ZigBee在智能家居中的應(yīng)用現(xiàn)狀及前景

采用無線技術(shù)是智能家居發(fā)展的必然

智能家居的通訊通常有有線和無線兩種方式。對(duì)于有線智能家居來說，需要布設(shè)控制線，用來發(fā)送控制信號(hào)到被控設(shè)備，接收設(shè)備端的反饋信號(hào)或數(shù)據(jù)，以達(dá)到對(duì)設(shè)備進(jìn)行控制、獲取設(shè)備狀態(tài)以及采集數(shù)據(jù)等目的。因?yàn)槭且元?dú)立、有線的方式進(jìn)行信號(hào)的收發(fā)，所以有線通訊最穩(wěn)定，比較適合于新裝修、有條件布線的場合。但采用這種方式需要布線，施工比較復(fù)雜，造價(jià)較高，工期較長，而且一旦后期出現(xiàn)故障時(shí)查找故障、維修都很困難，所以有線智能家居在中高端別墅中應(yīng)用較多。

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（Wireless Sensor Network）綜合了微電子技術(shù)、嵌入式計(jì)算技術(shù)、現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)及無線通信技術(shù)、分布式信息處理技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)，能夠協(xié)同地實(shí)時(shí)監(jiān)測、感知和采集網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域中各種環(huán)境或監(jiān)測對(duì)象的信息，并對(duì)其進(jìn)行處理，處理后的信息通過無線方式發(fā)送，并以自組多跳的網(wǎng)絡(luò)方式傳送給觀察者。

而基于ZigBee、Z-wave等無線通訊協(xié)議的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一種近距離、低復(fù)雜度、低功耗、低成本的無線通信技術(shù)。它以無線的方式傳輸控制信號(hào)，來達(dá)到控制設(shè)備、獲取設(shè)備狀態(tài)以及數(shù)據(jù)采集的目的。

采用無線通訊方式，無需重新布線，安裝、調(diào)試以及維護(hù)都比較方便。隨射頻技術(shù)的發(fā)展，射頻傳輸?shù)目垢蓴_能力越來越強(qiáng)，穩(wěn)定性和安全保密性也越來越高，有逐漸取代有線通訊方式的趨勢。

智能家居行業(yè)要被老百姓普遍接受，進(jìn)入爆發(fā)式增長階段，有幾個(gè)前提條件。一是價(jià)格低；二是使用簡便，有良好的用戶體驗(yàn)；三是穩(wěn)定性好；還有一個(gè)是，系統(tǒng)能適用于已裝修過的家庭。所以個(gè)人覺得，智能家居要普及起來，采用無線的通訊方式是一個(gè)必然的選擇。

ZigBee的發(fā)展前景看好

無線通訊在智能家居的應(yīng)用分為兩個(gè)階段。第一階段是采用315/433M射頻通訊技術(shù)，這種方式一開始是采用主機(jī)到設(shè)備端單向、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通訊方式，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)一般為星型結(jié)構(gòu)，后期也有廠家嘗試自己定義通訊協(xié)議，實(shí)現(xiàn)雙向通訊，甚至網(wǎng)狀的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。但是由于技術(shù)難度的原因，其穩(wěn)定性、抗干擾能力及組網(wǎng)能力等都會(huì)出現(xiàn)不同程度的問題。

第二階段是采用ZigBee無線通信協(xié)議。近幾年，全球頂尖IT業(yè)者組成了Zigbee聯(lián)盟，并推出用于無線通訊的ZigBee協(xié)議。ZigBee技術(shù)實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的無線、雙向傳輸，并解決了射頻傳輸穩(wěn)定性較差、抗干擾能力不強(qiáng)的問題。另外，它能使設(shè)備自動(dòng)組成網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)，每個(gè)設(shè)備都可以實(shí)現(xiàn)信號(hào)中繼的功能。這樣不但使無線通訊距離得到極大的延伸，同時(shí)也無需進(jìn)行對(duì)碼，使安裝、調(diào)試和維護(hù)更為簡便。

ZigBee是一種新興的短距離、低速率、低功耗無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，它是一種介于無線標(biāo)記技術(shù)和藍(lán)牙之間的技術(shù)提案。ZigBee此前被稱作“HomeRF Lite”或“FireFly”無線技術(shù)，主要用于近距離無線連接。它有自己的無線電標(biāo)準(zhǔn)，在數(shù)千個(gè)微小的傳感器之間相互協(xié)調(diào)實(shí)現(xiàn)通信。這些傳感器只需要很低的功耗，以接力的方式通過無線電波將數(shù)據(jù)從一個(gè)傳感器傳到另一個(gè)傳感器，因此它們的通信效率非常高。最后，這些數(shù)據(jù)就可以進(jìn)入計(jì)算機(jī)用于分析或者被另外一種無線技術(shù)如WiMax收集。ZigBee的目標(biāo)市場主要有PC外設(shè)（鼠標(biāo)、鍵盤、游戲操控桿）、消費(fèi)類電子設(shè)備（TV、VCR、CD、VCD、DVD等設(shè)備上的遙控裝置）、家庭內(nèi)智能控制（照明、煤氣計(jì)量控制及報(bào)警等）、玩具（電子寵物）、醫(yī)護(hù)（監(jiān)視器和傳感器）、工控（監(jiān)視器、傳感器和自動(dòng)控制設(shè)備）等非常廣闊的領(lǐng)域。

IEEE 802.15.4/ZigBee協(xié)議是由IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的PHY和MAC層再加上ZigBee的網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用支持層所組成的，其突出的特點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)支持極低成本、易實(shí)現(xiàn)、可靠的數(shù)據(jù)傳輸、短距離操作、極低功耗、各層次的安全性等。IEEE 802.15.4/ZigBee協(xié)議中明確定義了三種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：星型結(jié)構(gòu)(Star)、簇狀結(jié)構(gòu)（Cluster tree）和網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)（Mesh）。

ZigBee技術(shù)的這些先天性優(yōu)勢，使得它在物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)逐漸成為一個(gè)主流技術(shù)，在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、智能家居等領(lǐng)域得到大規(guī)模的應(yīng)用。例如，它可用于廠房內(nèi)進(jìn)行設(shè)備控制、采集粉塵和有毒氣體等數(shù)據(jù)；在農(nóng)業(yè)，可以實(shí)現(xiàn)溫濕度、PH值等數(shù)據(jù)的采集并根據(jù)數(shù)據(jù)分析的結(jié)果進(jìn)行灌溉、通風(fēng)等聯(lián)動(dòng)動(dòng)作；在礦井，可實(shí)現(xiàn)環(huán)境檢測、語音通訊和人員位置定位等功能。

在智能家居行業(yè)，由于315/433M射頻技術(shù)存在的諸多缺陷，越來越多的廠家傾向于使用ZigBee技術(shù)來部署智能家居系統(tǒng)。以ZigBee技術(shù)對(duì)智能家居內(nèi)部進(jìn)行無線網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)，通過ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)對(duì)各種傳感器信息的采集、傳輸和控制功能。近年來，國外的Control4、國內(nèi)的POLYHOME、新和創(chuàng)等多個(gè)智能家居品牌紛紛推出基于ZigBee技術(shù)的無線智能家居系統(tǒng)。

ZigBee在智能家居中的應(yīng)用

北京博力恒昌科技有限公司經(jīng)過多年的技術(shù)攻關(guān)，推出了POLYHOME無線智能家居系統(tǒng)。該系統(tǒng)基于ZigBee無線通訊技術(shù)，涵蓋燈光控制、電器控制、紅外家電控制、窗簾控制、門窗控制、安防報(bào)警等功能，并能通過手機(jī)、平板等實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制和監(jiān)視功能。比如ZigBee單火智能開關(guān)，只需通過一根火線就能給智能開關(guān)供電，無需額外布設(shè)零線。這樣的智能開關(guān)可以直接替換傳統(tǒng)的機(jī)械開關(guān)，適合于國內(nèi)開關(guān)槽內(nèi)只引入一根火線的現(xiàn)狀。即使已裝修完成，用戶也可以在不破壞現(xiàn)有裝修的前提下安裝智能家居系統(tǒng)，使得每個(gè)家庭都能享受智能家居帶來的便利。

當(dāng)然，由于ZigBee技術(shù)在智能家居行業(yè)應(yīng)用的時(shí)間不長，在軟硬件的穩(wěn)定性、用戶體驗(yàn)等方面還需要在實(shí)際應(yīng)用中不斷完善。另外，由于沒有統(tǒng)一的智能家居行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，廠家之間的產(chǎn)品還不能互相兼容。每個(gè)廠家都自成體系，需要研發(fā)、生產(chǎn)完整的系統(tǒng)，包括硬件、固件以及應(yīng)用軟件等。在資金不足、技術(shù)難度大的情況下，很難推出令消費(fèi)者滿意的產(chǎn)品來。這就需要標(biāo)準(zhǔn)盡快出臺(tái)，然后各自發(fā)揮優(yōu)勢，一起構(gòu)建完善的智能家居產(chǎn)業(yè)鏈，才能促進(jìn)行業(yè)的良性發(fā)展。

智能家居的發(fā)展趨勢

關(guān)于智能家居在未來的發(fā)展趨勢，我們可以從幾個(gè)層面進(jìn)行分析、推斷。首先是研發(fā)、生產(chǎn)廠商層面，在過去的十多年，不斷有廠商進(jìn)入到這個(gè)行業(yè)。經(jīng)過多年的發(fā)展、積累，智能家居技術(shù)已經(jīng)趨于成熟。而且，天使投資、風(fēng)險(xiǎn)投資等資金也紛紛進(jìn)入，在資金支持下，短期內(nèi)必定有成熟、穩(wěn)定、用戶體驗(yàn)好的系統(tǒng)推出市場。

從智能家居推廣的層面來看，越來越多的公司和個(gè)人愿意加入到推廣的工作中來。這也從一個(gè)側(cè)面反映，大家推廣智能家居的熱情高漲。

至于終端使用者的層面，通過從事研發(fā)、生產(chǎn)和市場推廣人員的共同努力，智能家居的概念正在深入人心。另外，隨著網(wǎng)絡(luò)、智能終端設(shè)備的普及，使得智能家居的應(yīng)用大環(huán)境已經(jīng)成熟，再加上滿足普通消費(fèi)者需求的智能家居產(chǎn)品的推出，我們可以期待，三到五年內(nèi)，智能家居行業(yè)必定進(jìn)入爆發(fā)式增長的階段。

讓我們拭目以待，共同見證智能家居的輝煌！