物聯網技術成熟 環境監控不再是難題

透過物聯網技術，環境監控將可即時掌握各點的環境狀況，不管是國土安全或室內空間的能源管理，都有助於其系統運作效益的提昇。

物聯網的架構與運作模式，是透過建置各處的感測器擷取訊息，再以各類通訊技術將訊息傳送到後端平台，後端平台除了接收數據並儲存外，具智慧設計的系統還會即時分析數據意義，甚至發出控制指令給前端進行動作，這種運作模式已大量應用於監控領域，尤其是環境監控。

過去一提到監控，大多會想到攝影機、同軸纜線、NVR、DVR等設備所構成的安全監控系統，這類系統也是由感測器、通訊技術、後端中控平台所組成，因此也屬於廣義上的物聯網架構，不過這類安全監控系統只以視覺感測為主，在整體環境監控中只佔一部分，環境監控的範圍相當大，只要目前感測技術可以作到的，幾乎都納入監控範圍，而除了感測、通訊、管理3大子架構外，現在的環境監控也會與同一空間的空調、節能、照明等技術整合，架構成新世代的環境監控系統。

氣候劇變 物聯網扮演環控尖兵

環境監控系統的應用可分為室內與室外兩部份，室外環境監控目前的顯學是國土監測，這幾年全球氣候巨變，天災造成的損害愈來愈大，以台灣為例，2009年的88風災與2010年的國道三號走山事件，都讓人感受到自然界的威力，然而面對這些天災，人類並非無計可施，至少透過監控技術的事先預警，可以讓損害降盡量降低，在天災頻傳的威脅下，環境監控技術開始被重視。

現在預防天災的作法，是選定過去災害發生較頻繁的地點，架構感測器或監測站進行監測，目前台灣偵測土壤的行動式與固定式監測站共有24個，分佈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，不過由於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，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，以人力背至定點擺放進行運作，這類設備必須自行運作至少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，因此目前都選用工業等級的設備。

由於工業電腦廠商以往專注於工業等級設備發展，在穩定度上已不是問題，不過強固型方面還需再次強化，現在的工業等級產品雖然多有一定程度的的強固設計，不過設計時的預設測試環境，都是在正常環境下，而天災的威力常高人力數倍上，要在級數如此高的環境下維持正常運作，其外觀的強固設計不能援用原有的條件，必須加以提昇。

另一部分則是相容性，現在的環境監控系統少有廠商推出整體解決方案，大多倚靠系統整合商尋找市面合適產品再行整合，因此系統中各設備的相容性就成問題，系統相容性的較大問題在於通訊介面，現在工業電腦廠商都有不同工業規格的通訊模組介面，相容性十分高，對系統整合相當有幫助。

環境特殊 強固性是設計重點

目前災害管理對物聯網技術的應用效益，主要偏向減少災害，雖然天災難以阻止，但仍可盡人事的減低災害，導入災害管理系統大多有3個考量，1是在最短時間內建置完成，2是打破地域性限制，3是擁有良好的備援機制。

要同時具有這3個考量，一般作法是導入兩類設備，一種是配有RS-232、RS-485、Ethernet…等常見工業等級通訊連接埠的三軸感測自動控制器，另一則是M2M遙測方案，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。

不過這兩種設備的系統規模有大有小，目前各監控端的設備常會有導入錯誤規模系統的問題，多數環境監控的應用場所空間與系統需求，都適合中小型I/O監控與連動系統，但卻經常導入大型控制設備，在價格成本與系統建置上都不甚恰當，為有效建置分散式控制架構，以及提供更有效率的系統環境，相關單位可導入免程式型連動控制器，這類型控制器設計有網路型控制主機、免程式設計、完備的管理功能、標準工業通訊協定、多類型產品選擇，應用監控系統時，可兼具效能與可擴充性。

除了硬體外，物聯網的另一重要系統是軟體管理平台，物聯網的應用多元，其系統強調客製化，每一環節都須因地制宜選擇適合的架構，在環境監控，目前最適合的平台是SCADA（Supervisory Control And Data Acquisition；資料採集與監控系統），SCADA主要用來做為大範圍的各類監控，廣泛用於設備散置各地的系統，像是水庫、煉油廠…等，後來大型製造業像是IC製造、LCD廠等，也導入其平台監控其生產設備。

感測器、控制器、SCADA平台在環境監控的應用頗多，較近期的案例是僑光科技大學的用電系統，該系統是將感測器設置在各教室，SCADA平台上可以看出各教室的空調現況，包括開閉狀況與溫度等，若有異常則可直接由遠端進行開關控制，類似狀況也可彈性應用在工廠、港口等場所，另外值得特別一提的指標性案例是台中港的照明控制，台中港在前幾年導入整合感測器、控制器、SCADA平台的系統後，其電力容量相同，但照明度增加了59％，電費支出每年減少新台幣250萬元。

應用多元 物聯網將成環控主流系統

另一種監測則較為特殊且專業，壓力房的監控就是其一，壓力房可分為正壓房與負壓房，前者醫院手術室、科技廠無塵室、無菌室等，後者則是病毒實驗分析室、滅菌室、檢疫室等，無論正負，壓力房都是氣流控制，來使房內氣壓產生變化，由於控制的項目繁多，必須透過穩定且相容性佳的控制元件，來進行設計。

當然環境監控的物聯網應用不只上述介紹，這兩年相當火紅的植物工廠，就大量應用了感測與控制技術，設置出適合特定植物生長的特定環境，另外製造業也開始導入環境監控系統，用來監測工廠排出的廢水、廢氣，並偵測廠房內各設備的用電量，藉此制定出最佳化的用電策略。

相對於其他領域，環境監控在物聯網應用中算是領先發展群，而隨著環保意識的持續抬頭，未來此領域對物聯網的建置需求將會日漸加深，成為環境監控的主流系統。