最zui近jin，利li用yong無wu線xian網wang絡luo連lian接jie傳chuan感gan器qi並bing收shou集ji數shu據ju的de傳chuan感gan器qi網wang絡luo開kai始shi從cong研yan究jiu階jie段duan進jin入ru了le實shi用yong階jie段duan。傳chuan感gan器qi網wang絡luo得de到dao了le哪na些xie應ying用yong
？為wei何he在zai最zui近jin才cai開kai始shi得de到dao應ying用yong
？實shi際ji參can與yu開kai發fa的de住zhu友you精jing密mi工gong業ye傳chuan感gan器qi網wang絡luo事shi業ye室shi宮gong本ben哲zhe（技術部門主任）就今後的課題接受了記者采訪。

　　問：利用無線的傳感器網絡的開發經曆了怎樣的過程？

　　宮本：傳感器網絡成為關注焦點的契機是1998年～2001年開展的“SMART DUST”（智能微塵）計劃。這是由美國國防部DARPA提供資金
，以美國加州大學伯克利分校（University of California Berkeley）為中心開展的計劃，其目的是開發使用MEMS（Micro Electro Mechanical Systems）技術的超小型無線傳感器節點。就像“SMART DUST”demingchengyiyang，qizuizhongmudeshishichaoxiaoxingchuanganqijiedianpiaofuzaikongqizhongshoujizhouweidehuanjingxinxi
，tongguowangluochuanshuzhiyuanfang。suiranhaiwufazaikongqizhongpiaofu，danxianzaiyijingkaifachuletijijinwei10mm3左右的微小傳感器節點樣機。

　　之後，使用市售部件開發低成本普及型傳感器節點的計劃得到推進
，美國Crossbow Technology投產的傳感器網絡平台“MICA MOTE”由(you)此(ci)誕(dan)生(sheng)。隨(sui)著(zhe)普(pu)及(ji)型(xing)傳(chuan)感(gan)器(qi)網(wang)絡(luo)平(ping)台(tai)的(de)問(wen)世(shi)，傳(chuan)感(gan)器(qi)網(wang)絡(luo)的(de)研(yan)究(jiu)領(ling)域(yu)也(ye)開(kai)始(shi)向(xiang)實(shi)際(ji)應(ying)用(yong)拓(tuo)展(zhan)，從(cong)中(zhong)獲(huo)得(de)的(de)反(fan)饋(kui)推(tui)動(dong)了(le)傳(chuan)感(gan)器(qi)網(wang)絡(luo)平(ping)台(tai)的(de)進(jin)一(yi)步(bu)發(fa)展(zhan)。

　　由於最初是DARPA的計劃
，因此在過去，掌握戰場情況等軍事色彩濃厚的應用為數較多

，生態係統調查、工廠設備監控
、人及物的跟蹤
、防災等應用也在研究範圍之內。

　　在日本國內，住友精密工業與Crossbow正在合作開發MOTE相關產品係統。在最初階段，大學和研究機構的采用較多，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櫃溫度的節能係統、用於辦公室和工廠節能的能源監控等。傳感器網絡還被應用於工廠自動化設備的控製
，可以通過減少布線削減變更設置、布局帶來的施工成本。

　　在zai海hai外wai
，上shang述shu應ying用yong開kai展zhan廣guang泛fan，由you於yu寬kuan闊kuo的de農nong場chang繁fan多duo
，因yin此ci農nong場chang的de環huan境jing監jian控kong采cai用yong了le傳chuan感gan器qi網wang絡luo。鑒jian於yu農nong業ye和he室shi外wai需xu求qiu較jiao多duo，而er且qie今jin後hou有you望wang繼ji續xu增zeng加jia，Crossbow在去年上市了麵向此類用途的傳感器網絡產品“eKo”。該產品在日本也已上市，得到了農業類大學和研究機構的采用。

　　“eKo”是配備防水機殼
、幹gan電dian池chi以yi及ji太tai陽yang能neng電dian池chi的de傳chuan感gan器qi節jie點dian，電dian池chi壽shou命ming長chang達da數shu年nian
，減jian少shao了le更geng換huan電dian池chi的de麻ma煩fan。在zai加jia利li福fu尼ni亞ya的de葡pu萄tao園yuan中zhong
，該gai產chan品pin在zai土tu壤rang濕shi度du測ce量liang方fang麵mian發fa揮hui了le優you化hua灌guan溉gai的de作zuo用yong
，使shi降jiang低di成cheng本ben和he提ti高gao葡pu萄tao品pin質zhi同tong時shi得de到dao了le實shi現xian。除chu此ci之zhi外wai，石shi油you精jing煉lian廠chang的de設she備bei監jian控kong也ye采cai用yong了le該gai產chan品pin。在zai難nan以yi確que保bao電dian源yuan供gong應ying的de室shi外wai，無wu需xu布bu線xian即ji可ke覆fu蓋gai廣guang大da區qu域yu的de傳chuan感gan器qi網wang絡luo非fei常chang適shi用yong。該gai產chan品pin的de無wu線xian通tong信xin標biao準zhun采cai用yongIEEE802.15.4。

　　為何現在應用才開始拓展？

　　問：拓展傳感器網絡的應用為何到如今才開始得到拓展？Crossbow的係統在本世紀初就已經配備了能夠借助微小內存容量運行的小型傳感器OS“TinyOS”，基本技術已大致完善。

　　宮本：傳感器網絡應用開始得到開拓主要有3個理由：構成傳感器節點的硬件的發展、無線通信標準的建立、研究和樣機成果的積累。

　　首先是構成傳感器節點的硬件的發展，如今，微控製器、無線IC和傳感器的低成本化、低功耗化程度越來越高。在大量生產時
，1個模塊的成本甚至可以低於2000日ri元yuan。由you於yu利li用yong傳chuan感gan器qi網wang絡luo得de到dao的de效xiao果guo因yin應ying用yong而er異yi，因yin此ci，目mu標biao成cheng本ben並bing不bu能neng統tong一yi決jue定ding，在zai大da量liang應ying用yong之zhi中zhong，阻zu礙ai實shi用yong化hua的de成cheng本ben問wen題ti正zheng逐zhu一yi得de到dao解jie決jue。通tong過guo降jiang低di功gong耗hao提ti高gao電dian池chi壽shou命ming的de改gai進jin也ye在zai開kai展zhan，在zai越yue來lai越yue多duo的de情qing況kuang下xia
，電dian池chi壽shou命ming也ye和he成cheng本ben一yi樣yang不bu再zai對dui實shi用yong化hua構gou成cheng阻zu礙ai。

　　第二個是無線通信標準，隨著ZigBee使用的物理層——IEEE802.15.4於2003年製定完成
，以足夠傳輸傳感器數據的250kbps的速度低功耗、無照使用無線成為了可能。電波法的技術標準適用證明隻需模塊和傳感器節點取得即可
，使用者無需取得認證。

　　在此之前，傳感器數據傳輸使用微弱無線和特定小功率無線

，存在著數據傳輸速度不足、無線IC編程複雜等問題。

　　另外，由於IEEE802.15.4標準無線IC開始在各種產品中普及，因此
，無線IC的成本還有望繼續降低。隨著協議上位端的ZigBee、WirelessHART、ISA-SP100等標準的製定
，在執著於全球標準的企業應用中的采用也隨之開始。

　　第三個理由——研(yan)究(jiu)和(he)樣(yang)機(ji)成(cheng)果(guo)的(de)積(ji)累(lei)帶(dai)動(dong)了(le)實(shi)用(yong)化(hua)。比(bi)方(fang)說(shuo)，工(gong)廠(chang)的(de)設(she)備(bei)異(yi)常(chang)監(jian)控(kong)需(xu)要(yao)通(tong)過(guo)監(jian)控(kong)振(zhen)動(dong)
，查(zha)出(chu)設(she)備(bei)的(de)異(yi)常(chang)征(zheng)兆(zhao)，從(cong)而(er)預(yu)防(fang)故(gu)障(zhang)，完(wan)成(cheng)這(zhe)一(yi)操(cao)作(zuo)需(xu)要(yao)為(wei)觀(guan)測(ce)到(dao)的(de)現(xian)象(xiang)與(yu)設(she)備(bei)故(gu)障(zhang)之(zhi)間(jian)建(jian)立(li)聯(lian)係(xi)。在(zai)這(zhe)種(zhong)實(shi)用(yong)前(qian)需(xu)要(yao)時(shi)間(jian)驗(yan)證(zheng)的(de)應(ying)用(yong)中(zhong)，完(wan)成(cheng)傳(chuan)感(gan)對(dui)象(xiang)分(fen)析(xi)並(bing)且(qie)進(jin)入(ru)實(shi)用(yong)階(jie)段(duan)的(de)例(li)子(zi)越(yue)來(lai)越(yue)多(duo)。

　　今後的課題是什麼？

　　問：今後，進一步普及傳感器網絡還需要解決什麼課題
？

　　宮本：我認為普及有2個階段，每個階段有不同的課題。

　　shouxian
，xianzaizhengzaijinxingdeyouxianxitongwuxianhuadeketishijiangdichengbenhequebaokekaoxing。duiyumouxieyingyong，chengbenhekekaoxingzaimuqiandoubugouchengwenti，danshi，weiletuozhanyingyongfanwei，jinhourengxujinxinggaijin。

　　成本方麵，我認為
，隨著傳感器節點產量的增加，價格會逐漸下落，無線化應用將隨之增加。

　　kekaoxingfangmian
，youxierendanxinwuxiandekekaoxingburuyouxian。danyouxiantongyangcunzaikekaoxingwenti，zaishiyongzhongyibanhuipeiheguzhanganquancuoshi。wuxianyeshiruci，zhiyaopeiheguzhanganquancuoshijiunenggoudedaozugoudekekaoxing。erqie，zaimouxieshiyonghuanjingxia
，youxiancunzaixianlanfushihesunshangdewenti，wuxiandekekaoxingjiaogao。worenwei
，tongguomingqueyingyongxuyaodekekaoxing
、加入必要的故障安全機製，可靠性課題能夠得到解決。

　　在下一階段，我們的目標是創造出隻有傳感器網絡才能實現的嶄新應用。這需要繼續實施技術開發，向實現節點超小型化、近乎無需電池的低功耗化等“SMART DUST”終極目標靠攏。而且


，在這些技術開發中必須找到能夠聚集人力和資金的應用。

　　上(shang)述(shu)應(ying)用(yong)需(xu)要(yao)相(xiang)應(ying)領(ling)域(yu)的(de)深(shen)厚(hou)知(zhi)識(shi)，因(yin)此(ci)，單(dan)純(chun)依(yi)靠(kao)傳(chuan)感(gan)器(qi)網(wang)絡(luo)廠(chang)商(shang)無(wu)法(fa)順(shun)利(li)開(kai)展(zhan)研(yan)究(jiu)。隨(sui)著(zhe)人(ren)們(men)對(dui)於(yu)傳(chuan)感(gan)器(qi)網(wang)絡(luo)可(ke)能(neng)性(xing)認(ren)知(zhi)的(de)深(shen)化(hua)，我(wo)期(qi)待(dai)傳(chuan)感(gan)器(qi)網(wang)絡(luo)廠(chang)商(shang)與(yu)在(zai)特(te)定(ding)應(ying)用(yong)方(fang)麵(mian)擁(yong)有(you)深(shen)厚(hou)知(zhi)識(shi)的(de)廠(chang)商(shang)強(qiang)強(qiang)聯(lian)手(shou)，推(tui)出(chu)新(xin)的(de)應(ying)用(yong)。

　　係統構成要素與開發重點

　　問：請介紹一下傳感器網絡的構成要素。

　　宮本：大da致zhi可ke以yi分fen為wei包bao含han傳chuan感gan器qi節jie點dian的de傳chuan感gan器qi網wang絡luo部bu分fen和he進jin行xing傳chuan感gan器qi數shu據ju處chu理li的de網wang關guan客ke戶hu端duan部bu分fen。在zai某mou些xie使shi用yong形xing態tai下xia還hai需xu要yao傳chuan感gan器qi節jie點dian的de軟ruan件jian開kai發fa環huan境jing。

　　首先是傳感器節點，使用頻帶和功率等無線部分的配置、環境耐受性能、能夠使用的傳感器
、安裝方法和電源種類由硬件部分決定。

　　ruanjianzhongbijiaozhongyaodeshiwuxianwangluoxieyi。wangluoxingtaiyouqijueding，dianchishoumingyexiangyingshoudaoyingxiang。wangluoxingtaibaokuozhinenggoushoujichuanganqishujuxiangwangguanzhijiechuanshudexingxing、能夠多重跳躍傳輸和中繼的形態
，以及由全部節點均可中繼的網型、以yi部bu分fen可ke中zhong繼ji節jie點dian為wei中zhong心xin形xing成cheng的de星xing型xing簇cu組zu合he而er成cheng的de混hun合he星xing型xing。混hun合he星xing型xing又you可ke以yi分fen為wei能neng夠gou跨kua簇cu改gai變bian中zhong繼ji對dui象xiang的de類lei型xing和he不bu能neng的de類lei型xing。由you於yu可ke中zhong繼ji節jie點dian必bi須xu接jie收shou其qi他ta節jie點dian發fa送song的de數shu據ju，因yin此ci，與yu不bu進jin行xing中zhong繼ji單dan純chun發fa送song的de節jie點dian相xiang比bi，電dian池chi壽shou命ming明ming顯xian偏pian短duan。在zai大da多duo數shu傳chuan感gan器qi網wang絡luo中zhong，可ke中zhong繼ji節jie點dian的de電dian池chi壽shou命ming極ji短duan，因yin而er無wu法fa實shi現xian電dian池chi驅qu動dong。

　　接(jie)下(xia)來(lai)，傳(chuan)感(gan)器(qi)網(wang)絡(luo)收(shou)集(ji)數(shu)據(ju)的(de)處(chu)理(li)方(fang)式(shi)由(you)網(wang)關(guan)客(ke)戶(hu)端(duan)部(bu)分(fen)決(jue)定(ding)。有(you)些(xie)客(ke)戶(hu)端(duan)準(zhun)備(bei)了(le)通(tong)用(yong)的(de)傳(chuan)感(gan)器(qi)數(shu)據(ju)顯(xian)示(shi)客(ke)戶(hu)端(duan)軟(ruan)件(jian)，但(dan)基(ji)本(ben)來(lai)說(shuo)
，客(ke)戶(hu)端(duan)軟(ruan)件(jian)需(xu)要(yao)按(an)照(zhao)應(ying)用(yong)專(zhuan)門(men)準(zhun)備(bei)
，或(huo)是(shi)在(zai)轉(zhuan)換(huan)數(shu)據(ju)格(ge)式(shi)後(hou)嵌(qian)入(ru)現(xian)有(you)係(xi)統(tong)。

　　另外
，使用自主傳感器、在zai傳chuan感gan器qi節jie點dian內nei加jia入ru應ying用yong的de固gu有you處chu理li時shi需xu要yao開kai發fa傳chuan感gan器qi節jie點dian軟ruan件jian。這zhe時shi需xu要yao用yong到dao傳chuan感gan器qi節jie點dian的de軟ruan件jian開kai發fa環huan境jing。能neng夠gou在zai何he種zhong語yu言yan環huan境jing下xia開kai發fa

？OS是什麼？利用無線網絡協議的API情況如何？這些對於提高開發效率非常重要。

　　bachuanganqijiedianyuxianyoushebeilianjie，xiangwuxiantiaozhijietiaoqinayangshiyongshiwuxukaifachuanganqijiedianruanjian，xuyaodeshitongguomouyijiekouyuzuoweiwuxiantiaozhijietiaoqigongzuodechuanganqijiedianjinxingshujujiaohuan。duiyuRS232C等1對1通信形態的無線化，在直接無線發送UART（Universal Asynchronous Receiver Transmitter）來源數據的“穿透”模式下也可以使用，如果是使用RS485的主從式通信這種1對N通信形態，那麼就必須把無線網絡內的發送對象告知無線調製解調器。

　　問：係統開發的重點是什麼？另外，軟件開發人員在編寫源代碼時需要注意哪些地方
？

　　宮本：對於內存容量與處理速度等硬件資源有限的傳感器節點，編程需要注意數據存儲位置、讀取寫入時機的整體平衡。

　　以(yi)通(tong)過(guo)無(wu)線(xian)通(tong)信(xin)接(jie)收(shou)數(shu)據(ju)並(bing)且(qie)中(zhong)繼(ji)轉(zhuan)發(fa)至(zhi)其(qi)他(ta)節(jie)點(dian)為(wei)例(li)，由(you)於(yu)接(jie)收(shou)緩(huan)存(cun)有(you)限(xian)
，因(yin)此(ci)在(zai)寫(xie)滿(man)前(qian)必(bi)須(xu)進(jin)行(xing)發(fa)送(song)處(chu)理(li)。但(dan)另(ling)一(yi)方(fang)麵(mian)，從(cong)自(zi)身(shen)的(de)傳(chuan)感(gan)器(qi)讀(du)取(qu)數(shu)據(ju)的(de)處(chu)理(li)也(ye)在(zai)進(jin)行(xing)，因(yin)此(ci)
，如(ru)果(guo)二(er)者(zhe)不(bu)能(neng)均(jun)衡(heng)處(chu)理(li)，數(shu)據(ju)就(jiu)會(hui)丟(diu)失(shi)，降(jiang)低(di)整(zheng)個(ge)網(wang)絡(luo)的(de)流(liu)量(liang)。

　　編程水平當然需要注意，在最初設計係統時
，估算可行的數據傳輸率和節點數也非常重要。

　　而(er)且(qie)，為(wei)了(le)減(jian)輕(qing)傳(chuan)感(gan)器(qi)節(jie)點(dian)的(de)負(fu)荷(he)，把(ba)複(fu)雜(za)處(chu)理(li)留(liu)給(gei)服(fu)務(wu)器(qi)的(de)方(fang)式(shi)同(tong)樣(yang)有(you)效(xiao)。但(dan)是(shi)，作(zuo)為(wei)係(xi)統(tong)架(jia)構(gou)，如(ru)果(guo)不(bu)能(neng)確(que)定(ding)哪(na)種(zhong)格(ge)式(shi)的(de)數(shu)據(ju)由(you)哪(na)層(ceng)處(chu)理(li)的(de)策(ce)略(lve)，擴(kuo)展(zhan)性(xing)就(jiu)會(hui)出(chu)現(xian)問(wen)題(ti)。