景觀庭園專用的WaterSense自動澆灌系統
Maxwell 陳世芳
Maxwell 陳世芳

景觀庭園專用的WaterSense自動澆灌系統

2022-01-06|閱讀時間約 5 分鐘
WaterSense是美國環保署贊助的自願性夥伴計畫,取得認證標章的產品具備節水的效果。WaterSense的產品必須經過公正第三方認證,才能取得標章,品質有保障。這種做法,類似於能源管理ISO 50001或者是水資源管理ISO 46001,所以具備公信力。帶有WaterSense標章的產品,節水表現要等同或優於相似的產品;節水效率必須超過20%;在國家層級實現節水;提供可以被量測的節水結果;透過許多種技術來達到節水的目標。
WaterSense標章始於2006年,迄今通過認證的產品累積有36,595個,其中與氣候相關的澆灌控制器有791個、341個澆灌噴水頭、747個小便池、5,414個馬桶、10,877個蓮蓬頭、18,525個水龍頭。
圖一:取得WaterSense認證標章的產品狀況
從2006年起,WaterSense標章已經省下5.3兆加侖的水,光是2020年就省水9,680億加侖,足夠美國使用200天。從金額來看,WaterSense節省的水電費用達1,080億元。這裡要說明一下,節水設備同時也節省了抽水馬達的耗電,所以同時可以省下水費與電費。
圖二:WaterSense標章的節水績效
台灣的省水標章並沒有規範到智慧澆灌系統,但有規範洗衣機、省水馬桶、水龍頭、蓮蓬頭、小便器、沖水器、省水器材配件等。在台灣依然買得到取得WaterSense認證的智慧澆灌系統,而且此系統是台灣研發製造的。
圖三:取得WaterSense標章的智慧澆灌系統
傳統的澆灌定時器(timer)不管氣候變化的,即使是下雨天,依然灌溉同樣的時間或者是人工手動關閉水閥,這個系統雖然便宜,但是在水資源越來越稀缺、人工成本越來越高的情勢之下,已經過時了。取得WaterSense標章的智慧澆灌系統至少可以省水50%,透過土壤水位感測器氣象蒸發散演算法(氣象資訊)來達到節水目標。手機APP就可以控制系統,減少高貴的人力成本,也讓現場人員更有效率工作。
圖四:智慧澆灌系統節省50%水資源
手機操作需要多元化的智慧控制方式,跨越平台的限制。目前,主要的家用控制平台包括Apple Homekit、Amazon Alexa、Hey Google、IFTTT(IF This Then That)、Google Home等。WaterSense產品支援主流的家用控制平台是必備的功能。
圖五:多元化的智慧控制方式
我們以某大型工業區為例,其景觀澆灌系統原先使用timer定時器的架構,現場管理人員需要依照天候變化,騎著腳踏車來回開關水閥,冬天與下雨天實在非常讓人折磨。這個工業區非常巨大,來回一趟的工時也好幾個小時,人力成本高。使用智慧澆灌系統之後,用手機進行遠端操控,省下許多人力與水資源,有助於工業區申請ISO 46001認證、節省現場管理人員的時間(提高工作效率)、提高現場工作人員的工作滿意度。
圖六:某大型工業區的智慧澆灌系統
智慧澆灌系統必須是AIoT架構,可以使雲端版(cloud),也可以是現場版(on-site)。智慧澆灌系統控制器可以控制水泵啟動繼電器、流量感測器、降雨感測器、電磁閥、土壤感測器、溫室風扇、電動遮蔭網、捲簾、馬達、液肥桶、燈具等。如果控制的場域很大,還可以使用Wi-Sun Mesh網路擴大控制範圍。目前,整個Mesh架構至少擁有48個控制器,可控面積非常龐大,達高爾夫球場/大型遊樂園/大型公園等級的規模。
圖七:AIoT架構的智慧澆灌系統
土壤溼度感測器就像是煞車,當感測到土壤溼度已達標準時,訊號回饋給控制器即可關閉水閥,立刻停止澆水。氣象資訊則可以讓控制器提早因應未來的氣候,而選擇停止澆灌或減少澆灌。降雨感測器則是一種現場量測儀器,用來比對氣象資訊與實際降雨量之間的差異。比較講究設計風格的景觀,通常會配備合適的燈光,因此智慧澆灌控制器也具備燈控的功能,控制室外燈具。Wi-Sun技術支援IPV6,區域網路內的節點數量可以非常多,其mesh網路具備自組成與自修復功能,跳頻展頻(frequency hopping)功能使得mesh 網路更為強韌。
圖八:土壤感測器
在台灣,景觀庭園節水日益重要,其價值在於方便現場作業人員管理,兼具省水省電的效益,強化業主的ESG貢獻。台灣的節水標章尚未將智慧澆灌系統納入管理,所以現階段台灣的業主採購符合WaterSense規範的智慧澆灌系統,效益有保障。取得WaterSense標章的智慧澆灌系統至少可以省水50%,透過土壤水位感測器氣象蒸發散演算法(氣象資訊)來達到節水目標,手機APP就可以控制系統。智慧澆灌系統控制器可以控制水泵啟動繼電器、流量感測器、降雨感測器、電磁閥、土壤感測器、溫室風扇、電動遮蔭網、捲簾、馬達、液肥桶、燈具等。如果控制的場域很大,還可以使用Wi-Sun Mesh網路擴大控制範圍。目前,整個Mesh架構至少擁有48個控制器,可控面積非常龐大,達高爾夫球場/大型遊樂園/大型公園等級的規模。我們可以看到各種戶外應用場合,都有使用智慧澆灌系統的可能性,同時此系統也可以控制戶外燈具。我們期待一個更省水省電更永續環境的未來,使用智慧澆灌系統會是成功的第一步。
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作者介紹
電子工程系+科技管理研究所。在創業投資產業待了九年,擔任過董監事,認識許多產業界裡面的好朋友。擔任過科技新報、數位時代的專欄作家,目前經營管理顧問公司,並擔任數個臉書專業社團的管理員,涵蓋智慧能源物聯網、科技農業、生命科學、企業管理等。歡迎大家來臉書交朋友,尋找彼此合作的機會。
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這個專題是用來出版我的前瞻產業分析,目標讀者為企業主、中高階主管、證券投資人,以及關心產業發展與社會創新的朋友們。我的產業分析已經不受產業別限制了,只要是我覺得有價值的資訊,就會在這個專欄出版。具體來說,包括能源、電力、循環經濟、電動車、生物製藥、醫療器材、ESG、半導體、電子、電機、電力、分子免疫。
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