近年來，隨著無線通信、電源效率、極度微型化（如透過MEMS傳感器達到的迷你規(guī)格設計）以及嵌入式運算技術的不斷演進，發(fā)展出越來越多適用于嚴苛工業(yè)環(huán)境的無線傳感器網(wǎng)絡（WSN）。預估在未來五年，工業(yè)用無線傳感器網(wǎng)絡的傳感器安裝點將達到2400萬，爆發(fā)5.53倍的成長。無線傳感器網(wǎng)絡的快速成長受益于其可靠度符合大多數(shù)工業(yè)級應用的需求，工業(yè)系統(tǒng)專用的無線傳感器網(wǎng)絡標準問世，以及無線傳感器網(wǎng)絡的效益逐漸受到重視與了解。在整合芯片解決方案的價格日趨親民化后，各種無線傳感器網(wǎng)絡的全新用途、解決方案和應用紛紛推出，不僅為許多產(chǎn)業(yè)帶來龐大的效益，同時也逐漸從本質(zhì)上改變不同產(chǎn)業(yè)一貫的運作方式。

無線傳感器網(wǎng)絡是由分散在實體空間內(nèi)的數(shù)千個微型自主傳感器（或節(jié)點）所組成的網(wǎng)絡。這些傳感器采用高效方式鏈接，透過射頻（RF）波進行點對點通訊，藉由射頻波監(jiān)控并通報本機狀態(tài)或狀況，如溫度、震動、壓力、污染物、動作等（請參見圖1）。這些智能型傳感器可自動管理制程，除非發(fā)生無法透過智能節(jié)點或從遠程啟動人為命令修正的制程故障，否則一般不需要人為介入操作。

智能型傳感器/節(jié)點以協(xié)同作業(yè)方式，透過網(wǎng)絡上多種可用的路徑，將數(shù)據(jù)傳遞至其他智能型傳感器，再視情況導向由人工檢視信息的主要位置、采取進一步處理與儲存行動或采取相應行動。若將節(jié)點間所有可用路徑以圖像顯示，多重通訊路徑的冗余路徑看起來會像一片網(wǎng)狀結構。每一個傳感器或節(jié)點就像一粒胡椒，內(nèi)部裝有處理器、微型內(nèi)存（如：12 Kb內(nèi)建RAM）、低數(shù)據(jù)傳輸速率（40 Kb/s）以及短收發(fā)范圍（大多數(shù)為100英呎以下），皆相當省電。傳感器之所以能夠達到省電效益是因為成本降低、整合度提升、具備更精良的電源管理能力以及采用了更先進的算法。除此之外，能量整合功能也使用電達到近零耗能（Net-Zero）境界，而降低電池用量的智能型運轉方式則帶來此一新興技術獨具的解決方案。

無線傳輸能力提供廣大效益。不需布線即可新增遠程傳感器（通常配備若干本機決策制定功能），節(jié)省人力、材料，同時由于智能型手機是相當理想的人工操作員/維護接口，可隨時隨地提供更精準的監(jiān)控與修正，因此制程效率及質(zhì)量可獲得提升。作業(yè)員不需要四處奔忙取得遠程數(shù)據(jù)或在危險或不易操作的地點更換電池，因此可提高生產(chǎn)力。比起有線網(wǎng)絡，無線傳感器網(wǎng)絡的安裝更迅速，如需重新安置，過程也更簡單。無線傳感器網(wǎng)絡具備極高的擴充彈性與鏈接可靠性，若搭配能量整合裝置設置，還可提供實時功能與獨立能源運作。無線傳感器網(wǎng)絡的工業(yè)用途正不斷延伸擴大，包括機器健全度（如震動分析）、制造、條件式維護、自動化計量、遠程監(jiān)控、庫存管理、載具與人員管理以及其他運作管理層面。設備需進行維護時，可透過傳感器輸入執(zhí)行。相較于過去不管設備是否需要，一律定期維護的作法，及早于必要時執(zhí)行維護，可延長設備的使用壽命并減少浪費（更具環(huán)保效益）。這又稱為“條件式維護”。

有效率的無線通信

采用新技術的兩大挑戰(zhàn)在于成本以及是否有既定標準可遵循。在消費者市場中，藍光已經(jīng)取代HD-DVD成為光盤的新標準。這兩種格式都在十年前就已經(jīng)發(fā)表。標準之間的競爭不利于生產(chǎn)力。工業(yè)用無線傳感器網(wǎng)絡也不例外。WirelessHART和ISA100-11.a是相對較新的技術，而且是專為首重可靠性與實時反應的工業(yè)用途開發(fā)。這兩個標準與消費者相關的無線通信協(xié)議迥然不同。通訊協(xié)議是一組針對尋址、收發(fā)訊號、錯誤偵測以及在信道上傳送信息所需的授權所設計的數(shù)據(jù)傳輸慣例或規(guī)則。

工業(yè)用無線網(wǎng)絡要求近乎實時的反應，而且其延遲等級的接受度不若VoIP高。若為有線網(wǎng)絡的現(xiàn)場裝置，只能夠接受10毫秒的以太網(wǎng)絡等待時間。無線傳感器網(wǎng)絡也一樣。因此，無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡的一大優(yōu)勢就是采用具備儲存并轉發(fā)分組交換功能的冗余節(jié)點；此一技術基礎和因特網(wǎng)的前身-ARPANET相同。即使有一大區(qū)段網(wǎng)絡故障，網(wǎng)絡上的其他節(jié)點也不受影響，也因此無線傳感器網(wǎng)絡具備自行修復功能。若移除某一節(jié)點，其他節(jié)點會使用其他鄰近節(jié)點繼續(xù)傳輸信息。若新增節(jié)點，則該節(jié)點便會開始發(fā)送并傳遞封包，好像原本便存在一般。

若顧及通訊協(xié)議，工業(yè)用無線傳感器網(wǎng)絡可搭配決定型效能（deterministic performance）運作。決定型系統(tǒng)（deterministic system ）是產(chǎn)生在系統(tǒng)未來狀態(tài)不考慮隨機因素時的系統(tǒng)。這意味著反應時間是可預測的網(wǎng)絡等待時間、容錯以及聯(lián)機式拓撲皆可預測。決定很多時候取決于有線或無線通信協(xié)議中所使用的路由算法效率。這就是工業(yè)標準對無線傳感器網(wǎng)絡實作及冗余最有利之處，因為高度可靠性與低復雜性是工業(yè)網(wǎng)絡的常見需求。

工業(yè)控制系統(tǒng)也高度要求網(wǎng)絡安全性。無線網(wǎng)絡匿名性仍不足以防范愈來愈受到重視的黑客問題。加密適用于工業(yè)用無線傳感器網(wǎng)絡，而且Mouser提供數(shù)種無線傳感器網(wǎng)絡產(chǎn)品。獨立能源運作無線傳感器網(wǎng)絡的最佳范例為Powercast Wireless Sensor System，內(nèi)建RF能量整合模塊，能夠透過802.15.4硬件上的各種工業(yè)標準通訊協(xié)議，傳送實時測量的準確溫度與濕度。

整體而言，無線傳感器網(wǎng)絡開始成為自動化供貨商專門供應的解決方案，用以解決先前無法解決的問題或取代昂貴的解決方案。由于專用解決方案不具開放性，因此對用戶而言便成為行家才懂的「黑盒子」。因為只有供貨商能夠存取專用通訊協(xié)議內(nèi)的研發(fā)所需工具，使得基本的創(chuàng)新發(fā)展受到阻礙。無線傳感器網(wǎng)絡的主要特性包括：

●可輕松重新放置節(jié)點

●可自動處理節(jié)點故障

●節(jié)點的功能與行為相似

●可輕易完成擴充，成為含有數(shù)千節(jié)點的大型網(wǎng)絡

●由于不需要纜線而且電源維護需求低或者甚至不需維護，適用于嚴峻的環(huán)境條件

●易于使用；只要放置并啟動即可新增節(jié)點（不需或減少組態(tài)設定需求）

●低耗電量

●對于使用電池或能源采集的節(jié)點而言也相當省電

工業(yè)用無線網(wǎng)絡所使用的通訊協(xié)議表