Home งานวิจัย/ความรู้ ความรู้ทั่วไป ระบบโทรมาตรขนาดเล็ก
ระบบโทรมาตรขนาดเล็ก

output_fs

 


ระบบโทรมาตร คือ อุปกรณ์ที่สามารถตรวจวัดค่าทางฟิสิกส์ เคมี หรือ ชีวภาพ แล้วส่งค่าที่วัดได้ไปยังที่ที่กำหนดไว้ได้เอง ในเงื่อนไขต่างๆ ที่กำหนดไว้  ค่าหรือข้อมูลที่ตรวจวัดอาจจะเป็น  อุณหภูมิ  ความชื้น  ค่าความเป็นกรด ด่าง หรือ ปริมาณออกซิเจนที่ละลายในน้ำ หรือ แม้กระทั่งภาพถ่าย หรือ ข้อมูลที่เกิดขึ้นจากตัวระบบโทรมาตรเอง เช่น สถานะการทำงาน เป็นต้น


ระบบโทรมาตรขนาดเล็ก เป็นระบบโทรมาตรที่ออกแบบมาให้มีขนาดเล็ก ติดตั้งง่าย ใช้เวลาติดตั้งน้อย และสามารถถอดเคลื่อนย้ายได้โดยง่าย

 

 

 

ระบบนี้ทำงานอย่างไร

fs_work1

อุปกรณ์โทรมาตรขนาดเล็ก มีการทำงานไม่ซับซ้อนและเน้นใช้มาตรฐานในการเชื่อมต่อที่เข้าใจง่ายและมีใช้อยู่ทั่วไป โดยจะแบ่งการทำงานออกเป็น 3 ส่วน ตามลักษณะการทำงานของอุปกรณ์ คือ

  1. อุปกรณ์ตรวจวัด  ประกอบด้วยชุดหัววัดแบบต่างๆ โดยให้ค่าสัญญาณที่วัดได้ในรูปแบบมาตรฐาน คือ  0 - 5 V หรือ 4 - 20 mA ซึ่งปัจจุบันมีผู้ผลิตหัววัดแบบต่างๆ มากมายหลายชนิด หลากลักษณะการใช้งาน โดยระบบโทรมาตรขนาดเล็ก สามารถติดหัววัดได้ทุกชนิด ตามมาตรฐานดังกล่าว ปัจจุบันที่ใช้อยู่ได้แก่ ชุดหัววัดอุณหภูมิ ความชื้น ความกดอากาศ ความเข้มแสง และระดับน้ำ โดยความละเอียดและความถูกต้องขึ้นอยู่กับหัววัดของแต่ละผู้ผลิตที่ผลิตออกมาจำหน่าย โดยเลือกหัววัดที่มีราคาเหมาะสม คือ ไม่แพงเกินไป และให้ค่าความถูกต้องเพียงพอกับการใช้งานโดยทั่วๆ ไป หรือ ในงานที่ต้องการความถูกต้องสูงขึ้น ก็สามารถเปลี่ยนไปใช้หัววัดที่มีคุณภาพสูงได้  นอกจากนี้ยังได้พัฒนาชุดต่อกับอุปกรณ์วัดปริมาณฝน ชนิด Tipping Bucket เพื่อให้สามารถนับปริมาณฝน ได้ด้วย
  2. อุปกรณ์ควบคุมการทำงาน และส่งข้อมูล เป็นหัวใจหลักของการทำงาน โดยมีไมโครคอนโทลเลอร์เป็นอุปกรณ์ควบคุมการทำงานทั้งหมด พัฒนาและเขียนโปรแกรมขึ้นใช้เอง ทำให้สามารถปรับแต่ง แก้ไขระบบได้ตามต้องการ โดยมีระบบนาฬิกาของเครื่อง บันทึกและสั่งงานตามที่กำหนดได้อีกทั้งยังส่งข้อมูลในรูปแบบมาตรฐาน RS232 ไปยังอุปกรณ์ส่งข้อมูลผ่าน GPRS และยังสามารถบันทึกข้อมูลไว้ใน Flash Memory ของเครื่อง เพื่อผู้ใช้สามารถถอด Memory ไปอ่านข้อมูลภายหลังได้  ลักษณะการทำงานของชุดควบคุม คือ เป็นการตั้งค่าช่วงเวลาที่ต้องการวัดข้อมูล และส่งข้อมูลทันทีเมื่อถึงเวลาที่กำหนด ตั้งแต่ ทุก นาที ทุก 10 นาที ทุกชั่วโมง หรือ ทุกวัน  โดยข้อมูลที่ได้อยู่ในรูปของข้อความ ส่งข้อมูลไปยังเครื่องคอมพิวเตอร์ม่ข่าย เพื่อประมวลผลและแสดงผลได้ทันที โดยมีค่าเวลาที่ตรวจวัดกำกับไว้เสมอ ผู้ใช้สามารถนำเครื่องคอมพิวเตอร์มาเชื่อมต่อกับอุปกรณ์เพื่อดูค่าข้อมูลได้โดยตรง โดยไม่ต้องใช้โปรแกรมพิเศษ และยังสามารถนำข้อมูลไปใช้งานได้ทันที ในรูปของตารางหรือกราฟ จากโปรแกรม Excel อีกด้วย
  3. อุปกรณ์จ่ายไฟฟ้า และชุดป้องกันอุปกรณ์ ด้วยระบบนี้ใช้ไฟฟ้า 12V  จึงสามารถประยุกต์ใช้แหล่งจ่ายไฟฟ้ารูปแบบต่างๆ ได้อย่างหลากหลาย เช่น ใช้หม้อแปลงไฟฟ้าจากไฟฟ้าบ้าน 220 V AC เป็น 12 V DC หรือใช้แบตเตอรี่รถยนต์ ก็ได้ ในอนาคตจะได้พัฒนาให้ระบบใช้ไฟฟ้าน้อยลง เพื่อจะได้นำแผงโซล่าร์เซลขนาดเล็ก มาใช้งานได้ และเนื่องจากอุปกรณ์มีขนาดเล็ก จึงบรรจุลงในกล่องพลาสติกกันน้ำ และสามารถติดตั้งไว้ภายนอกอาคาร เพื่อให้ง่ายต่อการติดตั้ง หรือจะติดตั้งไว้ภายในอาคาร เพื่อสะดวกต่อการบำรุงรักษาก็ได้
       

 

ระบบโทรมาตรขนาดเล็กนี้จะส่งข้อมูลผ่านเครือข่ายโทรศัพท์เคลื่อนที่ GPRS ไปยัง เครื่องคอมพิวเตอร์แม่ข่าย ที่เปิดช่องทางรอรับข้อมูล และตรวจสอบข้อมูลก่อนที่จะจัดเก็บลงระบบฐานข้อมูล เพื่อการใช้งานต่อไป โดยในระบบแสดงผล สามารถแสดงผลในรูปแบบต่างๆ ผ่านทาง Web site หรือ หน้าจอโทรศัพท์เคลื่อนที่ ด้วย WAP page โดยสามารถเลือกดูข้อมูล ตำแหน่งที่ตั้ง ช่วงเวลาได้ตามต้องการ ในรูปแบบของข้อมูลตัวเลขเชิงสถิติ กราฟ ตาราง สถานะการทำงานของเครื่อง  และแสดงผลในรูปแบบของภูมิสารสนเทศ (GIS) ผ่านอินเทอร์เนตได้

ติดตั้งที่ไหนแล้ว และผลเป็นอย่างไร
ตั้งแต่ปี พ.ศ. 2547 ได้เริ่มนำระบบโทรมาตรขนาดเล็ก ไปติดตั้งและทดสอบการทำงาน ณ โครงการต่างๆ ของกรมชลประทาน ที่ต้องการข้อมูลระดับน้ำ และ ปริมาณน้ำฝน ชนิดอัตโนมัติและส่งข้อมูลทันทีทันใด (Automatic & Real-Time) เช่น ที่ลุ่มน้ำเพชรบุรี ลุ่มน้ำปราณบุรี  ลุ่มน้ำเจ้าพระยา ลุ่มน้ำจันทบุรี ลุ่มน้ำปิง เป็นต้น ซึ่งโครงการต่างๆ นี้ยังไม่มีระบบโทรมาตรใช้งาน  จากการทดสอบติดตั้งและใช้งาน ทำให้พบปัญหา และเกิดประสบการณ์ในการเรียนรู้มากมาย เพื่อนำมาปรับปรุงการทำงานให้ดีขึ้น

ตัวอย่างหนึ่งที่ประสบผลสำเร็จ เช่น การติดตั้งระบบโทรมาตรขนาดเล็ก เพื่อส่งข้อมูลปริมาณฝนรายชั่วโมง ของพื้นที่จังหวัดระยอง เพื่อแก้ปัญหาภัยแล้ง ปีพ.ศ. 2548 จำนวน 14 สถานี โดยใช้เวลาติดตั้ง 3 วัน หรือ เฉลี่ยสถานีละ 3 ชั่วโมง และส่งข้อมูลทันทีที่ติดตั้งเสร็จ ทำให้ทราบข้อมูลปริมาณฝนที่ตกในพื้นที่ได้อย่างรวดเร็ว และมีระบบฐานข้อมูลเก็บรวบรวมข้อมูลสถิติดังกล่าว เรียกดูย้อนหลังได้ อีกทั้งยังสามารถส่งข้อความแจ้งเตือนผ่านระบบข้อความสั้น (SMS) ทางโทรศัพท์เคลื่อนที่ได้อีกด้วย

 

fs_base1 fs_base2 fs_base3 fs_base4

 

ส่วนประกอบของโทรมาตรขนาดเล็ก

fs_comp

 

1. ชุดตรวจอากาศ

fs_comp1

ทำหน้าที่เปลี่ยน อุณหภูมิ ความชื้น ความกดอากาศ ความเข้มแสง  ในบริเวณจุดติดตั้งเป็นแรงดันไฟฟ้า 0 ถึง 5  โวลท์ โดยใช้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เซนเซอร์ (Electronics Sensor)  ซึ่งแผงวงจรเซนเซอร์จะติดตั้งอยู่ในครีบจานเพื่อป้องกันละอองน้ำฝน และให้อากาศโดยรอบไหลผ่านเซนเซอร์ได้ดี เพื่อให้ค่าที่วัดสภาพอากาศเป็นไปตามความจริง
คุณสมบัติ

  • วัดอุณหภูมิ (Temperature)    0 - 100 °c ±1°c
  • วัดความชื้นสัมพัทธ์ (Humidity) 0 – 100%RH ±2%RH
  • วัดความกดอากาศ (Pressure)150 - 1015 mbar ±1mbar
  • วัดความเข้มแสง (Light)   0 – 1000 w/sq.m ±10 w/sq.m
  • ใช้ไฟฟ้ากระแสตรง 5 โวลท์
  • ใช้สายนำสัญญาณแบบสาย LAN ต่อกับConnector RJ45
  • ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 20 เซนติเมตร สูง 13 เซนติเมตร

2. ถังวัดน้ำฝน

fs_comp2fs_comp3
ลักษณะภายนอก                          ลักษณะภายใน

ทำหน้าที่วัดปริมาณน้ำฝนในบริเวณจุดติดตั้ง  โดยรับน้ำฝนที่ตกลงมาผ่านปากถังไหลลงกระบะตวง เมื่อปริมาณน้ำฝนที่ตกลงมาเท่ากับ 0.2 มิลลิเมตร กระบะตวงจะกระดกหนึ่งครั้ง แล้วเทน้ำฝนทิ้ง กระบะตวงอีกอันก็จะมารับน้ำฝนแทน การทำงานจะเป็นเช่นนี้วนไปเรื่อยๆเมื่อฝนยังตก  การกระดกแต่ละครั้งก็จะส่งสัญญาณไฟฟ้าไปให้วงจรนับ เพื่อนับจำนวนครั้งในการกระดก ดังนั้นปริมาณน้ำฝนจะเท่ากับจำนวนการกระดกคูณด้วย 0.2  มีหน่วยเป็นมิลลิเมตร
คุณสมบัติ

  • วัดปริมาณน้ำฝน (Rain Gauge) 0 – 9999 mm ความละเอียด 0.2 mm
  • สายนำสัญญาณแบบสายโทรศัพท์ ยาว 12 เมตรConnector RJ11 4 Pin
  • วัสดุทำจาก  ABS Plastic เส้นผ่านศูนย์กลาง 16.5  เซนติเมตร สูง 24 เซนติเมตร
  • สามารถตั้งค่าเพื่อปรับเทียบ (Calibrate) ที่อุปกรณ์ได้

 

3. ชุด data logger

fs_comp4ทำหน้าที่เก็บข้อมูลและควบคุมการทำงานของระบบโทรมาตร โดยรับข้อมูลจากอุปกรณ์ตรวจวัดมาประมวลผลแล้วนำข้อมูลที่ได้ไปเก็บหรือส่งออกภายนอกต่อไป

คุณสมบัติ
•    ไมโครคอนโทลเลอร์ PIC 18F458 และระบบ Real Time Clock พร้อมแบตเตอรี่ Back up
•    มี Analog to Digital 8 bit จำนวน 8 ช่อง สามารถขยายเป็น Analog to Digital 12 bit และขยายจำนวนช่องสัญญาณได้
•    มีช่องวงจรนับ เพื่อต่อกับชุดวัดปริมาณฝน จำนวน 1 ช่อง
•    มีช่องสัญญาณ สำหรับใส่หัววัดอุณหภูมิและความชื้นภายในตัวเครื่อง
•    มีช่อง Input / Output สำหรับควบคุมอุปกรณ์ระดับ TTL 5V จำนวน 8 ช่อง และขยายจำนวนช่องได้
•    ส่งข้อมูลชนิดข้อความ(ACSII CODE)ทาง RS-232 DB 9 และสามารถต่อเข้ากับเครื่องคอมพิวเตอร์ได้โดยตรง
•    มีอุปกรณ์บันทึกข้อมูลใส่ใน Flash Memory ชนิด Compact Flash
•    ระบบสามารถรองรับไฟฟ้าที่ใช้งานได้ตั้งแต่ 9 – 25 โวลต์ กระแสตรง หรือ กระแสสลับ และมีช่องไฟฟ้า 12 V DC    500 mA เพื่อต่อใช้งาน
•    ส่งข้อมูลโดยอัตโนมัติ ทุก 1 ชั่วโมง ถ้ามีฝนตกจะส่งข้อมูลทุก 10 นาที
•    สามารถเปลี่ยนช่วงเวลาการเก็บและส่งข้อมูล ได้ ตั้งแต่ 10 วินาที ถึง 1 ปี  (ต้องกำหนดจากทางโรงงานก่อนการติดตั้ง)
•    ส่งข้อมูลผ่านระบบ GPRS  ของผู้ให้บริการโทรศัพท์มือถือ  (DTAC,AIS,True move)  ต้องมี sim card และค่าบริการ GPRS  
•    หน้าจอ LCD แสดงนาฬิกา และจำนวนครั้งที่ส่งข้อมูล
•    มีฟิวส์อิเล็กทรอนิกส์ ป้องกันไฟฟ้าลัดวงจร
•    ใช้ไอซีเร็กกูเรตแบบสวิทช์ชิ่ง 5 V  1 A
•    มี RS-232 แบบ Multiplex จำนวน 2 เอาท์พุท
•    Connector แบบ Modula RJ45 ,RJ11 และ 3 pin ตัวผู้
•    การ Setup ทำได้ง่ายด้วยปุ่ม 2 ปุ่ม
•    สามารถประยุกต์ใช้งานเพื่อควบคุมการ เปิด-ปิด อุปกรณ์ไฟฟ้าอย่างอื่นได้
•    สามารถเลือกแรงดันไฟฟ้า 5 หรือ 12 โวลท์สำหรับจ่ายให้เซนเซอร์ได้โดยการเซต Jumper บนบอร์ด
•    ใช้ไอซีไมโครคอนโทรลที่มีขายทั่วไป จึงสามารถพัฒนาได้อย่างต่อเนื่อง
•    อุปกรณ์ทั้งหมด มีจำหน่ายในประเทศ

4. Adapter

fs_comp5ทำหน้าที่เปลี่ยนจากไฟฟ้ากระแสสับ 220 โวลท์ เป็นไฟฟ้ากระแสตรง 12 โวลท์ เพื่อเป็นแหล่งจ่ายพลังงานไฟฟ้าให้กับระบบ     โทรมาตร

 

คุณสมบัติ

  • เป็นแหล่งจ่ายไฟฟ้าแบบสวิทช์ชิ่งพาวเวอร์ซับพลายมีความร้อนต่ำ  ทำงานได้ตลอด 24 ชั่วโมง มีขนาดเล็ก
  • แรงดันอินพุท 100 -240 VAC 1.2 A  50 – 60 Hz
  • แรงดันเอาท์พุท 12 VDC จ่ายกระแสได้สูงสุด 3 A

 

5. ชุดเสา

fs1

 

 

 

> เสาสูง 9 เมตร แบ่งเป็น 6 เมตรบน ติดตั้ง เสา Yaki

> 3 เมตรล่างติดตั้ง ตู้ควบคุม, Solar cell, Rain guage, Weather guage

น้ำหนักโดยรวม 84 กก. : เสา 46 กก. | ตู้ควบคุม 26 กก. | แผง solar 5กก. |อุปกรณ์พ่วง 7 กก.

 

 

 

 

 

 

 

 

การติดตั้งชุดโทรมาตรเคลื่อนที่ขนาดเล็ก

สำรวจพื้นที่

หลักในการเลือกพื้นที่สำหรับติดตั้งโทรมาตรขนาดเล็กมี ดังนี้

1. เป็นสถานที่ที่มีสัญญาณโทรศัพท์มือถือและใช้ระบบ GPRS ได้ดี (ต้องทดสอบ)
2. เป็นพื้นที่โล่งแจ้งไม่มีต้นไม้ หรือสิ่งปลูกสร้างที่ทำให้เกิดร่มเงา หรือป้องกันน้ำฝนไม่ให้ตกสู่โทรมาตรตามความเป็นจริง แต่ไม่ควรอยู่ในจุดที่เสี่ยงต่อฟ้าผ่าหรือไฟไหม้ป่าเป็นประจำ 
3. มีระบบไฟฟ้า 220 V ที่สามารถจ่ายพลังงานได้ตลอด 24 ชั่วโมง
4. ควรเป็นสถานที่ราชการ หรือสถานที่ที่มีบุคคลอยู่เป็นประจำเพื่อป้องกันการสูญหาย
5. ไม่ควรเป็นถนนหรือพื้นที่ที่มีรถผ่านประจำ เช่น ที่จอดรถ ,ที่กลับรถ
6. การติดตั้งต้องสามารถทำได้สะดวก  ปลอดภัย  ง่ายต่อการบำรุงรักษา มีความมั่นคงแข็งแรง

fs_install1fs_install2
fs_install3fs_install4
การเชื่อมโยงข้อมูล
ผังแสดงการทำงาน การส่งข้อมูลจาก GPRS Modem ไปยัง Sever และเชื่อมโยงผ่านเครือข่ายอินเทอร์เน็ต
fs18
  • อุปกรณ์ Data Logger จะส่งข้อมูลที่ถูกเก็บไว้ในรูปแบบ text file ผ่านทาง port RS-232 ไปยัง GPRS Modem ซึ่งการส่งข้อมูลในแต่ละครั้งจะเป็นไปตามเวลาที่กำหนดไว้ โดยข้อมูลต่างๆ จะประกอบด้วย วันเวลาที่เก็บข้อมูล ปริมาณฝน และ สภาพอากาศ
  • GPRS Modem จะส่งข้อมูลผ่านสัญญาณ GPRS โดยใช้ FTP Protocol เข้าสู่ FTP Server
  • ข้อมูลทั้งหมดจะถูกส่งเข้าเก็บที่ Database Server หลัก และมีการ Mirror ข้อมูล ไว้อีก 1 ที่ โดยผ่านโครงข่าย VPN
  • การเชื่อมโยง Server เข้ากับเครือข่ายอินเทอร์เน็ต ในส่วนของ Server หลัก ได้มีการติดตั้ง firewall เพื่อเพิ่มความปลอดภัยให้กับข้อมูล
  • ผู้ใช้สามารถเรียกใช้งานข้อมูลผ่านทางเครือข่ายอินเทอร์เน็ต
แก้ไขล่าสุด ใน วันพุธที่ 03 ธันวาคม 2014 เวลา 12:40 น.
 
Home งานวิจัย/ความรู้ ความรู้ทั่วไป ระบบโทรมาตรขนาดเล็ก