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

　　物聯網技術進入洗手間

　　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。”

　　也許，現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。可是，當物聯網技術進入到洗手間后，未來這些信息的發送和管理將會變得更加的「實時、智能、信息化、系統化」。

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

　　科研人員通過傳感器和無線傳輸技術，讓這些物品成為“物聯網”的一員。當這些物品缺乏時，系統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劃和管理他們的工作。

　　方案簡介

　　這套「CWS 洗手間信息服務」系統由德國弗勞恩霍夫協會集成電路研究所和全方位服務提供商海特斯洗滌服務國際有限公司(CWS-boco International GmbH)一起合作設計，它顯著提升了洗手間的保潔效率，減少了洗手間的維護要求。

　　該項目的負責人是Thomas Wieland 教授，他是位于科堡的弗勞恩霍夫應用中心的負責人。海特斯公司主要負責各種容器和分配器系統的設計。

　　關鍵技術

　　該系統的關鍵核心技術就是：「傳感器以及無線網絡傳輸技術」。

　　圖片來源：CWS-boco International GmbH

　　傳感器

　　傳感器負責數據采集，對于物聯網來說，扮演的角色很關鍵。這套系統也不例外，傳感器仍然是關鍵主角之一。這些傳感器由電池供電，負責監測洗手液分配器、純棉紙巾卷、廁紙。

　　具體使用哪種傳感器進行測量，取決于不同的任務。例如，對于洗手液分配器來說，可用光學傳感器監測目前的剩余量。傳感器模塊會采集來自洗手液分配器的數據信息。同樣，光學傳感器也可以用于監測廁紙的用量。

　　無線網絡傳輸技術

　　對于物聯網來說，數據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，這套系統用到的無線傳輸技術，關鍵特征就是「無線網絡自我配置」。

　　我先介紹一下該系統無線傳輸的基本過程。傳感器采集的數據，將會通過一個復雜的無線傳輸系統發送。首先，分配器的信息會通過藍牙4.0 LE(低功耗)協議，傳輸到最近的“洗手間控制模塊”(WCU)。

　　下面，就是關鍵的“無線網絡自我配置”的實現。每個 WCU 即是一個數據采集點，又是一個通信節點。他們分布于整個建筑并且相互聯網。然而，德國弗勞恩霍夫協會集成電路研究所開發的 s-net? 無線技術，在其中起到了關鍵作用，它讓無線網絡能夠自我配置。網絡中的每個WCU，都能「自主」決定將給哪個設備發送數據。

　　對此，弗勞恩霍夫協會的專家 Wieland 解釋道：“如果特定的模塊發生故障，或者由于一些原因無法訪問，WCU會將它的數據發送到另外一個模塊。”

　　所以，這個無線網絡可以自動補償缺陷的設備或者傳輸路徑上的任何干擾。一旦所有的數據采集完畢，傳輸鏈上最終的WCU將整個數據包(再次通過s-net?技術)發送至大樓外部的網關。

　　然后，每個洗手間的運營信息，將通過蜂窩網絡發送至海特斯的服務器，可視化的顯示在用戶界面顯示器。值班主管可以根據值班計劃，打印出洗手間的信息，或者將信息發送至員工的平板電腦。或者，在洗手間入口處的顯示屏上，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”系統的開發階段已接近完成，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。這套系統最大的優勢在于它的靈活性。

　　對此， 海特斯國際的數字化業務主管 Jens Einsiedler 評論說：“我們將新設備和他們自己的傳感器系統集成。很多產品，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系統。”

　　技術優勢

　　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，這對于復雜的大廈十分管用。

　　市場應用

　　科研人員們不僅考慮洗手間服務，也將會讓基于傳感器的 s-net? 技術推廣到更多的應用領域。Wieland 解釋道，“系統適用于任何使用傳感器采集和傳輸數據的情況。”

　　作為物聯網技術的一部分，這種無線傳感器網絡技術，應用前景十分廣闊。對于農村來說，它可以十分高效的監測農田。對于城市來說，它可以用于監測水質，也可以監測建筑物和橋梁的穩定性。對于健康領域來說，它可以集成到紡織品中，監測病人在物理治療過程中的運動情況。

　　所以，它可以用于「智慧農業、智慧城市、智能家居、醫療電子、可穿戴」等各個領域。同樣，未來這項技術也有望成為「工業4.0」的一個選擇。無線傳感器可用于監測生產企業、機器和車間的狀態，并且在這個基礎上，利用這些數據來解決生產過程中遇到的問題。

　　與此同時，Wieland 和他的團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測」。