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传感器网络逐渐进入低成本及标准化实用阶段

放大字体  缩小字体 发布日期:2014-12-18     来源:[标签:出处]     作者:[标签:作者]     浏览次数:130

  ——访实际参与开发的住友精密工业传感器网络事业室宫本哲(技术部门主任)
 
       最近,利用无线网络连接传感器并收集数据的传感器网络开始从研究阶段进入了实用阶段。传感器网络得到了哪些应用?为何在最近才开始得到应用?实际参与开发的住友精密工业传感器网络事业室宫本哲(技术部门主任)就今后的课题接受了记者采访。

        问:利用无线的传感器网络的开发经历了怎样的过程?

        宫本:传感器网络成为关注焦点的契机是1998年~2001年开展的“SMARTDUST”(智能微尘)计划。这是由美国国防部DARPA提供资金,以美国加州大学伯克利分校(UniversityofCaliforniaBerkeley)为中心开展的计划,其目的是开发使用MEMS(MicroElectroMechanicalSystems)技术的超小型无线传感器节点。就像“SMARTDUST”的名称一样,其最终目的是使超小型传感器节点漂浮在空气中收集周围的环境信息,通过网络传输至远方。虽然还无法在空气中漂浮,但现在已经开发出了体积仅为10mm3左右的微小传感器节点样机。

        之后,使用市售部件开发低成本普及型传感器节点的计划得到推进,美国CrossbowTechnology投产的传感器网络平台“MICAMOTE”由此诞生。随着普及型传感器网络平台的问世,传感器网络的研究领域也开始向实际应用拓展,从中获得的反馈推动了传感器网络平台的进一步发展。

        由于最初是DARPA的计划,因此在过去,掌握战场情况等军事色彩浓厚的应用为数较多,生态系统调查、工厂设备监控、人及物的跟踪、防灾等应用也在研究范围之内。

        在日本国内,住友精密工业与Crossbow正在合作开发MOTE相关产品系统。在最初阶段,大学和研究机构的采用较多,这2~3年间,商店和工厂的实际采用也有所增加。用途包括管理超市生鲜柜温度的节能系统、用于办公室和工厂节能的能源监控等。传感器网络还被应用于工厂自动化设备的控制,可以通过减少布线削减变更设置、布局带来的施工成本。

        在海外,上述应用开展广泛,由于宽阔的农场繁多,因此农场的环境监控采用了传感器网络。鉴于农业和室外需求较多,而且今后有望继续增加,Crossbow在去年上市了面向此类用途的传感器网络产品“eKo”。该产品在日本也已上市,得到了农业类大学和研究机构的采用。

        “eKo”是配备防水机壳、干电池以及太阳能电池的传感器节点,电池寿命长达数年,减少了更换电池的麻烦。在加利福尼亚的葡萄园中,该产品在土壤湿度测量方面发挥了优化灌溉的作用,使降低成本和提高葡萄品质同时得到了实现。除此之外,石油精炼厂的设备监控也采用了该产品。在难以确保电源供应的室外,无需布线即可覆盖广大区域的传感器网络非常适用。该产品的无线通信标准采用IEEE802.15.4。

        为何现在应用才开始拓展?

        问:拓展传感器网络的应用为何到如今才开始得到拓展?Crossbow的系统在本世纪初就已经配备了能够借助微小内存容量运行的小型传感器OS“TinyOS”,基本技术已大致完善。

        [$page]  宫本:传感器网络应用开始得到开拓主要有3个理由:构成传感器节点的硬件的发展、无线通信标准的建立、研究和样机成果的积累。

        首先是构成传感器节点的硬件的发展,如今,微控制器、无线IC和传感器的低成本化、低功耗化程度越来越高。在大量生产时,1个模块的成本甚至可以低于2000日元。由于利用传感器网络得到的效果因应用而异,因此,目标成本并不能统一决定,在大量应用之中,阻碍实用化的成本问题正逐一得到解决。通过降低功耗提高电池寿命的改进也在开展,在越来越多的情况下,电池寿命也和成本一样不再对实用化构成阻碍。

        第二个是无线通信标准,随着ZigBee使用的物理层——IEEE802.15.4于2003年制定完成,以足够传输传感器数据的250kbps的速度低功耗、无照使用无线成为了可能。电波法的技术标准适用证明只需模块和传感器节点取得即可,使用者无需取得认证。

        在此之前,传感器数据传输使用微弱无线和特定小功率无线,存在着数据传输速度不足、无线IC编程复杂等问题。

        另外,由于IEEE802.15.4标准无线IC开始在各种产品中普及,因此,无线IC的成本还有望继续

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