無線通信技術(shù)

一、 引言

目前智能家居已經(jīng)受到人們的關(guān)注，而大量的智能家居產(chǎn)品也隨之產(chǎn)生，逐漸滲入人們的生活。目前室內(nèi)安裝的智能家居產(chǎn)品通常由控制節(jié)點以及終端設(shè)備兩部分組成。其中終端設(shè)備就是直接能夠用來服務(wù)用戶、與用戶進行交互的產(chǎn)品，例如電視等；而控制節(jié)點則用來對終端設(shè)備進行控制，使其產(chǎn)生能夠滿足用戶需求的反應(yīng)，例如機頂盒等。其中，控制通信通?？煞譃閮刹糠?，分別是與終端設(shè)備進行通信以及與上層的互聯(lián)網(wǎng)進行通信，因此對于設(shè)備的控制命令可在室內(nèi)發(fā)出，也可在室外通過Internet等遠程控制方式發(fā)送到相應(yīng)設(shè)備中。在傳統(tǒng)智能家居系統(tǒng)中各種應(yīng)用系統(tǒng)內(nèi)部可以實現(xiàn)信息的傳遞，而未來的智能家居需要各個設(shè)備之間進行有效的連接，因此需要進行大量的信息傳輸，傳統(tǒng)的信息傳輸采用的都是有線的方式，缺點有兩方面，一是需要布線，安裝復(fù)雜；二是當系統(tǒng)中的設(shè)備數(shù)目不斷增多時，所需要的傳輸線數(shù)目也隨之增多，從而導(dǎo)致成本變高。因此，傳統(tǒng)的有線數(shù)據(jù)傳輸已經(jīng)無法滿足要求，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)興起。

二、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在信息家居系統(tǒng)中的應(yīng)用

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)主要由傳感器技術(shù)、無線通信技術(shù)、遠程控制技術(shù)構(gòu)成。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)由多個傳感器協(xié)調(diào)配合，以獲得大量的信息，通過無線傳輸協(xié)議對這些信息進行無線傳輸，最終進行相應(yīng)的處理，其結(jié)構(gòu)通常包括傳感器節(jié)點、匯聚節(jié)點以及終端設(shè)備三大部分。傳感器節(jié)點分布于網(wǎng)絡(luò)的各個部分，用于收集數(shù)據(jù)，并且將數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)的匯聚節(jié)點中。通常由于傳感器節(jié)點要隨機的布置在面積很大的檢測區(qū)域中，不能始終保持在充電的狀態(tài)，而匯聚節(jié)點由于所處位置固定，可以隨時補充能量。因此，目前大部分的信息處理工作都是在匯聚節(jié)點中進行的。匯聚節(jié)點將傳感器檢測到的信息進行收集和處理之后，可以通過常用的Internet網(wǎng)絡(luò)或者衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)浇K端設(shè)備，并進行后續(xù)的處理工作。

2.1傳感器技術(shù)

傳感器能夠檢測到對應(yīng)的信息，并且將該信息轉(zhuǎn)化為電信號或者其它容易測量的信號進行輸出。通過傳感器能夠快速準確的獲得需要的信息，它有時甚至比人的感官更加靈敏。在智能家居系統(tǒng)中，需要用到大量的信息，如環(huán)境的溫度、濕度、有害氣體濃度等，而傳感器可以檢測到這些信息，并將這些信息轉(zhuǎn)化為電信號。最后通過模數(shù)轉(zhuǎn)換電路將這些模擬的電信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號傳遞到計算機中進行進一步的處理，從而實現(xiàn)對家用電器等設(shè)備的控制。

2.2遠程控制技術(shù)

遠程控制技術(shù)就是利用一臺終端（如電腦、手機等）遠距離控制另一臺終端的技術(shù)，在智能家居系統(tǒng)中通常采用互聯(lián)網(wǎng)方式，其具有強大的網(wǎng)絡(luò)功能，通過電腦或手機等終端能夠連接到家庭網(wǎng)關(guān)中，而家中各個設(shè)備的信息可以通過通信技術(shù)與家庭網(wǎng)關(guān)相連，最終實現(xiàn)了終端與設(shè)備之間的連接，從而進行信息獲取以及遠程的控制。

2.3無線通信技術(shù)

在智能家居系統(tǒng)的家庭內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)中，通過家庭網(wǎng)關(guān)交互的信息主要分為控制信息和數(shù)據(jù)信息兩大類?？刂菩畔⒅傅氖菍τ谀承┰O(shè)備的控制信號，例如電燈的開關(guān)、窗簾的開合等，由于需要傳送的信息較簡單，因此對信號的傳輸速率要求較低，但是它要求傳輸信息的可靠性較高。而數(shù)據(jù)信息主要指的是一些多媒體信息，如圖像、視頻等，由于此時傳輸?shù)男畔⑤^為復(fù)雜，因此與控制信息相比，它對信息的傳輸速率要求高，而在傳輸?shù)目煽啃陨喜]有那么高。無線通信技術(shù)目前在各個方面已經(jīng)有了很多應(yīng)用，而在智能家居中，所用的無線通信距離不需要太長，因此接下來對常見的短距離無線通信技術(shù)進行比較與分析。

1）紅外通信技術(shù)利用紅外線來進行無線傳輸，目前其信息傳送速率可達到16Mbps。由于紅外線具有直射的性質(zhì)，因此當兩設(shè)備之間不存在遮擋時，能夠達到較好的通信效果，但是當兩設(shè)備之間存在障礙時，則無法進行正常的信息傳輸。紅外通信技術(shù)能夠進行通信的距離通常較短，只有1m左右。因此它具有成本低、抗干擾能力強等優(yōu)點，但同時也存在通信距離段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?，但是可以用其進行一些家電的控制。

2）藍牙能夠進行一對一或者一對多的設(shè)備通信，其中，1個主設(shè)備最多能夠與7個子設(shè)備通過藍牙進行信息傳遞，目前它的傳輸速率可達到30Mbps，它在一定程度上克服了紅外通信技術(shù)無法滿足的障礙物遮擋問題，當設(shè)備之間存在一定的障礙物時，仍可以進行信息交流，但是它的成本較高并且功耗大，因此在智能家居中智能用于部分設(shè)備的通信。

3）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。對以上四種短距離的無線通信技術(shù)進行對比分析可以得出，在智能家居方面控制信息適合采用Zigbee技術(shù)；而對于數(shù)據(jù)信息，由于數(shù)據(jù)量較大適合采用Wi-Fi方式進行傳輸。因此，對于一般家庭用戶，由于對信息安全要求不是特別高，可采用Wi-Fi技術(shù)；對于數(shù)據(jù)質(zhì)量、信息安全要求較高的用戶可采用基于多種通信技術(shù)融合的方式。

三、結(jié)束語

由于在信息家居中將多個設(shè)備進行互聯(lián)，因此需要進行海量的數(shù)據(jù)傳輸。在此基礎(chǔ)上，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)得到迅猛的發(fā)展，其中無線通信技術(shù)是重要的組成部分。無線傳感技術(shù)在應(yīng)用過程中，如何融合不同的通信技術(shù)，增強無線傳送信號的傳輸速率、安全性以及穩(wěn)定性是未來應(yīng)用的主要趨勢，也將成為信息家居智能系統(tǒng)的重中之重。

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