ZigBee、Z-Wave推动智能家居技术不断成长

2021-01-11来源: EEWORLD关键字:ZigBee  Z-Wave

让我们的家居设备变得更聪明,更好的服务于生活中去,是我们每一个家庭的愿景,为此众多智能家居产品不断在市场上涌现,市场规模也在不断扩大。根据MarketsandMarkets发布新的市场研究报告,全球智能家居市场规模预计将从2020年的783亿美元增长到2025年的1353亿美元,预测期间复合年增长率为11.6%。

 

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智能家居市场的增长受到许多因素的推动,例如互联网用户数量的增加,发展中经济体人们可支配收入的增加,偏远地区家庭监控的重要性日益提高以及对节能和低碳的需求不断增长面向排放的解决方案。

 

 

那么智能家居市场到底是什么?在这个细分市场取得成功的条件是什么?什么是智能家居技术…关于智能家居的问题层出不穷,下面我们就详细了解一下智能家居到底“火”在哪儿?

 

 

智能家居是一种使用无线智能设备提供每日便利的互联家庭。这些设备所带来的现代化有助于提高生活质量。通常,这些设备基于云计算,内置AI,可以通过语音或智能手机控制。

 

智能家居是一种联网家居,它使用无线智能设备,提供日进日出的方便。未来智能家居设备的潜力是巨大的,只有你想不到,没有你看不到。例如,配备内部摄像头、电脑和无线连接的冰箱。可以通过智能手机查看冰箱里的东西,了解哪些食品需要订购。或者可以远程使用慢炖锅,这样晚餐就可以在指定的时间做好。简而言之,这种自动化将提高生活质量,同时节省时间和减少压力。节能省钱的家庭温度和景观浇水控制,辅以智能设备的天气感应能力,是另一个优势。

 

智能家居应用非常广泛,但大多数应用都可以归入以下类别之一。有了智能家居设备,我们就会多了几句类似“Hi, Alexa”和“Hi谷歌”的口头禅。但其他应用就不那么明显了,比如安全和能源管理。

 

家庭自动化

智能家庭娱乐

安全与安全

环境控制和能源管理

现在有哪些智能家居设备?

 

现在有很多不同类型的智能设备。一些供应商可能会将自动吸尘器等产品归类为智能家居设备。然而,更被接受的定义是:“连接或管理的设备可以做不止一件事。”例如这些:

 

  1. 智能门锁可以通过代码或指纹和面部识别等生物识别技术远程打开和关闭。

  2. 配备摄像头的智能门铃可以让住户看到谁在门口。出于安全考虑,一些设备可以自动录制视频片段。

  3. 带有高清摄像头的监控系统可以监控房子内外的活动,并可以通过智能手机远程观看。

  4. 智能照明可以通过智能手机或语音控制打开和关闭。一些智能照明解决方案可以通过打开或关闭环境光来响应环境光。

  5. 智能洒水器可以远程控制或编程。传感器甚至可以让一些智能洒水器在检测到下雨或由于洒水器损坏而被淹没时关闭。

  6. 智能家电属于一个很广的范畴,包括炊具、洗碗机、洗衣机、烘干机和冰箱。这些设备可以远程监控和控制,也可以接受音频命令。

  7. 智能恒温传感器可以检测温度、湿度和人的存在,然后自动调节温度,以减少能源消耗。

  8. 车库门可以通过手机在任何地方远程监控和控制。

 

为了安全起见,智能设备可以探测火灾、烟雾、一氧化碳、漏水和冰冻温度,以保护管道或农产品。

智能设备可检测运动,玻璃破碎,并通过强行进入提供安全。还有一些其他的想法,比如遥控割草机和自动宠物喂食器,这样即使家里没人喂宠物,宠物也不会挨饿。室内植物自动浇水正努力进入智能家电的行列。

 

智能家居使用什么无线协议?

 

多年来,各种智能家居协议得到了实施。它们包括Wi-Fi、蓝牙、Z-Wave、Zigbee、LTE、Insteon、X10、Universal Powerline Bus (UPB)、Thread、WeMo等专有技术。今天, Z-Wave和Zigbee是两大领先的智能家庭无线协议。

 

Z-Wave

 

Z-Wave标准的背后是Z-Wave联盟。它是一种无线协议,将连接和控制今天的智能家居和物联网设备。今天,市场上有超过3400个Z-Wave智能家居设备。目前Z-Wave联盟董事会支持该技术的公司包括ADT、Alarm.com、Assa Abloy、LEEDARSON Group、Qolsys、Ring、Silicon Labs和STRATIS。

 

Z-Wave从何而来?

 

Z-Wave最初是由丹麦公司Zensys于1999年设计的,作为一种简单、经济、通用的替代家用自动化系统。从那时起,它获得了超过700家家庭电子公司和品牌的支持,包括三星智能、ADT、August、华为、LG、芯科科技、英格索兰和通用电气。如今,市场上有超过2600种不同的Z-Wave认证产品,所有这些产品都是为互操作而设计的。

 

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如何工作?

 

Z-Wave是一个网状网络拓扑结构,专门用于连接智能家居设备,以及管理它们的智能集线器。你可以在智能开关、传感器、恒温器等产品中找到它。与Wi-Fi或普通蓝牙相比,它耗电量要少得多,但仍然可以在一个大小合适的房子中连接设备。

 

它的工作频率为908 MHz和916 MHz。大多数无线设备使用流行的4 GHz频段。因为Z-Wave的工作频率较低,所以几乎是零干扰。

 

根据Z-Wave联盟说法,为了实现可靠的通信,设备之间的距离应为30英尺左右,最大距离为600英尺,使用网格跳跃来实现最佳性能。

 

露天传输距离为328英尺(100米)。如果房子里有障碍物,比如家具,更现实的距离是80英尺。

一个Mesh网络最多可以连接232个设备。而且设备向后和向前兼容。这项技术需要一个网络集线器。兼容的集线器包括Wink husband和SmartThings集线器。

 

控制方便,更安全

 

这种网格设计很巧妙,但Z-Wave还有更多的功能:使用该技术的所有产品必须经过独立测试和认证才能协同工作,这确保了所有Z-Wave设备,无论是谁制造的,都可以从一个地方进行控制,因此,当你离开家的时候,你可以用一个单一的程序同时设置照明、供暖和安全。

 

Z-Wave认证也保证了一定的安全标准,它最新的S2安全框架采用128位AES加密和反入侵措施,包括旨在防范黑客和隐私侵犯的先进功能。这是Z-Wave的一个关键部分,包括ADT和Abode在内的许多安全厂商都在使用它,显然,消费者最不希望系统易受攻击,更不希望罪犯能够关闭你的智能锁和警报。

 

Zigbee

 

ZigBee基于IEEE的802.15.4个人区域网络标准。它是一种已经存在十多年的规范,并且它被广泛认为是Wi-Fi和蓝牙的替代品,适用于某些应用,包括不需要大量带宽的低功耗设备,像你的智能家居传感器。

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Zigbee联盟是Zigbee标准背后的组织,得到了亚马逊、苹果、康卡斯特、谷歌、宜家、恩智浦半导体、北欧半导体、施耐德电气、Silicon Labs、SmartThings(三星)、Somfy、意法半导体、Silicon Labs和德州仪器等行业巨头的支持。今天,联盟拥有3400种认证产品。

 

Zigbee的主要特点是:

 

它利用一种灵活的、自组织的网状网络拓扑结构。

工作在IEEE802.15.4射频(2.4 GHz)和Sub-GHz。

传输速度快:ZIGBEE传输速度为250kbps(超过4 GHz)。传输数据多采用短帧传送,因此,传输速度快,实时性强。

抗干扰力强:Zigbee收发模块使用的是2.4G直序扩频技术,比起一般FSK,ASK和跳频的数传电台来,具有更好的抗干扰能力。

露天传输距离为视线984英尺(300米)。如果房子里有障碍物,比如家具,更现实的距离是75英尺。距离会随着跳跃而增加。

可扩展性强:ZIGBEE组网容易,自恢复能力强,因此,便于在智能家居中进行扩展,增加新设备。理论上,该技术可以在家庭环境中支持多达65,000台设备。

Zigbee设备要么在集线器模式下运行,要么在无集线器模式下运行,这取决于设计。

 

在成本上,目前ZIGBEE芯片出货量比较大的TI公司的CC2430,CC2530以及Freescale的MC1319X,MC1322X系列,其成本均在2~3美金左右,再考虑到其他外围器件和相关2.4G射频器件,BOM成本难以低于10美金,针对智能家居这种成本敏感而有需要大量节点的家用设备,其成本颇为尴尬。

 

Z-Wave和Zigbee一样吗?

 

在实践中,Z-Wave和Zigbee非常相似,但也存在一些显著的差异。其一,Zigbee与Wi-Fi和蓝牙网络使用相同的2.4GHz无线频段,这可能会导致干扰问题。相比之下,Z-Wave接收和传输频率要低得多——欧洲为868.42兆赫,美洲为908.4兆赫。这应该排除了任何此类问题,它也有助于Z-Wave处理比Zigbee更长的设备间距离。

 

Z-Wave还提供了更好的互操作性,而Zigbee的实现因厂商而异。然而,随着越来越多的公司采用最新的Zigbee 3.0协议,Zigbee正在迎头赶上。

 

Zigbee确实有一些优势。尽管Z-Wave在美国市场表现强劲,但在英国,得益于飞利浦和宜家等欧洲大型制造商的支持,你更有可能在智能照明和取暖产品领域找到Zigbee。亚马逊Echo Plus还内置了一个Zigbee集线器,这很方便,而Z-Wave则需要一个单独的控制器,比如三星的SmartThings集线器或罗技的Harmony集线器。

 

此外,在网络容量方面,ZIGBEE虽然支持多达65000个节点,但是在家居场合,又需要多少个节点呢?一个别墅,所有的开关插座窗帘控制加起来,也不会超过100个,如果数量更多,也将超出用户能够使用的极限。因此,庞大的网络容量未必对智能家居应用带来价值。

 

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有哪些智能家居平台可供选择?

 

目前可用的智能家居平台包括亚马逊、谷歌和苹果。预计会有更多的人加入进来。

 

未来智能家居的发展趋势是什么?

 

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目前可用的智能家居平台包括亚马逊、谷歌和苹果。预计会有更多的厂商加入进来。

 

在预测期内,智能音箱市场可能会高速增长

 

智能音箱市场的增长主要由智能家居的普及、高可支配收入、个性化的流行趋势以及多功能设备的快速增长所驱动。诸如企业越来越注重增强客户体验以及消费者对技术先进产品优于传统产品的偏好等因素有望为智能音箱提供商提供机会。

 

此外,人工智能(AI)和自然语言处理(NLP)的最新发展(用于增强语音识别功能)增加了智能家居中对智能音箱的总体需求。

 

智能家居技术将继续发展,会出现更多的应用、功能和集成。下面总结了影响智能家居发展的五大新兴趋势:

 

1.Z-Wave和Zigbee将引领未来智能家居发展。其他协议将继续在市场上占有一席之地,但未来可能会有一些洗牌。Wi-Fi和蓝牙仍将是智能家居领域的一部分。他们还会提供其他无线应用程序。

 

2.新的应用程序继续涌现。例如,使用物联网寻找丢失的钥匙和追踪汽车的位置。此外,智能家庭保健实施将是智能家庭技术领域的一个增长领域。而且,主动型软件和服务有助于将数据以及最佳解决方案传输到最终用户,以便在接收信息后采取措施。主动类型比行为类型能够传输更大的数据量。它可以向最终用户提供有关有效能源使用建议,以及对物理参数采取必要措施以减少能源消耗。

 

3.机器学习和人工智能的整合将会增加。事物将能够与用户进行精确的口头交流,而人工智能将成为解决方案的一部分。此外,人工智能还将帮助用户管理整个家庭运营,包括能源管理、安全和预防性维护。

 

4.智能建筑和智能家居控制将变得更加集中。建筑商将选择集中式而非分散式的智能控制中心。智能家居技术将为未来的家居建筑领域增加一个新的维度。它将为住宅建筑商提供新的功能和额外的收入机会。

 

5.用户体验很重要。随着供应商提供越来越多的产品来服务智能家居市场,用户将有更多的选择,变得更加挑剔。他们将影响并最终决定哪些技术和设备是用户友好的。这将决定未来智能家居设备的成功与否。


关键字:ZigBee  Z-Wave 编辑:muyan 引用地址:http://news.eeworld.com.cn/IoT/ic522447.html

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