無線傳感器技術前瞻

不久以后的將來，您將會了解到無線傳感器網絡被廣泛應用于從農場到工廠的每個角落。那么什么是無線傳感器網絡呢？無線傳感器網絡由稱為“微塵（mote）”的微型計算機構成。這些微型計算機通常指帶有無線鏈路的微型獨立節(jié)能型計算機。無線鏈路使得各個微塵可以通過自我重組形成網絡，彼此通信，并交換有關現(xiàn)實世界的信息。 

　　無線傳感器技術剛剛開始為眾多企業(yè)所采用，而這些企業(yè)在過去根本不會設想使用無線網絡。想想那些提供重型機械和施工設備租賃的公司：它們現(xiàn)在可以在施工現(xiàn)場使用無線傳感器網絡監(jiān)視并管理公司的拖拉機。例如，在一個新建居住綜合樓現(xiàn)場，其中一個租用的拖拉機發(fā)生了調協(xié)問題，導致引擎振動失常。不規(guī)律振動表明引擎出現(xiàn)了故障，最終會導致工作無法正常進行。通過采用公司部署在現(xiàn)場的無線傳感器技術，傳感器能夠提前檢測出不規(guī)則問題，并通過電子郵件告知給公司技術人員。不久，技術人員就會到達現(xiàn)場，在問題惡化之前加以修復，甚至客戶都不會發(fā)現(xiàn)需要進行調整。 

　　據了解，目前微塵技術的研究工作是在英特爾與加利福尼亞州大學伯克利分校聯(lián)合主導下進行。它們成功創(chuàng)建了全功能傳感器。這些傳感器雖然只有瓶蓋大小，但卻可以執(zhí)行計算、檢測與通信等功能。您可以想象一下這種小型傳感器的巨大潛力。它們可以被置于涂料中，用于檢測地震后建筑物結構的完整性！ 

　　傳感器網絡的工作方式 

　　這些傳感器相互連接的方式類似于無線筆記本電腦、臺式機和PDA與互聯(lián)網連接的方式。它們只需極少功率，同時隨著其價格在未來幾年的不斷降低，相關應用將可以得到進一步推廣。它們如同種子一樣遍布每個角落，彼此互通，可在環(huán)境監(jiān)視和信息收集過程中發(fā)揮重要作用。傳感器網絡可以告訴您發(fā)動機什么時候需要維護，監(jiān)視建筑物或森林以預防火災，或警告使用微塵地區(qū)的水壩是否出現(xiàn)坍塌跡象。 


　　這些傳感器為實現(xiàn)“主動式計算”奠定了堅實基礎，通過數百個小型計算機共同協(xié)作來預測人類的切實需要。英特爾研究總監(jiān)David Tennenhouse表示：“現(xiàn)在，要么電腦等待我們，要么我們等待電腦，在主動式計算世界里，計算機將能夠預測出您的需要，甚至有時會代表您執(zhí)行某些職能。” 

金門大橋、危險地域和農業(yè) 

　　在舊金山，200個聯(lián)網微塵已被部署在金門大橋。這些微塵用于確定大橋從一邊到另一邊的擺動距離—可以精確到在強風中為幾英尺。當微塵檢測出移動距離時，它將把該信息通過微型計算機網絡傳遞出去。信息最后到達一臺更強大的計算機進行數據分析。任何與當前天氣情況不吻合的異常讀數都可能預示著大橋存在隱患。系統(tǒng)將根據這一信息通知工程師對其進行修繕，以確保橋梁在遭受地震或其它自然災害時仍保持完好無損。 

　　微塵可用于確定光、溫度、濕度、加速度、磁力、運動以及其他物理條件。微塵在工業(yè)生產與制造中有著多種不同應用。就像只要汽車引擎調整得當就會發(fā)出“正?！甭曇粢粯?，只要重型設備處于正常操作狀態(tài)，就會出現(xiàn)信號振動。目前，英特爾正在對工廠中的一個無線網絡進行測試。該網絡由安裝于工廠中40臺機器上的210個傳感器組成。每個英特爾半導體裝配工廠中大約有3000臺機器，而這種微塵監(jiān)控系統(tǒng)將可以讓工廠受益匪淺。這一概念幾乎可以應用于任意組裝線或引擎。它可以大幅降低檢查設備的成本，同時由于可以提前發(fā)現(xiàn)問題，因此將能夠縮短停機時間，提高效率，并延長設備的使用時間。 

　　傳感器網絡的應用不僅限于機械領域。羅徹斯特大學的一項研究標明，這些計算機甚至可以用于醫(yī)療研究?？茖W家使用無線傳感器創(chuàng)建了一個“智能醫(yī)療之家”，即一個5間房的公寓住宅，在這里利用人類研究項目來測試概念和原型產品。“智能醫(yī)療之家”使用微塵來測量居住者的重要征兆（血壓、脈搏和呼吸）、睡覺姿勢以及每天24小時的活動狀況。所搜集的數據將被用于開展以后的醫(yī)療研究。 

　　此外，傳感器網絡還被應用于危險工作環(huán)境。當前在石油鉆井、核電廠和組裝線工作的員工將可以得到隨時監(jiān)控。這些微塵可以告訴您工作現(xiàn)場有哪些員工、他們在做什么，以及他們的安全保障等重要信息。 

　　農業(yè)是微塵使用的另一個重要領域。為了研究這種可能性，英特爾率先在俄勒岡州建立了第一個無線葡萄園。微塵被分布在葡萄園的每個角落，每隔一分鐘檢測一次土壤溫度，以確保葡萄可以健康生長，進而獲得大豐收。不久以后，研究人員將實施一種系統(tǒng)，用于監(jiān)視每一微塵區(qū)域的濕度，或該地區(qū)有害物的數量。 他們甚至計劃在家畜（如狗）上使用微塵，以便可以在巡邏時搜集必要信息。這些信息將有助于開展有效的灌溉和噴灑農藥，進而降低成本和確保農場獲得高收益。 

　　商業(yè)化前景 

　　盡管該技術目前仍處于初步應用階段，但在未來5年內微塵的價格將會逐步下降，并將得到廣泛應用。Crossbow Technologies是首家提供商用微塵的公司。他們的最新一代設備具備微處理器、內存、存儲以及一個內部模數變轉換器，均集成于一個只有原設備四分之一大小的設備中。這些微塵可用于探測加速度、磁力、光、溫度、以及其他因素， 目前成本大約為每個50美元。隨著對微塵需求的不斷增加，以及處理器成本的降低，這一價格將會大幅降低。 

　　顯然，這些微型計算機將可以應用于我們可以想象到的所有領域?？梢灶A見的是，它們可能在未來幾年內遍及整個亞洲。