淺析智能家居三大技術

1、專業(yè)實訓論文姓名：韓睿學號：0093535專業(yè)：電子信息工程1淺析智能家居三大技術淺析智能家居三大技術摘要:隨著現(xiàn)代住宅逐漸走向智能化的發(fā)展趨勢，智能家居技術已成為近幾年研究的熱點問題。本隨著現(xiàn)代住宅逐漸走向智能化的發(fā)展趨勢，智能家居技術已成為近幾年研究的熱點問題。本論文目的在于分析智能家居現(xiàn)有的三大主流技術，通過分析各種不同技術的優(yōu)劣，選擇一個或幾個合論文目的在于分析智能家居現(xiàn)有的三大主流技術，通過分析各種不同技術的優(yōu)劣，選擇一個或幾

2、個合適的智能家居傳輸技術，從而實現(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，從而實現(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。關鍵詞關鍵詞:智能家居；總線技術；電力載波技術；無線技術AnalysisthreetechnologiesofsmarthomeAbstract:Withtheintelligenttrendofmodernresidentialsmarthometechno

3、logyhasbecomeahotresearchissueinrecentyears.ThemainpurposeofthispaperisthatanalysisthethreemainstreamtechnologiesofsmarthomeThroughtheanalysisofdifferenttechnologychooseonesomeappropriatetechnologiesofsmarthomeindertoach

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

5、是X10技術，通過X10通信協(xié)議，網(wǎng)絡系統(tǒng)中的各個設備便可實現(xiàn)資源的共享。因其布線簡單、功能靈活，擴展輕易而被人們廣泛接受和應用。至今，X10技術產(chǎn)品的銷售已超過兩億個，僅在美國一個國家，便有超過600萬個家庭在使用。自動化的智能家居不再是一幢被動的建筑，相反，成了幫助主人盡量利用時間的工具，使家庭更為舒適、平安、高效和節(jié)能。隨著網(wǎng)絡技術的發(fā)展，非凡是無線網(wǎng)絡的發(fā)展，網(wǎng)絡化智能家居系統(tǒng)可提供遙控、家電（空調，熱水器等）控制、照明控制、室

6、內外遙控、窗簾自控、防盜報警、電話遠程控制、可編程定時控制及計算機控制等多種功能和手段，使生活更加舒適、便利和平安。本文主要從技術和應用的角度全面闡述智能家居系統(tǒng)，通過分析總線技術、電力載波技術、無線技術這三大類技術。根據(jù)客戶需求和居住環(huán)境，采用多種傳輸技術混合搭配，設計出最理想的信號傳輸解決方案。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)絡化，要實現(xiàn)這些要求也并非易事。所以對于實現(xiàn)家庭網(wǎng)絡的總線的

7、選擇，應該結合家庭網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸?shù)奶攸c來進行。家庭內部網(wǎng)絡的信息流可以大體分為較為簡單的數(shù)據(jù)采集、設備控制信號類和復雜的音視頻類等媒體信號類。數(shù)據(jù)采集類的信號主要是指水、電、氣三表的信號采集。設備控制類信號一般指對家用電器的開關控制等。這兩類信號的特點是：數(shù)據(jù)主要是一些開關量和脈沖量，因此數(shù)據(jù)信息量小，傳輸速率較低；但實時性、可靠性要求較高，實現(xiàn)起來要求低功耗、低成本。因此對于這兩類信號的傳遞完全可以采用一些簡單的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議來實現(xiàn)。隨著

8、網(wǎng)絡技術的發(fā)展，產(chǎn)生了各種各樣的數(shù)字家庭網(wǎng)絡內部數(shù)據(jù)傳輸實現(xiàn)方案。但總體來講，主要可分為有線和無線兩種方式。雖然無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，所以其實現(xiàn)的算法程序要復雜得多，硬件成本也要比有線傳輸方式高[1]。3總線技術總線技術目前，國際上家庭總線的標準主要有以下幾種摘要：前述的X10，日本的家庭總線(HomeBus)，歐洲標準安裝總線(EIB)和BatiBus，美國Echelon公司的LonWks，HP公

9、司的IRDACONTRAL等。其中，最受業(yè)界關注，應用最廣的是X10、LonWks和消費總線（CEBus）、EIB總線技術這五種，以及下文還將介紹的一種新型的總線技術—LIN總線技術[2]。3.13.1X10X10技術技術專業(yè)實訓論文：淺析智能家居三大技術3性調頻波持續(xù)100s。利用擴頻技術進行的載波通?信能有效提高系統(tǒng)性能，具有很強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、差錯控制、響應和重傳機制功能。網(wǎng)絡層實現(xiàn)不同傳輸介質的連

10、接。CEBus是一個完全面向報文分組(Packet)的對等網(wǎng)絡，使用載波偵聽多重訪問和沖突檢測與沖突分辨協(xié)議（CSMACDCR)[4]。CEBus在應用層定義了一種面向對象的、嚴格的設備描述語言CAL(CommonApplicationLanguageEIA721)，簡稱公共應用語言，其內容涵蓋了家庭中可能擁有的家電。公共應用語言采用了面向對象的方法，把任意一個家電設備按照功能分解成幾個預定義的對象模型。在面向對象的編程語言中，一個對象

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

12、如，類號為07的對象是模擬控制對象（AnalogControlObject)，它可以用來代表音量控上下文組指針照明●環(huán)境●指針上下文類●燈光●燈場景圖1.1.上下文結構層次圖上下文結構層次圖制、溫度調節(jié)或調光器。一個對象的具體功能完全由它所屬的上下文決定。每個對象包含一定數(shù)量的實例變量。每個對象都能夠解釋執(zhí)行方法，更新實例變量，并完成實際操作。舉例說明，圖2為一個模型結構事例。其中，照明和環(huán)境為兩個上下文組。照明組由燈光、光場景等上下文

13、類組成；燈光類由光等級、特征選擇等上下文對象組成K而光等對象由步長、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構。這和我們熟悉的C語言有異曲同工之處。圖2.2.CallCall層次關系層次關系3.3.23.3.2CEBusCEBus總線標準總線標準CEBus標準涵蓋如下內容：（1）CEBus網(wǎng)絡的整個拓撲結構和每個分立媒體使用的詳細布局；(2)CEBus使用媒體的電力和物理描述；（3）設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)絡協(xié)議及控制消息格式描述；（5）允許所有設備執(zhí)行公用通信函數(shù)集的命令語言CAL(公共應用語言)。標準有如下特征：（1）對現(xiàn)存家庭作翻新改進，提高家居自動化；（2）通過使用CEBus的子集使得設備性能可以從簡單到復雜變化；（3）可以適應不同的數(shù)據(jù)傳輸媒體，通信設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)務的分布；（5）使用一種分布式的通信策略，這樣在設備間不需要中心控制器。CEBu