實場資訊量測系統設計

本研究將需要收集的資訊分為實時室外資訊和實時室內資訊，故設計

「實時外部風場資訊量測裝置」與「實時室內通風環境量測裝置」為「實 場資訊量測系統」之資訊量測裝置，以滿足其需要同時收集室內外資訊之 需求。同時為了管理並在「建物自然通風決策系統」中呈現收集到的資訊，

本研究將建立「實時資料管理程式」將收集到之資訊實時上傳至「建物實 場環境資料庫」。實場資訊量測系統架構圖,如圖 4-1 所示。

圖 4-1 實場資訊量測系統架構圖 資料來源：本研究繪製

一、實時外部風場資訊量測裝置

「實時外部風場資訊量測設備」目的為實時收集室外風速、風向、溫 濕度以及懸浮顆粒物資訊。因此需要風場量測設備、溫濕度量測設備、懸 浮顆粒物量測設備，以下將詳細說明各項之內容。

風場量測設備

本研究採用由 GILL Instruments 公司開發的 WindSonic 超聲波風速傳 感器作為風速、風向量測之設備。由其採用 2 軸超聲波感測器替代常規杯 形和葉片或螺旋槳，並且擁有 0-60m/s 的風速範圍與 0-359º的風速範圍，

以達到精準量測風速、風向之目的。

1. 溫濕度量測設備

本研究採用 Arduino DHT-22 溫度模組作為室外溫濕度量測之設備。

DHT-22 溫濕度模組是一款含有己校準數位信號輸出的溫濕度複合感測器，

其應用專用的數位模組採集技術和溫濕度傳感技術，確保產品可以長期穩 定地量測室外溫濕度資訊。

2. 懸浮顆粒物量測設備

為了收集室外空氣中的懸浮顆粒物，本研究使用 Grove Dust Sensor PM2.5 粉塵傳感器模組。此粉塵傳感器可以通過在給定的單位時間內，計 算羅脈衝佔用時間（LPO 時間）來測量空氣中的顆粒物水平，進而提供可 靠的粉塵數據。然而此傳感器使用計數法測試粉塵濃度，測量結果單位為 pcs/0.01cf，且測得之數據為空氣中顆粒直徑大於 1 微米的懸浮物，故數據 不可使用 pm2.5 之標準進行判斷空氣品質，但其量測結果依舊可以將其作 為空氣品質之參考依據。

3. 實時資訊收集與傳輸設備

為了達到自動收集環境資訊並自動上傳之目的，本研究採用 LinkIt ONE 開發板進行操作。LinkIt ONE 是一款針對穿戴式與物聯網這兩個議題

所開發的 Arduino 相容板，故可穩定地自動收集各式傳感器之資訊。同時 因其具備物聯網所需的各種規格，包括 GSM、GPRS 行動網路、SD 卡、

Wi-Fi 等，故可以通過燒錄編寫好之執行程式將收集到之資訊傳送至網頁 伺服器中已編寫好之實時資訊管理程式。最後上傳至「建物實場環境資料 庫」，達到室外資訊傳遞之目的。

圖 4-2 實時外部風場資訊量測裝置架構 資料來源：本研究繪製

二、實時室內通風環境量測裝置架構

「實時室內通風環境量測設備」目的為實時收集室內溫濕度、通風口 開關狀態資訊。因此需要溫濕度量測設備、通風口開關狀態監測裝置以及 實時資訊收集與傳輸設備，以下將詳細說明各項之內容。

1. 溫濕度量測設備

因測量環境差異不大，故在此沿用上一節所使用之 DHT-22 溫濕度傳 感器。

2. 通風口開關狀態監測裝置

為了達到實時監測通風開關狀態之目的，本研究採用磁簧開關進行操 作。磁簧開關通過將兩片磁簧片密封在玻璃管內，中間間隔有一小空隙，

當外來磁場時將使兩片磁簧片接觸進而導通。一旦磁體被拉到遠離開關，

磁簧開關將返回到其原來的位置。本研究將磁簧開關兩側分別固定在窗框 與相鄰之窗扇處，窗戶關閉時使磁簧開關兩側相鄰進而形成通路；窗戶開 啟時時磁簧開關兩側相離，進而形成斷路，再通過判讀此迴路是否通路以 判斷窗戶是否關閉。

3. 實時資訊收集與傳輸設備

因測量環境差異不大，故在此沿用上一節所使用之 LinkIt ONE 開發板。

將收集到之室內溫濕度、室內空氣污染物以及通風口開關狀態資訊上傳至

「建物實場環境資料庫」。

圖 4-3 實時室內通風環境量測裝置架構 資料來源：本研究繪製

（三）、實時資訊管理程式

「實時資訊管理程式」目的為將「實時外部風場資訊量測設備」與「實

時室內通風環境量測設備」收集到之室外風速、風向、溫濕度以及懸浮顆 粒物資訊與室內溫濕度、通風口開關狀態資訊上傳至「建物實場環境資料 庫」，進而更好地管理建物實時資訊。

四、建物實場環境資料庫

「建物實場環境資料庫」目的為存儲「實時資訊管理程式」上傳之資 訊，進而為後續最佳化通風決策提供依據。