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研究生： 游和親
Yu, Ho-Chin
論文名稱： 太陽能無線遠距油氣洩漏感知系統發展
Development of a solar powered wireless remotesensing system for oil leakage
指導教授： 鄭金祥
Cheng, Chin-Hsiang
學位類別： 碩士
Master
系所名稱： 工學院 - 航空太空工程學系碩士在職專班
Department of Aeronautics & Astronautics (on the job class)
論文出版年： 2012
畢業學年度： 100
語文別： 中文
論文頁數： 71
中文關鍵詞： 太陽能 、感知系統 、無線 、洩漏
外文關鍵詞： solar energy, sensing systems, wireless, leakage
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    • 摘要

    鑑於我國大型石化儲油槽、加油站均已歷史悠久，常因儲油槽、管線老舊腐蝕失修、地層下陷變動及操作管理不當等因素，使得儲油槽、管線破裂毀損，致儲存物質滲漏污染土壤或地下水，嚴重的污染環境及易肇生工安事件。為了改善大量使用石化能源所造成之土壤及地下水污染，本研究設計具可節省人事成本、減少原油資源浪費、提高維護及搶救第一時間、以儀器偵測取代人力巡察之太陽能無線遠距油氣洩漏感知系統，以便解決油料液漏造成環境污染問題。本設計是針對感知系統本體進行機構設計及製作，其中包含各部份零件之細部概念與實體組裝設計。此外，採用一太陽能板，將太陽輻射能直接轉化成電能以供系統運轉使用，無須再使用其他電力進行供電。再者，區分實驗組及對照組執行模擬與實驗，確認其系統量測之穩定度，並進行各相關參數測試、比對及模擬分析。
    結果顯示，本研究之太陽能無線遠距油氣洩漏感知系統與市面採購之美式氣體偵測器，結果發現二者量測值相對差異在5%以下。本系統優於市面採購美式氣體偵測器其優點有：具備自行發電、蓄電與遠距傳輸的能力，無需連接市用電，並可將本感知系統之位置經緯度輸入ZIGBEE模組，發生漏油狀況時，可直接尋找發生地點。實測發現本系統於空曠地區有效傳輸約400 m，但在一般平地有效距離縮短至370 m之間。另製作成本優於市面採購偵測器。

    Abstract

    Given China's large petrochemical storage tanks, gas stations have a long history, often due to storage tanks, pipelines, dilapidated old corrosion, subsidence and changes in operating factors such as mismanagement, making oil storage tank, pipeline rupture damage, soil contamination caused by leakage of stored material or groundwater, serious pollution of the environment and public health safety events Zhao Yi. In order to improve the heavy use of fossil fuels caused by the soil and groundwater pollution, with the study design can save personnel costs, reduce oil waste of resources, improve the maintenance and rescue the first time, to replace human inspection of the instruments to detect solar radio remote oil and gas leaks perceptual system, in order to solve the liquid fuel leak caused by environmental pollution. The sensing system is designed for institutional design and production of the body, which contains details of each part of the conceptual and physical parts of the assembly design. In addition, the use of a solar panel, the solar radiation directly into electricity for operation of the system to use, without the use of other power supply. Furthermore, the distinction between experimental and control groups perform simulation and experiment confirm the stability of the measurement system and the relevant parameters for testing, comparison and simulation analysis.
    The results show that the study of solar radio remote gas leak sensing system and the American market by purchasing gas detectors, and found that the relative difference between the two measured values below 5%. However, this system is superior to the American gas detectors market purchases of its advantages: have the self-power generation, power storage and long-distance transmission capacity, the city is no need to connect power, and the latitude and longitude of the position sensing system module input ZIGBEE, in the event of oil spill situation, it can directly search took place. Experimental test system was found in open areas of the effective transfer of about 400 m, but in general the ground to effectively shorten the distance between 370 m. Other than its production cost market procurement detector.

    目錄 摘要....................................................I ABSTRACT................................................II 誌謝..................................................... IV 目錄..............................................V 表目錄....................................... VIII 圖目錄...................................................I X 符號索引.......................................X I 第一章 導論.......................................1 1.1 研究動機與背景..........................1 1.2太陽能無線遠距油氣洩漏感知系統之優點.......................4 1.3太陽能無線遠距油氣洩漏感知系統原理........................6 1.4論文內容.. ...............................6 第二章 電路系統設計............... .... .....8 2.1 基本設計概念...........................8 2.1.1細部設計概念...................... 8 2.1.2主要設計要點......................9 2.2 各部份設計要點.......................10 2.2.1電源模組.............................10 2.2.2 LCD面板模組....................11 2.2.3單晶片8051微電腦模組.................................11 2.2.4 4位數7段顯示器模組...................11 2.2.5 A/D轉換器電路模組....................12 2.2.6 RELAY輸出控制電路模組................................12 2.2.7 ZIGBEE傳輸電路模組...............................13 第三章 無線遠距感知系統.......................14 3.1 感知系統.....................................14 3.2 太陽能面板.................15 3.3 ZIGBEE系統.......................15 3.4 蜂鳴器系統......................... 19 第四章 實驗量測....... ...... ......................20 4.1 實驗目的..................................20 4.2 量測之實驗設備..........................20 4.2.1感測器偵測設備.................20 4.2.2可燃性氣體量測物質...........22 4.2.3資料擷取系統......................23 4.3感測作業程序及步驟.....................23 4.3.1本感知系統與美式氣體偵測器量測比對步驟..............23 4.3.2結合ZIGBEE系統進行訊號之傳輸測試....................24 4.3.3室外進行氣體偵測，量測範圍值步驟....................25 4.4感測實驗測試結果........................26 4.4.1本感知系統與美式氣體偵測器測試結果..................26 4.4.2結合ZIGBEE系統進行訊號之傳輸測試結果................27 4.4.3室外進行氣體偵測結果.........................29 4.5感知系統損失量測結果....................................31 4.6感知系統成本比較........................31 第五章 結論.......................................32 參考文獻 ................................................34 圖表匯集.........................................35 表目錄 表1.1 96年度各縣市營業加油站統計...........................35 表1.2 96年度各縣市儲槽統計..................38 表1.3偵測器之種類及特點表..................40 表3.1 ZIGBEE模組測試結果表................41 表4.1美式氣體偵測器M40規格表..............42 表4.2太陽能無線遠距油氣洩漏感知系統及美式氣體偵測器測試統計表....43 表4.3太陽能無線遠距油氣洩漏感知系統ZIGBEE及LED模組統計表.......44 表4.4太陽能無線遠距油氣洩漏感知系統空曠地及一般平地測試統計表....45 圖目錄 圖1.1台灣油輪洩漏造成屏東沿岸海面浮油污染嚴重圖...............46 圖1.2中國吉林市石化公司苯類污染造成松花江水質污染圖.............46 圖1.3台空軍基地輸油管大量漏油疑遭盜油致破裂圖.............47 圖1.4花蓮空軍基地輸送到台東基地輸油管爆裂疑遭盜油圖.............47 圖1.5貝勒管內發現浮油圖....................48 圖1.6加油站進行地下油槽污染探勘圖............................48 圖2.1太陽能無限遠距油氣洩漏感知系統零件圖...............49 圖2.2 Zigbee模組圖...................50 圖2.3筆記型電腦圖..................................51 圖2.4 USB模組圖..........................51 圖2.5三用電表圖（型號：YF-1000系列）......................52 圖2.6焊接器圖.......................................52 圖2.7太陽能無線遠距油氣洩漏感知系統之實體組裝圖.............53 圖2.8電源模組圖............................54 圖2.9太陽能無線遠距油氣洩漏感知系統之電源模組圖..............55 圖2.10 ADC 0804轉換器圖..... ...............56 圖2.11 8051微電腦圖........... .....56 圖2.12 LCD面板圖............ 56 圖2.13太陽能無線遠距油氣洩漏感知系統之LCD 面板模組圖........57 圖2.14太陽能無線遠距油氣洩漏感知系統之單晶片8051微電腦模組圖....58 圖2.15太陽能無線遠距油氣洩漏感知系統之4位數7段顯示器圖.........59 圖2.16太陽能無線遠距油氣洩漏感知系統之4位數7段顯示器模組圖......60 圖2.17太陽能無線遠距油氣洩漏感知系統之A/D轉換電路模組圖.........61 圖2.18 74LS14反相器圖.........................62 圖2.19 DS2003達靈頓放大IC圖..............62 圖2.20繼電器圖..... ......................62 圖2.21太陽能無線遠距油氣洩漏感知系統RELAY輸出控制電路模組圖.....63 圖2.22太陽能無線遠距油氣洩漏感知系統之ZIGBEE傳輸電路模組圖.. ...64 圖3.1 TGS 822氣體感測器圖..................65 圖3.2 TGS 822 測量電路圖....................66 圖3.3 ZIGBEE主要尺寸圖...................67 圖3.4電磁式蜂鳴器系統圖......................68 圖4.1美國ISC M40氣體偵測器圖...........69 圖4.2動力性能量測實驗平台圖..............70 圖4.3室外動力性能量測實驗平台圖.......71

    1. 李永展，台灣現況（State of Taiwan before 2000），綠科資訊有限公司，2000。
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    下載圖示 校內：2017-02-16公開
    校外：2017-02-16公開
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