LoRa無綫監測系統應用於施工架之研究

Abstract

施工架作為營造業最廣泛使用臨時性支撐結構，經常在不同的營建階段進行搭設拆除，而施工架的組搭雖然有規範，但因其使用的即時性，且本質上並非主體結構，常憑藉著工人的經驗對其搭拆，加上部分業者為降低成本，製造的鋼管不符合標準設計的承載力，使得施工架的品質安全管理不易，進而導致安全問題突出，事故頻發。因此如何即時高效監測施工架安全問題成為研究熱點。前人已經開發出數種應用於施工架無線監測的感測器與警報系統，皆能在現場發揮其作用，達到遠端監測之效果。 而本研究將承續前人之研究方向，並針對其原有設備無法多節點組網傳輸、功耗過大和設備固定安裝等研究限制，開發了一套以LoRa技術和LoRaWAN協議組成的施工架無線監測系統，完成資料的發送端與接收端的軟硬體開發，較好地解決了原設備之限制。系統包括了感知層、傳輸層、管理層、監視層。感知層選用九軸姿態感測器和低功耗開發板，完成對資料獲取和控制。傳輸層主要利用擁有SX1308晶片的多通道網關收集多節點傳來的資料，並將其通過WiFi或乙太網發送至管理層網路服務器The Thing Network，管理層對上報的施工架監測資料進行解析，分類處理，並通過視覺化監測平臺ThingSpeak將資料轉換成圖表形式，實現對施工架的遠端無線監測之目的。 最後對系統各功能模組進行了多節點組網測試、通訊距離測試、模組功耗測試與估算、施工架現場固定安裝測試。測試結果表明，本研究的LoRa無線監測系統運用在施工架上具有可行性，且相較於前人之研究，在功耗、多節點組網傳輸、距離等方面有顯著的改善。