２０１２年第６期　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　ＮＯ．６．２０１２　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　百家讲坛

蓝牙技术在物联网智能家居中的应用

何晓明　赵艳玲

（乐山职业技术学院，四川　乐山　６１４０００）

【摘　要】在介绍物联网技术与蓝牙技术基本概念的基础上，分析了蓝牙技术应用于物联网智能家居中的可行性，比较了当前智能家居中主流通信技术Ｚｉｇｂｅｅ与蓝牙技术的优劣势，最后对蓝牙技术在未来智能家居中的应用进行了探讨。

【关键词】物联网；蓝牙技术；智能家居；ｚｉｇｂｅｅ

文章编号：１６７３－０３８０（２０１２）０６－０２３９－０１

物联网（ｔｈｅ　ｉｎｔｅｒｎｅｔ　ｏｆ　ｔｈｉｎｇｓ）是“物物相联”的互联网，是在互联网技术基础上进行延伸和扩展，将其用户端扩展到了任何物品和物品之间的一种新型网络技术。从１９９９年诞生以来，通过欧盟与美国的大力推广，被视为是继数字通信网与互联网技术之后的第三次网络技术革命。它集成了从传感器、控制器、通信技术到云计算的各种技术成果，被广泛应用于智能家居、交通物流、环境保护、公共安全、智能消防、工业监测、个人健康等各种领域。

从技术架构上讲，物联网主要分为三个层次，即感知层，网络层与应用层。感知层主要由各种传感器组成，相当于人的五官与皮肤，是物联网识别物体、采集信息的来源，是整个物联网应用的基石，随着传感器技术的发展，物联网感知层采集信息更为准确与灵敏，为后续的应用层开发提供有力的保障。网络层是物联网的信息传输层，相当于人的神经中枢，其主要作用是将感知层采集到的原始信息进行简单处理以后发送给控制中心。这一层主要以现有的无线通信技术为基础，由各种私有网络、互联网、有线和无线通信网、网络管理系统和云计算平台等组成。应用层是面向服务对象的接口，相当于人的大脑，负责处理由网络层传输过来的信息，并根据用户需求实现智能应用。

物联网智能家居系统是应用物联网技术，在传统家居环境下，将各种零散无序的电器整合成统一整体，实现家电的全程自动控制，满足用户高效管理需求的一种新型家居模式。其主要的子系统有家居感知系统、家庭网络系统、智能家居控制管理系统等，分别对应物联网技术的感知层、网络层与应用层。在其家庭网络系统中，现实家居环境要求其网络通信具有距离短、准确度高、抗干扰强等特点，这无疑为蓝牙技术等新型无线网络通信技术的介入提供了契机，也使得蓝牙技术在这一领域的物联网应用中具备了天然的优势和广阔的前景。

蓝牙技术（ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ），是一种支持设备短距离通信的无线通信技术。能在包括移动电话、ＰＤＡ、无线耳机、笔记本电脑、相关外设等众多设备之间进行无线信息交换。蓝牙技术主要采用分散式网络结构以及独家的快速跳频和短包技术，极大地提升了无线通信在复杂环境下的抗干扰能力，同时支持点对点及点对多点通信，工作在全球通用的２．４ＧＨｚ　ＩＳＭ免费频段，其数据速率可达为１Ｍｂｐｓ，有效传输距离为１０－１００米，具有抗干扰强，稳定性强，安全性高，低能耗等特点。

从上述的技术分析可以看出，物联网智能家居系统中的网路通信技术主要传输的是家用电器的控制信号，蓝牙技术　１ｍｂｐｓ的传输速率已能完全满足通常只有几十ｋｂ的控制信号传输。在传输距离上，相比红外传输１米的传输距离和ＷＬＡＮ１００米的传输距离，蓝牙技术

１０－１００米的传输距离适中，与实际家居环境正相宜。而其独创的快速跳频技术（１秒钟内转换１６００次频率）更有力提高了抗干扰能力，使之更能适应现代家居中复杂的通信环境，也使得通信安全得以保障。此外，蓝牙技术传输功耗低，仅为１０－１００ｍＷ，也为智能家居电器中智能控制模块的普及应用奠定了基础。

蓝牙技术尽管拥有上述技术优势，但在现有相对成熟的物联网智能家居系统中，其主要采用的无线通信技术为ｚｉｇｂｅｅ技术。比较两种通信技术的特点不难发现，尽管ｚｉｇｂｅｅ在传输速率和安全性上逊色于蓝牙技术，但ｚｉｇｂｅｅ系统的复杂性要远远小于蓝牙系统，ＺｉｇＢｅｅ协议栈简单，实现相对容易，需要的系统资源也较少，据估计运行ＺｉｇＢｅｅ需要系统资源约２８Ｋｂ；蓝牙协议栈相对复杂，它需要系统资源约为２５０Ｋｂ。同时，其协议的简单性也使得ｚｉｇｂｅｅ系统构建更为迅速与灵活，所需功耗更低，芯片价值更便宜，更适合目前物联网智能家居的需求，这也是当前蓝牙技术在智能家居领域应用上面临的主要问题。

尽管在现有的智能家居系统中并未被广泛使用，但蓝牙技术在未来智能家居系统中的应用前景仍被看好。目前的智能家居系统传递的控制信号仍主要以按键触发信号为主，在未来的智能家居控制系统中，语音控制信号将被大量使用，目前智能家居中主流的ｚｉｇｂｅｅ系统并不能支撑语音通信对传输速率的要求，相对高速率的蓝牙技术无疑将成为首选，并且凭借蓝牙技术在语音通信应用中的成熟基础（以蓝牙耳机为代表），更为其在未来智能家居中的应用推广缩减了研发时间。此外，在更为复杂的未来智能家居系统中，蓝牙技术的高抗干扰性与高安全性也为其增色不少。随着微电子制造技术的发展，蓝牙芯片的成本在不断降低，其构网时间大幅缩短，处理效率明显提高，从而弥补了与ｚｉｇｂｅｅ技术在这些领域的差距，这更为其在未来智能家居中的广泛应用奠定了坚实基础。除了技术上的优势而外，蓝牙经过１０多年的发展更形成了完善的国际化规范与更全面的应用模式，其技术兼容性也得到众多电子产品生产商的认可，这些都成为蓝牙技术独特的优势。我们有理由相信，未来的智能家居系统，必将成为蓝牙技术大有作为之地。

参考文献：［１］臧大进等，“基于物联网的智能家居系统设计与实现”，襄樊学院学报，２０１０年１１月［２］刘钇汐，“蓝牙与ｚｉｇｂｅｅ的简要比较与分析”，河北理工大学学报，２００７年９月

架刚度，适当提高悬架阻尼，更利于确保汽车平顺性；

（２）利用ＶＰＧ软件，以有限元角度为出发点，对求解动力学的基本思想、方法进行探究；在构建模型过程中，应充分考虑到整车中各个零部件的刚性与柔性特征；对元件材料、约束性以及连接方式等进行分析，以此确保虚拟样机模型的仿真性，如实反映汽车试验的实际情况，提高结果分析的可靠性、精准性；

（３）从试验结果来看，通过采取虚拟样机试验模式，与真实道路试验结果较为相近，但是也存在一定误差不容忽视。这种误差

可能源自两方面问题：其一，在虚拟汽车对真实条件简化中产生的误差；其二，道路仿真参数的调整误差。这些都是今后研究与努力的方向。

参考文献：

［１］王明容，宋永增，甄子健，任尊松．汽车平顺性建模与仿真分析［Ｊ］．汽车技术，２００５（４）

［２］雷良育．基于虚拟现实的汽车平顺性仿真试验系统及其关键技术研究［Ｄ］．浙江大学：机械制造及其自动化，２００５

ＣＨＩＮＡ－ＡＳＥＡＮ　　ＥＸＰＯＳＴＩＴＩＯＮ

　２３９