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浅谈通信技术在智能家居系统中的应用南通科帝智能化工程有限公司 施建娟随着科技进步，智能家居系统已经越来越被重视以及普及，本文介绍了几种当今智能家居系统中应用的通信技术，阐述各自的特点，指出其不足之处，目的是使大家对此有大致了解，在以后的设计中选择适合的方案。 首先介绍一下智能家居系统中的几种有线通信方式：1、 电力载波通信在基于电力线联网的智能家居系统中,电力线在家庭中扮演两个角色:传送电能以及将家中所有电器设备连成家庭内部通信网络,数据通过入口或出口的调制、解调模块后,再通过家庭内部电力线进行传输。目前国际上采用电力线作为联网介质推出的解决方案有X-10,CEBUS等。 X10是一种国际通用的智能家居电力载波协议（即一种通讯“语言”），用这种“语言”的兼容产品可以通过电力线相互“说话”，无需重新布线，被控制的电器可多达256路。低廉的价格、上千种的产品以及简单的设置方式可以使您迅速进入智能家居时代。X-10是以50Hz或（60Hz）为载波，再以120KHz的脉冲为调变波（Modulating Wave），发展出来的数位控制技术，并制定出一套控制规格，是以电力线为连接介质对电子设备进行远程控制的通讯协议。在许多国家已广泛的应用于家庭安全监控、家用电器控制、室内照明控制、背景音乐控制和住宅仪表数字读取等方面。X-10系统一般由发射模块和接收模块组成，各组件可设定不同的编码（地址码）以示区别。使用时，控制组件可插入室内不同的电源插座，家庭其他系统内的设备就可以执行控制命令了。该系统的特点有：安装施工简便，系统调试比较简单；可用于旧房子改造工程，新房子装修工程，已装修房的改装工程；系统稳定、可靠、安全；使用方便，操作简单；具有系统扩展功能；有多种模块面板；产品价位比较底；有执行指令冲突可能。X10技术电力载波通讯协议（plc），起初是由一家总部设在苏格兰的pico电子工程公司在20世纪70年代开发并获得专利的。后来pico的工程师们来到了纽约，并继续致力于x10技术的研究与应用。他们经过了9次试验，在第10次试验的时候终于有了突破性的进展，所以，x10就成了这一信号技术的代名词，在1978年，他们与著名的bsr音响公司合资成立了以x10命名的家庭自动化公司，在1987年，x10公司买下了bsr公司的股份。到了1997年12月，x10技术专利权到期，所以现在x10技术是一个开放性的平台，很多制造商都在发x10技术的新产品和新技术。采用电力线通信来实现家居智能化是比较好的方式,信号的传输仅借助电力线完成,不需要繁杂的布线,节省了重新布线的开支,只需在低压用电设备电源侧电力线插座上连接一个通信控制开关和电力通信模块,由家庭网络智能控制数据终端通过电力线对通信控制开关进行操作,简单方便地实现了家居智能化。存在的问题是国内电力质量不高,其稳定性受到较大限制,经常出现信号传输不稳定的现象,需要增加不固定的阻波与滤波装置。其次,电力线的通信范围就是单一变压器的供电范围,如果一个小区使用一台变压器,电力线信号会在小区内所有家庭间传输,容易造成通讯干扰;传输速率只有300 Kb/s,不能满足数字视频和音频信号的传输,保密性差,而且没有统一的标准,接入设备昂贵等。2、 总线方式通信总线技术在智能家居行业当中，目前可以算是应用最为广泛的一种技术手段。消费电子总线技术（Consumer Electronic Bus，CEBus）是美国电子工业协会（EIA）于1984年4月开始组织开发出的家居网络标准，于1992年正式推出，并定义为IS-60/EIA-600标准。参与研究开发（CEBus）的公司多达几百家，像IBM、Bell、Panasonic、Sony等都是它的会员。CEBus是一个较完整的开放系统，并要求控制信号在所有的介质中都要以相同速度（10kbit/s）传送，从而有效的避免了信号传输中可能出现的“瓶颈”问题。但由于CE Bus接口技术比较复杂，价钱非常昂贵，因此CEBus在中国的应用也不多见。另还有香港永泰锋发明的埃普总线技术（ApBus）、RS-485总线技术、iBus总线技术、LonWorks总线技术等。但在总线技术下生成的智能家居系统，最大的特点是具有可扩展性；工程安装也不是很复杂；由于科学技术的不断发展，新生成许多总线协议下的智能家居系统的价格也不是很高，目前市场的销售情况也很不错。RS 485总线是一种国际性的开放式的总线。采用双绞线差分传输方式,可连接成半双工和全双工两种通信方式,传输介质一般采用双绞线,最远传输距离为1 200 m。一般采用总线型网络结构,不支持环型或星型网络。 LonWorks是具有强劲势力的全新的总线技术,它采用了ISO/OIS模型的全部七层通信协议,采用面向对象的设计方法,其通信最大速率为1.25 Mb/s,直接通信距离可达2.7 km,支持双绞线、同轴电缆、光线等多种通信介质,在自动楼宇控制中得到广泛的应用。3、 以太网联网采用的传输介质有双绞线和光纤,传输协议主要是逻辑链路控制协议(IEEE 802.2)和载波监听多路访问/冲突检测(CSMA/CD,IEEE 802.3),数据传输率相当高,可以达到10 Mb/s或者100 Mb/s,甚至更高的1 000 Mb/s,能够传输电话、数据、视频和家电控制信息,主要用于基于个人电脑的有线局域网和高速因特网。它的优势在于技术已经十分成熟,以太网的组网设备在市场上可以很容易地购买到。以太网本身的实现成本并不高,但专门布线需要花费大量的费用。家庭中的用户可能更愿意使用家居中已经铺设好的电缆或电话线,而不愿意重新安装以太网线。因此就目前来说,以太网方式可能是家庭网络发展初期的首选方案,但不是家庭网络的最终选择方案。下面我们介绍几种主流的无线通信方式：1、 WiFi通信基于WiFi的智能家居产品最为常见，因为WiFi本身普及。对用户来说基于WiFi的智能家居组合最为省事，购买设备直接组网即可。WiFi的中文名叫做无线高保真，感受一下。在这两年主打感知和控制的智能家居单品出现以前，WiFi主要用在大数据流的传输(比如电视盒子、音箱)因此它的优势就是传输速率快，缺点是成本和功耗都比较高。另外因为WiFi智能家居要求时时在线，在智能家居组网中WiFi对普通路由器的负载比较高，据几位业内朋友给到的数据一台普通家用路由的负载大概在8-10个设备，之后稳定性会出现变化。国内的WiFi智能家居产品有Broadlink、小K插座等等。2、 Zigbee通信Zigbee的产品似乎比较少见，因为WiFi和蓝牙都随着移动设备的普及铺开了，Zigbee在这以前更偏向工业和工程应用。Zigbee的特点是低功耗、低成本、网络容量大，同时传输速率也比较低。一般地说Zigbee很少用在数据流传输，但放在智能家居传感和控制这样的碎片化信息传递上非常适宜。Zigbee的组网方式是WiFi连接移动设备，之后一枚WiFi转Zigbee中枢控制所有的Zigbee单品。普通家庭过往没有Zigbee的基础设施，所以对这类智能家居产品来说推广的难点就在于将Zigbee中枢推出去。好在Zigbee硬件在三者中是最廉价的。3、 蓝牙通信蓝牙是一种点对点的通信方式，主要目的是服务移动设备。蓝牙的功耗以及成本都介于前两者之间，但传输距离最短。依附移动设备以及较短距离的传输也决定了蓝牙产品会提供一些比较私人化的体验，比如蓝牙防丢器、蓝牙音箱、智能秤。各种技术比较分析：如果单从技术层面看，难以辨别上述智能家居产品中究竟哪类技术居于领先地位。但我们可以从目前世界上家庭智能系统应用比较普及的地区情况来探讨哪类产品比较有竞争优势。同时，结合我国的实际情况来作一比较。由于国内一些经济较发达的地区，城市人口密度高，住宅建设相对密集。目前，多数住宅楼、小区是很多住户共用一台变压器甚至是共用一相电源，这对电力载波类的智能家居产品在国内市场的应用带来技术上的难题。由于信号的稳定性较差与串扰较大，地址码的限制（一个独立的系统最多不超过256节点），安装电力载波系统的住宅容易产生误操作。即便厂家针对这个问题设计了阻波器、滤波器这种装置，效果也没有太多的改善。从应用层面来比较这几类产品的优势与不足。评判某类产品其应用技术是否为广大用户接受，主要体现在该产品在系统功能、布线方式、安装及调试的复杂性、系统可靠性、操作方便性、标准化、扩展性性价比等几个方面。我们可以通过各项比较来看，现场总线控制系统技术功能最为全面。集中控制系统与电力载波类产品功能上也比较全面，一般能提供灯光、电器控制