智能家居基础小米系统建设
请先阅读本文，我们保证在下一篇文章中，智能家居的建设也将开始！
如今，多瑙河可以被智能家居系统封锁。 这样做的好处是价格已经细分得够多了，坏处是我们很容易陷入死胡同，选择一家在 1-2 年内从市场上消失的制造商的产品，我们就剩下了具有完整的系统，该系统不会或非常难以开发。
小米在这方面似乎是一个不错的选择，因为中国制造商正处于繁荣时期，如果继续保持近年来的水平，它不会消失，而是会席卷从美国到澳大利亚的所有市场。
在本文中，我们简要总结了智能家居的含义、构建智能家居的好处以及大多数人将它们用于哪些任务。 但另一方面，你也可以阅读一些关于运行智能家居的技术，作为一种基础，这样如果你看到像 Zigbee 这样的词，你就不必眨眼。
内容 表演
介绍，或者什么是智能家居
智能家居不是现代发明。 在过去，这种系统在几十年前就已经存在，但它们与我们今天所说的智能家居相去甚远。 该主题以前称为楼宇自动化，通过大量继电器、红外遥控器和传感器产生了一些自动化。 与这些相比，今天的系统对于外部观察者来说几乎没有改进，至少在操作方面，当他们打开灯、移动百叶窗、设置空调、在未经授权的人进入房间时打开警报或，例如，发生火灾。 这样操作虽然没有太大变化，但背后的技术却被彻底取代。
让我们从这样一个事实开始，即今天建造智能家居将成为旧系统的一部分。 这不仅是因为设备本身变得更便宜，还因为由于技术的发展，基本上所有组件都能够在没有外部电源甚至没有任何接线的情况下运行。 正因为如此，结构极其简单，当然也很便宜。 在当今的无线系统中，设计设备之间的物流连接比建立物理网络面临更大的挑战。
我发现需要注意的是，许多专业系统仍在构建电源，这比传统的 220 系统更复杂，因为我们在这里使用 5 伏的低电压，这需要 220（更准确地说是 230）伏交流 5 被转换到直流电。 在这种情况下，我们可以为每个房间或公寓使用一个转换器，或者我们可以为智能家居系统中的每个元素执行转换。 后一种解决方案是有利的，例如，在传统开关被智能开关取代的情况下，因为 220 的接线已经给出。
我们用智能家居系统做什么？
在文章的最后，您将有希望看到，在构建智能家居生态系统的物流关系方面，即智能家居的一个组件响应另一个组件仅受我们的想象力的限制，或者，在最坏的情况下，所用硬件背后的软件解决方案。 应用领域之广，我们想都不敢想。
大多数人使用智能家居系统做什么？ 当然，也有这方面的调查，因此我们确信大多数人将此类系统主要用于安全任务。 这并不奇怪，因为您可能已经在上面读到过，今天使用的解决方案是无线的，小米和许多其他系统甚至不需要电源。 出于这个原因，我们可以在几秒钟内以非常便宜的方式构建完整的系统，其中还包括门窗开启传感器、运动传感器和摄像头。 当然，后者需要电源，您可以在技术细节中阅读原因。
我们构建的这些家庭系统与现在传统的远程监控有一点不同，后者有一个巡逻队待命，一旦发生警报，他们就会转移到该物业。 然而，在我们的例子中，我们可以通过摄像头实时监控公寓，甚至可以手动或自动记录公寓中的事件。 该系统可以实时向我们的手机发送警报，没有延迟，因此我们可以提醒警察或邻居（如果足够的话）。
第二个最常见的领域是温度控制和相关的屏蔽功能。 第三是灯光控制，第四是多媒体。
我自己的经验表明，大多数人通过智能家居技术闻到灯光的味道，这仅仅是因为智能手机价格便宜，他们不需要在手机上使用任何其他设备或运行在手机上的软件。
技术基础
在本章中，我们将讨论构建现代智能家居所需的技术，特别是无线技术。 我觉得对这些说几句很重要，但是如果你，亲爱的读者，如果你不好奇，你可以放心地跳过这一点，因为对于小米系统来说，了解软件设置就足够了，你不需要不需要懂技术。 但是，如果您有点技术头脑，请继续阅读下一段的文章。
无线技术
我记得在 2000 年代初期，当第一批 WiFi 设备以可承受的价格出现时，需要认真的准备和经验才能组装一个运行良好的系统。 带宽紧张，信号强度低得离谱。 当然，现在我们谈论的是家庭设备，首先是路由器、AP。 除了Wifi，后来出现了第二种无线技术蓝牙。 这两种技术在无线方面有共同之处，但由于技术不同，使用领域也有很大差异。 在前一种情况下，我们提供了计算机网络和我们的设备之间的连接，例如，在后一种情况下，我们创造了移动设备和计算机之间数据传输的可能性。
从那时起，蓝牙和 WiFi（即基于 IEEE 802.11 标准系列的设备）都得到了发展。 前者已经能够以更多带宽并行处理更多连接，而后者现在提供越来越多的带宽，这要归功于多天线系统，利用反射信号提供的可能性。
然而，这两种方法、标准或方法在它们的帮助下已经不适合构建无线智能家居系统。 低带宽或慢速连接没有任何问题。 三个主要问题是网络拓扑的设计、网络资源的合理分配和供电问题。
蓝牙仍然是一种 PAN 连接，它允许我们建立私人连接，例如，将音频从我们的手机传输到我们的耳机，而 WiFi 仍然是一种用于创建计算机网络的设备。 智能家居设备以完全不同的方式工作，它们在数据连接方面有不同的期望。
我们对智能家居有两个重要的期望。 一种是能够将尽可能多的设备组织到一个网络中，另一种是将能耗保持在最低水平。 蓝牙不满足第一个条件，WiFi不满足第二个条件，因此在大多数情况下可以丢弃这些程序。 我之所以这么写是因为，正如您所看到的，WiFi 在某些领域存在存在的理由。
因此，有必要创建一个提供无线连接、处理许多设备和低功耗的标准。 目前有两种方法可用于此，Z-Wave 和 Zigbee。 我们了解后者是因为我们在小米系统中遇到了这一点。
Zigbee技术
Zigbee 技术由 35 家公司开发，其中包括摩托罗拉、霍尼韦尔或飞利浦等知名公司，它们正在一个名为 Zigbee 联盟的组织中开发该技术。
基于上述，Zigbee 技术是一种允许连接许多组件的技术，其中高带宽远不如让组件以尽可能少的能量供电重要。 和WiFi一样，Zigbee已经标准化，完成的标准已经标注为802.15.4。
Zigbee 网络与传统 WiFi 一样，使用 2,4 GHz 频段进行通信，但此处的相似性几乎到此为止。 例如，在 WiFi 的情况下，我们创建了一个集中式网络，其中路由器的带宽在连接到它的设备之间共享。 另一方面，Zigbee 创建了一个星形拓扑结构的网状网络，我们甚至可以在其中建立网络节点之间的虚拟对等连接。 您只需将网状网络视为 WiFi，您连接的设备越多，它就越强大。 在网状网络的情况下，设备不共享可用带宽，相反，基本上所有连接到网络的设备都会进一步放大信号。 在 Zigbee 网络中，围绕中心单元最多可以构建 255 个网络节点。 这个中央单元被称为小米设备之间的网关。
Zigbee over WiFi 的巨大缺点是 Zigbee 所需的带宽。 幸运的是没有，因为智能家居不需要系统各元素之间的永久连接，或者至少没有数据在网络上连续流动，数据包也很小。
在 Zigbee 网络中，可以从网络流量上区分两种典型设备。 一种是以不规则间隔运行的单元，例如开关，它们仅在需要发送脉冲时才与中央单元建立连接。 另一个重要的组是处理周期性流量的设备，通常是控制面板询问的各种传感器。
当然，还有第三组，当然不是组，因为它只包含中心单元。 这是网络的灵魂。 该单元必须具有恒定电源和足够的计算能力来处理整个网络、多达 255 个网络节点及其传输的数据，以及适当的 AES 加密。
无线设备
对于小米，当然还有其他智能家居系统，我们也可以找到使用传统 WiFi 连接的设备。 这些中央单元，网关，也到达我们的计算机网络，路由器，需要到达 - 为什么要晚一点 - 以及无论如何需要恒定电源的设备，例如灯具。 对于后者，由于电源是连续的，WiFi 是更简单、更便宜的解决方案，而对于前者，重要的是路由器的流量也需要高带宽，例如内置互联网收音机。
对于中央单元，带宽也尤为重要，因为默认情况下，我们所有的智能设备都通过小米的云服务与我们的手机通信。 得益于此，我们可以远程访问家庭的智能设备，打开或关闭空调，启动机器人吸尘器，甚至在假期期间打开灯，让我们有宾至如归的感觉。
让我们总结一下技术！
小米智能家居生态系统由两部分组成。 从星型拓扑结构来看，创建网状网络的 Zigbee 和传统的 WiFi 网络。 以前的设备无需电线和外部电源运行，电源由纽扣电池提供，平均使用可以持续半年甚至两年无需更换。 后者需要像普通 WiFi 设备一样从 220 网络不间断供电。
网络的中心是网关，它也有 WiFi 和 Zigbee 连接。 例如，它与 Zigbee 上的开关和传感器以及 WiFi 网络上的灯具和智能连接器进行通信。 在设备之间，无论是 Zigbee 还是 WiFi 设备，甚至可以建立虚拟的对等连接。
智能家居设备如何工作的示例
虽然我将在本系列的以下部分保留真实的实际示例，但我会在这里引用一些示例。
那些刚接触智能家居技术的人是第一次购买 WiFi 设备的人。 这是因为它们不需要中央单元来使用它们，使用小米智能家居的手机就足够了。 也许令人惊讶，但也可以用这些来构建非常严肃的系统。 智能灯和智能连接器，例如空调控制，在 WiFi 和红外单元上工作，基本上所有传统的红外可控设备都可以集成到智能家居系统中。
那些对这些工具感到满意的人几乎肯定会在以后使用 Zigbee 工具扩展他们的系统。 例如，它们可用于直接开关灯或控制安全摄像头。
正如您在上面可能已经读到的，您可以在 Zigbee 之间创建对等连接，甚至可以在位于 Zigbee 和 WiFi 网络上的设备之间创建。 在实践中，这意味着，例如，可以将开窗传感器和空气净化器之间的连接设置为在开窗时停止空气净化器。 除此之外，当然还有开窗传感器的其他设定功能，比如与安防系统相关的功能。 您可以开始录制安全摄像头，向您的手机发送警报。
还有很多功能可以设置为智能灯。 他们可以响应房间里的音乐，当我们早上需要起床时自动打开它，或者当我们的电话打进来时改变它的灯。 同理，看电视的时候打电话也不成问题，来电时电视会自动静音。
开窗空调就关，夏天下班回家就开空调，到家的时候就已经是宜人的气候了。
这些功能可能看起来很复杂，但在本系列结束时，您会看到我们几乎可以用几美分的钱一步一步地构建系统，这样它也不会给我们的钱包带来负担。 也许一个完整的、功能良好的智能家居系统可以在我们家的价格上投入很多，但至少它使它更容易销售。 所以重点是，我们用很少的投资就能得到一个更舒适、更宜居、更有价值的家。
在我们的下一篇文章中，我们了解了作为系统基本元素的小米网关。 如果您不想等到那时，请阅读我们关于可集成到系统中的智能吸尘器、智能灯和桌面智能灯的文章，首先是我们智能家居系列的第一篇，最喜欢的！
