本文将介绍一套可以即时量测水深与风速等天气资讯的区域性感测网路系统。该系统之原始设计起因于一般人的旅游经验。若当出游时不巧正逢豪大雨过境，天上下着倾盆大雨，在经过某一乡镇时因为前面道路淹水，所以导致在公路上等待了许久而动弹不得，旅游兴致亦因此而一扫而空。因此本团队就想若是有产品能及时得到前方道路积水深度的资讯，就能即时改变交通方向，引导用路人避开淹水路段并确保安全。因此本系统之创作目的为将台湾易淹水的区段，在豪雨或台风天若路段淹水，能过即时回传淹水高度，本作品具有测量水深、风速、以及无线网路的功能，能将各据点所量测的资料回传，进而建立防灾网路。

如图1所示，系统的感测结点，即绿色圆点，能设立于乡镇间的道路旁收集当地的路况资讯，经由Zigbee模组所建立的无线网路将收集到的资料传回主机，即图中褐色房子的位置。主机收到资料后经过处理后会将资料送至云端资料库储存。因为所收集的资讯包含了当地的卫星定位位置，因此使用者可以透过手机查看风灾时的路况资讯。

图1 : 「淹不到我」架设示意图

在设计上本团队将作品设计成可以直接依靠电线杆或路灯架设，并依照必要侦测点做密集的架设，如此将大幅确保资料的完整度，能准确判别道路当前的路况。并且因为为可拆式的，所以可在不需使用时拆下进行维修保养，更为重要的是每次淹水区域不尽相同，因此可拆式的设计，可将资源准确提供给需要使用的地区，避免资源浪费。

图2所示为主机及从机的关系图，主机及从机分工明确，主机仅负责接收与处理从机传来的资料，而从机是负责收集设立点的路况资讯。从机收集到资料后会将资料透过Zigbee模组回传到主机，主机再把资料传到电脑做处理。

图2 : 主机、从机关系图

图3 : 部分从机结构

图3是从机的主要架构，其中包含了开发版、风速仪、GPS模组、Zigbee模组及下方用来量测水深的结构。

风速仪的机体是用3D列印技术印制再加装光遮断器及用来判断遮断的纸片。程式会计算一定时间内风速仪所转的圈数再将其转换成对应的风速级数输出。当风速仪在转动时安装在上的纸片会扫过光遮断器，这时计算圈数的计数器数值就会增加，到一定时间时就会​​读取计数器的值。

水深量测装置则是在水管的顶部加装红外线测距模组，红外线测距模组可以量测水管中浮标距离水管顶部的长度。当道路上淹水的水位上升时，水管内部的水位与浮标亦会随之升高，红外线测距模组所量测到的距离会减少，在输出时用水管的全长减去红外线测距模组所量测到的距离即是水淹上来的高度。

而为了知道每个从机的位置，每个从机上都装有GPS模组，GPS模组可以透过卫星定位来确定从机的位置。

每个从机量测到设立的点路况资讯后会透过无线感测网路将资料传回主机，而感测网路的建立则是透过Zigbee模组来实现，Zigbee模组可以快速的建立网路，而且在距离上可以透过Zigbee模组间的传递将范围涵盖整个乡镇。

团队撰写了手机的​​应用程式，应用程式结合了GOOGLEMAP，因此配合从机量测到的GPS位置，就可以直接在地图上显示出观测点的经纬度、风速及积水深度。图4为用手机查看路况资讯时的实际状况。

图4 : 手机APP显示图

在开发过程中，本研发团队并不是一个部份完成了再做下一个的循序设计，而是依照功能把整个系统拆成了好几个部分，每个人负责一部份，同步进行，最后再做整合。如此分工每个部份同时进行，可以减少开发的时间，同时每个团员可以较熟悉自己所负责的部分。最后做整合时大家也会讨论哪里可以再做修改，再把每个部分更加完善。

透过成品的参赛，本组团队从最开始的选题目、讨论、设计、分工、独自制作、整合、调整、展出中学到很多东西，不论是团员间的合作、讨论、沟通、配合；或是个人的程式撰写能力、问题处理能力等都有很大的进步。

本设计成品难度不是很高，但却正符合了运用嵌入式系统的多功能设计及即时连线处理特性，达成整合量测风速、积水深度的感测功能，结合卫星定位及感测网路多跳丛集控制，以及后端伺服器整合资讯及手机APP设计，因而整个系统功能完整，实品成果具实用价值且可立即安装使用于台湾乡镇或都会行政区域做天灾预测路况查询使用。

（本文作者王垒为逢甲大学电机工程学系教授，朱秉宏、林奕辰、黄钰雯、廖一洋为逢甲大学电机工程学系研究生）