第五章 邊坡監測系統運作情形
第二節、 整合監測感應器部分
本研究採用之感測器(雙軸傾斜儀、雨量計、水壓計、地錨荷重計)已為各界 長年運用於邊坡安全監測。本研究之構想為將其針對人工邊坡量身打造低成本易 維護易推廣之整合型感器器概念，結合低功耗之傳輸技術，以提供大量災前與災 時之即時監測數據，以現階段測試成果看來尚為可行(如圖 5.2-1 所示)，但是穩 定性部份還需長時間觀察確認。整合型感測器外型可依照監測項目所需之感測器 以及通訊器材所需之天線形式進行調整，以安全簡約為原則，並可讓一般坡地住 宅居民接受。然而驅動方式與資料傳輸儲存方式之間可能造成的電力損耗，較少 被探討。過去相關研究案由於採用市電，較無斷電問題，自 107 年度研究案起電 力供應一直為影響系統正常做動關鍵因素之一。由於大部分社區居民表示希望監 測設備不要太過顯眼。因此無法裝設功率較大之太陽能板(另一方面成本亦偏高)，
因此為了維持穩定電力供應，高效能之太陽能板(面積較小、成本較高)仍為未來 研發之趨勢。
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圖5-5 感測器作動紀錄 第三節、通訊部分
本研究採用 LTE Cat NB1 傳輸規格之收發器，頻帶為 Band 1/ Band 3/ Band
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5/ Band 8/ Band 20/ Band 28，靈敏度為-116dBm，最大傳輸能量為 23 dBm(Class 3)，傳輸速率為上傳 26.15 kbit/s、下載為 62.5 kbit/s。儀器外觀如圖 5-6 所示。
圖5-6 本研究使用之NB-IOT模組
本 次 研 究 採 用 國 內 某 知 名 電 信 ， 其 於 2017年 啟 用 台 灣 第 一 套 NB-IoT服 務，初 步 以 大 台 北 及 桃 園 工 業 園 區 為 服 務 基 礎。 NB-IoT(Narrow Band - Internet of Things )是 一 個 由 LTE延 伸 而 來 的 技 術 ， 應 用 類 似 的 頻 段 (以 該 電 信 而 言 ， 是 700MHz頻 段 的 guard band)， 擁 有 相 同 的 廣 大 覆 蓋 範 圍 ， 但 只 佔 去 極 小 的 流 量 ， 適 合 低 傳 輸 量 、 低 即 時 性 的 資 料 ， 正 適 合 IoT 應 用 。
該 電 信 提 出 的 應 用， 大 致 上 都 是 以 企 業 、工 廠 為 主，而 非 一 般 住 家 ， 像 是 瓦 斯 錶 、 電 錶 、 販 賣 機 庫 存 、 智 慧 路 燈 、 智 慧 農 業 、 智 慧 養 殖 、資 產 追 蹤 等。大 致 上 都 是 以 生 產 硬 體，同 時 提 供 服 務 的 公 司 為 對 象 ， 讓 產 品 擁 有 回 報 數 據 的 能 力 。 表 5.3-1為 該 電 信 目 前 提 供 的 方 案 ， 本 年 度 研 究 採 用 輕 量 型 方 案 ， 已 經 足 夠 傳 輸 一 個 月 的 監 測 量 。
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表5-1 本次研究採用國內某知名電信之現行NB-IoT資費方案
現 場 採 用 10分 鐘 1筆 之 傳 送 頻 率 ， 經 隨 機 抽 樣 統 計 測 試 時 間 為 期 30天 ， 以 10分 鐘 1筆 資 料 計 算 之 ， 總 資 料 筆 數 需 為 4320筆 。 因 此 若 測 試 時 間 實 收 筆 數 少 於 4320筆 ， 則 視 為 確 定 漏 失 ； 圖 5-7(a)所 示 之 資 料 經 歸 納 可 得 感 測 器 A(水 位 計 )之 確 定 漏 失 率 為 18.8%； 圖 5-7(b)所 示 之 資 料 經 歸 納 可 得 感 測 器 B(雨 量 筒 )之 確 定 漏 失 率 為 15.8%。
由 於 漏 失 率 不 低，且 誤 點 時 間 偏 高，因 此 未 來 採 用 NB-IoT為 監 測 通 訊 方 式 時 ， 仍 須 注 意 此 現 象 。
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0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000
兩筆資料時差(sec)
時間序列
Sensor A via NB-IoT @ 10MIN
ErrorError
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000
兩筆資料時差(sec)
時間序列
Sensor B via NB-IoT @ 10MIN
ErrorError
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圖6-2 Bootstrap分段點響應效果示意圖
圖6-3 響應式效果案例說明
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圖6-4 Web-GIS各種地圖視覺化方式
圖6-5 turf.js IDW空間內插-以全台雨量測站為例
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圖6-6 示範社區人工邊坡智慧監控系統首頁
圖6-7 專案介紹功能
圖6-8 監測示警功能-子彈圖 T
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圖6-9 監測示警功能-時序列折線圖
圖6-10 Web-GIS地圖功能-可互動式地圖
圖6-11 Web-GIS地圖功能-邊坡裝設照片
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圖6-12 Web-GIS地圖功能-動態查詢
圖6-13 即時防災看板
圖6-14 本系統RWD效果呈現
T
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6. 保全業者提供巡檢結合自動化監測服務 第三節、本年度示範社區之安裝意願 壹、擋土牆設施維護
示範社區由於自主防災意識較高，從 1998 年開始，社區居民共同出資，委 託工程顧問公司，進行山坡地調查，開始了長年的監測。監測最主要的項目包括 地下水的變化，以及地層是否有傾斜、滑動的現象。然而社區之擋土牆與地錨等 設施推測可能之施作時間為民國 70 年代，距今已逾 30 年，其服務功能已不若當 年之設計。
研究團隊於現勘時觀察到擋土牆開裂、滲水、地錨錨頭漏水、白華等現象相 當多，初步評估該社區之擋土設施需進行對應處置，包括牆面排水管疏通、傾斜 管兼作水位井洗井、地錨錨頭除鏽防蝕、地錨自由段灌漿等作業，經建議後，社 區管委會願意以管理費進行，並分階段施作。
貳、邊坡安全相關監測作業
社區雖然委託顧問公司進行監測，週期為半年，對於擋土設施之預警性可 能不足，實在有需要透過安裝本研究推出之相關監測設備，社區有意願安裝，
然而經費部分需讚進行後續討論。
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肆、分析設計
本研究之觀察現況地錨已有漸漸失效之情形，假定地錨長度約 15m，高 10m 之擋土牆，每 2m 設置 1 組地錨(共 4 組)，並假定地錨為 36t、30t、25t、
20t 進行 4 組(如表 9-2)數值驗證(圖 9-2 所示)。
表9-2 GEO-SLOPE分析設計
Case No. Description
1 Anchor 36t
2 Anchor 30t
3 Anchor 25t
4 Anchor 20t
圖9-2 Anchor設置模型圖
高 10m 之擋土牆前，約 20 樓高之大樓，每層自重約 1tf，以設置 Surcharge 進行數值驗證(圖 3 所示)。
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圖9-3 Surcharge設置模型圖
觀測地下水位較高，故設定接近地表進行數值驗證，(圖 9-4 所示)。
圖9-4 pore-Water Pressure設置模型圖
第三節、數值驗證結果
本研究以 Slope/W 進行邊坡穩定分析，並假定地錨為 36t、30t、25t、20t 進 行 4 組數值驗證，以了解邊坡是否受地下水位及地錨影響而發生破壞。由表 9-3 及圖 9-5~9-8 可知安全係數。
因此當地錨荷重監測值低於 30t 時即須保持注意，當低於 25t 時須立即處理。
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表9-3 GEO-SLOPE分析設計結果
Case No. Description FS
1 Anchor 36t 1.057
2 Anchor 30t 1.004
3 Anchor 25t
0.961
(NG)
4 Anchor 20t
0.921
(NG)
圖9-5 數值分析結果(Anchor 36t)
圖9-6 數值分析結果(Anchor 30t)
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圖9-7 數值分析結果(Anchor 25t)
圖9-8 數值分析結果(Anchor 20t)
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行、或 防 災 避 難 之 參 考 依 據。然 而 這 些 研 發 成 果 仍 需 推 廣 與 商 轉 之 單 位。建 議 保 險 業 者 與 物 業 管 理 業 者 可 推 出 應 用 坡 地 社 區 整 合 性 監 測 之 相 關 商 品。設 計 該 產 品 所 需 要 之 大 量 坡 地 社 區 災 害 生 命 財 損 報 告，建 請 內 政 部 營 建 署 於 保 險 業 者 與 物 業 管 理 業 者 提 出 需 求 時 提 供 相 關 資 料 。
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參考文獻
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附錄一 專家會議記錄
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近年來公共工程之地錨維護已為例行性工作，相 關之檢測結果及執行功效，具有相當考價值，建 議列入未來(後期)工作目標。
關於坡地社區地錨之檢查、檢測、評估分析、監 測及補強等作業內容及考量並建立作業流程，建 議列入未來(後期)工作目標，供住宅社區管委會 及相關專業單位執行之參考。
由座談會中社區居民之問題，常見關於社區擋土 設施維護之相關責任歸屬，建議未來(後期)工作 納入由法律層面，分別探討設計及建造單位責之 任及追訴效期、管委會管理維護及建管單位核照 及督導責任。透過責任釐清，推動坡地社區相關 維護工作。另建議參考現行設立於各縣市政府之 水土保持服務團，由各領域專業人員組成服務團 隊，針對坡地社區相關管理維護等工作提供諮詢 服務之可行性。
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附錄二 工作會議記錄
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附錄五 前期(107年度)計畫摘要
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附錄六 感測器與通訊器材相關文件
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