ฉบับทีÉ y เล่มทีÉ y, เลขหน้า ] ] – 70, 2560...

เกรยงไกร รกคา และคณะ, วารสารวจยเทคโนโลยนวตกรรม, ฉบบท เลมท , เลขหนา – 70, 2560.

55

การพฒนาระบบบนทกและแสดงผลขอมลภมอากาศ

ผานระบบสอสารไรสายซกบ

เกรยงไกร รกคา กตตพนธ คาเรอน และ นพพร พชรประกต *

คณะวศวกรรมศาสตร มหาวทยาลยเทคโนโลยราชมงคลลานนา เชยงราย

รบเมอ 3 กมภาพนธ 2560 ตอบรบเมอ 29 มถนายน 2560 เผยแพรออนไลน 1 กรกฎาคม 2560 © 2017 Rajamangala University of Technology Lanna. All Rights Reserved.

บทคดยอ

บทความนนาเสนอการพฒนาระบบบนทกและแสดงผลขอมลภมอากาศททางานผานระบบสอสารไรสายซกบ

และระบบปฏบตการแอนดรอยด เพอทจะใชในการตรวจวดสภาวะภมอากาศ เฝาตดตามสภาพอากาศในปจจบน

และเกบขอมลสถตไวใชในการวเคราะหทางดานพลงงาน สงแวดลอมและเกษตรกรรม โดยเครองบนทกและ

แสดงผลขอมลประกอบเซนเซอรตรวจวดคาอณหภม ความชน ความเรวลม ความเขมแสงอาทตย ปรมาณนาฝน

ซงจะแปลงขอมลเปนคาสญญาณทางไฟฟาและสงขอมลสญญาณไฟฟาผานระบบเครอขายไรสายตามมาตรฐาน

IEEE Zigbee 802.15.4 และเชอมตอกบบอรดไมโครคอนโทรลเลอร Arduino UNO R3 ในการบนทกขอมล

ลงแผนบนทกหนวยความจา และสงผานขอมลไปยงระบบแสดงผลทางคอมพวเตอรและอปกรณโทรศพทมอถอ

พกพาทใชระบบปฏบตการ Android สาหร บแหลงจายพลงงานจะใชพลงงานแสงอาทตยขนาด 20 W

และแบตเตอรสารองพลงงานขนาด 12 V 7.6 Ah เพอเปนแหลงจายใหกบอปกรณอเลกทรอนกส ผลการทดสอบ

ขอมลพบวามความถกตองแมนยาและมคาความผดพลาดอยในระดบไมเกนรอยละ 5

คาหลก : ระบบ Android เครอขายไรสาย ระบบบนทกและแสดงผลขอมลภมอากาศ มาตรฐานซกบ

*Corresponding author : [email protected] โทร. - - 1 ผชวยศาสตราจารย สาขาวศวกรรมไฟฟา

นกศกษา สาขาวศวกรรมไฟฟา

บทความวจย


56

A Weather Condition Data Logging and Monitoring System

Via Wireless Zigbee

Kriangkrai Rukkhom2 Kittiphan Khamruean2 and Nopporn Patcharaprakiti1*

Faculty of Engineering, Rajamangala University of Technology Lanna Chiangrai

Received 3 February 2017; accepted 29 June 2017; published online 1 July 2017 © 2017 Rajamangala University of Technology Lanna. All Rights Reserved.

Abstract

This paper presents the development of weather condition data logging and monitoring via wireless

ZigBee standard and android system. In order to measure of climate information is collected and used the

statistics data for energy, environment and agricultural application. The data logger and monitoring system

is composed of sensor to measure this parameter follow as temperature, humidity, velocity, solar irradiation

and rainfall. These parameters is measured and transduce to electrical signal and transmit data via

networking IEEE Zigbee 802.15.4 wireless standard and connect to microcontroller board Arduino UNO

R3 which used for record data to memory and transmitted to computer, notebook or mobile phone which

us android operating system. The solar cell 20 W and battery 12 V 7.6 Ah are used to supply energy for

data logging and monitoring system. The result of measurement found that the accuracy is satisfied and

error of data logging is less than 95%.

Keywords : Android System, Wireless Network, Weather Condition data logger and monitoring System,

Zigbee Standard

*Corresponding author : [email protected] โทร. - - 1 Assistant Professor, Department of Electrical Engineering, 2 Student, Department of Electrical Engineering

Research Article


57

1. บทนา

ปจจบนในประเทศไทยเรมมการตดตงสถาน

ตรวจวดสภาพอากาศแบบอตโนมตเพมมากขน

เพอทจะเกบขอมลของสภาพอากาศในปจจบน เชน

อณหภม ความชน ฝน ความเรวลม และพลงงาน

แสงอาทตย ฯลฯ เพอทจะนาขอมลมาใชในการ

พยากรณสภาพอากาศในอนาคต หรอเพอการแจง

เตอนทางภยพบตทางธรรมชาต เชน แผนดนไหว

นาทวม ไฟปา เปนตน ในดานพลงงานทดแทน ขอมล

ความเขมแสงของดวงอาทตยและความเรวลม

จะนามาใชประเมนศกยภาพและความเหมาะสมใน

การออกแบบ ตดตง ระบบผลตไฟฟาพลง ง าน

แสงอาทตยและพลงงานลม เพอใหเกดประสทธภาพ

และคมคาซงจากการสารวจพบวา ในสถานตรวจวด

อากาศทมในปจจบนคอนขางมราคาแพงและอปกรณ

บางชนตองนาเขาจากตางประเทศ และการพฒนาเพม

เซนเซอรในการตรวจวดคาชนดอนทาไดยากและ

มคาใชจายสง ดงนนการพฒนาชดสถานตรวจวด

อากาศโดยใชบอรดไมโครคอนโทรล เลอร และ

เซนเซอร ทผใชงานสามารถพฒนาไดเองโดยงายจง

เปนทางเลอกทไดรบความสนใจมากขน เนองจากจะ

ทาใหตรงตามความตองการของผใชงานและมตนทนท

ถกกวา โดยการพฒนาสถานตรวจวดอากาศในปจจบน

โดยทวไปม 2 ลกษณะ คอ แบบมสาย และแบบไรสาย

ทงนขนอยก บความเหมาะสมของสถานทตดตงใน

โครงการ ในงานวจย [1] การใชโปรแกรมสาเรจรปเชน

LABVIEW และสายสญญาณในตรวจวดและแสดงผล

ขอมลสภาวะอากาศ แตขอจากดของการสงขอมลแบบ

มสาย คอ ตองลงทนคาใชจายสายสญญาณ ยงยากใน

การเดนสาย และการตดตง ดงนนการสงขอมลแบบ

ไรสายจงไดความนยมสงขนในปจจบน มาตรฐาน

Zigbee (IEEE 802.15.4) เปนมาตรฐานหนงทไดรบ

ความนยมในการสงขอมลแบบไรสาย โดยมการพฒนา

ชดตรวจวดความเขมแสงอาทตย ขอมลสภาวะอากาศ

และเซนเซอรชนดอนๆ [2 - 4] และการปรบปรงขอมล

ใหมความถกตองแมนยา [5 - 6] นอกจากนยงไดมการ

นาพฒนาระบบตรวจวดอากาศโดยใชเครอขายไรสาย

[7] ใชควบคมบานอจฉรยะ [8] และประยกตใชก บ

หลกการอนเตอรเนตเพอทกสง (Internet of Thing) [9]

ดานพลงงาน [10] การเกษตร [11] และการประยกตใช

ในงานดานอนๆ [12] เปนตน ดงนนในบทความนจงได

นาเสนอแนวทางการพฒนาเครองวดบนทกและ

แสดงผลขอมลภมอากาศททางานผานระบบสอสาร

ไรสายซกบ บอรดไมโครคอนโทรลเลอร Arduino UNO

R3 ซงผพฒนาสามารถใชงานไดงาย และเลอกเพม

หรอลดเซนเซอรไดตามความเหมาะสมของผใชงาน

ตามลกษณะงานทงในดานพลงงาน สงแวดลอม

ภยพบตและดานเกษตรกรรม และยงนาไปใชในพนท

หางไกลทไมมแหลงพลงงานไฟฟา โดยใชพลงงาน

แสงอาทตยดวยเซลลแสงอาทตย วงจรอดประจและ

แบตเตอร มาเปนพลงงานจายใหกบอปกรณตางๆททา

การตรวจวด

2.วตถประสงค

1. เพอพฒนาเครองวดบนทกและแสดงผลขอมล

ภมอากาศ ดวยบอรด Audrino UNO R3

2. เพอทดสอบการรบสงขอมลไรสายมาตรฐาน

Zigbee และระบบปฏบตการ Android เปรยบเทยบ

เครองวดอางองและเครองวดทสรางขน

3. ทฤษฎทเกยวของ

ทฤษฎทเกยวของประกอบดวย เซนเซอร

ตรวจวด มาตรฐานการร บสงขอมล Zigbee บอรด

บนทกและเกบขอมล Arduino และระบบแสดงผลขน

ฐานขอมล 3.1 เซนเซอรทใชในการพฒนา แสดงดงรปท 1

ซงประกอบดวย


58

วดอณหภม/ความชน DHT 22

วดความเรวลม - m/s

ตรวจจบนาฝน

วดความเขมแสง BH1750

รปท 1 เซนเซอรตรวจวดคาสภาวะภมอากาศ

3.1.1 เซนเซอรวดอณหภมความชน ใช DHT22

ซงสามารถวดอณหภมได -40 - 80 ºC และสามารถ

วดความชนไดรอยละ 0 -100

3.1.2 เซนเซอรวดความเรวลม ใชเซนเซอรวดลม

แบบ 3 ถ วย Wind speed sensor voltage signal

0 - 5 V สามารถวดได 0 - 30 m/s

3. 1. 3 เซน เซอรตรวจจบ นาฝน ใชเซน เซอร

ตรวจจบนาฝน ทใชสญญาณอนาลอกเอาทพทออกมา

0 - 1023

3.1.4 เซนเซอรวดความเขมแสง ใช BH1750 ซง

สามารถวดแสงได 0 - 54612 lux และสามารถแปลง

เปนคา W/m2 ได

3.2 มาตรฐาน ZigBee (IEEE 802.15.4)

ZigBee เปนมาตรฐานสากลอยในมาตรฐาน

IEEE 802.15.4 เปนมาตรฐานการสอสารแบบไรสาย

ทมอตราการรบสงขอมลหลายระดบ ใชพลงงานตา

ราคาถก จดประสงคเพอใหสามารถสรางระบบท

เรยกวา Wireless Sensor Network ได โพรโทคอล

ZigBee ถกออกแบบมาเฉพาะในสวนของ Application

layer, Application support layer และ Network layer

เทานนแตใช MAC layer และ Physical layer ตาม

มาตรฐาน IEEE 802.15.4 โดยใชความถ 2.4 GHz

ม 16 ชองสญญาณ อตราการรบสงขอมล 250 kbps

ซงแบงชนดอปกรณในเครอขายออกเปน 2 ประเภท

คอ

1. FFD ( Full Function Device ) หมายถง อปกรณ

ทสามารถทางานไดทกอยางในเครอขาย

2. RFD (Reduce Function Device) หมาย ถ ง

อปกรณทถกลดความสามารถการทางานในเครอขาย

การแบงชนดของอปกรณยง ไดแบง ต าม

ลกษณะการทางาน คอ

1. Coordinator เ ปนอปกรณประเภท FFD ทา

หนาทสรางระบบเครอขาย กาหนด Network Address

ใหกบ device ทอยในระบบเครอขายไมใหซากน

2. End Device เปนอปกรณปลายทาง สามารถ

เปนอปกรณประเภท FFD หรอ RFD กไดทาหนาท

ตรวจสอบและควบคมการทางานตาง ๆ

3. Router เปนอปกรณประเภท FFD ทาหนาท

รบสงขอมลในเสนทางตาง ๆ ของเครอขาย ตรวจสอบ

และควบคมการทางานตางๆไดเหมอนกบ End device


59

รปท 2 รปแบบของ ZigBee Stack

รปท 3 สวนประกอบของหนวยรวมเซนเซอร

อกทงยงทาหนาทเพมระยะใหกบระบบเครอขาย และ

เพมจานวนของจดเชอมตอ

อปกรณโครงขายเซนเซอรไรสายซกบ ไดนา

ชนกายภาพ ( Physical layer) และชนควบคมการ

เขาถง (MAC layer) ของ IEEE 802.15. 4 ซง เ ปน

มาตรฐานการกาหนดการสอสารไรสายสวนบคคล

(Wireless personal area network: WPAN) มาทางาน

ในระดบชนทตากวา (2 ระดบชนลางสด) เชน เรองของ

ระดบกาลงส ญญาณ คณภาพ การควบคม ความ

ปลอดภย ฯลฯ แตในระดบชนถดไปจะเปนรปแบบของ

Zigbee Stack ดงแสดงในรปท 2

3.3 เครอขายเซนเซอรไรสาย

เครอขายเซนเซอรไรสาย (Wireless Sensor

Network) คอ การใชอปกรณเซนเซอรเลกๆ จานวน

มากเพอตรวจวดคณสมบตตางๆ ของสงแวดลอมท

นาสนใจและประมวลผลขอมลเหลานน ซงมหลกการ

ดงรปท 3

3.3.1 กลมสวนประกอบหลก

ก) เซนเซอร (sensor) ทาหนาทวดคาตางๆ

จากสภาพแวดลอมตามแตชนดของเซนเซอร เชน

ความชน อณหภม ความเขมแสง ควน ความเรง

แรงสนสะเทอน ความเคลอนไหว ความลก ความเปน

กรดหรอดาง เปนตน

ข) หนวยร บ-สงขอมลไรสาย (transceiver

unit) ทาหนาทรบ-สงขอมลแบบไรสายในยานความถ

สาธารณะ (ISM band) เพอรบ-สงขอมลระหวางหนวย

รวมเซนเซอรขางเคยง

ค) ห นวยประมวลผล ( processing unit)

ตดตอกบเซนเซอรเพอสงงานหรอรบขอมลทวดไดจาก

เซนเซอร เพอนาไปประมวลผลเปนขอมล จดเกบลงใน

หนวยความจา รอการรองขอขอมลหรออาจสงขอมล

ทนทผานทางหนวยร บ -สงขอมลไรสาย ห นวย

ประมวลผลกลางอาจรบขอมลจากระบบระบตาแหนง

เพอช วย ในการปร ะมวลผลต า งๆ ห รอห น วย

ประมวลผลกลางอาจทาหนาทควบคม การเคลอนท

ของหนวยรวมเซนเซอรผานทางระบบเคลอนท

นอกจากนห นวยประมวลผลกลางยงท าหน าท

ประมวลผลเครอขายและหาเสนทางในการสงขอมล

ของหนวยรวมเซนเซอร

ง) แหลงพลงงาน (power unit) เกบสะสม

พลงงานและใหพลงงานกบทกสวนประกอบบนหนวย

รวมเซนเซอร แหลงพลงงานจะร บพลงงานจาก

แหลงกาเนดพลงงานหากหนวยรวมเซนเซอรม

แหลงกาเนดพลงงาน

3.3.2 กลมสวนประกอบเพมเตม

ก) ระบบระบตาแหนง (positioning unit) เปน

หนวยระบตาแหนงของหนวยรวมเซนเซอรโดยใช

GPS เพอ นาขอมลตาแหนงไปประมวลผล เชน


60

รปท 4 บอรดไมโครคอนโทรลเลอรArduino UNO R3

หาเสนทางเพอสงขอมล หาตาแหนงสาหร บการ

เคลอนทของหนวยรวมเซนเซอรเปนตน

ข) ระบบเคลอนท (mobilizing unit) ทาหนาท

เคลอนยายตาแหนงของเซนเซอร เพอวตถประสงค

ตางๆ เชน จดรปแบบโครงสรางเครอขาย ตดตามวตถ

เคลอนทหาสญญาณสอสาร เปนตน

ค) แหลงกาเนดพลงงาน(power generator

unit) ทาหนาทกาเนดพลงงานจากสงแวดลอม เชน

พลงงานลม ความรอน ปฏกรยาเคม การสนสะเทอน

เปนตน ใหเปนพลงงานไฟฟาเพอเกบสะสมและใช

ตอไป เพอชดเชยพลงงานทถกใชไปทาใหตวเซนเซอร

ไรสายทางานไดเปนเวลานาน

. ทฤษฎ ส มองกลอจ ฉ รยะ ดวยไมโคร-

คอนโทรลเลอร

ระบบฝงตว หรอ สมองกลฝงตว เปนระบบ

คอมพวเตอรขนาดจวทฝงไวในอปกรณเครองใชไฟฟา

และเครองเลนอเลกทรอนกสตางๆ เพอเพมความฉลาด

ความสามารถใหกบอปกรณเหลานนผานซอฟตแวร

คาวาระบบฝงตว เกดจากการทระบบนเปนระบบ

ประมวลผลเชนเดยวกบระบบคอมพวเตอร แตวา

ร ะ บ บ น จ ะ ฝ ง ต ว ล ง ใ น อ ป ก ร ณ อ น ๆ ท ไ ม ใ ช

เครองคอมพวเตอร

บอรดไมโครคอนโทรลเลอร(Microcontroller

Board) Arduino Uno R3 ดงแสดงในรปท 4 เปนบอรด

ไ ม โ ค ร ค อ น โ ท ร ล เ ล อ ร แบ บ Open- source บ น

แพลตฟอรม Arduino ของแทจากผผลต arduino.cc

ประเทศอตาล ออกแบบมาใหใชงานไดงาย ใชชพ

ATmega328 เปนแบบ PDIP เมอมการเสยกสามารถ

ถอดออก และเปลยนใหมได ม Digital Input / Output

14 พอรต สามารถทางานแบบ PWM (pulse width

modulate) ทงหมด 6 พอรต มสวนแปลงสญญาณ

อนาลอกเปนดจตอล (Analog to Digital Converter)

ทงหมด 6 พอรต บนบอรดตดตงส ญญาณนาฬกา

ภายนอก ความถ 16 MHz พรอมดวยพอรต USB และ

หวเสยบไฟเลยงบอรด บนบอรดยงสามารถดาวนโหลด

โปรแกรมโดยตรงได โดยผานหวเสยบ ICSP และยงม

ป ม Reset ใหบนบอรดอกดวย บนบอรดตดตง

ไมโครคอนโทรเลอร ATmega16U เพอชวยในการสง

ขอมลแบบอนกรมผานทาง USB (Usb to Serial

Converter) การสงผานขอมลสามารถทาไดรวดเรว

3.5 เครองเกบขอมล (Data Logger)

Data logger คอ อปกรณทใชสาหร บ เกบ

บนทกขอมลทเปนสญญาณชนดตางๆ โดย Data

Logger จะม Memory สาหร บ เกบคาทว ดไดขอ ง

สญญาณ ตามชวงเวลาการบนทกทกาหนดไวโดย

อต โนมต และใชคอมพว เตอร ในการ เรยกอ าน

ขอมลจากหนวยความจาของ Data Logger ดงแสดง

ในรปท 5

จากรปท 5 Data Logger จะร บคาทบนทก

จากตว Sensor นามาผาน Signal Convertor เพอทา

การแปลงสญญาณทรบมาใหเปนสญญาณท A/D ของ

Data Logger สามารถนามาใชในการแปลงใหเ ปน

ขอมล Digital ไดหลงจากนน Data Logger อาจนา

ขอมล Digital นนมาประมวลผลหรอนาขอมลมา

ตรวจสอบเพอทาการสงสญญาณไปเตอนผใชวาขอมล

มคามากไปหรอนอยไปได แลวจงนาขอมลทไดไป

เกบบนทกใน Memory ของ Data logger หรอบนหนา

จอคอมพวเตอรได


61

รปท 5 ฟงกชนการทางานของ Data Logger

รปท 6 บลอกไดอะแกรมแสดงการทางานของระบบ

4. กรอบแนวคด

กรอบแนวคดงานวจยแสดงดงในรปท 6

ทระบภาพรวมของระบบภาครบ โดยมเซนเซอร

ตรวจวดคาสภาวะอากาศ คอ อณหภม ความชน

ความเขมแสง ความเรวลม การตรวจจบนาฝนโดยใช

ไมโครคอนโทรลเลอร Arduino ทเกบบนทกขอมลใน

SD Card ได และสงขอมลตรวจวดสภาวะอากาศผาน

ระบบซกบและไมโครคอนโทรลเลอร Arduino ท

แสดงผลบนหนาจอคอมพวเตอรหรอระบบ Android ใน

มอถอหรอสมารทโฟนได

5. วธการวจย

ในการดาเนนงานวจย มกระบวนการทางานดง

แสดงในรปท 7 ในการทางานของระบบนนจะประกอบ

ไปดวย 2 สวนคอภาคสงและภาครบ

5.1 ภาคสง จะมเซนเซอรอย 5 ตว จากนนบอรด

ไมโครคอนโทรลเลอรจะรบสญญาณจากเซนเซอรมา

เพอประมวลผลตางๆและสงไปบนทกขอมล ในสวน

Data Logger ใน SD Card จากนนกสงไปยงโมดลสง

ขอมลไรสาย Zigbee เพอทจะสงขอมลไปยงภาครบ

รายละเอยดบลอกไดอะแกรมภาคสง แสดงดงรปท 8


62

รปท 7 กระบวนการทางาน

5. 2 ภ าคร บ เ มอ ไดร บขอม ล กจ ะมาท าการ

ประมวลผลในบอรดไมโครคอนโทรเลอรจากนนบอรด

ไมโครคอนโทรลเลอรกจะมโมดลไวไฟอกหนงตวโดยท

โมดลไวไฟจะรบสญญาณ IP มาจากเราเตอรเพอทจะ

สงขอมลเขาไปยง Database เพอทจะแสดงขอมลใน

คอมพวเตอรและแสดงขอมลในมอถอได รายละเอยด

บลอกไดอะแกรมภาคสง แสดงดงรปท 7

การออกแบบโครงสราง และชดรบทตดตง

เซนเซอรไมโครคอนโทรลเลอร กลองควบคมและ

แผงวงจรเซลลแสงอาทตย แสดงดงรปท 10 และภาพ

ชดเสาตรวจอากาศทสรางขนมาจรงแสดงดงรปท 11

และวงจรภายในดงรปท 12

6. ผลการทดลองและการอภปราย

ในการทดลองชดบนทกและแสดงผลขอมล

สภาวะอากาศ ไดทาการทดลอง สวน คอ การทดลอง

ระยะในพนทโลง เพอหาระยะทาการรบสงขอมล และ

การทดลองเกบขอมลจรงตามลกษณะการใชงาน โดย

ใหภาครบอยในตวอาคาร ผลการทดลองการร บสง

ขอมลในพนทโลง แสดงไดดงตารางท ซงพบระยะท

รบสงขอมลไดสงสด m

. การทดลองเกบขอมลในพนทโลงและระยะ

ทาการจรงตามลกษณะการใชงาน

ในการทดลองเกบขอมลจรงตามลกษณะการ

ใชงาน ไดนาเสาตรวจอากาศไปไวบนดาดฟา และทา

การทดลองรบสงขอมลภายในตก ผลปรากฏวา


63

รปท 8 บลอกไดอะแกรมภาคสง

รปท 9 บลอกไดอะแกรมภาครบ


64

รปท 10 การออกแบบโครงสรางของเสาตรวจวด

อากาศ

รปท 11 เสาตรวจอากาศทสรางขนมา

รปท 12 อปกรณภายในตเสาสงขอมล

รปท 13 ภาครบขอมลแสดงผลในคอมพวเตอรและ

แอนดรอยด

สามารถรบสงขอมลไดถงชน ของอาคาร ซงม

ระยะทาง m ดงแสดงในรปท

6.2 การแสดงผลในคอมพวเตอร

ในสวนของการแสดงผลในระบบคอมพวเตอร

แบงออกเปน 2 สวน คอ แสดงแบบตารางโดยใช

โปรแกรม Appserv และแสดงแบบกราฟโดยใช

โปรแกรม ThingSpeak แ ล ะ ร ะบบแอนด ร อ ย ด

ดงแสดงในรปท 14 และ 15

6.3 ผลทดลองเทยบคาผดพลาด

ทาการทดลองเทยบคาความผดพลาดของ

เครองวดทสรางขนและเครองวดทใชงานทวไป ทาการ

ทดลอง ในวนท 8 กรกฎาคม 2559 โดย เทยบ

คาความชน อณหภม ความเขมแสง ความเรวลม และ

หาคาความผดพลาดกบเครองวดอางอง โดยใชสมการ

ท 1 ผลการเปรยบเทยบคาความถกตองของความชน

อณหภม ความเรวลม ความเขมแสง แสดงดงตารางท

2 – 5 และรปท 16 - 20


65

ตารางท 1 ผลการทดลองการรบสงขอมลในพนทโลง

ระยะทดลอง (เมตร) การรบสงขอมลในพนทโลง การรบสงขอมลในตวอาคาร

10 ได ได

20 ได ได

30 ได ได

40 ได ได

50 ได ได

60 ได ได

70 ได ได

80 ได ไมได





130 ไมได ไมได

ตารางท 2 ผลเปรยบเทยบคาความถกตองของความชนสมพทธ เวลา (h) ความชนเครองวดอางอง (%RH) ความชนเซนเซอร (%RH) ความผดพลาด (%)

8 78.5 77.3 1.53

9 68.1 65.2 4.26

10 56.4 54.4 3.55

11 39.6 37.1 6.31

12 45.2 44.6 1.33

13 54.6 51.9 4.95

14 44.8 41.7 6.92

15 41.7 38 8.87

16 52.3 50 4.40

17 54.1 51.3 5.18

คาเฉลย 53.53 51.15 4.73

การหาเปอรเซนตความผดพลาด

Error =คาเครองวดอางอง คาเซนเซอร

คาเครองวดอางอง×100 (1)

จากตารางท 2 แสดงผลการเปรยบเทยบคาความถกตองระหวางเครองวดอางอง และความชนเซนเซอรทพฒนาขน ซงพบวามคาความชนสมพทธจากเครองวดอางองเฉลยรอยละ 53.53 และความชน


66

ตารางท 3 ผลเปรยบเทยบคาความถกตองของอณหภม เวลา อณหภมเครองวดอางอง (ºC) อณหภมเซนเซอร (ºC) ความผดพลาด (%)

8 27.6 26.4 4.35

9 29.5 28.2 4.41

10 30.2 30.7 -1.66

11 33.2 34.4 -3.61

12 31.4 30.9 1.59

13 31.8 30.2 5.03

14 31.6 31.8 -0.63

15 33.1 32.8 0.91

16 30.9 30.1 2.59

17 32.1 30 6.54

คาเฉลย 31.14 30.55 1.95

ตารางท 4 ผลเปรยบเทยบคาความถกตองของความเรวลม เวลา เครองวดลมอางอง (m/s) เซนเซอรลม (m/s) ความผดพลาด (%)

8 2.2 2.2 0%

9 1.4 1.3 7%

10 2.1 2.1 0%

11 1.3 1.2 8%

12 2.4 2.3 4%

13 3.2 3.1 3%

14 2.1 2.1 0%

15 2 2.1 -5%

16 0.05 0 -

17 0.2 0 -

คาเฉลย 2.09 2.05 2%

สมพทธเฉลยรอยละ 51.15 และมคาความผดพลาดเฉลยรอยละ 4.73 โดยคาความผดพลาดจะเกดสงในชวงคาความชนสมพทธตา

จากตารางท 3 แสดงผลการเปรยบเทยบ คาความถกตองระหวางอณหภมและเซนเซอรอณหภมทพฒนาขน ซงพบวามคาอณหภมจากเครองวดอางอง

เฉลย 31.14ºC และอณหภมจากเซนเซอร 30.55 ºC และมคาความผดพลาดเฉลยรอยละ 1.95 จากตารางท 4 แสดงผลการเปรยบเทยบการวดคาความถกตองของความเรวลมระหวางเครองวดอางองและเซนเซอรวดความเรวลมทพฒนาขน ซง


67

ตารางท 5 ผลการทดลองเปรยบเทยบคาความถกตองของความเขมแสง เวลา เครองวดแสงอางอง (W/m2) เซนเซอรแสง (W/m2) ความผดพลาด (%)

8 2.2 2.2 0%

9 1.4 1.3 7%

10 2.1 2.1 0%

11 1.3 1.2 8%

12 2.4 2.3 4%

13 3.2 3.1 3%

14 2.1 2.1 0%

15 2 2.1 -5%

16 0.05 0 -

17 0.2 0 -

คาเฉลย 2.09 2.05 2%

ตารางท 6 สรปความผดพลาดของพารามเตอรทตรวจวด ลาดบ คาพารามเตอร ความผดพลาด (%)

1 ความชนสมพนธ 4.73

2 อณหภม 1.95

3 ความเรวลม 2.00

4 ความเขมแสง 3.14

รปท 20 กราฟแสดงขอมลความชน 24 h รปท 21 กราฟแสดงขอมลอณหภม 24 h

รปท 22 กราฟแสดงขอมลตรวจจบนาฝน 24 h


68

รปท 23 กราฟแสดงขอมลความเรวลม 24 h

รปท 24 กราฟแสดงขอมลความเขมแสง 24 h

พบวามคาความเรวลมจากเครองวดอางอง มคาเฉลยรอยละ 2.09 และความเรวลมจากเซนเซอร เฉลย รอยละ 2.05 และมคาความผดพลาดเฉลยรอยละ 2 โดยคาความผดพลาดจะเกดสงในชวงความเรวลม มคาตา

จากตารางท 5 แสดงผลการเปรยบเทยบการ

วดคาความถกตองของความเขมแสงระหวางเครองวด

อางอง และเซนเซอรว ดความเขมแสงทพฒนาขน

ซงพบวามคาความเขมแสงจากเครองวดอางองม

คาเฉลย 347.5 W/m2 และความเขมแสงจากเซนเซอร

เฉลย 340 W/m2 และมคาความผดพล าด เฉลย

รอยละ 3.14 โดยคาความผดพลาดจะเกดสงในชวง

ความเขมแสงมคาตา

หลงจากไดทาการทดสอบคาความถกตองของ

พารามเตอรแตละตว พบวามคาความผดพลาดดง

แสดงดงตาราง ซงมคาความผดพลาดไมเกนรอยละ 5

ดงแสดงในตารางท 6

6.4 ผลทดลองเกบขอมล 24 ชวโมง

จงไดทาการเกบคาทดลอง ความชนสมพทธ

อณหภม ความเรวลม และความเขมแสง เปนเวลา

24 h เวลา pm วนท 8/7/59 - เวลา pm วนท

9/7/59

จากการทดลองเบองตนไดทาการเกบขอมล

24 hr แลวนามาแสดงผลในรปแบบกราฟในวนเวลา

ดงกลาวจะเหนผลไดวา ความชนจะมคาสงสดอยท

รอยละ 93.7 ในชวงเวลาประมาณ 3 am และมคาตาสด

รอยละ 32.9 ในชวงเวลาประมาณ 3 pm คาอณหภม

จะมคาสงสดอยท 35.2 ºC ในชวงเวลาประมาณ pm

และมคาตาสด 23.9 ºC ในชวงเวลาประมาณ am

คาตรวจจบนาฝนจะมคาเปลยนแปลงเนองจากวนททา

การทดลองมฝนตกบางชวง คาความเรวลมจะม

คาสงสดอยท 6 m/s ในชวงเวลาประมาณ pm และม

คาตาสด 0 m/s คาความเขมแสงจะมคาสงสดอยท

1173 W/m2 ในชวงบาย และมคาตาสด 0 W/m2

ในชวงเวลากลางคนและเชามด อยางไรกตามหาก

ตองการใชขอมลทถกตองแมนยา ควรนาเครองวดและ

บนทกขอมลไปทาการสอบเทยบกบเครองวดมาตรฐาน

อางองทไดรบการรองรบตามมาตรฐาน ISO17025 ก

จะทาใหเครองมอและขอมลทตรวจวดมความนาเชอถอ

และยอมรบไดมากยงขน

7. สรป

บทความนนาเสนอการพฒนาชดตรวจวดและ

บนทกขอมล พรอมแสดงผลสภาวะอากาศ อณหภม

ความชน ความเรวลม ความเขมแสงอาทตยและ

ปรมาณนาฝน โดยใชเซนเซอรและบอรด Arduino ใน

การพฒนา จากผลการทดลองพบวาในการรบสงขอมล

แบบไรสายใชไดจรงและใชโมดล Zigbee มาเปน

ตวร บสงขอมลไดไกลสดในทโลง 120 m และเมอ

นาเสาตรวจอากาศขนไปไวบนดาดฟา การรบสงขอมล

ไดไกลสดถงชน 3 ของอาคาร คดเปนระยะทาง

ประมาณ 70 m ทงนเนองมาจากสงกดขวางของตวตก


69

และสงอน ๆ ในสวนการแสดงผลนนมการแสดงแบบ

ตารางโดยใชโปรแกรม Appserv และแสดงแบบกราฟ

โดยใชโปรแกรม ThingSpeak ไดแสดงผลเปน 2 สวน

คอแสดงในระบบคอมพวเตอร ในระบบคอมพวเตอร

แสดงใน Database ทสามารถเกบขอมล ไดแล ะ

สามารถดยอนหลงไดและไดแสดงแบบ Real time ใน

ทก ๆ 30 s สวนการแสดงในระบบแอนดรอยดมการ

แสดงแบบ Real time ในการแสดงผลนนจะแสดงไดใน

ระยะ Wifi ทปลอยสญญาณมาเทานน จากผลการ

ทดลองใชเครองวดเทยบอางองเหนไดวาเสาตรวจ

อากาศทสรางขนนนใชไดจรงมคาใกลเคยงกนอาจจะม

คาผดพลาดเลกนอย ซงสามารถนาชดตรวจวดไปทา

การสอบเทยบเพอนาไปใชในการเกบขอมลจรงตอไป

8. กตตกรรมประกาศ

ผ วจ ย ข อขอบพระคณมห า วท ย า ลย

เทคโนโลยราชมงคลลานนาเชยงรายทไดใหความ

อนเคราะหสถานทในการทดลองวจย

9. เอกสารอางอง

[1] M. Benghanem. A low cost wireless data

acquisition system for weather station

monitoring, Renewable Energy 35( 2010) :

862–872., 2010.

[2] S. F. Abdul Aziz, S. I. Sulaiman, H. Zainuddin.

A Prototype of an Integrated Pyranometer

for Measuring Multi- Parameters, Malaysia. ,

2013.

[3] Firdaus, Ahriman, R. Akbar, E. Nugroho.

Wireless Sensor Networks for Microclimate

Telemonitoring using ZigBee and WiFi,

Indonesia., 2014.

[4] J. T. Devaraju, K. R. Suhas, H. K. Mohana,

Vijaykumar A. Patil. Wireless Portable

Microcontroller based Weather Monitoring

Station, Journal Measurement, Volume 76,

December 2015 : 189 – 200., 2015

[5] W. Tsai Sung, J. Ho Chen, C. Li Hsiao,

J. Syun Lin. Multi- Sensors Data Fusion

Based on Arduino Board and XBee Module

Technology, Taiwan.2014

[6] S. Kabir, M. A. Shorif, H. Li, Q. Yu. A Study

of Secured Wireless Sensor Networks with

Xbee and Arduino, 2nd International

Conference on Systems and Informatics

( ICSAI) , 15 - 17 Nov. 2014, Shanghai,

China., 2014.

[7] M. Kollam, S. R. Bhagya Shree Shree.

Zigbee Wireless Sensor Network for Better

Interactive Industrial Automation, Third

International Conference on Advanced

Computing ( ICoAC) , 14- 16 Dec. 2011,

Chennai, India., 2011.

[8] M. Rahaman Laskara, R. Bhattacharjeea,

M. Sau Giria and P. Bhattacharyab. Weather

Forecasting using Arduino Based Cube-Sat,

Procedia Computer Science 8 9 : 3 20 –

323., 2016.

[9] B. Lia, J. Yu. Research and application on

the smart home based on component

technologies and Internet of Things,

Procedia Engineering 15 : 2087 – 2092. ,

2011.

[10] S. Nontasud. The Control of Electrical

Energy Consumption using Wireless

Automated System, Procedia Engineering

8 : 15–18., 2011.

[11] E. Goldshteina and et. al. Development of

an automatic monitoring trap for


70

Mediterranean fruit fly (Ceratitis capitata) to

optimize control applications frequency,

Computers and Electronics in Agriculture,

Volume 139, 15 June 2017 : 115 –125. ,

2017.

[12] G.Ohring and et.al. Applications of Satellite

remote sensing in numerical weather and

climate prediction, Advance Space Res.

30(11) : 2433 - 2439., 2002.

ฉบับทีÉ y เล่มทีÉ y, เลขหน้า ] ] – 70, 2560...

Documents