攜帶型監測設備介紹

攜帶式衛星監測設備系統

設備系統介紹

林業及自然保育署自民國98年莫拉克颱風後，為因應國有林地範圍內多處堰塞湖之監控需要，於民國100年完成研發攜帶式衛星監測設備，後因舊版攜帶式衛星監測設備已屆使用年限，其效率上已不符現今監測需求，經「107年度國有林土砂災害應變演練暨堰塞湖監測技術研發」與「108年度國有林土砂災害應變演練暨監測設備改善評估」提出之改善建議方案。

於109年研發之新版設備，在重量體積與效能上已進行優化，共完成2套新式國有林堰塞湖攜帶式衛星監測設備(包含6個箱體、雨量感測器2式、水位感測器2式、影像監測模組2式)，如表2-1、圖1-5與圖2-1，使用上仍以衛星通訊為主，相關模組係以有線方式連接，架設時需受限於傳輸線長以及衛星通訊遮蔽(東南方50度仰角以下)，同樣採可人力揹負之模組化設計，利用內含磷酸鋰鐵電池與整合控制模組之設備控制箱，外接感測器模組(雨量筒、水位計與IP CAM)監測現場資訊，透過外接衛星通訊模組(IDP690、Ranger5000)將相關資訊回傳，電力系統部份除了改採效能較高之磷酸鋰鐵電池之外，利用折疊式太陽能充電組，大幅提昇電力回充效能，可克服國有林偏遠山區監測之通訊與電力問題，並將監測資訊介接顯示於「國有林防災應變及堰塞湖監測系統」。

本監測設備系統為能因應國有林地環境特性，適用特性評估如下：

1. (一)  環境適用性：各種儀器於設計之運作頻率上需符合現場高溫、高濕度等惡劣環境，考量防護力、人力可揹負且易於替換之模組化設計。
2. (二)  電力系統：以太陽能供電系統為主的組合，提供系統運作所需電力。
3. (三)  通訊系統：考量機動性與耐災力，採用衛星通訊應用。
4. (四)  功能單一化：簡化複合式設計，避免互相干擾造成資料錯失，亦簡化維修作業門檻。
5. (五)  儀器設備：現場感測器以構造簡單低耗電量為優選。

表1-1 堰塞湖攜帶式衛星監測設備模組清單

整體系統有以下功能特性：

(一)  穩定自主監測

設備具有可接收脈衝式資料(雨量)與電流式資料(水位)功能，並以SD記憶卡插槽暫存資料。藉由整合控制模組連結感測器、儲存與傳輸之間之資料流，不受通訊影響持續進行監測作業，無通訊條件時即為自計式之雨量與水位監測。

(二)  定時資料回報

延續前述特性，設備監測運作係以10分鐘1筆為主要監測記錄頻率，將監測之時間、雨量、水位、系統電壓與內部溫濕度，同步儲存於記憶卡外，並利用資料傳輸衛星模組定時回報資料；藉由衛星傳輸模組暫存工作序列功能，可容許短時間衛星通訊中斷(暫存工作序列可保存20筆約3小時的資料)，復線時自動補傳。

(三)  節電運作

整合控制模組之節電運作，採平時睡眠待機，定時喚醒相應模組進行監測與資料傳輸工作；在電力儲備方面，以目前內存10Ah磷酸鋰鐵電池理想供電量下，可以維持每10分鐘監測1次雨量或水位，或是每日2次啟動取像運作之頻率，在無供電環境下運作約7日。

(四)  遠端遙控

除前述自動監測與資料回報外，藉由設備箱模組之電源控制，可達到遠端遙控影像監測設備進行取像與回傳作業。設備採用程式化遠端遙控指令，可配合實際需要動態調整取像模組與傳輸模組織運作時間，經近年維運經驗，已可率定每次取像約需5分鐘之模組啟動輪迴，每回可取得回傳影像約1至2張，有效節約運作之電力與通訊量。

(五)  設備狀態顯示

模組上設計以LCD螢幕顯示資訊，搭配太陽能充電控制器之運作燈號，可於面板顯示設備運作回應之資訊與燈號，以利配合建立標準化檢測與維護作業程序，降低設備使用門檻。

(六)  彈性應用

經由應用客製化之整合控制模組作為主要控制，可根據監測需求決定是否使用天線模組(無：自記式、有：即時回報)，且在感測器方面目前已提供至少3種監測能力(雨量：脈衝式資訊、水位：電流式資訊與影像：遙控供電控制)，目前藉由6式設備箱與相關模組可因應不同地點架設需要而彈性調配應用，而且因應模組化設計，後續可持續擴充支援更多的電力與感測器模組。