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物联网技术成熟 环境监控不再是难题
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日期:2014-04-20 10:22:30来源:物联中国 点击:515
核心提示:相对于其他领域,环境监控在物联网应用中算是领先发展群,而随着环保意识的持续抬头,未来此领域对物联网的建置需求将会日渐加深,成为环境监控的主流系统。

鸿彩网 www.wrftb.com        透过物联网技术,环境监控将可即时掌握各点的环境状况,不管是国土安全或室内空间的能源管理,都有助于其系统运作效益的提升。

       物联网的架构与运作模式,是透过建置各处的感测器撷取讯息,再以各类通讯技术将讯息传送到后端平台,后端平台除了接收数据并储存外,具智慧设计的系统还会即时分析数据意义,甚至发出控制指令给前端进行动作,这种运作模式已大量应用于监控领域,尤其是环境监控。

       过去一提到监控,大多会想到摄影机、同轴缆线、NVR、DVR等设备所构成的安全监控系统,这类系统也是由感测器、通讯技术、后端中控平台所组成,因此也属于广义上的物联网架构,不过这类安全监控系统只以视觉感测为主,在整体环境监控中只占一部分,环境监控的范围相当大,只要目前感测技术可以作到的,几乎都纳入监控范围,而除了感测、通讯、管理3大子架构外,现在的环境监控也会与同一空间的空调、节能、照明等技术整合,架构成新世代的环境监控系统。

       气候剧变 物联网扮演环控尖兵

       环境监控系统的应用可分为室内与室外两部份,室外环境监控目前的显学是国土监测,这几年全球气候巨变,天灾造成的损害愈来愈大,以台湾为例,2009年的88风灾与2010年的国道三号走山事件,都让人感受到自然界的威力,然而面对这些天灾,人类并非无计可施,至少透过监控技术的事先预警,可以让损害降尽量降低,在天灾频传的威胁下,环境监控技术开始被重视。

       现在预防天灾的作法,是选定过去灾害发生较频繁的地点,架构感测器或监测站进行监测,目前台湾侦测土壤的行动式与固定式监测站共有24个,分布于全省易于发生土石流之处,包括台北九份、南投神木村等18处。

       台湾发展灾害监测的时间较短,不过由于IT技术足够,进展相当快速,虽然目前仍无具体的防灾实例,不过相关单位都已纷纷投入,陆续有一些成绩出来,例如莫拉克风灾时,在神木村爱玉子溪上的CCD摄影机,就拍摄到土石流从头至尾的完整发生过程,对于未来当地的国土安全策略相当有帮助。

       由于灾害监测的设备无法标准化,多由负责单位设计整合设备,这些防灾设备面临的环境之严苛,远大于任何场所,因此一般的IT产品无法胜任,以简易式土石流观测站为例,这种设备是将摄影机等设备装置在一个简易机箱,在灾害(比如台风)发生前,以人力背至定点摆放进行运作,这类设备必须自行运作至少72小时以上,而且必须防水防尘防震。

       就此案例来看,防灾设备的要求至少有两个,一是因应环境需求的高强度、稳定规格,二是因应不同设备链结的相容特性,因此目前都选用工业等级的设备。

       由于工业电脑厂商以往专注于工业等级设备发展,在稳定度上已不是问题,不过强固型方面还需再次强化,现在的工业等级产品虽然多有一定程度的的强固设计,不过设计时的预设测试环境,都是在正?;肪诚?,而天灾的威力常高人力数倍上,要在级数如此高的环境下维持正常运作,其外观的强固设计不能援用原有的条件,必须加以提升。

       另一部分则是相容性,现在的环境监控系统少有厂商推出整体解决方案,大多倚靠系统整合商寻找市面合适产品再行整合,因此系统中各设备的相容性就成问题,系统相容性的较大问题在于通讯介面,现在工业电脑厂商都有不同工业规格的通讯模组介面,相容性十分高,对系统整合相当有帮助。

       环境特殊 强固性是设计重点

       目前灾害管理对物联网技术的应用效益,主要偏向减少灾害,虽然天灾难以阻止,但仍可尽人事的减低灾害,导入灾害管理系统大多有3个考量,1是在最短时间内建置完成,2是打破地域性限制,3是拥有良好的备援机制。

       要同时具有这3个考量,一般作法是导入两类设备,一种是配有RS-232、RS-485、Ethernet…等常见工业等级通讯连接埠的三轴感测自动控制器,另一则是M2M遥测方案,利用通讯模组来组成物联网,让在不同区域的设备可相连,在第一时间启动防护机制,大幅降低灾害损失,M2M无线架构的优势在于成本低、免布线、易安装、扩充性高,对于灾害侦测系统来说相当适合。

       不过这两种设备的系统规模有大有小,目前各监控端的设备?;嵊械既氪砦蠊婺O低车奈侍?,多数环境监控的应用场所空间与系统需求,都适合中小型I/O监控与连动系统,但却经常导入大型控制设备,在价格成本与系统建置上都不甚恰当,为有效建置分散式控制架构,以及提供更有效率的系统环境,相关单位可导入免程式型连动控制器,这类型控制器设计有网路型控制主机、免程式设计、完备的管理功能、标准工业通讯协定、多类型产品选择,应用监控系统时,可兼具效能与可扩充性。

       除了硬件外,物联网的另一重要系统是软件管理平台,物联网的应用多元,其系统强调客制化,每一环节都须因地制宜选择适合的架构,在环境监控,目前最适合的平台是SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition;资料采集与监控系统),SCADA主要用来做为大范围的各类监控,广泛用于设备散置各地的系统,像是水库、炼油厂…等,后来大型制造业像是IC制造、LCD厂等,也导入其平台监控其生产设备。

       感测器、控制器、SCADA平台在环境监控的应用颇多,较近期的案例是侨光科技大学的用电系统,该系统是将感测器设置在各教室,SCADA平台上可以看出各教室的空调现况,包括开闭状况与温度等,若有异常则可直接由远端进行开关控制,类似状况也可弹性应用在工厂、港口等场所,另外值得特别一提的指标性案例是台中港的照明控制,台中港在前几年导入整合感测器、控制器、SCADA平台的系统后,其电力容量相同,但照明度增加了59%,电费支出每年减少新台币250万元。

       应用多元 物联网将成环控主流系统

       另一种监测则较为特殊且专业,压力房的监控就是其一,压力房可分为正压房与负压房,前者医院手术室、科技厂无尘室、无菌室等,后者则是病毒实验分析室、灭菌室、检疫室等,无论正负,压力房都是气流控制,来使房内气压产生变化,由于控制的项目繁多,必须透过稳定且相容性佳的控制元件,来进行设计。

       当然环境监控的物联网应用不只上述介绍,这两年相当火红的植物工厂,就大量应用了感测与控制技术,设置出适合特定植物生长的特定环境,另外制造业也开始导入环境监控系统,用来监测工厂排出的废水、废气,并侦测厂房内各设备的用电量,藉此制定出最佳化的用电策略。

       相对于其他领域,环境监控在物联网应用中算是领先发展群,而随着环保意识的持续抬头,未来此领域对物联网的建置需求将会日渐加深,成为环境监控的主流系统。

出处:物联中国
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