【正文】 從中我們可以看到一個全新的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和一個巨大的家庭智能化市場應(yīng)用相結(jié)合所帶來一個全新的、廣闊的、激動人心的行業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域。通過這些重點合作，帶動我們的產(chǎn)品在整個行業(yè)中的銷售，逐步擴(kuò)大產(chǎn)品在市場中的份額和影響力。這個計劃必須能夠有效地讓我們研發(fā)成果被市場接受，讓我們的產(chǎn)品被市場認(rèn)可，讓我們的品牌在市場中成為行業(yè)標(biāo)桿。這樣安排的有利之處在于：一方面可以充分利用無線谷公司在 Zigbee 無線網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品市場上積累的市場資源和知名度，使 產(chǎn)品可以不費周折地迅速進(jìn)入到相關(guān)市場、直接面向客戶。 市場規(guī)劃以及系統(tǒng)上市安排 由企業(yè)市場人員做詳細(xì)的市場調(diào)研，做出市場調(diào)研報告。搭建一個 zigbee 無線家庭智能化的底層可運行平臺 系統(tǒng)上層應(yīng)用的開發(fā)與完善 完成對上層用戶功能的規(guī)劃，人機(jī)交互界面的設(shè)計，并實現(xiàn)通過 上層命令調(diào)動底層動作，完成系統(tǒng)的整體架構(gòu)，完成 OSI7 層的結(jié)合以及各層功能的統(tǒng)一。完成產(chǎn)品可行性調(diào)查以及產(chǎn)品市場前瞻性分析?？祫P從事 Zigbee 無線產(chǎn)品的推廣已經(jīng) 2 年多，有扎實的無線數(shù)據(jù)通訊技術(shù)背景，對 Zigbee 無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展動態(tài)、產(chǎn)品特性以及中國 Zigbee 無線網(wǎng)絡(luò)市場情況都有著非常深入的了解，同時在無線通訊產(chǎn)品銷售方面也取得了驕人的業(yè)績，是一名經(jīng)驗豐富的技術(shù)型無線產(chǎn)品推廣人員。于 2021 年獲得教育部“中國高?？茖W(xué)技術(shù)獎” 2 等獎一項。近年來在國際電機(jī)電子工程師協(xié)會 (IEEE)等國際一流學(xué)術(shù)期刊與會議上發(fā)表論文二十余篇。王暉先生出色的背景和經(jīng)歷對 Zigbee 無線 家庭 智能化 平臺 系統(tǒng)項目的成功實施起著十分重要的作用。 （ 3）對智能家居產(chǎn)品的行業(yè)比較了解 通過多年的積累，我們對國內(nèi)外智能家居行業(yè)的現(xiàn)狀、各種技術(shù)、應(yīng)用前景、主要廠家以及智能家居的概念、需求、實現(xiàn)功能等方面都有深入地了解 。 第 頁 16 （ 1）主要功能 包括： 家庭設(shè)備控制； 家庭環(huán)境監(jiān)控； 家庭場景設(shè)置； 集中遙控功能； 安防監(jiān)控報警； 遠(yuǎn)程監(jiān)測控制 （ 2）主要產(chǎn)品清單： 無線智能家居網(wǎng)關(guān)控制器； 無線集中遙控器； 無線紅外轉(zhuǎn)換器； 無線燈光控制模塊； 無線家電開關(guān)控制模塊； 無線家電智能控制模塊； 無線窗簾控制模塊； 無線溫濕度監(jiān)控模塊； 無線煙霧監(jiān)控模塊； 無線紅外監(jiān)控模塊； 無線水浸監(jiān)控模塊； 無線氣體監(jiān)控模塊； 無線電流電壓監(jiān)控模塊； 無線門禁監(jiān)控模塊； 無線玻璃破損監(jiān)控模塊 無線抄表系統(tǒng)模塊 第 頁 17 圖 7 無線家庭智能化系統(tǒng) 實現(xiàn)示意圖 項目現(xiàn)有研究基礎(chǔ) （ 1）在“無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中基于信道自適應(yīng)的能耗管理研究”等理論方面取得成果。 （ 3）功耗設(shè)計 功耗設(shè)計是無線網(wǎng)絡(luò)的重點，通過軟硬件的設(shè)計和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)置，取得終端應(yīng)用產(chǎn)品的最佳運行功耗，保證電池供電節(jié)點 1 年以上的使用周期。 按照軟件實現(xiàn)的功能， Zigbee 家庭智能化平臺的軟件包括： Zigbee 無線網(wǎng)絡(luò)接口協(xié)議軟件 、 Zigbee 無線網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控軟件 、 無線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點采集監(jiān)控軟件 、 無線網(wǎng)關(guān)控制軟件 、 以太網(wǎng)、GSM、 PSTN、藍(lán)牙協(xié)議接口軟件 、 家居智能化無線網(wǎng)絡(luò)配置管理軟件等 圖 7 Zigbee 無線 家庭 智能化 網(wǎng)絡(luò)的軟件 體 系 用戶接口 通訊應(yīng)用協(xié)議 用戶接口管理 網(wǎng)絡(luò)層 MAC層 物理層 網(wǎng)絡(luò)層 MAC層 物理層 設(shè)備應(yīng)用程序 通訊協(xié)議接口 網(wǎng)網(wǎng) 關(guān)關(guān) 節(jié)節(jié) 點點 終終 端端 設(shè)設(shè) 備備 通通 訊訊 模模 塊塊 第 頁 14 重點解決的關(guān)鍵技術(shù)問題 （ 1）協(xié)議棧框架設(shè)計 通過對龐大的 Zigbee 協(xié)議棧進(jìn)行應(yīng)用化的裁減、整理、再開發(fā)等工作，形成一個精簡高效的、專門針對家庭智能化的 Zigbee 應(yīng)用協(xié)議棧版本本身就不是一件輕而易舉的事情。 （ 5）無線網(wǎng)絡(luò)軟件體系 第 頁 13 無線智能家庭軟件系統(tǒng)較為復(fù)雜，包括底層協(xié)議軟件、嵌入式系統(tǒng)軟件、協(xié)議轉(zhuǎn)換軟件、數(shù)據(jù)采集軟件、上層管理軟件等等，涉及到 8 位、 32 位單片機(jī)和 PC 機(jī)多種應(yīng)用平臺，另外無線 家庭 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng) 還 是一個實時系統(tǒng)， 必須 對各種傳感器或命令做出及時的反應(yīng)，能夠長期穩(wěn)定的工作。 2222 無線網(wǎng)關(guān)上的網(wǎng)絡(luò)層用來管理 無線 家庭網(wǎng)絡(luò) ， 包括設(shè)備的管理 、 網(wǎng)絡(luò)的建立和在不同的設(shè)備之間構(gòu)造一個穩(wěn)定的連接。無線網(wǎng)關(guān)由高檔 32 位 ARM Zigbee無線網(wǎng)絡(luò)接口、 網(wǎng)卡控制芯片、 GSM 網(wǎng)絡(luò)接口、 電話接口、語音處理電路 、彩色液晶顯示屏 /觸摸屏、 、 SD 卡 以及 48 CAN總線擴(kuò)展接口等 組成 。例如，啟動通風(fēng)設(shè)備減小有害氣體濃度，啟動滅火裝置消除隱患 ，自動報警等 。 在 Zigbee 無線 家庭 智能化 平臺，通用遙控器不僅可以控制各種家用電器以及各種 監(jiān)測控制單元的運行狀態(tài)，還可以對各種受控設(shè)備進(jìn)行設(shè)備添加、刪除、參數(shù)設(shè)置等操作，實現(xiàn)對家庭無線網(wǎng)絡(luò)平臺的現(xiàn)場控制。這些簇是應(yīng)用對象 之間共享信息所需的全部屬性的容器，在特殊應(yīng)用中使用的簇在模板中有定義。圖 2 給出了這些組件的概況。 短程無線網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)或無線個人域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)是組成無線家庭網(wǎng)絡(luò)的理論基礎(chǔ)。 在智能家居系統(tǒng)中 , 將無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用于家庭網(wǎng)絡(luò)已成為勢不可擋的趨勢。它通常具有一個或多個直接接入強(qiáng)電的無線接入點，通過交流強(qiáng)電作為載波傳輸控制信號。 目前有線的智能家居技術(shù)主要有二種 （ 1）總線制方案：代表廠商有 ABB、奇勝、 APBUS、易居、北京伯泰克等。同時很多情況下依賴于有線傳輸，網(wǎng)絡(luò)部署靈活性差，擴(kuò)展性不強(qiáng)，限制了其市場的推廣。 zigbee 無線網(wǎng)絡(luò)的先 進(jìn)性和廣泛的使用前景 Zigbee主要應(yīng)用在距離短、功耗低且傳輸速率不高的各種電子設(shè)備之間 ,典型的傳輸數(shù)據(jù)類型有周期性數(shù)據(jù)、間歇性數(shù)據(jù)和低反應(yīng)時間數(shù)據(jù)。 （ 5）短時延。這是 Zigbee 的突出優(yōu)勢。它主要工作在無須注冊的 , 傳輸范圍在 10～ 75 m, 典型距離為 30m。目前的無線傳感器網(wǎng) 絡(luò)家居系統(tǒng)的研究還處 在 起步階段 ，并存在諸多問題：協(xié)議框架不完善、 無線網(wǎng)關(guān)設(shè)計、 路由策略 可靠性低、功耗過大等。 根據(jù)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點 ， 利用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù) ， 構(gòu)建基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的智能家居網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng) ， 在無線傳感器節(jié)點的無線收發(fā)電路部分采用基于 . 4技術(shù)的 Zigbee無線收發(fā) 芯片來降低功耗 ， 并采用許可證技術(shù)來保證該局域網(wǎng)絡(luò)的可靠運行 。智能家居是信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、控制技術(shù)向傳統(tǒng)建筑及家電產(chǎn)業(yè)滲透發(fā)展的必然結(jié)果，它是一個多功能的技術(shù)系統(tǒng)，包括可視對講、家庭內(nèi)部的安全 防范、家居綜合布線系統(tǒng)、照明控制、家電控制、室內(nèi)環(huán)境狀況監(jiān)測和設(shè)備控制、遠(yuǎn)程監(jiān)控、以及家庭的影音系統(tǒng)等。 我國對智能家居網(wǎng)絡(luò)的研究還剛剛起步 ， 目前主要集中在一些分散的智能家庭控制子系統(tǒng)的研究上 ， 如三表抄送子系統(tǒng)等 ?？梢哉f是一種小的動物通過簡捷的方式實現(xiàn)“無線”的溝通。 2021年 初 ， 最新的 Zigbee 2021版規(guī)范頒布后， 基于 Zigbee的無線 第 頁 3 通信產(chǎn)品和應(yīng)用會迅速得到普及和高速發(fā)展。傳輸范圍一般介于 10～ 100 m之間 ， 在增加 RF發(fā)射功率后，亦可增加到 1～ 3 km。 （ 7）高安全。 智能家居的產(chǎn)業(yè)狀況和技術(shù)發(fā)展趨勢 與智能家居系統(tǒng)相關(guān)的示范工程和研究有： IBM的網(wǎng)絡(luò)化家居和夢幻空間 (Dream Space)工程； Honeywell的家庭自動化工程； CISCO的網(wǎng)絡(luò)社區(qū)工程； Motorola的智能家居工程；Inveynsys的網(wǎng)絡(luò)化家居工程； MIT的智能廚房研究項目；亞利桑那大學(xué)的 WAVES和 I2SEE項目；北京恒生新創(chuàng)的智能家居系統(tǒng)工程等。數(shù)字化技術(shù)正在日益廣泛的應(yīng)用到智能家居的系統(tǒng)中來，同時通訊連接方式也逐步走向多網(wǎng)合一，家庭、小區(qū)局域網(wǎng) 、 Inter、手機(jī)網(wǎng)、電話網(wǎng)等互聯(lián)互通，擴(kuò)大了家庭智能化的應(yīng)用空間。比較可靠。 無線 zigbee 智能 家居產(chǎn)品的巨大市場前景 隨著無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展 , 必將大大促進(jìn)家庭網(wǎng)絡(luò)智能化的進(jìn)程。 目前國內(nèi)還沒有基于最新 Zigbee 規(guī)范的完整智能家居產(chǎn)品面世。 .我們要做的就是在此基礎(chǔ)上構(gòu)建一套針對家庭自動化（ Home Automation）應(yīng)用框架的 Zigbee 應(yīng)用模式協(xié)議棧（ Zigbee Stack Profile— HA Stack）。每個應(yīng)用對象通過一個端點連接到 ZigBee 堆棧的余下部分，它們都是可尋址的組件。 同時，還要根據(jù)設(shè)備的不同類型和具體應(yīng)用考慮在模板中定義采用何種網(wǎng)絡(luò)安全機(jī)制，這些安全機(jī)制由 Zigbee 安全服務(wù)層實現(xiàn)。圖像采集裝置可以記錄非法入 侵人員的資料。 普通功能的節(jié)點控制模塊，只能監(jiān)控 設(shè)備、采集數(shù)據(jù) 。無線智能網(wǎng)關(guān)自帶 ” 全彩色液晶屏或 ” 全彩色觸摸屏，人機(jī)界面清晰美觀。 無線終端模塊 節(jié)點一般由處理器單元、 射頻通訊 單元、傳感器 /設(shè)備接口 單元和電源模塊單元 4 部分組成，如 圖 5 所示。 標(biāo)準(zhǔn)化的無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、用戶接口及設(shè)備通訊協(xié)議給家庭網(wǎng)絡(luò)提供了極強(qiáng)的系統(tǒng)擴(kuò)展 性。 對于簡單的靜態(tài)網(wǎng)絡(luò)，樹狀路由將足夠。 (1) 由源程序和 Zigbee 標(biāo)準(zhǔn)庫函數(shù)構(gòu)成的 Zigbee 應(yīng)用模式協(xié)議棧 SZ_HA_STACK (2) 協(xié)議棧設(shè)計說明、使用說明等文檔 在通用化產(chǎn)品開發(fā)平臺方面 在自主協(xié)議棧的基礎(chǔ)上構(gòu)建一個通用的無線 Zigbee 家居智能化開發(fā)平臺系統(tǒng)。 （ 6） Zigbee 無線通訊模塊的原型設(shè)計基本完成?，F(xiàn)為深圳大學(xué)信息工程學(xué)院副院長，通信與信息系統(tǒng)專業(yè)碩士生導(dǎo)師，廣東省“千、百、十”人才培養(yǎng)對象，“移動計算與分布式系統(tǒng)”實驗室主任， IEEE 通信 協(xié)會和信號處理協(xié)會會員。 2021 年 7 月始在深圳大學(xué)信息工程學(xué)院任教