肆、浮標系統海上佈放與運作
各主次節點浮標於建造完成後先送至本所澎湖海洋生物研究中心進行系統最後之各項電力、水質、通訊及主機設備等測試。各節點浮標佈放時間確認後，將節點浮標各部件運送至風櫃漁港進行各節點浮標本體及其上所承載之各項電力、水質、通訊及主機設備，以及各節點浮標錨碇塊組之組裝。組裝完成後將各節點浮標上之電力、航行指示燈及所有系統開啟，確認系統運作正常，再以工作船及潛水人員進行原規劃海上固定位置之海底固定錨碇塊之投放，再分別以吊車搬運及船曵方式拖曵各主次浮標至錨碇塊水面位置進行水中錨鍊結附工作(圖8、圖9)。
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| 圖8 錨碇塊海底佈放流程與浮標結附示意圖 |
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| 圖9 已佈放至海上之第1號(Slave-1)次浮標 |
為顯示各節點浮標所測即時資料，本研究同時開發一WSN即時監測與預警網站系統(圖10)。本網站系統將可即時展現各主次浮標10分鐘間隔連續傳送之各項電力、GPS位置及各水質參數資料、主節點浮標之即時水下影像，以及整合現有氣象站資料，並可將所測得之水質及氣象資料繪製出等值線圖或差異値圖，以便於了解灣內水質分布情形。系統亦可約每6小時自動分析及繪製漲退潮期及半潮期水文參數等值線圖及異常值圖，並製作每旬及每月之平均等值線圖及差異值圖，而各幅圖均有其對應之統計報表。另可有線上設定參數、日期，查詢歷史資料進行繪製及統計。
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圖10 WSN即時監測與預警網站系統前台查詢頁面
(A) 青灣海域圖, (B) 水質等值線圖, (C) 水質差異値圖 |
伍、結語與展望
棲地保種為本試所種原庫計畫的重要物種保存方式之一，而整合種原庫內外的養殖環境與棲地環境的環境因子變動情形，可為水產種原進行棲地保育方式之決策基礎。澎湖青灣海域面積約80公頃，為一半開放式海灣，受潮汐海流及鄰近海域影響大。為在不擾動影響珊瑚棲息環境前提下，本所規劃利用WSN無人、全天候、自動監測之優勢，來全面監測該水域環境之變動，並串接整合岸上養殖魚塭及種魚池之WSN資料，以進行個別或群組網點間之時系列關係分析，進而發展多參數預警及預測模式。2009年已完成1處主節點及3處次節點之海上水質觀測浮標載台之設計建造與佈設，以及主控中心Web-Based資料庫系統開發設計。2010年即將完成增建澎湖內灣中之1處底碇式觀測點，並自行設計生產與串接30組以上種原庫內養殖池水質監測之Zigbee模組。2011年則將結合其他遠程通訊方式，預定擴充WSN觀測技術至2組民間近岸箱網養殖區，以進行監測養殖餵食殘餌對水體環境之優氧化或污染之情形。最後2012年將在澎湖北側、南側各再擴充建置1處水文監測點，以全面監測澎湖近岸之水質與水溫異常之變化。
本研究計畫整合利用海上觀測點及陸上種原池WSN技術及建置水質、氣象、影像資料庫系統，同時即時監測澎湖海洋棲地水質狀態，以及種原池水質利用情形，一方面可提供不良水質預警、提前防範及採取必要之措施，另ㄧ方面也可避免人為或天然災害之破壞，以協助生物多樣性環境中珊瑚之保育，亦有助於本所種原庫之運作與研究。
註一、WSN ZigBee:一種收發少量資料的無線傳輸技術，傳輸距離約75米，傳輸速率介於20kbps～250kbps之間，在低耗電待機模式下使用2顆5號電池即可使用6個月。
註二、Zigbee-Star:一種網路架構，一般網路架構分為匯流排（Bus）、環狀（Ring）、星狀（Star）、Token環狀（Token Ring）。
註三、AutoCAD:為一種輔助設計軟體，是由美國Autodesk公司為電腦上應用CAD技術而開發的繪圖程序軟件包，現已經成為國際上廣為流行的繪圖工具。
註四、COSMOS DesignSTAR:是一個獨立於其它 CAD的模組，它是完全獨立運行的窗口，可以輸入像Solidworks, ProE, Inventor, SolidEdge, Catia, Parasolid, Step, IGES等市面上流行的其它格式的文件，包含 COSMOS Works 的所有的分析功能。此外，它還具有非線性的分析能力，能夠解決大變形、大壓力的工程分析。
註五、剪切應變等效應力:為材料力學中的名詞，用來表示彈性材料受到外力時產生形變的程度。
註六、75AH:電學單位，計算電池容量以安培小時表示
註七、LabVIEW :為 Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench 的簡稱。它是一種圖形化程式語言。 |
