藍牙技術在智能家居控制系統中的運用

黃利紅

摘要：智能家居技能為人們營造舒適的生活環境，還能夠滿足人們對高要求生活的需求。而在藍牙技術的基礎上實現智能家居控制系統的設計，是加強家庭信息與外界交流的方式，也是進一步實現生活智能化的手段。

關鍵詞：智能家居;藍牙;控制系統

中圖分類號：TP274 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2020）01-0071-02

隨著經濟實力的不斷提高，我國對科技的進步與研發提供了強力的支持，各類智能家電不斷出現并應用于人們生活中。智能家居為人們的生活帶來便利的同時，也為人們的使用和管理帶來了困難。為保證人們的生活質量，必須構建智能家居控制系統。

1 智能家居控制系統功能要求和總體方案

從本質上來說，智能家居系統屬于集成性家居系統，它實現了信息家電、家庭安防、家居自動化于網絡的深度融合，更加具備開放性、職能性以及人性化的特點。在技術層面上，對于系統的功能要求主要有以下幾點：

（1）實現有效控制白色家居及其他設備，另外對其進行合理的調節與全面的監測。

（2）實現黑色家電與視頻設備的有效溝通，建立黑色家電與外部世界的信息溝通渠道。另外，能夠對黑色家電進行實時的監測與有效的控制[1]。

（3）為實現用戶遠程控制的需求，以及保證系統內信息的有效交換，需要在系統中建立對外接口。

（4）為保證智能家居的使用更加安全，智能家居控制系統必須擁有報警功能。在危急情況下，系統能夠自動撥打預先設置好的號碼進行報警。

綜上所述，智能家居控制系統主要由兩個部分構成。其一是家庭安防系統，保證智能家電在使用過程中的安全性。其二是智能家居布線系統，為智能家居的使用提高便捷性。

2 智能家居中用到的藍牙技術

2.1 傳統藍牙技術

作為無線通信技術，藍牙能夠實現設備終端在短距離內的信息通信。在特點上，它具備低成本、開放化的特色。如手機、電腦等信息終端設備，因為安裝了藍牙模塊，能夠實現兩臺或多臺設備之間的信息傳遞。這種信息傳遞不需要以有線為媒介，也不許構建具體的通信設施與線路[2]。因此，無線的通信方式能夠將投入到有限設備的裝置中的錢節省下來，是設備之間的通信與操作低成本化，以最小的成本投入獲取最高效的信息通信。

藍牙在進行工作時，主要分為兩種模式：主設備工作模式、從設備工作模式。通過字面意思不難發現，進入主設備工作模式的藍牙設備將在數據傳輸中占據主導位置，而從設備必須依附于主設備，在多個方面與主設備保持高度一致。而當兩臺設備間進行數據傳輸時，作為主設備，將直接決定傳輸的速率與時間。另外，主從設備之間并不是一對一的關系。一臺主設備往往需要同時連接多臺從設備，因此，由主設備進行主導也有利于一對多傳輸關系的展開。傳統的藍牙技術在組網時，主要應用兩種模式，一為微微網，一為散射網，但這兩種模式并不是毫不相關的。在進行組網時，微微網模式也可轉換為散射網模式。當藍牙技術中存在多個微微網時，既可通過節電橋接，使其轉換為散射網。另外，藍牙規范的核心為藍牙協議，在藍牙協議的基礎上，藍牙標準的實現主要依靠于軟件與硬件兩個部分。

2.2 低功耗藍牙技術

Wibre技術即為低功耗傳輸技術，它的加入成功幫助藍牙4.0降低了功能的消耗。因此，藍牙4.0在功能方面最大的突破就是其低功耗。再待機及運行時，藍牙4.0都不會為設備造成過重的電量消耗負擔。具體來說，假如為設備安裝一顆紐扣電池，以藍牙4.0的功耗，該電池能夠維持設備2～3年的運行時間。另外，藍牙4.0在通訊距離上成功突破了100m，而且其成本更低，延遲小于3ms，能夠進行AES—128加密，同時還支持跨供應商的相互操作[3]。藍牙4.0以其多項優勢，在適用領域上打破了傳統藍牙技術的限制，不再僅適用于WAN領域，不斷擴展其應用范圍。

藍牙4.0的低能耗協議與之前的藍牙協議底層基本相同，只是針對傳感器網絡應用推出了通用屬性剖面（GATT）和屬性協議（ATT），如圖1所示。

3 系統測試

對于智能家居而言，在對控制器應用進行測試時，主要針對其通信性能進行測試，確保系統的通信性能符合使用的需要。其中主要通過對控制器的藍牙通信性能及遠程訪問性能兩個方面進行詳盡的測試。

4 系統測試具體應用

4.1 藍牙通信測試

藍牙V4.0版本中，在傳輸速度與傳輸范圍上都有了較大的突破。根據第12代藍牙技術標準，理論上其傳輸速度的標準為24Mbps，也就是3MB/s，有效的覆蓋范圍為100米。在對智能家居控制系統進行測試時，基于家庭日常對信息數據傳輸的需求，進行檢測。一般情況下，智能家居系統中進行信息傳遞的數據都偏小，因此在測試時也選取5M大小的文件進行傳遞，以此為定量，測試設備不同距離情況下傳輸速度的變化，采取由近到遠的測試方式，考察系統的藍牙通信性能。

通過測試發現，當距離越小時，傳輸速度越佳，傳輸距離為1米時，傳輸速度達到最高值。系統的藍牙通訊[4]。通信性能受距離的限制，最遠傳輸距離為30至40米，而且傳輸速率最大值與最小值之間差距較大。檢測結果中的數據是可以滿足日常生活中對智能家居系統通信性能的需要的。

4.2 遠程訪問測試

遠程訪問主要依賴網頁瀏覽器作為控制平臺。這一檢測主要是在同一時間對智能家居控制器發出不同數量的并發請求，測試其持續時間、成功數、失敗數及平均響應時間的變化。

通過測試結果發現，控制器能維持良好的控制狀態。 該系統的全程訪問性能良好，基本滿足日常生活需求。

5 結語

隨著我國經濟實力的不斷上升，科技領域得到快速的發展，越來越多智能家居步入到人們的生活中。智能家居深入生活是因為人們對生活有著更高水平的需求。基于此，為了方便對智能家居進行管理，在藍牙技術在基礎上構建智能家居控制系統，是人們當代生活的進一步需求。控制系統的建立也更加方便家庭與外界進行信息交流。

參考文獻

[1] 王國棟.基于藍牙技術的智能家居控制系統設計與實現[D].呼和浩特：內蒙古大學，2019.

[2] 楊長龍.基于藍牙技術的智能家居控制器的研究與設計[D].北京：北京工業大學，2013.

[3] 朱彩麗，李燦平.基于藍牙智能家居控制系統設計[J].電子制作，2015（05）：11.

[4] 劉星.基于藍牙和單片機的智能家居控制系統設計[J].電子技術，2013，42（11）：46-48.