โดย สถาบันสารสนเทศทรัพยากรน้าและการเกษตร

โทรมาตรเคลื่อนที่ขนาดเล็กคืออะไร
ระบบโทรมาตร คือ อุปกรณที่สามารถตรวจวัดคาทางฟสิกส เคมี หรือ ชีวภาพ แลวสงคาที่วัดไดไปยังที่ที่กําหนดไวไดเอง ในเงื่อนไขตางๆ ที่กําหนดไว คาหรือขอมูลที่ตรวจวัดอาจจะเปน ขอมูลระดับเสียง อุณหภูมิ ความชื้น คาความเปนกรด ดาง หรือ ปริมาณออกซิเจนที่ละลายในน้ำ หรือ แมกระทั่งภาพถาย หรือ ขอมูลที่เกิดขึ้นจากตัวระบบ
โทรมาตรเอง เชน สถานะการทํางาน เป็นต้น

ระบบโทรมาตรเคลื่อนที่ขนาดเล็ก เปนระบบโทรมาตรที่ออกแบบมาใหมีขนาดเล็ก ติดตั้งงาย ใชเวลาติดตั้งนอย และสามารถถอดเคลื่อนยายไดโดยงาย

ตนแบบมาจาก Field Server ของประเทศญี่ปุ่น
ระบบโทรมาตรเคลื่อนที่ขนาดเล็ก ไดรับแนวคิดในการนําอุปกรณมาใชตรวจวัดและสงขอมูลระยะไกล จากอุปกรณที่เรียกวา Field Server ของประเทศญี่ปุ่น ซึ่งวิจัยและพัฒนาโดยหนวยงานดานการเกษตรของรัฐบาลประเทศญี่ปุ่น (NARO) เหตุที่เรียกวา Field Server นั้น ตองเขาใจลักษณะพื้นฐานการสื่อสารที่ใชในประเทศญี่ปุ่น
เสียกอน กลาวคือ ในประเทศญี่ปุ่นมีความกาวหนาทางเทคโนโลยี รวมถึงการสื่อสาร ดังนั้นรูปแบบการใหบริการสื่อสารของญี่ปุ่น มีหลายรูปแบบ ซึ่งรูปแบบหนึ่งที่เปนที่นิยมอยางมากในประเทศญี่ปุ่น คือ WI-FI หรือ ที่เรียกวา Wireless LAN เปนการสื่อสารของอุปกรณเชนเดียวกับการใชงานบนอินเทอรเน็ต ในบานเรา ทําใหอุปกรณไรสายตางๆ เชื่อมตอและใชงานบนอินเทอรเน็ต ไดโดยงาย ไมจําเปนตองเปนเครื่องคอมพิวเตอร อาจจะเปนโทรศัพทมือถือ หรืออุปกรณสงขอมูลตางๆ ระบบนี้มีขอดี คือ สามารถเชื่อมตอไดกับระบบอินเทอรเน็ตโดยตรง และเปนมาตรฐานกลางที่มีการใชงานกันอยูแลวทั่วโลก สามารถกําหนดรูปแบบการสื่อสารถึงตัวอุปกรณไดโดยตรงผานระบบ IP ดังนั้น อุปกรณ์ตางๆ ที่รับสงขอมูลดวยระบบนี้จึงมีความสามารถรับสงขอมูลและพัฒนาใหเชื่อมตอการทํางานไดหลากหลายมากขึ้น โครงขายนี้สามารถใชงานไดครอบคลุมทั้งประเทศญี่ปุ่น รวมถึงประเทศเกาหลี ก็ใชระบบนี้เชนกัน สําหรับประเทศไทย ระบบนี้กําลังพัฒนาและปรับใชในระบบ WI-FI ของ บริษัท True Move นั้นเอง ดังนั้น อุปกรณสามารถทํางานได
เชนเดียวกับเครื่องคอมพิวเตอรที่ตอเขาอินเทอรเน็ต สามารถสงขอมูลทั้งรูปภาพ เสียง วิดีโอ ดังนั้น อุปกรณดังกลาวจึงทํางานเปน Server ไดดวยตัวเอง แตเปน Server ที่ไมไดติดตั้งไวในหอง แตเปนอุปกรณที่ติดตั้งอยูภายนอก ในภาคสนาม เพื่อใชรับสงขอมูล จึงเรียกวา Field Server นอกจากจะมีหัววัดเพื่อตรวจวัดและสงคาขอมูลตางๆ แลว ยัง
สามารถติดกลองวิดีโอเพื่อถายภาพและสงภาพวิดีโอเขาอินเทอรเน็ตโดยผูใชจะอยูที่ไหนก็ไดถาสามารถเชื่อมอินเทอรเน็ต ก็จะสามารถดูขอมูลตางๆ และสั่งงานอุปกรณ Field Server ไดโดยตรง

พัฒนาเพื่อประยุกตใหเหมาะสมในประเทศไทย

เมื่อป พ.ศ. 2546 หนวยงาน NARO ประเทศญี่ปุ่น ไดนําเสนออุปกรณ Field Serve เผยแพรในงานประชุมวิชาการ APAN ซึ่งมีกลุมประเทศตางๆ เขารวมและสนใจในประสิทธิภาพของอุปกรณดังกลาว เนื่องจาก มีรูปทรงเล็กเคลื่อนยายและติดตั้งไดโดยงายสามารถประยุกตใชงานไดหลากหลายรูปแบบและมีราคาถูกศูนยเทคโนโลยี
อิเล็กทรอนิกสและคอมพิวเตอรแหงชาติ หรือ เนคเทค เปนหนวยงานที่รับเอาเทคโนโลยี Field Sever นี้มาทดลองประยุกตใชใหเขากับลักษณะการใชงานในประเทศไทย แตเนื่องจากการสื่อสารในประเทศไทย มีการใหบริการ Wi-Fi ไมครอบคลุมเชนในประเทศญี่ปุ่น จึงตองมีการปรับเปลี่ยนวิธีในการส่งข้อมูลใหเหมาะสม ซึ่งในระบบโทรมาตรที่มีใชกัน
อยูทั่วไป มักใชการสงขอมูลในรูปของคลื่น VHF หรือ UHF ซึ่งเปนความถี่ที่ไดรับการจัดสรรเฉพาะ ซึ่งปจจุบันชองความถี่มีอยูอยางจํากัดและไมสะดวกในการใชงานที่หลากหลาย ทางเนคเทคจึงเลือกใชการสื่อสารผานเครือขายโทรศัพทเคลื่อนที่ ในโหมดของการสื่อสารดิจิตอล หรือ GPRS (General Packet Radio Service) ซึ่งปจจุบันมีการใช
งานอยางแพรหลายในโทรศัพทเคลื่อนที่ทั่วไป และเมื่อเครือขายโทรศัพทเคลื่อนที่ไดเพิ่มขยายเครือขายสถานีมากขึ้น ครอบคลุมพื้นที่สวนใหญ และไมจํากัดจํานวนการเชื่อมตอ อีกทั้งยังสามารถพัฒนารูปแบบการใชงานที่หลากหลายมากขึ้น โดยคุณภาพของเครือขายการสื่อสารนั้น บริษัทผูใหบริการทั้ง AIS และ DTAC เปนผูดูแลและขยายเครือขายอยู่เสมอ จึงเปนรูปแบบที่เหมาะสมตอการใชงาน แตยังมีขอดอยบางประการเชน ในจุดอับสัญญาณโทรศัพท ทําใหไม่สามารถสงขอมูลได ซึ่งตองมีการพัฒนาระบบการสื่อสารอื่น ชวยเสริมการรับสงขอมูลในพื้นที่อับสัญญาณ เชน เพิ่มอัตราขยายสัญญาณในรูปแบบตางๆ หรือ ประยุกตใชการสื่อสารแบบอื่นๆ เพิ่มเติม เพื่อใหการสื่อสารสามารถใชงานได

ระบบโทรมาตรเคลื่อนที่ขนาดเล็ก เปนโครงการที่นําเอาเทคโนโลยีของอุปกรณ Field Server มาประยุกต ปรับใชใหเหมาะสมกับประเทศไทย โดยเริ่มศึกษา พัฒนา ทดสอบ โดยเนคเทค และตอมาโอนยายงานไปอยูกับสถาบันสารสนเทศทรัพยากรน้ำและการเกษตร ทําใหไดตนแบบอุปกรณที่เหมาะสมกับการใชงานในประเทศไทย ทั้งเรื่องหัววัด การเชื่อมตอ และการสื่อสาร และเมื่อทําไปทดสอบใชงานเพื่อเสริมการทํางานในระบบโทรมาตรที่หนวยงานมีใช้อยู เชน กรมชลประทานจึงเรียกอุปกรณนี้วา ระบบโทรมาตรเคลื่อนที่ขนาดเล็ก เนื่องจากสามารถสงขอมูลระยะไกล มีขนาดเล็ก ติดตั้งงายเคลื่อนยายสะดวก จึงถือไดวาเปนอุปกรณที่พัฒนาโดยคนไทย ประยุกตใชเทคโนโลยีของตนเองและนํามาใชงานไดอยางเหมาะสมในประเทศ

ระบบนี้ทํางานอยางไร

อุปกรณโทรมาตรเคลื่อนที่ขนาดเล็ก มีการทํางานไมซับซอนและเนนใชมาตรฐานในการเชื่อมตอที่เขาใจงายและมีใชอยูทั่วไป โดยจะแบงการทํางานออกเปน 3 สวน ตามลักษณะการทํางานของอุปกรณ คือ

1. อุปกรณตรวจวัด ประกอบดวยชุดหัววัดแบบตางๆ โดยใหคาสัญญาณที่วัดไดในรูปแบบมาตรฐาน คือ 0 - 5 V หรือ 4 - 20 mA ซึ่งปจจุบันมีผูผลิตหัววัดแบบตางๆ มากมายหลายชนิด หลากลักษณะการใชงาน โดยระบบโทร มาตรเคลื่อนที่ขนาดเล็ก สามารถติดหัววัดไดทุกชนิด ตามมาตรฐานดังกลาว ปจจุบันที่ใชอยูไดแก ชุดหัววัดอุณหภูมิ ความชื้น ความกดอากาศ ความเขมแสง และระดับน้ำ โดยความละเอียดและความถูกตองขึ้นอยูกับหัววัดของแตละ ผูผลิตที่ผลิตออกมาจําหนาย โดยเลือกหัววัดที่มีราคาเหมาะสม คือ ไมแพงเกินไป และใหคาความถูกตองเพียงพอกับ การใชงานโดยทั่วๆไปหรือในงานที่ตองการความถูกตองสูงขึ้นก็สามารถเปลี่ยนไปใชหัววัดที่มีคุณภาพสูงได้ นอกจากนี้ยังไดพัฒนาชุดตอกับอุปกรณวัดปริมาณฝน ชนิด Tipping Bucket เพื่อใหสามารถนับปริมาณฝน ไดดวย
2. อุปกรณควบคุมการทํางาน และสงขอมูล เปนหัวใจหลักของการทํางาน โดยมีไมโครคอนโทลเลอรเปนอุปกรณควบคุมการทํางานทั้งหมด พัฒนาและเขียนโปรแกรมขึ้นใชเอง ทําใหสามารถปรับแตง แกไขระบบไดตามตองการ โดยมีระบบนาฬิกาของเครื่อง บันทึกและสั่งงานตามที่กําหนดไดอีกทั้งยังสงขอมูลในรูปแบบมาตรฐาน RS232 ไปยังอุปกรณสงขอมูลผาน GPRS และยังสามารถบันทึกขอมูลไวใน Flash Memory ของเครื่อง เพื่อผูใชสามารถถอด Memory ไปอานขอมูลภายหลังได ลักษณะการทํางานของชุดควบคุม คือ เปนการตั้งคาชวงเวลาที่ตองการวัดขอมูลและสงขอมูลทันทีเมื่อถึงเวลาที่กําหนด ตั้งแต ทุก นาที ทุก 10 นาที ทุกชั่วโมง หรือ ทุกวัน โดยขอมูลที่ไดอยูในรูปของ ขอความ สงขอมูลไปยังเครื่องคอมพิวเตอรมขาย เพื่อประมวลผลและแสดงผลไดทันที โดยมีคาเวลาที่ตรวจวัดกํากับไว้เสมอ ผูใชสามารถนําเครื่องคอมพิวเตอรมาเชื่อมตอกับอุปกรณเพื่อดูคาขอมูลไดโดยตรง โดยไมตองใชโปรแกรมพิเศษและยังสามารถนําขอมูลไปใชงานไดทันที ในรูปของตารางหรือกราฟ จากโปรแกรม Excel อีกดวย
3. อุปกรณจายไฟฟา และชุดปองกันอุปกรณ ดวยระบบนี้ใชไฟฟา 12V จึงสามารถประยุกตใชแหลงจายไฟฟารูปแบบตางๆ ไดอยางหลากหลาย เชน ใชหมอแปลงไฟฟาจากไฟฟาบาน 220 V AC เปน 12 V DC หรือใชแบตเตอร์รี่รถยนต ก็ได ในอนาคตจะไดพัฒนาใหระบบใชไฟฟานอยลง เพื่อจะไดนําแผงโซลารเซลขนาดเล็ก มาใชงานได และ เนื่องจากอุปกรณมีขนาดเล็ก จึงบรรจุลงในกลองพลาสติกกันน้ำ และสามารถติดตั้งไวภายนอกอาคาร เพื่อใหงายตอการติดตั้ง หรือจะติดตั้งไวภายในอาคาร เพื่อสะดวกตอการบํารุงรักษาก็ได้

ระบบโทรมาตรเคลื่อนที่ขนาดเล็กนี้จะสงขอมูลผานเครือขายโทรศัพทเคลื่อนที่GPRSไปยังเครื่องคอมพิวเตอรแมขายที่เปดชองทางรอรับขอมูลและตรวจสอบขอมูลกอนที่จะจัดเก็บลงระบบฐานขอมูลเพื่อการใชงานตอไป โดยในระบบแสดงผล สามารถแสดงผลในรูปแบบตางๆ ผานทาง Web site หรือ หนาจอโทรศัพทเคลื่อนที่ ดวย
WAP page โดยสามารถเลือกดูขอมูล ตําแหนงที่ตั้ง ชวงเวลาไดตามตองการ ในรูปแบบของขอมูลตัวเลขเชิงสถิติ กราฟ
ตาราง สถานะการทํางานของเครื่อง และแสดงผลในรูปแบบของภูมิสารสนเทศ (GIS) ผานอินเทอรเน็ตได้

ขอมูลเชิงเทคนิค

• ควบคุมการทํางานโดย ไมโครคอนโทลเลอร PIC 18F458 และระบบ Real Time Clock พรอมแบตเตอร์รี่
• ใชวงจรแปลงสัญญาณ Analog to Digital 10 bit จํานวน 8 ชอง สามารถขยายเปน Analog to Digital 12 bit และขยายจํานวนชองสัญญาณไดไมจํากัด
• มีชองวงจรนับ เพื่อตอกับชุดวัดปริมาณฝน จํานวน 1 ชอง
• มีชองสัญญาณ สําหรับใสหัววัดอุณหภูมิและความชื้นภายในตัวเครื่อง
• มีชอง Input Output สําหรับควบคุมอุปกรณระดับ TTL 5V จํานวน 8 ชอง และขยายจํานวนชองไดไมจํากัด
• สงขอมูลชนิดขอความทาง RS-232 ชนิด 9 ขา และสามารถตอเขากับเครื่องคอมพิวเตอรไดโดยตรง
• มีอุปกรณบันทึกขอมูลใสใน Flash Memory ชนิด Compact Flash
• สงขอมูลผานเครือขายโทรศัพทเคลื่อนที่ GPRS โดยใช GPRS Modem รองรับ SIM ทั้ง AIS และ DTAC สามารถปรับเปลี่ยนเสาสัญญาณ ไดหลายรูปแบบเพื่อการสงสัญญาณที่ไกลขึ้น
• ระบบสามารถรองรับไฟฟาที่ใชงานไดตั้งแต 9 – 30 โวลต กระแสตรง หรือ กระแสสลับ และมีชองไฟฟา 12 V DC 500 mA เพื่อตอใชงาน

ตัวอยางหนึ่งที่ประสบผลสําเร็จ เชน การติดตั้งระบบโทรมาตรเคลื่อนที่ขนาดเล็ก เพื่อสงขอมูลปริมาณฝนราย ชั่วโมง ของพื้นที่จังหวัดระยอง เพื่อแกปญหาภัยแลง ปพ.ศ. 2548 จํานวน 13 สถานี โดยใชเวลาติดตั้ง 3 วัน หรือ เฉลี่ย สถานีละ 3 ชั่วโมง และสงขอมูลทันทีที่ติดตั้งเสร็จ ทําใหทราบขอมูลปริมาณฝนที่ตกในพื้นที่ไดอยางรวดเร็ว และมีระบบฐานขอมูลเก็บรวบรวมขอมูลสถิติดังกลาว เรียกดูยอนหลังได อีกทั้งยังสามารถสงขอความแจงเตือนผานระบบขอความ สั้น (SMS) ทางโทรศัพทเคลื่อนที่ไดอีกดวย

การพัฒนาที่ตอเนื่อง
ปจจุบัน ระบบโทรมาตรเคลื่อนที่ขนาดเล็ก ยังคงพัฒนารูปแบบการใชงานในตรงกับจุดมุงหมายที่วางไว รวมถึงเริ่มนําเทคโนโลยีใหมๆ มาประยุกตใช เชน การรับสงขอมูล 2 ทาง เพื่อควบคุมอุปกรณปลายทางได และพัฒนา ใหอุปกรณประหยัดพลังงาน เพื่อประยุกตใชแผงโซลารเซลขนาดเล็ก รวมถึงการเพิ่มประสิทธิภาพของชุดหัววัด การ
แปลงสัญญาณใหมีความละเอียดมากขึ้น และมีชองตอหัววัดมากขึ้น ทั้งนี้เนนวาระบบโทรมาตรเคลื่อนที่ขนาดเล็ก เปนการวิจัยพัฒนาและผลิตขึ้นใชเองโดยคนไทย เพื่อปรับใชงานดานตางๆ ในประเทศไดอยางเหมาะสม เพื่อใหเจาหนาที่ผูใชงานไดมีขอมูลที่ถูกตอง รวดเร็ว และ สม่ำเสมอ ในการบริหารและจัดการทรัพยากรน้ำของประเทศ

ผังแสดง การเชื่อมตอและการทํางานของอุปกรณในโครงการระบบโทรมาตรเคลื่อนที่ขนาดเล็ก