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無線監測與 農業資訊 U 化應用

無線監測與 農業資訊 U 化應用. 台大生機系方煒 農業資訊科技發展協會 2006/6/11. 大綱. 運用行動資訊提升農業競爭力 加值 、 經驗經濟 無線傳輸 WLAN WSN 雙網手機 農業資訊 U 化應用. 由 e 化 、 M 化進展到 U 化. 全球網路環境的建構 全島無線網路環境的建構 行動通信的普及 3G/WLAN 雙網 手機 WiMAX 時代來臨. 行動資訊時代的來臨. 農業競爭力. 來自於知己知彼 產銷資訊 同行狀況 市場國供需狀況等 來自於產銷鏈中每一環節的加值. 何謂加值. 讓消費者樂意多花一點錢所換得的 安全

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無線監測與 農業資訊 U 化應用

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  1. 無線監測與農業資訊U化應用 台大生機系方煒 農業資訊科技發展協會 2006/6/11

  2. 大綱 • 運用行動資訊提升農業競爭力 • 加值、經驗經濟 • 無線傳輸 • WLAN • WSN • 雙網手機 • 農業資訊U化應用

  3. 由e化、M化進展到U化 全球網路環境的建構 全島無線網路環境的建構 行動通信的普及 3G/WLAN雙網手機 WiMAX 時代來臨 行動資訊時代的來臨

  4. 農業競爭力 • 來自於知己知彼 • 產銷資訊 • 同行狀況 • 市場國供需狀況等 • 來自於產銷鏈中每一環節的加值

  5. 何謂加值 • 讓消費者樂意多花一點錢所換得的 • 安全 • 品質 • 美觀 • 新鮮度 • 多元性 • 方便性 • 服務等的提升

  6. 生產履歷詳實的農漁牧產品及食品 可提供安全的保障，讓人覺得安心與放心

  7. 經驗經濟學 美好的經驗

  8. 咖啡的價格 經驗 原物料 服務 商品

  9. 或許每個人的經驗不同 但是 有關人心、人性的部分 大同小異

  10. Effect of Experience • 似曾相似的經驗，讓我覺得親切 • 免於束縛的體驗，讓我覺得輕鬆 • 親切體貼的服務，讓我覺得被尊重 • 興奮、刺激的體驗，讓我印象深刻 • 智慧的體驗，啟發我的想像 • 美麗的體驗，豐富我的生命 • 親歷其境的體驗，讓我相信

  11. 透過感官，存入大腦成為經驗 經驗成就今日的你

  12. Types of Experience 自由 智能 美學 體驗

  13. Boston central telephone station at 40 Pearl Street after the blizzard of 1881

  14. Free of Wires/Size/Storage Limits • 隨著IC與電子通訊技術的發展，量測系統趨向無線化、小型化、模組化、網路化及經濟與省電化發展，建構無線感測器網路（Wireless sensor network, WSN）已不是什麼難題。 • 常見的無線傳輸透過以下幾種方式完成： • WLAN • WiFi: 802.11 • BT: 802.15.1 • ZigBee: 802.15. 4 • GSM、GPRS • 雙網手機 • WiMAX: 802.16

  15. RFID

  16. 感覺受尊重 感覺被服務 以人為本 Sensors

  17. 美麗的人事物讓人感動 • 表達我的情感 • 啟發我的想像 • 豐富我的生命 精品的必備條件

  18. 遠距近觀生態現象 生態學家 (R. Baumberger) 在瑞士研究室，上網可以看到南加州的「灌木龍頭花」(bush monkey flower) 的生態。他想了解「灌木龍頭花」花色的分佈為何改變得異常快速，並研究蜂鳥與「灌木龍頭花」花之相互交感效應。 http://hpwren.ucsd.edu/news/020415.html

  19. 視覺化農業視訊監測系統 • 透過攝影機對農作物生產狀態進行宏觀和微觀監測

  20. 無線網路及通訊協定 • Ubiquitous Network • WiMax IEEE 802.16 • WLAN（Wi-Fi）IEEE 802.11 • WAN （GSM、GPRS、3G、DTV） • WPAN（Bluetooth、ZigBee、UWB） • Wi-Fi (Wireless Fidelity)遵循 IEEE 802.11 • FS (FieldServer ) • ZigBee遵循IEEE 802.15.4 • WSN (WirelessSensor Network )

  21. (摘自Wang, et al., 2004)

  22. Field Server的研究源於日本 Broadband Circuit Such as FTTH and ADSL Field or Forest ， Greenhouse Home 山 Field Server Park Farmer's Market Farm Restaurant Relay path by Field Server Hot spot Field Server Engine Field Server

  23. 田間監測伺服器（Field-Server，FS） • 密集性、低成本、多用途 • 可安裝多種感測器 • 透過網際網路，從遠端操控，做農業生產之即時田間監測、資料收集與管理 • 使用PICNIC (Tristate Corp., Japan)與感測器結合。具有特定IP，可結合無線AP上傳感測訊號 • 採行WLAN架構(802.11) • 訊號轉換為具物理意義數值的動作不在伺服器內執行，透過無線傳輸的僅為原始訊號。

  24. Light Sensor PICNIC / Wireless LAN device CCD LED/Fan Humidity & Temperature sensors Field Server：802.11

  25. 日本建立的不同形式的田間伺服器（Hirafuji, 2005）

  26. 日本建立的不同形式的田間伺服器（Hirafuji, 2005）

  27. UV, CO2 and Leaf-wetness sensors

  28. 商品化的田間伺服器 （Hirafuji, 2005）

  29. Armadillo-9, Atmark Techno, Inc ・Linux Board CPU: ARM920T memory: SDRAM64MB/FLASH8MB CF memory: 128MB System clock: 200MHz ・Analogue Interface Board CPU: H8/3664 Memory:32KB System clock: 16MHz Analogue Input:8ch Sensors: Temp.，Humidity，Soil Temp. Soil Moisture，Precipitation， PPFD Commercial Field Server (Linux version)by Matsushita Electric Works, Ltd. Solar Radiation Sensor Devices inside Body ・ＣＰＵ ・Wireless LAN Card ・Analogue I/F ・Memory Network Camera Temp. Sensor, Humidity Sensor Ventilation Outlet

  30. Monitoring results created by Agent System Real-time data Live Camera Database

  31. 推廣至歐、美、中國、泰國與台灣等地 2003 Field Server WS NECTEC, Thailand 2004 Field Server II 2001 First Field Server 2004 Field Server WSTaichung, Taiwan 2004 Thai Field Server

  32. Field Server 的國內研究 • 國家高速網路中心 • 生態觀察 • 興大生機系 • 國家高速網路中心/台大生機系 • 生產履歷資訊系統 • 台大生機系

  33. 國內發展 • FS的應用上以生態觀察為主 用於生態觀察的FS，左為鴛鴦湖，右為墾丁國家公園 （摘自金，2005）

  34. 在農業的應用 • 台大生機系與國網中心合作 • 於斗南鎮農會示範農田建立3個監測點 • 台大生機系自行建立4個監測點 • 感測項目 • 空氣溫度 • 土壤溫度 • 土壤水分感測器 • 雨量 • 田間影像

  35. 每日監測數據以ASCII格式儲存 每日影像以壓縮方式分批儲存

  36. 生產履歷與即時資訊之連結 斗南鎮農會建置田間伺服器之系統架構

  37. 透過FS即時提供田間資訊 • 有助於栽培管理 • 有助於產品品質的提升 • 有助於栽培風險的降低 • 有助於栽培過程的透明化

  38. FS的實際架設與維護問題 • 限制 • 無線網路訊號強度 • 電力 • 點數少則難以遠距傳輸 • 怕被偷，安裝位置受限，監測效果大減 • 使用環境 • FS在國內的使用較適合應用於設施內

  39. FS電力消耗約需5W

  40. FS安裝於中國同樣面臨此問題 安裝於中國大陸的FS與防偷設施 (Hirafuji, 2005b)

  41. 由農業應用擴展到氣象應用 • 大尺度氣象資料 中尺度氣象資料 • 氣象精確預測，特別是區域性的雨量精確預測

  42. 十種新興技術排名第一: WSN • 2003 年美國MIT 技術評論(Technology Review) 認為，有十種新興技術很快就可以改變計算、醫療、製造、運輸和我們的能源基礎設施。其中排名第一的，即是無線感測器網路(Wireless Sensor Networks, WSN)。 • WSN 是由一到數個無線資料收集器以及為數眾多的感測器(sensors)所構成的網路系統，而元件之間的溝通則是採用無線的通訊方式。為了達到大量佈建的目的，無線感測網路必須具備低成本、低耗電、體積小、容易佈建，並具有感應環境裝置，可程式化、可動態組成等特性。

  43. WSN的最早應用：無障礙觀測 研究動物 (哺乳類、鳥類、魚類) 的困難度極高，尤其是應避免研究者親身在現場，可能會改變其所研究動物的行為。 無線感應器的另一起優點是方便、省時，同時不干擾被觀測動物的活動。動物研究者可在取樣點極為分散且不易抵達的大範圍內，收集數位資料，影像與聲音。

  44. Smart Dust • 2002 年夏季，研究人員把許多被稱為「塵埃」的微小型監控元件裝到海燕巢的洞穴中。 • 這些裝置的尺寸只有一對AA 號電池那麼大，並且裝備了一個處理器，一個小量電腦記憶體和監控溫度、濕度、壓力、光與熱量的感測器。 • 這些「塵埃」預示著一個到處是以電池為電源的無線感測器網路的未來，這些感測器監控我們的環境、機器甚至我們自己。

  45. Smart Dust US One Cent

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