汙染監測系統

模組(GPS-Module)。Pollution-Server 是一個高端可網路連結的個人電腦應用伺服 器。移動式資料擷取單元聚集了空氣汙染程度(CO、NO2 和 SO2)，並且將它們 與 GPS 實際位置、時間和日期裝進一個結構。這個結構隨後被上傳至

GPRS-Modem，並經由公共移動式網路發送至 Pollution-Server。資料庫伺服器藉 由各種客戶端，如環境保護機構、車輛登記管理機構以及旅遊和保險公司連接到 Pollution-Server 作為更進一步的用途。Pollution-Server 被接到 Google Map，以顯 示大都市地區即時的汙染程度和位置。

65

圖6.1系統硬體基本建構模組

(來源：http://aloul.net/Papers/faloul_sensors10.pdf)

該系統在沙迦的城市-UAE成功地測試。該系統報告以24小時/7天為基礎的即時 汙染程度和位置。系統整合了單片微處理器、數個空氣汙染感測器(CO、NO2、

SO2)、GPRS-Modem和通用定位系統(GPSs)模組顯影。綜合的單元是移動式的物 體和利用無線移動式公用網路的無線資料擷取單元。該單元可以被放置在任何移 動式設備，例如公共運輸車輛。當車輛在移動中，微處理器產生一個結構，包含 了從感應器陣列所獲取的空氣汙染程度和從所連結的GPS模組報告的實體位置。

汙染物的結構隨後被上傳到通用封包無線射頻服數據機(GPRS-Modem)並經由 公用移動式網路發送到Pollution-Server。資料庫伺服器藉由有興趣的客戶端，例 如環境保護機構、車輛登記管理機構、旅遊和保險公司等連接到Pollution-Server

66

儲存汙染程度作為進一步的使用。Polution-Server連接到Google Map去顯示在大 都市地區即時的汙染程度和他們的位置，例如沙迦市城市-UAE。

二、室內空氣品質監測

室內空氣品質(IAQ)是這些日子裡一個新興的議題。受能源成本上升的驅使，

建築物越蓋越多或是改造得密不透氣來減少不必要的熱損失，結果空氣品質水平 在這樣的建築物下降低。在這種情況下，無線感應器網路對在建築物監測IAQ是 幫助的。包含各種IAQ感應器，這個網路能夠同時測量在一個建築內各個不同位 置的IAQ水平。網路在建築物內整合了加熱、通風和空調系統，以確保可接受的 室內空氣品質。使用感應器網路，各種室內通空氣汙染物(CO、CO2、VOCs和 懸浮微粒)可以在容納汙染物產生的潛在來源的空間中被測量。當測量到的汙染 物程度高於可接受的，網路將會提醒室內人員，建築物的氣候控制設備觸發器啟 動，排出汙染的空氣並且從外面帶入新鮮的空氣。這項研究最終的目標是實現感 應器網路部署在各種不同的建築物。為此，付擔得起的、低成本的無線IAQ控制 器可以被容易地設置，避免昂貴的需要被開發。

圖 6.2 室內空氣品質的測量

(來源：http://testo.be/nl/toerental-licht-geluid/licht/index.jsp)

67

三、移動式空氣品質監測網路(MAQUMON)

網路嵌入式系統實驗室在ISIS創建了由許多裝置在車輛的感應器節點組成 的移動式空氣品質監測網路(MAQUMON)[4]測量空氣中不同的汙染物。數據點 利用機載GPS標記了位置和時間，該測量會被定期地上傳到伺服器並處理，然後 發布到微軟SensorMap入口網站。給定一個足夠數量的節點和多樣的移動性模式，

一個在大區域的空氣品質詳細圖將會以較低成本獲得。感應器平台支援自主地物 去收集、儲存，和離線資料檢索或是現場感測讀數的串流技術。內建無線藍芽模 組提供給桌上型電腦或PDA一個無線介面。

圖6.3感測器節點結構

(來源：http://www.isis.vanderbilt.edu/projects/maqumon)

或者，該系統可以通過USB被存取。該有線的界面還可以提供電源板給無論 是線上操作或是充電式的鋰電池。該裝置的電池壽命受限於幾個小時（在活動資 料擷取節點），但在車上安裝的情況下，它可以不斷地從打火機供電。此外，一 個兩軸的MEMS加速計用來檢測是否系統在運轉並且可以自動地關閉所有沒有 在使用的耗電組件(GPS、藍芽、氣體感應器)。位置和時間資訊由一個機載20個 頻道SiRF-III型GPS模組以1赫茲的採樣頻率提供。氣體濃度水平是由三個模擬的 感測器來測量： O3、NO2與CO/VOC。這些讀數隨著溫度和相對濕度資料被儲

68 的電化學和電阻加熱式感應器用來感應O2、CO2、CO和NO2的氣體。

（一）無線感測器網路的CO2氣體監測

69

樣主要的感應器技術，嵌入式運算與無線通訊。由於它的靈活性和佈署方便，它 可以被應用到無人的環境監測和其他特殊的區域。

無線感測器網路代表了一個明顯的進步，在這些傳統方法大範圍測量的增強 [6]。這種設計結合了原本的WSMN節點模組的基礎與擴展CO2感應器接口。它 可以在任何時間被使用在即時CO2氣體含量監測檢查數據，和藉由遠端監控功能 傳送訊號到低階節點。由於它的安全性和效率，該系統可以被廣泛地使用在不同 的方案。

1. 系統架構

該系統採用層級式架構，如圖6.4所示。底層含有被用於收集CO2氣體 含量的網路節點。這些網路節點根據環境特質和用戶需求分布在測量的環境 中，並且根據不同的地理位置形成一些子網路。所有網路結點所收集的CO2 氣體含量資訊，並且透過射頻設備的多跳的方式發送它到上層的閘道器。中 間層是中心伺服器，它維持數據存放到資料庫並且連接到網路。最後，在行 動電話和終端PC上，用戶可以存取網路資料庫並且經由伺服器程式獲得 CO2氣體含量的資訊。

圖6.4系統架構

70