WSN—感測網(wǎng)絡(luò)共通應(yīng)用服務(wù)平臺

WTRS在2008年第一季對無線感測網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的預(yù)測評估報告中樂觀的推論在2009年無線感測網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Networks, WSN)相關(guān)應(yīng)用模塊的年出貨量會突破1億大關(guān)(如圖1)。WSN相關(guān)應(yīng)用數(shù)量的擴(kuò)張在接下來幾年內(nèi)預(yù)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?yàn)檫@些感測信息的大量提供而產(chǎn)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(dāng)完備，當(dāng)你每日起床準(zhǔn)備出門時，你都可以輕易地透過任何形式的網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)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(shí)時的平均溫濕度及今日可能的溫濕度變化預(yù)估等等，提供你外出時穿衣的選擇參考。出門時也可透過預(yù)定的方式，將沿路地區(qū)感測系統(tǒng)的下雨觀測結(jié)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(yù)定的幾個可能經(jīng)過路口的實(shí)時車流速度在指定的時間以預(yù)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(fēng)季節(jié)剛過，臺風(fēng)來時狹帶著大雨可能帶來不少災(zāi)情?；蛟S你關(guān)心遠(yuǎn)在南部的老家有無受到大雨的威脅，于是連上感測網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)去搜尋老家附近是否有相關(guān)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(guān)的觀測信息或是量測數(shù)值，以供了解當(dāng)?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(jìn)一步了解特定地區(qū)的實(shí)際狀況也可透過這個感測網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)來搜尋是否在當(dāng)?shù)赜袛z影機(jī)可提供相關(guān)的實(shí)時影像信息來確定災(zāi)情的嚴(yán)重與否。

　　這些情境很可能在不遠(yuǎn)的未來就能實(shí)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(jìn)行建置與布建。因此相關(guān)感測信息內(nèi)容的提供自然不是太大的問題。雖然對于一種服務(wù)來說，基礎(chǔ)建設(shè)是很重要的一環(huán)，但以服務(wù)能夠提供的角度來看，也許要達(dá)到很普遍的傳感器布建時程要拉得久一些，但就服務(wù)內(nèi)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(chǔ)建設(shè)想必能夠加速的進(jìn)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(chǔ)建置需求下，沒有一個廠商能夠獨(dú)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(dá)成任務(wù)，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(wù)，則勢必要有一個共通的整合服務(wù)平臺才能夠達(dá)到目的。簡單的來說，雖不要求所有的感測網(wǎng)絡(luò)服務(wù)都由同一個系統(tǒng)提供，但至少要能在各應(yīng)用服務(wù)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(guān)的應(yīng)用服務(wù)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(jìn)行數(shù)據(jù)內(nèi)容的處理或更進(jìn)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(yīng)用服務(wù)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(diǎn)上，WSN的前端網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已逐漸成熟可以開始往量的發(fā)展上來進(jìn)行，下一步似乎要看后端應(yīng)用服務(wù)的平臺是否能早日準(zhǔn)備妥當(dāng)，以因應(yīng)大量前端感測網(wǎng)絡(luò)建置后接下來的感測數(shù)據(jù)分享與擴(kuò)大應(yīng)用服務(wù)范圍的挑戰(zhàn)。

　　上述的應(yīng)用服務(wù)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(luò)的共同標(biāo)準(zhǔn)界面的想法揭露出來。OGC是一個以訂定地理信息服務(wù)及定位服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)為目標(biāo)的國際組織，早在1980年代中期因?yàn)橐细鞯貐^(qū)的地理數(shù)據(jù)系統(tǒng)(Geographic Information System, GIS)，便開始邀集各方相關(guān)的政府機(jī)關(guān)、業(yè)者或?qū)W界來參與這方面標(biāo)準(zhǔn)的討論及制定工作。OGC所提出的Sensor Web的概念其實(shí)就是要將實(shí)體生活中的傳感器硬件跟普及化的網(wǎng)絡(luò)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(jìn)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(guān)應(yīng)用先期測試中，才以Sensor Web Enablement(SWE)的規(guī)劃將Sensor Web的概念進(jìn)行落實(shí)。OGC里共有13個標(biāo)準(zhǔn)工作小組，其中SWE標(biāo)準(zhǔn)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(dǎo)及推動相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制訂與相關(guān)測試平臺的建立。SWE的目標(biāo)，是希望達(dá)到讓使用者能透過Web的界面來進(jìn)行感測節(jié)點(diǎn)的搜尋、感測數(shù)據(jù)的擷取及感測節(jié)點(diǎn)控制的功能。故在OGC所制訂的SWE標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容里，包含了系統(tǒng)的實(shí)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(biāo)準(zhǔn)訂定已有了初版的標(biāo)準(zhǔn)文件發(fā)行，僅剩余兩個項目尚未完成。SWE標(biāo)準(zhǔn)所訂定的7個目標(biāo)項目及其功能說明如下：

　　● Sensor Observation Service(SOS)：此標(biāo)準(zhǔn)主要提供進(jìn)行傳感器量測工作及感測數(shù)據(jù)擷取的服務(wù)，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(biāo)準(zhǔn)于2007年10月完成第1.0版的制訂。

　　● Sensor Planning Service(SPS)：此標(biāo)準(zhǔn)