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智能家居常用技术汇总 X10 Zigbee i-bus PLC-BUS C-Bus Wi-Fi T-BUS

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邢远 发表于 2013-1-29 11:01:52 | 显示全部楼层 |阅读模式 打印 上一主题 下一主题
              智能家居常用技术汇总

X10技术
  X10通过普通家庭电力线网来传输控制信号,从而实现对家庭电力线网上的灯和家用电器的各种智能控制。X10在世界上发展已经有20多年历史,特别在美国,应用X10协议的智能家居产品已有1300多万用户,有35%的美国家庭都在或多或少地使用X10智能家居产品,现在基于X10的智能家居产品仍是世界应用最广泛的智能家居产品。
  X10是国际通用的智能家居电力载波协议,即一种通讯语言。用这种“语言”的兼容产品之间可以通过电线互相“说话”,无需重新布线,被控制的电器最多为256路。低廉的价格、上千种的产品以及简单的设置方式可以使您迅速进入智能家居时代。X10是以50赫兹或60赫兹为载波,以120千赫兹的脉冲为调变波(Modulating Wave),发展出来的数字控制技术,并指定出一套控制规格。X10系统一般由发射模块和接收模块组成,各组件可设定不同的编码(地址码)以示区别。使用时,控制组件可插入室内不同的电源插座,家庭其他系统内的设备就可以执行控制命令了。
  X10期初由总部设在苏格兰的Pico电子工程公司在20世纪70年代开发并获得专利。随后Pico的工程师们来到了纽约,并继续治理与X10技术的研究与应用。他们经过了9次试验,在第10次试验的时候终于有了突破性的进展,所以,X10就成了这了这一信号技术的代名词。在1978年,他们与著名的Bsr音响公司合资成立了以X10命名的家庭自动化公司,在1987年,X10公司买下了Bzr公司的股份。1997年12月,X10技术专利权到期,X10技术成为了一个开放性的平台,任何制造商都可以免费开发基于X10技术的新产品和新技术。
  在过去智能家居20余年的发展历程中,X10技术是最耀眼的明星、IBM、CISCO、西门子、三星、微软、索尼、松下等著名企业很早就投身了这一行业。到今天,在美国已经有很多大公司生产、销售X10产品,如Radioshack、Stanley、Leviton、Honeywell等。迄今为止仅在美国就已经售出一亿只模块,X10已成为当今美国智能家居的主流。

ZigBee
Zigbee是基于IEEE802.15.4标准的低功耗个域网协议。根据这个协议规定的技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术。这一名称来源于蜜蜂的八字舞,由于蜜蜂(bee)是靠飞翔和“嗡嗡”(zig)地抖动翅膀的“舞蹈”来与同伴传递花粉所在方位信息,也就是说蜜蜂依靠这样的方式构成了群体中的通信网络。其特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率、低成本。主要适合用于自动控制和远程控制领域,可以嵌入各种设备。简而言之,ZigBee就是一种便宜的,低功耗的近距离无线组网通讯技术。ZigBee是一种无线连接,可工作在2.4GHz(全球流行)、868MHz(欧洲流行)和915 MHz(美国流行)3个频段上,分别具有最高250kbit/s、20kbit/s和40kbit/s的传输速率,它的传输距离在10-75m的范围内,但可以继续增加。作为一种无线通信技术,ZigBee具有如下特点:
(1) 低功耗: 由于ZigBee的传输速率低,发射功率仅为1mW,而且采用了休眠模式,功耗低,因此ZigBee设备非常省电。据估算,ZigBee设备仅靠两节5号电池就可以维持长达6个月到2年左右的使用时间,这是其它无线设备望尘莫及的。(2) 成本低: ZigBee模块的初始成本在6美元左右,估计很快就能降到1.5—2.5美元, 并且ZigBee协议是免专利费的。低成本对于ZigBee也是一个关键的因素。
(3) 时延短: 通信时延和从休眠状态激活的时延都非常短,典型的搜索设备时延30ms,休眠激活的时延是15ms, 活动设备信道接入的时延为15ms。因此ZigBee技术适用于对时延要求苛刻的无线控制(如工业控制场合等)应用。
(4) 网络容量大: 一个星型结构的Zigbee网络最多可以容纳254个从设备和一个主设备, 一个区域内可以同时存在最多100个ZigBee网络, 而且网络组成灵活。
(5) 可靠: 采取了碰撞避免策略,同时为需要固定带宽的通信业务预留了专用时隙,避开了发送数据的竞争和冲突。MAC层采用了完全确认的数据传输模式, 每个发送的数据包都必须等待接收方的确认信息。如果传输过程中出现问题可以进行重发。
(6) 安全: ZigBee提供了基于循环冗余校验(CRC)的数据包完整性检查功能,支持鉴权和认证, 采用了AES-128的加密算法,各个应用可以灵活确定其安全属性。
  三、i-bus
i-bus系统是ABB研发的一套控制系统,符合EIB总线标准,以弱电总线通讯的方式控制强电末端设备,主要功能为灯光控制、窗帘控制、安全防范、AV设备及HVAC设备控制等。
ABB i-bus系统全部元件都通过一条总线连接,所有元件都可以相互交流信息。用户可以根据实际需要将系统调节到最佳控制状态,从而达到降低运行成本的目的。
● 节省了设计和安装时间
ABB i-bus系统只需铺设少许的电缆就可以构建一个完整的系统,可节省大量设计和安装的时间和精力。
用户在使用ABB i-bus智能安装系统时,如果想改变操作或功能,不必去改动布线,只需重新安排或补充总线元件、传感器和驱动器,就可以实现新的功能。
● 具有可扩展性和兼容性
ABB i-bus系统把所有的元件方便地连接在总线上,扩展时只需把增加的元件和总线简单地连接起来,免除了所有复杂的额外接线。此外,系统向上的兼容性使得系统可以与建筑设施的其他管理系统相连接。ABB i-bus遵循EIB共同的标准,不同厂商的产品也可以应用于同一系统。
ABB i-bus智能安装系统可记录并统计系统中设备的使用状况、时间及寿命。通过电话系统开启系统中的设备,监测系统中的设备运行状态并能给出错误检测报告。依据外界环境的变化做出反映并调节设备的状态,如大风来临时门窗关闭、百叶窗关闭等。功能的修改只需通过PC软件编程即可。





四、PLC-Bus
电力线通信总线技术(PLC-BUS)是一种高稳定性及较高价格性能比的双向电力线通信总线技术,它主要利用已有的电力线来实现对家用电器及办公设备的智能控制。这种电力线通信技术是由位于荷兰阿姆斯特丹市的荷兰ATS电力线通信有限公司研发而成,它们致力于设计、开发和制造先进的电力载波家居控制技术,并因此技术的革新被获得多项专利。
基于PLC-BUS技术的智能控制系统,它重新定义了家庭内部高可靠、低成本智能灯光控制的新标准,此项技术拥有很强的系统稳定性和可靠性,为商业住宅提供了更为经济的智能化控制解决方案。而其它的电力线控制技术与PLCBUS技术在系统功能、可靠性和成本上是没办法相比的。PLC-BUS技术的解决方案包括如下领域的应用:灯光控制,电器控制,HVAC控制以及网络与电器设备间的通信。
PLCBUS拥有多项X10所不能比拟的优势,因此也被许多人认为是电力载波技术的新趋势,在欧洲家居领域的市场占有率已达到45%以上。PLCBUS产品在荷兰测试时,被随意安排在典型的单一家居住宅环境中进行测试,在原有环境的基础上,不安装任何中继器和阻波/滤波器的情况下,它的可靠性在99.95%以上,而目前的X10产品的可靠性大概只能达到70%—80%。信号传输速度上,PLCBUS是X10技术的20到40倍;地址码方面,传统X10上限为256路不同的设备,而PLC-BUS系统总共可以分配多达64000个地址码。而在用户最为关心的价格上,PLCBUS在微处理器内加双向手法组件的成本只比X10单一的接收组件或发射组件成本高出40%-60%左右。






  五、C-Bus
C-Bus系统由澳大利亚奇胜公司开发,该公司是施耐德的子公司。
C-Bus是一种以非屏蔽双绞线作为总线载体,广泛应用于建筑物内照明、空调、火灾探测、出入口、安防等系统的综合控制与综合能量管理的智能化控制系统。
C-Bus是一个十分灵活的柔性控制系统,这是因为所有的输入和输出元件自带微处理器且通过总线互联,外部事件信息来自输入元件,通过总线到达相应的输出元件并按预先编好的程序控制所连接的负载。每一个元件都可以按照需求进行编程以适应任何使用场合,其灵活的编程可在不改变任何硬件连线的情况下非常方便地调整控制程序。
C-Bus控制系统的核心是主控制器和总线连接器,主控制器存贮控制程序、实现模块间总线通信及与编程计算机间的通信,通过控制总线采集各输入单元信息、根据预先编制的程序控制所有输出模块;其RS-232标准接口用于与编程计算机的连接,在计算机上通过专用软件进行编程、监控,当完成编程并下载至主控制器后,计算机仅作为监视,即C-Bus的运行完全不需要计算机的干预。
C-Bus控制系统以人居环境为主要服务对象,提供了多种接收外部指令的途径,如控制按键、光传感器、被动型红外探测器、定时单元等。
C-Bus 外系统控制接口
实际上C-Bus就是一个典型的基于计算机总线控制技术面向智能建筑需求的系统化控制产品,模块的任意搭配使得系统设计十分灵活便利。
家居用C-Bus产品的控制按键有一键、二键、四键三种产品,安装方式与常用暗装灯开关相同,可以对每一个键进行编程控制一路或多路负载,对于重要场所可采用多按键实现灯光场景控制,以适应不同工作对灯光系统的不同要求。
C-Bus系统提供外系统控制接口,通过标准串行接口实现通信控制。在实际运用中,控制计算机用一根普通的网线即可实现所需的所有功能。而多个C-Bus系统之间的联系也是通过一根普通的网线来实现的,所以其组合及扩展十分方便和灵活。

六、Wi-Fi
Wi-Fi相信很多人都接触过,作为现在最普及的近距离无线传输技术,其便捷性和高效性不容质疑,但同时也存在穿透性差、稳定性不好等缺点。Wi-Fi,是由一个名为“无线以太网相容联盟”(Wireless Ethernet Compatibility Alliance, WECA)的组织所发布的业界术语,中文译为“无线相容认证”。它是一种短程无线传输技术,能够在数百英尺范围内支持互联网接入的无线电信号。随着技术的发展,以及IEEE 802.11a 及IEEE 802.11g等标准的出现,现在IEEE 802.11 这个标准已被统称作Wi-Fi。从应用层面来说,要使用Wi-Fi,用户首先要有Wi-Fi 兼容的用户端装置。Wi-Fi是一个无线网路通信技术的品牌,由Wi-Fi联盟(Wi-Fi Alliance)所持有。目的是改善基于IEEE 802.11标准的无线网路产品之间的互通性。现时一般人会把Wi-Fi及IEEE 802.11混为一谈。甚至把Wi-Fi等同于无线网际网路。
Wi-Fi的规模商业化应用,在世界范围内罕见成功先例。问题集中在两个方面:一是大型运营商对这一模式的不认可:二是本身缺乏有效的商业模式。但基于Wi-Fi技术的无线局域网已经日趋普及。这将意味将来可以十分方便的应用。一旦存在Wi-Fi网络的公众场合,解决了运营商的互联互通,高收费,漫游性的问题,Wi-Fi将来从一个成功的技术转化为成功的商业。 诸多运营商先后涉足这一领域,且许多国家政府和城市使用该项技术打造无线化的国家和城市。且随着数码娱乐设备的普及,Wi-Fi在玩家中的热度再次高
七、T-BUS
T-BUS是BUS总线技术中进化比较完善的一个布线控制系统,T-Bus结合了EIB集中控制技术与传统智能家居控制技术,并对两者的优缺点进行技术突破和改造,形成了集中式的总线控制,从而使得系统性能更稳定,而且在扩展性和多元化升级方面也更具优势。
T-Bus系统的2.4G Hz无线网络频段
在目前的市面上, 433频段、315频段是使用时间较长,技术也相对较成熟的无线网络频段。但是这两个频段却有一个致命的问题,就是它们这两个频率均属于单信道控制,一旦遭受到外界同频率发射装置的干扰,则会出现盲区。这样一来,安全性能就大打折扣。
T-Bus采用的是2.4G Hz的无线网络技术,2.4G Hz相对于普通的频段来说,高出了许多倍。大家都知道,频段越高,优势就越大,因为它的流量更大,速度更快,控制范围也更广。所以T-Bus系统的2.4G Hz无线网络技术的优势就显而易见了。归纳一下,主要有下面几点:
⑴健康环保。2.4G无线网络频段是属于ISM频段的,这是一种在全球范围内被广泛通用超低辐射绿色环保频,这样就根本不用担心对人体有什么伤害了。
⑵它有125个通讯信道,又能支持跳频,所以各个信息指令会自动相互避开而不发生碰撞,就不会相互干扰了,安全方面是绝对有保障的。
⑶传输速度非常快,不会延时。4Mbps的传输速率还可以清晰的传输图像。
⑷双向通信功能,这个也是我认为T-Bus最有人性化的一点。通常情况下,我们常常会担心总结发出的命令到底有没有执行。而T-Bus的接收器既具有接收功能还具发射功能,所以命令到底有没有执行就能够一清二楚了。




八、红外线
红外线传输是目前使用最广泛的一种通信和遥控手段,由于红外线遥控装置具有体积小、功耗低、功能强、成本低等特点,因而,在家电遥控和控制传输中普遍采用。工业设备中,在高压、辐射、有毒气体、粉尘等环境下,采用红外线遥控不仅完全可靠而且能有效地隔离电气干扰。
通用红外线遥控系统由发射和接收两大部分组成,应用编/解码器专用集成电路芯片来进行控制操作,发射部分包括键盘矩阵、编码调制、LED红外发送器;接收部分包括光、电转换放大器、解调、解码电路。


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精彩评论6

天天闹妖 发表于 2013-1-29 17:32:21 | 显示全部楼层
没写全,还有SCS-BUS,Z-WAVE,433等等
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ryan 发表于 2013-1-29 22:38:43 | 显示全部楼层
X10和PLCBUS应该是同一个东西。
T-Bus在这里莫名其妙,不知所云。
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邢远 发表于 2013-1-29 23:26:14 | 显示全部楼层
ryan 发表于 2013-1-29 22:38
X10和PLCBUS应该是同一个东西。
T-Bus在这里莫名其妙,不知所云。

不知道谁写的 东东 我看看 啊 嘿嘿

   有什么好东东 发出来来 啊 嘿嘿
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iwill328 发表于 2013-2-21 18:11:33 | 显示全部楼层
太前卫了,有点看不懂···
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小崔 发表于 2014-3-8 11:29:38 | 显示全部楼层
T-bus是无线还是有线?
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qinghan13 发表于 2017-2-13 14:38:06 | 显示全部楼层
分类不正确
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