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(bào)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?jiān)诮酉聛韼啄陜?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(shí)，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(shí)，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(shí)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(shí)穿衣的選擇參考。出門時(shí)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(bào)方式傳送給你，提醒你出門時(shí)將雨具帶上。或許你開車，感測系統(tǒng)會將你先前所預(yù)定的幾個(gè)可能經(jīng)過路口的實(shí)時(shí)車流速度在指定的時(shí)間以預(yù)報(bào)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(shí)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(gè)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(shí)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(gè)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(shí)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(gè)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(shí)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(gè)大系統(tǒng)來提供大范圍的整合服務(wù)，則勢必要有一個(gè)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(gè)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(gè)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(gè)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(gè)入口平臺上獲取這些信息則是串起整個(gè)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(gè)時(shí)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(gè)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(gè)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(xiàng)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(gè)主要項(xiàng)目。目前有5個(gè)項(xiàng)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(gè)項(xiàng)目尚未完成。SWE標(biāo)準(zhǔn)所訂定的7個(gè)目標(biāo)項(xiàng)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)