02 พฤษภาคม 2556

Water Monitoring Sensor Networks - เครือข่ายเซ็นเซอร์ในน้ำ (ตอนที่ 4)


ภาพจาก http://float.berkeley.edu/


ประเทศไทยเป็นประเทศที่ใช้ชีวิตกับน้ำ หรือเกี่ยวข้องกับน้ำเป็นอย่างมาก ภาคเกษตรซึ่งเป็นคนส่วนใหญ่ของประเทศ จะมีชีวิตและความเป็นอยู่ดีหรือไม่ก็ขึ้นกับน้ำ คนกรุงเทพจะนอนหลับฝันดีมีความสุขหรือไม่ ก็ขึ้นกับว่าปีนั้นน้ำเหนือจะลงมามากเกินไปหรือไม่ ทว่า ... สภาวะโลกร้อนที่นับวันจะรุนแรงขึ้น ได้ทำให้คนไทยจะต้องใช้ชีวิตบนความเสี่ยงและเดิมพันมูลค่าสูงขึ้น ๆ ทุกปี ต้องคอยลุ้นกันว่าปีนี้น้ำจะแล้งหรือน้ำจะท่วม หรือจะมีทั้ง 2 อย่างมาพร้อมๆ กันเลย ทั้งๆ ที่เรื่องของน้ำมีความสำคัญกับคนไทยมากถึงเพียงนี้ แต่ประเทศเรากลับไม่ค่อยมีเทคโนโลยีที่เกี่ยวข้องกับน้ำของตนเองเลย เครื่องมือที่ใช้ตรวจวัดส่วนใหญ่นำเข้าจากต่างประเทศและค่อนข้างล้าสมัย เพราะเครื่องมือที่ทันสมัยส่วนใหญ่ของต่างประเทศยังอยู่ในขั้นของการวิจัยและยังไม่นำออกขาย ดังนั้นหากประเทศไทยอยากจะมีเครื่องมือที่ทันสมัยในการตรวจวัดน้ำ เราก็จะต้องพัฒนาขึ้นเอง ซึ่งการที่เราพัฒนาเทคโนโลยีตรวจวัดน้ำขึ้นมาในสภาพแวดล้อมจริงของประเทศไทย ก็จะทำให้เครื่องมือที่พัฒนาขึ้นนี้มีประสิทธิภาพสูงกว่าของต่างประเทศ ในบริบทของประเทศไทย ซึ่งนอกจากจะใช้ได้ในประเทศแล้ว ยังสามารถส่งออกไปขายในกลุ่มประเทศอาเซียน (AEC) อินเดีย บังคลาเทศ ซึ่งเป็นประเทศเขตร้อนที่มีปัญหาเรื่องน้ำอย่างรุนแรงได้อีกด้วย

แม้บ้านเราจะมีหน่วยงานที่เกี่ยวข้องกับน้ำมากมาย แต่เรากลับไม่ค่อยมีเทคโนโลยีที่จะใช้ในการ "รู้" ข้อมูลที่เกี่ยวกับน้ำเท่าใดนัก ในช่วงที่เกิดมหาอุทกภัยเมื่อปี พ.ศ. 2554 ประเทศเราพึ่งพาข้อมูลจากดาวเทียมเป็นหลัก ซึ่งถือว่าเป็น Remote Sensing หรือ เทคโนโลยีรับรู้ระยะไกล ซึ่งทำให้เราไม่สามารถรู้ข้อมูลน้ำ ณ เวลาจริง (Real Time) ไม่สามารถรู้การไหลของน้ำ ระดับความลึกของน้ำ คุณภาพของน้ำ ซึ่งเป็นเทคโนโลยีรับรู้ระยะใกล้ (Proximal Sensing) ในที่สุดก็สะท้อนออกมาเป็นความล้มเหลวในการจัดการน้ำ ท่วมของหน่วยงานที่เกี่ยวข้อง ดังนั้นเราจึงควรมีเทคโนโลยีทั้ง 2 แบบ เพื่อเอาไว้ใช้ในการบริหารจัดการน้ำ เครื่องมือทั้ง 2 อย่างนี้ ความรายละเอียดที่แตกต่างกัน ดังนี้

 • เทคโนโลยีรับรู้ระยะไกล (Remote Sensing) เป็นเครื่องมือที่ใช้ในการเก็บข้อมูลน้ำสำหรับพื้นที่กว้าง โดยอาศัยคลื่นแสงในช่วงความยาวคลื่นต่างๆ และ คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในรูปแบบต่างๆ เช่น เรดาห์ ไมโครเวฟ คลื่นวิทยุ เป็นต้น  โดยอุปกรณ์รับรู้เหล่านั้นมักจะติดตั้งบนอากาศยาน ซึ่งอาจจะเป็นเครื่องบินทางอุตุนิยมวิทยา อากาศยานไร้นักบิน (Unmanned Aerial Vehicle หรือ UAV) และ ดาวเทียม เป็นต้น เทคโนโลยี Remote Sensing เป็นเทคโนโลยีที่เหมาะสมกับการใช้งานในพื้นที่กว้าง จึงมักจะขาดรายละเอียดในพื้นที่เฉพาะที่ใดที่หนึ่ง ข้อมูลที่ได้มีขีดจำกัดมาก เช่น อาจรู้แค่เพียงปริมาณที่น้ำครอบคลุมพื้นที่ แต่ไม่สามารถรู้ข้อมูลการไหล รวมทั้งพารามิเตอร์อื่น เช่น ความลึก คุณภาพความสะอาดของน้ำ ปริมาณออกซิเจน ค่า pH อัตราการระเหยของน้ำ เป็นต้น นอกจากนี้เทคโนโลยี Remote Sensing ค่อนข้างมีราคาสูง ทำให้ผู้ที่สามารถใช้ประโยชน์จากเทคโนโลยีนี้ได้มีจำกัด ซึ่งมักจะเป็นหน่วยงานรัฐ

เทคโนโลยีรับรู้ระยะใกล้ (Proximal Sensing) อาศัยเซ็นเซอร์ตรวจวัดข้อมูลต่างๆ ได้โดยตรงในจุดที่สนใจ เช่น เซ็นเซอร์ตรวจอากาศบนผิวน้ำ (Weather Station) เซ็นเซอร์ตรวจวัดการไหลของน้ำ เซ็นเซอร์ตรวจวัดความลึก เซ็นเซอร์ตรวจวัด pH เซ็นเซอร์ตรวจวัดปริมาณออกซิเจนในน้ำ เป็นต้น เซ็นเซอร์เหล่านี้สามารถที่จะนำไปติดตั้งไว้ตามจุดตรวจวัดข้างแม่น้ำ อ่างเก็บน้ำ ทะเลสาบ หรืออาจจะนำไปลอยในน้ำ แล้วปล่อยให้เคลื่อนที่ไปทำงานเพื่อครอบคลุมพื้นที่เป้าหมาย เครือข่ายเซ็นเซอร์ไร้สายที่วงการอุตสาหกรรมเรียกกันว่า “ฝุ่นฉลาด”  (Smart Dust) เหล่านี้สามารถคุยกันและส่งผ่านข้อมูลให้แก่กันและกันได้ หากเราสอบถามข้อมูลไปยังเซ็นเซอร์ที่อยู่ใกล้ที่สุดเพียงตัวเดียว ข้อมูลทั้งหมดของเซ็นเซอร์ทุกตัวก็จะสามารถถ่ายทอดมายังศูนย์ข้อมูลได้ทันที เนื่องจากเทคโนโลยีแบบ Proximal Sensing มีราคาถูกกว่าเทคโนโลยีแรกมาก จึงทำให้ผู้ที่สามารถใช้ประโยชน์จากเทคโนโลยีนี้ได้มีความกว้างขวางกว่า เช่น ฟาร์มเลี้ยงสัตว์น้ำ โรงงานอุตสาหกรรม เทศบาล มหาวิทยาลัย และหน่วยงานท้องถิ่นที่ต้องการดูแลและจัดการน้ำ ทั้งนี้จึงมีความจำเป็นที่ประเทศไทยต้องพัฒนาเทคโนโลยีเซ็นเซอร์แบบ Proximal Sensing ขึ้นใช้งานให้ได้

ในช่วงน้ำท่วมเมื่อปลายปี พ.ศ. 2554 นั้น ได้แสดงให้เห็นว่า หน่วยงานจัดการน้ำท่วมของรัฐบาลนั้นขึ้นอยู่กับข้อมูลจาก Remote Sensing เป็นหลัก ทำให้มีขีดจำกัดในการจัดการน้ำท่วมเป็นอย่างมาก เพราะไม่ทราบว่าน้ำที่วิ่งอยู่ในทุ่งต่างๆ นั้นมีระดับความลึกเท่าใด อีกทั้งเซ็นเซอร์แบบ Proximal Sensing นั้น ส่วนใหญ่ติดตั้งอยู่กับที่ ตามสถานีชลประทานต่างๆ ริมแม่น้ำสายหลัก เซ็นเซอร์เหล่านี้ใช้ตรวจวัดการไหลของน้ำ ทำให้ทราบปริมาณน้ำที่ไหลในแม่น้ำสายต่างๆ แต่เซ็นเซอร์เหล่านี้จะมีประโยชน์ก็ต่อเมื่อน้ำยังไม่เอ่อล้นแม่น้ำ ในช่วงที่เกิดน้ำท่วมนั้น น้ำได้เอ่อล้นแม่น้ำไปแล้ว ทำให้การคาดการณ์ปริมาณน้ำที่ไหลเข้าท่วมทุ่งภาคกลาง ไม่สามารถใช้ประโยชน์จากเซ็นเซอร์เหล่านี้อีกต่อไป แสดงให้เห็นถึงความจำเป็นอีกประการที่ประเทศเราจะต้องมีเทคโนโลยีเซ็นเซอร์ที่สามารถลอยตามน้ำได้

นอกจากนี้ เทคโนโลยีแบบ Proximal Sensing ที่ประเทศไทยมีใช้อยู่โดยกรมชลประทาน และ สถาบันสารสนเทศทรัพยากรน้ำและการเกษตร นั้นเน้นการตรวจวัดความมีอยู่ของน้ำ เช่น อัตราการไหล ความลึก เพื่อบริหารการนำน้ำไปใช้ประโยชน์ และจัดการกับภัยพิบัติ (น้ำท่วม) ไม่ค่อยให้ความสนใจไปที่คุณภาพของน้ำ (อุณหภูมิ ความขุ่น ความเป็นกรดด่าง ค่าออกซิเจน แอมโมเนีย ความลึก การไหลของน้ำ อุณหภูมิและความชื้นในอากาศ ปริมาณแสง กลิ่น ความเร็วและทิศทางลมเหนือผิวน้ำ ความกดอากาศ อัตราการระเหย ปริมาณสารอินทรีย์ในน้ำ ฯลฯ) ทำให้ผมมีแนวคิดที่จะพัฒนาเทคโนโลยีแบบ Proximal Sensing ที่เน้นการตรวจวัดพารามิเตอร์ต่างๆ ที่เกี่ยวข้องกับคุณภาพน้ำ รวมทั้งข้อมูลน้ำแบบเดิมด้วย โดยจะพัฒนาให้เป็นระบบเซ็นเซอร์ลอยน้ำ ที่สามารถปล่อยให้ลอยน้ำไปเก็บข้อมูลยังพิกัดที่ต้องการ เซ็นเซอร์ลอยน้ำเหล่านี้สามารถสื่อสารเป็นระบบเครือข่ายกับพวกเดียวกันเอง และกับศูนย์รับข้อมูล เมื่อนำข้อมูลจากพื้นที่จริงมาประกอบกับข้อมูลดาวเทียม เราก็จะได้ข้อมูลน้ำท่วมที่แม่นยำมากยิ่งขึ้น นำไปสู่การจัดการที่ถูกต้องกว่าที่เป็นอยู่ได้

ไม่มีความคิดเห็น:

แสดงความคิดเห็น