无线通讯在智能家居的应用分为两个阶段。第一阶段是采用315/433M射频通讯技术,这种方式一开始是采用主机到设备端单向、点对点的通讯方式,整个网络一般为星型结构,后期也有厂家尝试自己定义通讯协议,实现双向通讯,甚至网状的网络结构。但是由于技术难度的原因,其稳定性、抗干扰能力及组网能力等都会出现不同程度的问题。
第二阶段是采用ZigBee无线通信协议。近几年,全球顶尖IT业者组成了Zigbee联盟,并推出用于无线通讯的ZigBee协议。ZigBee技术实现了数据的无线、双向传输,并解决了射频传输稳定性较差、抗干扰能力不强的问题。另外,它能使设备自动组成网状网络,每个设备都可以实现信号中继的功能。这样不但使无线通讯距离得到极大的延伸,同时也无需进行对码,使安装、调试和维护更为简便。
ZigBee的目标市场主要有PC外设(鼠标、键盘、游戏操控杆)、消费类电子设备(TV、VCR、CD、VCD、DVD等设备上的遥控装置)、家庭内智能控制(照明、煤气计量控制及报警等)、玩具(电子宠物)、医护(监视器和传感器)、工控(监视器、传感器和自动控制设备)等非常广阔的领域。
IEEE 802.15.4/ZigBee协议是由IEEE 802.15.4标准的PHY和MAC层再加上ZigBee的网络和应用支持层所组成的,其突出的特点是网络系统支持极低成本、易实现、可靠的数据传输、短距离操作、极低功耗、各层次的安全性等。IEEE 802.15.4/ZigBee协议中明确定义了三种拓扑结构:星型结构(Star)、簇状结构(Cluster tree)和网状结构(Mesh)。
ZigBee技术的这些先天性优势,使得它在物联网行业逐渐成为一个主流技术,在工业、农业、智能家居等领域得到大规模的应用。例如,它可用于厂房内进行设备控制、采集粉尘和有毒气体等数据;在农业,可以实现温湿度、PH值等数据的采集并根据数据分析的结果进行灌溉、通风等联动动作;在矿井,可实现环境检测、语音通讯和人员位置定位等功能。
在智能家居行业,由于315/433M射频技术存在的诸多缺陷,越来越多的厂家倾向于使用ZigBee技术来部署智能家居系统。以ZigBee技术对智能家居内部进行无线网络组网,通过ZigBee无线传感器网络节点的设计,实现节点对各种传感器信息的采集、传输和控制功能。近年来,国外的Control4、国内的POLYHOME、新和创等多个智能家居品牌纷纷推出基于ZigBee技术的无线智能家居系统。
由于ZigBee技术在智能家居行业应用的时间不长,在软硬件的稳定性、用户体验等方面还需要在实际应用中不断完善。另外,由于没有统一的智能家居行业标准,厂家之间的产品还不能互相兼容。每个厂家都自成体系,需要研发、生产完整的系统,包括硬件、固件以及应用软件等。在资金不足、技术难度大的情况下,很难推出令消费者满意的产品来。这就需要标准尽快出台,然后各自发挥优势,一起构建完善的智能家居产业链,才能促进行业的良性发展。
智能家居的发展趋势
关于智能家居在未来的发展趋势,我们可以从几个层面进行分析、推断。首先是研发、生产厂商层面,在过去的十多年,不断有厂商进入到这个行业。经过多年的发展、积累,智能家居技术已经趋于成熟。而且,天使投资、风险投资等资金也纷纷进入,在资金支持下,短期内必定有成熟、稳定、用户体验好的系统推出市场。
从智能家居推广的层面来看,越来越多的公司和个人愿意加入到推广的工作中来。这也从一个侧面反映,大家推广智能家居的热情高涨。
至于终端使用者的层面,通过从事研发、生产和市场推广人员的共同努力,智能家居的概念正在深入人心。另外,随着网络、智能终端设备的普及,使得智能家居的应用大环境已经成熟,再加上满足普通消费者需求的智能家居产品的推出,我们可以期待,一到三年内,智能家居行业必定进入爆发式增长的阶段。