การพัฒนาระบบเซนเซอร์แบบกระจายอย่างง่ายสำหรับการเฝ้าติดตามและแจ้งเตือนอัตโนมัติผ่านระบบออนไลน์:กรณีศึกษาการพัฒนาต้นแบบระบบอุปกรณ์โครงข่ายเซนเซอร์ TVOC สำหรับเฝ้าติดตามและแจ้งเตือนคุณภาพอากาศในพื้นที่ปฏิบัติงานแบบเรียลไทม์

ชนก ท่วมจร

doi:10.60136/bas.v11.2022.131

ผู้แต่ง

ชนก ท่วมจร กรมวิทยาศาสตร์บริการ

DOI:

https://doi.org/10.60136/bas.v11.2022.131

คำสำคัญ:

สารอินทรีย์ระเหยง่ายทั้งหมด, สมาร์ทเซนเซอร์, ระบบเฝ้าติดตามแบบเรียลไทม์, คุณภาพอากาศระบบแจ้งเตือน, แอพพลิเคชั่นสื่อสารและส่งข้อความ

บทคัดย่อ

การพัฒนาต้นแบบระบบอุปกรณ์โครงข่ายเซนเซอร์ TVOC (Total Volatile Organic Compound) สำหรับเฝ้าติดตามและแจ้งเตือนคุณภาพอากาศในพื้นที่ปฏิบัติงานแบบเรียลไทม์ เป็นส่วนหนึ่งของการพัฒนาระบบเซนเซอร์แบบกระจายสำหรับเฝ้าติดตามและแจ้งเตือนอัตโนมัติผ่านระบบออนไลน์ ต้นแบบระบบที่พัฒนาขึ้นใช้วัสดุไฟฟ้า ประกอบด้วยเซนเซอร์แก๊ส TVOC ชนิด MOS แผ่นวงจรปรับระดับแรงดันลอจิก เป็นวัสดุหลักรวมไปถึงซอฟต์แวร์โอเพนซอร์ซด้านเทคโนโลยีสารสนเทศที่เกี่ยวข้องเช่น Virtual Private Server (VPS) ซอฟท์แวร์ IoT Broker และ ซอฟท์แวร์ IoT Gateway ซอฟท์แวร์ IoT Dashboard รวมไปถึง MQTT API เพื่อการพัฒนาต้นแบบตามแนวทางการพัฒนาอุปกรณ์ในระบบอินเทอร์เน็ตของสรรพสิ่ง (IoT) ที่มีความสำคัญอย่างมากในการพัฒนาระบบไซเบอร์-กายภาพ (CPS) ในอนาคต ผลผลิตของการพัฒนานี้ได้ต้นแบบระบบสมาร์ทเซนเซอร์ TVOC ที่สามารถบันทึกข้อมูลความเข้มข้นได้แบบเรียลไทม์ สามารถแสดงผลข้อมูลย้อนหลังได้บน IoT Dashboard ในรูปแบบของกราฟ และสามารถแจ้งเตือนได้ผ่านแอพพลิเคชั่นสื่อสารและส่งข้อความ ทำให้สามารถวางแผนการจัดการมลพิษทางอากาศในพื้นที่ปฏิบัติงานได้สะดวกขึ้น ซึ่งเป็นข้อดีของระบบสมาร์ทเซนเซอร์แบบโครงข่ายเมื่อเทียบกับเซนเซอร์ที่ทำงานแบบโดดเดี่ยว อย่างไรก็ตามเมื่อทำการทดสอบข้อมูลดิบจากต้นแบบที่ประกอบจากเซนเซอร์ TVOC จำนวน 3 ตัวในระบบ พบว่าค่าความสัมพันธ์ระหว่างเซนเซอร์ภายในกลุ่มมีความเป็นเชิงเส้นน้อย (R²<0.9) เมื่อใช้การวิเคราะห์ความแปรปรวนร่วมภายในกลุ่มเซนเซอร์ ทั้งนี้ประเด็นดังกล่าวเป็นเรื่องปกติของคุณสมบัติของระบบที่ใช้เซนเซอร์แบบกระจาย ซึ่งจำเป็นต้องใช้การปรับแก้ค่า หรือการทำข้อมูลให้เป็นมาตรฐานก่อนการวิเคราะห์ข้อมูลซึ่งสามารถดำเนินการได้ในการพัฒนาระบบในชั้นต่อไป

References

ณัฏฐกานต์ เกตุคุ้ม, การสร้างแนวปฏิบัติการจัดการสารเคมีในห้องปฏิบัติการอย่างปลอดภัยสําหรับอุตสาหกรรม เคมีภัณฑ์ในประเทศไทย. Bulletin of Applied Sciences.2019, 8(8), 78-87.

UNITED STATES ENVIRONMENTAL PROTECTION AGENCY (U.S.EPA). Method TO-14A. Determination of volatile organiccompounds (VOCs) in ambient air using specially prepared canisters with subsequent analysis by gas chromatography.

UNITED STATES ENVIRONMENTAL PROTECTION AGENCY (U.S.EPA). Method TO-15. Determination of volatile organic compounds (VOCs) in air collected in specially prepared canisters and analyzed by gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS).

กุลชาติ มีทรัพย์หลาก, ระบบไซเบอร์-กายภาพพื้นฐานสําคัญในการยกระดับเทคโนโลยี [online], [viewed 2022-01-01]. Available from: https://www.nectec.or.th/research/research-project/nectec-cps.html.

Mr. Digital.เทคโนโลยีเซนเซอร์ (Sensor Technology) [online]. Available from: https://ops.go.th/main/index. php/knowledge-base/article-pr/1520-sensor [viewed 2022-01-01].

สํานักอนามัยสิ่งแวดล้อม กรมอนามัย, คู่มือการปฏิบัติงานเพื่อการตรวจประเมินคุณภาพอากาศภายในอาคารสําหรับ เจ้าหน้าที. นนทบุรี: สํานักอนามัยสิ่งแวดล้อม กรมอนามัย, 2559.

สํานักอนามัยสิ่งแวดล้อมกรมอนามัย, คู่มือวิชาการ เรื่องสารอินทรีย์ระเหยง่ายในบรรยากาศ, กรุงเทพฯ: องค์การ สงเคราะห์ทหารผ่านศึกในพระบรมราชูปถัมภ์, 2555. ISBN 978-616-11-1333-9.

MOLHAVE, L. Volatile organic compounds, indoor air quality and health. Indoor Air, 1991, 1(4), 357-376. [9] LAWSON, Jon. How do you choose a VOC sensor [online]. Available from: https://www.engineerlive.com/content/how-do-you-choose-voc-sensor [viewed 2022-01-01].

อุมาพร สุขม่วง.การใช้ความสัมพันธ์เชิงเส้นในการประเมินวิธีทดสอบ.วารสารกรมวิทยาศาสตร์บริการ [online]. 2555, 60(188), 12-15. เข้าถึงจาก: http://lib3.dss.go.th/fulltext/dss_j/2555_60_188_p12-15.pdf [อ้างถึงวันที่ 1 มกราคม 2565].

RAJESH, G. and A. CHATURVEDI. Correlation analysis and statistical characterization of heterogeneous sensor data in environmental sensor networks. Computer Network. 2019, 164, 106902.

GROVER, A. and B. LALL. A Novel method for removing baseline drifts in multivariate chemical sensor. IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement. 2020, 69(9), 7306-7316.

ROWE, E. G. and T. A. WETTERGREN. Coverage and reliability of randomly distributed sensor systems with heterogeneous detection range. International Journal of Distributed Sensor Networks. 2009, 5(4), 303-320.