海洋研究船的物聯網 ─「新海研1號即時資訊互動系統」 |
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文 / 臺大理學院海洋研究所
由科技部建造2020年底移撥臺灣大學,並交由海洋研究所營運管理的新海研1號是國家研究船隊最新的成員。有別以往的研究船,新海研1號除具備各式海洋地質、物理、生物、化學及大氣觀測系統,也搭載了完善的光纖網路及資料庫伺服器。為了在航程中即時存儲、整合及利用海洋探測資料,科技部海洋學門資料庫(Ocean Data Bank, ODB)計畫與臺大貴重儀器中心海洋探勘組攜手合作,利用物聯網的概念,由貴儀中心開發轉譯儀器訊號的海洋資訊電子資料收集系統(Marine Information Data Acquisition System, MIDAS),再由ODB開發儲存及展示資料的研究船即時互動資訊系統(Interactive Real-time Information System, IRIS)。結合IRIS與MIDAS將探測資訊以網頁呈現在所有能連接研究船內部網路的電腦裝置上,包括電儀室的智慧電視、研究人員的個人電腦、平板或手機等等。只要能連上研究船內部的有線或無線網路,皆可進入IRIS頁面取得探測資訊,並隨時隨地掌控該航次的作業動態和各種歷史及即時資訊,同時也可以取得在新海研1號上工作及生活的各項資訊以及相關作業安全規範。從過去半年的使用經驗中,MIDAS與IRIS所提供的即時資訊整合服務,不僅讓科學任務的執行更有效率,也有效的提升了甲板作業安全。
研究船即時互動資訊系統設計
考量駕駛台與後甲板作業人員在夜間使用的便利性,IRIS首頁(圖二)的視覺設計是以暗色背景色為主。而巨大化的視窗按鍵與上方黃色按鍵列,則方便工作人員在海象不佳時操作觸控螢幕,也提高在手機或平板上使用的便利性。
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圖一、IRIS首頁與響應是網頁設計。可切換電腦版及移動裝置介面
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IRIS介面上方的黃色選單主要用來切換首頁、使用說明、船隻介紹、人員執掌、安全須知以及生活規範(圖一),這些資訊都會在此完整說明,以協助每一位參與航次的人員了解新海研一號上的生活設施並順利地完成海上工作。另外也有中、英文切換功能,也讓外籍研究人員方便使用IRIS系統。
首頁下方的資訊功能入口按鍵又分為兩大類─上方按鍵提供研究船資訊互動功能,包括研究船即時動態(圖二)、儀器資訊看板、本航次資料展示(圖三)、CTD及深海絞機資訊以及即時資料(圖四)及資料下載等;下方八個視窗則提供研究船科學儀器的螢幕畫面串流,方便研究人員隨時隨地檢視探測資料及儀器狀況。以下介紹幾種常用的功能:
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圖二、研究船即時動態,包括航行資訊及可互動地圖。
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研究船即時動態(圖二)展示了船隻航行及相關環境資訊以及部分的絞機及水深資訊,其中海底地形圖提供研究人員自行匯入測站地點及路線,方便科研人員隨時更新測站資訊,並監控船位與測站之間的相對位置。此頁面為即時資訊,除了在艙內空間使用外,研究及探測人員也可以透過手機連結無線網路在後甲板隨時掌握船隻及作業資訊,不僅有利於作業和駕駛台人員之間的溝通,科研人員也可透過手機頁面截圖,準確紀錄當下作業時如採樣位置及水深等等的各種狀況。
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圖三、本航次資料展示,包括資料時間序列、散布圖、地圖及詳細資料。
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當航次資料展示與初步分析(圖三)提供出航至查詢時間為止的歷史資料,本介面除了提供該航次資料的時序變化及航行地圖外,另提供資料的散布圖及簡單線性回歸。且三種圖面會互相連動,能交互比對任意時間或位置的資料。這項功能不僅可協助研究人員快速取得初步的資訊分析成果,也有利於掌握各觀測儀器的狀況。
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圖四、即時觀測資料展示,藍點為觀測資料,橘色線為10筆數據的移動平均,下方數據為即時資料數值。
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即時觀測資料頁面(圖四)提供海氣象觀測及航行資料的動態展示。折線圖顯示資料隨時間的變化趨勢,使用者也可以調整移動平均參數及資料時間範圍,進一步掌握該航次的海氣象環境資訊特性。
目前初版的IRIS系統設計依新海研1號船員及研究人員建議設計,日後也會持續依實際運作狀況採納更多使用者建議,逐步進行功能擴充及調整。本期理學院電子報簡要的介紹了IRIS設計理念,希望校內同仁有機會能到新海研1號親身體驗,並提供建議讓IRIS持續更新及進步,後續也將配合國家研究船隊持續更新,目標為將更完善的MIDAS及IRIS系統建置在其他研究船上,服務更多研究人員及船員。 |
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