广州市汇源通信建设监理有限公司 广东广州 510620
摘要：本文从智能家居系统结构分析入手，探讨了各种无线通信技术在智能家居系统的具体应用，旨在为相关智能家居系统的设计与建设实践提供参考。
关键词：智能家居；系统结构；无线通信技术
前言：智能家居系统是物联网的一种重要应用，能够实现家庭安防、家电控制、开关照明控制等众多功能，能够提供信息服务、各种日常生活服务。无线通信技术在智能家居系统中的应用至关重要。基于以上，本文简要探讨了智能家居的系统结构及相关无线通信技术。
1智能家居系统结构分析
就目前来看，当前市场上推出的智能家居产品能够提供多样化的服务，智能家居系统现状如图1所示。从应用系统方面进行分析，在室内安装的各种产品主要由两部分组成，分别是机顶盒、电器开关等控制节点和电子设备、家电等终端节点。一些控制节点（如IPTV机顶盒）所对应终端设备功能相对集中，其不仅能够与终端节点实现通信，还能够联通外部网络，还有一些控制节点由网关和专业控制设备提供具体的功能[1]。对于终端节点的控制命令发送来说，主要有两种形式，一种是通过电话拨号、电脑操作等远程操控方式进行发送，另一种是通过室内开关、手持终端等进行发送。
.png)
图1智能家居系统现状
如图1所示，虽然各个应用系统之间能够实现信息的传输，但需要注意的是，由于行业标准、通信机制及接口部分要求的不统一，各个应用系统之间的通信十分不便，难以实现无缝对接。这就造成了产品功能单一、投资成本增加及产品兼容性差等问题。由此可见，实现网关的兼容性、统一性是智能家居系统发展的重要趋势。
.png)
图2智能家居系统结构
图2为智能家居系统结构，以传送信息类型为标准可以对家庭内部智能设备进行分类：①需要传输控制命令的设备：主要包括空调、电视等家电和传感器、继电器等控制设备，将这些设备与家庭网络实现互联，这就能够在线查询这些设备的运行状态，并实现设备对控制指令的接收[2]；②需要传送数据的设备：主要包括音频设备、图像设备及视频设备等，这些设备的主要功能是提供标准的用户接口。对于智能设备与外部网络连接来说，家庭网关是关键，以家庭内部网络和家庭网关为基础，能够打破设备操控的空间限制，实现室外远程操控，服务、网络及相关内容提供商能够在室外为居民提供相关服务。
2无线通信技术探讨
2.1家庭内部网络传输信息分析
家庭内部网络传输信息是实现智能家居系统功能的基础，以家庭网关为基础的交互信息主要分为两类：
2.1.1控制信息
室内控制网络与家庭网关之间的交互主要依赖于控制信息的传输，例如电视机开关控制信息、电气温度、湿度调节控制信息等期间控制信息。一般来说，控制信息信号的传输对速率的要求较低，达到几十kbps即可，但对信息信号传输的稳定性和可靠性要求较高。
2.1.2多媒体信息
在用户接口与家庭网关交互的过程中，需要应用多媒体信息的传输，涉及到的连接设备主要包括电视、手机、音响系统、数码相机等等，主要传输视频信号、音频信号等多媒体信息，相较于控制信息传输来说，多媒体信息传输对传输速率的要求较高，需要达到10Mbps以上，但对信息传输可靠性和稳定性的要求较低[3]。
2.2相关无线通信技术分析
上述信息传输的方式一般有两种，一种是有线通信方式传输，另一种是无线通信方式传输，但相较于无线通信传输方式来说，有线通信传输方式在智能家居系统扩展性、美观性、可移动性及布线的简易性等方面有着较大局限，因此，本文主要探讨几种适用于智能家居系统特点的无线通信技术。
2.2.1红外通讯技术
红外通讯技术属于一种点对点的数据传输协议，能够替代线缆，以红外波段的近红外线为通讯介质，通讯距离在1米之内。采用的波长范围在850纳米到900纳米之间，通信速率最高能够达到16Mbps。红外通讯技术有着无线电干扰小、成本低的特点，其在智能家居系统中的应用广泛，能够为电子产品、家用电器红外遥控等提供接口，但需要注意的是，红外通讯技术也有着一定的局限性，其传输距离较短，不能穿透墙壁等非透明性物体，难以实现向其他房间产品的遥控信号传输，因此只适用于超近距离的信息传输。
2.2.2蓝牙技术
蓝颜无线通信协议不仅能够支持点对点的连接，同时能够支持点对多点的链接，在支持点对多点连接的时候，众多蓝颜设备可以组成Pico net，在一个Pico net中能够寻址8个设备，蓝牙技术以IEEE802.15.1标准为基础，通过全球开放的2.4GHz无线收发频率来实现信息传输，通讯距离能够达到10米，在引入功率放大器之后，通讯距离能够达到100米，结合调频扩频技术还能够提升其抗干扰性能。就目前来看，蓝牙技术在移动电话、鼠标、打印机等的通信中应用广泛，但需要注意的是，蓝牙技术在智能家居系统中的应用成本较高，如何解决成本问题至关重要。
2.2.3RFID技术
RFID技术指的是射频识别技术，即电子标签，由标签、天线和解读器组成，是一种非接触式自动识别技术，利用射频信号能够对目标对象进行自动识别，并能够获取相关信息数据。RFID技术在家庭静态物体信息获取及动态物体感应等方面有着重要的应用，通讯距离能够达到30米，使用频率主要有两个频段，分别是840-845MHz频段和920-925MHz频段。但就目前来看，RFID技术在智能家居系统中的应用还存在着标准不统一、成本高及技术复杂等缺陷，具体应用还不够成熟。
2.2.4 Zigbee技术
Zigbee技术以IEE802.15.4无线标准为基础，有着近距离、复杂度低、能耗低、成本低等优势，能够实现自组网和自恢复，单个Zigbee网络能够支持255个设备。Zigbee技术在智能家居系统控制信息的传输中应用较为成熟。
2.2.5超宽带无线技术
超宽带无线技术以IEE802.15.3无线标准为基础，通讯距离一般在10米之内，是一种近距离无线通信技术，通信速度较高，能够达到480Mbit/s。超宽带无线技术有着成本低、功率小、信息传输速率高等众多优势，但会对其他无线通信系统产生干扰[4]。正是由于其传输速率高的特点，其在家庭电视、音响系统等设备多媒体信息传输中应用广泛。
结论：综上所述，对于智能家居系统来说，随着各种无线通信技术的发展，无线技术在智能家居系统中的应用越来越广泛。但需要注意的是，各种无线通信技术各有优缺点，且适用范围有着一定的差异性，因此，应当扬长避短，合理的选择无线通信技术，保证智能家居系统无线信号传输的可靠性、稳定性和高效性。
参考文献：
[1]骆方磊,杨厚俊,范延滨,赵玉凤. 基于无线通信技术的智能家居系统设计（英文）[J]. 青岛大学学报(自然科学版),2016,02:75-79.
[2]施文灶,王平,黄晞. 无线传感器网络在智能家居系统中的应用[J]. 福建师范大学学报(自然科学版),2010,06:59-63.
[3]鞠娜. Zigbee无线通信技术在智能家居系统中的应用[J]. 无线互联科技,2014,12:80-81.
[4]杜德飞. 智能家居无线系统设计及实现[D].华南理工大学,2012.
论文作者:陈调津
论文发表刊物:《基层建设》2016年17期
论文发表时间:2018/9/21
标签：智能家居论文; 系统论文; 通信技术论文; 信息论文; 技术论文; 设备论文; 家庭论文; 《基层建设》2016年17期论文;