無線感知網路應用在臺灣萌芽

搭配不同感應器，即能收集環境資料或是人員定位等資訊的無線感知網路（Wireless Sensor Network，WSN）技術，近來在臺灣的應用開始逐漸增多，包括台電將其應用在電壓的監測；故宮將其應用在展櫃內溫濕度、光線的控制等；內湖更有建商將之首度應用在社區內人身安全的通報上。這些應用隱約顯現出未來企業應用WSN技術於各種業務上的可能性，如製造業將之用於工廠內的空氣品質監測、設備運作狀況監測；建築業將之使用在工程測量、社區內各項環境監測，如一氧化碳即時監測等，顯示WSN應用在環境相關各種大量資料收集上的潛力。

搭配不同感應器，WSN可應用的範圍廣
資策會網路多媒體研究所組長洪志宏，是負責研究與協助國內企業應用WSN技術的人員之一。他認為WSN的應用可能性十分廣泛，洪志宏說：「只要能夠做出相對應的感應器，幾乎所有需要監測的應用，都有可能以WSN技術完成。」他更以世正開發在內湖建置的高級住宅區應用為例，該建案在約50戶大小社區內的中庭、地下停車場等平面，建置了30幾個可用做人員定位的WSN感應器，每個住戶透過購屋時拿到的訊號發送器，在中庭或是地下停車場，只要遇到危險時，按下火柴盒大小的訊號發送器上的按鈕，就會立刻透過Zigbee技術傳輸訊號給建置在各處的感應器，這些資料再傳輸至其中一個以固網線路和後端系統連結的感應器，後端系統便能立刻由訊號的強弱，以及訊號發送器與感應器的相對位置，在監控畫面上顯現出住戶遭遇危險的位置，讓警衛即時前往處理。該建案目前以幾近完成，預計在今年底至明年初交屋。

洪志宏表示，類似的做法也能用在企業內的人員控管上。許多企業雖然有人員進出控管的機制，但是當來訪人員換了識別證之後，就很難掌握來訪人員在企業內的行蹤，但若透過一個持續發出訊號的識別裝置，企業只要在室內布建能夠依訊號強弱定位的感應器，就能即時且嚴格把關人員進出的控管。若再與後端的警報系統結合，當來訪人員走到不受允許進入的區域時，也會自動發出警報。

除了人員定位之外，工研院資訊與通訊研究所副理莊國煜在先前接受訪問時表示，對於建築業來說，隨著搭配的感應器不同，WSN也能應用在各種環境上的監測，如橋墩傾斜度的定期監測、深開挖工程進度監測等。此外，洪志宏表示，WSN在其他環境狀況監測上的應用也不容忽視，不少建商就有意將WSN技術應用在一氧化碳濃度監測儀器上，省去布線的成本與難度。

故宮博物院就看準了WSN在環境監測上的潛力，目前正預計將WSN技術應用在展覽櫃溫、濕度與光線等的監控上。洪志宏表示，故宮現有的展櫃溫、濕度監控，是以紙捲的方式記錄曲線變化，當溫濕度或光線發生異常時，等到館內人員查閱紙捲發現，時效往往已經過了。而採用WSN技術，搭配能夠接取溫、濕度與光線資訊的感應器，後端的系統將能夠即時獲得相關訊息，讓館方人員能夠即時做出反應，保護珍貴的藝術品。未來故宮也考慮將後端處理WSN資訊的系統與現有消防系統結合，在溫度異常變化時，讓消防系統能夠直接反應，以放出二氧化碳的方式撲滅展櫃內的火勢。「目前故宮正在小區域的展覽櫃試行，如果狀況良好，將會要求故宮現有系統的廠商開放API，讓WSN系統能與消防等系統整合。」洪志宏說。

WSN也能應用在企業核心業務上的監控，確保其業務的運作能夠不間斷。台灣電力公司就是一例，該公司將WSN技術用在電力系統的監控上。目前台電在嘉義新港鄉的150支電線杆上都裝有電力監測的感應器，能夠即時監控電力的傳輸的狀況、電壓變化等。此外，莊國煜表示，目前也有晶圓製造廠將WSN應用在監測廠區內生產線馬達狀況上，以免馬達突然故障，影響生產流程。

傳輸資料至後端的無線技術，攸關WSN建置成本
由上述的案例可以發現，只要有能夠相對應的感應器，WSN技術在前端能夠發展出的應用十分多元。而選擇後端透過RF訊號傳輸的無線網路技術，反而是WSN技術建置成本的主要影響因素。對此，洪志宏指出，目前看起來以低功率的Zigbee技術為最省錢的布建方式。由於Zigbee技術低功率的特性，如果採用其做為WSN感應器布建時傳輸到後端資料處理系統的主要技術，與其他無線技術，如Wi-Fi，比較起來，將有省電、便宜且不易互相干擾的優點。「以目前Zigbee晶片模組的價格來看，每個大約4美元，未來如果WSN應用的量能夠攀升，估計可以降至3.5美元。這對於WSN技術需要大量布建感應器的特性來說，Zigbee看起來將會是最省錢的布建方法。」洪志宏說。

以目前較強功率的Zigbee感應器來看，1個感應器能夠傳輸的範圍約幾百公尺，而較低功率的感應器，也有50～70公尺的傳輸範圍，已能應付目前絕大多數的WSN應用。但是若在室內以Zigbee技術做為WSN的後端網路建置，由於其功率低的特性，對於牆壁等障礙物的穿透能力較低，將可能需要布建更多感應器才能達到WSN應用所需的效果。不過，洪志宏以人員進出管理的應用舉例，即便需要建置的感應器數量可能更多，但由於Zigbee硬體的成本較低，和目前其他技術作人員進出管理的做法相較，如主動式RFID、Wi-Fi標籤等，整體來說建置的成本還是較為便宜。文⊙劉哲銘