孟琨泰 張莉 孫瑞 于琦龍 河北機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步,物聯(lián)網(wǎng)傳感技術(shù)在智能家居行業(yè)的應(yīng)用具有現(xiàn)實(shí)可能性,相關(guān)領(lǐng)域研究人員應(yīng)認(rèn)識(shí)到智能傳感器發(fā)展現(xiàn)狀,注重對(duì)先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行分析,通過物理網(wǎng)和數(shù)據(jù)傳感技術(shù)提升智能家居設(shè)計(jì)水平。未來傳感技術(shù)與智能家居的結(jié)合應(yīng)用,是行業(yè)發(fā)展趨勢(shì),需要對(duì)傳感器的應(yīng)用形式展開論述。
無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)可增加信息資源的傳播效率,使得人們的網(wǎng)上交流擺脫線纜束縛,相關(guān)技術(shù)在智能家居設(shè)計(jì)中得到推廣和應(yīng)用。物聯(lián)網(wǎng)傳感系統(tǒng)以無線網(wǎng)通信為主要技術(shù)形式,具有較多類型。例如,紅外線通信技術(shù)、WIFI 技術(shù)、藍(lán)牙技術(shù)和ZigBee 技術(shù)。紅外線通信技術(shù)具有較高應(yīng)用性能和應(yīng)用價(jià)值,但是由于技術(shù)條件的限制,使得該項(xiàng)技術(shù)只能應(yīng)用在短距離傳輸中。
藍(lán)牙技術(shù)的應(yīng)用頻段有一定限制,一般頻段保持在2.45DHz左右,并且數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量和速率不高;而WIFI 技術(shù)可將有限信號(hào)轉(zhuǎn)化為無線,然而容易被破解,不適宜應(yīng)用在智能家居系統(tǒng)中,尤其是安全鎖等涉及用戶隱私的設(shè)備。ZigBee 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)具有低成本、速率高、安全性能良好的物聯(lián)網(wǎng)傳感技術(shù),其應(yīng)用條件與智能家居設(shè)計(jì)相符合。
在物聯(lián)網(wǎng)傳感器裝置的設(shè)計(jì)中,需要重點(diǎn)關(guān)注嵌入式網(wǎng)關(guān),網(wǎng)關(guān)主要涉及軟件和硬件兩個(gè)方面。硬件方面主要是可編輯邏輯器件和微型處理。以微處理器為例,其在智能家居系統(tǒng)的應(yīng)用中,具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢(shì),通過哈佛結(jié)構(gòu)與馮諾依曼結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)對(duì)不同控件的管理和調(diào)用。軟件方面則主要有Windows CE、谷歌Android 和具有開源性質(zhì)的Linux 操作系統(tǒng),各種類型系統(tǒng)在智能家居的應(yīng)用具有不同優(yōu)勢(shì),需要結(jié)合實(shí)際情況、具體問題具體分析。
ZigBee 網(wǎng)絡(luò)包含協(xié)調(diào)器、控制節(jié)點(diǎn)、傳感節(jié)點(diǎn),并且支持用戶對(duì)其進(jìn)行開源設(shè)計(jì)的無線網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品,并且其網(wǎng)絡(luò)協(xié)議相對(duì)穩(wěn)定可靠。實(shí)際應(yīng)用中,智能家居的電子鎖主要通過控制器、模塊系統(tǒng)中的I/O 接口和繼電保護(hù)裝置,實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備開關(guān)的智能化控制。在此過程中,ZigBee 無線網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)發(fā)揮著基礎(chǔ)作用。實(shí)際工作中,基于ZigBee 智能家居網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),僅僅需要較低的電壓便可在特點(diǎn)時(shí)間和范圍內(nèi),形成對(duì)智能家居設(shè)備的有效控制。具體實(shí)踐中,可通過ZigBee 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的電子控制節(jié)點(diǎn),實(shí)現(xiàn)家居設(shè)備與I/O 接口的合理連接,并且應(yīng)用ZigBee 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對(duì)相關(guān)指令數(shù)據(jù)進(jìn)行加密,提升智能家居設(shè)備使用安全性。
以智能門鎖為例,通過加密技術(shù)的應(yīng)用,使得用戶的數(shù)據(jù)信息,保護(hù)指紋和數(shù)字密碼獨(dú)立于系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)外運(yùn)行,在ZigBee 智能家居網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中,進(jìn)行加密協(xié)議,使得用戶的智能家居設(shè)備安全性能,明顯提升,對(duì)用戶的隱私信息也能進(jìn)行保護(hù),具有顯著的應(yīng)用意義和推廣價(jià)值。智能家居系統(tǒng)中的電子鎖裝置,可通過手機(jī)和其他移動(dòng)客戶端進(jìn)行遠(yuǎn)程控制,極大增加用戶的體驗(yàn)程度。總之,物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用,促進(jìn)移動(dòng)智能家居行業(yè)深入發(fā)展。
在智能家居發(fā)展中,對(duì)于ZigBee 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的應(yīng)用,不僅能夠?yàn)槿藗兲峁┌踩?、舒適、便捷的居家環(huán)境,而且可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控好管理,極大提升了人們的居住體驗(yàn)程度,享受現(xiàn)代智能化技術(shù)發(fā)展成果。在ZigBee 網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器中,各傳感裝置與控制裝置的核心部分均分布在核心射頻電路中,相關(guān)裝置通過對(duì)信號(hào)資源的收集與整理,實(shí)現(xiàn)對(duì)控制系統(tǒng)的合理調(diào)動(dòng)。網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器(Network Coordinator)、路由節(jié)點(diǎn)(Network Node)和終端節(jié)點(diǎn)(IEEE Node)是網(wǎng)絡(luò)功能設(shè)計(jì)的主體,通過對(duì)相關(guān)結(jié)構(gòu)的智能設(shè)計(jì),可實(shí)現(xiàn)與任何節(jié)點(diǎn)通信。
利用物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù),對(duì)室內(nèi)溫度進(jìn)行采集,并且通過云計(jì)算系統(tǒng)智能調(diào)控室內(nèi)空調(diào)設(shè)備,是智能家居的發(fā)展方向。例如,選擇DHT11 數(shù)字溫度傳感器與ZigBee 技術(shù)相結(jié)合,使得智能家居獲得高質(zhì)量發(fā)展,極大提升了用戶的體驗(yàn)程度。通過相關(guān)技術(shù)可實(shí)現(xiàn)對(duì)智能家居系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì),使得相關(guān)設(shè)備應(yīng)用更加具有體驗(yàn)樂趣和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值?;贒HT11 數(shù)字溫度傳感器的應(yīng)用,使得智能溫度采集裝置更加穩(wěn)定協(xié)調(diào),有利于發(fā)揮相關(guān)裝置的實(shí)際應(yīng)用性能。實(shí)踐應(yīng)用中,傳感器由感濕電阻、NTC 熱敏電阻和8 位單片機(jī)構(gòu)組成,具有抗信號(hào)干擾能力強(qiáng),技術(shù)應(yīng)用穩(wěn)定的特點(diǎn)。
智能溫度采集裝置,是智能家居的重要組成部分,不僅為人們居家生活提供便利,同時(shí)也實(shí)現(xiàn)智能化技術(shù)的應(yīng)用效果,促使物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與生活實(shí)際產(chǎn)生有機(jī)聯(lián)系。實(shí)際工作中,通過對(duì)智能控制技術(shù)的應(yīng)用,促使智能家居設(shè)備的服務(wù)能力提升。相關(guān)設(shè)備可在物理網(wǎng)傳感器技術(shù)的條件下,實(shí)現(xiàn)對(duì)室內(nèi)智能設(shè)備的控制與調(diào)動(dòng),不僅能夠節(jié)省人力,也能應(yīng)對(duì)特殊或緊急情況??偠灾?,基于物聯(lián)網(wǎng)傳感技術(shù)的應(yīng)用,使得智能家居服務(wù)更加人性化,滿足人們實(shí)際需求。
根據(jù)目前技術(shù)發(fā)展實(shí)際情況,對(duì)物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)的未來發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)測(cè)。首先針對(duì)傳感器裝置而言,將更加微型化與環(huán)?;鞲醒b置應(yīng)用的材料是硅,具有體積小、靈敏度高、質(zhì)量輕和成本低廉的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn),使得微型傳感器技術(shù)在智能家居設(shè)計(jì)中具有重要應(yīng)用價(jià)值。值得注意的是,微型傳感器裝置的體積趨向于微型化,是輔助設(shè)計(jì)(CAD)技術(shù)和微機(jī)電系統(tǒng)MEMS 發(fā)展的結(jié)果,相關(guān)領(lǐng)域研究人員需要對(duì)此加強(qiáng)認(rèn)識(shí)深度。
同時(shí),物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)發(fā)展將更加智能化與功能多樣化。智能化的傳感裝置可進(jìn)行簡(jiǎn)單的邏輯思考和判斷,促使相關(guān)技術(shù)在化學(xué)、電磁與核物理等高尖端領(lǐng)域得到實(shí)際應(yīng)用。基于物聯(lián)網(wǎng)傳感技術(shù)的應(yīng)用,智能家居行業(yè)發(fā)展質(zhì)量明顯提升,先進(jìn)的技術(shù)和傳感裝置是家居智能設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容。多功能傳感器的快速發(fā)展,使得傳感器的應(yīng)用范圍更加廣泛,實(shí)現(xiàn)了在農(nóng)業(yè)和工業(yè)領(lǐng)域的實(shí)踐應(yīng)用,促進(jìn)相關(guān)行業(yè)的智能化、現(xiàn)代化發(fā)展。實(shí)際應(yīng)用中,多功能傳感裝置主要依靠不同的感知元件發(fā)揮作用。
無線網(wǎng)絡(luò)化是傳感裝置的重要特征,物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)通過嵌入式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)對(duì)相關(guān)控制信息的收集,為智能化控制系統(tǒng)提供信息來源。通過對(duì)物聯(lián)網(wǎng)信息進(jìn)行技術(shù)處理和控制,使得智能網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)得到實(shí)際應(yīng)用,對(duì)分布式處理技術(shù)、傳感技術(shù)和無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等方式實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶終端的科學(xué)合理控制。技術(shù)應(yīng)用過程中,鑒于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和5G 商用化尚處于初級(jí)階段,因此需要關(guān)注技術(shù)應(yīng)用的不成熟和不穩(wěn)定方面問題,致力于在智能家居設(shè)計(jì)中,對(duì)相關(guān)技術(shù)進(jìn)行完善與升級(jí),促使先進(jìn)科學(xué)技術(shù)與人們生活實(shí)際聯(lián)系更加緊密。
綜上所述,智能家居是未來發(fā)展方向,通過ZigBee 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、智能溫度采集裝置和物聯(lián)網(wǎng)傳感技術(shù)的應(yīng)用,提升了智能家居的發(fā)展進(jìn)程,對(duì)于物理網(wǎng)傳感技術(shù)發(fā)展產(chǎn)生重要影響。在智能家居行業(yè)的發(fā)展過程中,應(yīng)認(rèn)識(shí)到物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的重要價(jià)值,通過技術(shù)的升級(jí)和完善,為智能家居設(shè)計(jì)奠定良好基礎(chǔ)。