資料擷取技術(shù)（Data Acquisition；DAQ）成熟已久，在各種產(chǎn)業(yè)自動化中，扮演重要角色，資料擷取的硬體系統(tǒng)架構(gòu)從前端到後端，依序為感測器、訊號處理、PC，再加上處理軟體，即為一套完整架構(gòu)，主要運作流程是感測器將取得之訊號，經(jīng)過訊號處理後，傳送到PC，再由PC進行儲存、分析等動作，資料擷取應(yīng)用相當(dāng)多元，從各大型資源處理如自來水廠、煉油廠、環(huán)境監(jiān)控的多點擷取，到單一物品的各種物理現(xiàn)象如力度、壓力等少點或單點等，都有廣泛應(yīng)用。
先從應(yīng)用狀況來看，多點資料擷取也就是感測網(wǎng)路（Sensor Network），而感測網(wǎng)路又分為有線與無線兩種，兩種方式各有長短，有線感測網(wǎng)路傳輸品質(zhì)佳穩(wěn)定性也高，不過會有佈線上的成本與施工難度，無線感測網(wǎng)路則優(yōu)缺點剛好相反，兩種佈建方式的選擇，多取決於對訊息穩(wěn)定需求與佈線難易度，成本方面由於感測網(wǎng)路不屬於消費性產(chǎn)品，因此價格敏感度較低。
在應(yīng)用部分，目前以工業(yè)控制與醫(yī)療應(yīng)用較成熟，首先，在石油、瓦斯、電力廠等嚴(yán)峻的工業(yè)環(huán)境下，職災(zāi)、工安事件時有所聞，多點資料擷取可用於油槽、鍋爐、發(fā)電機環(huán)境，監(jiān)測溫度、氣體指數(shù)，並將資訊傳送到遠端主機，當(dāng)出現(xiàn)溫度、有毒氣體濃度過高等異狀時，會自動發(fā)警訊通知現(xiàn)場員工及技術(shù)後臺，避免事故發(fā)生。
例如石油公司員工在清洗油槽時，容易吸入過多有毒氣體，造成意外，這時可採用多點資料擷取的感測網(wǎng)路，偵測有毒氣體及溫度，並讓員工配戴感測裝備，後端主機就可了解員工在環(huán)境中的動態(tài)，當(dāng)員工超過數(shù)十秒沒有動作，如昏倒，就能立即察覺，進行救援，目前中油有意導(dǎo)入類似方案。
在美國已有原物料公司建置無線感測網(wǎng)路（Wireless Sensor Network；WSN）的實際應(yīng)用案例，將感測器置於大型、遠距的儲存槽中，檢測液體容量。以前傳統(tǒng)做法是工人將探棒浸入儲存槽中，但因部分液體對人體有害，若不慎接觸恐危及生命；在使用感測網(wǎng)路後，可自動擷取液體容量讀數(shù)，並將資料傳回基地臺。或是當(dāng)液體減少總量超過預(yù)期值時，就可合理懷疑儲存槽產(chǎn)生裂縫，應(yīng)盡快修復(fù)。
醫(yī)療與農(nóng)業(yè)的應(yīng)用案例
此外與無線網(wǎng)路整合的資料擷取系統(tǒng)，亦可協(xié)助產(chǎn)品運送，偵測震動幅度，確保易損及昂貴產(chǎn)品，例如晶圓製造業(yè)者可確保運送過程的產(chǎn)品品質(zhì)，在環(huán)境應(yīng)用上，資料擷取網(wǎng)路也與消防結(jié)合，用於廠區(qū)防災(zāi)，工研院就在其光電所晶圓廠務(wù)區(qū)利用溫度、煙霧感測器偵測工廠環(huán)境。當(dāng)災(zāi)難發(fā)生時，後端伺服器將自動通知管理人員及消防隊，另可作為逃難指示板引導(dǎo)逃生方向。
在醫(yī)療應(yīng)用方面，由於醫(yī)療場所的e化與M化已相當(dāng)成熟，多將資料擷取網(wǎng)路與RFID整合應(yīng)用，現(xiàn)階段臺灣推動無線感測網(wǎng)路於醫(yī)療應(yīng)用，包含北醫(yī)、萬芳、秀傳與新光醫(yī)院，這類應(yīng)用可分為兩個部分：可攜式體能監(jiān)控系統(tǒng)，如透過感測器量測病人生理資料，如體溫、心跳、血壓，當(dāng)上述資訊超過正常範(fàn)圍，再將擷取數(shù)據(jù)透過無線方式，自動通報醫(yī)護人員；其二為即時醫(yī)療決策輔助系統(tǒng)。
至於農(nóng)業(yè)方面，有鑑於日本推行精緻農(nóng)業(yè)成功，臺灣政府也鼓勵農(nóng)民種植高附加價值之農(nóng)產(chǎn)品，培育精緻植物多需要投注較多心力，而智慧化的無線感測網(wǎng)路可提升農(nóng)業(yè)e化程度。藉由感測器擷取溫、溼度、光照等數(shù)據(jù)，協(xié)助農(nóng)民了解農(nóng)作物生長狀態(tài)，目前臺南後壁蘭花生技園區(qū)牛記蘭花農(nóng)場，在其溫室佈建資料擷取網(wǎng)路，以監(jiān)測花朵與異常警訊回報系統(tǒng)；同樣位於臺南的大山雞場，則使用無線感測網(wǎng)路與RFID來作為雞隻養(yǎng)育，透過資料擷取與監(jiān)控系統(tǒng)，來控管雞蛋品質(zhì)的變因，如二氧化碳濃度、溫／溼度及風(fēng)力等，將環(huán)境維持在最佳狀態(tài)，並結(jié)合RFID，改善上由飼料廠、雞舍及下游蛋品運輸?shù)茸鳂I(yè)流程，是應(yīng)用完善的農(nóng)業(yè)e化案例。
在環(huán)境監(jiān)控與公安維護部份，自從美國911事件後，喚起全球?qū)豆病h(huán)境安全議題的重視，除影像監(jiān)控外，無線感測網(wǎng)路可提供更積極、雙向互動的防禦模式。之前的后豐大橋發(fā)生斷裂，造成人員傷亡的案例，此種危機各國皆有，政府部門應(yīng)正視此問題，美國柏克萊大學(xué)則將其研發(fā)的感測網(wǎng)路技術(shù)，應(yīng)用於橋樑安全監(jiān)控，透過震動幅度觀測橋樑穩(wěn)定度，以及橋樑結(jié)構(gòu)是否損傷，當(dāng)橋樑出現(xiàn)不正常晃動時，將即時通報管理單位，進行交通管制，保障人民安全。
以資料擷取防止斷橋事件發(fā)生
以往橋樑監(jiān)控多採用有線技術(shù)，施工困難且成本昂貴，以臺北大直橋為例，傳統(tǒng)佈建檢測成本約為新臺幣100萬元，若改採無線方式，不僅佈建方式較具彈性、成本較低，並可透過無線訊號將資訊傳至遠端，有利後端維護工作進行。
在環(huán)境監(jiān)控部分，除進行生物研究外，還能保育環(huán)境生態(tài)，相當(dāng)符合環(huán)保意識。南投溪頭奧萬大楓葉林區(qū)也佈建無線資料擷取網(wǎng)路，藉由監(jiān)控森林防範(fàn)火災(zāi)，還帶來附加效應(yīng)，透過擷取資料，林務(wù)局工作人員便可提前知曉楓葉轉(zhuǎn)紅的時間，並將此訊息告知各界，利用楓葉美景吸引遊客前往，帶動觀光產(chǎn)業(yè)發(fā)展。另外，日本每年春季，受花粉熱所苦的民眾日益增多，政府機關(guān)則利用也以此感測空氣變化，提醒民眾注意、預(yù)防過敏。
應(yīng)用日廣 規(guī)格快速演進
從上述案例可以看出，利用資料擷取所構(gòu)建的感測網(wǎng)路，已快速拓展到生活四周，而在應(yīng)用日廣的另一面，資料擷取的硬體技術(shù)也與時俱進，規(guī)格不斷往上提昇。
目前高規(guī)格的資料擷取需求可分為兩類，一是單筆資料量龐大，例如凌華科技在CMOS Sensor領(lǐng)域的應(yīng)用產(chǎn)品，這兩年CMOS Sensor的畫素不斷提昇，主流規(guī)格已從200萬畫素演變到800萬，整整增加了4倍，在資料擷取卡上，所需要的規(guī)格就大不相同，另一種則是單筆傳輸量不大，但擷取點多，彙整起來整體資料量仍然可觀，例如在哥斯大黎加的熱帶雨林中，加州大學(xué)洛杉磯分校（UCLA）的研究團隊，為了在3,900平方公尺的雨林中紀(jì)錄二氧化碳資料，設(shè)置了大量的感測器，24小時不間斷的進行資料擷取，所累積的資料量相當(dāng)龐大，因此UCLA之所以採用美國國家儀器（NI）的LabVIEW 與CompactRIO，也是著眼於穩(wěn)定性與友善介面。
從凌華與NI的案例可以看出資料擷取技術(shù)演進的幾個趨勢，首先是傳輸頻寬的增加，從過去的PCI、PXI乃至於現(xiàn)在的PCI Express，傳輸資料量快速提昇，直接刺激出介面規(guī)格的改變，除了PCI Express／PCI外，PXI／CompactPCI、IEEE 1394、USB等，都是資料擷取常用的規(guī)格。
另外則是數(shù)位與類比訊號的轉(zhuǎn)換能力，感測器所接收的訊號類型不一，一般環(huán)境與材料擷取訊號多為類比，而前述的CMOS Sensor則是數(shù)位，如何高速處理類比與數(shù)位訊號，對資料擷取系統(tǒng)來說相當(dāng)重要，他並表示，凌華在這部份投注了大量資源，在臺灣廠商中，技術(shù)已居於領(lǐng)先地位。
至於在整合方面，在企業(yè)e化速度加快的今天，與異系統(tǒng)鏈接已成為企業(yè)採購IT與自動化設(shè)備的規(guī)格重點，例如運動控制就是其一，而要設(shè)計出高整合能力的資料擷取卡，初期的彈性設(shè)計能力十分重要，現(xiàn)在的趨勢是利用可程式邏輯化陣列（FPGA）的彈性編寫能力，讓板卡設(shè)計工作更簡單。
應(yīng)用與技術(shù) 互成良性循環(huán)
最後則是更多技術(shù)的導(dǎo)入，由於目前的資料擷取系統(tǒng)都是所謂的『Wintel』架構(gòu)，具有極佳的開放性特質(zhì)，要整合市面上已有的技術(shù)並不難，因此過去因技術(shù)不成熟而難以企及的應(yīng)用，如今都可完成，姜長青以NI在鍋爐的應(yīng)用為例指出，由於溫度過高，過去鍋爐中心的溫度數(shù)據(jù)完全無法擷取，在技術(shù)不斷突破後，NI在鍋爐四周放置感測器，再將擷取獲得的數(shù)據(jù)，以3D模擬技術(shù)，計算出中心溫度，完成過去不可能的目標(biāo)。
在新技術(shù)不斷的開發(fā)出來後，資料採擷的應(yīng)用日趨多元，而應(yīng)用的拓展又刺激出更多技術(shù)的導(dǎo)入，從而形成兩者的良性循環(huán)，擴大市場規(guī)模，光以無線感測網(wǎng)路來說，根據(jù)調(diào)查機構(gòu)On World的估計，2013年全球的WSN節(jié)點（node）數(shù)量將達1.27～1.85億個，產(chǎn)值高達53億美元。再加上，日本U-Japan、韓國IT 839、韓國三星（Samsung）集團U-City計畫，與美國DARPA皆將感測網(wǎng)路列為重要發(fā)展項目，更大幅提高WSN重要性。目前投入WSN市場者包含Dust Networks、Crossbow Technology、Digital Sun，未來應(yīng)用層面廣大，可與醫(yī)療、物流、營建、監(jiān)控、工業(yè)控制等不同領(lǐng)域業(yè)者合作，帶動產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展。
