採用 LoRaWAN 的邊坡監測系統用於邊坡地區的穩定性監測
25.07.2023
地點: 台灣
合作夥伴:捷貿儀器工程有限公司
背景
作為一個島國，台灣的地理環境特殊，我們的道路網絡經常穿越各種地形，其中包括許多具有陡峭邊坡的路段。然而，這些邊坡也帶來了一些潛在的風險和挑戰。遭受自然災害、土石流或地震等因素的影響，邊坡可能產生不穩定或滑動的情況，進而對民生交通工具和乘客的安全構成威脅。為了保障公眾的生命和財產安全，建立一套可靠的『邊坡監測系統』變得至關重要。這樣的系統將能夠及早檢測到潛在的危險情況，提供預警和預測，以便相關單位能夠在事故發生前進行相應的應對措施。
案例需求
- 此案例覆蓋10+個區域，每個區域初步設置監測點30~40個，截至目前已將完成約500個測點。
- 每個區域，主要監測設備包括高解析低溫度效應之傾斜計和土壤濕度計。
- 系統預設每15分鐘收集一次資料。然而，當出現惡劣條件（颱風、地震、暴雨等）時，可調整量測頻率。
- 每套監測設備必須是獨立的解決方案，因此需要充電電池和太陽能電池板。
- 搭配雲端物聯網監測系統平台，作為邊坡監測系統之管理平台。
每個區域主要監測設備包括高解析低溫度效應之傾斜計和土壤濕度計，已完成設置約500個測點。
數十套研華WISE-6610工業級LoRaWAN閘道器透過無線接收測點資料。
專案導入
- WISE-4610P: 進階LoRaWAN無線I/O模組
- WISE-S617: 2AI/2DI/1DO無線I/O模組，帶RS-485和M12連接器
- WISE-6610-A100C: 工業級LoRaWAN閘道器
- GeoSupply物聯網雲端監測系統
系統敘述
台灣鐵路邊坡，大部分具有淺層邊坡滑動之風險。故於邊坡上設置監測桿，可長期監測和評估邊坡之穩定性。由於戶外監測系統，若需配管線極為不便，且部分邊坡常有鋤草作業，管線有被破壞之虞。基於以上之考量，採用無線傳輸之監測方案較為簡單、設置與維護成本也會大力降低。
基於設置之便利性考量，因此每套監測設備都必須是獨立的，具有省電設計和低功耗的特點，與很強的防水和防塵能力，提供高穩定性和可靠性。
研華提供的解決方案是使用約500套研華WISE-4610P進階LoRaWAN無線I/O模組，透過無線連接到數十套研華WISE-6610工業級LoRaWAN閘道器。每個WISE-4610P還將配備高解析低溫度效應傾斜計或土壤濕度計和太陽能電池板。
這種設置的優勢在於，WISE-4610P內置可充電電池，通過太陽能電池板持續充電，還配備了多種工業I/O組合解決方案，可與多種感測器連接。此外，WISE-4610P的IP65防水防塵等級和工業級寬溫意味著它在戶外環境中也能保持高度可靠。
WISE-4610P的另一個優點是低功耗，這意味著WISE-4610P及其所附感測器的電力需求可全部由其板載電池和太陽能電池板來滿足，因此無需為感測器安裝單獨的電池或電源。感測器在不使用時處於關閉狀態；當需要進行測量時，WISE-4610P將發送信號將其打開。
此外，該解決方案中使用的LoRaWAN網路通訊協定還具有幾個關鍵優勢，包括長距離、低功耗、高可擴展性和靈活性。這使其非常適合邊坡穩定性監測項目。
捷貿透過約500組的感測器(Node)，即時匯入至雲端伺服器和線上資料庫後，搭配導入地理資訊系統(GIS)，加強視覺化操作介面和提升管理效能；介接中央氣象局OpenData資訊，如颱風路徑圖、雷達回波累積雨量颱風路徑圖，協助判斷降雨分布及發展；並期望日後搭配AI作為邊坡穩定性之評估。
系統架構
為什麼選擇研華
- WISE-4610P內置可充電電池，低功耗，可為連接的感測器供電。WISE-4610P具有防水和防塵性能，可在工業級寬溫內運行，因此非常適合戶外應用。
- WISE-4610P和WISE-6610使用LoRaWAN網路通訊協定，具有長距離、低功耗和良好的可擴展性等特點，使其成為在電源有限的戶外應用的理想選擇。
- 研華的解決方案在一個產品中可支援不同的I/O解決方案，並具有可直接為感測器供電的電源輸出通道，因此無需為感測器準備單獨的電源，提供具有經濟效益、高效率的邊坡監測解決方案，有助於及早發現潛在災害。
為什麼選擇捷貿
- 公司專業團隊具有超過20年之豐富的國內外監測實務經驗和專業知識，致力於提供優質的物聯網監測工程解決方案。
- 採用信譽良好的GCP雲端平台和選擇穩定性高之MongoDB線上資料庫來支持捷貿的監測系統。數據將存儲在安全、可靠的雲端環境中。此外，雲端伺服器和資料庫還具有良好的擴展性，可以根據客戶需求進行靈活的擴容和升級，以確保系統的效能和效率。
- 優良的監測平台，可搭配導入地理資訊系統(GIS)；介接中央氣象局OpenData資訊；選用AI輔助，可協助客戶完成理想之邊坡雲端監測管理平台。
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