洗手間的清潔和維護(hù)，對于一棟大樓來說，是一項十分艱巨而復(fù)雜的任務(wù)。然而，“物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)”讓這一切變得簡單而智能。最近，德國科學(xué)家利用傳感器和無線傳輸技術(shù)，設(shè)計了一套智能物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)：“洗手間信息服務(wù)系統(tǒng)”，以打造全自動管理和信息化的洗手間。

　　物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)入洗手間

　　圖片來源：CWS-boco International GmbH

　　“第三層樓第17號洗手間的純棉紙巾即將耗盡，第四層樓第21號洗手間的洗手液幾乎耗盡，26號洗手間快沒有廁紙了?！?/p>

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

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

　　科研人員通過傳感器和無線傳輸技術(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，系統(tǒng)可以及時通知保潔人員。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。

　　方案簡介

　　這套「CWS 洗手間信息服務(wù)」系統(tǒng)由德國弗勞恩霍夫協(xié)會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)國際有限公司(CWS-boco International GmbH)一起合作設(shè)計，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。

　　關(guān)鍵技術(shù)

　　該系統(tǒng)的關(guān)鍵核心技術(shù)就是：「傳感器以及無線網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)」。

　　圖片來源：CWS-boco International GmbH

　　傳感器

　　傳感器負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集，對于物聯(lián)網(wǎng)來說，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)行測量，取決于不同的任務(wù)。例如，對于洗手液分配器來說，可用光學(xué)傳感器監(jiān)測目前的剩余量。傳感器模塊會采集來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)測廁紙的用量。

　　無線網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)

　　對于物聯(lián)網(wǎng)來說，數(shù)據(jù)的傳輸很多時候都借助于無線，例如我們之間介紹過的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)用到的無線傳輸技術(shù)，關(guān)鍵特征就是「無線網(wǎng)絡(luò)自我配置」。

　　我先介紹一下該系統(tǒng)無線傳輸?shù)幕具^程。傳感器采集的數(shù)據(jù)，將會通過一個復(fù)雜的無線傳輸系統(tǒng)發(fā)送。首先，分配器的信息會通過藍(lán)牙4.0 LE(低功耗)協(xié)議，傳輸?shù)阶罱摹跋词珠g控制模塊”(WCU)。

　　下面，就是關(guān)鍵的“無線網(wǎng)絡(luò)自我配置”的實現(xiàn)。每個 WCU 即是一個數(shù)據(jù)采集點，又是一個通信節(jié)點。他們分布于整個建筑并且相互聯(lián)網(wǎng)。然而，德國弗勞恩霍夫協(xié)會集成電路研究所開發(fā)的 s-net? 無線技術(shù)，在其中起到了關(guān)鍵作用，它讓無線網(wǎng)絡(luò)能夠自我配置。網(wǎng)絡(luò)中的每個WCU，都能「自主」決定將給哪個設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)。

　　對此，弗勞恩霍夫協(xié)會的專家 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法訪問，WCU會將它的數(shù)據(jù)發(fā)送到另外一個模塊?！?/p>

　　所以，這個無線網(wǎng)絡(luò)可以自動補償缺陷的設(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將整個數(shù)據(jù)包(再次通過s-net?技術(shù))發(fā)送至大樓外部的網(wǎng)關(guān)。

　　然后，每個洗手間的運營信息，將通過蜂窩網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至海特斯的服務(wù)器，可視化的顯示在用戶界面顯示器。值班主管可以根據(jù)值班計劃，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?；蛘撸谙词珠g入口處的顯示屏上，顯示洗手間目前的需求。

　　圖片來源：CWS-boco International GmbH

　　商用測試

　　“CWS 洗手間信息服務(wù)”系統(tǒng)的開發(fā)階段已接近完成，對于一些試點客戶的實地測試工作在2017年第一季度展開。CWS-boco 將向市場投放這套系統(tǒng)。這套系統(tǒng)最大的優(yōu)勢在于它的靈活性。

　　對此， 海特斯國際的數(shù)字化業(yè)務(wù)主管 Jens Einsiedler 評論說：“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)?！?/p>

　　技術(shù)優(yōu)勢

　　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，這對于復(fù)雜的大廈十分管用。

　　市場應(yīng)用

　　科研人員們不僅考慮洗手間服務(wù)，也將會讓基于傳感器的 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?！?/p>

　　作為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的一部分，這種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，應(yīng)用前景十分廣闊。對于農(nóng)村來說，它可以十分高效的監(jiān)測農(nóng)田。對于城市來說，它可以用于監(jiān)測水質(zhì)，也可以監(jiān)測建筑物和橋梁的穩(wěn)定性。對于健康領(lǐng)域來說，它可以集成到紡織品中，監(jiān)測病人在物理治療過程中的運動情況。

　　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」等各個領(lǐng)域。同樣，未來這項技術(shù)也有望成為「工業(yè)4.0」的一個選擇。無線傳感器可用于監(jiān)測生產(chǎn)企業(yè)、機器和車間的狀態(tài)，并且在這個基礎(chǔ)上，利用這些數(shù)據(jù)來解決生產(chǎn)過程中遇到的問題。

　　與此同時，Wieland 和他的團(tuán)隊也正在致力于一個更加切合實際、更加有效的項目：「羅伊特林根市步行街的垃圾桶中垃圾狀況的監(jiān)測」。