傳感器是大數據的重要來源

摘要：本文展望了物聯網和大數據時代傳感器的重要性及應用。本文網絡版地址：http：∥www.eepw.com.cn/article/263360.htm

關鍵詞：傳感器；大數據；物聯網

DOI：10.3969/j.issn.1005-5517.2014.9.004

全新的物聯網（10T）應用——從醫療、智能能源到牲畜飼養——推動了更多分層智能的需求，可以解決安全性和隱私性問題，并且管理劇增的數據量。

假設一場會議同時傳送到三個城市的觀眾。當主持人向觀眾提問時，觀眾可以舉手回答，對觀點表示贊同。當舉行投票時，全部三個城市的總投票數會實時呈現在主持人和觀眾面前。

實際上，這種未來的場景最近在飛思卡爾已經變成了現實。從某種程度上講，我們做到了這一點，它展示了物聯網（IoT）的巨大潛力。它的運行原理如下。每一名觀眾都佩戴了內置運動傳感器的腕帶。腕帶的傳感器數據可以捕捉觀眾腕帶的運動。為了將這種動作消耗的通信帶寬降到最低，同時降低無線通信的功耗，在腕帶中運行的背景感知算法可以翻譯傳感器數據，并且尋找匹配用戶抬手的垂直位置動作數據模式。當標志性運動出現時，腕帶就會將數據傳送到大會現場的無線接入點。

無線接入點將從腕帶接收的數據做好時間標記，然后迅速將信息轉發到云應用。這些應用會利用所有三場會議地點的腕帶結果，推算出主持人發起投票的時間。盡管腕帶中運行的算法可以識別垂直運動，但是傳感器難以分辨出垂直運動的細微區別，究竟是用戶正在舉手，還是單純因為觀眾煩躁不安或正在起身。然而，云環境的智能可以注意到，在狹窄的時間窗口期間大部分觀眾攜帶的傳感器正在同時向上移動，由此推斷會場正在投票。

源頭的傳感器

這個例子說明了物聯網（IoT）的眾多架構挑戰（參見圖1）。在物聯網（IoT）互聯設備的源頭通常都是一個或多個傳感器。傳感器將物理環境（例如運動、磁場或周圍環境）的信號轉化為數字數據。因為傳感器可以連續且自動提供數據.傳感器數據會快速超越人工產生的數據量。為了緩解數據堵塞及其相關的傳輸成本，智能傳感器可以實時做出數據的重要或相關決策，只有當這些決策對上游應用有重要作用時才會傳輸這些數據。例如，運動傳感器的算法可以確定傳感器已經靜止并且跳過一次更新。更加復雜的背景算法能夠區分佩戴者抬手和其它運動（比如起身）之間的細微差異。在數據源部署智能會降低傳感器數據消耗的通信帶寬，并且延長電池驅動無線傳感器節點的電池使用時間。但是，傳感器節點的計算容量比云計算的成本更高，針對特定應用設計的智能傳感器面向不同的用途時可能效率較低。

在安全性十分重要的環境中，數據源的智能也至關緊要。目前正在探討各種不同的安全性和隱私性協會，這需要云應用和許可數據源（使用部分或全部數據）之間的協商。這在可穿戴式傳感器領域特別敏感，它可以記錄對個體看似毫無意義的各種信號。采用數據挖掘算法時這些信號與其它信號結合在一起，它們會無意間泄漏消費者隱私。

在網關級別，由傳感器產生的需求也會非常急迫。傳感器數據是實時數據，因此需要網關幫助同步不同組合的傳感器數據，并且控制數據延遲。有時網關會執行進一步背景處理，以便降低上行鏈接帶寬要求。在云環境中，相同組合的傳感器數據可以分配給多個服務器和應用的眾多任務員工，因此相同腕帶可以跟蹤大會投票數，也可以監控穿戴者的活動等級，有助于預測日常流量模式。于是，有人發現基于傳感器的物聯網（IoT）部署核心便是分層智能。

物聯網（IoT）互聯設備，如同上述例子中的腕帶，到2020年將會使全部連接化顯得相形見絀，包括機器對機器、人類對機器和機器對機器連接在內。這一趨勢由以下四個因素推動：

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

·Wi-Fi路由線的成本遞減，令大規模連接變得更加可行。

·互聯網通信協議第6版（IPv6）擴充了唯一互聯網地址的數量，可以連接數萬億的實體。

·無處不在的智能手機和平板電腦呈現出前所未有的連接流程和成果。

工業應用推動未來發展

盡管我們采用的實例——確實如此，如今物聯網（IoT）的許多注意力都與可穿戴設備有關——但是，物聯網（IoT）的更大商業潛力在于工業應用。麥肯錫、思科和GE全部瞄準物聯網（IoT），到2025年會對我們的經濟造成數萬億美元的影響，它們關注醫療保健和基礎設施部署領域的受益。

如今的可穿戴技術并不會限制于僅僅滿足消費的生活需求，而且可為社交媒體提供內容。它們還在應用于提高牲畜飼養的資產跟蹤管理。例如，高價賽馬可以穿戴上傳感器墊片和配置傳感器的馬蹄，可以幫助馴馬師監控馬匹的健康，記錄它們的步態，上傳數據，讓各種算法監控馬匹的行為，診斷疾病，且有助于提升馬匹的整體健康狀況。簡單的運動傳感器（例如跟蹤活動的腕帶）可以用于檢測和報告智能計量表安裝的篡改問題，保護系統安全性。運動傳感器結合壓力傳感器可以用來監控臥床不起的患者，測量呼吸和心率，甚至在患者試圖下床時向護士站報警，尋求幫助。

如今，我們每年為150種獨有的傳感器應用提供服務。我們會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和數字網絡產品相互集成，作為系統解決方案。我們的觀察結果反映出，我們的系列產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。隨著即將來臨的物聯網（10T）應用浪潮，我們認為傳感器系統會變得更加復雜、更具背景和環境感知能力，幸運的是我們所有身在其中的人將會感覺更加有趣。

參考文獻：

[1]麥肯錫變革性技術：轉變生活、商業和全球經濟的進步2013年5月

[2]Chambers J.物聯網的可能性2013年2月.

[3]GE 2011年報