電力線載波通信技術(shù)智能家居應(yīng)用分析

　　1、智能家居主流技術(shù)

　　智能家居誕生很早，進(jìn)入我國(guó)也有十幾年的時(shí)間，但智能家居在我國(guó)的發(fā)展卻一直不溫不火，直到近年隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用推廣，該領(lǐng)域才被大眾所廣泛認(rèn)知。2012年初，國(guó)家確定將智能家居列入“十二五”規(guī)劃的九大產(chǎn)業(yè)。近兩三年來(lái)，智能家居快速發(fā)展，家電企業(yè)，安防對(duì)講廠家以各自的優(yōu)勢(shì)產(chǎn)品為切入點(diǎn)，紛紛加入智能家居行業(yè)，國(guó)內(nèi)外品牌都在搶奪這塊市場(chǎng)。

　　智能家居本質(zhì)上是為人服務(wù)、為家庭服務(wù)，是為了改善人們的生活舒適度，提高生活質(zhì)量。從技術(shù)的角度來(lái)看，關(guān)鍵還是相關(guān)技術(shù)的發(fā)展能否適合人們對(duì)于現(xiàn)代家庭生活的更高需求。智能家居的應(yīng)用要求是：

　　使用方便，無(wú)論老人還是孩子都可以輕松操作；

　　擴(kuò)展隨心所欲，根據(jù)需要想加就加，自己就能DIY；

　　產(chǎn)品性能穩(wěn)定，使用安全；

　　安裝非常簡(jiǎn)單，無(wú)論新房還是舊房都可使用；

　　智能家居產(chǎn)品要想能夠像計(jì)算機(jī)、手機(jī)一樣走進(jìn)千家萬(wàn)戶，真正惠及每個(gè)人的生活，就必須滿足以上最基本的要求。而要實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，其產(chǎn)品所采用的技術(shù)是關(guān)鍵，那么，我們先來(lái)看看智能家居領(lǐng)域的主流技術(shù)。

　　智能家居主流技術(shù)

　　智能家居領(lǐng)域由于其多樣性和個(gè)性化的特點(diǎn)，也導(dǎo)致了技術(shù)路線和標(biāo)準(zhǔn)眾多，沒(méi)有統(tǒng)一通行的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系。從技術(shù)應(yīng)用角度來(lái)看主要有三類(lèi)主流技術(shù)：

　　總線技術(shù)

　　總線技術(shù)的主要特點(diǎn)是所有設(shè)備通信與控制都基于一條總在線，是一種全分布式智能控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，其產(chǎn)品模塊具有雙向通信能力，以及互操作性和互換性，其控制部件都可以編程。市場(chǎng)上比較有影響力的總線技術(shù)包括LonWorks、KNX、EIB、CAN、BACNet等。總線技術(shù)類(lèi)產(chǎn)品比較適合于樓宇智能化以及小區(qū)智能化等大區(qū)域范圍的控制，其優(yōu)勢(shì)在于技術(shù)成熟、系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠性高，應(yīng)用也比較廣泛，但一般設(shè)置安裝比較復(fù)雜，造價(jià)較高，工期較長(zhǎng)，只適用新裝修或?qū)εf房進(jìn)行改造需要重新布線的用戶，且后期需要專(zhuān)業(yè)人員進(jìn)行維護(hù)。

　　無(wú)線通信技術(shù)

　　無(wú)線通信技術(shù)眾多，目前已經(jīng)成功應(yīng)用在智能家居領(lǐng)域的無(wú)線通信技術(shù)方案主要包括：射頻（RF）技術(shù)（頻帶大多為315 和433MHz）、IrDA紅外線技術(shù)、HomeRF 協(xié)議、Zigbee 標(biāo)準(zhǔn)、Z-Wave 標(biāo)準(zhǔn)、Z-world 標(biāo)準(zhǔn)、X2D 技術(shù)等。無(wú)線技術(shù)方案的主要優(yōu)勢(shì)在于無(wú)需布線，安裝方便靈活，而且根據(jù)需求可以隨時(shí)擴(kuò)展或改裝。而無(wú)線通信最大的缺點(diǎn)在于信號(hào)容易受干擾，導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定，直接影響用戶體驗(yàn)。

　　電力線載波通信技術(shù)

　　電力線載波通信技術(shù)充分利用現(xiàn)有的電網(wǎng)，兩端加以調(diào)制解調(diào)器，直接以50Hz 交流電為載波，再以數(shù)百KHz的脈沖為調(diào)制信號(hào)，進(jìn)行信號(hào)的傳輸與控制。電力載波技術(shù)優(yōu)勢(shì)非常明顯，成本低、有現(xiàn)成的電源線、一線兩用，價(jià)格低廉，延伸方便，不需要重新架設(shè)網(wǎng)絡(luò)，只要有電力線，就能進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞，即充分利用現(xiàn)有的電力網(wǎng)，便能簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)家居智能化的改造，只要有供電網(wǎng)絡(luò)的環(huán)境就能夠使用。

　　從技術(shù)和成本角度，電力線載波通信技術(shù)更具優(yōu)勢(shì)：

　　。健康環(huán)保：現(xiàn)在技術(shù)的進(jìn)步已經(jīng)有夠多的射頻污染在傷害著我們的身體，電力載波通過(guò)實(shí)實(shí)在在的電力線在傳輸信號(hào)，所以不會(huì)產(chǎn)生任何的對(duì)身體有害的射頻干擾；

　　。安裝調(diào)試簡(jiǎn)單：無(wú)需額外布線，，其充分利用現(xiàn)有的電力網(wǎng)便能簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)家居智能化的改造，用戶只需換個(gè)開(kāi)關(guān)即可實(shí)現(xiàn)智能控制，這為已裝修好房子的住戶提供了享受智能家居的可能；

　　。信號(hào)穩(wěn)定：沒(méi)有所謂的穿墻能力的干擾，在任何一個(gè)場(chǎng)所，電力線的零火線都是通的，只要是通的就能傳送信號(hào)。

　　2、電力載波技術(shù)在智能家居應(yīng)用

　　電力載波在國(guó)外智能家居領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)有幾十年，在智能家居進(jìn)入我國(guó)時(shí)，電力載波也是最先被引入的技術(shù)，然而傳統(tǒng)的電力線載波也存在許多弱點(diǎn)，如通道干擾大、信息量小、頻率擁擠等，同時(shí)傳統(tǒng)窄帶調(diào)制技術(shù)傳輸速率較低（傳輸一個(gè)指令需要0.883s）。這使得在過(guò)去較長(zhǎng)的一段時(shí)間限制了電力載波技術(shù)在智能家居行業(yè)的應(yīng)用。隨著電力載波技術(shù)的不斷發(fā)展，國(guó)內(nèi)載波芯片廠家已開(kāi)發(fā)出使用OFDM調(diào)制技術(shù)的載波通信系統(tǒng)，峰值通信速率可以達(dá)到400kbps，穩(wěn)定運(yùn)行通信速率也已經(jīng)達(dá)到100kbps，足以滿足現(xiàn)有智能家居應(yīng)用對(duì)速率的需求，也讓我們看到電力載波在智能家居領(lǐng)域應(yīng)用的廣闊前景。

　　例如某智能家居公司開(kāi)發(fā)的采用BPSK調(diào)制方式的電力載波智能產(chǎn)品，完全能滿足智能家庭控制的需求，同時(shí)能夠?qū)崟r(shí)檢測(cè)設(shè)備用電，為用戶了解用電情況，提高用電效率提供了有效的工具。另外，該產(chǎn)品也能夠與該品牌的其他系列產(chǎn)品無(wú)縫銜接，實(shí)現(xiàn)豐富的智能功能應(yīng)用。再通過(guò)對(duì)通信數(shù)據(jù)進(jìn)行協(xié)議加密，可以確保通信的可靠性和安全性。

　　電力計(jì)量，助力節(jié)能環(huán)保

　　低碳、節(jié)能、可持續(xù)發(fā)展，這是近年來(lái)國(guó)家不斷倡導(dǎo)的生活方式，節(jié)能環(huán)保的概念也已經(jīng)深入人心。對(duì)于家庭用戶如何做才能達(dá)到更好的節(jié)能效果呢，顯然，能做的事情要比把白熾燈泡換成節(jié)能燈泡多得多。知己知彼，百戰(zhàn)不殆，要想節(jié)能，首先必須知道家庭用能設(shè)備的能耗情況，電力載波產(chǎn)品對(duì)用能設(shè)備的能耗數(shù)據(jù)采集有著天然的優(yōu)勢(shì)，該系列產(chǎn)品中的電力計(jì)量模塊可以對(duì)每一個(gè)或每一組家庭用電設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)統(tǒng)計(jì)，就可以了解家庭用電的實(shí)際情況，然后根據(jù)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，進(jìn)而制定一套自家的節(jié)能方案。在電力載波模塊和負(fù)載間安裝REM計(jì)量模塊，就可以實(shí)時(shí)獲取該路負(fù)載的用電數(shù)據(jù)。

　　對(duì)于電器用電量的統(tǒng)計(jì)，可以采用分時(shí)段，比如按照電費(fèi)的峰時(shí)段和谷時(shí)段，對(duì)不同家用電器可以采用對(duì)每個(gè)設(shè)備進(jìn)行計(jì)量或每一類(lèi)電器進(jìn)行計(jì)量，如照明用電，空調(diào)用電等。在采集了有關(guān)電力消耗和各種設(shè)備情況準(zhǔn)確實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)后，可以在智能交互終端上顯示出來(lái)；可以通過(guò)一些計(jì)算公式將原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成人們所熟悉的信息，如耗電多少，需要付多少電費(fèi)；也可以以圖表形式展示。亦或通過(guò)智能軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、挖掘，自動(dòng)優(yōu)化匹配各類(lèi)家電設(shè)備，來(lái)達(dá)到幫助人們更好地管理、節(jié)約、監(jiān)控、優(yōu)化家庭能源使用的效果。打造家庭綠色生活，在減輕環(huán)境負(fù)擔(dān)的同時(shí)，也可以充分提高家庭生活的舒適度。

　　如果將該系統(tǒng)應(yīng)用在酒店客房，可以針對(duì)每個(gè)客房客人入住時(shí)間內(nèi)的用電量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，通過(guò)提供節(jié)能獎(jiǎng)勵(lì)等方法倡導(dǎo)低碳環(huán)保。如果將該系統(tǒng)應(yīng)用于商務(wù)樓宇，在需要的位置安裝電力計(jì)量模塊進(jìn)行能耗統(tǒng)計(jì)，然后根據(jù)數(shù)據(jù)分析對(duì)設(shè)備用戶和照明用電進(jìn)行優(yōu)化管理。

　　3、即插即用，觸手可及的智能家居

　　從智能家居概念提出至今，智能家居似乎一直都在研究和試圖迎合高端人群的需求，高端的定位，貴族的價(jià)格，動(dòng)輒幾萬(wàn)、十幾萬(wàn)、甚至幾十萬(wàn)的系統(tǒng)，還必須對(duì)家里重新布線，這讓普通百姓對(duì)智能家居的感受是多么地遙不可及。

　　而電力載波智能家居產(chǎn)品在家居中的應(yīng)用最大的特點(diǎn)就是無(wú)需額外布線，只需在普通開(kāi)關(guān)面板后面加裝電力載波模塊，或者用帶控制面板的電力載波開(kāi)關(guān)替代原有的普通開(kāi)關(guān)，也可以通過(guò)裝載了配套應(yīng)用軟件的移動(dòng)終端進(jìn)行控制，就可以輕松地體驗(yàn)智能控制所帶來(lái)的便利。

　　1、任何對(duì)智能家居有興趣或者希望先嘗試體驗(yàn)一下的客戶，都可以先試裝幾個(gè)產(chǎn)品，待實(shí)際體驗(yàn)后，再考慮將系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)展；

　　2、最簡(jiǎn)單的系統(tǒng)組成，不需要昂貴的價(jià)格，就能讓便利的生活觸手可及，智能家居體驗(yàn)不再只是貴族的享受；

　　3、對(duì)于行動(dòng)不便的老人或殘疾人，這讓便利更加的實(shí)在，智能家居不再只是一個(gè)概念，而是能夠?qū)崒?shí)在在地惠及到有需要的人。

　　擴(kuò)展隨心所欲，與其他系統(tǒng)互融互通

　　電力載波智能家居系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)的方式可以簡(jiǎn)單，如通過(guò)用戶來(lái)直接對(duì)家庭設(shè)備進(jìn)行各種操作，如遙控開(kāi)關(guān)窗簾，遠(yuǎn)程切斷電視機(jī)電源；也可以復(fù)雜，如用戶可以設(shè)置場(chǎng)景（批量執(zhí)行控制指令）、定時(shí)啟動(dòng)、條件執(zhí)行等，系統(tǒng)在任何時(shí)候都能夠方便地進(jìn)行擴(kuò)展，也可以與其他智能家居系統(tǒng)互融互通，如圖3所示，可以滿足用戶不斷變化和增長(zhǎng)的需求。

　　結(jié)束語(yǔ)

　　智能家居正逐漸從最初的“理想很豐滿，現(xiàn)實(shí)很骨感”的境遇中走出，將走進(jìn)尋常百姓人家，便捷人們的生活，提升人們的生活質(zhì)量。從技術(shù)的創(chuàng)新角度來(lái)看，雖然智能家居系統(tǒng)技術(shù)推陳出新、層出不窮，但各項(xiàng)技術(shù)都有自己的優(yōu)勢(shì)與特點(diǎn)，都有它最適合的應(yīng)用環(huán)境，可能短時(shí)間內(nèi)誰(shuí)也無(wú)法完全替代誰(shuí)，只是不同技術(shù)在各種場(chǎng)合的適應(yīng)性不同。根據(jù)內(nèi)容和環(huán)境需要，選擇最合適的技術(shù)，能夠?yàn)橛脩籼峁?shí)際的幫助，達(dá)到理想的效果才是最重要的。