#智慧家庭 #低功耗廣域網路LPWAN #通訊協定 #SigFox
#應用程式介面API #開放源碼 #Open.MEMS/Open.RF/Open.AUDIO
#藍牙Bluetooth 5 #麥克風語音辨識 #聲學超載點AOP #波束成形Beamforming #微機電MEMS #運動感測器Motion Sensor #混合實境MR
#ToF光學測距感測 #存在偵側Presence Detection #環境光源感測器ALS
【聲、光交會而成的智慧感測】
樓梯響了很久的「智慧家庭」(Smart Home),為何這兩年突然見到勃發之象?低功耗廣域網路 (LPWAN) 的普及與應用程式介面 (API) 的充沛,應是主要催熟劑。然而一個先決條件是:感測介面是否夠聰明且友善?太過繁瑣的操作,反會造成普羅大眾的麻煩,影響使用意願。於是,語音輸入與利用光學原理賦予家用設備感知能力,成為不少製造商屬意的人機介面。感測、連網與低功耗,將是建構智慧家庭的三大要素。
陀螺儀、加速度計、磁力計等運動感測器 (Motion Sensor),是居家防跌/防撞及姿態辨別的馬前卒,新興 SigFox 協定有擔當對外低功耗通訊要角的潛力,而 Bluetooth 聲控是最直覺的觸發方式。運動感測器除了早先介紹過能加載混合實境 (MR) 技術,透過事先匯入建築管線圖資、結合熱像儀進行漏水檢測,陀螺儀、磁力計可維持移動式家電的方向性之外,加速度計更是慎防人、物發生意外的必要防護配備。
關於「發號施令」的感測介面,麥克風語音辨識的誤判率相對較低,適合隨興、愜意的居家生活氛圍。不過,這必須建立在豐富的「聲音資料庫」以及感測器出色的訊號雜訊比 (SNR) 的基礎上——麥克風收音裝置常以「聲學超載點」(AOP) 來衡量敏感度,意指在不失真條件下所能接收到的最大訊號,該數值越高越好,而機構設計與類比/數位的封裝選擇、開發套件以及開放源碼和第三方嵌入式系統的相容性是焦點所在。
更深層的「存在偵側」(Presence Detection) 也是一門學問——只要一「現身」,就能自動捕捉、執行後續動作;基於飛行時間 (Time-of-Flight, ToF) 技術的測距感測器,只要將光速與 1/2 來回反射的時間相乘,就能得到具體距離數值,在工業控制、物流倉管與消費電子距離警示應用甚廣,深獲多家掃地機器人以及專門清潔玻璃用的「玻妞」製造商青睞,可設定確切數值實現「沿邊」行進模式,讓機器乖乖按既定軌跡運作、避免碰撞及墜落。
延伸閱讀:
《ST:語音輸入呼之即來,飛行光速精準測距》
http://compotechasia.com/a/____/2017/0219/34688.html
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#意法半導體ST #SensorTile #STM32L4 #S2-LP Sub-1GHz射頻收發器 #M-BUS #6LowPAN #IEEE802.15.4g #ST BlueMS智慧手機應用軟體 #FlightSense #VL53L0X
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#物聯網IoT #工業物聯網IIoT #無線感測網路WSN #ZigBee #WirelessHART #ISA100.11a #低功耗廣域網路LPWAN #LoRa #SIGFOX
【少了 WSN,何來 IoT?】
無線感測網路 (WSN) 技術為工業物聯網 (IIoT) 提供關鍵因素,包括:長年電池供電的無線節點、IP 定址能力、現場匯流排通道、雲端配置和管理系統;而增長最快的 WSN 市場是智能手錶、健身追蹤器等穿戴式裝置以及智能家居/建築/城市。ZigBee 可謂是正式敲開大規模聯網之門的先驅,這個看似沈靜許久的技術,其實有業界專家預估,它在 2016~2020 年仍以 26% 的年複合成長率緩步前進,在家庭自動化設備,如:智能照明、多媒體和安全性等應用尤為大宗。
當 WSN 節點規模越來越大,令業界不禁開始思考:是否能省略閘道器 (Gateway) 轉譯,就能讓所有連網裝置直接「上達天聽」、與雲端溝通? 6LoWPAN 便是在此背景下誕生。另因從 6LoWPAN 分枝發展的 Thread 已和 ZigBee 協議將提供相容的 API 介面,故 ZigBee 晶片供應商幾都同時支援 6LoWPAN。由於代碼空間小,6LoWPAN 能降低邊緣路由器的負載、可選用成本較低的簡易型軟/硬體嵌入式系統;ULE Alliance 亦成立 IETF 6lo 工作小組支援 IPv6 及 6LoWPAN。
此外,相對較少人提及的「WirelessHART」,其實是工業自動化佔比最高的無線網狀協議。它支援多個接入點的網狀網路,能檢測到傳輸路徑的惡化並自動修復,還可繞過障礙物、隨機選擇「有利的」冗餘通道進行傳輸;當網路偵測到新設備加入,會自動調整以適應工廠環境變化,不需一開始就建構整個系統。更關鍵的是,WirelessHART 採「直接序列展頻技術」(DSSS) 技術,將數據分散到多個不同的物理通道,規避各種射頻和電磁干擾;這在工業環境十分重要,因工廠的金屬機台或廠房結構會影響無線訊號傳輸,而設備移動會讓現場條件不斷變化。
不過,江山代有才人出,ISA100.11a 緣於更靈活的時間排程、軟體通道,且可同時支援星狀和網狀拓樸,在過去兩年市佔率攀升了 67% 之多。另市調發現有近半數的 WSN 採用者藉雲端基礎設施發展 IIoT——48% 提供或擁有 WSN 系統的企業使用 AWS、Microsoft Azure 或 IBM Watson物聯網平台,顯示 WSN 是銜接物聯網的基礎;而與雲端連接、電池壽命達 10 年以上以及用於資產追蹤的無線感測器、傳輸距離上看 20 哩的低功耗廣域網路 (LPWAN) 正分食 IIoT 市場;借助遠距離、長時間和雲端整合堆疊,LPWAN 將為 WSN 開啟新視野。
比 LoRa 更早問世的 SIGFOX,裝置與雲端不需溝通、只管在全球聆聽並捕捉特定格式訊息,一般遙控器等級的簡單晶片即可應對,可大幅降低功耗及模組成本;惟因無產業聯盟奧援且非共通標準,所屬營運商須獨立完成基地台相關設備的架設工作,資金需求可觀。身為 LPWAN 先驅,SIGFOX 自 2010 年以來鴨子划水式的佈局,似乎正初見成效。但在低價策略下,長久之計勢必「以量取勝」;而基地台獲准架設和終端採用的速度是否追得上資金週轉和投資回報速率,將關係到 SIGFOX 未來生存空間有多大。
延伸閱讀:
《WSN 市場:網狀當道、IPv6-based 賽前暖身、LPWAN 旭日初升》
http://www.compotechasia.com/a/____/2017/0414/35155.html…
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#工業物聯網IIoT #環境感測器 #無線感測網路WSN
【支援 IPv6 定址、可靠度近百分百的 SmartMesh】
SmartMesh 系列產品可滿足時分、頻分和物理層 (PHY) 多樣性需求,確保無線感測網路 (WSN) 穩定、靈活及可擴展,有兩個版本:支援 IEC62591 標準的 SmartMesh WirelessHART,以及基於 6LoWPAN 和 IEEE 802.15.4e 的 SmartMesh IP。其中,SmartMesh IP 可為網路中的「每個節點」提供原生 IPv6 定址能力,可自動配置、修復及連續自我優化。
SmartMesh IP 入門套件 (Starter Kit) 的軟、硬體組合包括一個管理器和五個節點裝置,開發者可透過 Stargazer 圖形介面 (GUI) 快速建置 SmartMesh 網路;TSCH (Time Slotted Channel Hopping) 技術可解決不同頻率、位置,在不同時間的環境干擾問題,可靠度高達 99.999 % 且耗電量低,適合無法使用電池或電力線的智慧停車、工業流程監控等低功耗應用。
演示視頻:
《ADI / LTC 工業物聯網無線網路——DUST》
http://www.compotechasia.com/a/CTOV/2017/1023/37012.html
延伸閱讀:
《WSN 市場:網狀當道、IPv6-based 賽前暖身、LPWAN 旭日初升》
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#亞德諾ADI #凌力爾特LTC #DustNetworks #SmartMesh IP
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