《電子技術(shù)應(yīng)用》
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傳感器是大數(shù)據(jù)的重要來(lái)源

2016-09-12

  全新的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用——從醫(yī)療、智能能源到牲畜飼養(yǎng)——推動(dòng)了更多分層智能的需求,,可以解決安全性和隱私性問題,,并且管理劇增的數(shù)據(jù)量。假設(shè)一場(chǎng)會(huì)議同時(shí)傳送到三個(gè)城市的觀眾,。當(dāng)主持人向觀眾提問時(shí),,觀眾可以舉手回答,對(duì)觀點(diǎn)表示贊同,。當(dāng)舉行投票時(shí),,全部三個(gè)城市的總投票數(shù)會(huì)實(shí)時(shí)呈現(xiàn)在主持人和觀眾面前,。

  實(shí)際上,,這種未來(lái)的場(chǎng)景已經(jīng)變成了現(xiàn)實(shí)。從某種程度上講,,我們做到了這一點(diǎn),,它展示了物聯(lián)網(wǎng)的巨大潛力。它的運(yùn)行原理如下,。每一名觀眾都佩戴了內(nèi)置運(yùn)動(dòng)傳感器的腕帶,。腕帶的傳感器數(shù)據(jù)可以捕捉觀眾腕帶的運(yùn)動(dòng)。

  為了將這種動(dòng)作消耗的通信帶寬降到最低,,同時(shí)降低無(wú)線通信的功耗,,在腕帶中運(yùn)行的背景感知算法可以翻譯傳感器數(shù)據(jù),并且尋找匹配用戶抬手的垂直位置動(dòng)作數(shù)據(jù)模式,。當(dāng)標(biāo)志性運(yùn)動(dòng)出現(xiàn)時(shí),,腕帶就會(huì)將數(shù)據(jù)傳送到大會(huì)現(xiàn)場(chǎng)的無(wú)線接入點(diǎn)。

  無(wú)線接入點(diǎn)將從腕帶接收的數(shù)據(jù)做好時(shí)間標(biāo)記,,然后迅速將信息轉(zhuǎn)發(fā)到云應(yīng)用,。這些應(yīng)用會(huì)利用所有三場(chǎng)會(huì)議地點(diǎn)的腕帶結(jié)果,推算出主持人發(fā)起投票的時(shí)間,。盡管腕帶中運(yùn)行的算法可以識(shí)別垂直運(yùn)動(dòng),,但是傳感器難以分辨出垂直運(yùn)動(dòng)的細(xì)微區(qū)別,,究竟是用戶正在舉手,還是單純因?yàn)橛^眾煩躁不安或正在起身,。然而,,云環(huán)境的智能可以注意到,在狹窄的時(shí)間窗口期間大部分觀眾攜帶的傳感器正在同時(shí)向上移動(dòng),,由此推斷會(huì)場(chǎng)正在投票,。

  源頭的傳感器

  這個(gè)例子說(shuō)明了物聯(lián)網(wǎng)的眾多架構(gòu)挑戰(zhàn),在物聯(lián)網(wǎng)互聯(lián)設(shè)備的源頭通常都是一個(gè)或多個(gè)傳感器,。傳感器將物理環(huán)境(例如運(yùn)動(dòng),、磁場(chǎng)或周圍環(huán)境)的信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。因?yàn)閭鞲衅骺梢赃B續(xù)且自動(dòng)提供數(shù)據(jù),,傳感器數(shù)據(jù)會(huì)快速超越人工產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量,。

  為了緩解數(shù)據(jù)堵塞及其相關(guān)的傳輸成本,智能傳感器可以實(shí)時(shí)做出數(shù)據(jù)的重要或相關(guān)決策,,只有當(dāng)這些決策對(duì)上游應(yīng)用有重要作用時(shí)才會(huì)傳輸這些數(shù)據(jù),。例如,運(yùn)動(dòng)傳感器的算法可以確定傳感器已經(jīng)靜止并且跳過一次更新,。更加復(fù)雜的背景算法能夠區(qū)分佩戴者抬手和其它運(yùn)動(dòng)(比如起身)之間的細(xì)微差異,。在數(shù)據(jù)源部署智能會(huì)降低傳感器數(shù)據(jù)消耗的通信帶寬,并且延長(zhǎng)電池驅(qū)動(dòng)無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)的電池使用時(shí)間,。但是,,傳感器節(jié)點(diǎn)的計(jì)算容量比云計(jì)算的成本更高, 針對(duì)特定應(yīng)用設(shè)計(jì)的智能傳感器面向不同的用途時(shí)可能效率較低,。在安全性十分重要的環(huán)境中,,數(shù)據(jù)源的智能也至關(guān)緊要。目前正在探討各種不同的安全性和隱私性協(xié)會(huì),,這需要云應(yīng)用和許可數(shù)據(jù)源(使用部分或全部數(shù)據(jù))之間的協(xié)商,。這在可穿戴式傳感器領(lǐng)域特別敏感,它可以記錄對(duì)個(gè)體看似毫無(wú)意義的各種信號(hào),。采用數(shù)據(jù)挖掘算法時(shí)這些信號(hào)與其它信號(hào)結(jié)合在一起,,它們會(huì)無(wú)意間泄漏消費(fèi)者隱私。

  在網(wǎng)關(guān)級(jí)別,,由傳感器產(chǎn)生的需求也會(huì)非常急迫,。傳感器數(shù)據(jù)是實(shí)時(shí)數(shù)據(jù),因此需要網(wǎng)關(guān)幫助同步不同組合的傳感器數(shù)據(jù),,并且控制數(shù)據(jù)延遲,。有時(shí)網(wǎng)關(guān)會(huì)執(zhí)行進(jìn)一步背景處理,以便降低上行鏈接帶寬要求,。

  在云環(huán)境中,,相同組合的傳感器數(shù)據(jù)可以分配給多個(gè)服務(wù)器和應(yīng)用的眾多任務(wù)員工,,因此相同腕帶可以跟蹤大會(huì)投票數(shù),也可以監(jiān)控穿戴者的活動(dòng)等級(jí),,有助于預(yù)測(cè)日常流量模式,。于是,有人發(fā)現(xiàn)基于傳感器的物聯(lián)網(wǎng)部署核心便是分層智能,。

  物聯(lián)網(wǎng)互聯(lián)設(shè)備,,如同上述例子中的腕帶,到2020年將會(huì)使全部連接化顯得相形見絀,,包括機(jī)器對(duì)機(jī)器,、人類對(duì)機(jī)器和機(jī)器對(duì)機(jī)器連接在內(nèi)。這一趨勢(shì)由以下四個(gè)因素推動(dòng):

  傳感器和致動(dòng)器的成本遞減,,特別是微電子機(jī)械系統(tǒng)(MEMS)技術(shù)令大量部署更加可行,。

  Wi-Fi路由線的成本遞減,令大規(guī)模連接變得更加可行,。

  互聯(lián)網(wǎng)通信協(xié)議第6版(IPv6)擴(kuò)充了唯一互聯(lián)網(wǎng)地址的數(shù)量,,可以連接數(shù)萬(wàn)億的實(shí)體。

  無(wú)處不在的智能手機(jī)和平板電腦呈現(xiàn)出前所未有的連接流程和成果,。

  工業(yè)應(yīng)用推動(dòng)未來(lái)發(fā)展

  盡管我們采用的實(shí)例——確實(shí)如此,,如今物聯(lián)網(wǎng)的許多注意力都與可穿戴設(shè)備有關(guān)——但是,物聯(lián)網(wǎng)的更大商業(yè)潛力在于工業(yè)應(yīng)用,。麥肯錫,、思科和GE全部瞄準(zhǔn)物聯(lián)網(wǎng),到2025年會(huì)對(duì)我們的經(jīng)濟(jì)造成數(shù)萬(wàn)億美元的影響,,它們關(guān)注醫(yī)療保健和基礎(chǔ)設(shè)施部署領(lǐng)域的受益,。

  如今的可穿戴技術(shù)并不會(huì)限制于僅僅滿足消費(fèi)的生活需求,,而且可為社交媒體提供內(nèi)容,。它們還在應(yīng)用于提高牲畜飼養(yǎng)的資產(chǎn)跟蹤管理。

  例如,,高價(jià)賽馬可以穿戴上傳感器墊片和配置傳感器的馬蹄,,可以幫助馴馬師監(jiān)控馬匹的健康,記錄它們的步態(tài),,上傳數(shù)據(jù),,讓各種算法監(jiān)控馬匹的行為,診斷疾病,,且有助于提升馬匹的整體健康狀況,。簡(jiǎn)單的運(yùn)動(dòng)傳感器(例如跟蹤活動(dòng)的腕帶)可以用于檢測(cè)和報(bào)告智能計(jì)量表安裝的篡改問題,保護(hù)系統(tǒng)安全性,。

  運(yùn)動(dòng)傳感器結(jié)合壓力傳感器可以用來(lái)監(jiān)控臥床不起的患者,,測(cè)量呼吸和心率,,甚至在患者試圖下床時(shí)向護(hù)士站報(bào)警,尋求幫助,。

  如今,,我們每年為150種獨(dú)有的傳感器應(yīng)用提供服務(wù)。我們會(huì)看到傳感器集成更多智能功能,,并且需要更加緊密地將傳感器與MCU和數(shù)字網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品相互集成,,作為系統(tǒng)解決方案。

  我們的觀察結(jié)果反映出,,我們的系列產(chǎn)品需要更多的分層智能,,以便解決電力保存、安全性和連接性問題,。隨著即將來(lái)臨的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用浪潮,,我們認(rèn)為傳感器系統(tǒng)會(huì)變得更加復(fù)雜、更具背景和環(huán)境感知能力,,幸運(yùn)的是我們所有身在其中的人將會(huì)感覺更加有趣,。

  多維科技是全球第一家量產(chǎn)隧道磁電阻傳感器的供應(yīng)商,其TMR磁傳感器技術(shù)領(lǐng)域遙遙領(lǐng)先于國(guó)內(nèi)外的其他傳感器公司,??梢灶A(yù)見在未來(lái)的新興領(lǐng)域中,多維科技將會(huì)有更多,、更廣的發(fā)展空間,。


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