圖 26 感測器於鋼筋混凝土反力牆試驗位置示意圖
‐100
‐90
‐80
‐70
‐60
‐50
‐40
0 5 10 15 20 25 30
RSSI
Number of Node
反力牆Tunnel Mid
2 Floor
圖 27 感測器置於反力牆內不同位置之 RSSI
‐90
‐80
‐70
‐60
‐50
‐40
‐30
‐20
‐10 0
反力牆 Tunel Mid 2floor
數列1 ‐80.27586207 ‐62.06896552 ‐74.86206897
RSSI
圖 28 平均 RSSI
本研究也在建築物室內擺放節點測試訊號的穩定度，節點佈置平面圖如圖29 所示，其
中B 點為接收節點，圖其 60 秒測試時間的 RSSI 分佈圖。由圖中可以很明顯的看出 Node4 距離B 點最近，其 RSSI 的訊號最好 Node1 置於房間其訊號跳動大，Node5 置於樓梯間，
因此訊號最差，且跳動最大最不穩定。圖31 為其平均 RSSI，由圖中也可以看 node4 的訊 號最佳，Node5 的訊號最差。
B 1
2
3 4
5
圖 29 建築物室內訊號測試平面圖
‐100
‐90
‐80
‐70
‐60
‐50
‐40
0 10 20 30 40 50 60 70
RSSI
Number of Node
Node1 Node2 Node3 Node4 Node5
圖 30RSSI 分佈圖
圖 31 平均 RSSI
感測網路時間排程試驗
對於長時間的量測，封包接收成功率必須被考慮。圖32 比較了封包接收成功率對於不
同量測時間的比較。如圖所示，封包接收成功率會隨著時間的增加而下降。圖33 顯示了良
好時間排程的重要性，如圖，如果有良好時間排程，封包接收成功率幾乎百分之百，此外，
在只有兩個節點同時送封包到接收端時，封包接收成功率可以到達百分之九十，然而，當 超過三個節點時，封包接收成功率會大幅的下降。
0.9925 0.993 0.9935 0.994 0.9945 0.995 0.9955 0.996 0.9965 0.997
10min 30min 60min 120min
Success Packets Received Rate
圖 32 不同量測時間之封包接收成功率比較.
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1
Well Time Schedule Non Time Schedule (2 nodes to Base)
Non Time Schedule (3 nodes to Base)
圖 33 有時間排程與無時間排程對於封包接收成功率之比較
感測器校正
本研究將所發展之無線感測器置於振動台測試，與傳統有線加速度計比較，圖34 為無
線感測器，圖35 為有線感測器，由圖中可以看出不論是波形與振幅都相當的一致。另外，
本研究利用振動台輸入不同頻率的正弦訊號，由圖36 到 38 可以清楚的看出，本研究發展 之感測器可以準確的量所要的頻率的訊號。
0 5 10 15 20 25
-0.3 -0.2 -0.1 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4
g
Time(Sec)
圖 34 無線感測器所量得加速度
0 5 10 15 20 25 -0.3
-0.2 -0.1 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4
g
Time(Sec)
圖 35 傳統有線感測器所量加速度
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0
0.000 0.005 0.010 0.015 0.020
Frequency
Amplitude
-15000 -10000 -5000
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8
Frequency
1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0Ph a s e
圖 36 1HZ Sine Wave Input
1.6 1.8 2.0 2.2 2.4 2.6 2.8 3.0 0.00
0.02 0.04 0.06 0.08
Frequency
Amplitude
4000 6000 8000 10000 12000
1.5 2.0
Frequency
2.5 3.0Phase
圖 37 2.1HZ Sine Wave Input
2.0 2.5 3.0 3.5 4.0
0.00 0.05 0.10 0.15
Frequency
A m plitude
-6000 -4000 -2000
2
Frequency
3 4Phase
圖 38 2.9HZ Sine Wave Input
結論
本子計畫的目的為無線感測平台之元件測試、環境干擾評估、網路健全度分析與知識 平台之開發，並應用於土木結構健康監測之規劃、設計與建置。整合土木工程結構健康診 斷的知識，並將原件測試、環境測試、網路測試等相關實驗所得到的資訊整合進去，可以 當作其他子計畫間良好的介面與橋樑。第一年主要的工作為以熟悉感測網路相關技術，規 劃並選擇適合土木結構診斷之無線感測網路技術為主要工作本研究第二年針對總計畫所開 發之無線感測器進行測試，無線訊號的傳輸環境對於接收訊號強度是相當重要的。遮蔽效 應(Shadowing Effect)是由於無線訊號發射端與接收端之間的電波傳播受到物體阻隔，使得 電波傳播損耗增大的現象。當發射端與接收端處在不同的環境中，遮蔽效應所造成的傳播 損耗亦有所不同；因此遮蔽效應亦會影響到訊號的涵蓋區域大小，與可監測接收距離的長 短。由於無線感測器會置於土木建築結構上或是埋入結構內部，遮蔽效應相當大，因此需 要了解當感測器置於結構上或是結構內是否有有效的傳輸，傳輸距離是否會受影響，因此 本研設計一系列的實驗，來測試無線感測器的傳輸效能。本研究分別測試了無線感測器於 土木工程環境與材料之干擾測試，感測網路時間排程試驗，並發展了無線結構健康監測系 統之使用者介面，提供總計畫使用。
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