WSN—感測網(wǎng)絡共通應用服務平臺
WTRS在2008年第一季對無線感測網(wǎng)絡技術的預測評估報告中樂觀的推論在2009年無線感測網(wǎng)絡(Wireless Sensor Networks, WSN)相關應用模塊的年出貨量會突破1億大關(如圖1)。WSN相關應用數(shù)量的擴張在接下來幾年內預估會以倍數(shù)方式快速增長。在大量搭配著各式各樣感測組件的WSN硬件裝置在我們生活周遭環(huán)境中快速布建起來時,你能想象我們的生活型態(tài)會因為這些感測信息的大量提供而產生什么樣的影響與變化嗎?
試著想象一下,如果在未來環(huán)境里,大量的感測系統(tǒng)建置已相當完備,當你每日起床準備出門時,你都可以輕易地透過任何形式的網(wǎng)絡終端設備得到布建在目的地的傳感器所擷取到的信息,可能包含了實時的平均溫濕度及今日可能的溫濕度變化預估等等,提供你外出時穿衣的選擇參考。出門時也可透過預定的方式,將沿路地區(qū)感測系統(tǒng)的下雨觀測結果以警報方式傳送給你,提醒你出門時將雨具帶上?;蛟S你開車,感測系統(tǒng)會將你先前所預定的幾個可能經過路口的實時車流速度在指定的時間以預報的方式提供你作為行車路徑的選擇參考。另外,像最近臺風季節(jié)剛過,臺風來時狹帶著大雨可能帶來不少災情?;蛟S你關心遠在南部的老家有無受到大雨的威脅,于是連上感測網(wǎng)絡系統(tǒng)去搜尋老家附近是否有相關的雨量偵測或是河道中是否有水位偵測的傳感器布建,如果有,便可要求感測系統(tǒng)提供相關的觀測信息或是量測數(shù)值,以供了解當?shù)氐慕涤昙昂恿髋潘樾问欠駮<凹依锶说陌踩;蚴悄阋褟男侣劺镱^知道家鄉(xiāng)地區(qū)正在淹水,想進一步了解特定地區(qū)的實際狀況也可透過這個感測網(wǎng)絡系統(tǒng)來搜尋是否在當?shù)赜袛z影機可提供相關的實時影像信息來確定災情的嚴重與否。
這些情境很可能在不遠的未來就能實現(xiàn),但在此先讓我們來看看要有這樣一個系統(tǒng)需要具備那些條件。由于在我們生活的環(huán)境里像是溫濕度偵測、降雨偵測、車流速度偵測、河流水位偵測及影像擷取系統(tǒng)等等都不斷的在進行建置與布建。因此相關感測信息內容的提供自然不是太大的問題。雖然對于一種服務來說,基礎建設是很重要的一環(huán),但以服務能夠提供的角度來看,也許要達到很普遍的傳感器布建時程要拉得久一些,但就服務內容來看,傳感器的多樣化及布建的范圍大小僅是量的問題,只要有需求的刺激,傳感器系統(tǒng)的基礎建設想必能夠加速的進行。反過來說,目前得面臨的問題反而是,在大量的傳感器基礎建置需求下,沒有一個廠商能夠獨立完成夠多樣及布建范圍夠廣的傳感器系統(tǒng)建置,勢必要透過眾多廠商同時投入才有辦法達成任務,但如何讓不同廠商所建置的感測系統(tǒng)能夠都提供出來整合成一個大系統(tǒng)來提供大范圍的整合服務,則勢必要有一個共通的整合服務平臺才能夠達到目的。簡單的來說,雖不要求所有的感測網(wǎng)絡服務都由同一個系統(tǒng)提供,但至少要能在各應用服務系統(tǒng)間相互分享在各個區(qū)域里所建置的傳感器及從這些傳感器上所獲得的感測信息,相關的應用服務才能做大。故不但要有一個共通感測數(shù)據(jù)處理平臺的存在,讓各系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)可以流通,而且還要要求各系統(tǒng)的傳感器都說同樣的語言,如此才可藉由后端系統(tǒng)直接對到傳感器來進行數(shù)據(jù)內容的處理或更進一步來控制傳感器的行為。除此之外,如何讓使用者可以方便的從一個入口平臺上獲取這些信息則是串起整個應用服務的重要一環(huán),于是Web Service變成最有可能的解決方案之一。故在這個時間點上,WSN的前端網(wǎng)絡技術已逐漸成熟可以開始往量的發(fā)展上來進行,下一步似乎要看后端應用服務的平臺是否能早日準備妥當,以因應大量前端感測網(wǎng)絡建置后接下來的感測數(shù)據(jù)分享與擴大應用服務范圍的挑戰(zhàn)。
上述的應用服務情境,早在2003年OGC(Open Geospatial Consortium)所提出來的”Sensor Web”概念中,就已將制訂感測網(wǎng)絡的共同標準界面的想法揭露出來。OGC是一個以訂定地理信息服務及定位服務標準為目標的國際組織,早在1980年代中期因為要整合各地區(qū)的地理數(shù)據(jù)系統(tǒng)(Geographic Information System, GIS),便開始邀集各方相關的政府機關、業(yè)者或學界來參與這方面標準的討論及制定工作。OGC所提出的Sensor Web的概念其實就是要將實體生活中的傳感器硬件跟普及化的網(wǎng)絡串接起來,讓使用者可以簡單的透過Web作為窗口來找到用戶感興趣區(qū)域里的各種型態(tài)的傳感器,并且可以藉由Web的操作來擷取并利用這些傳感器數(shù)據(jù),以增進人們生活的便利。下圖2為OGC用來描述此一概念的說明。
后來,一直到了2006年OGC開始的Web Services Phase 4(OWS4)的相關應用先期測試中,才以Sensor Web Enablement(SWE)的規(guī)劃將Sensor Web的概念進行落實。OGC里共有13個標準工作小組,其中SWE標準工作小組主要針對各感測系統(tǒng)間的互操作性界面(Interoperability Interfaces)及感測數(shù)據(jù)的編碼(Encoding)工作,來主導及推動相關標準的制訂與相關測試平臺的建立。SWE的目標,是希望達到讓使用者能透過Web的界面來進行感測節(jié)點的搜尋、感測數(shù)據(jù)的擷取及感測節(jié)點控制的功能。故在OGC所制訂的SWE標準內容里,包含了系統(tǒng)的實體功能項目”界面模塊”的部分以及數(shù)據(jù)交換格式的”數(shù)據(jù)編碼”兩大類共7個主要項目。目前有5個項目的標準訂定已有了初版的標準文件發(fā)行,僅剩余兩個項目尚未完成。SWE標準所訂定的7個目標項目及其功能說明如下:
● Sensor Observation Service(SOS):此標準主要提供進行傳感器量測工作及感測數(shù)據(jù)擷取的服務,透過SOS模塊的窗口,用戶可以從系統(tǒng)中得到所需要的感測數(shù)據(jù)。此部分標準于2007年10月完成第1.0版的制訂。
● Sensor Planning Service(SPS):此標準
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