科技的應(yīng)用產(chǎn)生了源源不斷的數(shù)據(jù)流，對于多數(shù)人而言，這已然是互聯(lián)互通社會的常態(tài)。如今，口袋里的“計(jì)算機(jī)”無處不在，各個觸點(diǎn)都能產(chǎn)生信息，普通人已經(jīng)習(xí)慣了0和1組成的數(shù)據(jù)被傳送至線上收集點(diǎn)。

但在世界上的某些地區(qū)，這樣的觀念尚未普及：仍有幾億人生活在數(shù)據(jù)可有可無的環(huán)境中。也許他們并不覺得自己“與世隔絕”，因?yàn)榫佑跀?shù)據(jù)訪問受限的社區(qū)中，可能意識不到所謂的“智能”技術(shù)會給生活帶來怎樣的改變。更重要的是，他們可能不曾意識到，只要為共用的資源安裝一個簡單的傳感器，就能讓所在社區(qū)發(fā)生翻天覆地的變化。

ADI對企業(yè)社會責(zé)任的承諾

ADI對于企業(yè)社會責(zé)任的承諾不僅根植于公司的基因之中，還不斷向外延伸，通過激發(fā)員工的意愿，發(fā)揮員工的經(jīng)驗(yàn)和特長，積極參與到可持續(xù)方案的實(shí)踐中。例如，2019企業(yè)責(zé)任報告《科技向善》就展現(xiàn)了公司已完成的使命及未來希望達(dá)成的愿景。

ADI作為互聯(lián)社會公認(rèn)的領(lǐng)軍企業(yè)，愿意為一些已發(fā)現(xiàn)的問題提供創(chuàng)新有效的解決方案，繼續(xù)承擔(dān)更多的社會責(zé)任。近期， ADI與多方合作伙伴共同將“智能水源”（Smart Water）項(xiàng)目引入烏干達(dá)農(nóng)村社區(qū)。

ADI數(shù)字醫(yī)療事業(yè)部生物傳感器技術(shù)總監(jiān)Ray Speer表示，此類社會公益項(xiàng)目會帶來多重積極影響。Ray說道：“回想2013年，我當(dāng)時剛好有些空余時間，想通過某種方式帶來一些改變。我志愿參與了一項(xiàng)前往非洲了解情況的任務(wù)，在那里，我親眼見到可靠、可獲取的清潔水源對農(nóng)村社區(qū)而言有多么重要。每當(dāng)引水進(jìn)村時，村民都會大肆慶祝一番，但倘若水井枯竭或者水泵出現(xiàn)故障，村民們就只能收集有各種安全隱患的地表水?！?/p>

在非洲，取水從來是“女性的工作”。這通常意味著婦女和年輕女孩不得不長途跋涉，在方形油桶里接滿水，再運(yùn)回家。在他們看來，取水比上學(xué)更重要（如果有學(xué)可上的話），所以女孩們經(jīng)常無法接受教育。另外，獨(dú)自一人取水還伴隨著種種危險。換言之，如果非洲農(nóng)村社區(qū)能鑿一口井，生活質(zhì)量就會顯著提高。

發(fā)現(xiàn)問題，尋找解決方案

在東非，社區(qū)共用的手動泵抽水井已經(jīng)非常普遍。愛爾蘭非政府組織Fields of Life曾挖過一些優(yōu)質(zhì)水井，井深為40米到100米，以確保與水層相交，低水位地區(qū)還需要挖得更深。這些水泵總體性能可靠，但在長時間連續(xù)使用后，不可避免地會出現(xiàn)組件磨損，需要維護(hù)和保養(yǎng)。

一旦水井無法使用，當(dāng)?shù)厣鐓^(qū)就會立即回到尋水取水的傳統(tǒng)模式，并被迫承受隨之而來的各種危險。Ray注意到，在尋找必要的維修資源和商定付款期間，一口井幾個月都不能使用的情況并不少見。

他表示，智能水源項(xiàng)目計(jì)劃為這些偏遠(yuǎn)的水井安裝無線監(jiān)控，實(shí)行合理的資源管理、水泵實(shí)時監(jiān)控和定期維護(hù)，從而避免故障發(fā)生。同樣的問題在非洲各個農(nóng)村不斷上演，如果能有可推廣的解決方案，將有助實(shí)現(xiàn)聯(lián)合國可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)第6.1條：“到2030年以前，人人都可享有安全、可負(fù)擔(dān)的飲用水?！?/p>

Ray從非洲回來后，曾與上文提及的Fields of Life發(fā)展與募資部負(fù)責(zé)人Alex Gason進(jìn)行過交流。該組織已在東非開展了20多年的工作，Gason深知取水和水供應(yīng)中斷問題長期困擾著當(dāng)?shù)厝嗣竦纳睢?/p>

他們用一杯咖啡的時間探討了這些難題，也談起了智能水源項(xiàng)目誕生的緣由。顯然，落實(shí)這一宏偉項(xiàng)目不僅需要協(xié)作，還需要更多的在非實(shí)地考察。

協(xié)作與伙伴精神

Ray表示：“已故的時任首席技術(shù)官Peter Real曾堅(jiān)定支持這一（智能水源）想法，他呼吁要建立相互協(xié)作的伙伴關(guān)系?！痹诠緝?nèi)部取得支持后，下一步行動是找到合適的伙伴。

2018年末，ADI在利默里克的歐洲研發(fā)中心主辦了一場信息分享大會，當(dāng)?shù)貙W(xué)術(shù)界、工業(yè)界人士以及ADI員工均踴躍參與。

附近香農(nóng)區(qū)的電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)與生產(chǎn)公司CW Applied Technology的首席執(zhí)行官John O’Connell率先表示將鼎力支持。知名的工程咨詢公司奧雅納（Arup）也對項(xiàng)目愿景表示贊同，更重要的是，奧雅納為現(xiàn)場試驗(yàn)安裝提供了水文學(xué)方面的專業(yè)知識和在非人員協(xié)助。

2019年初，ADI、萊特肯尼理工學(xué)院無線傳感器與應(yīng)用研究（WiSAR）實(shí)驗(yàn)室（Ray是其董事會成員）、CW Applied Technology、愛爾蘭電信提供商VT、奧雅納以及烏干達(dá)庫米（Kumi）地方政府共同達(dá)成了創(chuàng)新合作伙伴關(guān)系。

所有利益相關(guān)方、用水戶、水井委員會、區(qū)域水資源辦公室和當(dāng)?shù)卣畣T工都參與到項(xiàng)目中，這一點(diǎn)尤為重要。

通常每400口鉆井中，區(qū)域水資源部門的預(yù)算僅能支持約15口井的維修費(fèi)用，因此這些部門很快就體會到了智能水源項(xiàng)目帶來的益處。而這很大程度上要?dú)w功于Fields of Life和奧雅納在烏干達(dá)的工作人員，他們不辭辛勞地向社區(qū)代表解釋概念、安撫群眾恐懼心理并傾聽訴求。期間，F(xiàn)ields of Life提出一項(xiàng)要求：代表社區(qū)做出用水相關(guān)決定的井管理委員會中，女性委員占比應(yīng)高于男性。

Gason表示：“有段時間，F(xiàn)ields of Life想弄清楚烏干達(dá)鉆井的運(yùn)轉(zhuǎn)情況，后來發(fā)現(xiàn)水井破損給社區(qū)帶來的打擊是致命的，我們想盡己所能避免這種情況發(fā)生。另外，通過智能水源項(xiàng)目，我們得以讓捐款去向透明化，并讓捐款人士知曉水井運(yùn)轉(zhuǎn)良好?！?/p>

充分利用現(xiàn)有技術(shù)

從第一天起，Ray的愿景就是找到一種重新利用現(xiàn)有技術(shù)的方式，以完成測量水流這個看似簡單的任務(wù)。

例如，手動泵依靠泵體中活塞的垂直運(yùn)動將水抬升，該裝置內(nèi)出現(xiàn)橫向移動是磨損的前兆，意味著即將出現(xiàn)故障。有監(jiān)控的水井或鉆井會生成與使用情況相關(guān)的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)信息有助于做出更好的資源管理和維修安排，有望令社區(qū)人員免受水泵故障帶來的痛苦。

問題很容易表述：統(tǒng)計(jì)水泵手柄的沖程次數(shù)，測算相應(yīng)的出水量，監(jiān)控手柄是否出現(xiàn)橫向運(yùn)動，傳輸數(shù)據(jù)，確保工作零功耗，裝置小巧，價格在可承受的范圍內(nèi)，最重要的是，能永遠(yuǎn)使用下去。

ADI的MEMS加速度計(jì)（ADXL362）是理想之選。

這是一款超低功耗的加速度計(jì)，只有檢測到水泵動作時才會激活微控制器。泵頭金屬外罩中的啟動裝置上安有一個小型定制模塊，加速度計(jì)就裝在模塊中，隔絕所有潛在干擾。加速度計(jì)隨水泵工作而進(jìn)行垂直運(yùn)動，任何橫向移動都處于磨損情況監(jiān)控之下。

Ray表示：“萊特肯尼理工學(xué)院的創(chuàng)新合作伙伴研究了不同的水流傳感器，我們從中選用了一種簡潔的定時浮動裝置。我們考慮了多種無線連接的方式，并將系統(tǒng)設(shè)計(jì)模塊化，這樣就可根據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施的完備情況選擇相應(yīng)的無線調(diào)制解調(diào)器?！?/p>

他繼續(xù)補(bǔ)充：“最初，在烏干達(dá)進(jìn)行實(shí)地試驗(yàn)時，我們選擇使用Sigfox技術(shù)，這是一種廣泛使用的低功耗、低帶寬的系統(tǒng)，非常適用于苛刻的條件（或者說我們當(dāng)時是這么認(rèn)為的?。?。所有的設(shè)計(jì)決策都以堅(jiān)固耐用、低功耗、免維修為主要指導(dǎo)原則。”

“我知道LyIT的發(fā)展團(tuán)隊(duì)若想明確從哪里著手，就需要先拿到一個手動泵，因此我與Fields of Life安排了兩個泵，發(fā)往愛爾蘭……類似的泵不久前才在這里變得普遍。首席研究員Martin Bradley和他的團(tuán)隊(duì)由此可以充分理解該裝置的物理限制?！?/p>

接下來幾個月的時間里，許多想法從無到有、經(jīng)過評估，智能水源的設(shè)計(jì)也隨之進(jìn)行了一系列靈活修改。例如，庫米地區(qū)的水井使用者請求安裝防竊開關(guān)。

之所以納入這項(xiàng)簡單的設(shè)計(jì)，是為了防止一口好井的部件被偷走，用于維修另一處的壞井。明白了這一點(diǎn)后，團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)冰箱燈的開關(guān)極適合用作防竊開關(guān)。

初步發(fā)展，未來可期

截止至撰稿日期，烏干達(dá)庫米區(qū)的東部區(qū)域已打好12口井，并安裝了帶有智能水源監(jiān)控器的手動泵。

ADI使用MEMS XL加速度計(jì)和電源管理組件設(shè)計(jì)出解決方案，生成Fields of Life所需的數(shù)據(jù)，打造出的實(shí)地水泵原型得到了社區(qū)代表的一致好評。Ray強(qiáng)調(diào)：“ADI并非第一家嘗試用傳感器為非洲次大陸解決問題的公司，但深入思考問題、與當(dāng)?shù)厣鐓^(qū)密切合作是非常必要的。”

Fields of Life的Gason表示：“人們對這些設(shè)想和這個系統(tǒng)已經(jīng)有了初步的認(rèn)識和了解，特別是無線電波和無線電數(shù)據(jù)傳輸?shù)南嚓P(guān)知識。當(dāng)大家看到這個系統(tǒng)是多么小巧精細(xì)且容易操作之后，接連發(fā)出贊嘆。一個小小的設(shè)備就可以產(chǎn)生數(shù)據(jù)，我覺得人們要在腦海中接受這件事比較困難，但是，看到區(qū)域水資源單位員工出現(xiàn)在現(xiàn)場，在屏幕上點(diǎn)擊不同的村莊，查看數(shù)據(jù)生成，并對數(shù)據(jù)加以解釋……真是倍感自豪?！?/p>

重要的是，愛爾蘭的公司多方合作伙伴內(nèi)部一直保持穩(wěn)健的合作，而Ray最初的愿景被認(rèn)為是項(xiàng)目得以啟動的原因之一。

誠然，隨著項(xiàng)目繼續(xù)推進(jìn)，仍有一些因素需要作出調(diào)整，但是為了讓物聯(lián)網(wǎng)走進(jìn)農(nóng)村社區(qū)，付出這些努力十分值得。這些設(shè)備不斷將有價值的數(shù)據(jù)傳輸給我們的合作伙伴，其中大量信息集中在水流、高峰期和橫向移動方面。橫向移動的相關(guān)數(shù)據(jù)對于評估磨損尤為有用，當(dāng)?shù)厮Y源部門可采取省時省錢的預(yù)防性維護(hù)措施。

女性長期承擔(dān)的取水角色，如今可由相對簡單的技術(shù)代勞，也是一項(xiàng)重要福利。

正如我們強(qiáng)調(diào)的，ADI長期承擔(dān)企業(yè)社會責(zé)任，并致力于可持續(xù)創(chuàng)新。烏干達(dá)的智能水源項(xiàng)目仍處于早期階段，但Ray相信此技術(shù)不僅會顯著改善目前的這些社區(qū)，還會深刻影響該區(qū)域的其他社區(qū)。

Ray說：“數(shù)十年來，ADI的MEMS傳感器已經(jīng)挽救了許多駕乘人員的生命，如今看到這項(xiàng)技術(shù)又為偏遠(yuǎn)農(nóng)村社區(qū)帶來不會傳播疾病的清潔水源，我為此倍感自豪。并且做大事離不開團(tuán)隊(duì)合作，我們就是一個由ADI發(fā)起，政府、學(xué)術(shù)界、工業(yè)界和非政府組織都踴躍參與其中的出色團(tuán)隊(duì)。”

ADXL362主要特性

運(yùn)動激活的可調(diào)閾值休眠/喚醒模式

自主中斷處理，無需微控制器干預(yù)，系統(tǒng)其余部分可以完全關(guān)斷

深度嵌入式FIFO最大程度地減輕主機(jī)處理器負(fù)荷

喚醒狀態(tài)輸出支持實(shí)現(xiàn)獨(dú)立的運(yùn)動激活開關(guān)

超低功耗，可采用紐扣電池供電

高分辨率：1 mg/LSB

醫(yī)療植入式衍生選項(xiàng)

內(nèi)置系統(tǒng)級節(jié)能功能包括：

噪聲低至175 μg/√Hz

寬電源和I/O電壓范圍：1.6 V至3.5 V

通過外部觸發(fā)器進(jìn)行加速度采樣同步

片內(nèi)溫度傳感器

SPI數(shù)字接口

可通過SPI命令選擇測量范圍

小尺寸、薄型(3 mm × 3.25 mm × 1.06 mm)封裝