http://www.kadhoai.com.cn 2026-04-07 09:19:38 來源:科技日報
核心提示:過去幾年來,國內外無線傳感器網絡技術的發展和應用取得了很大的進展。在家庭自動化、工業自動化、樓宇控製、智(zhi)能(neng)計(ji)量(liang)和(he)電(dian)源(yuan)管(guan)理(li)市(shi)場(chang)等(deng)市(shi)場(chang)尤(you)為(wei)顯(xian)著(zhu)。同(tong)時(shi),無(wu)線(xian)傳(chuan)感(gan)器(qi)網(wang)絡(luo)的(de)標(biao)準(zhun)製(zhi)訂(ding)工(gong)作(zuo)進(jin)展(zhan)迅(xun)速(su),大(da)大(da)減(jian)少(shao)了(le)智(zhi)能(neng)傳(chuan)感(gan)器(qi)和(he)無(wu)線(xian)傳(chuan)感(gan)器(qi)網(wang)絡(luo)的(de)複(fu)雜(za)性(xing)。美國頒布的專利總數依然逐年增加,2009年頒布的專利是2005年的兩倍以上,這表明無線傳感器網絡技術的研發活動在近幾年十分強勁。
信息革命的第三次浪潮正悄然來臨並將最終改變社會、企業、社(she)區(qu)和(he)個(ge)人(ren)生(sheng)活(huo)的(de)方(fang)式(shi)。這(zhe)次(ci)信(xin)息(xi)革(ge)命(ming)既(ji)是(shi)大(da)家(jia)熱(re)論(lun)的(de)物(wu)聯(lian)網(wang),也(ye)是(shi)新(xin)一(yi)代(dai)互(hu)聯(lian)網(wang)和(he)無(wu)處(chu)不(bu)在(zai)計(ji)算(suan)模(mo)式(shi)的(de)最(zui)新(xin)版(ban)本(ben)。為(wei)使(shi)物(wu)聯(lian)網(wang)能(neng)達(da)到(dao)全(quan)球(qiu)互(hu)聯(lian)和(he)隨(sui)時(shi)隨(sui)地(di)與(yu)任(ren)何(he)人(ren)和(he)物(wu)通(tong)信(xin)的(de)能(neng)力(li),物(wu)聯(lian)網(wang)涉(she)及(ji)非(fei)常(chang)廣(guang)泛(fan)的(de)信(xin)息(xi)產(chan)業(ye)技(ji)術(shu)。其(qi)中(zhong)無(wu)線(xian)傳(chuan)感(gan)器(qi)網(wang)絡(luo)(WSN)技術備受關注。
無線傳感器網絡一般是由在空間分布的和獨立的網絡節點組成的。節點包含有傳感器來監控節點的物理或環境條件,如溫度、聲音、震動、壓力、運(yun)動(dong)或(huo)汙(wu)染(ran)物(wu)等(deng)。每(mei)個(ge)節(jie)點(dian)通(tong)常(chang)帶(dai)有(you)無(wu)線(xian)電(dian)收(shou)發(fa)器(qi)或(huo)其(qi)他(ta)無(wu)線(xian)設(she)備(bei)通(tong)信(xin)設(she)備(bei)以(yi)通(tong)過(guo)網(wang)絡(luo)把(ba)傳(chuan)感(gan)數(shu)據(ju)傳(chuan)輸(shu)給(gei)數(shu)據(ju)庫(ku)和(he)其(qi)他(ta)用(yong)戶(hu)。這(zhe)樣(yang),無(wu)線(xian)傳(chuan)感(gan)器(qi)網(wang)絡(luo)可(ke)以(yi)用(yong)於(yu)數(shu)據(ju)收(shou)集(ji)(Data Collection)、目標跟蹤(Object tracking)以及報警監控(Alarm monitoring)等。
過去幾年來,國內外無線傳感器網絡技術的發展和應用取得了很大的進展。在家庭自動化、工業自動化、樓宇控製、智(zhi)能(neng)計(ji)量(liang)和(he)電(dian)源(yuan)管(guan)理(li)市(shi)場(chang)等(deng)市(shi)場(chang)尤(you)為(wei)顯(xian)著(zhu)。同(tong)時(shi),無(wu)線(xian)傳(chuan)感(gan)器(qi)網(wang)絡(luo)的(de)標(biao)準(zhun)製(zhi)訂(ding)工(gong)作(zuo)進(jin)展(zhan)迅(xun)速(su),大(da)大(da)減(jian)少(shao)了(le)智(zhi)能(neng)傳(chuan)感(gan)器(qi)和(he)無(wu)線(xian)傳(chuan)感(gan)器(qi)網(wang)絡(luo)的(de)複(fu)雜(za)性(xing)。例如,國際電機及電子學工程師聯合會(IEEE)的1451工作組(IEEE 1451)建立了一個智能傳感器即插即用(plug-and-play)的標準,使所有符合標準的傳感器能和其他儀器和係統一起工作。
這一係列標準被稱為IEEE 1451的智能傳感器(包括傳感器和驅動器)接口標準,包括界定不同接口的不同標準用來連接傳感器和微處理器、儀表係統以及控製異地網絡。在這些標準中,IEEE 1451.5部分是目前很多研發活動的集中點。IEEE 1451.5部分規定了能使與1451兼容的傳感器和其他設備進行無線通訊的技術。
IEEE目前也正在製定無線個人區域網路(即WPAN)的兩個標準IEEE 802.11和IEEE 802.15。其中,IEEE 802.15.4標準正逐漸被接受成為低速率無線個人區域網絡(LR-WPANs)物理層和媒體訪問控製的標準。另外,無線傳感器網領域還有兩個基於IEEE 802.15.4的工業標準:ZigBee和WirelessHART。ZigBee是一種作為一個開放的全球標準而製定的無線技術,是為解決低成本、低功耗無線傳感器網絡的特殊需求開發的。該標準充分利用IEEE 802.15.4的無線收發器物理層規範,並采用在全球均可經營而無需特殊許可的頻率範圍:2.400—2.484千兆赫,902—928 兆赫和868.0—868.6兆赫;WirelessHART是另一個由HART通信基金會開發的開放標準的無線網絡技術。該協議采用了時間同步、自我組織和自我修複的網狀網絡結構。該協議目前支持通過使用IEEE 802.15.4標準的無線電媒體並在2.4GHz ISM波段操作。
此外,其他行業標準和專有係統也可能作為用於實施無線傳感器網絡技術的選擇。例如,EnOcean是shi在zai樓lou宇yu自zi動dong化hua領ling域yu廣guang泛fan使shi用yong的de無wu線xian通tong信xin係xi統tong,也ye被bei認ren為wei是shi可ke能neng用yong在zai無wu線xian傳chuan感gan器qi網wang絡luo的de一yi種zhong技ji術shu,但dan它ta並bing沒mei有you經jing任ren何he公gong認ren的de標biao準zhun化hua機ji構gou進jin行xing標biao準zhun化hua。而erZ-Wave是(shi)為(wei)家(jia)庭(ting)自(zi)動(dong)化(hua)設(she)計(ji)的(de)無(wu)線(xian)通(tong)訊(xun)專(zhuan)有(you)標(biao)準(zhun),特(te)別(bie)針(zhen)對(dui)在(zai)家(jia)用(yong)和(he)輕(qing)型(xing)商(shang)用(yong)環(huan)境(jing)中(zhong)的(de)遙(yao)控(kong)應(ying)用(yong)。該(gai)技(ji)術(shu)采(cai)用(yong)低(di)功(gong)耗(hao)無(wu)線(xian)收(shou)發(fa)器(qi)嵌(qian)入(ru)或(huo)裝(zhuang)到(dao)家(jia)庭(ting)電(dian)子(zi)設(she)備(bei)和(he)係(xi)統(tong)中(zhong),例(li)如(ru)照(zhao)明(ming)係(xi)統(tong)、家庭訪問控製係統、娛樂係統和家用電器。這項技術已被Z-Wave聯盟標準化。Z-Wave聯盟是一個國際生產廠商之間的聯盟,負責協調Z-Wave產品和設備的兼容性。
同時,一些現有的標準也正在被修改以適應無線傳感器網絡技術。例如,基於IEEE 802.11標準的無線局域網(WLAN)標準、稱作WiFi標準、被加入了一種支持低功耗的版本——所謂的低功率WiFi,以用於實現無線傳感器網絡技術。
美國專利局的數據顯示,在無線傳感網技術方麵,美國擁有最多的已授權的專利,日本其次,加拿大、韓國和法國隨後。同時,美國也擁有最多的已公開的專利申請,韓國其次,日本、瑞典和台灣隨後。美國頒布的專利總數依然逐年增加,2009年頒布的專利是2005年的兩倍以上,這表明無線傳感器網絡技術的研發活動在近幾年十分強勁。
如將美國專利分布狀況按照公司來分析,在無線傳感器網絡技術上領先的15個頂級公司分別是:思科(Cisco)、愛立信(Ericsson)、費希爾羅斯蒙特(Fisher-Rosemount)、通用電氣(GE)、霍尼韋爾(Honeywell)、IBM公司、英特爾公司(Intel)、微軟公司(Mircosoft)、摩托羅拉(Motorola)、NEC公司、諾基亞公司(Nokia)、飛利浦公司(Philips)、三星公司(Samsung)、西門子公司(Siemens)和索尼公司(Sony)。其中,諾基亞公司擁有的已授權的美國專利數量最多,摩托羅拉、英特爾和微軟緊隨其後;三星公司擁有的已公開的美國專利申請數量最多,隨後是霍尼韋爾、微軟、摩托羅拉和NEC公司。另外,值得注意的是,IBM公司是目前在物聯網方麵全麵領先的公司之一。