99年農業電子報

【專題報告二】農業生態系長期研究場址無線感測網路建置

二、

台南區農業改良場雲林分場：
雲林分場地勢平坦，試驗區包含水田及水旱輪作區，研究站辨公室與試驗田區間，有一果樹保存園遮蔽。依其環境可以使用Zigbee或WiFi等兩種無線網路架構，但考量未來擴充大量頻寬需求的影像監測設備時，如生態監控、生產履歷之即時農田影像資訊等，使用Zigbee網路架構就會受到頻寬限制，因此雲林分場仍採用WiFi無線網路架構。無線感測網路配置如圖3，以辨公室為中心點設置WiFi基地台、全向型天線及中繼站電腦，接收感測器設置點①②③④所回傳的的感測器資料，並同時傳送至農試所中央伺服器進行備份及顯示在系統網頁；點①②③④設置WiFi基地台，透過WDS技術將點①②③④與辦公室無線網路連結，同時為了避免傳輸距離過遠在點④架設指向型天線及強波器，指向辦公室基地台所設置的全向型天線，以結合成一完整的無線網路系統。

圖三：台南區農業改良場雲林分場無線感測網路

三、

農業試驗所嘉義分所荔枝園：
嘉義分所基本地理環境為丘陵地帶，園區形狀屬狹長型，地勢起伏較大；其中原生種自然保存園區(Natural ecosystem , NE )，園區遍植各種原生種荔枝樹，樹木數量多且高大；傳統農耕(Conventional Agroecosystem , CA)荔枝園區所種植的荔枝品種為黑葉，園區果樹已進行矮化管理。考量其環境因素與影像傳輸需求，及未來遠距離即時影像資料傳輸需求，無線感測網路主要以WiFi所組成如圖4。以辦公室為中心點，其中於中繼站架設指向型天線增強無線網路訊號，點①②③④設置WiFi基地台，建構區域無線網路熱點，點②WiFi基地台並透過WDS技術使點③WiFi基地台能透過點②作為中繼站以傳送資料至分所伺服器，分所伺服器接收感測器設置點①②③④所回傳的的感測器資料，並同時傳送至農試所中央伺服器進行備份及顯示在系統網頁，完成涵蓋嘉義分所荔枝園之無線感測網路系統。

圖四：嘉義分所無線感測網路

肆、解決後的成果及效益
試驗田間的感測資料主要透過中繼站電腦進行資料擷取與儲存，且透過電信局之ADSL電路服務，每10分鐘將資料傳送至農試所中央伺服器資料庫。本研究亦建置無線感測網路之網頁，讓使用者可以在網路上，即時查詢感測器各種不同時間歷史資料，以及Word、Excel、Csv、Xml等多種資料格式下載。滲漏計資料報表及歷史查詢如圖5(a) 所示，查詢區間變化如圖5 (b)所示，藉以暸解到每日滲漏計變化趨勢。土壤溫溼度資料報表及歷史查詢如圖5(c) 所示，查詢區間變化如圖5 (d)所示，藉以暸解到每日土壤溫溼度變化趨勢。植物生長影像即時監控影像，如圖5（e）所示，可提供即時植物生長影像即時監控。氣象站即時資訊，如圖5（f）所示，渦流通量觀測資料，如圖5（g）所示。
另外，網站上也提供各研究站感測器分佈圖與即時感測器狀態圖，供管理者掌握各地感測器運作情況，如圖5（h）所示。於介面中會提供感測器位置標示，標示旁之燈號顯示則代表此感測器站點的運作情況，綠燈代表感測器正常運作中，藍燈代表即時影像監控設備正常運作，紅燈代表感測器或影像監控設備已無運作。此通報介面約為每1分鐘從資料庫中取得最新回傳資料，刷新網頁上顯示畫面。系統管理者可透過燈號變化了解感測器是否故障，進而安排人員前往維修，或聯絡分所管理人員進行故障排除。