主動式 RFID 實體雛形開發

便讀取傾斜數值變化，並將其縮小為 5cm×5cm，除傾斜計模組外也包含了加速 度模組，同時我們也將針對此開發版與傳統傾斜儀作比對實驗。

本計畫採用之 MMA7360L 三軸向低重力加速計，可選靈敏度允許在±1.5g 和±6g 的不同範圍內進行設計。它的 3μA 睡眠模式、400μA 低運行電流、0.5ms 的快速啟動回應時間以及 3mm×5mm×1.0mm 的 LGA(帄面閘格陣列)封裝等其他

特性，使 MMA7360L 達到活動方便、經濟高效的功能。

圖 3-1 傾斜計開發板模組

MMA7360L 是一款單晶片設備，具有三軸向檢測功能，使可擕式設備能夠 智慧地回應位置、方位和移動的變化。它的封裝尺寸很小，只需較小的板卡空間，

另外還提供快速啟動和休眠模式，且具有低耗電、低通濾波器訊號調整、自我偵 測、零重力檢測功能及穩健設計之耐震特性，使在環境變異的情況下，產品仍能 穩健執行其設計之功能；同時符合無鉛製程(RoHS)之高標準品質管制的綠色環 保需求與 EPPs(Environmentally Preferable Products)「環境有益商品」標準。

二、水位計 NODE

本計畫使用之水位計分為接點式 NODE(經濟型)與壓力式 NODE(專業型)，

主要以壓力式為主，其最大量測深度為 6 呎，可依不同使用目的及經濟條件選擇 適當儀器，同時監測作業頇具週期性，必要時則頇增加監測次數，如颱風、暴雨 及地震等天然災害，結合主動式 RFID 技術及藍芽傳輸技術進行水壓量測及資料 上傳，繪製水壓、水位變化圖加以分析與評估，甚至預測發生災害之可能性。

水位計水壓式 NODE 為工研院材料所提供之類比式微感知器，其結合了本 世代主要核心製造技術、批次製造微型元件組合、微型多重技術整合及多功能與 智慧化等微機電系統技術，具微小化、重量輕、省空間、省材料、單位成本低、

精確度高、運作速度快、自我偵測及符合環保等優點，是未來監測系統的趨勢。

表 3-1 本計畫水位計壓力式 NODE(專業型)規格 規格

壓力範圍：0~500kPa (0~5 bar,0~80PSI) 過載壓力：2x

精 確 值：±0.5%FS(MIN.)；±1.0%FS(TYP) 工作溫度：-10~85℃

工作溼度：0~95 %RH 環境溫度：0~70℃

環境溼度：0~95 %RH 儲存溫度：-30~85℃

供應電壓：10~30 VDC

輸出信號：0~5V、4~20mA(2 線式) 電壓影響：≦±0.25 %FSO

重 複 性：<±0.2 %FSO 靈敏度溫飄：≦-0.2 %FSO/年 零位溫飄：≦0.005 %FSO/℃

圖 3-2 水位計接點式與壓力式 NODE

圖 3-2 主動式 RFID 傾斜計與水位計系統示意圖

三、無線接收端主機與發送端

目前一般使用 RS-232 介面為接收端，但在本年度計畫將開發轉化使用 USB 介面為接收端，其尺寸大小縮減為原來之 4.2 分之 1，使用 USB 介面之 RF 接收 端也較方便連接上小筆電。將監測元件與主動式 RFID 結合所測得之環境數據，

上傳/下載至社區本地端資料庫伺服器，可做為初步災害判斷與分析之依據。接 收端主機可直接透過 USB 與小筆電連接，直接接收主動式 RFID 簡易監測元件 的數值，最多可同時接受 16 個點的訊號，一般而言其接受範圍在開放空間為直 線 300 公尺，一般室內空間或有些障礙物時為 25 公尺。

本無線發送端與簡易監測元件結合之架構圖如下，可以由接收端主機發送訊 號後喚醒並進行量測，其中包括主動式 RFID 傾斜計與水位計對大地環境量測相 關數據，而後再將量測所得環境數據傳回至接收端，進一步傳輸環境數據到小筆 電資料庫。

圖 3-3 主動式 RFID 監測元件雛型資料傳輸架構圖 表 3-2 本計畫無線接收與發送端主機規格

無線接收端主機規格 發送端規格

頻率：868/915MHz(433MHZ) 頻率：868/915MHz(433MHZ) 發射功率：0~5dBM(功率值) 發射功率：0~5dBM(功率值) 接收感度：> -115dBM(功率值) 接收感度：>-115dBM(功率值) 消耗功率：帄均耗電 30mA 消耗功率：帄均耗電 25mA 數據偵錯：8bits CRC. 數據偵錯：8bits CRC.

天線類型：外部 433MHz 天線 天線類型：外部 433MHz 天線 工作模式：主動/關機 工作模式：主動/關機

傳輸介面：RS-232 及 Ethernet RJ45 or USB 接收器數：同時可支援 1~16 個點

數據輸出：4800/9600/19200 BAUD 8,N,1 接收範圍：1M~300M

接收者範圍：1M~25M 電源：9V 電池供應 尺寸：10cm x 2.5cm

巡檢人員結合 PDA 巡邏系統接收數個監測儀器所測得之大地環境數據，傳 送至帄板電腦或小電腦之社區本地端資料庫伺服器，再透過網際網路將監測數據 上傳至建築中心資料庫伺服器。PDA 巡邏系統包括資訊記錄、資料顯示及數據 收發功能，其中收發功能係接收及傳送監測儀器之監測數據，並將監測數據顯示 於顯示器及儲存於記錄器中，而 PDA 與監測儀器之間係以 RFID 無線射頻識別 技術傳輸，獲取並管理各社區之巡邏記錄。

管理人員與巡邏人員可透過網路來即時查詢巡邏紀錄與巡邏表，專業人員可 結合已採集之大地環境數據及其他相關之氣象資料經分析、評估或報告後，上傳 至建築中心資料庫伺服器，減少因習用之預設警報參考值誤報、漏報之缺點，延 宕天然災害救災時效或濫用救難資源之情形發生；其中，該網路系統可依授權或 開放之方式，供特定山坡地環境社區管理人員或社會大眾了解最新水土環境之狀 態，同時可對具迫切性之可能天然災害提供較準確的應變方法。

圖 3-4 主動式 RFID 自主巡檢系統使用狀態示意圖

資料來源：本計畫製作