建置无线智慧电表系统无线感测网路担当重任

这几年来，公用事业逐渐汰换传统机械电表，改用可无线读取的数位电表，至少可节省每月派人抄写数据的成本。如今，只须经过读取装置即可取得读数，大大减少统计时间。更复杂的电表能涵盖更广大区域，藉由搜集和传送资料，协助公用事业估计需求变化，并提高服务效能。

过往为无线公用事业收费表所开发的技术，今日已应用于新世代元件，因为耗电更少，故适用于无线网路感测节点。无线感测网路运用这些解决方案后，有助于推广智慧技术深入住家、办公室、工厂、农庄、休憩区、自然区等，任何地区若须要收集资料，协助人们了解与控制情况，都很适合。

超低功耗为无线感测网路关键

设计远距无线感测装置时，必须在多种系统要求之间求取平衡，包括元件的尺寸、成本、货源可靠性，也得设计相关的支援工具和软体资料库。然而对于远距感测节点而言，最根本的要素仍是超低功耗元件，若无超低功耗的微控制器(MCU)、记忆体、感测器、收发器及其他系统功能，远距无线感测装置就无法达成平价建置的目标。此外，能够收集与储存周遭光源、振动或热能的技术，也是这些装置与无线感测网路成败的关键。

任何测量系统的核心均为微控制器，其负责计算与控制功能;无线感测节点需要超低功耗微处理器(MPU)，在超过99%的时间内维持休眠状态，以节省用电。活动周期则包括迅速复苏、有效率地执行测量、通讯及控制功能，再进入休眠状态。由于感测器可能应用种类众多，微控制器必须包括足够的周边功能，才可以保持弹性，同时关闭未使用功能以减少用电量。另一方面，微控制器软体编写时，必须将运作降至最低，并善用装置内建的各种节能措施。

其他系统元件设计时，也必须仿照微控制器，在运作时把功耗降至最低，记忆体大小必须足以储存程式和资料，速度也得够快，才能在微控制器苏醒时，支援短暂的活动周期;但记忆体也必须设计节能读写功能，并在休眠周期保留储存资料时，避免电力消耗。

资料转换器速度必须够快，以支援系统输入及输出，但只能消耗必要能源;超低功耗发送器则须能快速开关，在活动周期内收发短脉冲资料(Short Burst of Data)，发送范围也得够广，符合网路需求，且可能要弹性支援多种传输格式。依据网路需求而异，节点也可能得接收资料，因此在节省用电上的考量也略有不同。

供电子系统设计对无线感测节点极为重要。电源无论来自太阳能板、热能、压电转换器或其他装置，都必须有线路支援，即使周遭条件不稳定，其设计应仍可达到最高的能源采集效果。能源无论储存在充电电池或超级电容器内，都必须谨慎管理，才可达到能源优化，并满足所需。感测温度、电流、化学物质或其他环境条件的元件也得够敏感，才可掌握正确读数，但又不耗费太多电。这些元件若经过慎选，在功能性与低功耗之间求取平衡，感测节点应可自主运作多年无虞。