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無線感測網路MoteIV上之光量感測適用性探討報告人：謝宗勳作者：謝宗勳、方煒

前言?隨著科技的進步，台灣的農業也進入了環控農業的範疇。?在環境控制系統方面，包含了感測單元和控制單元。?透過感測單元，量測各環境因子和環境解析，結合對作物的了解，再經由控制單元的調控，不但可以降低生所消耗的資源和投資成本，更可以提高作物量和品質。

例子?美國羅格斯(Rutgers)大學有關單果串番茄的栽培–透過量測每日累計光量，過低則在夜間補充人工光源，維持整日的光量在適當範圍，可準確預測每株番茄的量，正確預估始花至收穫所需日數(Tingetal.,1993)。

目前農用設施?目前的農用設施之監控，大部分仍屬於陽春型。?少部分已經到達中央控制單元(CPU)等級，但是其控制策略乏善可陳。?無線感測技術正在迅速發展中，其應用範圍很廣。?若是引進環境控制系統，將使得整個系統更趨完善。

無線感測技術?目前以下列三個最具代表性–日本農業總合研究所所創的田間伺服器(FieldSever)–美國柏克萊大學所發展的無線感測網路(WirelessSensorWork)–NASA噴射引擎實驗室所建的感測網(SensorWeb)?前者建構於Wi-Fi，遵循IEEE802.11。?後二者建構於ZigBee，遵循。

目前實驗室相關研究?在Wi-Fi架構方面，自行研發完成田間伺服器，其中包含可以監測多種蝴蝶蘭介質的含水率。?在ZigBee架構，打算以Moteiv公司所出mote，型號TmoteSky，自行發展無線感測網路的監控操作介面，來控制此顆mote，監測多種環境因子。

?市價約50美元，折合台幣到2000元。TmoteSky來源：Moteiv公司網頁

光感測器?以學界常用的LI-COR的光感測器而言–LI-190SA(QuantumSensor)：18660元–LI-200SA(PyranometerSensor)：10500元–LI-210SA(PhotometricSensor)：20400元來源：LI-COR公司網頁

光對植物的影響?光合作用–可將光能轉為化學能，供其本身生長和發育使用。?光形態發生(photomorphogenesis)光週期之花誘導葉的感夜運動向光性的敏感度種子發芽莖的伸長胚芽鉤的開張(plumularhookopening)葉綠素和類胡蘿蔔素合成花青素合成的活化作用蛋白質的合成mRNA轉錄作用葉綠素的趨光性運動表面張力(根尖)(surfacepotential)穿透膜潛勢(transmembrancepotential)葉與子葉的展開葉綠體的發育

Moteiv所提供的公式?TmoteSky結合HAMAMATSU公司所出的光二極體S1807和S1807-01。?Moteiv公司從S1087系列的Datasheet，求出照度與電流的關係式：S1087：照度(lx)=1e6*I*1000(1)S1087-01：照度(lx)=1e5*I*1000(2)

S1087系列的Datasheet

實驗設備

紅光光譜

遠紅光光譜

藍光光譜

太陽光譜(晴天)

太陽光譜(陰天)

紅光(S1087)

紅光(S1087-01)

遠紅光(S1087)

遠紅光(S1087-01)

藍光(S1087)

藍光(S1087-01)

陰天(S1087)

晴天(S1087)

陰天(S1087-01)

晴天(S1087-01)

結論?流過光二極體之電流由暗電流(無光照時光二極體之小數載電流)和光電流(光入射時所增加之少數載體電流)所組成，所以光量與電流成正比。?但是S1087和S1087-01此兩顆感測器似乎在0.4μA會出現分界點，與S1087的Datasheet不符合，這可能需要再進一步的實驗。?如推測一般，若光源的光譜不同的話，則電流與光量的關係式就會不同，所以應該只能用在類似室照明的較低光量的量測上。

謝謝聆聽