[發明專利]微藻戶外養殖系統之溫濕度傳感器監測節點設計

無效

• 申請號: 201110425812.7
• 申請日: 2011-12-19
• 公開（公告）號: CN102510579A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發明（設計）人: 邱志榮;張雷
• 申請（專利權）人: 鎮江綠能環保科技有限公司
• 主分類號: H04W84/18
• 分類號: H04W84/18;H04W88/02;G01D21/02;C12M1/38
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 汪旭東

技術領域

本發明涉及電子信息與物聯網領域，特指一種基于無線傳輸整合技術，針對所有微藻戶外養殖系統之溫濕度傳感器監測節點設計。

背景技術

本發明系從微藻戶外養殖系統，以及生質能源原料的角度出發，無論采用封閉式多重生物反應器模塊或開放式養殖池；所組成的微藻戶外養殖系統，皆需要透過人為調控光照、適宜溫度及收集供給二氧化碳養料等措施，促使微藻的快速生長，為制造生物柴油及高附加價值單元不飽和脂肪酸，提供大量的油脂原料。

培養環境對于藻類之生長有很大的影響，如對于細胞增生、油脂含量、油脂種類、脂肪酸分布等皆有不同的影響。藻類最主要的生長限制因子為光照度、二氧化碳、溫度、培養基組成、鹽度、pH?值對于藻類生長之影響

目前，我國對無線傳輸整合技術，在戶外養殖系統的信息實時監測與控制應用并不多。浙江大學(2008)?公開了基于ZigBee無線傳感器網絡的溫室環境監控系統；南京大學(2009)公告了基于DSP的ZigBee網絡的農田數據流處理系統；張輝、曹家瓏等人(2010)也發表了一種基于ZigBee技術的魚塘水質實時監控系統。

但是，上述幾種應用并非針對微藻固碳與微藻制油領域，由此可見，利用電子信息與物聯網技術，來進行微藻戶外養殖系統的環境信息實時監測與控制，也是一種大勢所趨。

根據ZigBee傳感器網絡節點管理機制，把節點分成傳感器節點、匯聚節點和網關節點3種類型。當節點作為傳感器節點時，主要是通過傳感器采集微藻戶外養殖系統周圍環境的數據(溫度和濕度等)，然后進行A/D轉換，由處理器處理，最后由射頻模塊發送到相鄰節點，同時該節點也要執行數據轉發功能，即把相鄰節點發送的數據發送到匯聚節點或離匯聚節點更近的節點；當節點作為匯聚節點時，主要是收集該簇內所有節點所采集到的信息，經數據融合后，發往網關節點；當節點作為網關節點時，其主要功能就是連接傳感器網絡與外部網絡(如Internet)，將傳感器節點采集到的數據通過互聯網或衛星發送給用戶。雖然節點的功能有所不同，但硬件電路基本一致。

由于ZigBee本身并不適合大量的數據傳輸，再加上傳輸距離并不長，因此在許多應用上都必須搭配其他技術才能發展完整的解決方案，例如：在大量數據傳輸時可透過WiFi、WiMAX或其他技術，若需要長距離傳輸時則可搭配GSM、GPRS、3G、WiMAX或其他方式，如此一來，整個應用所提供的功能將更為完善，并且顧及到各階層的需要。

ZigBee協議是一種低成本、低功耗、低速率嵌入式設備互相間及與外界網絡通信的組網解決方案，它是ZigBee聯盟基于IEEE?802.15.4技術標準物理層和媒體訪問控制層(MAC層)協議對網絡層協議和API進行標準化而制定的無線局域網組網、安全和應用軟件方面的技術標準。ZigBee協議框架如圖1所示，包括應用層、網絡/安全層、媒體接入控制、物理層

不同藻種與不同生長環境，生質含量有明顯之差異。如何獲取藻類生質含量，或如何利用不同培養方式，以獲取更高生質含量產率，為此領域發展之關鍵。

根據李育儒(2009)研究結果顯示，本土淡水微藻Chodatella?sp.在較高溫度(30℃)與二氧化碳加量(20?mL/d.?L)等培養條件下，生質能源潛勢之脂肪、熱值產率較高，而當培養液之氮源受到限制時，亦能獲得較高之生質能源潛勢。在溫度、照度、氮源含量及二氧化碳加量等四個影響因子中，以溫度、氮源含量及二氧化碳加量三個因子，對此微藻生質能源潛勢之產率，影響較為明顯，其中又以二氧化碳加量最為顯著。另外，光照強度與溫度兩因子共存時，具有明顯交互作用，會明顯影響微藻生質能源潛勢。本土海水微藻Isochrysis?galbana在較高光照(800?μ?mol.?m-2.?s-)與二氧化碳加量(20?mL/d.?L)培養條件下，生質能源潛勢之多醣體、脂肪、熱值產率較高，而當培養液之氮源受到限制時，亦能獲得較高之生質能源潛勢。在溫度、照度、氮源含量及二氧化碳加量等四個影響因子中，以照度、氮源含量及二氧化碳加量三個因子，對此微藻生質能源潛勢之產率，影響較為明顯，其中又以二氧化碳加量最為顯著。另外，光照強度與溫度兩因子共存時，具有明顯交互作用，會明顯影響微藻生質能源潛勢。

其中，溫度上升，使二氧化碳之溶解度下降，造成碳源不足，進而影響光合作用進行。此外，溫度提高提升呼吸作用，凈光合作用效率降低?(Pulz,?2001)。Renaud等人研究溫度對于藻類的影響，結果顯示超過攝氏?30?度，藻類的生長變差，油脂含量隨溫度上升而下降(Renaud,?2002)。

發明內容