淺析智能家居三大技術(shù)

1、專業(yè)實(shí)訓(xùn)論文姓名：韓睿學(xué)號(hào)：0093535專業(yè)：電子信息工程1淺析智能家居三大技術(shù)淺析智能家居三大技術(shù)摘要:隨著現(xiàn)代住宅逐漸走向智能化的發(fā)展趨勢(shì)，智能家居技術(shù)已成為近幾年研究的熱點(diǎn)問(wèn)題。本隨著現(xiàn)代住宅逐漸走向智能化的發(fā)展趨勢(shì)，智能家居技術(shù)已成為近幾年研究的熱點(diǎn)問(wèn)題。本論文目的在于分析智能家居現(xiàn)有的三大主流技術(shù)，通過(guò)分析各種不同技術(shù)的優(yōu)劣，選擇一個(gè)或幾個(gè)合論文目的在于分析智能家居現(xiàn)有的三大主流技術(shù)，通過(guò)分析各種不同技術(shù)的優(yōu)劣，選擇一個(gè)或幾

2、個(gè)合適的智能家居傳輸技術(shù)，從而實(shí)現(xiàn)一套低成本、低功耗、高效率、小型化的智能家居系統(tǒng)解決方案。適的智能家居傳輸技術(shù)，從而實(shí)現(xiàn)一套低成本、低功耗、高效率、小型化的智能家居系統(tǒng)解決方案。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞:智能家居；總線技術(shù)；電力載波技術(shù)；無(wú)線技術(shù)AnalysisthreetechnologiesofsmarthomeAbstract:Withtheintelligenttrendofmodernresidentialsmarthometechno

3、logyhasbecomeahotresearchissueinrecentyears.ThemainpurposeofthispaperisthatanalysisthethreemainstreamtechnologiesofsmarthomeThroughtheanalysisofdifferenttechnologychooseonesomeappropriatetechnologiesofsmarthomeindertoach

4、ievealowcostlowpowerhighefficiencysmallsmarthomesystemsolutions.Keywds:smarthomeBustechnologyElectricpowercarriertechnologyWirelesstechnology1引言引言智能家居（SmartHome）是以家為平臺(tái)，兼?zhèn)浣ㄖ?、自?dòng)化，智能化于一體的高效、舒適、平安、便利的家居環(huán)境。家居智能化技術(shù)起源于美國(guó)，最具代表性的

5、是X10技術(shù)，通過(guò)X10通信協(xié)議，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的各個(gè)設(shè)備便可實(shí)現(xiàn)資源的共享。因其布線簡(jiǎn)單、功能靈活，擴(kuò)展輕易而被人們廣泛接受和應(yīng)用。至今，X10技術(shù)產(chǎn)品的銷售已超過(guò)兩億個(gè)，僅在美國(guó)一個(gè)國(guó)家，便有超過(guò)600萬(wàn)個(gè)家庭在使用。自動(dòng)化的智能家居不再是一幢被動(dòng)的建筑，相反，成了幫助主人盡量利用時(shí)間的工具，使家庭更為舒適、平安、高效和節(jié)能。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，非凡是無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)化智能家居系統(tǒng)可提供遙控、家電（空調(diào)，熱水器等）控制、照明控制、室

6、內(nèi)外遙控、窗簾自控、防盜報(bào)警、電話遠(yuǎn)程控制、可編程定時(shí)控制及計(jì)算機(jī)控制等多種功能和手段，使生活更加舒適、便利和平安。本文主要從技術(shù)和應(yīng)用的角度全面闡述智能家居系統(tǒng)，通過(guò)分析總線技術(shù)、電力載波技術(shù)、無(wú)線技術(shù)這三大類技術(shù)。根據(jù)客戶需求和居住環(huán)境，采用多種傳輸技術(shù)混合搭配，設(shè)計(jì)出最理想的信號(hào)傳輸解決方案。2智能家居系統(tǒng)現(xiàn)狀分析智能家居系統(tǒng)現(xiàn)狀分析智能家居系統(tǒng)的特征是數(shù)字化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化，要實(shí)現(xiàn)這些要求也并非易事。所以對(duì)于實(shí)現(xiàn)家庭網(wǎng)絡(luò)的總線的

7、選擇，應(yīng)該結(jié)合家庭網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)奶攸c(diǎn)來(lái)進(jìn)行。家庭內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的信息流可以大體分為較為簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)采集、設(shè)備控制信號(hào)類和復(fù)雜的音視頻類等媒體信號(hào)類。數(shù)據(jù)采集類的信號(hào)主要是指水、電、氣三表的信號(hào)采集。設(shè)備控制類信號(hào)一般指對(duì)家用電器的開(kāi)關(guān)控制等。這兩類信號(hào)的特點(diǎn)是：數(shù)據(jù)主要是一些開(kāi)關(guān)量和脈沖量，因此數(shù)據(jù)信息量小，傳輸速率較低；但實(shí)時(shí)性、可靠性要求較高，實(shí)現(xiàn)起來(lái)要求低功耗、低成本。因此對(duì)于這兩類信號(hào)的傳遞完全可以采用一些簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議來(lái)實(shí)現(xiàn)。隨著

8、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，產(chǎn)生了各種各樣的數(shù)字家庭網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸實(shí)現(xiàn)方案。但總體來(lái)講，主要可分為有線和無(wú)線兩種方式。雖然無(wú)線傳輸方式比較適合于家庭使用，但它需要考慮系統(tǒng)的功耗因素，所以其實(shí)現(xiàn)的算法程序要復(fù)雜得多，硬件成本也要比有線傳輸方式高[1]。3總線技術(shù)總線技術(shù)目前，國(guó)際上家庭總線的標(biāo)準(zhǔn)主要有以下幾種摘要：前述的X10，日本的家庭總線(HomeBus)，歐洲標(biāo)準(zhǔn)安裝總線(EIB)和BatiBus，美國(guó)Echelon公司的LonWks，HP公

9、司的IRDACONTRAL等。其中，最受業(yè)界關(guān)注，應(yīng)用最廣的是X10、LonWks和消費(fèi)總線（CEBus）、EIB總線技術(shù)這五種，以及下文還將介紹的一種新型的總線技術(shù)—LIN總線技術(shù)[2]。3.13.1X10X10技術(shù)技術(shù)專業(yè)實(shí)訓(xùn)論文：淺析智能家居三大技術(shù)3性調(diào)頻波持續(xù)100s。利用擴(kuò)頻技術(shù)進(jìn)行的載波通?信能有效提高系統(tǒng)性能，具有很強(qiáng)的抗干擾能力和保密性。數(shù)據(jù)鏈路層提供數(shù)據(jù)包裝配、差錯(cuò)控制、響應(yīng)和重傳機(jī)制功能。網(wǎng)絡(luò)層實(shí)現(xiàn)不同傳輸介質(zhì)的連

10、接。CEBus是一個(gè)完全面向報(bào)文分組(Packet)的對(duì)等網(wǎng)絡(luò)，使用載波偵聽(tīng)多重訪問(wèn)和沖突檢測(cè)與沖突分辨協(xié)議（CSMACDCR)[4]。CEBus在應(yīng)用層定義了一種面向?qū)ο蟮?、?yán)格的設(shè)備描述語(yǔ)言CAL(CommonApplicationLanguageEIA721)，簡(jiǎn)稱公共應(yīng)用語(yǔ)言，其內(nèi)容涵蓋了家庭中可能擁有的家電。公共應(yīng)用語(yǔ)言采用了面向?qū)ο蟮姆椒?，把任意一個(gè)家電設(shè)備按照功能分解成幾個(gè)預(yù)定義的對(duì)象模型。在面向?qū)ο蟮木幊陶Z(yǔ)言中，一個(gè)對(duì)象

11、由數(shù)據(jù)和操作這些數(shù)據(jù)的函數(shù)組成。在消費(fèi)總線中，這些對(duì)象也由數(shù)據(jù)（稱為實(shí)例變量）和操作（稱為方法）組成，不同的設(shè)備可以采用相同的對(duì)象，用相同的方法操作，但是控制結(jié)果隨設(shè)備的不同而有不同的意義。CAL用一種層次關(guān)系描述設(shè)備的功能，如圖1所示。一個(gè)設(shè)備可以分成幾個(gè)上下文，它們代表了這個(gè)設(shè)備按照功能分的子系統(tǒng)。上下文又被分為幾個(gè)對(duì)象，每個(gè)對(duì)象代表了上下文中的一種控制功能，對(duì)象分為若干類，每一類代表一種共有的功能。CAL預(yù)定義了27個(gè)對(duì)象模型。例

12、如，類號(hào)為07的對(duì)象是模擬控制對(duì)象（AnalogControlObject)，它可以用來(lái)代表音量控上下文組指針照明●環(huán)境●指針上下文類●燈光●燈場(chǎng)景圖1.1.上下文結(jié)構(gòu)層次圖上下文結(jié)構(gòu)層次圖制、溫度調(diào)節(jié)或調(diào)光器。一個(gè)對(duì)象的具體功能完全由它所屬的上下文決定。每個(gè)對(duì)象包含一定數(shù)量的實(shí)例變量。每個(gè)對(duì)象都能夠解釋執(zhí)行方法，更新實(shí)例變量，并完成實(shí)際操作。舉例說(shuō)明，圖2為一個(gè)模型結(jié)構(gòu)事例。其中，照明和環(huán)境為兩個(gè)上下文組。照明組由燈光、光場(chǎng)景等上下文

13、類組成；燈光類由光等級(jí)、特征選擇等上下文對(duì)象組成K而光等對(duì)象由步長(zhǎng)、電流值等事例變量組成。同樣環(huán)境組也有類似照明組的層次結(jié)構(gòu)。這和我們熟悉的C語(yǔ)言有異曲同工之處。圖2.2.CallCall層次關(guān)系層次關(guān)系3.3.23.3.2CEBusCEBus總線標(biāo)準(zhǔn)總線標(biāo)準(zhǔn)CEBus標(biāo)準(zhǔn)涵蓋如下內(nèi)容：（1）CEBus網(wǎng)絡(luò)的整個(gè)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和每個(gè)分立媒體使用的詳細(xì)布局；(2)CEBus使用媒體的電力和物理描述；（3）設(shè)備到媒體的物理接口及用在媒體上的信令方

14、式描述；（4）接入網(wǎng)絡(luò)協(xié)議及控制消息格式描述；（5）允許所有設(shè)備執(zhí)行公用通信函數(shù)集的命令語(yǔ)言CAL(公共應(yīng)用語(yǔ)言)。標(biāo)準(zhǔn)有如下特征：（1）對(duì)現(xiàn)存家庭作翻新改進(jìn)，提高家居自動(dòng)化；（2）通過(guò)使用CEBus的子集使得設(shè)備性能可以從簡(jiǎn)單到復(fù)雜變化；（3）可以適應(yīng)不同的數(shù)據(jù)傳輸媒體，通信設(shè)備的大多方面不隨媒體變化而變化；（4）以不同的模擬、數(shù)字格式支持寬帶音頻和視頻業(yè)務(wù)的分布；（5）使用一種分布式的通信策略，這樣在設(shè)備間不需要中心控制器。CEBu