物联网技术成熟 环境监控不再是难题

透过物联网技术，环境监控将可即时掌握各点的环境状况，不管是国土安全或室内空间的能源管理，都有助于其系统运作效益的提升。

物联网的架构与运作模式，是透过建置各处的感测器撷取讯息，再以各类通讯技术将讯息传送到后端平台，后端平台除了接收数据并储存外，具智慧设计的系统还会即时分析数据意义，甚至发出控制指令给前端进行动作，这种运作模式已大量应用于监控领域，尤其是环境监控。

过去一提到监控，大多会想到摄影机、同轴缆线、NVR、DVR等设备所构成的安全监控系统，这类系统也是由感测器、通讯技术、后端中控平台所组成，因此也属于广义上的物联网架构，不过这类安全监控系统只以视觉感测为主，在整体环境监控中只占一部分，环境监控的范围相当大，只要目前感测技术可以作到的，几乎都纳入监控范围，而除了感测、通讯、管理3大子架构外，现在的环境监控也会与同一空间的空调、节能、照明等技术整合，架构成新世代的环境监控系统。

气候剧变物联网扮演环控尖兵

环境监控系统的应用可分为室内与室外两部份，室外环境监控目前的显学是国土监测，这几年全球气候巨变，天灾造成的损害愈来愈大，以台湾为例，2009年的88风灾与2010年的国道三号走山事件，都让人感受到自然界的威力，然而面对这些天灾，人类并非无计可施，至少透过监控技术的事先预警，可以让损害降尽量降低，在天灾频传的威胁下，环境监控技术开始被重视。

现在预防天灾的作法，是选定过去灾害发生较频繁的地点，架构感测器或监测站进行监测，目前台湾侦测土壤的行动式与固定式监测站共有24个，分布于全省易于发生土石流之处，包括台北九份、南投神木村等18处。

台湾发展灾害监测的时间较短，不过由于IT技术足够，进展相当快速，虽然目前仍无具体的防灾实例，不过相关单位都已纷纷投入，陆续有一些成绩出来，例如莫拉克风灾时，在神木村爱玉子溪上的CCD摄影机，就拍摄到土石流从头至尾的完整发生过程，对于未来当地的国土安全策略相当有帮助。

由于灾害监测的设备无法标准化，多由负责单位设计整合设备，这些防灾设备面临的环境之严苛，远大于任何场所，因此一般的IT产品无法胜任，以简易式土石流观测站为例，这种设备是将摄影机等设备装置在一个简易机箱，在灾害(比如台风)发生前，以人力背至定点摆放进行运作，这类设备必须自行运作至少72小时以上，而且必须防水防尘防震。

就此案例来看，防灾设备的要求至少有两个，一是因应环境需求的高强度、稳定规格，二是因应不同设备链结的相容特性，因此目前都选用工业等级的设备。

由于工业电脑厂商以往专注于工业等级设备发展，在稳定度上已不是问题，不过强固型方面还需再次强化，现在的工业等级产品虽然多有一定程度的的强固设计，不过设计时的预设测试环境，都是在正常环境下，而天灾的威力常高人力数倍上，要在级数如此高的环境下维持正常运作，其外观的强固设计不能援用原有的条件，必须加以提升。

另一部分则是相容性，现在的环境监控系统少有厂商推出整体解决方案，大多倚靠系统整合商寻找市面合适产品再行整合，因此系统中各设备的相容性就成问题，系统相容性的较大问题在于通讯介面，现在工业电脑厂商都有不同工业规格的通讯模组介面，相容性十分高，对系统整合相当有帮助。

环境特殊强固性是设计重点

目前灾害管理对物联网技术的应用效益，主要偏向减少灾害，虽然天灾难以阻止，但仍可尽人事的减低灾害，导入灾害管理系统大多有3个考量，1是在最短时间内建置完成，2是打破地域性限制，3是拥有良好的备援机制。

要同时具有这3个考量，一般作法是导入两类设备，一种是配有RS-232、RS-485、Ethernet…等常见工业等级通讯连接埠的三轴感测自动控制器，另一则是M2M遥测方案，利用通讯模组来组成物联网，让在不同区域的设备可相连，在第一时间启动防护机制，大幅降低灾害损失，M2M无线架构的优势在于成本低、免布线、易安装、扩充性高，对于灾害侦测系统来说相当适合。

不过这两种设备的系统规模有大有小，目前各监控端的设备常会有导入错误规模系统的问题，多数环境监控的应用场所空间与系统需求，都适合中小型I/O监控与连动系统，但却经常导入大型控制设备，在价格成本与系统建置上都不甚恰当，为有效建置分散式控制架构，以及提供更有效率的系统环境，相关单位可导入免程式型连动控制器，这类型控制器设计有网路型控制主机、免程式设计、完备的管理功能、标准工业通讯协定、多类型产品选择，应用监控系统时，可兼具效能与可扩充性。

除了硬件外，物联网的另一重要系统是软件管理平台，物联网的应用多元，其系统强调客制化，每一环节都须因地制宜选择适合的架构，在环境监控，目前最适合的平台是SCADA(SupervisoryControlAndDataAcquisition;资料采集与监控系统)，SCADA主要用来做为大范围的各类监控，广泛用于设备散置各地的系统，像是水库、炼油厂…等，后来大型制造业像是IC制造、LCD厂等，也导入其平台监控其生产设备。

感测器、控制器、SCADA平台在环境监控的应用颇多，较近期的案例是侨光科技大学的用电系统，该系统是将感测器设置在各教室，SCADA平台上可以看出各教室的空调现况，包括开闭状况与温度等，若有异常则可直接由远端进行开关控制，类似状况也可弹性应用在工厂、港口等场所，另外值得特别一提的指标性案例是台中港的照明控制，台中港在前几年导入整合感测器、控制器、SCADA平台的系统后，其电力容量相同，但照明度增加了59%，电费支出每年减少新台币250万元。

应用多元物联网将成环控主流系统

另一种监测则较为特殊且专业，压力房的监控就是其一，压力房可分为正压房与负压房，前者医院手术室、科技厂无尘室、无菌室等，后者则是病毒实验分析室、灭菌室、检疫室等，无论正负，压力房都是气流控制，来使房内气压产生变化，由于控制的项目繁多，必须透过稳定且相容性佳的控制元件，来进行设计。

当然环境监控的物联网应用不只上述介绍，这两年相当火红的植物工厂，就大量应用了感测与控制技术，设置出适合特定植物生长的特定环境，另外制造业也开始导入环境监控系统，用来监测工厂排出的废水、废气，并侦测厂房内各设备的用电量，藉此制定出最佳化的用电策略。

相对于其他领域，环境监控在物联网应用中算是领先发展群，而随着环保意识的持续抬头，未来此领域对物联网的建置需求将会日渐加深，成为环境监控的主流系统。