浅谈智能家居系统中的无线传感器网络技术

张莲月

摘 要：智能家居是一个兼备建筑、网络、通信、自动化，集管理和服务为一体的高效舒适、安全环保的居住环境，能够根据不同用户的需求提供个性化的生活空间。无线传感器网络技术具有扩展能力强、通信能力强、自组织能力强等优点，因此，基于无线传感器网络技术的智能家居系统成为了现在智能家居的主要发展方向。

关键词：智能家居系统；无线传感网络技术；传输技术

随着科学技术的不断进步和生活水平的不断提高，让人们对居住环境的要求不断升级。人们希望居住的环境不再仅仅能提供物理上的休息空间，还能够具备舒适和便捷的特性，因此智能家居系统在近年来得到了越来越多的发展。智能家居系统是以人们居住的住宅作为平台，将家中的各个设备连接到一起，并通过设备之间的有效配合实现家庭生活的自动化管理。智能家居不仅仅能够将家庭内部的设备进行有效的连接，也能够通过家庭网关将得到的信息与Internet相连，从而与家庭外部的设备进行相互交流。現如今物联网和无线传感器网络的迅速发展和逐渐普及促进了信息家电、网络技术的完善，将对智能家居控制系统产生根本性和革命性的改变。

一、智能家居系统简介

传统家居中的各种家居设备基本上都是被动的工作，进而承担家庭的各项功能，若想实现某些功能，则需要用户逐个的进行开启，因此给人们的生活带来很多不便。与传统的住宅相比，智能家居不仅提供最基本的生活条件，还能够通过智能技术对不同的家居设备进行系统集成，根据用户需求开启相应的功能，从而实现对设备的整体控制及管理，从而提高人们的生活质量，其结构框图示意如图1所示。智能家居设备的相应信息由传感器感知到，并通过无线通信技术传递到家庭网关中，最后经过互联网将信息发送到控制端，完成信息的单向传输。而控制端根据得到的信息发出相应的指令，经过互联网发送到家庭网关中，进而对电子设备进行控制，完成控制指令的单向传输。通过多种信息在不同设备间的传递，将室内环境与室外环境，电子设备与控制端连成整体，达到设备一体化的智能控制目的。

二、智能家居系统中的无线传感器网络技术

（一）基本原理

无线传感器网络是一种分布式传感网络，它的末梢是可以感知和检查外部世界的传感器。无线传感器网络中的传感器通过无线方式通信，因此网络设置灵活，设备位置可以随时更改，还可以跟互联网进行有线或无线方式的连接。基于低功耗、自组织、高可靠性、低成本的无线传感器网络正是组建家居无线网络的最佳选择，无线传感器网络可以利用现有的互联网、移动通信网和电话网将室内环境参数、家电设备运行状态等信息告知住户，使住户能够通过Internet网络及时了解家居内部情况，并对家电设备进行远程监控，实现家庭内部和外界的信息传递。

（二）无线数据传输技术

1、红外通讯技术。红外技术主要是利用红外线进行点对点的短距离通信，受到的干扰很小，数据传输速率可达到1Gbps。红外通讯技术具有不需要实体连线，但是由于红外线的直射特性，红外通讯技术通常作用距离短，传输方向性强，存在通信距离短以及对于遮挡物的要求较高等缺点，智能家居中仅用该技术无法满足信息传输的要求，但是可以用其进行一些家电（如电视、电脑等）的控制。

2、蓝牙技术。蓝牙是一种可以实现固定设备、移动设备和楼宇个人域网之间短距离数据交换的无线技术标准，主要用于在便携设备和它的外设之间建立通信。蓝牙技术将通信技术与计算机技术进一步结合，为移动设备和固定设备之间的通信提供了有效的空中接口，能够在近距离内完成互相的通信。蓝牙采用了短包和快跳频技术，通过分散式的网络结构可以首先对点对点通信的有效支持，克服了数据同步的难题，工作频段为2.4GHz ISM频段，传输速率为1Mbps，传输距离一般在10m到100m。

3、Zigbee技术。Zigbee技术是在蓝牙技术上的发展，一个主设备中可以连接255个设备，组网规模较大，能够支持大量智能家居中各种设备的接入。Zigbee技术的工作频段为2.4GHz、868MHz（欧洲）、915MHz（美国），其中在2.4GHz频段的通信速率为10—250kbit/s，通信距离在10—100米。由于Zigbee功耗低、可靠性较强等优点，适合用于智能家居，同时由于其通信速率的限制，可以进行控制信息的发送与传输。

4、Wi-Fi技术。Wi-Fi是一种允许电子设备连接到一个无线局域网的技术，连接到无线局域网通常是有密码保护的，但也可是开放的，这样就允许任何在WLAN范围内的设备可以连接上。虽然Wi-Fi技术的通信质量较差，但传输速度高达54Mbps，由于其通信速率的优势，适合用于智能家居中数据信息的传输。

随着无线传感器网络技术的成熟发展，它在智能家居中占据着越来越重要的地位，利用各种类型的传感器和通信网络进一步优化智能家居系统的设计，提高系统的安全性、舒适性，为智能家居的应用打下坚实的基础。

参考文献：

[1]施文灶，王平，黄晞.无线传感器网络在智能家居系统中的应用[J].福建师范大学学报（自然科学版），2010，06：59-63.endprint