Zigbee串连智能家庭每一角落

智能住宅的设备连线可分两种，一是在设计初期就将系统建入，另一种则是在建案完成后，以无线方式连结家中设备，而各种无线通讯技术中，目前以Zigbee最适合家庭自动化使用。

智能住宅以自动化系统为主轴，必需整合不同设备，才能发挥综效，然而整合势必就会牵扯到线路布建问题，旧建筑的线路都埋在水泥墙中，不可能重新舖设，在这个天生限制下，该如何跟上智能化浪潮？「用无线取代有线」或许是最好的解答。

无线技术大车拼 Zigbee成趋势

目前市场上比较成熟的无线传输技术包括无线区域网络（WiFi）、蓝牙（Bluetooth）、ZigBee等，前二种技术适用于点对点数据传输，至于ZigBee因为具备区域联网互动能力，最适合应用于家庭或办公室自动化。

WiFi特性为传输速率快，但因为耗电量大，多半用来进行无在线网，而拥有低耗电优势的蓝牙，却受到传输距离只有10米（代表被控设备不能离开中心点太远）、且最多只能对应8个节点的限制，较适合应用在可携式设备的短距离数据传输上，这两种技术在智能住宅上的应用，局限于无线遥控器与室内情境控制面板的数据传输，换句话说，遥控器经由蓝牙或WiFi发送信息给情境控制面板，提供使用者线上控制的便利性。

至于胜出的ZigBee技术，架构于IEEE 802.15.4标准上，具有低耗电、传输距离为10到70米、可连结65,000个节点、支持多种网络拓朴架构等特性，再加上传输速率低，正好适合指令简单的自动化设备，也被业界看好是无线自动化的必然趋势，早期ZigBee在标准制定上的不明确，使其未能如市场预期般大量发展。

2013年ZigBee联盟公布专为家庭自动化设计的新版本Zigbee1.2，此版本大幅降低功耗，可使家庭安全监控传感器电池寿命提昇至7年，并可与之前版本兼容，目前已开始为设备供应商采用。

其实在1.2版本之前，多数传感器就都已内建ZigBee模块，并使其具有传感、运算及无线传输的能力，从而架构出无线传感网络（Wireless Sensor Network；WSN），提供人员定位、紧急求救、环境感知、资产管理、家电设备控制、自动抄表、医疗监测等用途。

Zigbee目前在智能住宅的应用主要有3类，包括自动抄表、能源与环境监控、安全与健康照护。

自动抄表系统

自动抄表系统分成三大架构，首先在大楼或住户电表上连结ZigBee无线通讯模块，将数据传送至中控中心或应用服务器端存放，也可透过ZigBee闸道器（ZigBee Gateway），走GPRS或以太网络传送至能源供应公司，对能源供给者来说（如：台电），可以避免人工抄写错误的风险，而在能源使用者端（如：家庭）则能透过网络检阅用电纪录，从中找出节能之道。

现阶段自动抄表系统虽然无法直接连到台电公司，但社区或大楼在装置系统后，可以自动抓取电力使用数据，并汇总至数据库内，提供住户查询浏览，惟建置时应明确定义电表数据库所涵盖的区域及项目别，区域指的是整个社区、独栋大楼或单层住户，项目则指有哪些耗电设备，例如：照明、空调等，这些都会影响系统架构，及数据库呈现方式。

能源与环境监控

目前台湾此类应用的指标性案例是台北市立图书馆北投分馆，北投分馆应用ZigBee进行能源与环境监控的最佳代表，其在外观设计上便已强调环保节能概念，采用太阳能发电、木造外型及雨水回收系统等，至于室内空间部份，则导入「能源与室内环境品质监测系统」，监测项目分成二种：空调与照明设备耗电量、各主要空间温湿度及二氧化碳浓度。

首先，在图书馆内部放置多台ZigBee空气品质传感器，监测温度、湿度及二氧化碳浓度，这些监测信号透过ZigBee传送至后端嵌入式控制器，其职责有二，一为储存、运算与显示这些监测信号，判断目前空气品质是否符合标准，另一则是监测照明与空调设备耗电量，并提供线上监看功能，方便管理者透过网络浏览控制器所纪录的信息。

此外，控制器还整合其他硬件设备，包括LCD显示屏幕，提供来馆民众了解目前环境品质，及I/O控制周边设备，如：送风机、警报器、洒水器等等，以维持室内良好空气品质。

小型企业或居家环境使用自动抄表系统，就能发挥节能效益，至于中大规模企业则适合仿照北投图书馆模式，向上发展能源管理与空气品质监测系统，能源管理系统以需量控管为主，空气品质监测系统目的则是打造舒适室内环境。

能源管理系统以监控主机为中心，透过数据撷取模块接收来自数码电表的电力信息，再经过统计运算后传送至中控中心的电脑主机，同时判断是否有超过需量（即与台电契约容量）的风险，当达到临界值时，系统按照预先设定好的顺序，自动卸载设备，也就是停止运转的意思，也或者系统只发出警报声响，再由中控中心人员进行卸载控制。

至于空气品质监测系统，则整合温度、湿度、氧气、一氧化碳、二氧化碳浓度等不同类型传感器，将信号透过ZigBee通讯模块，无线传输至电脑主机存放，并判断是否超过预先设定好的空气品质标准值，若已超过标准，除了结合自动化设备同步控制空调通风系统，也可以透过电信网络发简讯通知管理人员，维持室内环境舒适度。

安全与健康照护

安全与健康照护的系统建置，世和数码科技在内湖「世和御苑」建案可作为案例介绍，此建案采用ZigBee技术，为住户提供安全与健康照护，在安全照护应用端，以无线感知定位系统为主要架构，提供定位与紧急求救服务，至于健康照护则分成环境感知与生理信息照护等两种应用。

首先，在安全照护端，住户身上必需配戴无线感知证件，并在社区的公共空间装置无线感知侦测器，如：围墙、停车场、大厅及花园等，方便社区中控中心掌握各个区域有哪些人行走在其中，甚至将其所在位置通报至屋内保全主机，此外，在侦测器上附有紧急通报按钮，遇到危急状况时，可按下按钮向中控保全人员求救。

至于健康照护端，则使用内建ZigBee传感模块的血糖血压计，将住户生理信息传送至ZigBee闸道器，再经由以太网络传送至后端服务器存放，使用者同样可以透过网络连上数据分析平台浏览信息。

此外，随着手机日益普及、联网技术成熟的趋势，移动通信技术也是不容小觑的无线应用，越来越多智能住宅将应用扩及至屋主手机上，最常见的就是线上控制家中设备、门禁管制、接收监视画面等。

佳园建设在台南南区的建案「鼎极佳园」，也整合手机与门铃建构出主动式保全系统，住宅门口对讲机直接连到屋主的手机上，当屋主外出、却有人前来按铃时，可以直接经由手机应答，倘若希望进一步确认来访者身份，屋主也能透过手机接收现场照片。

这种作法主要效益在于降低窃贼闯入的风险，超过半数以上窃贼会挑选「室内无人」的住家为目标，甚至在行窃前还会按铃确认屋内是否有人，而主动式保全系统就好像诸葛孔明的空城计般，营造「屋内有人」假象，避免成为窃贼下手标的。

Zigbee的长足发展，让替建筑物省下重新配线困扰，未来将带动旧建筑智能化浪潮，其低功耗特色，不但可减少能源耗损，对人体健康危害也较低，各设备供应商也将之视为智能住宅主要应用的无线通讯技术，就此来看，Zigbee已成为此领域的主流通讯技术。