（中職）走進(jìn)智能家居單元5 案例2教學(xué)課件

1、正版可修改PPT課件（中職）走進(jìn)智能家居單元5 案例2教學(xué)課件單元 5智能家居核心技術(shù)及工程規(guī)范案例案例2 智能家居核心無線技術(shù)無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)走進(jìn)智能家居案例描述 由于有線網(wǎng)絡(luò)連接在空間上的局限性，如何將各種移動設(shè)備穩(wěn)定、告訴的連接呢？無線通信技術(shù)在其中起到了至關(guān)重要的作用，無線通信技術(shù)消除了有線網(wǎng)絡(luò)對接入設(shè)備的位置限制，同時也節(jié)省了相應(yīng)的光纖、電纜等有限信號傳輸設(shè)施的成本。 這就意味著物聯(lián)網(wǎng)要做到世界上任何物體皆有址可循，大到油輪、火車、飛機，小到溫度、濕度、壓力傳感器、微處理器、微控制器都將被連成一個整體。并且物聯(lián)網(wǎng)將物理世界和信息世界歸一化，從信息的草集，到?jīng)Q策的制定和執(zhí)行要一體化。因此更

2、高速、更可靠、更廉價及更普及的點對點互聯(lián)的信息傳輸手段是物聯(lián)網(wǎng)需要的。無線通信技術(shù)也必將在物聯(lián)網(wǎng)時代扮演重要的角色。案例呈現(xiàn)活動1 智能家居常用的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)用于智能家居的無線系統(tǒng)需要滿足幾個特性：低功耗、穩(wěn)定、易于擴(kuò)展并網(wǎng)；至于傳輸速度顯然不是此類應(yīng)用的重點?；顒? 智能家居常用的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 目前市面上幾種常見的智能家居無線通信方式有：ZigBee：ZigBee的基礎(chǔ)是IEEE802.15。但I(xiàn)EEE僅處理低級MAC層和物理層協(xié)議，因此ZigBee聯(lián)盟擴(kuò)展了IEEE，對其網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議和API進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化。ZigBee是一種新興的近程、低速率、低功耗的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，主要用于近距離無線連接。具有

3、低復(fù)雜度、低功耗、低速率、低成本、自組網(wǎng)、高可靠、超視距的特點。主要適合應(yīng)用于自動控制和遠(yuǎn)程控制等領(lǐng)域，可以嵌入各種設(shè)備。簡而言之，ZigBee就是一種便宜的、低功耗、自組網(wǎng)的近程無線通訊技術(shù)?；顒? 智能家居常用的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 目前市面上幾種常見的智能家居無線通信方式有： WIFI：其實就是IEEE802.11b的別稱，是由一個名為“無線以太網(wǎng)相容聯(lián)盟”（Wireless Ethernet Compatibility Alliance,WECA）的組織所發(fā)布的業(yè)界術(shù)語，中文譯為“無線相容認(rèn)證”。它是一種短程無線傳輸技術(shù)，能夠在數(shù)百米范圍內(nèi)支持互聯(lián)網(wǎng)接入的無線電信號。它的最大特點就是方便人們隨

4、時隨地接入互聯(lián)網(wǎng)。但對于智能家居應(yīng)用來說缺點卻很明顯，功耗高、組網(wǎng)專業(yè)性強。高功耗對于隨時隨地部署低功耗傳感器是非常致命的缺陷，所以wifi雖然非常普及，但在智能家居的應(yīng)用中只是起到輔助補充的作用?；顒? 智能家居常用的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 目前市面上幾種常見的智能家居無線通信方式有：藍(lán)牙：作為一種電纜替代技術(shù)，藍(lán)牙具有低成本、高速率的特點，它可把內(nèi)嵌有藍(lán)牙芯片的計算機、手機和其他編寫通信終端互聯(lián)起來，為其提供語音和數(shù)字接入服務(wù)，實現(xiàn)信息的自動交換和處理，并且藍(lán)牙的使用和維護(hù)成本低于其他任何一種無線技術(shù)。活動1 智能家居常用的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 總的來說，無線家居網(wǎng)絡(luò)主要具有以下幾點優(yōu)勢特征：（1）安裝簡易

5、。不需要復(fù)雜的布線，用一種簡易的方式實現(xiàn)家庭設(shè)備聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)“物與物”、“人與物”之間的信息交互，進(jìn)而輕松實現(xiàn)家庭設(shè)備控制智能化。（2）維護(hù)簡單。由于沒有復(fù)雜的布線，使智能家居的系統(tǒng)維護(hù)變得非常簡單，不需要破壞墻面等設(shè)施就可以輕松進(jìn)行維護(hù)。（3）無線自動組網(wǎng)。它能實現(xiàn)無線短距離通信傳輸，感知信息通過自組織聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)信息傳輸。自動組網(wǎng)、自主修復(fù)的能力。免去主控機和外圍設(shè)備之間的手動對碼的麻煩，大大簡化了智能家居系統(tǒng)的調(diào)試，是智能家居系統(tǒng)真正實現(xiàn)智能化。（4）實現(xiàn)雙向通訊功能。使安防報警等需要方向通訊的模塊可以通過無線接入到智能家居系統(tǒng)，徹底擺脫布線的煩惱。你使用過哪些種類的無線網(wǎng)絡(luò)，都用來做什么？大

6、家說知識鏈接無線網(wǎng)絡(luò)無線網(wǎng)絡(luò)，既包括允許用戶建立遠(yuǎn)距離無線連接的全球語音和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，也包括為近距離無線連接進(jìn)行優(yōu)化的紅外線技術(shù)及射頻技術(shù)，與有線網(wǎng)絡(luò)的用途十分類似，最大的不同在于傳輸媒介的不同，利用無線電技術(shù)取代網(wǎng)線，可以和有線網(wǎng)絡(luò)互為備份。 活動1 智能家居常用的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)活動2 ZigBee技術(shù)與傳統(tǒng)家居改造 2002年，英國的Invensys公司、日本的Mitsubishi、美國的Motorola公司、荷蘭的Philips公司等聯(lián)合發(fā)起成立了ZigBee聯(lián)盟，旨在建立一個低成本、低功耗、地數(shù)據(jù)傳輸速率、短距離的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。簡單的說，ZigBee是一種可靠的無線網(wǎng)絡(luò)，類似于CDMA

7、和GSM網(wǎng)絡(luò)。ZigBee的模塊類似于移動網(wǎng)絡(luò)基站。通訊距離從標(biāo)準(zhǔn)的75m到幾百米、幾公里，并且支持無限擴(kuò)展?；顒? ZigBee技術(shù)與傳統(tǒng)家居改造 當(dāng)一隊傘兵空降后，每人持有一個ZigBee網(wǎng)絡(luò)模塊終端，降落到地面后，只要他們彼此間在網(wǎng)絡(luò)模塊的通信范圍內(nèi)，通過彼此自動尋找，很快就可以形成一個互聯(lián)互通的ZigBee網(wǎng)絡(luò)。而且，由于人員的移動，彼此間的聯(lián)絡(luò)還會發(fā)生變化。因而，模塊還可以通過重新尋找通信對象，確定彼此間的聯(lián)絡(luò)，對原有網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行刷新。這就是自組織網(wǎng)。 對于家居的智能化管理，控制的方式和方法要做到數(shù)據(jù)的無線傳輸，而且需要達(dá)到低能耗、故障率低、可以隨時添加或去除設(shè)備等要求，這給了ZigBe

8、e很大的發(fā)展空間?；顒? ZigBee技術(shù)與傳統(tǒng)家居改造ZigBee的特點應(yīng)用到智能家居的領(lǐng)域簡直是如魚得水。活動2 ZigBee技術(shù)與傳統(tǒng)家居改造 ZigBee 并不是用來與藍(lán)牙或者其他已經(jīng)存在的標(biāo)準(zhǔn)競爭，它的目標(biāo)定位于現(xiàn)存的系統(tǒng)還不能滿足其需求的特定的市場，它有著廣闊的應(yīng)用前景。ZigBee 聯(lián)盟預(yù)言在未來的四到五年，每個家庭將擁有50 個ZigBee 器件，最后將達(dá)到每個家庭150 個?；顒? ZigBee技術(shù)與傳統(tǒng)家居改造 其應(yīng)用領(lǐng)域主要包括： 家庭和樓宇網(wǎng)絡(luò)：空調(diào)系統(tǒng)的溫度控制、照明的自動控制、窗簾的自動控制、煤氣計量控制、家用電器的遠(yuǎn)程控制等； 工業(yè)控制：各種監(jiān)控器、傳感器的自動化

9、控制； 商業(yè)：智慧型標(biāo)簽等； 公共場所：煙霧探測器等； 農(nóng)業(yè)控制：收集各種土壤信息和氣候信息； 醫(yī)療：老人與行動不便者的緊急呼叫器和醫(yī)療傳感器等。知識鏈接 ZigBee名字的由來： ZigBee又稱紫峰協(xié)議，其名稱來源于蜜蜂的舞蹈，由于蜜蜂(bee)是靠飛翔和“嗡嗡”(zig)地抖動翅膀的“舞蹈”來與同伴傳遞花粉所在方位信息，也就是說蜜蜂依靠這樣的方式構(gòu)成了群體中的通信網(wǎng)絡(luò)。蜂群里蜜蜂的數(shù)量眾多，所需食物不多，與設(shè)計初衷十分吻合，故命名為ZigBee?；顒? ZigBee技術(shù)與傳統(tǒng)家居改造大家做 通過對ZigBee的學(xué)習(xí)，大家已經(jīng)對無線網(wǎng)絡(luò)的有了一定的認(rèn)識，下邊請舉例說明它的優(yōu)缺點?；顒? Z

10、igBee技術(shù)與傳統(tǒng)家居改造活動3 802.11b技術(shù)與家庭網(wǎng)關(guān)運用 WIFI全稱Wireless Fidelity，又稱802.11b標(biāo)準(zhǔn)，是IEEE定義的一個無線網(wǎng)絡(luò)通信的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。802.11b定義了使用直接序列擴(kuò)頻調(diào)制技術(shù)在2.4GHz頻帶實現(xiàn)11MB/s速率的無線傳輸，在信號較弱或有干擾的情況下，寬帶可調(diào)整為5.5Mb/s、2Mb/s和1Mb/s?；顒? 802.11b技術(shù)與家庭網(wǎng)關(guān)運用 WIFI是由AP（Access Point，無線訪問節(jié)點）和無線網(wǎng)卡組成的無線網(wǎng)絡(luò)，AP是當(dāng)做傳統(tǒng)的有線局域網(wǎng)絡(luò)與無線局域網(wǎng)絡(luò)之間的橋梁，其工作原理相當(dāng)于一個內(nèi)置無線發(fā)射器的HUB或者是路由；無線網(wǎng)

11、卡則是負(fù)責(zé)接收由AP所發(fā)射信號的CLIENT端設(shè)備。因此，任何一臺裝有無線網(wǎng)卡的PC均可透過AP分享有線局域網(wǎng)絡(luò)甚至廣域網(wǎng)絡(luò)的資源?；顒? 802.11b技術(shù)與家庭網(wǎng)關(guān)運用 相信現(xiàn)在的中專生9成以上都通過智能手機連接過WIFI，體驗了它飛快的速度。而在智能家居領(lǐng)域，這樣一種高速的無線網(wǎng)絡(luò)連接方式也是必不可少的，低速低能耗的ZigBee負(fù)責(zé)進(jìn)行基本數(shù)據(jù)的傳輸和命令信息的下達(dá)。但是比如監(jiān)控安防系統(tǒng)，智能網(wǎng)絡(luò)電視等這些需要較大網(wǎng)絡(luò)速率的產(chǎn)品都是通過WIFI來達(dá)到準(zhǔn)確有效的傳輸數(shù)據(jù)的?；顒? 802.11b技術(shù)與家庭網(wǎng)關(guān)運用 家庭網(wǎng)關(guān)就是它現(xiàn)階段的一種主要的商品形式。如圖5-10所示，智能家庭網(wǎng)絡(luò)是信

12、息時代帶給人們的又一個高科技產(chǎn)物。它借助現(xiàn)有的計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，將家庭內(nèi)各種家電和設(shè)備聯(lián)網(wǎng)，通過網(wǎng)絡(luò)為人們提供各種豐富、多樣化、個性化、方便、舒適、安全和高效的服務(wù)。家庭網(wǎng)絡(luò)化也是整個社會信息化的一個重要的部分。實現(xiàn)家庭內(nèi)部信息與家庭外部信息的交換，無疑是家庭聯(lián)網(wǎng)的目的所在。它的實現(xiàn)需要設(shè)計一個理想的家庭網(wǎng)關(guān)?；顒? 802.11b技術(shù)與家庭網(wǎng)關(guān)運用 當(dāng)前比較統(tǒng)一的觀點是開發(fā)一個集中式網(wǎng)關(guān)，然而這只是最終的期望。因為不同的外部接入網(wǎng)絡(luò)的特點不同，不同的服務(wù)提供商有不同的商業(yè)模式，存在不同的已有的或正在研發(fā)的網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)備，它涉及許多不同的技術(shù)或商業(yè)問題，因此在不遠(yuǎn)的將來是不會有一個單一的家庭網(wǎng)關(guān)解

13、決方案出現(xiàn)。另一方面，盡管一個分布式或多個網(wǎng)關(guān)的方案也有許多支持者、制造商和服務(wù)提供商，但其同時也面臨著集成網(wǎng)關(guān)方案的挑戰(zhàn)。最終，一個整個家庭集中式網(wǎng)關(guān)將提供一個最有效的橋接外部網(wǎng)絡(luò)和家庭網(wǎng)絡(luò)或設(shè)備的解決方案?；顒? 802.11b技術(shù)與家庭網(wǎng)關(guān)運用 家庭娛樂網(wǎng)關(guān)是現(xiàn)代家庭必備的高端客廳娛樂設(shè)備，它集影音播放、游戲、新聞資訊、卡拉OK、生活服務(wù)、多屏互動于一體，滿足用戶對高清媒體內(nèi)容和互動功能的需求。除了內(nèi)置的應(yīng)用，家庭娛樂網(wǎng)關(guān)還集成了應(yīng)用商店，精選了一批廣受歡迎的第三方應(yīng)用。依托設(shè)備強大的管理后臺和持續(xù)的運營能力，家庭娛樂網(wǎng)關(guān)的軟件將持續(xù)更新和升級，不斷提升產(chǎn)品的新價值?；顒? 802.11

14、b技術(shù)與家庭網(wǎng)關(guān)運用通過對ZigBee和WIFI的學(xué)習(xí)，你認(rèn)為哪項技術(shù)更好，為什么？大家說知識鏈接智能電視：之前家電市場熱炒的互聯(lián)網(wǎng)電視只是普通電視機向智能電視機過渡的產(chǎn)物。未來，電視機將逐漸發(fā)展成為一個開放的業(yè)務(wù)承載平臺，成為用戶家庭智能娛樂終端。與此同時，家電廠家正在從“硬件”盈利模式向“硬件+內(nèi)容+服務(wù)”盈利模式轉(zhuǎn)變，改變原來一次性銷售的盈利模式，通過銷售電視機，同時提供內(nèi)容和服務(wù)，使電視終端具備了持續(xù)服務(wù)的盈利能力。在三網(wǎng)融合的大環(huán)境下，基于開放軟件平臺的智能電視機將成為三網(wǎng)融合的重要載體，擔(dān)當(dāng)家庭多媒體信息平臺的重任。 活動3 802.11b技術(shù)與家庭網(wǎng)關(guān)運用活動4 藍(lán)牙技術(shù)與遠(yuǎn)程抄

15、送應(yīng)用 早在1994年，瑞典的愛立信公司便已經(jīng)著手藍(lán)牙技術(shù)的研究開發(fā)工作，意在通過一種短程無線連接替代已經(jīng)廣泛使用的有線連接。1998年2月，愛立信、諾基亞、英特爾、東芝和IBM公司共同組建了興趣小組。他們的共同目標(biāo)是開發(fā)一種全球通用的小范圍無線通信技術(shù)，即藍(lán)牙技術(shù)。 藍(lán)牙工作頻率為2.4GHz，有效范圍大約在10m半徑內(nèi)，在此范圍內(nèi)，采用藍(lán)牙技術(shù)的多臺設(shè)備，如手機、電腦、打印機等能夠無線互聯(lián)，以約1Mb/s的速率相互傳遞數(shù)據(jù)，并能方便地接入互聯(lián)網(wǎng)。隨著藍(lán)牙芯片價格和耗電量的不斷降低，藍(lán)牙已經(jīng)成為手機和平板電腦的必備功能?；顒? 藍(lán)牙技術(shù)與遠(yuǎn)程抄送應(yīng)用 作為一種電纜替代技術(shù)，藍(lán)牙具有低成本、高

16、速率的特點，它可把內(nèi)嵌有藍(lán)牙芯片的計算機、手機和其他編寫通信終端互聯(lián)起來，為其提供語音和數(shù)字接入服務(wù)，實現(xiàn)信息的自動交換和處理，并且藍(lán)牙的使用和維護(hù)成本低于其他任何一種無線技術(shù)。 目前藍(lán)牙的最新版本為藍(lán)牙4.0，是藍(lán)牙技術(shù)聯(lián)盟(Bluetooth SIG)2010年7月7日正式發(fā)布的新的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。藍(lán)牙4.0將三種規(guī)格集一體，包括傳統(tǒng)藍(lán)牙技術(shù)、高速技術(shù)和低耗能技術(shù)，與3.0版本相比最大的不同就是低功耗。4.0版本的功耗較老版本降低了90%，更省電。活動4 藍(lán)牙技術(shù)與遠(yuǎn)程抄送應(yīng)用 藍(lán)牙是一種點對點、短距離的通訊方式，主要用在移動設(shè)備或較短距離間傳輸，在可移動設(shè)備中應(yīng)用較廣，像手機、耳機、筆記本、平

17、板電腦等都支持藍(lán)牙功能。除此之外，藍(lán)牙設(shè)備體積小易于攜帶，所以在智能家居領(lǐng)域藍(lán)牙技術(shù)比較適合一些近距離私人使用的設(shè)備，如智能手環(huán)、智能手表、智能秤等。 相對于WiFi，藍(lán)牙的劣勢也是很明顯。傳輸距離過短，安全性、抗干擾能力不夠，所以可能會降低設(shè)備的使用效率。另外但由于其傳輸距離較短，所網(wǎng)絡(luò)承載能力相對低，因此并不適合組建龐大的家庭網(wǎng)絡(luò)，只適合進(jìn)行點對點的數(shù)據(jù)傳輸，適用范圍上比較有局限性，況且目前隨著智能手機的普及，只要處在WiFi環(huán)境下即可通過APP即可傳輸文件，而且不受距離的限制，所以藍(lán)牙使用的頻率也越來越小?；顒? 藍(lán)牙技術(shù)與遠(yuǎn)程抄送應(yīng)用 互補融合是未來 隨著我們手中的智能設(shè)備越來越多，W

18、iFi與藍(lán)牙這兩種技術(shù)也逐漸從競爭走向融合。畢竟兩者的適用范圍是不一樣的，藍(lán)牙適合設(shè)備間近距離小容量的數(shù)據(jù)傳輸，像智能手環(huán)這類設(shè)備就非常適合通過藍(lán)牙來同步數(shù)據(jù)，畢竟手環(huán)是要隨身而行，而且不一定任何環(huán)境都有WiFi。不過遇到一些大容量數(shù)據(jù)傳輸以及遠(yuǎn)距離遙控的情況，就得使用WiFi了?；顒? 藍(lán)牙技術(shù)與遠(yuǎn)程抄送應(yīng)用 因此從上面看來，WiFi與藍(lán)牙在使用場合上有著明顯的不同，而且目前這兩種技術(shù)也在相互學(xué)習(xí)和融合。這些無線設(shè)備將形成不同組合，從而滿足智能家庭生態(tài)的各種不同需求。畢竟只有技術(shù)上優(yōu)劣互補，分工協(xié)作，才能更好地支持智能家居的發(fā)展?；顒? 藍(lán)牙技術(shù)與遠(yuǎn)程抄送應(yīng)用 大家一定有過這樣的經(jīng)歷，門外大

19、聲敲門“抄水表”，“看煤氣表啦”近年來這種從建國開始就采用的傳統(tǒng)模式，暴露了越來越多的諸如安全、效率等問題。而且入戶抄表很難一次完成，有時只能估計。 隨著國內(nèi)智能化系統(tǒng)的日益發(fā)展和完善，在大多數(shù)的高檔的住宅小區(qū)中都開始安裝遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)，作為現(xiàn)代化管理系統(tǒng)的重要組成部分，該系統(tǒng)發(fā)揮了相當(dāng)重要的作用。集中式抄表管理系統(tǒng)將使這些問題成為歷史。運用該系統(tǒng)后，再不需要進(jìn)行人工逐戶抄表。所有住戶表計的計量值將由中心統(tǒng)一抄取。抄一只表只需1秒鐘，省時省力。系統(tǒng)包括了水、電、氣自動抄表和家庭防煤氣泄漏以及管理部門對用戶用水、用電、用氣進(jìn)行實時通斷控制等多種功能。 住宅集中式抄表管理系統(tǒng)（如圖5-14所示）可實

20、現(xiàn)小區(qū)聯(lián)網(wǎng)抄錄電表、水表、純水表和煤氣表的讀數(shù)，在小區(qū)的管理微機上能進(jìn)行自動抄錄、自動計費、狀態(tài)查詢，能夠記錄并打印歷史數(shù)據(jù)，提供表數(shù)據(jù)接口，并在授權(quán)情況下進(jìn)行人工修改、換表和水電氣表結(jié)算?；顒? 藍(lán)牙技術(shù)與遠(yuǎn)程抄送應(yīng)用知識鏈接藍(lán)牙名字的由來：藍(lán)牙的名字來源于10世紀(jì)丹麥國王Harald Blatand英譯為Harold Bluetooth。在行業(yè)協(xié)會籌備階段,需要一個極具有表現(xiàn)力的名字來命名這項高新技術(shù)。行業(yè)組織人員，在經(jīng)過一夜關(guān)于歐洲歷史和未來無線技術(shù)發(fā)展的討論后，有些人認(rèn)為用Blatand國王的名字命名再合適不過了。Blatand國王將現(xiàn)在的挪威，瑞典和丹麥統(tǒng)一起來；就如同這項即將面世的

21、技術(shù)，技術(shù)將被定義為允許不同工業(yè)領(lǐng)域之間的協(xié)調(diào)工作，例如計算，手機和汽車行業(yè)之間的工作。名字于是就這么定下來了。 活動4 藍(lán)牙技術(shù)與遠(yuǎn)程抄送應(yīng)用大家做 找到自己家電表、水表、媒體表的相關(guān)位置，通過對進(jìn)行觀察判斷采用的是什么樣的抄表模式?；顒? 藍(lán)牙技術(shù)與遠(yuǎn)程抄送應(yīng)用活動5 HomeRF技術(shù)與海爾U home HomeRF無線標(biāo)準(zhǔn)是由HomeRF工作組開發(fā)的開放性行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，目的是在家庭范圍內(nèi)，使計算機與其他電子設(shè)備之間實現(xiàn)無線通信。 HomeRF由微軟、英特爾、惠普、摩托羅拉和康伯等公司提出，使用開放的2.4GHz頻段，采用跳頻擴(kuò)頻技術(shù)，跳頻速率為50跳/秒，共有75個寬帶為1MHz的跳頻信道。HomeRF基于共享無線接入?yún)f(xié)議