2008年10月20日 星期一

WSN無線感測網路 商機罩得住

一、前言
辛樂克颱風肆虐台灣,接連造成台中后豐大橋與高雄甲仙大橋的斷橋意外,人命與財產的重大損失引發各界重視。政府及民間單位莫不急於補救措施與未來預防方案。利用sensor進行目標物感測,且可以無線傳輸的方式將訊號回傳至主機,加以分析判斷,來進行目標物監控,是為無線感測網路的主要運作方式。

從以前到現在,許多意外災害的發生,都是受限於人力不足,以及一直無法找出有效率的監控方案,使得許多公共設施安全無法面面俱到,動輒造成人員傷亡及財產損失。現在,「無線感測網路」技術的出現,正好是一個可符合安全需求的解決方案。

若能利用無線感測網路來做為上述問題的解決方案,將可為社會節省龐大成本,並減少生命危機。其利用效益及潛力,可首重在橋樑安全的維護與應用上。以往需派員親至該地檢查狀況的方式,若改用無線感測網路做道路與橋樑的持續監控,就可直接將資料傳回總部,總部再視情況派員至正確位置進行修復維護,降低人力派遣的成本,並可及時獲知結構與現場狀況,對於異常狀況的及早診斷,也有助防範災害發生於未然。

二、無線感測網路應用於橋樑安全監控之國外範例
目前無線感測網路應用於橋樑及道路的實例有:美國Massachusetts高速公路局引進冬季道路維護系統,在主要道路安裝如曲棍球原盤尺寸的感測器(由Surface Systems所生產),用來測量道路溫度與積水的水中鹽度,並利用感測器所回傳至總部的資料來決定雪暴中最需要剷雪的地區,再派員出動(以往都無法決定優先地區),大幅提升人力資源配置的正確性,也降低需派員親至該地勘查的成本。

美國加州運輸局也以經費贊助SRI研究機構開發道路維護系統,發展技術給美國加州運輸局來監控混凝土橋樑的結構狀況,另外,也監測氯離子對鋼骨混凝土橋樑結構的損害。SR I設計混合RFID與Wireless Sensor的裝置(稱做smart pebbles),可安裝在現存混凝土結構,也可放置在新的混凝土中,而由卡車慢速通過來讀取sensor資料,並加以回傳給運輸局以利研判,及決定是否派員至現場勘查維修。

另外,目前中國大陸也在深圳灣大橋布建了約200個sensor node,整套系統稱為Smart Structure's Bridge Monitoring System,用來監控橋樑的結構壓力與張力,以及結構的溫度、纜線強度、空間變形狀況、風阻、結構負載情況、鋼骨與混凝土間的連接,並用以進行動態模組分析,來對橋樑做即時監控,並適時發出警訊以預防意外。

Senera也推出橋樑安全監控系統,用於監控橋樑、高架橋、以及高速公路等道路環境。針對許多老舊橋樑,由於其橋墩長期受溪水沖刷,會產生結構上的變化。此系統將感測器放置在橋墩底部、用以感測橋墩結構;同時亦可置於橋樑兩側或底部,以蒐集橋樑的溫度、溼度、振動幅度、橋墩被侵蝕程度等,避免橋樑攤塌等公共意外的發生。

國內也有如工研院資通所開發的橋墩傾斜儀的自動感測解決方案,針對橋樑工程業主,提供自動化的檢測與遠端監控方案,不僅可省去人工檢測的花費及提供即時回報的功能,也可在地震發生後,快速收集各個橋樑資料。

另外,目前也有許多工程公司引進無線感測網路系統,來檢測橋樑道路及建築物施工的情況,如有異常感測會立即通報,期能避免在施工過程中的工安災害,及正式開通後的公共安全意外發生。

三、國內利用無線感測網路於道路橋樑安全監控的市場需求
從潛在需求加以分析,在環境監測方面,根據公路總局資料統計,目前可得知台灣橋樑數共10,491座,總長度達364,852公尺,若以10公尺架設一個wireless sensor node來計算,則全台在橋樑的wireless sensor node的市場需求量粗估為36,485個。

在隧道方面,目前台灣橋樑數共383座,總長度達51,975公尺,若以10公尺架設一個wireless sensor node來計算,則全台在橋樑的wireless sensor node的市場需求量粗估為5,198個。

另外,若要在一般道路上架設wireless sensor node來監測交通狀況與空氣污染指數,以及做道路維護監測等功能,目前全台道路長度共20,270公里,若假設100公尺架設一wireless sensor node的話,那全台在道路的wireless sensor node的市場需求量粗估為202,700個。因此,若做初步粗估,全台在環境監測方面的總需求wireless sensor node 數約24.5萬個,以2012年在環境監測應用方面每個node的平均單價78美元計算,預估將有約1,910萬美元的市場潛力。(作者是工研院IEK/ITIS計畫分析師)

資料來源: 經濟日報 2008/10/19

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