對抗土石流的終極防線──土壤驅動監測系統

作者 | 發布日期 2016 年 11 月 14 日 11:30 | 分類 環境科學 , 能源科技
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台灣因為頻繁的地質活動,形成陡峻的地勢,造就全島川流湍急,密佈坑溝,也導致岩層土壤容易崩蝕;加上氣候變遷、梅雨與颱風季節暴雨集中等天候條件,讓土石流頻繁發生,如 2009 年莫拉克颱風在小林村造成的重大災害。為此,相關單位必須在土石流易發地區設立戶外環境監測系統,但如何取得穩定的電力供給系統運作,則形成最艱難的挑戰。




工研院研發的「土壤驅動監測系統」,能突破能源供給與系統耗能限制,讓土壤為系統發電。其原理是採用土壤離子氧化還原產生的微量電源,搭配高效率直流升壓與超低功耗能源轉態檢測晶片,供電給無線監測系統使用。

為了節省電量,這套系統創新突破,利用「土壤含水量自主驅動技術」,由於低含水量時土壤能源極低,系統會完全關閉;待含水量接近警戒值,土壤能源會有劇增現象,此時能源將足夠開啟系統進行資料處理與警示傳送。

換句話說,當環境因為強烈降雨造成土壤水分大量增加時,系統會主動開啟,開始偵測危險警示;當環境無異常時候,系統又會自動進入休眠關閉狀態。「土壤驅動監測系統」全年無休地待命偵測,如同台灣對抗土石流的終極防線。

此外,土壤驅動監測系統更可以利用在智慧農業等方面。工研院資訊與通訊研究所工程師蔡昆儒說明,「智慧農業同樣需要多節點感測收集環境資訊。有了這套技術,將來不用接電源線就能實現多點建置,同時可以降低裝設與維護成本。像是大型菇類培植場或大範圍溫室,其環境密閉悶熱且溼度高,若設有多感知節點,電源佈建將相當複雜。而此時就是土壤發電的最佳使用場域。」

(首圖來源:ITRI Taiwan YouTube) 

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