理智部署無線傳感網(wǎng)

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賓夕法尼亞州的一家電力公司想在自己的服務(wù)區(qū)域積極參與智能電網(wǎng)，覆蓋他們的160萬個(gè)客戶。但這家電力公司很快認(rèn)識(shí)到，部署傳感器和通信設(shè)備需要相當(dāng)高的成本。其高級(jí)顧問John Ahr說：“我們需要從遠(yuǎn)程儀表及其他設(shè)備收集數(shù)據(jù)，并且將收集來的數(shù)據(jù)與客戶共享，以便客戶能夠在電力使用方面作出更明智的決策。但是我們又希望能減少投資，最好能繼續(xù)使用原有系統(tǒng)?！?/P>

于是，該電力公司不得不求助于西弗吉尼亞州的奧古斯塔公司，這家公司最擅長(zhǎng)利用客戶的現(xiàn)有技術(shù)，整合從不同傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)獲得的新數(shù)據(jù)，從而降低成本。以這家電力公司為例，奧古斯塔公司的EdgeFrontier中間件和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備是整個(gè)項(xiàng)目的核心，通過一個(gè)智能電力系統(tǒng)通信及控制網(wǎng)絡(luò)，把變壓器監(jiān)測(cè)儀、電力線傳感器、電路交換機(jī)、電力感測(cè)設(shè)備、信息技術(shù)系統(tǒng)和互聯(lián)網(wǎng)連接起來。

John Ahr說：“經(jīng)過改造后，不但客戶擁有了更多的信息，更了解自己的使用習(xí)慣和用電情況了，我們也能直接從客戶處收集斷電信息，幫助系統(tǒng)做出更快速、更合理的響應(yīng)。另外，我們收集的有關(guān)溫度、油量和負(fù)載容量的變壓器設(shè)備數(shù)據(jù)也極其重要?！?/P>

WSN為企業(yè)節(jié)省開支

這個(gè)電力公司的案例表明了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSN）正在發(fā)揮更大的價(jià)值。據(jù)英國(guó)劍橋IDTechEx公司發(fā)布的《2009年至2019年無線傳感器網(wǎng)絡(luò)》報(bào)告稱，到2019年，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)將成長(zhǎng)為產(chǎn)值近17.5億美元的市場(chǎng)。

WSN由空間分布式自主設(shè)備組成，利用相互協(xié)作的傳感器來監(jiān)測(cè)物理或環(huán)境情況，如不同地方的溫度、聲音、震動(dòng)、壓力、運(yùn)動(dòng)或污染物。傳感器網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)通常配備無線電收發(fā)器或其他無線通信設(shè)備、小型微控制器和能源來源（通常是電池）。傳感器節(jié)點(diǎn)大小不一，大的如同鞋盒，小的如同塵埃。

即便在當(dāng)前經(jīng)濟(jì)不景氣的形勢(shì)下，很多公司也發(fā)現(xiàn)沒有辦法縮減對(duì)傳感器網(wǎng)絡(luò)的投資。Millennial Net公司市場(chǎng)營(yíng)銷副總裁Mark O’Hearne說：“領(lǐng)先的企業(yè)覺得正好可以趁這次經(jīng)濟(jì)衰退，減少運(yùn)營(yíng)中的浪費(fèi)現(xiàn)象，以便衰退期間節(jié)省開支。如今，很多公司面臨成本和環(huán)境方面的壓力，于是積極評(píng)估及控制能耗。WSN非常適合翻新現(xiàn)有的建筑物和工業(yè)環(huán)境，達(dá)到節(jié)能減排的目的。為了確保投資回報(bào)，制定績(jī)效指標(biāo)很重要。之所以通常部署無線網(wǎng)絡(luò)，是由于它安裝起來干擾較小、成本較低，而且切切實(shí)實(shí)能帶來有用的數(shù)據(jù)信息。” 一些公司表示，投入WSN后會(huì)得到可觀的投資回報(bào)，因?yàn)樗鼈兪占胺治龅臄?shù)據(jù)通常有助于節(jié)省能耗、資源、人力和設(shè)備等方面的費(fèi)用。

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)為監(jiān)測(cè)行業(yè)開辟了新天地。它們讓企業(yè)能夠?qū)崿F(xiàn)業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)型。與傳統(tǒng)有線網(wǎng)絡(luò)相比，WSN能將計(jì)算功能進(jìn)一步分發(fā)至傳感器。因而，有可能在更接近數(shù)據(jù)源的地方，將過濾及更有效地管理數(shù)據(jù)的智能分發(fā)至傳感器，同時(shí)保持連接性、可視性以及與企業(yè)IT系統(tǒng)緊密配合。

這里有一個(gè)例子，充分說明WSN為用戶帶來的管理優(yōu)勢(shì)。Dust Networks公司的一個(gè)最終用戶以前是手動(dòng)收集來自圖表記錄器的數(shù)據(jù)，該圖表記錄器與一批冷藏箱中的傳感器探頭相連接。訓(xùn)練有素的技術(shù)人員定期巡視倉庫車間，檢查每個(gè)圖表記錄器上的紙張記錄。要是技術(shù)人員發(fā)現(xiàn)冷藏箱的溫度超過正常范圍，只好扔掉貯藏的生物標(biāo)本，并將損失情況告知客戶。

后來，該客戶在其中四個(gè)生物標(biāo)本儲(chǔ)藏室中采用了Dust Networks公司的SmartMesh IA-510和WirelessHART WSN解決方案，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)及收集的自動(dòng)化。每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)通過安裝在冷藏箱里面的探頭來測(cè)量溫度，并通過無線射頻網(wǎng)狀網(wǎng)將數(shù)據(jù)發(fā)送到與以太網(wǎng)相連接的基站。這個(gè)新系統(tǒng)讓技術(shù)人員可以遠(yuǎn)程查看實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，匯集以往的傳感器數(shù)據(jù)，用于生成客戶報(bào)告。采用WSN方案后，把因溫度過高導(dǎo)致標(biāo)本失效的損失降到了最低。

明智的公司以眼下這次經(jīng)濟(jì)衰退為契機(jī)，在流程管理基礎(chǔ)設(shè)施方面進(jìn)行重大投入，由于提高了效率，因而獲得了可觀的近期回報(bào)。隨著企業(yè)形勢(shì)好轉(zhuǎn)、工廠設(shè)備利用率回到正常水平，從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看效益會(huì)日益明顯。

部署WSN

WSN有眾多不同的應(yīng)用領(lǐng)域。企業(yè)運(yùn)用WSN的最主要目的之一是為了獲得“運(yùn)營(yíng)信息”，將智能化低成本的傳感器硬件、無線通信和互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合起來，共同管理公司運(yùn)營(yíng)，這些即時(shí)信息能夠改善后勤、緊縮庫存、診斷問題及采取補(bǔ)救措施。

不過在部署之前，公司要問一下自己，“如何有效地收集及處理眾多數(shù)據(jù)，根據(jù)這些數(shù)據(jù)需要采取什么措施?！睌?shù)據(jù)要發(fā)揮作用，就得觸發(fā)響應(yīng)裝置。比如出現(xiàn)邊界入侵事件時(shí)，攝像頭會(huì)自動(dòng)開啟；農(nóng)田里的溫度達(dá)到一定值后，噴水裝置會(huì)關(guān)掉。舉例來說，超市冷凍箱的溫度變得太高后，里面的警報(bào)器會(huì)發(fā)出警報(bào)。更智能的是，冷凍箱每隔五分鐘會(huì)向后臺(tái)電腦發(fā)送溫度數(shù)據(jù)。如果冷凍箱溫度過高，電腦上的警報(bào)器就會(huì)發(fā)出警報(bào)。如果監(jiān)測(cè)頻率還需要更高，那么電腦每隔一分鐘就收集所有最低和最高溫度，存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，檢測(cè)異常情況，然后把統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)繪成圖表，由此確定冷凍箱最節(jié)能的設(shè)置?，F(xiàn)在，超市連鎖店就能把數(shù)據(jù)上傳到總部，用于全面的商店管理和比較。

功耗也是另外一個(gè)問題，這涉及到日常維護(hù)成本：傳感器隔多久需要更換、電池能用電多久等。功耗太高會(huì)影響WSN的推廣。荷蘭的GreenPeak公司提供的基于射頻（RF）的傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，設(shè)計(jì)時(shí)很注意低能耗（2.4 GHz），讓傳感器靠一節(jié)小小的手表電池就能使用，壽命甚至比傳感器本身還長(zhǎng)（長(zhǎng)短取決于傳感器類型和使用模式），或者靠能源采集設(shè)備，那樣根本就不需要電池。這使得傳感器幾乎不需要維護(hù)，減少了WSN的運(yùn)營(yíng)成本。

基礎(chǔ)設(shè)施和網(wǎng)絡(luò)管理的成本是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)面臨的一個(gè)問題。不過專有的無線技術(shù)公司在設(shè)備的穩(wěn)定性、覆蓋范圍和能源管理方面取得了進(jìn)步，這方面的情況在顯著改善。

可定制化也是部署WSN時(shí)需考慮的問題，例如為環(huán)境監(jiān)測(cè)而開發(fā)的某解決方案中，至少有四個(gè)傳感器可連接到一個(gè)eKo節(jié)點(diǎn)（系統(tǒng)中的某管理節(jié)點(diǎn)）上。一旦針對(duì)客戶具體的監(jiān)測(cè)要求進(jìn)行了定制，eKo節(jié)點(diǎn)就能組成無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。帶標(biāo)準(zhǔn)天線的基站可充當(dāng)收集點(diǎn)，接收部署的eKo節(jié)點(diǎn)發(fā)過來的數(shù)據(jù)。然后，現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)傳送到即插即用的eKo網(wǎng)關(guān)，這種獨(dú)立式、嵌入式的Web服務(wù)器設(shè)備基于Linux操作系統(tǒng)。網(wǎng)關(guān)預(yù)先裝有eKoView，這種安全的Web界面用于查看實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、運(yùn)行報(bào)告及設(shè)置警報(bào)。

因此，部署WSN，需要綜合考慮可靠性、響應(yīng)能力、可擴(kuò)展性和電池壽命等諸多問題。企業(yè)必須牢記一點(diǎn)：選擇的解決方案必須是開放的、可擴(kuò)展的，那樣眼前的投入才不會(huì)在幾年后浪費(fèi)。