洗手間的清潔和維護(hù)，對(duì)于一棟大樓來(lái)說(shuō)，是一項(xiàng)十分艱巨而復(fù)雜的任務(wù)。然而，「物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)」讓這一切變得簡(jiǎn)單而智能。最近，德國(guó)科學(xué)家利用傳感器和無(wú)線(xiàn)傳輸技術(shù)，設(shè)計(jì)了一套智能物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)：「洗手間信息服務(wù)系統(tǒng)」，以打造全自動(dòng)管理和信息化的洗手間。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)入洗手間

“第三層樓第17號(hào)洗手間的純棉紙巾即將耗盡，第四層樓第21號(hào)洗手間的洗手液幾乎耗盡，26號(hào)洗手間快沒(méi)有廁紙了。”

也許，現(xiàn)在不少的大廈中的保潔員，還是通過(guò)口頭通知或者定期巡檢的方法獲取這些信息?？墒?，當(dāng)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)入到洗手間后，未來(lái)這些信息的發(fā)送和管理將會(huì)變得更加的「實(shí)時(shí)、智能、信息化、系統(tǒng)化」。

今天，我們就以德國(guó)科學(xué)家的一個(gè)創(chuàng)新技術(shù)方案為示例，講講其中的關(guān)鍵技術(shù)，以及對(duì)于洗手間管理的影響。來(lái)自德國(guó)弗勞恩霍夫協(xié)會(huì)的消息稱(chēng)，他們的技術(shù)方案可完全自動(dòng)化地監(jiān)測(cè)洗手間的洗手液、純棉紙巾、廁紙卷紙架，并通知保潔人員進(jìn)行管理。

科研人員通過(guò)傳感器和無(wú)線(xiàn)傳輸技術(shù)，讓這些物品成為“物聯(lián)網(wǎng)”的一員。當(dāng)這些物品缺乏時(shí)，系統(tǒng)可以及時(shí)通知保潔人員。保潔人員掌握這些信息后，便可以更加高效地規(guī)劃和管理他們的工作。

方案簡(jiǎn)介

這套「CWS 洗手間信息服務(wù)」系統(tǒng)由德國(guó)弗勞恩霍夫協(xié)會(huì)集成電路研究所和全方位服務(wù)提供商海特斯洗滌服務(wù)國(guó)際有限公司(CWS-boco International GmbH)一起合作設(shè)計(jì)，它顯著提升了洗手間的保潔效率，減少了洗手間的維護(hù)要求。

該項(xiàng)目的負(fù)責(zé)人是Thomas Wieland教授，他是位于科堡的弗勞恩霍夫應(yīng)用中心的負(fù)責(zé)人。海特斯公司主要負(fù)責(zé)各種容器和分配器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵技術(shù)

該系統(tǒng)的關(guān)鍵核心技術(shù)就是：「?jìng)鞲衅饕约盁o(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)」。

圖片來(lái)源：CWS-boco International GmbH

傳感器

傳感器負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集，對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)來(lái)說(shuō)，扮演的角色很關(guān)鍵。這套系統(tǒng)也不例外，傳感器仍然是關(guān)鍵主角之一。這些傳感器由電池供電，負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)洗手液分配器、純棉紙巾卷、廁紙。

具體使用哪種傳感器進(jìn)行測(cè)量，取決于不同的任務(wù)。例如，對(duì)于洗手液分配器來(lái)說(shuō)，可用光學(xué)傳感器監(jiān)測(cè)目前的剩余量。傳感器模塊會(huì)采集來(lái)自洗手液分配器的數(shù)據(jù)信息。同樣，光學(xué)傳感器也可以用于監(jiān)測(cè)廁紙的用量。

無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)

對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)來(lái)說(shuō)，數(shù)據(jù)的傳輸很多時(shí)候都借助于無(wú)線(xiàn)，例如我們之間介紹過(guò)的Wi-Fi、藍(lán)牙、Zigbee、LoRa、NB-IoT 等等，有興趣的朋友可以參考我之前的文章。然而，這套系統(tǒng)用到的無(wú)線(xiàn)傳輸技術(shù)，關(guān)鍵特征就是「無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)自我配置」。

我先介紹一下該系統(tǒng)無(wú)線(xiàn)傳輸?shù)幕具^(guò)程。傳感器采集的數(shù)據(jù)，將會(huì)通過(guò)一個(gè)復(fù)雜的無(wú)線(xiàn)傳輸系統(tǒng)發(fā)送。首先，分配器的信息會(huì)通過(guò)藍(lán)牙4.0 LE(低功耗)協(xié)議，傳輸?shù)阶罱?ldquo;洗手間控制模塊”(WCU)。

下面，就是關(guān)鍵的“無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)自我配置”的實(shí)現(xiàn)。每個(gè) WCU 即是一個(gè)數(shù)據(jù)采集點(diǎn)，又是一個(gè)通信節(jié)點(diǎn)。他們分布于整個(gè)建筑并且相互聯(lián)網(wǎng)。然而，德國(guó)弗勞恩霍夫協(xié)會(huì)集成電路研究所開(kāi)發(fā)的 s-net®無(wú)線(xiàn)技術(shù)，在其中起到了關(guān)鍵作用，它讓無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)能夠自我配置。網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)WCU，都能「自主」決定將給哪個(gè)設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)。

對(duì)此，弗勞恩霍夫協(xié)會(huì)的專(zhuān)家 Wieland解釋道：

“如果特定的模塊發(fā)生故障，或者由于一些原因無(wú)法訪(fǎng)問(wèn)，WCU會(huì)將它的數(shù)據(jù)發(fā)送到另外一個(gè)模塊。”

所以，這個(gè)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)可以自動(dòng)補(bǔ)償缺陷的設(shè)備或者傳輸路徑上的任何干擾。一旦所有的數(shù)據(jù)采集完畢，傳輸鏈上最終的WCU將整個(gè)數(shù)據(jù)包(再次通過(guò)s-net®技術(shù))發(fā)送至大樓外部的網(wǎng)關(guān)。

然后，每個(gè)洗手間的運(yùn)營(yíng)信息，將通過(guò)蜂窩網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至海特斯的服務(wù)器，可視化的顯示在用戶(hù)界面顯示器。值班主管可以根據(jù)值班計(jì)劃，打印出洗手間的信息，或者將信息發(fā)送至員工的平板電腦?；蛘?，在洗手間入口處的顯示屏上，顯示洗手間目前的需求。

圖片來(lái)源：CWS-boco International GmbH

商用測(cè)試

“CWS 洗手間信息服務(wù)”系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)階段已接近完成，對(duì)于一些試點(diǎn)客戶(hù)的實(shí)地測(cè)試工作在2017年第一季度展開(kāi)。CWS-boco 將向市場(chǎng)投放這套系統(tǒng)。這套系統(tǒng)最大的優(yōu)勢(shì)在于它的靈活性。

對(duì)此， 海特斯國(guó)際的數(shù)字化業(yè)務(wù)主管 Jens Einsiedler評(píng)論說(shuō)：

“我們將新設(shè)備和他們自己的傳感器系統(tǒng)集成。很多產(chǎn)品，從洗手液分配器到廁紙架和垃圾桶，都可以嵌入傳感器并且集成進(jìn)系統(tǒng)。”

技術(shù)優(yōu)勢(shì)

這種低功耗的s-net®具有自組織性，所以可靠性很高。不僅如此，它的傳輸頻率是868 MHz，具有很好的傳輸特性，它可以輕易地穿墻，這對(duì)于復(fù)雜的大廈十分管用。

市場(chǎng)應(yīng)用

科研人員們不僅考慮洗手間服務(wù)，也將會(huì)讓基于傳感器的 s-net®技術(shù)推廣到更多的應(yīng)用領(lǐng)域。Wieland解釋道，“系統(tǒng)適用于任何使用傳感器采集和傳輸數(shù)據(jù)的情況。”

作為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的一部分，這種無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，應(yīng)用前景十分廣闊。對(duì)于農(nóng)村來(lái)說(shuō)，它可以十分高效的監(jiān)測(cè)農(nóng)田。對(duì)于城市來(lái)說(shuō)，它可以用于監(jiān)測(cè)水質(zhì)，也可以監(jiān)測(cè)建筑物和橋梁的穩(wěn)定性。對(duì)于健康領(lǐng)域來(lái)說(shuō)，它可以集成到紡織品中，監(jiān)測(cè)病人在物理治療過(guò)程中的運(yùn)動(dòng)情況。

所以，它可以用于「智慧農(nóng)業(yè)、智慧城市、智能家居、醫(yī)療電子、可穿戴」等各個(gè)領(lǐng)域。同樣，未來(lái)這項(xiàng)技術(shù)也有望成為「工業(yè)4.0」的一個(gè)選擇。無(wú)線(xiàn)傳感器可用于監(jiān)測(cè)生產(chǎn)企業(yè)、機(jī)器和車(chē)間的狀態(tài)，并且在這個(gè)基礎(chǔ)上，利用這些數(shù)據(jù)來(lái)解決生產(chǎn)過(guò)程中遇到的問(wèn)題。