環保議題發燒 環控技術全面啟動

土壤、水質、空氣等環境監控，已成為未來趨勢，歐美地區在此類技術的發展與應用較快，而亞洲地區也已快速趕上。圖片提供？Siemens

地球環境持續惡化，讓環境監控成為IT應用的顯學，透過感測、通訊、控制等技術，環控系統的整合度更高，也更具智慧。

全球氣候巨變，這幾年天災造成的損害，規模愈來愈大，以台灣為例，根據氣象局的說法，這20年來，台灣每年的降雨總量並沒有改變，但是晴雨天的比例卻有大幅變動，晴天的天數越來越多，雨量總集中在少數幾天，這也表示台灣雨天帶來的雨量爆增，暴雨不但造成水災，也帶來土石流，從這幾年來總是伴隨颱風而來的驚人雨量和土石流，就可看出氣候的變化，氣候變化難以改變，不過災害的預防並不難，台灣現在已開始將感測與通訊技術加以整合，從環境監控著手，避免災害的擴大。

防災監控需求大不同

逢甲大學地理資訊系統研究中心就指出，為預防現在的天災，現在都用監測站在定點進行監測，目前台灣偵測土壤的行動式與固定式監測站共有24個，分布於全省易於發生土石流之處，包括台北九份、南投神木村等18處。

台灣發展災害監測的時間較短，由於IT技術足夠，進展相當快速，雖然目前仍無具體的防災實例，不過相關單位都已紛紛投入，陸續有一些成績出來，例如莫拉克風災時，在神木村愛玉子溪上的CCD攝影機，就拍攝到土石流從頭至尾的完整發生過程，對於未來當地的國土安全策略相當有幫助。

由於災害監測的設備無法標準化，多由負責單位設計整合設備，由於這些防災設備面臨的環境之嚴苛，遠大於任何場所，因此一般的IT產品無法勝任，以簡易式土石流觀測站為例，這種設備是將攝影機等設備裝置在一個簡易機箱，在災害(比如颱風)發生前，以人力揹至定點擺放進行運作，這類設備必須不靠人力至少自行運作72小時以上，而且必須防水防塵防震。

就此案例來看，防災設備的要求至少有兩個，一是因應環境需求的高強度、穩定規格，二是因應不同設備鏈結的相容特性，逢甲大學選擇了台灣工業電腦廠商泓格科技的自動控制模組，由於工業電腦廠商專注於工業等級設備發展，在穩定度上已不是問題，另一方面這類廠商的產品豐富，可選擇不同工業規格的通訊模組介面，相容性也不是問題。

工業電腦打造最適化系統

針對逢甲大學地理資訊系統研究中心的看法，工業電腦廠商也指出，即便天災難以阻止，但仍可盡人事的減低災害，要有效降低災害因素，可從3個方向來做：一是在最短時間內建置完成；二是打破地域性限制；三是擁有良好的備援機制。

這3個要點是佈建防災環境感測物聯網的重要參考設計，在短時間建置部分，由於天災來臨的時間不定，不會有太充裕時間進行建置，因此一般的作法是將位於現場環境的感測通訊端點設計為模組化，依據現場狀況快速組裝出不同功能的設備，至於打破地域限制則是在設備中設計多種通訊模式，一般而言必要的通訊標準包括RS-232、RS-485、Ethernet連接埠等模組，另外則是M2M遙測方案，M2M也可作為備援機制，利用通訊模組來組成物聯網，讓在不同區域的設備可相連，在第一時間啟動防護機制，大幅降低災害損失。

M2M無線架構的優勢在於成本低、免佈線、易安裝、擴充性高，對於災害偵測系統來說相當適合，現在現場端網路監控需求日殷，所需的解決方案必須夠創新，基於多年在自動控制領域的深耕，業者認為大部分應用場所屬於中小型I？O監控與連動系統，但卻經常搭配大型中控設備，在價格成本與系統建置上都不甚恰當，底層的感測與中層通訊外，上層控制平台也是環控系統的重要組成之一，完善的圖控平台可與感測控制模組整合出一套最適化系統，這類型架構是環境監控系統的主要構成，廣泛應用於水質、土壤等，近年來的較大應用則是空氣品質監測。

內容與方法俱全  空氣品質監測法上路

談到空氣品質監測，多數人應該都在人潮聚集的大型場所如百貨公司、展覽中心、車站等處，看過設置於入口處的壓克力製數據板，這類數據板上鎖揭露的數據大多為建築物內的聚集人數、二氧化碳濃度等，不過具業界人士指出，這種數據板的資料並不正確，由於多數場所未依據法令規定，在場內佈建感測網路，而僅將感測器設置於數據板的後方，也就是說板上的二氧化碳濃度數據僅代表告示板設置處，而非場內的數據。

目前各國都有空氣品質的相關法令，以台灣為例，就在2011年頒布了「室內空氣品質管理法」，該法針對空氣品質規定了「巡檢」、「定檢」和「連續監測」等3種檢測方式，巡檢是由各場所的專責人員，每日定時持手持式感測設備，到規定的巡檢點檢測，並將數據累積記錄，若該點的量測數值未達標準，該人員必須設法改善，定檢則是由第三方公正單位，每2年定時至該場所檢測，若檢測未達標準，則該處所會被處以罰金，至於連續監測，目前仍在草擬中，預計2年後會上路，連續監測將規定在指定場所在定點必須設置感測器，隨時累積該處的空氣數據。

除監測方式外，檢測內容環保署也有規定，針對不同場所環保署設定了不同的檢測內容，例如醫院就必須告示院內的二氧化碳濃度、懸浮微粒、甲醛、細菌等，而其中二氧化碳與懸浮微粒，是所有場所的基本檢測要件。

檢測項目與檢測方式的搭配，就成為台灣「室內空氣品質管理法」的重要組成，就目前實施進度來看，各大型場所的空氣檢測已逐漸上路，不過其實在「連續監測」尚未實施之前，現行的「巡檢」、「定檢」等方式，並無法完整揭露受檢測場所的空氣品質數據，原因在於巡檢與定檢方式，都只是在特定時間檢測，其數據只代表單一時間點的空氣品質，起其檢測時間並不密集，因此其數據的意義並不高，未來連續監測實施後，其24小時連續偵測所累積的數據，可形成 短、中、長期的走勢，對研究分析者而言，數據才有代表性。

感測網路 讓環境監控更全面

不過未來連續監測上路後，導入自動化架構已成必然，在管理效率考量下，各感測點必須全面鏈結，形成感測網路，架構感測網路的主要好處除了可全面掌握各感測點數據外，還可進行遠端控制，管理人員不必逐點巡檢，大幅提升館效率。

此外感測網路將數據數位化，其數據除了傳送到後端圖控平台(SCADA)進行監測外，還可與數位看板(Digital Signage)搭配，將空氣品質數據即時而完整的顯示在平面螢幕上，讓數據效用近一步提升。

在地球環境的惡化下，各種怵目驚心的環境新聞訊息不斷傳來，近期就因中國大陸的霾害飄來台灣，造成台灣民眾的憂心，在未改善前，各類環境監控的需求視將急遽出現，不過環境監控系統需要一定的客製化設計，而客製化設計牽又涉到各領域的專業經驗，因此未來此領域必須倚靠IT與系統整合兩方業者合作，方能打造出最適化系統。