技術名稱 一種智慧型無線感測資訊網路平台之設計
計畫單位 國立交通大學
計畫主持人 廖德誠
技術簡介
近年來,由於通訊科技與雲端系統的蓬勃發展,有不少產業與學術單位投入物聯網與環境及產業相關監控之技術開發與應用。有別於現有研究大都應用於室內或小區域環境,而未探討較開放環境所可能需考慮的因子,本技術提出「結合異質網路與能源之自動資料登錄系統」,透過資訊處理、即時監控與協調控制及短距離無線通訊等相關技術,建構一套『智慧型感測網路平台』。首先,感測資料可以透過此一平臺傳輸到雲端或監控中心之電腦伺服系統。之後,使用者即可藉由網路或手機APP查詢相關可供使用之資料。
本技術之特點為一無線感測網路異質整合平台,結合無線感測網路與Wi-Fi之異質網路以達成物聯網(IoT)之功能。其中,無線感測網路(Wireless sensor network,WSN)是指散佈於空間中具備感測與傳輸功能的感測器所形成之區域網路,用於監測與記錄資料的變化並藉由無線傳輸將感測資料進行收集與整理。本技術所開發之無線感測網路異質整合平台之整體架構主要分為三個部分,第一部分為感測區域內的資料收集與無線感測網路之資料傳輸,而第二部分為Wi-Fi異質網路整合的長距離資料傳輸。最後,第三部分為感測資料庫的建立。在第一部分感測資料的收集中,使用低成本與低功耗之無線傳輸SoC晶片整合各項感測器,以完成設計感測節點模組。在感測資料的無線傳輸部分,主要利用短距離資料傳輸方式完成相關功能之設計,包含傳輸封包的格式制定、碰撞避免機制設計、傳輸路由規劃以及提供自定義傳輸內容及傳輸時間間隔之功能設計。第二部份為透過結合無線感測網路與Wi-Fi傳輸形成異質網路之整合,使得感測資料除了短距離的無線傳輸外,還具備長距離且高傳輸速率的能力,讓應用範圍更加廣泛。本技術透過異質網路整合之技術,改善無線感測網路傳輸距離短與傳輸速率慢等缺點,以研發更完善的資料收集與傳輸方法。最後,設計資料庫系統架構以提供資料的儲存、搜尋以及資料協調等功能,便利之後的大數據資料分析。另外,在感測節點硬體的設計上,考量戶外環境的因素設計提供良好的雨水與陽光遮蔽功能,避免硬體受到潮濕或是太陽直射造成溫度上升等影響,以延長硬體使用壽命。此外,在電力供應部分,採用太陽能板結合鋰電池進行供電,提供感測節點可以長期正常使用。
科學突破性
有別於現有研究大都應用於室內或小區域環境,而未探討較大戶外環境所可能需考慮的因子,本技術提出不同之作法。其特點包括建構一具有傳輸資料功能之資料收集站、設計多重電源管理系統以有效維持無線傳輸節點之電力供輸、建立一智慧型人機介面以達成自動資料登錄與遠端監控之功能及建構使用者App提供良好的資訊互動平台。
產業應用性
在產業應用上,本技術可應用於建構一套『智慧型果樹成長監控平台』。首先,果園環境及水果生長資料可以透過此一平臺傳輸到雲端或果農家中之電腦伺服系統。之後,農民可以透過分析資料達成更有效率的種植規劃,以穩定品質與增加產量。而一般民眾也可藉由網路或手機APP了解果樹相關生產資料,以提升對農產品品質的信賴度。
關鍵字 物聯網 無線感測網路 網路 監控 無線網路 智慧農業 工業4.0 系統模組 太陽能 平台
備註
上傳之3張圖片各為:圖一、無線感測網路異質整合平台架構圖,圖二、無線感測網路節點硬體圖,及圖三、異質網路節點硬體圖。
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  • 郭建志
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