【文章內(nèi)容簡介】 提出之前，智能家居在國內(nèi)已經(jīng)有了近十年的歷史，但是智能家居行業(yè)的發(fā)展十分曲折，規(guī)模仍然有限?，F(xiàn)在由于政府對物聯(lián)網(wǎng)的極力推崇和媒體商家的大力宣傳，社會各界對智能家居的關(guān)注達(dá)到了前所未有的高度。 與傳統(tǒng)家居不同的是，智能家居是指以住宅為平臺，利用綜合布線技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、安全防范技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、音視頻技術(shù)，將家居生活有關(guān)的設(shè)施集成，構(gòu)建高效的住宅設(shè)施與家庭日常事務(wù)的管理系統(tǒng)，提升家居安全性、便利性、舒適性、藝術(shù)性， 并 實(shí)現(xiàn)環(huán)保節(jié)能的居住環(huán)境。 智能家居管理系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)需要獲得大量環(huán)境數(shù)據(jù)作為調(diào)控基礎(chǔ)，這些數(shù)據(jù)主要依靠各種類型的傳感器獲得。隨著環(huán)境監(jiān)測功能的增多，所需的傳感器也越來越多。使用有線傳感器組成的監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)布線量大、安裝和維護(hù)費(fèi)用高、不易擴(kuò)展，并且在部分建筑物的部分位置難以布線。而無線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有成本低、安裝和維護(hù)方便快捷、運(yùn)作和更新費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測、感知和采集各 種環(huán)境或監(jiān)測對象的信息 [36]，適合應(yīng)用于樓宇內(nèi)的環(huán)境監(jiān)測，正逐步走向?qū)嵱谩? 智能家居是以住 宅為平臺，利用綜合布線技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、 智能家居 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案安全防范技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、音視頻技術(shù)將家居生活有關(guān)的設(shè)施集成，構(gòu)建高效的住宅設(shè)施與家庭日程事務(wù)的管理系統(tǒng)，提升家居安全性、便利性、舒適性、藝術(shù)性，并實(shí)現(xiàn)環(huán)保節(jié)能的居住環(huán)境。 智能家居概念的起源很早，但一直未有具體的建筑案例出現(xiàn)，直到 1984 年美國聯(lián)合科技公司（ United Techno1ogies Building System）將建筑設(shè)備信息化、整合化概念應(yīng)用于美國康乃迪克州（ Conicut)哈特佛市（ Hartford）的CityPlaceBuilding 時(shí)，才出現(xiàn)了首棟的 “智能型建筑 ”，從此也揭開了全世界爭相建造智能家居的序幕 又稱智能住宅，在國外常用 Smart Home 表示。 自從世界上第一幢智能建筑 1984 年在美國出現(xiàn)后，美國、加拿大、歐洲、澳大利亞和東南亞等經(jīng)濟(jì)比較發(fā)達(dá)的國家先后提出了各種智能家居的方案。智能家居在美國、德國、新加坡、日本等國都有廣泛應(yīng)用。 1998年 5月新加坡舉辦的 “98亞洲家庭電器與電子消費(fèi)品國際展覽會 ”上，通過在場內(nèi)模擬 “未來之家 ”，推出了新加坡模式的家庭智能化系統(tǒng)。它的系統(tǒng)功能包括三表抄送功能、安防報(bào) 警功能、可視對講功能、監(jiān)控中心功能、家電控制功能、有線電視接入、電話接入、住戶信息留言功能、家庭智能控制面板、智能布線箱、寬帶網(wǎng)接入和統(tǒng)軟件配置等。這種 “未來之家 ”家庭智能化系統(tǒng)，市場真正啟動(dòng)尚需時(shí)日。目前在新加坡也有近 30 個(gè)社區(qū) (住宅小區(qū)所 5000 戶的家庭采用了 “家庭智能化系統(tǒng) ”，美國己有近四萬戶家庭安裝了這一類的 “家庭智能化系統(tǒng) ”121 近幾年，在各大公司和媒體的強(qiáng)大概念宣傳攻勢下，我國智能家居行業(yè)逐漸形成，可用的、接近現(xiàn)實(shí)需求的產(chǎn)品不斷增加，集成商、開發(fā)商以及裝修公司己經(jīng)積累了很多經(jīng)驗(yàn)。如何建立一個(gè) 高效率、低成本的智能家居系統(tǒng)己成為當(dāng)前社會一個(gè)熱點(diǎn)問題。而國家政府機(jī)構(gòu)及各大信息家電生產(chǎn)廠商不失時(shí)機(jī)地開展了中國智能家庭網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)化制定工作，為中國智能家居的發(fā)展提供了一個(gè)開放的標(biāo)準(zhǔn)化平臺，指明了智能家居研究領(lǐng)域正確的發(fā)展方向。 目前我國的家庭智能化系統(tǒng)還處于從無到有的初級發(fā)展階段，家庭智能化系統(tǒng)構(gòu)成形式和手段還沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，各大廠家也適時(shí)推出了自己的智能家居系統(tǒng)，如科龍集團(tuán)研制的 “智能網(wǎng)絡(luò)家居系統(tǒng) ”，海信的 “智能家居控制系統(tǒng) ”，清華同方的 “eHome數(shù)字家園 ”等，一時(shí)間國內(nèi)智能家居領(lǐng)域呈現(xiàn)百家爭鳴的局 面。盡管智能家居在我國起步較晚，但大有風(fēng)行正健之勢。 zigbee的無線傳感網(wǎng)絡(luò)的起源與發(fā)展 隨著通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和傳感器技術(shù)的飛速發(fā)展和日益成熟，無線傳感器網(wǎng)絡(luò) (WSN Wireless Sensor Network) 成為當(dāng)今國內(nèi)外研究的一大熱點(diǎn)。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由大量的，具有無線通信與計(jì)算能力的微小傳感器節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的自組織分布網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測、感知和采集各種環(huán)境或監(jiān)測對象的信息，并具有控制、監(jiān)視、計(jì)算等功能。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)引起了全世界范圍的廣泛關(guān)注，世界各國的科研機(jī) 構(gòu)和科研人員對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究投入了極大的熱情。在近年來，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)發(fā)展迅速，技術(shù)已逐漸成熟。 無線傳感器網(wǎng)絡(luò) (WSN)最早出現(xiàn) 20 世紀(jì) 70 年代的美國，那時(shí)美國正處在冷戰(zhàn)時(shí)期，為了在海底戰(zhàn)爭中進(jìn)一步研究反潛戰(zhàn)，每年投資 1000 萬美元，開發(fā)出了一套探測上百公里以外的引擎聲音的聲音監(jiān)測系統(tǒng)。除海戰(zhàn)以外，美國還相應(yīng)為空軍開發(fā)了空中預(yù)警及控制系統(tǒng)。這些早期的傳感器網(wǎng)絡(luò)都是采用單點(diǎn)對單點(diǎn)的通信手段，分級處理信息，結(jié)構(gòu)簡單且費(fèi)用昂貴。美國國防部遠(yuǎn)景計(jì)劃研究局已投資幾千萬美元，幫助大學(xué)進(jìn)行無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技 術(shù)的研發(fā)。目前美國所有著名高?；?=幾乎都有研究小組在從事 WSN 相關(guān)技術(shù)的研究，歐洲很多國家也加入 WSN的研究工作。 Zigbee 技術(shù)由于具有低能量消耗、低成本、低速率傳輸、構(gòu)建多種網(wǎng)絡(luò)等優(yōu)點(diǎn)，被很多公司重視。像 TI、 Microchip、 Ember、 OKI、 NEC 等都推出基于 ZigBee 的開發(fā)平臺， TI 推出了 CC2430 的開發(fā)平臺、 Freescale 則推出 MC13192 的評測平臺。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)目前仍處于初步應(yīng)用階段，但已經(jīng)展示出了非凡的應(yīng)用價(jià)值，相信隨著相關(guān)技術(shù)的發(fā)展和推進(jìn)，一定會得到更 大的應(yīng)用。 國內(nèi)在傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)方面的研究起步較晚，首次正式啟動(dòng)出現(xiàn)于 1999 年中國科學(xué)院《知識創(chuàng)新工程點(diǎn)領(lǐng)域方向研究》的 “信息與自動(dòng)化領(lǐng)域研究報(bào)告 ”中，該領(lǐng)域是五大重點(diǎn)項(xiàng)目之一； 2020 年中國科學(xué)院依托上海微系統(tǒng)所成立微系統(tǒng)研究與發(fā)展中心，旨在引領(lǐng)中科院 WSN 的相關(guān)工作； 2020 年，北京大學(xué)、清華大學(xué)、南京大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)等高校的研究機(jī)構(gòu)都開始了傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)研究；國家自然科學(xué)基金已經(jīng)審批了與 WSN 相關(guān)的一個(gè)重點(diǎn)課題和多項(xiàng)課題，2020 年國家自然科學(xué)基金作為面上項(xiàng)目資助，上海市科學(xué)技術(shù)委 員會列為 2020 年度第三批重大科研攻關(guān)課題。 2020 年，將一項(xiàng)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)項(xiàng)目 (面上傳感器網(wǎng)絡(luò)的分布自治系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)及協(xié)調(diào)控制理論 )列為重點(diǎn)研究項(xiàng)目， 2020 年，將網(wǎng)絡(luò)傳感器中的基礎(chǔ)理論和關(guān)鍵技術(shù)列入計(jì)劃。 2020 年將水下移動(dòng)傳感器網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)列為重點(diǎn)研究項(xiàng)目。國家發(fā)改委下一代互聯(lián)網(wǎng) (CNGI)示范工程中，也部署了 WSN 相關(guān)的課題。在一份我國未來 20 年預(yù)見技術(shù)的調(diào)查報(bào)告中，信息領(lǐng)域 157 項(xiàng)技術(shù)課題中有 7 項(xiàng)與傳感器網(wǎng)絡(luò)直接相關(guān)。 2020 年初發(fā)布的《國家中長期科學(xué)與技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要》為信息 技術(shù)定義了 3 個(gè)前沿方向，其中 2 個(gè)與 WSN 的研究直接相關(guān)，即智能感知技術(shù)和自組織網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。我國 2020 年遠(yuǎn)景規(guī) 劃和 “十五 ”計(jì)劃中，將 WSN 列為重點(diǎn)發(fā)展的產(chǎn)業(yè)之一。 總體上國內(nèi)關(guān)于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究還處于剛剛起步的階段，大部分工作仍是在針對網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的設(shè)計(jì)仿真和實(shí)驗(yàn)階段，而且國內(nèi)自行研制的無線智能傳感節(jié)點(diǎn)較少，都是購買 Mote 產(chǎn)品進(jìn)行前期探索，這方面同國外的差距較大。由國內(nèi)外無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究現(xiàn)狀可見，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)研究有著巨大的科學(xué)意義和應(yīng)用前景，已經(jīng)成為當(dāng)今前沿性的熱點(diǎn)研究方向之 一，必將成為對 21 世紀(jì)產(chǎn)生巨大影響力的高新技術(shù)之一。 Zigbee是基于 。根據(jù)這個(gè)協(xié)議規(guī)定的技術(shù)是一種短距離、低功耗的無線通信技術(shù)。這一名稱來源于蜜蜂的八字舞，由于蜜蜂 (bee)是靠飛翔和 “嗡嗡 ”(zig)地抖動(dòng)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)。其特點(diǎn)是近距離、低復(fù)雜度、自組織、低功耗、低數(shù)據(jù)速率、低成本。主要適合用于自動(dòng)控制和遠(yuǎn)程控制領(lǐng)域，可以嵌入各種設(shè)備。簡而言之， ZigBee 就是一種便宜的，低功耗的近距離無線組網(wǎng)通訊技術(shù)。 目前，市場上存在諸多無線技術(shù)，大多數(shù)的應(yīng)用目標(biāo)旨在提高所傳輸數(shù)據(jù)的速率和傳輸距離。而對于諸如工業(yè)控制、環(huán)境監(jiān)測、商業(yè)監(jiān)控、汽車電子、家庭數(shù)字控制網(wǎng)絡(luò)等應(yīng)用中，系統(tǒng)所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量小，傳輸速率低，系統(tǒng)所使用的終端設(shè)備通常為采用電池供電的嵌入式設(shè)備，如無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，因此，這些系統(tǒng)必須要求傳輸設(shè)備具有成本低、功耗小的特點(diǎn)，針對這些特點(diǎn)和需求，由英國Invensys 公司、日本三菱電氣公司、美國摩托羅拉公司及荷蘭飛利浦等公司在2020年共同宣布組成 Zigbee技術(shù)聯(lián)盟，共同研究開發(fā) Zigbee技術(shù)。目前該技術(shù)已吸引了上百家芯片公司、軟件開發(fā)商、系統(tǒng)集成商等公司等的加盟，而且，這個(gè)技術(shù)聯(lián)盟還在不斷地發(fā)展壯大 目前國內(nèi)智能家居控制仍多采用傳統(tǒng)控制方式，傳統(tǒng)控制系統(tǒng)一般是通過有線的方式來組建的，功能需求越多安裝越復(fù)雜，它具有以下幾個(gè)弊端： ，安裝空間大 ，浪費(fèi)材料 ，擴(kuò)展性差 ，損耗能量 ，且影響美觀 隨著 Zigbee 無線通訊技術(shù)的發(fā)展，智能家居行業(yè)能夠沖破這 種 “有線 ”的束縛，使民眾有望體驗(yàn)安裝簡單、調(diào)試維護(hù)方便、價(jià)格合適的無線智能家居帶來的輕松、便捷的生活。 隨著時(shí)間的推移， Zigbee技術(shù)將會變得越來越完善，它在智能家居的應(yīng)用也 會變得越來越多， Zigbee無線智能家居將逐漸成為主流。試想一下，家居設(shè)備之間不用通過任何 “線 ”的連接，而是通過 Zigbee 協(xié)議連接成一個(gè)物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通訊。在家居空間內(nèi)，人們在任意地方可以隨意地控制家居環(huán)境中的設(shè)備，享受智能家居帶來的愜意和輕松。 新一代的無線智能家居網(wǎng)絡(luò)，將以無需布線和使用相對自由，建立起人們對無線家居設(shè) 備的全新體驗(yàn)和享受。它組網(wǎng)靈活，成本低廉，消除了開槽、穿墻等繁瑣的工作程序，總體費(fèi)用低；移動(dòng)性強(qiáng)、擴(kuò)張性強(qiáng)，可擺脫 “線 ”