本期文章

感測智慧 網網相連

撰文/劉佳惠    

感測網路,使我們的生活處處擁有了「感知」、充滿了「智慧」,也建立了「連結」。



英國有一家新創公司「Pachube」(讀音為patch-bay),建立了世界第一個感測資料分享平台,透過它的開放概念,利用群眾力量創造一個有趣的感測網路世界。



一座位於英國的花園,其園主就利用Pachube平台,在花園中安設許多感測器,透過網路與Pachube平台連結,與全世界分享自家花園的土壤溫度、濕度以及各項天氣、環境感測資料,志同道合的園主可以在平台上觀看數據,彼此交換栽種心得,培育稀有植物也能很輕鬆。



Pachube抱著「與世界分享感測資料」的想法,透過開源精神,將散佈於各地的感測器彼此串連,讓任何人都能輕易存取資料,不但獲得了世界各地的迴響,參與者的數量還持續地不斷增長中。足見,感測網路的力量,正在一點一滴茁壯著,讓我們的世界更加美好。



Ubiquitous =科技無所不在的時代



身處於科技充斥的年代,各類技術不斷增長與精進,更有所謂「Pervasive Computing」,讓人們察覺不到科技與計算的存在!聽起來很神奇,但這類的技術已行之有年,也就是所謂的無線感測網路(Wireless Sensor Network),簡稱WSN。



WSN讓感測器與無線傳輸電路整合成一個無線感測節點(Wireless Sensor Node),將感測數值藉由特定的通訊協定,以無線電波用250Kbps速度傳送資料,形成個人感測網路。每一個節點都包含4大單元:感測單元、處理單元、無線傳輸單元及電源供應單元。



WSN發展初期,被運用在戰場上戰術通訊所使用,而後因為其特性,轉變為針對智慧電網、智慧居家、環境感測以及醫療監控等領域所設計。近年來,甚至有人文領域也將WSN技術置入其中,原因在於WSN擁有其他無線傳輸領域所沒有的優點與特性,例如造價便宜、體積小、耗電低、擴充性佳等等。此外,WSN不僅是運用在商業用途或學術用途上,各國也因WSN的蓬勃發展而納入國家政策當中。



過去幾年,全球能源消耗快速,美國更背負最為浪費能源國家的罵名,直到近年,則側重智慧電網的規劃與發展,更致力於「國家智慧交通系統專案」,計畫到2025年全面大規模利用WSN技術,配合GPS定位系統,讓所有車輛都保持在高效能、低能耗的最佳運行狀態。



日本較重視「家庭」與「安全」的WSN應用,其NEC、OKI等公司開發出利用無線傳輸方式佈署隨意網路(Ad-Hoc Network),並透過紅外線與加速度感測器的配合,綿密檢測窗戶或家具的振動,預先監控地震發生或小偷的侵入,讓悲劇不再發生,生活更加幸福。



韓國則是積極打造智慧、有朝氣的城市「U-Korea」,原因在於韓國供水系統漏水率平均為14.1%。在此條件下,韓國利用WSN打造城市設施管理系統,監測流量、水壓與水質,掌握漏水情況。根據統計,僅此一項,韓國一個城市一年可節約564萬美元。



不僅如此,韓國在許多斑馬線安裝感測器,當帶有RFID的老人、殘障人士以及小孩通過馬路時,其交通系統會自動感知,並透過網路高速計算適當的紅燈時間,保證小孩、老人能夠順利通過,並提醒司機減速慢行。



各國想打造的,是一個用科技讓生活更加人性化,與人們生活更加密切的願景。WSN是一項關鍵性技術,美國《商業周刊》也預測,未來的5到10年,WSN將對許多產業和日常生活帶來衝擊與改變。不僅於此,現在的WSN已悄悄地隱身埋伏於我們身旁,伺機而動的改變著我們生活!以下將介紹4個重要的感測網路應用。



1.智慧電網



根據研究顯示,智慧電網將可在未來節省價值800億美元的電能,尖峰時段用電量可望減少50%。美國科羅拉多州的Boulder市為全美第1個智慧電網城市,其州長Bill Ritter表示:「智慧電網真正關鍵,就是將已實際運用的產品,和在實驗室裡試驗成功的感測網路技術,重新整合,打造城市智慧能源網路。」



智慧能源又是什麼?飛思卡爾半導體(Freescale)智慧能源行銷總監Derek Phillips針對智慧能源的市場觀察與趨勢,解釋說,其實真正的智慧能源,重點不在於用電量,而在於如何讓用電效率提昇、如何在電量供給與需求之間取得平衡,從瞭解用電量進一步減少用電量,這!才是真正的智慧電網。



智慧電網建設工程包括智慧電錶、電力網路建置、變電所、以及完整的監控與應用分析系統。透過電力紀錄與連結家電設備,才是智慧電網能突破現況的真正關鍵。



那麼,什麼原因才是真正『推動』智慧電網的關鍵呢?



Derek Phillips提到有三項關鍵:省錢、綠能以及更好的生活。因而,「家用市場將會是智慧電網的首要應用領域。」家庭內除需設置感測器外,各種家電與設備必須有網路功能,與智慧電錶連接。在此條件下,家電廠商將會創造另一波具有智慧電錶功能的家電產品商機,而網路業者也將會更積極與電力供應業者合作,協同打造電力網路平台。



此願景因現今的電力網路通訊協定趨近於成熟而更真實,業界也在近年來不斷將標準訂置制的更為周詳。而致力於電力線家庭網路技術標準,HomePlug其聯盟主席Rob Ranck接受專訪時,提到:「整合PLC電力線通訊、乙太網路、Wi-Fi、Zigbee等多元技術將會是趨勢,也是優勢。」



他指出,希望透過電源插座進行網路傳輸,在克服節點、距離之下,實現電視、冰箱、洗衣機以及冷氣等家電能源管理。因此,往後家中若無人在家,再也不需慌忙的奔跑回去,家中智慧電網已悄悄幫忙打理一切,生活更加Smart!


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