泓格環境監控解決方案在澳洲礦場的應用
透過泓格的 WISE 系列邊緣運算控制器將 DL 系列空氣品質監測模組與 DLW 系列微型氣象站所偵測到的溫溼度、風速、風向、空氣品質數據，和iSN 系列漏液偵測模組蒐集的漏液資訊、流量計量測到的水流量資料、水質感測器取得的水質數據傳至 IoTstar 雲端管理軟體，以進行視覺化的管理， 並在緊急狀況發生時發送告警通知與啟動相關設備，讓管理人員能隨時掌握礦場的狀況。
案例介紹
陰暗且通風不良的礦坑中常充斥著各式有毒氣體，為了維護礦工的安全，礦場在進行維修及採礦作業之前，必須先確保通風、排水、照明皆保持在良好的狀況下。同時，礦場也常在採礦與選礦的過程中產生重金屬及酸性廢水的汙染，並經由水流擴散汙染範圍，因而嚴重影響當地土壤與民生用水，但在過去監測環境品質並非易事，因此意外事故頻頻發生。作為鐵礦砂與煤炭的出口大國，澳洲當地有著龐大的礦場環境監控需求。此案例將說明泓格的環境監控解決方案如何協助客戶監控礦坑內各式空氣數值、漏液資訊與幫浦站的排水系統與水質，以提供最安全、舒適的作業環境。
全方位掌握空氣品質、漏液資訊、抽水狀況，打造最安全的礦場作業環境
此方案架構可以分為空氣品質與環境監測、水資源狀態監控、雲端數據可視化管理三個部分。
針對空氣品質與環境監測，客戶在礦坑內佈建 DLW-1243 微型氣象站偵測一氧化碳、二氧化碳以及氨氣、DLW-1200 微型氣象站偵測風向、風速及溫濕度、DL-303-IP65 工業級氣體感測器量測一氧化碳、二氧化碳及溫溼度、DL-1050 工業級氣體感測器蒐集氧氣及溫溼度的資料，搭配 iKAN-116-IP65 工業級LED字幕機顯示環境數據、告警資訊，並安裝 CA-LLD-DP100 漏液偵測棒及 iSN-104 漏液偵測模組監測坑道內滲水的情況，這些資料皆可透過 Modbus RTU 通訊協定傳送給 WISE-5231 邊緣運算控制器。
為了監控水資源狀態，客戶在礦場旁的幫浦站加裝流量計及水質感測器蒐集水流量、酸鹼值、銅、砷、鋅、鎘等數值，透過 Modbus RTU 通訊協定將資料傳送給另一個 WISE-5231 邊緣運算控制器，根據現場狀況控制幫浦設備，並在水位或水質數值出現異常時啟動 ALM-Horn-MRTU-BR 聲光告警模組，讓現場人員能即時排除問題。
在中控室的電腦上則安裝 IoTstar 雲端管理軟體，透過視覺化的儀表板以協助維運人員進行遠端監控。
DLW-1000系列微型氣象站模組可以即時量測包括溫度、溼度、風速、風向、雨量、照度、大氣壓力、海平面高度等氣象資訊及一氧化碳、二氧化碳、氧氣、氨氣、甲醛、硫化氫、(細)懸浮微粒、總揮發性有機物等空氣品質資訊，且支援 Modbus RTU/TCP 以及 MQTT 通訊協議。在此案例中，客戶使用 DLW-1243 微型氣象站偵測一氧化碳、二氧化碳以及氨氣；使用DLW-1200 微型氣象站偵測風向、風速及溫濕度，並將蒐集到的數據傳送至 WISE-5231 邊緣運算控制器，達到簡單的邏輯控制與告警功能。
DL-300 系列工業級氣體感測器設有液晶顯示器，可量測與記錄溫度、濕度、露點溫度、一氧化碳、二氧化碳、甲醛、總揮發性有機物、氨氣及硫化氫數據，且會附上日期和時間戳，最多可儲存 450,000 筆可下載的數據記錄。此系列氣體感測器支援多種通訊協定，如: DCON、Modbus RTU 、 Modbus TCP 及 MQTT，可無縫整合至 HMI 或 SCADA 系統中。管理者可在手機上下載泓格開發的 iAir 空氣品質管理App 隨時取得 DL-300 系列模組監測到的資料及發送訊息至模組上的液晶顯示器，並可在 PC 上安裝泓格的 iAir Utility 免費軟體為多個 DL-300 系列模組進行分組 (Grouping)，並輸出 CSV 文件，以便遠端管理者察看與管理數據。在此案例中，客戶使用 DL-303-IP65 工業級氣體感測器量測一氧化碳、二氧化碳及溫溼度，並將蒐集到的數據傳送至 WISE-5231 邊緣運算控制器。
DL-1000 系列工業級氣體感測器可用於測量氧氣、一氧化碳、二氧化碳、甲醛、氨氣、硫化氫、總揮發性有機物、PM1/2.5/10及溫溼度數據，可儲存多達 180,000 條帶有日期和時間戳的記錄，並可在濃度過高時發出警報。DL-1000 系列工業級氣體感測器支援多種通訊協定，如: DCON、Modbus RTU 、 Modbus TCP、MQTT。在此案例中，客戶使用 DL-1050 工業級氣體感測器量測氧氣及溫溼度的數據，並將蒐集到的數據傳送至 WISE-5231 邊緣運算控制器。
iKAN系列工業級LED字幕機支援 ASCII 與 Unicode 編碼字集，可顯示多國語言文字，並支援 Modbus 通訊協定，因此可整合至各種 PLC、HMI 或 SCADA 控制系統中。此案例中，iKAN-116-IP65 工業級LED字幕機可顯示各式環境數據以及告警訊息，以利現場人員掌握即時狀況。
CA-LLD-DP100 漏液偵測棒可以偵測特定位置的漏液及水位，適用於排水管口、儲水箱、容器及其他空間受限之區域，其底座有兩個探頭，液體必須同時接觸到兩個探頭才能完成電路的觸發警報。CA-LLD-DP100漏液偵測棒需搭配 iSN-104 漏液偵測模組將數據傳至 WISE-5231 智慧邊緣運算控制器。
WISE 系列邊緣運算控制器可被廣泛的應用於各種工業現場的邊緣邏輯控制與監測，其內建的 IF-THEN-ELSE 邏輯引擎可以穩定且高效地執行自動化邏輯，並提供數學運算、排程和電子郵件警報消息發送功能。在此案例中，客戶使用兩個 WISE-5231 邊緣運算控制器，其中一個接收環境與漏液資訊，另一個則將接收流量數據，接著兩個 WISE-5231 邊緣運算控制器皆透過 Modbus TCP 把資料回傳回中控中心，並在異常狀況發生時發送告警通知，同時啟動 ALM-Horn-MRTU-BR 聲光告警模組等相關設備。
泓格產品為此案例帶來的效益
DLW-1000 系列微型氣象站模組、DL-300 系列工業級氣體感測器以及 DL-1000 系列工業級氣體感測器皆支援 RS-485、Ethernet 及 PoE 通訊界面，能廣泛與多種設備包括 HMI 及 SCADA 系統做整合。
DLW-1000 系列微型氣象站模組採用正負壓換氣系統，主動式抽風換氣可在模組內外製造氣壓差，以產生空氣擾動來均勻混合空氣，讓數值更準確。
DLW-1000 系列微型氣象站提供IP54 防護設計及進出氣孔風扇設計，能有效抵擋強烈風雨下的低角度逆灌進水，並提供 RS-485 和 Ethernet (支援 PoE) 防水保護接頭，確保設備在極端環境下的正常運作。
DLW-1000 系列微型氣象站與 DL-1000 系列工業級氣體感測器採用更換式濾網設計，定期維修保養時，客戶只需自行更換風扇濾網，可大幅降低送修之時間成本。
DL-300 系列工業級氣體感測器支援 Unicode UTF-8 多國語言編碼，可在模組提供的螢幕上顯示不同語言的訊息，使用者亦可透過 Modbus 命令、網頁瀏覽器或手機 App 來調整螢幕上的訊息。
iKAN系列 LED 字幕機提供多元文字組合，不僅具有 128 組一般文字訊息及 20 組緊急插播訊息的儲存空間，另搭配 7 種文字顏色區別緊急程度，可大幅增加現場訊息的可讀性。iKAN-116-IP65 LED字幕機具有IP65的防塵防水設計，讓使用者不需擔心擺設在戶外的設備會因環境因素產生故障。
WISE 系列邊緣運算控制器提供簡單、易用的工作邏輯編輯頁面，使用者完全無須撰寫任何程式碼，只需於人機介面點選設定即可完成工作邏輯的編輯。
WISE 系列邊緣運算控制器可搭配 XV-board 輸入輸出擴充板以滿足各式應用場域的 I/O 需求，且XV-board 輸入輸出擴充板可直接插在 WISE 系列智慧邊緣運算控制器上，節省空間配置。
WISE 系列邊緣運算控制器內建的資料記錄器 (Data Logger) 具備資料補遺機制，可自動將資料回送中控中心以確保所有資料檔案的完整傳送，使用者毋須擔心資料遺失的風險。
泓格無線溫度感測模組 即時掌握輸送帶之軸承溫度
礦場使用的輸送帶在正常使用時，會因為粉塵的積累造成滾輪的軸承摩擦而產生熱能，此熱能與軸承的磨損程度成正比，也就是說當磨損越嚴重，溫度也就越高，因此監測軸承的溫度可進而協助維運人員評估軸承的損耗狀況與使用壽命，以利排修更換，達到預防保養的目的，避免軸承因磨損嚴重而產生臨時性的停機狀況，或甚至是引起火災變成工安事件。
泓格的 iWSN-3020 系列無線溫度感測模組提供 2 通道的熱電偶溫度量測與 433 MHz 頻段無線通訊，使用者可經由設定 16 個無線頻道與 4 個群組編號，共可分成 64 個 RF 子網路，以利於區分與控管 433 MHz 頻段的無線網路，且只需透過指撥開關即可完成設定；另外， iWSN-3020 系列無線溫度感測模組提供一次性鋰電池供電及 IP65 防塵防水等級的外殼，利於在環境惡劣的礦場長時間監測輸送帶的軸承溫度，並提供磁鐵吸附式安裝，減少佈線安裝的成本。以此案例為例，客戶可利用 iWSN-3020 系列無線溫度感測模組蒐集輸送帶軸承的溫度，並且定時將量測溫度透過 433MHz 無線頻段回傳給 iWSN-200 系列無線資料集中器，接著透過 WISE-5231 邊緣運算控制器將資料回傳至中控中心。
備註: iWSN系列無線模組僅支援亞洲地區的使用。
結語
礦產開採可分為表面開採與坑道採礦，依開採方式及程序的不同，對環境影響亦有所不同，不過，所有礦場在進行開採、堆置、破碎、篩選、裝卸及運輸等作業時皆會產生污染物，並影響空氣品質，也因此各國環保單位都會設立相關的規範，以確保礦區作業人員的安全。
泓格提供彈性建置的環境監控解決方案，過去曾應用於多種不同的場域，包括: 半導體業無塵室、隱形眼鏡工廠、飲料工廠等等，透過溫溼度、氣體數值、漏液的監測來協助客戶打造數位工廠，藉此精準管控廠區的環境品質，達到最大的生產效益。也盡量減少空氣與水質汙染，達到企業的 ESG 環境永續責任。
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