智能家居之無線射頻技術(shù)應(yīng)用

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    無線射頻技術(shù)

    無線射頻技術(shù)是一種近距離、低復(fù)雜度、低功耗、低數(shù)據(jù)速率、低成本的無線通信技術(shù)。這種技術(shù)的優(yōu)點是部分產(chǎn)品無需重新布線，利用點對點的射頻技術(shù)，實現(xiàn)對家電和燈光的控制，安裝設(shè)置都比較方便，主要應(yīng)用于實現(xiàn)對某些特定電器或燈光的控制，成本適中。這類系統(tǒng)功能比較弱，控制方式比較單一，且易受周圍無線設(shè)備環(huán)境特別是同頻及阻礙物干擾和屏蔽；較適用于新裝修戶和已裝修戶。

    這也就是我們家庭網(wǎng)絡(luò)中所提到的有線網(wǎng)絡(luò)和無線網(wǎng)絡(luò)的區(qū)別。無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在沒有布線的情況下也可以搭建家庭局域網(wǎng)。而無線射頻技術(shù)也就是通過高頻的無線頻率（315或433.92MHz）點對點傳輸，實現(xiàn)燈光、窗簾、家電等的遙控功能。這類技術(shù)對于已經(jīng)裝修好了的用戶非常適用，無須預(yù)先布線，不會破壞原有家居的美觀。

    使用基于無線射頻技術(shù)的產(chǎn)品，就可以將家里所有的電器串成一個網(wǎng)絡(luò)，我們這里稱它為智能家居無線網(wǎng)絡(luò)，在這個網(wǎng)絡(luò)中，我們可以隨意遙控，讓每個冷冰冰的電器都聽命于我們。

    如何讓家電聽命于我們？

    家里的電器設(shè)備很多，燈光、冰箱、空調(diào)、電腦、家庭影院……有些屬于本身就帶有遙控能力的，比如空調(diào)、電視機……有些是不具備遙控功能的，比如熱水器、微波爐、電飯煲、冰箱……而不同的遙控設(shè)備又帶有不同的遙控器，相互間又不能通用，于是家里光遙控器就有四五個。那么如何遙控不具備遙控功能的設(shè)備？以及如何讓一個遙控器實現(xiàn)多個遙控器的功能呢？從上面的介紹我們知道，基于無線射頻技術(shù)的產(chǎn)品是能幫我們解決這些問題的，但他們是如何實現(xiàn)的呢?

    智能家居無線網(wǎng)絡(luò)主要包括了一個家庭網(wǎng)關(guān)以及若干個無線通訊子節(jié)點。在家庭網(wǎng)關(guān)上有一個無線發(fā)射模塊，每個子節(jié)點上都接有一個無線網(wǎng)絡(luò)接收模塊，通過這些無線網(wǎng)絡(luò)收發(fā)模塊，數(shù)據(jù)就在網(wǎng)關(guān)和子節(jié)點之間進行傳送。

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    1.家庭網(wǎng)關(guān)

    家庭智能網(wǎng)關(guān)就是家庭的一個智能化控制中心，帶有嵌入式處理器和Armlinux操作系統(tǒng)；具有可觸摸的TFT液晶顯示屏（5～10英寸）；有14路報警點輸入和2路報警控制輸出，發(fā)生警情時可通過網(wǎng)絡(luò)或電話報警；通過網(wǎng)關(guān)上的無線射頻模塊與網(wǎng)絡(luò)中各子節(jié)點進行通訊，實現(xiàn)家電控制；內(nèi)置了Webserver，通過Web方式實現(xiàn)家電的遠程控制。同時家庭網(wǎng)關(guān)還具有留影、留言、MP3MP4播放功能，可方便主人進行溫馨留言等。

    2.無線射頻無線通訊子節(jié)點

    在不同的控制系統(tǒng)中，無線通訊子節(jié)點具有不同的功能：

    ●照明控制，通過無線遙控開關(guān)節(jié)點實現(xiàn)對燈光開關(guān)和調(diào)光的功能；

    ●電源控制，通過無線遙控插座實現(xiàn)對電器的電源進行遠程控制；

    ●窗簾控制，通過無線窗簾控制器對電動窗簾電機進行遠程控制；

    ●家電控制，通過無線紅外轉(zhuǎn)發(fā)模塊對紅外遙控家電進行遠程控制；

    ●繼電器輸出控制，實現(xiàn)電動門窗、煤氣閥門等I/O控制。

    普通家用或商用接收器，通常使用紅外線(IF)，信號收發(fā)要求直線路徑，容易受外物遮擋。使用無線射頻技術(shù)，信號收發(fā)不受外物遮擋，凡在系統(tǒng)覆蓋范圍內(nèi)，不論任何方位或角度，接收皆準(zhǔn)確可靠。此外，信號根據(jù)使用地區(qū)的不同，由315或434MHz無線頻率傳輸，穿墻越壁，不受任何外物遮擋。系統(tǒng)在開放環(huán)境中，覆蓋范圍可達100米。加上無線射頻耗電量低，覆蓋面廣，無論走到任何角落，操控都是最方便可靠、自由舒心的。

    以一所200平方米的住宅為例，室內(nèi)長約30多米，因此以100米的覆蓋范圍計算，用戶無論走到哪里，各個開關(guān)都可接收遙控器的指令，燈光總能配合您的步伐。每個遙控器、開關(guān)或調(diào)光開關(guān)皆裝有無線射頻發(fā)送器或接收器，因此遙控器可直接向各開關(guān)發(fā)出指令，控制預(yù)設(shè)的燈光場合，而不需接通任何電線。但是室內(nèi)30m的遙控距離已經(jīng)是無線射頻技術(shù)的最大極限了，如果超過了這個距離，無線信號易受同頻干擾，且信號減弱，這也是無線射頻技術(shù)最大的一個缺陷。

    無線射頻控制方案

    1.燈光控制

    無線射頻燈光控制系統(tǒng)由智能面板開關(guān)和調(diào)光器組成，調(diào)光器用以發(fā)送和接收命令信號，命令通過無線電傳播，而不是通過家庭的電源線路傳輸。每個面板開關(guān)都備有一個不同的遙控識別代碼。這些代碼利用19位識別技術(shù)，使接收器能準(zhǔn)確辨別每個指令。即使鄰居同時使用，也絕對不會因其遙控器干擾而發(fā)生傳輸錯誤。

    調(diào)光開關(guān)同樣內(nèi)置RF無線射頻發(fā)射器，能獨立于遙控器或移動開關(guān)之外，控制落地?zé)艋蜃罒舻拈_關(guān)或隨意調(diào)節(jié)燈光亮度。調(diào)光開關(guān)的背面還配有夾子，可自由地夾在電線或其他顯眼處，不易遺失，靈活自在。減少干擾，傳送或接收指令更加準(zhǔn)確無誤。

    2.無線智能插座

    無線智能插座系列主要通過無線射頻技術(shù)實現(xiàn)對非遙控電器（如熱水器、電風(fēng)扇等）的電源遙控，不僅為這些電器增加了無線遙控的功能，而且還最大限度地節(jié)約能源，保障安全。    

    3.情景遙控模式

    情景模式就是一種可以通過預(yù)先設(shè)置，并可以還原的一種特定的燈光環(huán)境。它通過鎖定某個燈的開關(guān)以及燈光的明暗程度來達到某種特定的燈光環(huán)境。比如：離家或睡覺時燈光的全閉、起夜環(huán)境、娛樂環(huán)境等。情景遙控器不僅可以單獨控制某個開關(guān)和插座，還可以對家中的整個照明環(huán)境進行場景控制。

    4.信息家電控制

    信息家電控制是一個整合了紅外控制和無線控制的多功能遙控系統(tǒng)。它可以控制多達五種紅外設(shè)備（如：電視機、空調(diào)、DVD、功放、窗簾等）和開關(guān)、插座等無線設(shè)備。信息家電控制系統(tǒng)主要由信息家電控制器和各種智能遙控開關(guān)組成。信息家電控制器可以把普通紅外電器的遙控器的編碼通過學(xué)習(xí)的方式轉(zhuǎn)存下來從而替代原有的家電遙控器。同時它本身還是無線遙控器，可以發(fā)射433.92MHz頻率的控制信號，所以它可以控制這個頻段的智能開關(guān)、智能插座以及無線紅外轉(zhuǎn)發(fā)器等。

    信息家電控制器如何實現(xiàn)對空調(diào)的遙控？

    空調(diào)的紅外編碼和其他家電的紅外編碼有很大區(qū)別，空調(diào)遙控器上每一個按鍵所對應(yīng)的紅外編碼不是固定的。比如按下溫度增加或減少的按鍵，它并不是簡單地發(fā)送一個固定的溫度增加或減少的紅外編碼，而是向空調(diào)發(fā)送一個當(dāng)前工作狀態(tài)的編碼（這個編碼包含空調(diào)當(dāng)前是多少度？是制冷還是制熱？風(fēng)速是多少？風(fēng)向是什么角度？）。所以信息家電遙控器不能只是簡單地學(xué)習(xí)空調(diào)遙控器上的幾個按鍵來實現(xiàn)對空調(diào)的完全控制。用戶只能通過學(xué)習(xí)空調(diào)比較常用的工作狀態(tài)來達到控制空調(diào)的目的。

    5.電話遠程控制

    電話遠程控制系統(tǒng)主要是實現(xiàn)通過撥打電話來控制家中的紅外電器（主要是空調(diào)）和無線開關(guān)、插座?？梢酝ㄟ^接在電話控制器上的電話機直接進行設(shè)置，也可以通過打電話進入設(shè)置；通過電話控制器可以控制客廳、書房和臥室等房間的燈光、插座和空調(diào)。

    下面我們通過一個實際的案例來看看完成一些智能方案需要哪些無線射頻產(chǎn)品。

    1.戶型

    三室兩廳：主臥、次臥、書房、客廳、餐廳。

    2.實現(xiàn)的功能

    家居智能家電、照明系統(tǒng)；遠程智能控制家電系統(tǒng)（電話、網(wǎng)絡(luò)）；家庭安防系統(tǒng)；可視對講系統(tǒng)。

    3.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

    圖中最左邊兩條豎虛線表示紅外遙控信號；其它虛線表示射頻遙控信號；帶箭頭實黑線為安防信號；箭頭方向為信號傳遞方向。在這個圖中，我們主要關(guān)注家庭部分，小區(qū)部分為整體小區(qū)工程實施使用。

    4.使用到的產(chǎn)品

    ●智能網(wǎng)關(guān)

    A家庭安全防范功能

    提供14路有線防區(qū)接入，2路輸出；無線撤布防，緊急求助等功能；電話和網(wǎng)絡(luò)進行布防，具有聯(lián)動控制功能。    

    B可視對講（可選）

    通過與門口機的連接，實現(xiàn)用戶與訪客之間的視頻對講、開鎖。

    C電話遠程控制

    智能網(wǎng)關(guān)嵌入電話語音模塊，通過用戶電話線路實現(xiàn)電話報警功能；通過網(wǎng)關(guān)電話語音模塊可進行遠程布防等安全操作；對家電、照明系統(tǒng)進行遠程電話控制。

    D網(wǎng)絡(luò)遠程控制

    通過網(wǎng)絡(luò)對家居內(nèi)的家電、燈光、插座、安防探測器進行遠程網(wǎng)絡(luò)控制；家居內(nèi)安防系統(tǒng)進行遠程布撤防、消警、報警查詢等功能。

    E家庭語音留言

    錄制語音留言。

    F郵件服務(wù)

    電子郵件的收發(fā)功能。

    ●信息家電控制器

    實現(xiàn)家庭內(nèi)部所有本地遙控操作，與智能插座、開關(guān)、DVD遙控器、電視遙控器，窗簾控制器等直接對碼實現(xiàn)控制。是真正意義上的多功能遙控器。

    ●其他遙控器

    包括情景遙控器、迷你型情景遙控器和增強型情景遙控器，可實現(xiàn)對燈光的單一控制和不同的情景組合控制。

    ●智能開關(guān)、插座

    與遙控器配合實現(xiàn)智能控制燈光的效果。