在脫離電網(wǎng)的情況下，如何才能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自主運(yùn)行？答案是將系統(tǒng)的運(yùn)行功耗降到足夠低的程度，同時(shí)充分利用能量采集或者電池供電維持運(yùn)轉(zhuǎn)，直到傳感器被淘汰也無需充電，這樣的系統(tǒng)才是真正意義上能夠自主運(yùn)行的系統(tǒng)。當(dāng)用戶有需求時(shí)，系統(tǒng)能夠不斷提供所需的數(shù)據(jù)和測量值，而且?guī)缀醪恍枰魏稳斯じ深A(yù)。
自主系統(tǒng)的一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)在于其內(nèi)置傳感器能夠有效的傳輸和報(bào)告采集到的數(shù)據(jù)。如果一個(gè)傳感器僅僅能夠采集大量的數(shù)據(jù)而無法將這些數(shù)據(jù)或基于數(shù)據(jù)所做的決策傳輸出去，這樣的傳感器是毫無意義的。此外，由于這類傳感器并未接入電網(wǎng)或者往往通過遠(yuǎn)程控制，它們就只能依靠無線的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。物聯(lián)網(wǎng) （IoT）時(shí)代的到來改變了這一現(xiàn)狀。
如今，借助全動(dòng)力自主傳感器以及其周圍的IoT網(wǎng)絡(luò)，工程師可以在任何地方安裝傳感器來進(jìn)行全方位監(jiān)視，例如通過傳感器監(jiān)測車輛不同部位的振動(dòng)和橋梁的完整性，甚至是衛(wèi)星在外太空的定向。
圖1的太陽能骰子就是自主傳感器的一個(gè)應(yīng)用示例。通過6塊太陽能面板，這個(gè)骰子能夠完全利用采集到的光能供電運(yùn)行，而房間里的基本照明就能夠?yàn)椴捎眠@類傳感器節(jié)點(diǎn)的器件提供充足的電能。這個(gè)骰子中運(yùn)用到了超低功耗的加速計(jì)和CC430收發(fā)器，當(dāng)然最重要的還有電源。
圖1. 太陽能骰子是IoT領(lǐng)域中經(jīng)優(yōu)化的超低功耗傳感器節(jié)點(diǎn)
當(dāng)投擲骰子時(shí)，系統(tǒng)就會(huì)被喚醒，同時(shí)將搜集到的數(shù)據(jù)發(fā)送到個(gè)人電腦的USB接收器。您也許會(huì)有疑問，骰子能夠搜集什么數(shù)據(jù)呢？其實(shí)是關(guān)于骰子朝向的信息，如此一來就可以根據(jù)骰子的朝向來確定擲出的點(diǎn)數(shù)。不過，這個(gè)骰子唯一的不足在于它需要在骰子擲出之后才能報(bào)告數(shù)據(jù)。否則，這種類型的傳感器一定會(huì)在全世界的賭場中大展拳腳。
也許您又會(huì)質(zhì)疑，這樣的骰子到底和傳感器節(jié)點(diǎn)有什么關(guān)系？其實(shí)太陽能骰子只是一個(gè)應(yīng)用示例，它展示了如何利用經(jīng)優(yōu)化的超低功耗器件進(jìn)行感測并報(bào)告數(shù)據(jù)。例如，當(dāng)工程師在設(shè)計(jì)衛(wèi)星時(shí)，這類傳感器節(jié)點(diǎn)就非常適用，它能夠用來監(jiān)測衛(wèi)星的運(yùn)行方向，同時(shí)不需要接入電網(wǎng)，直接利用能量采集為其供電。
此外，如果想要測量車輛的振動(dòng)，基于超低功耗太陽能骰子的設(shè)計(jì)理念，工程師能夠采用更廉價(jià)、更輕便以及更小巧的導(dǎo)線來為每個(gè)傳感器供電。同時(shí)，由于數(shù)據(jù)是通過無線傳輸?shù)?，所需的?dǎo)線數(shù)量也會(huì)相對更少，而實(shí)現(xiàn)這一切僅需要將太陽能骰子中的加速計(jì)替換成振動(dòng)傳感器而已。