蓝牙技术在智能家居控制系统中的运用

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　　摘要：智能家居技能为人们营造舒适的生活环境，还能够满足人们对高要求生活的需求。而在蓝牙技术的基础上实现智能家居控制系统的设计，是加强家庭信息与外界交流的方式，也是进一步实现生活智能化的手段。
　　关键词：智能家居;蓝牙;控制系统
　　中图分类号：TP274 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2020）01-0071-02
　　随着经济实力的不断提高，我国对科技的进步与研发提供了强力的支持，各类智能家电不断出现并应用于人们生活中。智能家居为人们的生活带来便利的同时，也为人们的使用和管理带来了困难。为保证人们的生活质量，必须构建智能家居控制系统。
　　1 智能家居控制系统功能要求和总体方案
　　从本质上来说，智能家居系统属于集成性家居系统，它实现了信息家电、家庭安防、家居自动化于网络的深度融合，更加具备开放性、职能性以及人性化的特点。在技术层面上，对于系统的功能要求主要有以下几点：
　　（1）实现有效控制白色家居及其他设备，另外对其进行合理的调节与全面的监测。
　　（2）实现黑色家电与视频设备的有效沟通，建立黑色家电与外部世界的信息沟通渠道。另外，能够对黑色家电进行实时的监测与有效的控制[1]。
　　（3）为实现用户远程控制的需求，以及保证系统内信息的有效交换，需要在系统中建立对外接口。
　　（4）为保证智能家居的使用更加安全，智能家居控制系统必须拥有报警功能。在危急情况下，系统能够自动拨打预先设置好的号码进行报警。
　　综上所述，智能家居控制系统主要由两个部分构成。其一是家庭安防系统，保证智能家电在使用过程中的安全性。其二是智能家居布线系统，为智能家居的使用提高便捷性。
　　2 智能家居中用到的蓝牙技术
　　2.1 传统蓝牙技术
　　作为无线通信技术，蓝牙能够实现设备终端在短距离内的信息通信。在特点上，它具备低成本、开放化的特色。如手机、电脑等信息终端设备，因为安装了蓝牙模块，能够实现两台或多台设备之间的信息传递。这种信息传递不需要以有线为媒介，也不许构建具体的通信设施与线路[2]。因此，无线的通信方式能够将投入到有限设备的装置中的钱节省下来，是设备之间的通信与操作低成本化，以最小的成本投入获取最高效的信息通信。
　　蓝牙在进行工作时，主要分为两种模式：主设备工作模式、从设备工作模式。通过字面意思不难发现，进入主设备工作模式的蓝牙设备将在数据传输中占据主导位置，而从设备必须依附于主设备，在多个方面与主设备保持高度一致。而当两台设备间进行数据传输时，作为主设备，将直接决定传输的速率与时间。另外，主从设备之间并不是一对一的关系。一台主设备往往需要同时连接多台从设备，因此，由主设备进行主导也有利于一对多传输关系的展开。传统的蓝牙技术在组网时，主要应用两种模式，一为微微网，一为散射网，但这两种模式并不是毫不相关的。在进行组网时，微微网模式也可转换为散射网模式。当蓝牙技术中存在多个微微网时，既可通过节电桥接，使其转换为散射网。另外，蓝牙规范的核心为蓝牙协议，在蓝牙协议的基础上，蓝牙标准的实现主要依靠于软件与硬件两个部分。
　　2.2 低功耗蓝牙技术
　　Wibre技术即为低功耗传输技术，它的加入成功帮助蓝牙4.0降低了功能的消耗。因此，蓝牙4.0在功能方面最大的突破就是其低功耗。再待机及运行时，蓝牙4.0都不会为设备造成过重的电量消耗负担。具体来说，假如为设备安装一颗纽扣电池，以蓝牙4.0的功耗，该电池能够维持设备2～3年的运行时间。另外，蓝牙4.0在通讯距离上成功突破了100m，而且其成本更低，延迟小于3ms，能够进行AES—128加密，同时还支持跨供应商的相互操作[3]。蓝牙4.0以其多项优势，在适用领域上打破了传统蓝牙技术的限制，不再仅适用于WAN领域，不断扩展其应用范围。
　　蓝牙4.0的低能耗协议与之前的蓝牙协议底层基本相同，只是针对传感器网络应用推出了通用属性剖面（GATT）和属性协议（ATT），如图1所示。
　　3 系统测试
　　对于智能家居而言，在对控制器应用进行测试时，主要针对其通信性能进行测试，确保系统的通信性能符合使用的需要。其中主要通过对控制器的蓝牙通信性能及远程访问性能两个方面进行详尽的测试。
　　4 系统测试具体应用
　　4.1 蓝牙通信测试
　　蓝牙V4.0版本中，在传输速度与传输范围上都有了较大的突破。根据第12代蓝牙技术标准，理论上其传输速度的标准为24Mbps，也就是3MB/s，有效的覆盖范围为100米。在对智能家居控制系统进行测试时，基于家庭日常对信息数据传输的需求，进行检测。一般情况下，智能家居系统中进行信息传递的数据都偏小，因此在测试时也选取5M大小的文件进行传递，以此为定量，测试设备不同距离情况下传输速度的变化，采取由近到远的测试方式，考察系统的蓝牙通信性能。
　　通过测试发现，当距离越小时，传输速度越佳，传输距离为1米时，传输速度达到最高值。系统的蓝牙通讯[4]。通信性能受距离的限制，最远传输距离为30至40米，而且传输速率最大值与最小值之间差距较大。检测结果中的数据是可以满足日常生活中对智能家居系统通信性能的需要的。
　　4.2 远程访问测试
　　远程访问主要依赖网页浏览器作为控制平台。这一检测主要是在同一时间对智能家居控制器发出不同数量的并发请求，测试其持续时间、成功数、失败数及平均响应时间的变化。
　　通过测试结果发现，控制器能维持良好的控制状态。 该系统的全程访问性能良好，基本满足日常生活需求。
　　5 结语
　　随着我国经济实力的不断上升，科技领域得到快速的发展，越来越多智能家居步入到人们的生活中。智能家居深入生活是因为人们对生活有着更高水平的需求。基于此，为了方便对智能家居进行管理，在蓝牙技术在基础上构建智能家居控制系统，是人们当代生活的进一步需求。控制系统的建立也更加方便家庭与外界进行信息交流。
　　参考文献
　　[1] 王国栋.基于蓝牙技术的智能家居控制系统设计与实现[D].呼和浩特：内蒙古大学，2019.
　　[2] 杨长龙.基于蓝牙技术的智能家居控制器的研究与设计[D].北京：北京工业大学，2013.
　　[3] 朱彩丽，李灿平.基于蓝牙智能家居控制系统设计[J].电子制作，2015（05）：11.
　　[4] 劉星.基于蓝牙和单片机的智能家居控制系统设计[J].电子技术，2013，42（11）：46-48.
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