智能家居從裝修開始-基礎(chǔ)知識(shí)


前言
最近換了房子粘咖,新買的房子開始要裝修了(心痛中....)年鸳。之前一直在關(guān)注一些小米和阿里的智能家居產(chǎn)品工禾,感覺現(xiàn)在的智能家居解決方案相比較之前的“手機(jī)+無線智能路由器+智能設(shè)備”的模式進(jìn)步了很多∏涂ⅲ控制核心從手機(jī)變成了語音音響,什么“小愛同學(xué)晃虫,天貓精靈皆撩,小度音響。哲银。扛吞。”荆责,如雨后春筍一般統(tǒng)統(tǒng)冒出來了滥比。智能設(shè)備也由以前的智能插線板,智能插座草巡,開關(guān)變得越來越多守呜。公共環(huán)境中物聯(lián)網(wǎng)的普及已經(jīng)開始讓人們感覺生活越來越便捷型酥,那么從我們的個(gè)人居家環(huán)境來說山憨,我感覺也是時(shí)候開始擁抱家用物聯(lián)網(wǎng)世界了。

物聯(lián)網(wǎng)與智能家居

說到智能家居就不能不提到時(shí)下最火熱的一個(gè)詞IoT(Internet of Things)弥喉,翻譯過來就是物聯(lián)網(wǎng)郁竟。托5G技術(shù)的福,現(xiàn)在IoT又被熱炒起來了由境,那么說了這么多年的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)到底又是一個(gè)什么東東棚亩?它和智能家居又是什么關(guān)系?

物聯(lián)網(wǎng) 是互聯(lián)網(wǎng)虏杰、傳統(tǒng)電信網(wǎng)等信息承載體讥蟆,讓所有能行使獨(dú)立功能的普通物體實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通的網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)一般為無線網(wǎng)纺阔,而由于每個(gè)人周圍的設(shè)備可以達(dá)到一千至五千個(gè)瘸彤,所以物聯(lián)網(wǎng)可能要包含500兆至一千兆個(gè)物體。在物聯(lián)網(wǎng)上笛钝,每個(gè)人都可以應(yīng)用電子標(biāo)簽將真實(shí)的物體上網(wǎng)聯(lián)結(jié)质况,在物聯(lián)網(wǎng)上都可以查出它們的具體位置。通過物聯(lián)網(wǎng)可以用中心計(jì)算機(jī)對(duì)機(jī)器玻靡、設(shè)備结榄、人員進(jìn)行集中管理、控制囤捻,也可以對(duì)家庭設(shè)備臼朗、汽車進(jìn)行遙控,以及搜索位置、防止物品被盜等视哑,類似自動(dòng)化操控系統(tǒng)老厌,同時(shí)透過收集這些小事的數(shù)據(jù),最后可以聚集成大數(shù)據(jù)黎炉,包含重新設(shè)計(jì)道路以減少車禍枝秤、都市更新、災(zāi)害預(yù)測(cè)與犯罪防治慷嗜、流行病控制等等社會(huì)的重大改變淀弹,實(shí)現(xiàn)物和物相聯(lián)。
物聯(lián)網(wǎng)將現(xiàn)實(shí)世界數(shù)字化庆械,應(yīng)用范圍十分廣泛薇溃。物聯(lián)網(wǎng)拉近分散的信息,統(tǒng)整物與物的數(shù)字信息缭乘,物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用領(lǐng)域主要包括以下方面:運(yùn)輸和物流領(lǐng)域沐序、工業(yè)制造、健康醫(yī)療領(lǐng)域范圍堕绩、智能環(huán)境(家庭策幼、辦公、工廠)領(lǐng)域奴紧、個(gè)人和社會(huì)領(lǐng)域等特姐,具有十分廣闊的市場(chǎng)和應(yīng)用前景。

以上是維基(百度)百科里的介紹黍氮,說白了唐含,就是在物聯(lián)網(wǎng)普及后,任何現(xiàn)代人類所能夠接觸到的物體都能夠連接互聯(lián)網(wǎng)沫浆,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操控捷枯,讓人類生活越來越便捷(懶惰)。
而智能家居就是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在家庭環(huán)境中的一個(gè)典型的應(yīng)用場(chǎng)景专执,可以想象下淮捆,基于目前的智能家居技術(shù),我們可以實(shí)現(xiàn)通過語音指令去操控家中的智能設(shè)備(目前應(yīng)用最多的是家電)他炊。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展争剿,以后可能連語音都不需要了,你到家后的任何需求痊末,智能家居系統(tǒng)都能夠依照你腦中的想法去實(shí)現(xiàn)了蚕苇。

物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)是一個(gè)技術(shù)概念,那么想實(shí)現(xiàn)這一概念凿叠,肯定需要多方面的技術(shù)協(xié)同和配合涩笤,就如當(dāng)初云計(jì)算一樣從虛無縹緲的云端落地嚼吞,實(shí)現(xiàn)真正的應(yīng)用。大數(shù)據(jù)蹬碧、云計(jì)算舱禽、人工智能、無線傳感技術(shù)恩沽,攝像頭圖靈技術(shù)誊稚、嵌入式開發(fā)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信罗心、數(shù)字電路分析和微機(jī)原理與接口技術(shù)等里伯,這些技術(shù)錯(cuò)綜復(fù)雜的交織在一起,向人們繪制了一幅物聯(lián)網(wǎng)世界渤闷。作為一個(gè)非計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的人來說疾瓮,這些技術(shù)有些很耳熟,而有些又很陌生飒箭。這些都不要緊狼电,因?yàn)閷I(yè)的人從事專業(yè)的事情,現(xiàn)在是個(gè)技術(shù)驅(qū)動(dòng)應(yīng)用的時(shí)代了弦蹂,總會(huì)有人孜孜不倦的將新技術(shù)服務(wù)于現(xiàn)實(shí)生活肩碟,造就現(xiàn)在飛速發(fā)展的世界。


智能家居

下面就要說到本次系列的重頭戲了盈匾,算是物聯(lián)網(wǎng)中的一個(gè)分支——智能家居腾务,讓我們?cè)賮砜聪掳俣龋ňS基)百科中的定義吧:

智能家居(smart home, home automation)是以住宅為平臺(tái)毕骡,利用綜合布線技術(shù)削饵、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、 安全防范技術(shù)未巫、自動(dòng)控制技術(shù)窿撬、音視頻技術(shù)將家居生活有關(guān)的設(shè)施集成,構(gòu)建高效的住宅設(shè)施與家庭日程事務(wù)的管理系統(tǒng)叙凡,提升家居安全性劈伴、便利性、舒適性握爷、藝術(shù)性跛璧,并實(shí)現(xiàn)環(huán)保節(jié)能的居住環(huán)境。

組成一個(gè)智能家居環(huán)境需要如下幾個(gè)系統(tǒng):

1新啼、家庭綜合布線:生活用電線線路布放追城,各種智能設(shè)備接電設(shè)計(jì),家庭網(wǎng)絡(luò)所需弱電線路布放燥撞,多媒體影音線路布放座柱,安防監(jiān)控系統(tǒng)線路布放等迷帜;
2、家庭網(wǎng)絡(luò):互聯(lián)網(wǎng)接入色洞,智能設(shè)備通信戏锹,家庭有線無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì),視頻監(jiān)控設(shè)備通信等火诸;
3十偶、智能生活家電:智能洗衣機(jī),智能冰箱挑豌,智能馬桶罚缕,智能熱水器,智能掃地機(jī)器人等盾碗;
4媚污、智能多媒體影音:智能電視,智能家庭影院廷雅,智能音箱等耗美;
5、智能娛樂:智能AR設(shè)備航缀,智能VR設(shè)備等商架;
6、智能采光:智能燈芥玉,智能背景光源蛇摸,智能窗簾等;
7灿巧、智能暖通空調(diào):智能取暖器赶袄,智能地暖,智能家用鍋爐抠藕,智能空調(diào)等饿肺;
8、智能運(yùn)動(dòng)健康:智能手環(huán)盾似,智能稱敬辣,智能跑步機(jī)等
9、智能安防監(jiān)控:智能門鎖零院,智能攝像機(jī)溉跃,智能報(bào)警器,智能煙霧感應(yīng)器等告抄;
10撰茎、智能環(huán)境監(jiān)測(cè):智能溫濕度傳感器,智能開關(guān)門窗玄妈,智能空氣凈化器乾吻,智能家用新風(fēng)等髓梅;
11、智能控制核心:智能手機(jī)绎签,智能音箱枯饿,智能網(wǎng)關(guān),智能遙控?zé)簟?/p>


當(dāng)然這些系統(tǒng)還需要配合部署與互聯(lián)網(wǎng)上的云計(jì)算诡必、大數(shù)據(jù)奢方、人工智能系統(tǒng)運(yùn)行。這些系統(tǒng)中最為核心的就是家庭網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)爸舒,可以說家庭網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是智能家居環(huán)境中必不可的蟋字,下面我們就大概介紹一下。

家庭網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

家庭網(wǎng)絡(luò)是連接各種智能設(shè)備的承載扭勉,我們了解到智能家居是物聯(lián)網(wǎng)中的一個(gè)分支鹊奖,而物聯(lián)網(wǎng)中使用的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)繁多。從傳輸距離上可劃分成兩類:第一類是短距離通信技術(shù)涂炎,例如ZigBee忠聚、Wi-Fi、Bluetooth唱捣、Z-WAVE两蟀、NFC、RF射頻等震缭,典型的應(yīng)用場(chǎng)合如智能家居赂毯;第二類是低功耗廣域網(wǎng)(Low Power Wide Area Network, LPWAN),典型的應(yīng)用為智能抄表系統(tǒng)拣宰。LPWAN技術(shù)又可根據(jù)工作頻段分為兩類:一類工作在非授權(quán)頻段党涕,如Lora、SigFox等徐裸,此類技術(shù)無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)遣鼓,自定義實(shí)現(xiàn);工作于授權(quán)頻段下重贺,3GPP支持的2/3/4G蜂窩通信技術(shù),如全球移動(dòng)通信系統(tǒng)(Global System for Mobile Communication , GSM)回懦、長(zhǎng)期演進(jìn)(Long Term Evolution, LTE)和基于蜂窩的窄帶物聯(lián)網(wǎng)(Narrow Band Internet of Things, NB-IoT)等气笙。
上面也說到了智能家居場(chǎng)景比較適合使用短距離通信技術(shù),而目前市場(chǎng)上最為主流的三種技術(shù)就是:ZigBee怯晕、WIFI潜圃、藍(lán)牙。

WIFI技術(shù)

WiFi方案的優(yōu)勢(shì)是技術(shù)成熟舟茶,單獨(dú)的產(chǎn)品就可以接入公網(wǎng)谭期,成本也是相對(duì)較低堵第。
缺點(diǎn)則是WiFi設(shè)備一般功耗較大,在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域中隧出,供電是一個(gè)問題踏志;WiFi接入數(shù)量相對(duì)有限,一個(gè)家庭路由器一般只能接入幾十個(gè)設(shè)備胀瞪;
當(dāng)然针余,WiFi方案在物聯(lián)網(wǎng)初級(jí)階段有較大優(yōu)勢(shì),單獨(dú)的WiFi模塊依托路由器即可入網(wǎng)凄诞,優(yōu)勢(shì)明顯圆雁,雖然接入數(shù)量不多,但是在物聯(lián)網(wǎng)帆谍、智能家居未大規(guī)模普及的情況下伪朽,也可以滿足大多數(shù)需求。

ZigBee技術(shù)


目前大部分物聯(lián)網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)是使用zigbee布網(wǎng)汛蝙,然后通過網(wǎng)關(guān)來連接到因特網(wǎng)驱负。
優(yōu)勢(shì)是整個(gè)系統(tǒng)的功耗相對(duì)比較好控制,技術(shù)比較成熟患雇。zigbee可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)網(wǎng)關(guān)與若干個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信跃脊,理論上可以支持65535個(gè)節(jié)點(diǎn),但是實(shí)測(cè)下來一個(gè)網(wǎng)關(guān)也只能滿足100~200左右的節(jié)點(diǎn)苛吱,不過也能完全滿足商用物聯(lián)網(wǎng)的需求酪术。在需求電池供電的環(huán)境下,Zigbee是可以滿足的翠储。
缺點(diǎn)是單獨(dú)的Zigbee是無法接入公網(wǎng)绘雁,需要借助網(wǎng)關(guān)才能實(shí)現(xiàn)這一需求。適用于可能大規(guī)模部署且對(duì)功耗敏感的產(chǎn)品援所,例如:傳感器庐舟、無線開關(guān)、智能插座等住拭。

藍(lán)牙技術(shù)


藍(lán)牙方案的主要優(yōu)勢(shì)在于藍(lán)牙模塊的超低功耗挪略,而且通過app打開藍(lán)牙與手機(jī)的交互比較簡(jiǎn)單。
目前隨著藍(lán)牙5.0模塊滔岳、以及更多藍(lán)牙5.0產(chǎn)品的上市杠娱,藍(lán)牙技術(shù)的數(shù)據(jù)傳輸速度和覆蓋范圍等得到了巨大的提升,更加適用于物聯(lián)網(wǎng)的要求谱煤。
在藍(lán)牙m(xù)esh組網(wǎng)方面摊求,自藍(lán)牙m(xù)esh組網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)推出,現(xiàn)在市面上已經(jīng)有成熟的藍(lán)牙m(xù)esh組網(wǎng)方案出現(xiàn)刘离,比如SKYLAB推出的藍(lán)牙m(xù)esh組網(wǎng)燈控方案室叉,可以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模部署藍(lán)牙LED燈睹栖,實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一、便捷的管理茧痕!

以上是關(guān)于WiFi野来、藍(lán)牙和zigbee三種無線傳輸方案的簡(jiǎn)單介紹和對(duì)比。

智能家居場(chǎng)景應(yīng)用技術(shù)選擇

那么關(guān)于物聯(lián)網(wǎng)無線傳輸方案的選擇方面:
IoT物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備有一個(gè)大的前提就是低速率凿渊、低功耗梁只!
從技術(shù)應(yīng)用的角度來看,這三種無線傳輸方案沒有最優(yōu)的埃脏,每一種都有最適合的應(yīng)用場(chǎng)景搪锣。物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展到今天這個(gè)階段,網(wǎng)絡(luò)環(huán)境變得非常復(fù)雜了彩掐,(1)如果通強(qiáng)電构舟,對(duì)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備功耗不敏感,可以選擇wifi無線方案堵幽;(2)需要和手機(jī)交互的狗超、藍(lán)牙組網(wǎng)方面的(比如藍(lán)牙燈控組網(wǎng)、傳感器組網(wǎng)的)可以選擇BLE低功耗藍(lán)牙方案朴下;(3)需要使用電池的努咐、大規(guī)模布網(wǎng)的可以選擇zigbee方案。
當(dāng)然殴胧,更具環(huán)境需求渗稍,混合組網(wǎng)也是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。

總結(jié)

這里對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)先就介紹到這邊团滥,當(dāng)然智能家居中的技術(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止這些竿屹,還有智能控制系統(tǒng)中涉及到的眾多目前互聯(lián)網(wǎng)界的前沿技術(shù)。這些技術(shù)作為一個(gè)使用智能家居系統(tǒng)的用戶來說不需要關(guān)心灸姊,我們只需要知道怎么搭建和使用就可以了拱燃。

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