泓格可視化環境監控解決方案在森林遊樂區的應用

ICP DAS

3 年前

杉林溪森林生態渡假園區使用各式環境感測器，包括負離子感測器、泓格 DL-100 系列與 DL-1000 系列空氣品質資料擷取器，將蒐集到的負離子濃度、溫溼度與 PM2.5 數據透過 M-7000 系列 I/O 模組及 tGW-715 微型閘道器由 Modbus RTU協定轉為 Modbus TCP協定做回傳，並結合 WISE 系列邊緣運算控制器來設定不同邏輯情境的訊息顯示，在多台 iKAN 系列 LED 字幕機上顯示不同的環境資訊，不需要透過工業電腦即可達到環境監控目的。

案例介紹

隨著疫情逐漸趨緩，全球旅遊業開始復甦，各國旅遊景點迎來蜂擁而至的遊客。位於台灣南投縣的杉林溪森林生態渡假園區亦跟上了世界的步伐，逐漸看見了大批回流的觀光人潮。

為了歡迎許久不見的遊客，業主希望能夠將森林遊樂區良好的環境數據展示給遊客，包括富有「空氣維他命」美名的負離子含量、溫濕度及 PM2.5 數據，讓他們能更深入地體驗到森林的自然美好。為實現這一目標，泓格環境監控解決方案應運而生。此案例將說明泓格環境監控解決方案如何為杉林溪森林生態渡假園區提供即時的數據顯示，並帶來旅遊新體驗。

泓格戶外遊樂區環境監控解決方案即時空氣品質一目了然

在此案例中，客戶於園區內擺放 DL-100TM485S 溫溼度資料擷取器及負責量測 PM2.5 數值的 DL-1020 數據紀錄器，這些數據透過 RS-485 通訊介面 (Modbus RTU) 傳至 tGW-715 Modbus TCP轉Modbus RTU/ASCII微型閘道器。

同時，客戶也在瀑布旁安裝負離子感測器，並配合帶高壓電保護的 M-7017Z-G 類比輸入模組處理負離子感測器輸出的數值，以 RS-485 通訊介面 (Modbus RTU) 傳至另一個 tGW-715 微型閘道器。

tGW-715 會將收集到的資料從Modbus RTU協定轉為 Modbus TCP協定後，傳送至 WISE-5231M 邊緣運算控制器，接著傳至 iKAN-124A-IP65 、iKAN-248A-IP65 及 iKAN-424A-IP65 工業級 LED 字幕機上做即時的顯示。如此一來，各區的空氣品質、負離子數值、溫濕度皆能清楚地呈現在遊客眼前，給予其十足的安心感。

以下為系統架構圖:

DL-100 系列溫溼度資料擷取器可量測特定空間內的溫度與濕度，具備IP66等級防水防塵保護，適用於惡劣的環境當中，且帶有LCD顯示器，方便現場人員查看資料。在此案例中，DL-100TM485S 將蒐集到的溫溼度透過 Modbus RTU 協定傳送至 tGW-715 微型閘道器。

DL-1000 系列空氣品質資料擷取器可以測量氧氣、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，能儲存多達 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 系列數據紀錄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-1020 數據紀錄器量測 PM2.5 數值，並將數據透過 Modbus RTU 協定傳送至 tGW-715 微型閘道器。

M-7017Z-G 類比輸入模組可提供十個差分或二十個單端類比輸入通道，每個類比輸入通道的輸入範圍皆為獨立且可編程的。使用者可依需求選擇電壓或電流輸入，且採樣率可調整為快速或正常模式。

M-7017Z-G 類比輸入模組在 110 VDC/VAC 下提供 240 Vrms 的高電壓保護和 50mA 的電流保護，並提供 4 KV 靜電保護以及 3000 VDC 內部模組隔離。M-7017Z-G 類比輸入模組具有4 ~ 20 mA 輸入通道的斷線檢查功能，能確保 I/O 模組與現場感測器的連線正常，同時亦支援 Modbus RTU 和 DCON 協議，可透過軟體進行配置。

在此案例中，M-7017Z-G 類比輸入模組負責接收負離子感測器傳來的 0~2V 數據，並透過 Modbus RTU 通訊協定傳至 tGW-715 微型閘道器。

tGW-700 系列Modbus TCP轉Modbus RTU/ASCII微型閘道器能使 Modbus TCP 主機與 Modbus RTU/ASCII 設備透過乙太網路進行通訊，克服傳統串列通訊設備的電纜長度限制及資料傳輸頻寬不足的問題。此案例中，客戶使用 tGW-715 微型閘道器將負離子數值、溫溼度、PM2.5 數值從 Modbus RTU 協定轉換成 Modbus TCP 協定做傳輸，並經由 NS-208A 乙太網路交換器將資料傳至WISE-5231M 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，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。並且支援 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-124A-IP65、iKAN-248A-IP65 及 iKAN-424A-IP65 工業級LED字幕機搭配 WISE-5231M 邊緣運算控制器，提供即時環境數值顯示。此外，iKAN 系列工業級LED字幕機亦支援遊客的互動應用，遊客只需掃描現場看板的 QR Code ，就能將客製化的訊息顯示在 iKAN 系列工業級LED字幕機上。

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、排程和電子郵件及Line/WeChat 警報消息發送功能。在此案例中，客戶使用 WISE-5231M 邊緣運算控制器接收環境監測數據，並透過邏輯功能將資料傳至 iKAN 系列工業級 LED 字幕機上做顯示，同時也透過內建的數據紀錄器與FTP伺服器的設定，將這些環境數據顯示在杉林溪的官方網站上面。

泓格產品為此案例帶來的效益

DL-1000 系列數據紀錄器支援 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。

泓格的 M-7000 系列遠端 I/O 模組支援 Modbus RTU、DCON 通訊協定與各種訊號，包括電流、電壓、溫度等類比與數位訊號的輸出/輸入，且備有雙看門狗功能。Module Watchdog 會在模組不正常工作時自動重設 CPU；Host Watchdog 則可確保主機與 I/O 模組間的通訊正常，管理者也可預設 Safe Value 作為 I/O 模組收不到主機命令時的應變機制（超過Timeout設定時間時），而在輸出模組也有Power On Value能確保模組在剛上電或復電時可在預設的輸出狀態，藉此提升系統的可靠性與穩定性。

tGW-700 系列微型閘道器可以建立Pair-connection的應用(serial-bridge或serial-tunnel)。一旦Pair-connection設定完成後，便可在二台Modbus RTU/ASCII設備間透過TCP/IP協定在電腦主機、伺服器或其它不具有乙太網路功能的Modbus RTU/ASCII串列設備之間建立連結、傳輸資料或控制設備。

tGW-700系列微型閘道器提供真正符合IEEE 802.3af標準(Class 1) 的Power over Ethernet(PoE)功能，使用標準category 5乙太網路電纜接受PoE Switch供電。此外，也可從DC變壓器來接受供電。

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。

防水型 iKAN 系列工業級LED字幕機提供具 IP65 防護等級的防水殼、特殊防護設計之接口，能有效防塵與防水，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。適合的使用場域包括水氣及灰塵多的礦場、工地現場、森林遊樂區、國家公園等。

iKAN 系列工業級 LED 字幕機提供行動裝置控制功能，當有突發狀況或臨時有重要訊息需通知現場人員時，不需要連接至工業電腦，管理人員可以直接透過行動裝置開啟瀏覽器，並登入 iKAN 系列工業級 LED 字幕機即時調整顯示的訊息。

iKAN 系列工業級 LED 字幕機支援優先權設定功能，使用者可以透過行動裝置或遠端的主機程式設定訊息的優先權，以便緊急狀況發生時插播訊息。若優先權較高的訊息被指定播放，其他正在播放的訊息都將暫停，直到優先權較高的訊息停止播放，其他訊息才會再次顯示。

iKAN 系列工業級 LED 字幕機亦內建雙通道乙太網路交換器，可節省額外建置交換器的成本並簡化佈線與維護的複雜度，輕鬆達成多站式 iKAN 連線。

雲端數據可視化遠端統一管理現場數據

IoTstar 是一套由泓格開發的工業物聯網雲端管理軟體，可對泓格的 WISE/PMC/PMD 系列控制器以及與其所連接的 I/O 模組、裝置與設備進行遠程監控和管理。透過 IoTstar Dashboard Service，使用者可依據個人需求彙整與建立不同的 Dashboard，並且可分享此 Dashboard 給其他人。IoTstar Report Service 則提供報表統計與查詢服務，系統也能將產生出的報表以 PDF 和 Excel 的檔案格式匯出。

此外，泓格 IoTstar 除了可以安裝在 Windows 系統的私有雲平台上，也可安裝在公有雲平台上(如：Microsoft Azure、IBM Bluemix、Google Cloud或Amazon AWS)。在此案例中，可加裝 IoTstar 工業物聯網雲端管理軟體達到數據可視化的目的，以方便相關人員統一管理現場的各種數據。

有關IoTstar的詳細資訊請參考: https://www.icpdas.com/tw/product/guide+IIoT+Software+IoTstar

結語

泓格的 iKAN 系列工業級LED字幕機能在各式應用場域實現資訊的即時顯示，例如: 製造業生產線資訊、交通站牌資訊、隧道工地環境警示資訊、室內外空氣品質資訊顯示等，以提高資訊的傳遞效率與整體營運效率。過去曾成功應用於印度的鋁輪圈製造廠，該案例使用 iKAN-116S 小型工業字幕機，搭配GW-7663 PROFINET轉Modbus TCP閘道器模組，將機台狀態從PLC讀取並顯示，讓現場管理人員即時掌握生產狀況以優化產線的管理效率。泓格的空氣品質監測解決方案在戶外環境的應用除了本文提到的森林生態渡假園區之外，亦曾應用於澳洲的礦場，達到有害氣體的即時監測。