摘要：智能家居作為家庭信息化的實現方式已成為社會信息化發展的重要組成部分，在物聯網智能家居繁多的應用中，因基于Zigbee模塊物聯網最大的特點就是低功耗，特別是帶有路由的可組網功能，非常符合物聯智能家居這種市場需求的。
關鍵詞：智能家居；物聯網；Zigbee模塊
中圖分類號：TN929.5文獻標識碼：A文章編號：1007-9599 (2011) 24-0000-01
ZigBee Module Applications in the Smart Home
Pan Yun,He Yong
(Xinyang Agricultural College,Xinyang 464000,China)
Abstract:The Smart home as a family of information technology has become an important part of social information.In many applications of Internet of Things,the biggest feature Internet of Things Zigbee module is low power consumption,especially with the routing network function,is consistent with the objects associated smart home this market demand.
Keywords:Smart Home;The Internet of Things;The Zigbee module
一、智能家居現狀、趨勢及存在的問題
智能家居作為家庭信息化的實現方式已成為社會信息化發展的重要組成部分，物聯網因其巨大的應用前景，將是智能家居產業發展過程中一個比較現實的突破口，物聯網繁多的應用，造就了一個龐大的產業鏈，從互聯網、電腦、手機、天線等IT通訊領域，到智能卡、芯片、傳感器、紅外線產品等工業領域，再到冰箱、電視機等制造領域，環環相扣，商機巨大。
目前市場存在的智能家居有以下兩大類：
（一）有線方式
這種方式所有的控制信號必須通過有線方式連接，布線量大。有線方式缺點非常突出，布線繁雜、成本高、一旦遇到問題排查也相當困難、不易組網。這些缺點最終導致有線方式的智能家居無法大規模推廣。
（二）無線方式
目前幾種可用于智能家居的無線方式有：
WIFI：無線相容認證，它能夠在數百米范圍內支持互聯網接入的無線電信號。最大特點就是方便隨時隨地接入互聯網，但功耗高，不適于隨時隨地部署低功耗傳感器，組網專業性強。
藍牙：能在包括移動電話、PDA、無線耳機、筆記本電腦、相關外設等眾多設備之間進行無線信息交換。但這種技術通訊距離太短，對于智能家居的要求來說不適用。
無線射頻技術：315M/433M/868M/915M這些無線射頻技術廣泛運用在車輛監控、遙測、小型無線網絡、工業數據采集系統等場所，其缺點主要是抗干擾能力弱，組網不便，可靠性一般。
Zigbee模塊物聯網：Zigbee是一種便宜的、低功耗的、高可靠性的近距離無線組網通訊技術，其基礎是IEEE802.15。它最大的特點就是低功耗、可組網，特別是帶有路由的可組網功能，理論上可以使ZigBee覆蓋的通訊面積無限擴展。從ZigBee產品的特點看，是非常符合物聯智能家居這種市場需求的。
二、智能家居系統組成
組成智能家居系統離不開家庭自動化、家庭網絡、網絡家電、信息家電這四大產品組合。首先在一個家居中建立一個網絡，在網絡操作系統的控制下，通過相應的硬件實現對所有家庭網絡上的家電和設備的控制和監管。同時，還要構成與外界的通信，滿足遠程控制、監測和交換信息的需求，讓家居生活更加的舒適，高效。
一般構建一個典型的智能家居系統包括下列子系統：
1.家庭信息網絡：包括局域網，可實現的資源共享（包括文件、應用程序、打印機等）等功能。
2.家庭多媒體網絡：通過綜合布線，把音視頻分布到家中多個房間。例如，一臺DVD播放機播出的高質量節目可在客廳和臥室的電視機上觀看，還能支持視頻點播、網絡游戲等等豐富應用。
3.與智能小區關聯：家庭三表（煤氣表、水表、電表）的自動抄表、小區信息通告、小區安防聯網、可視對講、智能卡門禁系統、遠程教育、遠程醫療、VOD點播等。
三、ZigBee模塊應用到智能家居系統中的思路
上述各種信息傳感傳動單元與互聯網結合起來的一個巨大的網絡，在這個巨大網絡中，傳感傳動單元與通信網絡之進行數據的傳輸。期中應用最多的就是傳感器或控制單元，這些是構成本課題的最基礎最核心的單元部件，選取ZigBee模塊能夠在數千個微小的傳感單元之間相互協調實現通信，且能耗低，以接力通信的方式通過無線電波將數據從一個網絡節點傳到另一個節點，通信效率非常高。
但在具體的實施過程中要考慮一下幾個難點問題：
�。�1）物聯網核心技術芯片、敏感器件等的兼容性問題；目前RFID的讀取率都不能保證完全的100%。（2）在物聯網感知層如采用IP技術，實現“一物一地址，萬物皆在線”，將需要大量的IP地址資源，就目前可用的IPv4地址資源來看，遠遠無法滿足感知智能終端的聯網需求，只有IPv6能夠提供足夠的地址資源，但是由于感知層節點低功耗、低存儲容量、低運算能力的特性，以及受限于MAC層技術（IEEE802.15.4）特性，不能直接將IPv6標準協議直接架構在IEEE802.15.4MAC層之上，需要解決IPv6技術應用于物聯網感知層的一些關鍵問題。
基于zigbee模塊進行物聯網設計，將家居中常見的遠程控制，安防報警，智能燈光，電動窗簾等根據需要進行控制。其中，zigbee模塊在國內已經基本成熟，可以在現有的模塊基礎上進行有針對性的技術設計。
參考文獻：
[1]趙海霞.物聯網關鍵技術分析與發展探討[J].中國西部科技,2010
[2]張順頤,寧向延.物聯網管理技術的研究和開發[J].南京郵電大學學報(自然科學版),2010,4
[3]陳湘平,房莉.基于ZigBee的數據采集系統設計[J].微計算機信息,2009,10
[基金項目]信陽農專青年教師科研基金項目名稱：《基于ZigBee模塊的物聯網在智能家居中的應用》
關鍵詞：智能家居；物聯網；Zigbee模塊
中圖分類號：TN929.5文獻標識碼：A文章編號：1007-9599 (2011) 24-0000-01
ZigBee Module Applications in the Smart Home
Pan Yun,He Yong
(Xinyang Agricultural College,Xinyang 464000,China)
Abstract:The Smart home as a family of information technology has become an important part of social information.In many applications of Internet of Things,the biggest feature Internet of Things Zigbee module is low power consumption,especially with the routing network function,is consistent with the objects associated smart home this market demand.
Keywords:Smart Home;The Internet of Things;The Zigbee module
一、智能家居現狀、趨勢及存在的問題
智能家居作為家庭信息化的實現方式已成為社會信息化發展的重要組成部分，物聯網因其巨大的應用前景，將是智能家居產業發展過程中一個比較現實的突破口，物聯網繁多的應用，造就了一個龐大的產業鏈，從互聯網、電腦、手機、天線等IT通訊領域，到智能卡、芯片、傳感器、紅外線產品等工業領域，再到冰箱、電視機等制造領域，環環相扣，商機巨大。
目前市場存在的智能家居有以下兩大類：
（一）有線方式
這種方式所有的控制信號必須通過有線方式連接，布線量大。有線方式缺點非常突出，布線繁雜、成本高、一旦遇到問題排查也相當困難、不易組網。這些缺點最終導致有線方式的智能家居無法大規模推廣。
（二）無線方式
目前幾種可用于智能家居的無線方式有：
WIFI：無線相容認證，它能夠在數百米范圍內支持互聯網接入的無線電信號。最大特點就是方便隨時隨地接入互聯網，但功耗高，不適于隨時隨地部署低功耗傳感器，組網專業性強。
藍牙：能在包括移動電話、PDA、無線耳機、筆記本電腦、相關外設等眾多設備之間進行無線信息交換。但這種技術通訊距離太短，對于智能家居的要求來說不適用。
無線射頻技術：315M/433M/868M/915M這些無線射頻技術廣泛運用在車輛監控、遙測、小型無線網絡、工業數據采集系統等場所，其缺點主要是抗干擾能力弱，組網不便，可靠性一般。
Zigbee模塊物聯網：Zigbee是一種便宜的、低功耗的、高可靠性的近距離無線組網通訊技術，其基礎是IEEE802.15。它最大的特點就是低功耗、可組網，特別是帶有路由的可組網功能，理論上可以使ZigBee覆蓋的通訊面積無限擴展。從ZigBee產品的特點看，是非常符合物聯智能家居這種市場需求的。
二、智能家居系統組成
組成智能家居系統離不開家庭自動化、家庭網絡、網絡家電、信息家電這四大產品組合。首先在一個家居中建立一個網絡，在網絡操作系統的控制下，通過相應的硬件實現對所有家庭網絡上的家電和設備的控制和監管。同時，還要構成與外界的通信，滿足遠程控制、監測和交換信息的需求，讓家居生活更加的舒適，高效。
一般構建一個典型的智能家居系統包括下列子系統：
1.家庭信息網絡：包括局域網，可實現的資源共享（包括文件、應用程序、打印機等）等功能。
2.家庭多媒體網絡：通過綜合布線，把音視頻分布到家中多個房間。例如，一臺DVD播放機播出的高質量節目可在客廳和臥室的電視機上觀看，還能支持視頻點播、網絡游戲等等豐富應用。
3.與智能小區關聯：家庭三表（煤氣表、水表、電表）的自動抄表、小區信息通告、小區安防聯網、可視對講、智能卡門禁系統、遠程教育、遠程醫療、VOD點播等。
三、ZigBee模塊應用到智能家居系統中的思路
上述各種信息傳感傳動單元與互聯網結合起來的一個巨大的網絡，在這個巨大網絡中，傳感傳動單元與通信網絡之進行數據的傳輸。期中應用最多的就是傳感器或控制單元，這些是構成本課題的最基礎最核心的單元部件，選取ZigBee模塊能夠在數千個微小的傳感單元之間相互協調實現通信，且能耗低，以接力通信的方式通過無線電波將數據從一個網絡節點傳到另一個節點，通信效率非常高。
但在具體的實施過程中要考慮一下幾個難點問題：
�。�1）物聯網核心技術芯片、敏感器件等的兼容性問題；目前RFID的讀取率都不能保證完全的100%。（2）在物聯網感知層如采用IP技術，實現“一物一地址，萬物皆在線”，將需要大量的IP地址資源，就目前可用的IPv4地址資源來看，遠遠無法滿足感知智能終端的聯網需求，只有IPv6能夠提供足夠的地址資源，但是由于感知層節點低功耗、低存儲容量、低運算能力的特性，以及受限于MAC層技術（IEEE802.15.4）特性，不能直接將IPv6標準協議直接架構在IEEE802.15.4MAC層之上，需要解決IPv6技術應用于物聯網感知層的一些關鍵問題。
基于zigbee模塊進行物聯網設計，將家居中常見的遠程控制，安防報警，智能燈光，電動窗簾等根據需要進行控制。其中，zigbee模塊在國內已經基本成熟，可以在現有的模塊基礎上進行有針對性的技術設計。
參考文獻：
[1]趙海霞.物聯網關鍵技術分析與發展探討[J].中國西部科技,2010
[2]張順頤,寧向延.物聯網管理技術的研究和開發[J].南京郵電大學學報(自然科學版),2010,4
[3]陳湘平,房莉.基于ZigBee的數據采集系統設計[J].微計算機信息,2009,10
[基金項目]信陽農專青年教師科研基金項目名稱：《基于ZigBee模塊的物聯網在智能家居中的應用》
