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智能家居网络控制系统方案比较

发布时间:2018-07-21 01:08:31 文章来源:未来智库    
    【关键词】智能家居 网络控制系统 有线和无线方式组网 解决方案
    1 智能家居网络系统的构成
    电气控制系统、消防报警系统、照明控制系统和安防门禁系统是完整智能家居网络系统的重要构成部分,而网络层、应用层和物理层是系统总体的机构,其中数据网络、控制网络和音频视频网络是网络层中所包括的,而应用层中则包括安全系统、家用电器和灯光系统等,物理层包括无线、电力线、电话线和双绞线等传输媒介。系统总体包括的三个机构可以将信息的集中控制和输入输出等完美实现。
    2 智能家居网络控制系统的解决方案
    2.1 基于单片机架构系统
    基于单片机架构系统是智能家居网络控制系统三种解决方案中的一种,其处理单元是以单片机作为核心,并且共同组成控制系统的还要定制的硬件和软件。基于单片机架构系统相较于普通系统有很大程度的提升,尤其是在易用性、专业性和适用性方面。不过,由于智能家居网络控制系统在不断地更新,其性能和功能都在增加,一片单片已经无法将其完全控制,所以在联合控制的时候就会出现扩展能力不强、电路设计复杂和系统稳定性不高等问题,需要我们进一步解决。
    2.2 基于PC机架构系统
    家居网络的核心就是智能家居主控制器,并且家居网络指的是将一定的传输介质和家庭内部联系起来,实现资源共享。而PC机架构系统将家用电脑视为主控制器,将电脑作为处理器,通过太网和一些设备的连接,对家居设备进行规范和管理,这是一种十分先进的系统,将现代计算机的功能应用其中,并利用现代计算机的普及优势将其不断开发,但是PC机架构系统会使得智能家居控制系统的适用性有所下降,与此同时其成本也相对提高。并且PC机架构系统需要电脑24小时开机,对于电能损耗也是十分大的。
    2.3 基于嵌入式架构系统
    所以嵌入式架构系统指的是以专门设计的嵌入式主控制器来作为智能家居网络控制平台,并且其核心是嵌入式系统,此系统可以将外部网络和家居内部的连接实现,同时也可以将内部网络中设备和信息家电的控制实现,其对比较复杂的应用十分适合,并且耗能也比较少,结构也相对简单,这使得嵌入式架构系统成为家居控制器的首选。但是嵌入式架构系统也存在标准不统一、开发周期长等缺点,并且其应用面也相对来说窄一点,市场价格也偏高。嵌入式系统的智能家居网络控制系统应该将其成本不断降低,这样才能在未来迎来更加广阔的市场。
    3 智能家居网络拓扑方案
    3.1 总线型结构
    智能家居网络拓扑方案在抛开网络物理连接的前提之下,对网络系统的连接形式进行探讨,也是网络中各个站点连接的形式和方式。总线型结构是智能家居网络中用的比较多的一种,其是指个节点传感器和家电在一条总线上,没有中心节点控制的时候,公用电线上的信息的传递方向是从发送信息的节点向两端扩散的。并且,总线型结构中的每一个节点都会在接受到信息的时候,对地址进行检查,并且总线型结构的扩充性较好,安装也相对来说更容易,可靠性也很高。
    3.2 星型结构
    智能家居网络中应用比较多的另一个结构就是星型结构,其将传感器和家中电气以星型的方式连接起来,形成网,网络的中央节点是主控制器,而家用电器和其他节点传感器则是直接连接在主控制器上,这样最大的优点就是便于建网,因为其结构十分简单,并且这样也可以将传输误差、网络延迟等现象大大减小。
    4 智能家居网络组网方案
    4.1 有线传输方式
    有线传输方式是智能家居网络控制系统内部传输接口的两种传输途径之一,并且有线传输方式主要包括电话线联网、电力线联网、以太网联网和总线联网。其中电话线联网是通过电话线实现信息的传递,可以使家庭内部数据传输和电话业务互不干扰,并且其价格较低。而电力线联网不光可以为家中所以电气设备传输电能,另一方面还可以通过家庭内部电力线进行对外传输,在使用时不需要繁杂的布线。以太网联网的优势主要在于技术的成熟,并且其实现的成本比较小,不过家庭用户不愿意使用以太网联网,因为需要的费用太高。总线联网的优点是技术较为成熟,并且其抗干扰能力也很强。
    4.2 无线传输方式
    无线传输方式主要有蓝牙技术联网、IrDA红外线技术联网和ZigBee技术联网。其中蓝牙技术联网可以组建相应的无线网络,并且完全智能家居系统的需求,不过其通信距离比较短。而IrDA红外线技术联网是利用红外线进行点对点通信,成本不高,设备也很简单,传输速度也很高,不过其没有标准的通信协议,对于家庭组网来说不太合适。ZigBee技术联网是一种无线通信技术,并且适用于自动化系统。在近距离低速率无线通信协议方面较为完善,其主要优点在于成本较低,复杂度也不高,并且还可以双向传输。
    4.3 有线和无线方式组网比较
    有线方式组网在行业中已经有了一定的通用性,并且其技术也相较成熟。但是有线方式中的电话线、电力线等组网技术都存在一定问题,移动性比较低,在布线方面普遍都很麻烦,并且其扩展性也不高。而无线方式组网的移动性比较好,其扩展性也高,并且在安装时还能省很多电缆连线,但是无线方式组网的质量不如有线方式组网,并且其传输信息也容易受到干扰。
    5 结束语
    随着我国综合国力的不断提升,国民生活水平不断提高,其对于家庭网络构建的安装和使用有了更高的要求,但是我国如今还面临着技术成熟度不够、基础设施不足等问题。智能家居网络中最为领先的就是无线移动,其较强的移动性和扩展性受广大群众的喜爱,但是无线移动网络依旧存在一些现实问题,需要我们不断的优化。利用对几种智能家居网络控制系统的比较和分析,对其未来优化做出一定贡献,为我国实现强国梦献出一份力。
    参考文献
    [1]李鸿.几种智能家居网络控制系统方案的分析与比较[J].现代电子技术,2010,33(03):143-146.
    [2]严建亮.基于嵌入式的智能家居网络控制系统的研究与实现[D].南京邮电大学,2012.
    [3]邱恬.智能家居网络控制系统的主要方案分析[J].科技创新与应用,2016(20):80.
    [4]韩剑军.几种智能家居网络控制系统方案的分析与比较[J].城市建设理论研究(电子版),2013(09).
    作者单位
    西华大学计算机与软件工程学院 四川省成都市 610039
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