物聯(lián)網(wǎng)中的傳感器融合和遠程情感計算

物聯(lián)網(wǎng)需要的傳感節點(diǎn)類(lèi)型變化很大，具體取決于所涉及的應用。傳感節點(diǎn)應包括用于圖像監測的照相機系統、用于智能能源的水或氣流量計、雷達視覺(jué)（在需要主動(dòng)安全時(shí)）、感測對象或人是否存在的RFID閱讀器、帶有開(kāi)/關(guān)電路的門(mén)和鎖（指示樓宇入侵）或測量溫度的簡(jiǎn)單的溫度計。

誰(shuí)能夠忘記影片“少數派報告”中跟蹤樓宇內的人的熱跟蹤機器蟲(chóng)？這些機器蟲(chóng)代表未來(lái)的傳感節點(diǎn)（我認為它們將用于打擊犯罪）。

這些節點(diǎn)都有一個(gè)唯一的ID，可通過(guò)遠程指揮和控制拓撲單獨進(jìn)行控制?，F在有一些用例，帶有RFID和/或近場(chǎng)通信（NFC）和GPS功能的智能手機可接近和獲取一座大樓內各個(gè)支持RFID/NFC的事物，與它們進(jìn)行溝通，并在網(wǎng)絡(luò )上注冊它們的物理位置。因此，RFID和NFC在遠程注冊方面將占有一席之地，最終，能夠指揮和控制物聯(lián)網(wǎng)。

圖7傳感器融合支持環(huán)境感知

增加了傳感器融合平臺和遠程情感計算后，大大增加了物聯(lián)網(wǎng)中傳感節點(diǎn)的功能。

從產(chǎn)品角度來(lái)看IoT標準模塊

如果我們將IoT的標準模塊從簡(jiǎn)單的節點(diǎn)看作產(chǎn)品，我們得到的將是使用PAN/BAN/LAN類(lèi)型通信拓撲，連接到采用不同分層結構網(wǎng)關(guān)的傳感節點(diǎn)/邊緣節點(diǎn)。這些網(wǎng)關(guān)使用WAN通信技術(shù)與云進(jìn)行通信。

圖8從產(chǎn)品角度來(lái)看IoT標準模塊

一旦通過(guò)接入網(wǎng)絡(luò )連接到云，數據就會(huì )通過(guò)服務(wù)器路由用于應用/行為和大數據分析。

7.情境感知

傳感器融合與嵌入式處理和連接一起支持情境感知，而情境感知又實(shí)現了一個(gè)全新的服務(wù)世界。

“情境”是什么？

情境的定義是構成事件、聲明、情況或想法的設置的情況或事實(shí)。在軟件編程中，開(kāi)發(fā)情境感知的應用這一想法已經(jīng)有一段時(shí)間了。情境感知的應用檢查誰(shuí)、在哪里、什么時(shí)候和什么，軟件設計人員使用情境信息確定發(fā)生某種情況的原因，然后在應用中解碼一些行為。

根據這個(gè)定義，構成情境感知行為的四類(lèi)最重要的信息包括：

身份、地點(diǎn)、時(shí)間、活動(dòng)

在使用情境信息制定決定性的行為時(shí)，首先在人（和人們之間）產(chǎn)生情境接口，然后在情境里，最后在機器和基礎設施要素之間產(chǎn)生情境接口。帆布、一套油漆管和刷子能夠讓藝術(shù)家創(chuàng )造一幅杰作，同樣，情境感知和這些接口是支持各種服務(wù)的工具，如果沒(méi)有這些，那么這些服務(wù)將沒(méi)有意義。這正是技術(shù)的逐步改進(jìn)能夠導致整體大于各個(gè)組成部分之和的原因。沒(méi)有什么能夠像傳感器那樣檢測并提供人類(lèi)情感的讀數。通過(guò)傳感器能夠接入人的心態(tài)，使體驗更加“個(gè)人化”。

人、自然和環(huán)境以及機器/基礎設施之間的交互（接口）為確定環(huán)境感知提供了寶貴的數據點(diǎn)，包括：

1.人

運動(dòng)、姿態(tài)和步伐；對刺激的反應；在給定條件下的情感；任何給定時(shí)間的生物特征

2.周?chē)h(huán)境

地點(diǎn)、高度、溫度、濕度、光、聲音、味道

3.人使用的基礎設施/機器

軌跡、影響、速度、反饋、振動(dòng)和轉動(dòng)、與結構完整性相關(guān)的變化

圖9為了進(jìn)行處理而傳輸的環(huán)境數據

在物聯(lián)網(wǎng)中，在傳感節點(diǎn)采集了輸入后，嵌入式處理節點(diǎn)對情境感知數據進(jìn)行處理，然后提供反饋并立即采取行動(dòng)，或者繼續傳遞數據以便進(jìn)行基于云/網(wǎng)絡(luò )的處理。在后一種情況下，需要各種連接機制才能把數據傳遞到核心網(wǎng)。例如，在這種情況下，手機或連接的平板電腦就會(huì )變成網(wǎng)關(guān)，連接到廣域網(wǎng)（WAN）。

8.與傳感器融合/情境感知和遠程情感計算有關(guān)的服務(wù)

設想一種情形，使用一個(gè)傳感器融合平臺，充分利用本地嵌入式處理以及基于云的軟件技術(shù)（例如在互聯(lián)網(wǎng)搜索和在線(xiàn)咨詢(xún)中使用的模式識別和機器學(xué)習），遠程監控各種情況，并提供全新的服務(wù)類(lèi)別，所有這些都由基于云的指揮和控制中心自動(dòng)完成，而無(wú)需人的互動(dòng)。這些服務(wù)的種類(lèi)只受人的想象力的限制，各種情況可能包括：

？水果和蔬菜紙箱上的傳感器能夠跟蹤位置、溫度、運輸途中的振動(dòng)和顛簸以及產(chǎn)品的氣味，事先警告腐敗情況。然后基于云的指揮和控制中心可自動(dòng)與運輸卡車(chē)或火車(chē)進(jìn)行通信，重新安排運輸線(xiàn)路并存儲這些食物。想象一下，這樣帶來(lái)的經(jīng)濟效益會(huì )更大。

？提供方向、優(yōu)惠券、放大的實(shí)境地圖和關(guān)于交易、免費音樂(lè )會(huì )及其他娛樂(lè )、社交網(wǎng)絡(luò )的信息并根據購物者的健康史提供就餐地點(diǎn)信息，幫助商場(chǎng)里的人獲得更好的購物體驗。

我最近在當地兒童醫院呆了幾天，忍不住考慮該如何改進(jìn)那里的系統。

？傳感器融合平臺可用于減少醫院護士檢查病人生命體征的次數，降低醫療成本。還可以將其用于遠程監測病人，不需要病人去醫院看病，在必要時(shí)提供建議或提供預防保健，

？想象一下，將各種傳感器融合平臺和醫院病房水槽后面的RFID標簽閱讀器結合在一起，讓醫生和護士監控運動(dòng)，當他們在接觸病人前后忘記洗手（這是從醫院獲得感染的最大原因之一）時(shí)提醒他們。

？REC示例：可一天24小時(shí)跟蹤一個(gè)人的生命體征、情感和運動(dòng)。然后可以用這些數據提醒這個(gè)人注意他或她的飲食、駕駛等，防止健康問(wèn)題和/或事故。如果這個(gè)人醉酒嚴重，這個(gè)人的電話(huà)可以呼叫預設置的緊急聯(lián)系人，并提供這個(gè)人的位置尋求幫助。試想一下，有多少青少年的父母將簽署這項服務(wù)！

？由于結構性問(wèn)題導致在某些環(huán)境條件下不適合承載車(chē)輛的橋可自動(dòng)提醒基于云的指揮和控制中心，然后指揮和控制中心會(huì )提醒所有在路上的汽車(chē)（不僅僅提醒駕駛員）遠離這座橋，并采用替代路線(xiàn)。

？駕駛員醉酒的汽車(chē)會(huì )提醒警察和附近的車(chē)輛，避免發(fā)生事故。

？還有許多其他類(lèi)型的服務(wù)利用傳感器融合提供環(huán)境感知服務(wù)。

在大多數情況下，在設備級都不需要重大的技術(shù)突破便可實(shí)現上述情況，人們已經(jīng)非常關(guān)注使用大數據處理、分析工具和機制來(lái)生成這些服務(wù)類(lèi)型。只需要逐步改進(jìn)并將技術(shù)生態(tài)系統和參與者匯聚在一起，制定游戲規則，并從較小的孤立云遷移到“空中全球神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )”。

傳感器采集的信息可用于能夠改善和簡(jiǎn)化人們的生活的服務(wù)，也可以用于數據挖掘和引起安全和隱私問(wèn)題的其他用例，即物聯(lián)網(wǎng)困境。有了傳感器融合和REC技術(shù)，可以為組合添加更多功能。正如互聯(lián)網(wǎng)在不久前像野火般地迅速發(fā)展，不到十年，物聯(lián)網(wǎng)便會(huì )觸及我們生活的方方面面，傳感器融合便是物聯(lián)網(wǎng)普及的先鋒。您做好準備了嗎？

圖10環(huán)境助力大數據處理