溫、溼度及 CO 2 濃度感測與自動化環控系統

本研究針對電子（溫度、濕度及 CO2 濃度）感測系統，與自動化環控系統之整 合做為研究主題，以下小節將對無線感測網路系統的佈局規劃、以及無線感測系統與 自動化管控系統架構做一個完整的敘述。

4.2.1 無線感測網路之佈局規劃

在建置無線網路過程中該如何妥善規劃無線感測裝置之佈局，也是本研究頇探討 及實驗的項目，由於無線裝置容易受到環境干擾及障礙物等因素，造成通訊品質不佳 進而影響整個系統效率，如何計算及規劃出每一個無線感測裝置擺放位置，讓各個網 路節點裝置間有最佳的傳輸效率及良好的通訊品質。故本研究採用下列方式來進行植 物工廠之佈局規劃〆

1. 為維護網路節點間通訊品質，本研究在進行裝置配置時採用連線品質表示

（Link Quality Indication, LQI）來偵測網路節點間之訊號品質強弱，確保通 訊品質皆不受障礙物影響。

2. 本研究預設植物工廠實際範圍大，故採用網型網路拓樸（Mesh Topology）

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來建置，將無線感測裝置設定為路由器（Router）模式，以達到延伸網路範 圍之效果。

3. 再者，選用網型網路拓樸的建置，可讓末端節點傳送數據給接收器時，經由 Zigbee 網路通訊協定計算出路徑最佳化，末端節點將自動找尋出最佳的回傳 路徑，達到最好的傳輸效率。

4. 將有電源供應區域之無線感測裝置盡可能設置成路由器（Router）模式，其 餘無法供應電源區域之無線感測裝置設置為節點（End Device）模式，以達 到最佳省電效果。

4.2.2 無線感測系統與自動化管控系統架構

無線感測系統裡包含了幾個元件，有電子（溫、溼度及 CO2 濃度）感測元件、

數位/類比訊號轉換器、驅動環控設備開關裝置、Zigbee 通訊模組等元件所組成，其 架構如圖 4.3 所示。

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圖 4.3 無線感測與自動化環控系統架構示意圖

 溫、溼度及 CO2濃度感測元件

首先，設置溫度、溼度及 CO2 濃度電子感測元件至工廠周遭環境，以及植 物栽植區域中進行環境感測，將其感測元件偵測到的類比訊號數據，透過無線傳 輸方式傳送給訊號轉換器處理。

監控管理帄台

數位訊號

類比訊號

訊號轉換器 Zigbee 通訊模組

驅動設備開關裝置

溫度 感測元件

濕度 感測元件

CO2

感測元件

栽植區域周遭環境 及植物之感測訊號

驅動開關 無線傳輸

環 控 設 備

通風 系統

保溫 系統

冷卻 系統

水霧 系統 Zigbee 通訊模組

無線傳輸

指令傳達

自動化管控機制 感測網路接收器

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 訊號轉換器

負責將感測元件傳送之溫度、溼度及 CO₂濃度的類比訊號（Analogy）轉換 成數位訊號（Digital），再傳遞給 Zigbee 通訊模組處理。

 Zigbee 通訊模組

透過感測網路節點裝置的傳遞，將各類型電子感測元件對農作物或環境偵測 將所收集到的感知訊號，回傳至軟體管理監控帄台加以計算分析後，再發出帄台 之指令下達給驅動設備開關裝置處理。

 驅動設備開關裝置

主要負責接收監控管理帄台欲發送的指定命令，再藉由 Zigbee 通訊模組以 無線傳送方式給環控設備進行開關動作。

 環控設備

由驅動設備裝置接收指定開關命令後，將針對監控管理帄台所設定的環控設 備進行啟動運作，進行栽植區域的農作物進行環境調節自動化管控調節機制，其 系統所包含的環控設備有通風、保溫、冷卻及水霧等系統。