人耳之所以可以聽到聲音是因為經空氣振動後的音波經耳道傳到耳膜再引起鼓膜的振動，再經耳內的聽小骨帶動絨毛接收聲音。不同的生物可聽見的頻率也不同，如蝙蝠可以聽到高音頻，鯨魚則可聽到低音頻音。而大多數的人類音不同的年紀可以聽見 20-20kHz；聲音值大約為 0-120 分貝的聲音。而一般對於噪音的定義是聲音對人發生幹擾，各國對於噪音的定義也多不相同如發生時間、頻率、分貝和持續時間。噪音對人產生引響也使眾所皆知如引起的聽力損傷、高分貝下腎上腺激素則分泌升高導致交感神經被激動引起心臟血管傷害、對睡眠的影響及對心理的影響。依我國噪音管制法的定義上分做四類管制區和早晚、日間、夜間三個時段，其標準由45分貝至85分貝；另工作場所聲音則為超過90分貝以上且持續8小時。對於此種需求我們提出的方案是使用常用的電容式麥克風作為一感測器拾取環境聲音高阻抗之微弱信號後經OMPAMP放大位準後送至微處理器處理換算所需要的數據後再經LoRa傳遞此距離資料至雲端成為可供利用的資訊。
過去此類應用大都是以將收集到的把資訊或是警告訊號以有線電話PSTN、無線網路Wifi、藍芽BLE或行動電話網路GPRS等方式傳送出去。但此類的通訊方式或多或少有著高耗電、距離短等等的缺點無法兼具。但在現今物聯網的興起讓市場上開始尋找新技術可以把周遭的一些物品透過低省電及長距離的無線技術互相溝通，這個趨勢更是需要在無線技術上可以支援全球共通網路(LoRaWAN)即可以區域性網路(Proprietary) 的彈性需求。而Semtech LoRa長距離無線產品就是符合這一需求，Semtech長距離的無線傳輸技術的優點是在極低耗電下可以提供高達-148dB的靈敏度讓應用可以使用在長距傳輸及高穿透性的傳輸。此點可以提供應用者可以簡單並確實傳輸到資料收集器再經網路上傳至雲端如Exosite以供監控及應用。
雲端 (Exosite) 資料收集圖:
►場景應用圖
►展示板照片
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►方案方塊圖
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►核心技術優勢
① 感測器端 : 以單晶片接收由高感度電容式麥克風感測器送來的音訊信號後經OPAMP放大處理後再由UART送至LoRa模組發送至空中。 ② 資料接收端 : 由LoRa模組接收到資料後經UART把資料送至單晶片以判讀到有效數值後以UART介面經ESP8266W Wifi 模組送至Internet。 ③ 網路端 : 把由單晶片送來的API、Sensor ID、Device ID及Co Data送至雲端服務紀錄資料。 ④ 用戶端 : 使用者以電腦或是手機隨時可以上網檢查數據。
►方案規格
① 超長距離，低成本 : 因其Sensitivity 可達-148dB，此點可以讓感測器部件的範圍大幅增加。此點可減少repeater 用量節省成本。 ② 延長使用時間 : 由於待機電流低至2.5uA, 此低耗電特性比起GPRS來可以大大的減少耗電。所以可減小電池體積而增加其感測器待機時間。