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研究生： 邱大福
Ta-Fu Chiu
論文名稱： 無人機房資料蒐集與傳輸系統研究與開發
A Study of Data Acquisition and Transmission System for Air Quality Mornitoring Station
指導教授： 王鵬堯
Peng-Yau Wang
口試委員:
學位類別： 碩士
Master
系所名稱： 工學院 - 環境工程研究所在職專班
Executive Master of Environmental Engineering
畢業學年度： 93
語文別： 中文
論文頁數： 116
中文關鍵詞： 傳輸系統 、可程式控制器 、自動控制 、空氣品質監測 、資料蒐集 、無人機房 、監測
外文關鍵詞： automaticallying control, air quality monitoring, PLC, transmission system, data acquisition, Air monitoring
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    • 本研究主要內容包括建立新的無人機房資料蒐集及傳輸系統，以TCP/IP為架構基礎，ADSL GSN VPN網路為主要傳輸方式，並建立GPRS第二傳輸路徑，開發「自動傳輸路徑偵測系統」在最初資料取得的PLC內，可保持中心端不受有線ADSL傳遞網路不通的影響，可持續接收最新的監測資料。
    在操作系統的人機介面上，以Web-Based為設計，使用者可以輕易使用，親和力高，Client端也不需安裝其他程式，只要有網頁瀏覽器即可以操作，全系統開發的程式包括三部份前端資料蒐集器SoftPLC、測站端伺服器及中心端中介伺服器。
    全系統設計考量點有四：(1) 正確性(2) 即時性（時間性）(3) 穩定性(4) 安全性。本研究設計開發後，針對全系統蒐集結果與最後傳輸結果分析其資料取得（蒐集）率及傳輸可靠度做一分析。結果平均資料取得率為100%（扣除自動更新程式重開機時段），而傳輸可靠度亦是100%，所應用開發的技術已可以克服網路封包傳遞遺失的問題。
    新系統的效益評估資訊系統的成本效益的量測方法較為複雜，更重要的是量化資料收集亦不易，要對新系統的成本效益立即做出精細的量化評估確有困難存在。本研究僅針對新系統SoftPLC DAS部分效益做初步列舉，詳細的量化效益測定希望可以在運轉一段時間後（如一年），取得更多的資料及精算後的維運成本，做進一步的分析研究。

    This study is to develop a data acquisition and transmission system(DAS) for Air Quality Mornitoring Station , which regards TCP/IP as the structure founda- tion. The ADSL GSN VPN network is main transmission means, and the GPRS is the second transmission route. The second transmission route designed in PLC side can keep the data transmitting smoothly and away from the influence of the ADSL disconnection.
    The man-machine interface is based on Web-Based design, the user can use easily and the Client side does not need to install other applications, so long as there are webpage browsers and can be operated promptly. The whole system can be draw out as three sections，including SoftPLC side、Station Server side and Middle Server side.
    The whole system is designed to consider four: (1)The exactness (2 ) is instant (timeliness ) (3)The stability (4)The security. Research these after developing, the data obtaining rate is 100% (deduct the automatic renewal procedure and start the machine in period again), and it is also 100% in data package delivery. That means that the technology of application and development can already overcome the network package trans- mitting and the question lost.
    It is complicated to compare that the quantity of assessing cost-effective of the new system with the original system, due to the difficulty of information sources for original system. Hence this study enumerates tentatively benefits to new system of SoftPLC DAS, comparatively benefit would be approved in some practical circumstances in the future.

    目 錄 第１章 前言 1 1-1.研究目的 2 1-2.研究架構及流程 2 第２章 文獻回顧 4 2-1.環境監測網 4 2.1.1美國EMPACT Project 4 2.1.2環保署Phillips DAS－DMS5 5 2-2.監控系統及設備 6 2.2.1 SCADA System之介紹 6 2.2.2不同控制器組成系統之比較 6 2-3.網路設計與管理 9 2-4.TCP/IP及網際網路 11 2.4.1 OSI模型 11 2.4.2 TCP/IP的特性 13 2-5.通訊系統 15 第３章 系統設計 17 3-1.環保署要求基本規範概述 18 3-2.測站分析儀設備 21 3-3.系統架構設計 23 3.3.1網路架構 24 3.3.2系統硬體單元組合與中心端中介伺服器 25 3-4.測站端資料蒐集控制及傳輸 32 3.4.1傳統儀器訊號之收集(A/I、D/I、Counter) 32 3.4.2數位訊號蒐集(RS232，RS485) 33 3.4.3自有電腦的儀器資料之蒐集 33 3.4.4儀器校正之控制 33 3.4.5其他附屬設備之整合 33 3.4.6確保測站資料的傳輸－訊息佇列Message Queue 34 3-5.系統功能需求與規劃設計 35 3.5.1資料蒐集與處理 36 3.5.2資料管理 50 3.5.3監測分析儀器校正 54 3.5.4事件處理 59 3.5.5資料展示 67 3.5.6系統管理 74 3-6.各備援系統及程式更新機制 80 3.6.1傳輸系統規劃 81 3.6.2備援通訊設計 81 3.6.3伺服器/通路中斷時的資料同步 82 3.6.4多中心端主機異地備份 84 3.6.5遠端程式更新機制 84 第４章 系統性能測試及結果討論 87 4-1.新舊系統銜接及類比平行比對測試 87 4.1.1比對系統架設情形說明 88 4.1.2類比平行比對實測結果 89 4-2.新系統資料取得率與傳輸可靠度 90 4.2.1離島的測站：馬祖站 93 4.2.2最多測項的站：板橋站 96 4.2.3 距ADSL機房最遠的站：陽明站 99 4-3.問題與解決方法 105 4.3.1新舊系統類比平行比對階段 105 4.3.2分析儀器靭體之管理 106 4.3.3系統建置期程安排 106 4-4.綜合性效益討論 108 4.4.1成本效益 108 4.4.2管理效益 111 4.4.3資料使用效益 112 第５章 結論與建議 114 5-1.結論 114 5-2.建議 114 參考文獻 116 附錄資料 117 附錄 1 測站內監測分析儀項目一覽表 117 附錄 2 軟體開發成果 118 附錄 3 測站端/中心端中介伺服器資料庫Table 127 附錄 4 新舊DAS系統資料平行比對 130 附錄 5 系統現場安裝情形 133

    參考文獻
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    5. G. Held, Understanding data communications, 6/e, New Rider, 1999.
    6. R. J. Cosse, J. E. Bowen, H. T. Combs, D. G. Dunn, M. A. Hildreth and A. Pilcher, Smart industrial substations, Industry Applications Magazine, IEEE 11 (2005), no. 2, 12.
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    9. 趙秀瑾, "空氣品質監測網資料蒐集及傳輸系統更新專案第三期驗收報告," 行政院環境保護署, 台北/台灣省/中華民國, 2003, 附件二.
    10. 楊正甫、應敏貞, 管理資訊系統, 全華科技圖書股份有限公司, 台北, 2002.

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