「智慧型微塵」 助推物聯網應用的關鍵技術

2021-09-23 08:37:50 字數 1440 閱讀 8070

隨著物聯網應用的不斷拓展和深化,迫切需要體積小、能耗低、資訊處理速度快的新型感測器。體積只有沙粒般大小,卻整合了運算、通訊、供電等功能模組,包含了從資訊收集、資訊處理到資訊傳送所必需的全部部件的「智慧型微塵」新型感測器應運而生。

「智慧型微塵」實際是一種具有電腦功能的超微型感測器。它「麻雀雖小,卻五臟俱全」,在幾公釐見方的晶元上整合了感測器、微處理器、通訊系統和電源等各種複雜的電子部件,具有體積小、能耗低、成本低等特徵,在組成感測、監測網路時具有多角度多方位資訊融合、低成本高冗餘度、近距離接觸等獨特優勢。「微塵」構成的無線網路,是一種不需要基礎設施的自創造、自組織和自管理的網路。「微塵」能夠探測周圍諸多環境引數,收集大量資料,進行適當計算處理,然後利用雙向無線通訊裝置將這些資訊在「微塵」器件間往來傳送。數量眾多的「微塵」部署到現場環境中後,形成一張無線感測網。它們能夠相互定位、收集資料並向基站傳遞資訊,如果乙個「微塵」功能失常,其他「微塵」會對其進行修復,且不會影響觀察資料的獲取。

「智慧型微塵」這種資訊獲取和處理的新模式具有十分美好的應用前景,人的生命體徵、能源用量、土壤溫度、交通地圖、生產效率等都可以遠端跟蹤、實時處理並接入智慧型網路。目前,「智慧型微塵」技術已在軍事、醫療健康和環境監控等領域得到應用。

在軍事領域,「微塵」系統可以部署在戰場上,如將「微塵」大量裝在宣傳品、子彈或炮彈殼中,在目標地點撒落下去,形成嚴密的監視網路,跟蹤敵軍行動,將敵方的軍事力量和人員、物資的運動看得一清二楚。「微塵」還可通過分析空氣中的化學成分來預告生化攻擊。

在醫療健康領域,「微塵」可定期檢測人的血糖、脈搏或含氧飽和度等生理體徵和健康指標,將資訊反饋給本人或醫生,尤其適用於監控老年人或病人的生活。在老年人或病人的居所裡可布放各種「微塵」監控器,如嵌在手鐲內的「微塵」會實時傳送老人或病人的血壓情況,地毯下的「微塵」會顯示老人的行動及體重變化,門框上的「微塵」會了解老人在各房間之間走動的情況,衣服裡的「微塵」則傳遞體溫的變化,連抽水馬桶裡也有「微塵」,可分析排洩物並及時告警……從而確保獨居老人或病人的健康和安全。將「微塵」植入人體,可為糖尿病患者監控血糖含量的變化,糖尿病人可以看著電腦螢幕上顯示的血糖值選擇適合自己的食物。由「智慧型微塵」構成的「智慧型繃帶」通過檢測傷口化膿情況可確定應使用何種抗生素。

在環境監控領域,海洋科學家將大量的「微塵」撒落在海面,用以收集海洋監測資料,**海嘯等災害的發生。在發生森林火災時,也可通過***飛撒「微塵」溫度感測器來了解火災情況。「微塵」不僅可用於行星探測、海底勘測等高難度任務,也可用於輸油管道等大面積、長距離的無人監控及擁擠的鬧市區的交通流量監控等場景。將「微塵」配置在橋梁或摩天大樓等大型建築物上,能監測細微裂縫,而裝在智慧型家居中的「微塵」則可以報告光線、溫度、一氧化碳水平等資料,並可監控各種家電的用電情況以避開用電高峰,甚至可通過感測器感應裝置的非正常振動來發現家電產品的問題。

「智慧型微塵」是助推物聯網應用的關鍵技術。得益於微電子等相關技術的持續發展及製造工藝的日益精進,「智慧型微塵」的各種技術瓶頸正被陸續打破,在尺寸、供電時間、成本等方面漸入佳境。「智慧型微塵」的廣泛應用將大大影響社會、經濟的發展及人們的工作和生活方式。

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