无线智能家居有哪些解决方案?

现阶段物联网智能家居的应用极为多元，在设计初期就需要d性地搭配不同的无线连接技术，本篇SKYLAB将从无线模块解决方案的角度来详细分析，哪些无线模块可用于物联网智能家居应用。

基于WiFi技术的智能家居解决方案

WiFi方案的优势是技术成熟，单独的设计就可以接入公网，成本也是相对较低。缺点则是WiFi设备功耗大，无法满足供电供电的需求；接入数量也相对有限，一个家庭路由器只能接入32~64个设备；无法复杂组网，覆盖能力严重受制于路由器的部署。WiFi方案在物联网初级阶段有较大优势，单独的模块依托路由器即可入网，优势明显，虽然接入数量不多，但是在物联网、只能家具未大规模普及的情况下，也可以满足大多数需求。80211ac可能会一定程度缓解WiFi方案缺陷，但是该技术的普及还需要很长的路。适用于部分对功耗要求不明显，且不会大量部署的产品，例如：智能电饭煲，智能空调，智能灯等传统家具入网。

智能家居WiFi模块选型：根据产品实际需求选择WiFi模块的通讯接口、数据速率、发射速率、传输距离、芯片、封装尺寸、供电、天线以及频率范围等。

基于蓝牙技术的智能家居解决方案

蓝牙方案的优势在于低功耗，与手机的交互比较简单。目前蓝牙的优势就是功耗与容易实现与手机的交互，缺点则是设备无法独立入网。而随着蓝牙50与蓝牙mesh的普及，基于蓝牙模块的物联网应用更如雨后春笋。适用于对功耗有要求且需求手机直接就能交互的产品，例如：智能门锁，智能称，智能牙刷，Mesh灯控，智能照明以及智能楼宇。

智能家居蓝牙模块选型：了解蓝牙解决方案的应用场景、需要实现的功能（应用框图），以及功能实现过程中所能提供调用的接口（主从设备，功能），考虑模块供电，尺寸，接收灵敏度，发射功率，Flash，RAM，功耗（广播，连续传输，深度睡眠，待机状态），连接距离，接口，天线，性价比等。

4G模块，也被叫作4G通信模块或4G DTU模块，他是物联网行业具有4G通信功能的一种产品，通过4G模块，我们可以实现工业设备数据通过无线4G网络传输到远端控制中心，并从控制中心通过4G模块远程对工业设备进行数据通信。从而实现工业设备通过无线4G网络的集中管理集中监控。通过4G模块可大大的减少运营人工成本。

4G模块的工作原理

近年来物联网行业飞速发展，通过各种物联网模块来代替人力，应用到了各行各业。那么4G模块的工作原理是怎样的呢，我们就来分析4G模块塔石怎么工作的。4G模块是基于4G网络来进行通信的，4G模块是指支持TD-LTE和FDD-LTE等LTE网络制式的统称。具有通信速度快、网络频谱宽、通信灵活等特点。4G模块在硬件上将射频、基带集成在一块PCB小板上，完成无线接收、发射、基带信号处理功能。软件上通过4GLTE网络传输，对下位机modbus数据进行传输到服务器端，支持心跳包，注册包功能。并可支持软件支持语音拨号、短信收发、拨号联网等功能。

WiFi模块又名串口Wi-Fi模块，属于物联网传输层，功能是将串口或TTL电平转为符合Wi-Fi无线网络通信标准的嵌入式模块，内置无线网络协议IEEE80211bgn协议栈以及TCP/IP协议栈。传统的硬件设备嵌入Wi-Fi模块可以直接利用Wi-Fi联入互联网，是实现无线智能家居、M2M等物联网应用的重要组成部分。

串口WiFi模块的工作原理

串口WiFi模块的工作原理大致如下： 网络发送–TCP数据 => 模块 =>串口数据–单片机接收，反向也是一样的，模块作为一个数据传输的通道。

三、串口WiFi模块在智能插座上的应用

串口wifi模块数据传输速率比较低，一般在几K/S，所以这种传输速率不适合传输和视频等大文件，倒是非常适合传输小数据量的数据，比如开关通断信号、控制信号等。比如将串口WiFi模块应用在传统插座上，再结合手机app就能做成智能WiFi插座。见下图。

智能WiFi插座支持远程WiFi *** 控以及定时开关等功能，可实现在异地对家里各种家用电器的控制，比如控制空调、电饭煲、热水器等的开启和关闭， *** 作方便省心。同时，还可以在此基础上开发更多的功能，比如定时延时，usb充电，网络远控，电量统计，节能省电……

物联网的功能组件：

设备。包括现有常用的设备，例如智能仪表或车辆，这些连接组件已集成到产品设计中。也包括由于物联网技术而出现的新设备，例如宠物追踪器。这样的设备必须具有传感器、通信功能，还将具有其他元素(例如，电源)。另外，根据设备的类型，它可能具有HMI。

传感器和执行器已连接的设备。传感器能够从环境中捕获数据(例如，温度)。执行器响应指令并进行更改设备状态(例如，调节恒温器的温度)。执行器的指令可以来自同一设备上的传感器，也可以来自其他来源(例如，房主回家时，可以通过移动电话激活恒温器)。设备可以同时具有传感器，执行器两类功能。

通信硬件使设备能够连接到网络，以将数据从传感器发送到后端系统。包括用于通过蓝牙，Wi-Fi，ZigBee，LoRa，蜂窝网络(例如GSM，5G，NB-IoT，LTE-M)或多种专有技术进行无线连接或通过固定网络进行无线连接的硬件。有些设备将具有连接到多种类型网络的硬件。

–连接网络(可以是蜂窝网络，固定网络或卫星网络)可以通过Internet或专用网络将来自传感器的数据传递到用户的后端系统。

此外，可以将各种不同的应用软件为最终用户提供附加价值。

–服务端软件包括用于收集和分析来自传感器和其他来源的数据(例如，天气预报数据)的服务器。这些服务端系统可以在公共或私有云或本地硬件中找到。对于非常简单的系统，服务端软件可以是标准PC。

–设备管理，安全性和数据分析等软件平台可确保IoT设备正常运行。这样的平台还包括用于分析数据并改善业务流程的数据分析软件，以及用于存储数据的数据库。

–应用软件还包括计费和客户支持等服务。

物联网价值链还包括设计，构建和管理物联网服务的系统集成商(SI)或开发人员。物理设备通常需要安装和维护。

天工测控主要面对安防，车载，物联网，无人机，机器人，智能家居一类生产企业，提供核心模块技术和方案。其中就包含提供位置信号的定位模块及基于位置信号的应用方案，比如我们的GPS模块、北斗模块、组合导航模块和蓝牙室内定位方案、室内外无缝定位方案、UWB测距应用等；然后把各种信息连接起来，服务于我们智能生活中的无线模块及应用方案，比如WiFi模块、BLE蓝牙模块、组合模块和智能插座方案、无线图传方案、智能照明方案、智能门锁等智能家居类应用方案，为我们的生活提供更多便利，营造一个更安全、舒适的家居环境。

物联网技术架构大致可分为感知层、网络层和应用层三个组成部分。
1、感知层实现对物理世界的智能感知识别、信息采集处理和自动控制，并通过通信模块将物理实体链接到网络层和应用层。
2、网络层主要实现信息的传递、路由和控制，包括延伸网、接入网和核心网，网络层可依托公众电信网和互联网，也可依托行业专用通信网络。
3、应用层摆阔应用基础设施、中间件和各种物联网应用。应用基础设施、中间件为物联网应用提供信息处理、计算等通用基础服务设施、能力以及资源调用接口，以此为基础实现物联网在众多领域的各种应用。
沃腾通讯物联云平台提供三网运营商物联网卡接入、管理、运营和数据服务，提供物联网行业解决方案与平台支撑。

智能家居领域由于其多样性和个性化的特点，也导致了技术路线和标准众多，没有统一通行技术标准体系的现状，从技术应用角度来看主要有三类主流技术：
第一类——总线技术类
总线技术的主要特点是所有设备通信与控制都集中在一条总线上，是一种全分布式智能控制网络技术，其产品模块具有双向通信能力，以及互 *** 作性和互换性，其控制部件都可以编程。典型的总线技术采用双绞线总线结构，各网络节点可以从总线上获得供电，亦通过同一总线实现节点间无极性、无拓扑逻辑限制的互连和通信。
总线技术类产品比较适合于楼宇智能化以及小区智能化等大区域范围的控制，但一般设置安装比较复杂，造价较高，工期较长，只适用新装修用户。
第二类——无线通信技术类
无线通信技术众多，已经成功应用在智能家居领域的无线通信技术方案主要包括：射频（RF）技术（频带大多为315 和43392MHz）、VESP协议、IrDA红外线技术、HomeRF 协议、Zigbee 标准、Z-Wave 标准、Z-world 标准、X2D 技术等。
无线技术方案的主要优势在于无需重新布线，安装方便灵活，而且根据需求可以随时扩展或改装，可以适用于新装修用户和已装用户。
第三类——电力线载波通信技术
电力线载波通信技术充分利用现有的电网，两端加以调制解调器，直接以50Hz 交流电为载波，再以数百KHz 的脉冲为调制信号，进行信号的传输与控制。

天环信息技术PACOM智能建筑能耗系统运用物联网技术，将数据用传感器设备实时感知采集，通过无线网络把楼宇与互联网相连接，实现信息的交换与管控。能帮助用户实现照明智能管控、温度智能管控、能耗智能管控、环境监测管控、空间智能管控及人员和资产定位等内容，对楼宇空间进行智慧化控制、监控、管理。系统在安全性上对系统进行多层加密和黑名单机制，能够提供物联网所需的工业级、政府级、多层级的安全性。以及在平台上加入了AI算法，使其具备超强人工智能算法，通过不断的数据采集、分析、挖掘，能够对整体建筑系统运行进行预测性维护，同时针对用户体验数据、环境数据等进行自动控制策略优化，无感知智控。

---