隨著物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的不斷拓展和深化，迫切需要體積小、能耗低、信息處理速度快的新型傳感器。體積只有沙粒般大小，卻集成了運(yùn)算、通信、供電等功能模塊，包含了從信息收集、信息處理到信息發(fā)送所必需的全部部件的“智能微塵”新型傳感器應(yīng)運(yùn)而生。
“智能微塵”實(shí)際是一種具有電腦功能的超微型傳感器。它“麻雀雖小，卻五臟俱全”，在幾毫米見方的芯片上集成了傳感器、微處理器、通信系統(tǒng)和電源等各種復(fù)雜的電子部件，具有體積小、能耗低、成本低等特征，在組成傳感、監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)時(shí)具有多角度多方位信息融合、低成本高冗余度、近距離接觸等獨(dú)特優(yōu)勢。“微塵”構(gòu)成的無線網(wǎng)絡(luò)，是一種不需要基礎(chǔ)設(shè)施的自創(chuàng)造、自組織和自管理的網(wǎng)絡(luò)。“微塵”能夠探測周圍諸多環(huán)境參數(shù)，收集大量數(shù)據(jù)，進(jìn)行適當(dāng)計(jì)算處理，然后利用雙向無線通信裝置將這些信息在“微塵”器件間往來傳送。數(shù)量眾多的“微塵”部署到現(xiàn)場環(huán)境中后，形成一張無線傳感網(wǎng)。它們能夠相互定位、收集數(shù)據(jù)并向基站傳遞信息，如果一個(gè)“微塵”功能失常，其他“微塵”會(huì)對其進(jìn)行修復(fù)，且不會(huì)影響觀察數(shù)據(jù)的獲取。
“智能微塵”這種信息獲取和處理的新模式具有十分美好的應(yīng)用前景，人的生命體征、能源用量、土壤溫度、交通地圖、生產(chǎn)效率等都可以遠(yuǎn)程跟蹤、實(shí)時(shí)處理并接入智能網(wǎng)絡(luò)。目前，“智能微塵”技術(shù)已在軍事、醫(yī)療健康和環(huán)境監(jiān)控等領(lǐng)域得到應(yīng)用。
在軍事領(lǐng)域，“微塵”系統(tǒng)可以部署在戰(zhàn)場上，如將“微塵”大量裝在宣傳品、子彈或炮彈殼中，在目標(biāo)地點(diǎn)撒落下去，形成嚴(yán)密的監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)，跟蹤敵軍行動(dòng)，將敵方的軍事力量和人員、物資的運(yùn)動(dòng)看得一清二楚。“微塵”還可通過分析空氣中的化學(xué)成分來預(yù)告生化攻擊。
在醫(yī)療健康領(lǐng)域，“微塵”可定期檢測人的血糖、脈搏或含氧飽和度等生理體征和健康指標(biāo)，將信息反饋給本人或醫(yī)生，尤其適用于監(jiān)控老年人或病人的生活。在老年人或病人的居所里可布放各種“微塵”監(jiān)控器，如嵌在手鐲內(nèi)的“微塵”會(huì)實(shí)時(shí)發(fā)送老人或病人的血壓情況，地毯下的“微塵”會(huì)顯示老人的行動(dòng)及體重變化，門框上的“微塵”會(huì)了解老人在各房間之間走動(dòng)的情況，衣服里的“微塵”則傳遞體溫的變化，連抽水馬桶里也有“微塵”，可分析排泄物并及時(shí)告警……從而確保獨(dú)居老人或病人的健康和安全。將“微塵”植入人體，可為糖尿病患者監(jiān)控血糖含量的變化，糖尿病人可以看著電腦屏幕上顯示的血糖值選擇適合自己的食物。由“智能微塵”構(gòu)成的“智能繃帶”通過檢測傷口化膿情況可確定應(yīng)使用何種抗生素。
在環(huán)境監(jiān)控領(lǐng)域，海洋科學(xué)家將大量的“微塵”撒落在海面，用以收集海洋監(jiān)測數(shù)據(jù)，預(yù)測海嘯等災(zāi)害的發(fā)生。在發(fā)生森林火災(zāi)時(shí)，也可通過直升機(jī)飛撒“微塵”溫度傳感器來了解火災(zāi)情況。“微塵”不僅可用于行星探測、海底勘測等高難度任務(wù)，也可用于輸油管道等大面積、長距離的無人監(jiān)控及擁擠的鬧市區(qū)的交通流量監(jiān)控等場景。將“微塵”配置在橋梁或摩天大樓等大型建筑物上，能監(jiān)測細(xì)微裂縫，而裝在智能家居中的“微塵”則可以報(bào)告光線、溫度、一氧化碳水平等數(shù)據(jù)，并可監(jiān)控各種家電的用電情況以避開用電高峰，甚至可通過傳感器感應(yīng)設(shè)備的非正常振動(dòng)來發(fā)現(xiàn)家電產(chǎn)品的問題。
“智能微塵”是助推物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)。得益于微電子等相關(guān)技術(shù)的持續(xù)發(fā)展及制造工藝的日益精進(jìn)，“智能微塵”的各種技術(shù)瓶頸正被陸續(xù)打破，在尺寸、供電時(shí)間、成本等方面漸入佳境。“智能微塵”的廣泛應(yīng)用將大大影響社會(huì)、經(jīng)濟(jì)的發(fā)展及人們的工作和生活方式。