110年度「採用低功耗廣域網路執行土石流潛勢溪流流域土砂與崩塌地變化防災監測傳輸之驗證研究」
- 委託單位：行政院農業委員會水土保持局
- 研究主持人： 郭治平
- 研究助理： 吳晉維、劉美君、劉邦諒
坡地災害發生前、中、後期，監測系統能否有效將待測之訊號有效傳遞到後台伺服器並順利即時上傳至雲端，一直是防災技術中關鍵的課題。長距離低功耗廣域網路為近年發展之通訊技術，在都會區之應用已經日趨成熟與廣泛；然而在坡地，受制於幅員遼闊、電力供應與基地台架設限制，長距離低功耗廣域網路之功能更為重要且須受到驗證。
108年度計畫持續進行107年度之試驗方式，發現相對於地形與天候，植被可能對通訊品質的影響更高。此外該年度順利開發以雙機分工方式，以P2P方式通訊，經接收發射端訊號後轉發至接收端，達到中繼站橋接訊號的目的。經實地測試，在同樣的環境條件下可大幅降低訊號漏失率。此一作法相較開發單機雙工成本為低，也國內外為業界首創。然而因初步開發，為克服現場氣候條件而採用工業級電腦，成本高且耗電(60W)，因此本期(109年度)計畫已採用較高傳輸效能、更穩定系統以及能耗更低之LoRa模組，於神木村與祝山停機坪間進行傳輸測試，直線距離約4公里，可順利傳輸，然穩定性仍需持續探究。另外NB-IoT過去已於新北市新店區被評估且分析漏失率，然效果不佳。本期計畫改於神木村進行測試，針對不同電信業者進行比較，初步成效較有進步。109年度重點項目除持續於現地進行長時間測試外，於明新科大校園打造模擬不同域之通訊品質實驗場域，透過灑水系統模擬不同之天候、不同樹葉之樹種模擬植被干擾，以測試各種可能之現地情境。並進一步探討不同擺設高度、角度對通品質之影響。
本計畫(110年度)預定結合過去歷年之豐富經驗，選定一土石流觀測站作為示範場域，於該溪流上游之土砂產生處、中上游之土砂運移處、進影響範圍前之溢流口處進行以低功耗廣域網路執行土石流潛勢溪流流域土砂與崩塌地變化防災監測網之建置與驗證研究，工作內容相對單純但繁重：1.架設低耗電之LoRa中繼站、2.取得不同天後與地形下之實測資料、3.天線位置影響試驗、4.天線形式影響試驗、5.LPWAN通訊品質測試。期可透過上述研究成果，作為未來其他土石流流域監測在有線網路或無線網路服務不足地區，建置自主防災無線區域網路之示範雛型。
關鍵詞：坡地災害、監測系統、長距離低功耗廣域網路、物聯網、雲端大數據