無線感測網路

本系統之設計是以防火為目的。當火災發生時，初期火場環境的溫度會升高，一氧 化碳和有害氣體之濃度也會逐漸增加，如果感測器能於此時發現環境的氛圍改變了將能 及早發現並且防止災害再度擴大。因此，吾將利用無線感測網路做為建築物之感知系

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統，並對環境做持續感測。當發現訊號有異常變化，如溫度急遽升高、降低或訊號停止 時，系統都必須做出警示訊號，以提醒使用者注意。以降低火災所造成的人員傷亡與重 大損失。

無線感測網路的選用與佈署，由於感測器的種類繁多，故應視感測目的與感測環境 來選擇適合的感測設備與佈設模式。如欲感測火災的環境，感測器須選擇具有溫度感 測、煙霧感測、光感測及可燃性氣體濃度感測功能之感測器與無線傳輸模組，如圖 3-4。

當選定使用的感測設備後，再依據感測器的有效感測距離、建築物消防安全設備以及智 慧型建築標章之規範來規劃感測器佈設的方式與數量。

圖 3-4 「無線感測網路應用於建築物防火資訊系統」須有之感測能力示意圖

而本研究在此使用的是美國 Crossbow 公司所研發的無線感測網路設備。無線感測 系統包括無線傳輸模組 MICAZ、資料擷取模組(MDA100，Crossbow)、氣體感測器 HS 135 (Kwang Hwa Elect. Material Co, Ltd.)、基地台 Gateway(MIB510，Crossbow)與個人電腦。

當系統感測端之感測器偵測到訊號時會將訊號傳送至資料擷取模組，資料擷取模組收到 訊號後再傳送給無線傳輸與控制模組加以處理。接著藉由無線傳輸將訊號傳送至接收端 之無線傳輸與控制模組，再經由基地台收集資料，並將資訊透過 RS-232 傳輸至個人電 腦中，儲存至本資訊系統之資料庫中，以便後續資料處理與分析。表 3-1、3-2 與 3-3 分 別為「無線感測網路應用於建築物防火資訊系統」所採用的無線感測網路硬體設備之規 隔說明表。

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資料擷取模組－MDA100

照 片

規 格

Thermistor Specifications

Type Time Constant Base Resistance Repeatability YSI 44006 10 seconds, still air 10 kΩ at 25℃ 0.2℃

Light Sensor Temperature (℃)

-40 -20 0 25 40 60 70

Resistance (Ohms)

239,800 78,910 29,940 10,000 5592 2760 1990

ADC5 Reading(％

of VCC)

4% 11% 25% 50% 64% 78% 83%

Prototyping Area

本研究接上 HS-135 Air pollution sensor(空氣污染感測器) [35]，可偵測煙、SO2、CO2、異丁烷、LPG、丙烷、、、等。

偵測範圍為 300～5000ppm。

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表 3-2 「無線感測網路應用於建築物防火資訊系統」之無線感測網路設備 設

備 名 稱

無線傳輸模組－MICAZ

照 片

規 格

„ ChipconCC2420, 802.15.4, Zigbee Radio

„ Same platform (Atmega128,flash…) as MICA2

„ Ghz (same as Wi-Fiand Bluetooth)

„ Direct Spread Spectrum

„ 250 kps through put

„ Range:

‧Indoors 60 ft (~80% of 916 Mhzmica2)

‧Outdoors 150 ft (~50% of 916Mhz mica2)

„ Hardware MAC encryption

„ 128 byte Rx/Tx fifo

„ FCC certified

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表 3-3 「無線感測網路應用於建築物防火資訊系統」之無線感測網路設備 設

備 名 稱

基地台 Gateway－ MIB510

照 片

規 格

‧Programming through the serial port. On board ISP uP is 3x faster than parallel port.

‧Shares serial port with mote for base station operation.

‧Voltage monitor to protect from low battery voltage

‧Suports Mica (Atmega128 uP only), Mica2, Mica2Dot

‧JTAG port powered directly.