傳感器網(wǎng)絡(luò)逐漸進(jìn)入低成本及標(biāo)準(zhǔn)化實用階段

　　——訪實際參與開發(fā)的住友精密工業(yè)傳感器網(wǎng)絡(luò)事業(yè)室宮本哲（技術(shù)部門主任）
 
       最近，利用無線網(wǎng)絡(luò)連接傳感器并收集數(shù)據(jù)的傳感器網(wǎng)絡(luò)開始從研究階段進(jìn)入了實用階段。傳感器網(wǎng)絡(luò)得到了哪些應(yīng)用？為何在最近才開始得到應(yīng)用？實際參與開發(fā)的住友精密工業(yè)傳感器網(wǎng)絡(luò)事業(yè)室宮本哲（技術(shù)部門主任）就今后的課題接受了記者采訪。

        問：利用無線的傳感器網(wǎng)絡(luò)的開發(fā)經(jīng)歷了怎樣的過程？

        宮本：傳感器網(wǎng)絡(luò)成為關(guān)注焦點的契機(jī)是1998年～2001年開展的“SMARTDUST”（智能微塵）計劃。這是由美國國防部DARPA提供資金，以美國加州大學(xué)伯克利分校（UniversityofCaliforniaBerkeley）為中心開展的計劃，其目的是開發(fā)使用MEMS（MicroElectroMechanicalSystems）技術(shù)的超小型無線傳感器節(jié)點。就像“SMARTDUST”的名稱一樣，其最終目的是使超小型傳感器節(jié)點漂浮在空氣中收集周圍的環(huán)境信息，通過網(wǎng)絡(luò)傳輸至遠(yuǎn)方。雖然還無法在空氣中漂浮，但現(xiàn)在已經(jīng)開發(fā)出了體積僅為10mm3左右的微小傳感器節(jié)點樣機(jī)。

        之后，使用市售部件開發(fā)低成本普及型傳感器節(jié)點的計劃得到推進(jìn)，美國CrossbowTechnology投產(chǎn)的傳感器網(wǎng)絡(luò)平臺“MICAMOTE”由此誕生。隨著普及型傳感器網(wǎng)絡(luò)平臺的問世，傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究領(lǐng)域也開始向?qū)嶋H應(yīng)用拓展，從中獲得的反饋推動了傳感器網(wǎng)絡(luò)平臺的進(jìn)一步發(fā)展。

        由于最初是DARPA的計劃，因此在過去，掌握戰(zhàn)場情況等軍事色彩濃厚的應(yīng)用為數(shù)較多，生態(tài)系統(tǒng)調(diào)查、工廠設(shè)備監(jiān)控、人及物的跟蹤、防災(zāi)等應(yīng)用也在研究范圍之內(nèi)。

        在日本國內(nèi)，住友精密工業(yè)與Crossbow正在合作開發(fā)MOTE相關(guān)產(chǎn)品系統(tǒng)。在最初階段，大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)的采用較多，這2～3年間，商店和工廠的實際采用也有所增加。用途包括管理超市生鮮柜溫度的節(jié)能系統(tǒng)、用于辦公室和工廠節(jié)能的能源監(jiān)控等。傳感器網(wǎng)絡(luò)還被應(yīng)用于工廠自動化設(shè)備的控制，可以通過減少布線削減變更設(shè)置、布局帶來的施工成本。

        在海外，上述應(yīng)用開展廣泛，由于寬闊的農(nóng)場繁多，因此農(nóng)場的環(huán)境監(jiān)控采用了傳感器網(wǎng)絡(luò)。鑒于農(nóng)業(yè)和室外需求較多，而且今后有望繼續(xù)增加，Crossbow在去年上市了面向此類用途的傳感器網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品“eKo”。該產(chǎn)品在日本也已上市，得到了農(nóng)業(yè)類大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)的采用。

        “eKo”是配備防水機(jī)殼、干電池以及太陽能電池的傳感器節(jié)點，電池壽命長達(dá)數(shù)年，減少了更換電池的麻煩。在加利福尼亞的葡萄園中，該產(chǎn)品在土壤濕度測量方面發(fā)揮了優(yōu)化灌溉的作用，使降低成本和提高葡萄品質(zhì)同時得到了實現(xiàn)。除此之外，石油精煉廠的設(shè)備監(jiān)控也采用了該產(chǎn)品。在難以確保電源供應(yīng)的室外，無需布線即可覆蓋廣大區(qū)域的傳感器網(wǎng)絡(luò)非常適用。該產(chǎn)品的無線通信標(biāo)準(zhǔn)采用IEEE802.15.4。

        為何現(xiàn)在應(yīng)用才開始拓展？

        問：拓展傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用為何到如今才開始得到拓展？Crossbow的系統(tǒng)在本世紀(jì)初就已經(jīng)配備了能夠借助微小內(nèi)存容量運(yùn)行的小型傳感器OS“TinyOS”，基本技術(shù)已大致完善。

        [$page]　　宮本：傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用開始得到開拓主要有3個理由：構(gòu)成傳感器節(jié)點的硬件的發(fā)展、無線通信標(biāo)準(zhǔn)的建立、研究和樣機(jī)成果的積累。

        首先是構(gòu)成傳感器節(jié)點的硬件的發(fā)展，如今，微控制器、無線IC和傳感器的低成本化、低功耗化程度越來越高。在大量生產(chǎn)時，1個模塊的成本甚至可以低于2000日元。由于利用傳感器網(wǎng)絡(luò)得到的效果因應(yīng)用而異，因此，目標(biāo)成本并不能統(tǒng)一決定，在大量應(yīng)用之中，阻礙實用化的成本問題正逐一得到解決。通過降低功耗提高電池壽命的改進(jìn)也在開展，在越來越多的情況下，電池壽命也和成本一樣不再對實用化構(gòu)成阻礙。

        第二個是無線通信標(biāo)準(zhǔn)，隨著ZigBee使用的物理層——IEEE802.15.4于2003年制定完成，以足夠傳輸傳感器數(shù)據(jù)的250kbps的速度低功耗、無照使用無線成為了可能。電波法的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)適用證明只需模塊和傳感器節(jié)點取得即可，使用者無需取得認(rèn)證。

        在此之前，傳感器數(shù)據(jù)傳輸使用微弱無線和特定小功率無線，存在著數(shù)據(jù)傳輸速度不足、無線IC編程復(fù)雜等問題。

        另外，由于IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)無線IC開始在各種產(chǎn)品中普及，因此，無線IC的成本還有望繼續(xù)