2012年1月17日 星期二

智慧型傳感技術 (Smart Transducer)


    傳感器具備探測和記錄物體物理狀態改變的能力,也可觸發周圍環境的變化。一般而言,感測器和執行器是常見到的傳感器。傳感器在連接物理世界和資訊虛擬世界上有界接的作用,感測器從環境中收集資料、生成資訊,並提高對周圍環境的意識;執行器使得物體能夠對周圍物理環境的改變做出反應。傳感器的範圍廣泛,包含溫濕度計等感應裝置、指紋與聲紋生物本身識別特質、GPRS等位置感測技術等。未來透過奈米技術,甚至如灰塵這樣的微粒都能被識別並納入物聯網,在環境中處處嵌入智慧,刺激更多創新產品和服務的誕生。就物聯網應用到的智慧型傳感技術而言,

    • 物品本身與外界溝通,常具有探測物體物理狀態改變與觸發執行的能力。這部分可透過 TIM (Transducer Interface Module) 來與外界實際連結。
    • 物體中的嵌入式智慧能夠通過在網路邊界轉移資訊處理能力而增強網路的威力,提供更高的資料處理能力和網路彈性。這部分可藉由 NCAP (Network Capable Application Processor) 來達成。

    傳感器的應用包含製造業、工業控制、汽車、航太、建築及生物科技等,而這些傳感器也朝低價位、多用途、網路及無線訊號傳輸的方向,發展智慧型傳感器。由於每家傳感器製造商的界面標準不同,使得傳感器製造商要去製造一個可以支援所有的界面標準,是相當困難、且耗費時間、及增加成本,這也使得智慧型傳感器的開發受到重視的主因。

    IEEE 1451系列標準是很好的依循準則。IEEE1451.1標準定義了網路獨立的資訊模型,使傳感器通過具備網路能力應用系統處理器NCAP連接到控制網路;IEEE1451.2標準定義了一個智慧傳感器介面模組STIM (Smart Transducer Interface Module),主要包括電子資料工作表單TEDS (Transducer Electronic Data Sheet) 和與傳感器無關的標準介面TII (Transducer Independent Interface)。IEEE 1451.5標準定義著無線傳輸的相關規範,包含Blue Booth、WiFi、ZigBee等。 

嵌入式智能傳感器

傳感器技術是一項當今世界令人矚目的迅猛發展起來的高新技術之一,也是當代科學技術發展的一個重要標誌,它與通信技術、計算機技術構成信息產業的三大支柱之一,隨著科學技術的發展,對傳感器性能的要求越來越高,數量越來越大,因此研究集成高性能的傳感器對促進相關技術的發展是很有實際意義的。

目前世界上一些智能傳感器(Smart Sensor)一般都是用單片機+控製規則進行控製的,智能性不高,很少加入人工智能的思想,並不是真正意義上的智能傳感器(Intelligence Sensor),本文利用嵌入式微處理機的功能和人工智能技術,給出了嵌入式智能傳感器的定義及特點,並論證了它的可行性,給出了嵌入式智能傳感器的一般結構框圖及智能控製模塊的功能,對未來傳感器的發展有較重要的指導意義。

二、嵌入式智能傳感器的定義及特點

1. 嵌入式智能傳感器的定義

利用嵌入式微處理器、智能理論(人工智能技術、神經網技術、模糊技術)、傳感器技術等集成而得到的新型傳感器為嵌入式智能傳感器。

2. 嵌入式智能傳感器的性能特點

嵌入式智能化傳感器是一種帶嵌入式微處理器的傳感器,是嵌入式微處理器,智能理論和傳感器相結合而成的,它兼有檢測、判斷、網絡、通信和信息處理等功能,與傳統的傳感器相比有很多特點:

具有思維、判斷和信息處理功能,能對測量值進行修正、誤差補償,可提高測量精度;具有知識,可多傳感器參數進行測量綜合處理;根據需要可進行自診斷和自校準,提高數據的可靠性;對測量數據進行存取使用方便;有數據通信接口,能與微型計算機直接通信,實現遠程控製;可在網上傳送數據實現全球監測控製;可實現無線傳輸;主要由嵌入式微處理器和軟件組成,成本低。

三、嵌入式智能傳感器的可行性研究

1. 嵌入式微處理器的性能

目前嵌入式微處理器和嵌入式軟件都達了一定的技術水平:

(1) 硬件方麵

目前嵌入式微處理器具有的功能特點如下:
體積小、低功耗、低成本、高性能;可以實現網上控製;支持Thumb(16位)/ARM(32位)雙指令集;FLASH存儲器容量大,成本低,可以存貯大量的智能程序,執行速度更快;尋址方式靈活簡單,執行效率高;指令長度固定,因此嵌入式智能傳感器在硬件方已具備了條件。

(2) 軟件方麵

目前嵌入式軟件都是與嵌入式微處理器相配套的,功能比較完善,雖然還沒通用的嵌入式係統軟件,但並不影響開發智能嵌入式電子設備;也可以用通用語言(如VC++等)進行開發。

2. 智能理論(人工智能技術、神經網技術、模糊技術)

人工智能技術、神經網技術、模糊技術在很多方麵得到了成功的應用,常用的理論相對完備。所以實現嵌入式智能傳感器從硬件,智能理論和軟件方麵是完全可行的。

四、嵌入式智能傳感器的一般結構

一個完整的嵌入式智能傳感器等同於嵌入式微處理器+智能控製模塊(人工智能技術、神經網技術、模糊技術)+傳感器係統,智能控製模塊是一個智能程序,它具有相關領域的大量專家知識,它可以模擬人類專家解決問題的思維過程,且解決問題的能力不低於人類領域的專家。該係統能進行有效的推理,具有一定的獲得知識的能力,但是總的功能在某些方麵遠超過人類專家的能力。具有靈活性,透明性,交互性,有一定的複雜性和難度。智能控模塊通常由知識庫、推理機、知識獲取程序,綜合數據庫、四部分組成,並存放在嵌入式微處理器中。

1. 智能控製模的功能分析

(1) 知識庫

用於存放嵌入式智能傳感器運行過程中所需要的專家知識,經驗值及傳感器的基本參數,知識庫中的知識是推理機發出命令的依據。

(2) 綜合數據模塊

用於存放嵌入式智能傳感器的原始數據及各種常用數據及各種參數。

(3) 推理機

根據傳感器及綜合數據中的數據,利用知識庫中的知識進行思維、判斷、推理後作出判斷,並對嵌入式智能傳感器的各種參數進行修改。
2. 交互接口單元

用於外界對嵌入式智能傳感器係統進行交互,包括對數據修改,添加,除,進行一致性、完整性的維護等功能。

3. 多傳感器係統模塊

由各種類型的普通傳感器組成,負責提供外界信息。

4. 輸出單元

用於輸出正確的傳感器信息,供用戶使用。

5. 嵌入式微處理器

負責對數據的采集、處理、存儲、管理、傳送等任務。 

2012年1月16日 星期一

氮在自然界循環的過程中主要以四種型態存在,包括:有機氮(organic-N)、銨(NH4+)、亞硝酸鹽(NO2-)及硝酸鹽(NO3-)。有機氮經過微生物分解後生成銨,若再經過硝化菌硝化作用可生成亞硝及硝酸鹽,硝酸鹽是氮素最高度氧化的最後產物,亦是植物最直接利用的營養給源之一

C/P值 除了商品外?

一般來說:
C/P = capability/price = 性能/價格
所以性能越大  OR  價格 越低,就C/P越高。


但除了「性能」是數值化之外,還有很多無形的條件,會影響到C/P值。


例如: 品牌效應 TOYOTA vs M.Benz
拿出車輛的數據,不代表就是全部的C/P值。
還要加上品牌效應。


例如:商品外觀
數據一樣,但對於外形,每個人的觀感不同,
也會影響到C/P值。


所以性能 不完全等於帳面上的數據,還包含了其他購買者考量的層面。
如:有人就是品牌大於一切。
也有人外觀大於一切,說什麼數據都沒有用。


也讓所有的廠商,各有各的支持群,因為各的支持群的C/P值出發點不同。