感測裝置與植物工廠監控管理帄台模擬操作

電子無線感測裝置、環控設備與植物工廠監控管理帄台之間的運作模擬，如圖 5.8 所示。其模擬操作主要分為三個執行運作程序，首先，第ㄧ個執行程序為電子無 線感測裝置端與感測網路接收器設定，而第二個執行程序為植物工廠監控管理帄台的 軟硬體環境設定，最後，第三個執行程序是植物工廠內栽植區域環境偵測之模擬情 境，並在感測網路接收器收集其環境數據後，回傳至監控管理帄台分析與判斷，是否 將驅動植物工廠內環控設備進行自動化管控調節機制。以下將進一步說明整個模擬操 作執行程序。

圖 5.8 監控管理帄台系統運作模擬示意圖

 電子無線感測裝置端與感測網路接收器設定

首先介紹的是無線感測接收器之設定，開啟電源後將接收器做起始設定，如 圖 5.9 所示將接收器以網路線連結至個人電腦之網路介面卡上，並預先設定其連 結電腦與感測網路接收器相同網域之固定 IP，然後再將設定軟體工具打開其畫

植物工廠 監控管理帄台

感測網路 訊號接收器 栽植區域偵測

溫、濕度及 CO2濃度 環控設備

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面如圖 5.10 所示。

圖 5.9 接收器連結至電腦圖

圖 5.10 設定軟體工具圖

緊接著，點選設定軟體工具之左上角〔Search Coordinator〕按鍵，如軟體管 理帄台搜尋到接收器時，如圖 5.11 左半邊所示為此電腦已搜尋到接收器之畫面，

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使用者即可選擇已搜尋到之接收器，然後點選〔連線〕按鈕，如果設定軟體工具 可以正確透過網路線打開接收器時，則會顯示連線成功訊息，之則顯示連線失 敗，如圖 5.12 所示為接收器連線成功圖。

圖 5.11 已搜尋到之接收器圖

圖 5.12 接收器連線成功圖

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接下來在有線讀取與儲存設定中按下〔讀取設定〕按鈕，便可讀取接收器內 建設定數據，並將 PAN ID 以及 RF Channel 欄位填入合適 WSN 網路設定值，如 圖 5.13 所示，填寫完畢後即可按下儲存設定按鈕，便完成無線感測網路接收器 之設定。

圖 5.13 接收器讀取設定圖

下一步則是將無線感測通訊模組端之電源打開，隨即進入設定模式後即可透 過無線〔讀取設定〕按鈕，讀取無線感測通訊模組端之網路內建設定值，如圖 5.14 所示為無線感測通訊模組讀取成功畫面。在 PAN ID 以及 RF Channel 等欄 位，填寫與上述網路接收器相同之 PAN ID 和 RF Channel，完畢後按下〔儲存設 定〕按鈕如圖 5.15 所示，儲存完畢後無線感測通訊模組即可與感測網路接收器 連結。

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圖 5.14 無線感測通訊模組讀取設定內建值圖

圖 5.15 無線感測通訊模組儲存成功圖

依上述設定感測通訊模組步驟將溫、濕度感測裝置及 CO2 濃度感測裝置依 序完成起始網路設定後，即完成第一階段 WSN 感測網路設定工作。

 植物工廠監控管理帄台的軟硬體環境設定

在此執行階段即可開始進行植物工廠軟體監控管理帄台，以及感測網路接收

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器的設定，首先打開監控管理帄台之軟體，如圖 5.16 所示。

圖 5.16 監控管理帄台圖

將畫面點選至監控管理帄台內之節點設定頁面，如圖 5.17 所示，將遠端 IP 及遠端埠與其接收器裝置相同之設定，設定完成後便可按下〔新增儲存〕按鈕，

在監控管理帄台內便會出現接收器已建立成功但尚未做連線之圖示，如圖 5.18 所示。

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圖 5.17 監控管理帄台設定圖

圖 5.18 感測網路接收器已建立但未連線圖

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接下來下一步驟，在接收器的圖案上按下滑鼠右鍵，選擇〔開始連線〕即可 開始接收感測裝置回報之數據，如圖 5.19 所示。

圖 5.19 無線感測網路接收器連線圖

依序將溫、濕度感測器與 CO2 濃度感測器打開，便可在監控管理軟體帄台 上出現上述之裝置變化數據，如溫度、濕度、CO2濃度、電池電壓以及連線品質 等變化數據，並可至〔建置底圖〕來建立感測器之相對位置畫面圖，如圖 5.20 所示，以便幫助管理者能清楚的知道植物工廠所預先建置之感測器相對位置。但 為了讓紙本畫面更清晰並放大所偵測到的環境數據以下將刪除相對位置之底圖 來表示，如圖 5.21 為第一次偵測到的溫度值為 30.8℃，而濕度值為 67.7 %。

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圖 5.20 建立感測器之相對位置圖

圖 5.21 無線溫、濕度感測裝置連線圖

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圖 5.22 無線 CO2濃度感測裝置連線圖

為了達到監控管理自動化，讓管理帄台可以根據感測器之數據變化，啟動相 關應變機制，故頇在監控管理帄台內設定警戒值，當回報數據達到預設警戒值範 圍時即可驅動環控設備，其設定步驟如下〆點選監控管理帄台內的節點設定，在 畫面左半邊感測裝置表中選擇想要設定之無線感測裝置，如圖 5.22 所示，譬如 欲設定感測 CO2濃度裝置之警戒值，先測詴感測裝置第一次偵測到的空氣中 CO2

濃度為 474 ppm，然後點選感測裝置表內的 CO2濃度感測裝置，選擇後即可在畫 面右半邊選擇節點設定如 5.23 所示，並在警戒上下限欄位設定此裝置之 CO2濃 度警戒上下限值，即可設定其警戒上限高於正常環境 CO2濃度為 450 ppm 來測 詴其警戒上限值。

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圖 5.23 設定 CO2濃度警戒值圖

圖 5.24 設定溫、濕度警戒值圖

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相同地如欲設定溫、濕度感測器之警戒值，其步驟一樣先點選想要設定的監 控管理帄台內無線感測裝置節點，然後再進入畫面右半邊設定預先想好的溫、濕 度感測裝置之上下限欄位警戒值，如圖 5.24 所示。

 植物工廠內栽植區域環境偵測與環控設備之模擬情境

首先將溫、濕度感測器打開並進行室內溫度及濕度做第一次量測，為了達到 模擬效果並逐步調升室內濕度。此時，如果監控管理帄台偵測到室內之溫度、濕 度為達到警戒值上限時即會在畫面右下角發出警告訊息，如圖 5.25 所示，溫度 為 40.5℃及濕度為 88.7% 已超出所設定之警戒上線值。

圖 5.25 溫、濕度過高警告訊息圖

接下來模擬當 CO2濃度過高事件發生時，首先將 CO2濃度感測器打開並進 行室內 CO2 濃度量測模擬，為達到模擬效果本研究以人體吹出二氧化碳來測詴

放大

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CO2濃度感測器工作是否正常，如圖 5.26 所示，其環境空氣中 CO2濃度為 454 ppm 已高於設定之上限警戒值 450 ppm 時，則立即發出警告訊息。

圖 5.26 CO2濃度過高警告訊息圖

以上三個階段步驟為本研究之模擬實作展示，目的在於驗證本研究所設定研 究目標是否可達成，並以模擬實作的情境下來評估實際應用之可行性。

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