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盘点那些“高大上”智能家居常用技术的特点及优缺点

   随着智能家居概念的普及,越来越多的智能家居产品进入了普通百姓家。但常用的智能家居技术有哪几种?我想很多人并不清楚,因为智能家居使用技术的不同,也造成了各品牌之间的设备并不一定兼容,在了解了自家的智能家居采用何种技术后,我们后期在添加相关智能家居产品的时候才能更加胸有成竹,不会出现买的产品因技术不兼容而造成不能用的尴尬。


   目前,智能家居的三大主流技术主要有总线技术、无线通信技术和电力线载波技术。

   一、总线技术
   总线技术的主要特点是所有设备通信与控制都集中在一条总线上,是一种全分布式智能控制网络技术,其产品模块具有双向通信能力,以及互操作性和互换性,其控制部件都可以编程。市场上比较有影响力的总线技术包括LonWorks、KNX、EIB、CAN、BACNet等。总线技术类产品比较适合于楼宇智能化以及小区智能化等大区域范围的控制,其优势在于技术成熟、系统稳定、可靠性高,应用也比较广泛,但一般设置安装比较复杂,造价较高,工期较长,只适用新装修或对旧房进行改造需要重新布线的用户,且后期需要专业人员进行维护。

   二、电力线载波技术
   电力线载波技术充分利用现有的电网,两端加以调制解调器,直接以50Hz交流电为载波,再以数百KHz的脉冲为调制信号,进行信号的传输与控制。因电力线载波技术对于电网的稳定性要求较高,所以目前这种技术暂时只在远程电力抄表、楼宇对讲、照明控制等少数几个领域有一些应用。

   三、无线技术
   目前国内最常用的面向智能家居的无线技术有WiFi、Zigbee、433MHz及红外无线技术。无线技术由于不用布线、施工方便,不用对家庭现有线路做大的改动即可实现智能家居的安装,同时后期维护和扩展也很方便,越来越受到智能家居厂家和用户的追捧。


   智能家居无线技术由于不用布线、施工方便,不用对家庭现有线路做大的改动即可实现智能家居的安装,同时后期维护和扩展也很方便,越来越受到智能家居厂家和用户的追捧。常见的智能家居无线通讯协议有wifi、蓝牙、射频433、z-wave、zigbee等。
   那各个协议的优缺点是什么?


   一、Wifi技术
   生活中最常见的无线协议。采用的是国内2.4G免费频段,直接连入互联网,手机下载APP,就可以直接进行控制。Wifi最初就是为了实现大数据在小范围内的无线传输而设计的,所以设计之初并没有考虑其他的因素。以至于应用到目前智能家居系统并不是很合适。Wifi只支持星型网络拓扑结构,通过多基站的方式实现网络空间拓展。协议稳定性、安全性比较差,容易断开连接,被人破解。wifi在功率消耗上面能耗巨大,假如家里面安装了许多的wifi产品,那么一个月下来用电量都不可小视。Wifi设计只有16个信道,而且其中有一个是占用的,理论上是可以连接15个产品但是实际中连接10个就极不稳定了。一个家庭产品上面远远不止10个。Wifi的穿墙能力和衍射能力较弱等等,这些方面就足以说明wifi不适合做智能家居系统。


   二、蓝牙技术
   蓝牙也是生活中最常见的协议,接触最多的就是手机蓝牙配对和蓝牙音箱了,通过短距离的无线通讯,可以传输大数据,为生活带来了许多便捷之处。蓝牙的功耗低于wifi,传输距离较近,一般低于10米,无法进行组网,其次蓝牙堆栈(stack)很容易奔溃。蓝牙节点也比较少,在稳定性和受干扰能力方面也不是很强。所以不适合做成智能家居系统。


   三、射频433
   433MHz的显著优势是无线信号的穿透性强、能够传播得更远。但其缺点也是很明显的,就是其数据传输速率只有9600bps,因此433Mhz技术一般只适用于数据传输量较少的应用场合。从通讯可靠性的角度来讲,433Mhz技术和WiFi一样,只支持星型网络的拓扑结构,通过多基站的方式实现网络覆盖空间的扩展,因此其无线通讯的可靠性和稳定性也逊于Z-Wave与Zigbee技术。另外,不同于Z-Wave,Zigbee和WiFi技术中所采用的加密功能,433MHZ系统,它的致命弱点是系统安全保密性差,很容易被攻击,被破译。


   四、z-wave协议
   Zwave的数据传输速率为9.6kbps,信号的有效覆盖在室内30米(室外大于100米),适用于窄带宽应用场合,且具备一定的安全性和稳定性,不过目前只应用于家庭自动化方面。究其缺点主要有三个:①是节点较少,理论值为256个,实际值可能只有150个左右,算是其能容纳设备数量的上限,实际上很多厂商能做到容纳20、30个设备就不错了。②是树状组网结构,一旦树枝上端断掉,下端的所有设备将无法与网关通信。③是没有加密方式,安全性差,易受到攻击。(Zwave所用频段在我国是非民用的,国内Zwave智能家居并不常见,更多的还是应用在国外。)


   五、ZigBee协议

   在智能家居领域,ZigBee协议是公认的目前最适合的协议之一。Zigbee具备双向通讯的能力,不仅能发送命令到设备,同时设备也会把执行状态反馈回来,这对终端使用体验至关重要,尤其是安防设备,倘若你点击了关门,却不知道门是否真的已经锁上,将会带来多大的安全隐患;此外,Zigbee采用了极低功耗设计,可以全电池供电,理论上一节电池能使用10年以上,节能环保。ZigBee介质存取层网络拓扑结构多样,分为星状拓扑结构,树状拓扑结构和网状拓扑结构。在信号传输方面,ZigBee的每一个产品都是一个中继器,产品之间信号可以连跳7次,所以ZigBee协议节点具有多达65000个,但是实际应用中200-300个节点时稳定性上就会衰减。ZigBee网络节点不仅本身可以作为监控对象,还可以自动中转别的网络节点传过来的数据资料。采用扩频技术对ZigBee的抗干扰能力进行改进和完善,可以起到避开干扰的作用。当系统网络受到干扰时,整个网络整以动态的方式切换到另一信道上。在安全性上面采用AES128位高级加密法,确保了整个系统的安全可靠。



   综上所述:ZigBee协议具有自组网能力,安全性、可靠性高,抗干扰能力,自我恢复能力都比较强。具有极低的功耗,因此也是目前国内最适合智能家居的无线通讯协议。

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