Nontawatt

เทคโนโลยีการตรวจวัดและส่งข้อมูลระยะไกล

1. บทนำเกี่ยวกับเครื่องโทรมาตร

เทคโนโลยีเครื่องโทรมาตร หรือ Telemetry เป็นระบบที่อำนวยความสะดวกในการตรวจวัดและรวบรวมข้อมูลจากสถานที่ที่อยู่ห่างไกล และทำการส่งข้อมูลเหล่านั้นไปยังจุดรับข้อมูลเพื่อทำการตรวจสอบ วิเคราะห์ หรือควบคุม ¹ ความสำคัญของเทคโนโลยีนี้ได้เพิ่มมากขึ้นอย่างต่อเนื่องในหลากหลายสาขา เนื่องจากความสามารถในการเข้าถึงข้อมูลแบบอัตโนมัติและต่อเนื่องจากระยะไกล ทำให้การตัดสินใจและการจัดการมีประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้น ในบริบทของภาษาไทย คำว่า “เครื่องโทรมาตร” สื่อถึงอุปกรณ์และระบบที่ใช้ในการดำเนินงานดังกล่าว ซึ่งมีบทบาทสำคัญในการติดตามและควบคุมระบบต่างๆ ในหลากหลายอุตสาหกรรม

การเพิ่มขึ้นของอุปกรณ์ Internet of Things (IoT) ได้ส่งผลให้ความสำคัญของเครื่องโทรมาตรขยายตัวอย่างมาก ² อุปกรณ์ IoT เหล่านี้สร้างข้อมูลจำนวนมหาศาลจากสถานที่ต่างๆ และเครื่องโทรมาตรเป็นเทคโนโลยีหลักที่ช่วยให้สามารถรวบรวมและวิเคราะห์ข้อมูลเหล่านี้ได้อย่างมีประสิทธิภาพ แนวโน้มนี้บ่งชี้ว่าความเข้าใจในหลักการและการประยุกต์ใช้เครื่องโทรมาตรจะมีความสำคัญมากยิ่งขึ้นในอนาคตสำหรับหลากหลายภาคส่วน รายงานฉบับนี้มีจุดมุ่งหมายเพื่อนำเสนอความเข้าใจในระดับผู้เชี่ยวชาญเกี่ยวกับเครื่องโทรมาตร โดยจะครอบคลุมถึงนิยาม หลักการทำงาน ส่วนประกอบ ประเภท การประยุกต์ใช้ ข้อดี ข้อจำกัด โปรโตคอลการสื่อสาร เซ็นเซอร์ที่ใช้ และการใช้งานเฉพาะในประเทศไทย

2. นิยามของเครื่องโทรมาตร

ในทางวิชาการ เครื่องโทรมาตรถูกนิยามว่าเป็นเทคโนโลยีที่สามารถตรวจวัดค่าต่างๆ ที่เกิดขึ้นในระยะที่อยู่ห่างไกลได้ โดยสามารถทำผ่านทางคลื่นวิทยุ หรือเครือข่ายไอพี โดยการรับส่งข้อมูล ³ คำว่า “โทรมาตร” มีรากศัพท์มาจากภาษากรีก โดยคำว่า “tele” หมายถึง “ไกล” และ “metron” หมายถึง “การวัด” ¹ นอกจากนี้ ยังมีแนวคิดที่เกี่ยวข้องคือ “telecommand” ซึ่งเป็นกระบวนการส่งคำสั่งและข้อมูลจากระยะไกลเพื่อควบคุมการทำงานของระบบโทรมาตรหรืออุปกรณ์ที่เชื่อมต่ออยู่ ¹ องค์การบริหารการบินและอวกาศแห่งชาติ (NASA) ได้ให้นิยามของโทรมาตรว่าเป็น “บทสรุปของแนวคิดและเหตุผล” ซึ่งเน้นย้ำถึงความสำคัญในการปฏิบัติภารกิจต่างๆ ที่เกี่ยวข้องกับอวกาศ ³

สถาบันสารสนเทศทรัพยากรน้ำ (องค์การมหาชน) ได้ให้นิยามของระบบโทรมาตรว่าเป็นอุปกรณ์ที่สามารถตรวจวัดค่าทางฟิสิกส์ เคมี หรือชีวภาพ แล้วส่งค่าที่วัดได้ไปยังที่ที่กำหนดไว้ได้เอง ในเงื่อนไขต่างๆ ที่กำหนดไว้ ⁴ ลักษณะสำคัญของเครื่องโทรมาตรคือความสามารถในการเก็บรวบรวมและส่งข้อมูลโดยอัตโนมัติ ⁵ ความสอดคล้องของนิยามเหล่านี้จากแหล่งข้อมูลต่างๆ ยืนยันถึงความเข้าใจหลักของเครื่องโทรมาตรในฐานะที่เป็นเทคโนโลยีสำหรับการวัดจากระยะไกลและการส่งข้อมูลแบบอัตโนมัติ การกล่าวถึง telecommand ควบคู่ไปกับโทรมาตรยังชี้ให้เห็นถึงความสามารถในการสื่อสารสองทางที่มีอยู่ในระบบโทรมาตรขั้นสูงบางระบบ

3. หลักการทำงานของระบบโทรมาตร

การทำงานของระบบโทรมาตรประกอบด้วยขั้นตอนหลักๆ ในการไหลของข้อมูล เริ่มต้นจากการตรวจจับและวัดค่าพารามิเตอร์ต่างๆ ณ จุดที่อยู่ห่างไกลโดยใช้เซ็นเซอร์ ¹ สัญญาณดิบที่ได้จากเซ็นเซอร์อาจจำเป็นต้องผ่านกระบวนการปรับสภาพสัญญาณ เช่น การขยาย การกรอง หรือการแปลงเป็นรูปแบบดิจิทัล ¹⁰ จากนั้น ข้อมูลที่ถูกปรับสภาพแล้วจะถูกส่งไปยังตำแหน่งศูนย์กลางผ่านช่องทางการสื่อสารต่างๆ ซึ่งอาจเป็นแบบไร้สาย (คลื่นวิทยุ ดาวเทียม โทรศัพท์เคลื่อนที่ อินฟราเรด) หรือแบบมีสาย (อีเทอร์เน็ต ไฟเบอร์ออปติก สายโทรศัพท์) ¹

เมื่อข้อมูลถูกส่งมาถึงตำแหน่งศูนย์กลาง อุปกรณ์รับสัญญาณจะทำการรับข้อมูล ¹ ข้อมูลที่ได้รับจะถูกนำไปประมวลผล วิเคราะห์ และแสดงผลในรูปแบบที่ผู้ใช้สามารถเข้าใจได้ง่าย เช่น กราฟ ตาราง หรือแดชบอร์ด หรืออาจถูกนำไปใช้เพื่อวัตถุประสงค์ในการควบคุม ² ตัวอย่างเช่น บอลลูนตรวจอากาศตามที่ระบุใน Wikipedia จะใช้เซ็นเซอร์เพื่อวัดความดัน อุณหภูมิ และความชื้น และใช้เครื่องส่งสัญญาณไร้สายเพื่อส่งข้อมูลไปยังเครื่องบิน ¹ กระบวนการนี้แสดงให้เห็นถึงลำดับการทำงานที่ชัดเจน เริ่มจากการวัดและสิ้นสุดที่ข้อมูลที่สามารถนำไปใช้ประโยชน์หรือสัญญาณควบคุมได้ วิธีการส่งข้อมูลจะขึ้นอยู่กับปัจจัยต่างๆ เช่น ระยะทาง สภาพแวดล้อม และแบนด์วิดท์ที่ต้องการ

4. ส่วนประกอบหลักของระบบโทรมาตร

ระบบโทรมาตรประกอบด้วยส่วนประกอบสำคัญหลายประการที่ทำงานร่วมกัน ได้แก่

• เซ็นเซอร์ (Sensors): ทำหน้าที่ตรวจจับและวัดปริมาณทางกายภาพ ¹ สามารถแบ่งออกเป็นเซ็นเซอร์แบบอนาล็อก (Analog) ซึ่งวัดและส่งค่าต่อเนื่อง และเซ็นเซอร์แบบดิจิทัล (Discrete) ซึ่งให้ข้อมูลสถานะเปิด/ปิด ¹⁶ ตัวอย่างเซ็นเซอร์ที่ใช้ทั่วไป ได้แก่ เซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิ ความดัน ความชื้น ระดับการไหล การเคลื่อนที่ แรงดันไฟฟ้า กระแสไฟฟ้า และ GPS ¹
• ทรานสดิวเซอร์ (Transducers): ทำหน้าที่แปลงค่าที่วัดได้จากเซ็นเซอร์ให้อยู่ในรูปของสัญญาณไฟฟ้าที่สามารถนำไปประมวลผลและส่งต่อได้ ¹²
• หน่วยปลายทางระยะไกล (Remote Terminal Unit: RTU): เป็นส่วนประกอบสำคัญที่ทำหน้าที่รวบรวม ประมวลผล และส่งข้อมูลจากจุดที่อยู่ห่างไกล ¹⁶ RTU จะทำการประมวลผลสัญญาณ แปลงสัญญาณอนาล็อกเป็นดิจิทัล ส่งข้อมูลไปยังศูนย์ควบคุม และอาจรับคำสั่งควบคุมจากศูนย์ควบคุมได้ ¹⁶
• ช่องทางการสื่อสาร (Communication Channels): เป็นสื่อกลางในการรับส่งข้อมูลระหว่าง RTU และศูนย์ควบคุม ¹ สามารถแบ่งออกเป็นแบบมีสาย เช่น อีเทอร์เน็ต ไฟเบอร์ออปติก สายโทรศัพท์ และแบบไร้สาย เช่น คลื่นวิทยุ โทรศัพท์เคลื่อนที่ (GPRS, SMS) ดาวเทียม Wi-Fi บลูทูธ อินฟราเรด ¹
• เครื่องรับสัญญาณ (Receivers): เป็นอุปกรณ์ที่ทำหน้าที่รับข้อมูลที่ถูกส่งมาจาก RTU ณ ตำแหน่งศูนย์กลาง ¹⁰
• สถานีหลัก/ศูนย์ควบคุม (Master Station/Control Center): เป็นศูนย์กลางในการรับ ประมวลผล แสดงผล และจัดเก็บข้อมูลที่ส่งมาจาก RTU ทั่วทั้งระบบ ¹⁶ นอกจากนี้ ศูนย์ควบคุมยังอาจมีฟังก์ชันในการส่งคำสั่งควบคุมไปยังอุปกรณ์ต่างๆ ที่ติดตั้งอยู่ในพื้นที่ระยะไกลได้ ¹⁶

ระบบโทรมาตรจึงเป็นเครือข่ายบูรณาการของส่วนประกอบทั้งฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์ที่ทำงานร่วมกัน โดย RTU ทำหน้าที่เป็นส่วนต่อประสานอัจฉริยะ ณ ปลายทางระยะไกล ในขณะที่ศูนย์ควบคุมเป็นศูนย์กลางสำหรับการตรวจสอบและการจัดการ

5. การประยุกต์ใช้เครื่องโทรมาตรในหลากหลายด้าน

เครื่องโทรมาตรมีการประยุกต์ใช้อย่างกว้างขวางในหลากหลายอุตสาหกรรมและสาขาต่างๆ ได้แก่

• อุตุนิยมวิทยา (Meteorology): ใช้ในบอลลูนตรวจอากาศเพื่อส่งข้อมูลบรรยากาศ ¹
• อุตสาหกรรมน้ำมันและก๊าซ (Oil and Gas Industry): ใช้ในการส่งข้อมูลการขุดเจาะแบบเรียลไทม์ ¹
• การแข่งรถ (Motor Racing): ใช้ในการตรวจสอบสมรรถนะของรถแข่งและข้อมูลจากนักขับ ¹
• การขนส่ง (Transportation): ใช้ในการติดตามสมรรถนะของยานพาหนะ การตรวจสอบการจราจร และการวัดสุขภาพของรางรถไฟ ¹
• การเกษตร (Agriculture): ใช้ในสถานีตรวจอากาศไร้สายเพื่อส่งข้อมูลดินและสภาพอากาศ ¹
• การจัดการน้ำ (Water Management): ใช้ในการตรวจสอบระดับน้ำ ปริมาณน้ำฝน อัตราการไหล คุณภาพน้ำ และอื่นๆ ¹
• การแพทย์ (Healthcare): ใช้ในการตรวจสอบสัญญาณชีพของผู้ป่วยจากระยะไกล เช่น อัตราการเต้นของหัวใจ ความดันโลหิต และระดับออกซิเจน ¹
• การบินและอวกาศ (Aerospace): ใช้ในการตรวจสอบสถานะ สมรรถนะ และสภาพแวดล้อมของอากาศยาน ยานอวกาศ และดาวเทียม ¹
• ความปลอดภัย (Security): ใช้ในการตรวจสอบเหตุการณ์ทางไซเบอร์และการเฝ้าระวังความปลอดภัยทางกายภาพ ²
• ระบบอัตโนมัติทางอุตสาหกรรม (Industrial Automation): ใช้ในการตรวจสอบและควบคุมกระบวนการผลิต สมรรถนะของอุปกรณ์ และการบำรุงรักษาเชิงพยากรณ์ ²
• การตรวจสอบพลังงาน (Energy Monitoring): ใช้ในการติดตามการใช้และการกระจายพลังงาน ¹
• การวิจัยสัตว์ป่า (Wildlife Research): ใช้ในการติดตามการเคลื่อนไหวและพารามิเตอร์ทางสรีรวิทยาของสัตว์ ¹
• การค้าปลีก (Retail): ใช้ในการจัดการสินค้าคงคลังและข้อมูลจากตู้จำหน่ายสินค้าอัตโนมัติ ¹
• การบังคับใช้กฎหมาย (Law Enforcement): ใช้ในการติดตามบุคคลและทรัพย์สิน ¹
• การทดสอบในสภาพแวดล้อมที่ไม่เอื้ออำนวย (Testing in Hostile Environments): ใช้ในการเก็บข้อมูลจากระยะไกลในสถานที่อันตราย ¹
• ซอฟต์แวร์ (Software): ใช้ในการรวบรวมข้อมูลเกี่ยวกับการใช้งานและประสิทธิภาพของแอปพลิเคชัน ¹

ความหลากหลายของการประยุกต์ใช้เครื่องโทรมาตรแสดงให้เห็นถึงความสามารถในการปรับตัวและคุณค่าของเทคโนโลยีนี้ในการตรวจสอบและรวบรวมข้อมูลจากระยะไกลในหลากหลายอุตสาหกรรมและสภาพแวดล้อม

6. ข้อดีของการนำเครื่องโทรมาตรมาใช้งาน

การนำเครื่องโทรมาตรมาใช้งานมีข้อดีมากมายที่ส่งผลต่อประสิทธิภาพและความปลอดภัยของระบบต่างๆ ได้แก่

• การตรวจสอบแบบเรียลไทม์ (Real-time Monitoring): สามารถรับข้อมูลได้อย่างต่อเนื่องและเป็นปัจจุบัน ทำให้สามารถติดตามสถานการณ์และตอบสนองต่อเหตุการณ์ต่างๆ ได้ทันที ²
• การเข้าถึงจากระยะไกล (Remote Access): สามารถตรวจสอบและควบคุมระบบจากระยะไกลได้ ลดความจำเป็นในการเดินทางไปยังสถานที่ติดตั้ง ²
• การบำรุงรักษาเชิงพยากรณ์ (Predictive Maintenance): สามารถตรวจสอบสภาพของอุปกรณ์เพื่อคาดการณ์ความเสียหายและวางแผนการบำรุงรักษาล่วงหน้า ลดเวลาหยุดทำงานและค่าใช้จ่าย ²
• ประสิทธิภาพที่เพิ่มขึ้น (Improved Efficiency): สามารถปรับปรุงกระบวนการทำงานและการใช้ทรัพยากรให้เหมาะสมตามข้อมูลที่ได้รับแบบเรียลไทม์และแนวโน้มในอดีต ²
• ความปลอดภัยที่สูงขึ้น (Enhanced Safety): ในสภาพแวดล้อมที่สำคัญ เช่น การแพทย์และการบินและอวกาศ การตรวจสอบอย่างต่อเนื่องช่วยให้สามารถเข้าแทรกแซงได้ทันเวลาและป้องกันอุบัติเหตุ ²
• การตัดสินใจที่ขับเคลื่อนด้วยข้อมูล (Data-Driven Decision-Making): ให้ข้อมูลที่ถูกต้องและทันเวลาสำหรับการตัดสินใจเชิงปฏิบัติการและเชิงกลยุทธ์ ²
• ความคุ้มค่า (Cost-Effectiveness): ลดค่าใช้จ่ายในการดำเนินงานผ่านระบบอัตโนมัติ การบำรุงรักษาเชิงพยากรณ์ และการจัดการทรัพยากรที่มีประสิทธิภาพ ²
• การตรวจจับภัยคุกคามตั้งแต่เนิ่นๆ (Early Threat Detection): สามารถระบุความผิดปกติและภัยคุกคามด้านความปลอดภัยที่อาจเกิดขึ้นได้แบบเรียลไทม์ ²
• ประสบการณ์ลูกค้าที่ดีขึ้น (Improved Customer Experience): ทำความเข้าใจพฤติกรรมผู้ใช้และประสิทธิภาพของระบบเพื่อปรับปรุงผลิตภัณฑ์และบริการ ²⁰
• การเคลื่อนไหวที่ไม่จำกัด (Unrestricted Movement) (ในบางแอปพลิเคชัน เช่น การแพทย์): อนุญาตให้ผู้ที่ถูกตรวจสอบสามารถเคลื่อนไหวได้อย่างอิสระ ²¹

ข้อดีเหล่านี้แสดงให้เห็นว่าเครื่องโทรมาตรเป็นเครื่องมือที่มีประโยชน์อย่างยิ่งในการจัดการและปรับปรุงระบบต่างๆ ในหลากหลายภาคส่วน ความสามารถในการตรวจสอบจากระยะไกลและแบบเรียลไทม์เป็นข้อได้เปรียบหลักที่ขับเคลื่อนการนำเทคโนโลยีนี้ไปใช้งาน

7. ข้อจำกัดและความท้าทายของเครื่องโทรมาตร

แม้ว่าเครื่องโทรมาตรจะมีข้อดีมากมาย แต่ก็มีข้อจำกัดและความท้าทายบางประการที่ต้องพิจารณา ได้แก่

• ความกังวลด้านความปลอดภัยของข้อมูลและความเป็นส่วนตัว (Data Security and Privacy Concerns): ข้อมูลที่รวบรวมและส่งโดยระบบโทรมาตรอาจมีความละเอียดอ่อน และมีความเสี่ยงต่อการเข้าถึงและการใช้งานโดยไม่ได้รับอนุญาต ²
• ข้อมูลล้นเกิน (Data Overload): ปริมาณข้อมูลจำนวนมากที่สร้างโดยระบบโทรมาตร โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อมีการใช้งานอุปกรณ์ IoT จำนวนมาก อาจเป็นเรื่องยากในการจัดการ จัดเก็บ และวิเคราะห์ ²
• ปัญหาความเข้ากันได้กับระบบเดิม (Compatibility Issues with Legacy Systems): การบูรณาการระบบโทรมาตรสมัยใหม่เข้ากับโครงสร้างพื้นฐานที่เก่ากว่าอาจเป็นเรื่องที่ซับซ้อนทางเทคนิค ²
• สัญญาณรบกวนและความล้มเหลวของฮาร์ดแวร์ (Signal Interference and Hardware Failure): ระบบโทรมาตรไร้สายอาจได้รับผลกระทบจากสัญญาณรบกวน และส่วนประกอบฮาร์ดแวร์อาจล้มเหลว ซึ่งนำไปสู่การสูญหายของข้อมูลหรือการอ่านค่าที่ไม่ถูกต้อง ²⁹
• ค่าใช้จ่ายในการติดตั้งและบำรุงรักษา (Cost of Implementation and Maintenance): การติดตั้งและบำรุงรักษาโครงสร้างพื้นฐานของระบบโทรมาตร รวมถึงเซ็นเซอร์ เครือข่ายการสื่อสาร และระบบประมวลผลข้อมูล อาจมีค่าใช้จ่ายสูง ³²
• ปัญหาความสมบูรณ์ของข้อมูล (Data Integrity Problems): การรับประกันความถูกต้องและความน่าเชื่อถือของข้อมูลที่รวบรวมและส่งมาเป็นสิ่งสำคัญ และปัจจัยต่างๆ เช่น การสอบเทียบเซ็นเซอร์และการตรวจสอบความถูกต้องของข้อมูลมีบทบาทสำคัญ ⁶
• ความหน่วงของเครือข่าย (Network Latency): ความล่าช้าในการส่งข้อมูลอาจเป็นปัญหาสำหรับแอปพลิเคชันที่ต้องการการตอบสนองแบบเรียลไทม์ ²⁰
• การสนับสนุนข้อมูลที่จำกัด (Limited Data Support) (ในเฟรมเวิร์กโทรมาตรบางอย่าง เช่น OpenTelemetry): เฟรมเวิร์กบางอย่างอาจไม่รองรับข้อมูลหรือภาษาโปรแกรมทั้งหมดอย่างเต็มที่ ³⁴
• ค่าใช้จ่ายด้านประสิทธิภาพ (Performance Overhead) (ของตัวรวบรวมข้อมูล): กระบวนการที่เกี่ยวข้องกับการรวบรวมและส่งข้อมูลโทรมาตรอาจใช้ทรัพยากรของระบบ (CPU, หน่วยความจำ) ³⁴
• ศักยภาพในการตีความผลลัพธ์ที่ผิดพลาด (Potential for Misinterpretation of Results): การติดตั้งเซ็นเซอร์ที่ไม่ถูกต้องหรือการตีความข้อมูลผิดพลาดอาจนำไปสู่ข้อสรุปที่ไม่ถูกต้อง ³⁰

ความท้าทายเหล่านี้ชี้ให้เห็นว่าการนำเครื่องโทรมาตรมาใช้อย่างประสบความสำเร็จต้องมีการวางแผนและการจัดการอย่างรอบคอบ เพื่อให้มั่นใจถึงความปลอดภัย ความน่าเชื่อถือ และประสิทธิภาพของระบบ

8. โปรโตคอลการสื่อสารที่ใช้ในเครื่องโทรมาตร

ระบบโทรมาตรใช้โปรโตคอลการสื่อสารหลากหลายประเภท ขึ้นอยู่กับลักษณะการใช้งานและข้อกำหนดของระบบ ได้แก่

• โปรโตคอล IoT (IoT Protocols):
  • MQTT (Message Queuing Telemetry Transport): เป็นโปรโตคอลที่มีน้ำหนักเบา ออกแบบมาสำหรับอุปกรณ์ที่มีแบนด์วิดท์ต่ำและทรัพยากรจำกัด ใช้รูปแบบการสื่อสารแบบ Publish-Subscribe ²
  • CoAP (Constrained Application Protocol): ออกแบบมาสำหรับอุปกรณ์ที่มีข้อจำกัดด้านพลังงานและเครือข่ายที่ไม่เสถียร ทำงานบน UDP และสามารถแปลงเป็น HTTP ได้ ²²
  • HTTP/HTTPS: โปรโตคอลเว็บทั่วไป HTTPS ให้การสื่อสารที่ปลอดภัยแต่ต้องการพลังงานสูงกว่า ²²
• โปรโตคอลการจัดการเครือข่าย (Network Management Protocols):
  • SNMP (Simple Network Management Protocol): ใช้กันอย่างแพร่หลายในการรวบรวมและจัดการข้อมูลเกี่ยวกับอุปกรณ์เครือข่าย ⁴¹
  • NetFlow, sFlow, IPFIX: โปรโตคอลที่ใช้ในการตรวจสอบปริมาณการรับส่งข้อมูลในเครือข่าย ⁴¹
• โปรโตคอลการสื่อสารแบบอนุกรม (Serial Communication Protocols):
  • RS232, RS485, RS422: มาตรฐานการสื่อสารแบบอนุกรมที่ใช้ทั่วไปในการแลกเปลี่ยนข้อมูล มักใช้ในระบบอุตสาหกรรมและ SCADA ⁴⁴
• โปรโตคอลอื่นๆ (Other Protocols):
  • gRPC (Google Remote Procedure Call) และ NETCONF with YANG: โปรโตคอลสำหรับการสตรีมข้อมูลโทรมาตรแบบเรียลไทม์ ⁴²
  • AMQP (Advanced Message Queuing Protocol), STOMP (Streaming Text-Oriented Messaging Protocol), DDS (Data Distribution Service), OPC UA, WAMP (Web Application Messaging Protocol): โปรโตคอลทางเลือกสำหรับการใช้งานเฉพาะ ²²
• รูปแบบการจัดลำดับข้อมูล (Data Serialization Formats): TLV, JSON, SenML, CBOR ใช้สำหรับการเข้ารหัสข้อมูล ⁴⁰

ตารางที่ 1 แสดงการเปรียบเทียบโปรโตคอลการสื่อสารที่ใช้ทั่วไปในเครื่องโทรมาตร

การเลือกโปรโตคอลการสื่อสารที่เหมาะสมเป็นสิ่งสำคัญในการออกแบบระบบโทรมาตรที่มีประสิทธิภาพและเชื่อถือได้

9. เซ็นเซอร์ที่ใช้ทั่วไปในแอปพลิเคชันโทรมาตร

เซ็นเซอร์เป็นส่วนประกอบสำคัญของระบบโทรมาตร ทำหน้าที่ตรวจวัดพารามิเตอร์ต่างๆ ที่ต้องการตรวจสอบจากระยะไกล มีเซ็นเซอร์หลากหลายประเภทที่ใช้ในแอปพลิเคชันโทรมาตร ได้แก่

• เซ็นเซอร์ด้านสิ่งแวดล้อม (Environmental Sensors): วัดอุณหภูมิ ความชื้น ความดัน (บรรยากาศ ความแตกต่าง แรงดันในห้องโดยสาร) ปริมาณน้ำฝน การระเหย ความเร็วและทิศทางลม ความเข้มแสง คุณภาพอากาศและน้ำ (เช่น ออกซิเจนละลายในน้ำ ค่า pH ความเค็ม) ⁴
• เซ็นเซอร์ด้านอุทกวิทยา (Hydrological Sensors): วัดระดับน้ำ (หลากหลายประเภท รวมถึงเรดาร์) อัตราการไหล เครื่องวัดกระแสน้ำด้วยคลื่นเสียง (ADCP) ⁷
• เซ็นเซอร์เชิงกล/กายภาพ (Mechanical/Physical Sensors): วัดความเร่ง (สำหรับการวัดแรงสั่นสะเทือนและแรง G) ไจโรสโคป เกจวัดความเครียด โหลดเซลล์ เซ็นเซอร์วัดระยะทาง เซ็นเซอร์วัดความเร็ว เอ็นโค้ดเดอร์แบบหมุนและแบบเชิงมุม ¹
• เซ็นเซอร์ระบุตำแหน่งและนำทาง (Position and Navigation Sensors): เครื่องรับ GPS/GNSS แมกนีโตมิเตอร์ ตัวติดตามดาว เครื่องวัดความสูงด้วยคลื่นวิทยุ เซ็นเซอร์โลกและเซ็นเซอร์ดวงอาทิตย์ ¹
• เซ็นเซอร์ไฟฟ้า (Electrical Sensors): วัดแรงดันไฟฟ้า กระแสไฟฟ้า เซ็นเซอร์ตรวจจับไฟดับ เซ็นเซอร์วัดแรงดันแบตเตอรี่ ¹⁷
• เซ็นเซอร์แสงและภาพ (Optical and Imaging Sensors): กล้อง LIDAR โฟโตดีเทคเตอร์ ⁷
• เซ็นเซอร์ก๊าซ (Gas Sensors): ตรวจจับก๊าซอันตรายหรือระดับออกซิเจน ¹⁹
• เซ็นเซอร์ตรวจจับการเคลื่อนไหวและความปลอดภัย (Motion and Security Sensors): เครื่องตรวจจับความเคลื่อนไหว เซ็นเซอร์ประตู เซ็นเซอร์ตรวจจับควัน ¹⁷
• เซ็นเซอร์เฉพาะสำหรับโทรมาตร (Telemetry-Specific Sensors): ตัวบ่งชี้ความแรงของสัญญาณที่ได้รับ (RSSI) คุณภาพการเชื่อมต่อ อัตราส่วนสัญญาณต่อสัญญาณรบกวน กำลังส่ง ¹⁸

ตารางที่ 2 แสดงตัวอย่างเซ็นเซอร์ที่ใช้ในแอปพลิเคชันโทรมาตรต่างๆ

ประเภทของเซ็นเซอร์ที่ใช้ในระบบโทรมาตรจะขึ้นอยู่กับพารามิเตอร์ที่ต้องการวัดและลักษณะเฉพาะของแอปพลิเคชันนั้นๆ

10. ระบบโทรมาตรและการใช้งานในประเทศไทย

ประเทศไทยมีการนำเทคโนโลยีเครื่องโทรมาตรมาใช้ในหลากหลายภาคส่วน โดยเฉพาะอย่างยิ่งในด้านการบริหารจัดการทรัพยากรน้ำ สถาบันสารสนเทศทรัพยากรน้ำ (องค์การมหาชน) หรือ สสน. มีบทบาทสำคัญในการพัฒนาและติดตั้งระบบโทรมาตรอัตโนมัติเพื่อตรวจวัดระดับน้ำและปริมาณน้ำฝนทั่วประเทศ ⁹ สสน. ได้นำเทคโนโลยี “Field Server” ที่พัฒนาจากประเทศญี่ปุ่นมาปรับใช้ให้เหมาะสมกับบริบทของประเทศไทย ²⁴ ข้อมูลที่ตรวจวัดได้จะถูกส่งแบบเรียลไทม์ผ่านเครือข่ายโทรศัพท์เคลื่อนที่และดาวเทียม และสามารถเข้าถึงได้ผ่านเว็บไซต์และแอปพลิเคชัน ThaiWater ⁹ ระบบโทรมาตรเหล่านี้มีส่วนสำคัญในการติดตาม เฝ้าระวัง และแจ้งเตือนภัยพิบัติทางน้ำ เช่น น้ำท่วมและภัยแล้ง ⁸

กรมชลประทานก็เป็นอีกหน่วยงานหลักที่ใช้งานสถานีโทรมาตรในลุ่มน้ำต่างๆ ทั่วประเทศ ¹⁶ นอกจากนี้ ยังมีโครงการความร่วมมือต่างๆ เช่น “โครงการติดตั้งสถานีโทรมาตรอัตโนมัติระยะที่ 2 ในพื้นที่ลุ่มน้ำ” โดยมูลนิธิเพื่อนพึ่ง (ภาฯ) ยามยาก สภากาชาดไทย และ สสน⁴⁵. ซึ่งแสดงให้เห็นถึงความมุ่งมั่นในการใช้เทคโนโลยีโทรมาตรเพื่อการบริหารจัดการน้ำและป้องกันภัยพิบัติของประเทศ มีการพัฒนาระบบโทรมาตรขนาดเล็ก ราคาถูก และติดตั้งง่ายเพื่อให้การใช้งานแพร่หลายยิ่งขึ้น ⁹

ในด้านการแพทย์ มีการนำระบบโทรมาตรมาใช้ เช่น ระบบ ApexPro Telemetry System ของ GE HealthCare ที่มีให้บริการในประเทศไทย ³¹ สำหรับภาคอุตสาหกรรม บริษัทต่างๆ เช่น Schneider Electric ก็มีระบบโทรมาตรและ SCADA สำหรับการตรวจสอบและควบคุมการปฏิบัติงานจากระยะไกลในประเทศไทย ⁵¹ นอกจากนี้ ยังมีการใช้เครื่องโทรมาตรในการตรวจสอบสภาพอากาศและการเติบโตของพืชในภาคการเกษตร ⁸ และมีการพัฒนาระบบควบคุมคลองอัตโนมัติโดยใช้เทคโนโลยีโทรมาตรและ SCADA ในโครงการต่างๆ เช่น ระบบคลองอัตโนมัติกำแพงแสน ⁴⁸

การใช้งานเทคโนโลยีโทรมาตรอย่างแพร่หลายในประเทศไทย โดยเฉพาะอย่างยิ่งในด้านการจัดการทรัพยากรน้ำ แสดงให้เห็นถึงความสำคัญและความมุ่งมั่นของประเทศในการนำเทคโนโลยีมาใช้เพื่อพัฒนาและแก้ไขปัญหาต่างๆ

11. บทสรุป

เครื่องโทรมาตรเป็นเทคโนโลยีที่มีความสำคัญอย่างยิ่งในการตรวจวัดและส่งข้อมูลจากระยะไกล โดยมีหลักการทำงานที่ครอบคลุมตั้งแต่การตรวจจับข้อมูลด้วยเซ็นเซอร์ การส่งข้อมูลผ่านช่องทางการสื่อสารต่างๆ ไปจนถึงการประมวลผลและแสดงผลข้อมูล ณ จุดศูนย์กลาง ระบบโทรมาตรประกอบด้วยส่วนประกอบหลักๆ เช่น เซ็นเซอร์ หน่วยปลายทางระยะไกล ช่องทางการสื่อสาร และศูนย์ควบคุม ซึ่งทำงานร่วมกันเพื่อรวบรวมและนำเสนอข้อมูลที่มีคุณค่า

การประยุกต์ใช้เครื่องโทรมาตรมีความหลากหลาย ครอบคลุมตั้งแต่ด้านอุตุนิยมวิทยา การจัดการน้ำ การแพทย์ การบินและอวกาศ ไปจนถึงอุตสาหกรรมและการเกษตร ข้อดีของการนำเครื่องโทรมาตรมาใช้งานนั้นชัดเจน เช่น การตรวจสอบแบบเรียลไทม์ การเข้าถึงจากระยะไกล การบำรุงรักษาเชิงพยากรณ์ และประสิทธิภาพที่เพิ่มขึ้น อย่างไรก็ตาม ยังมีข้อจำกัดและความท้าทายที่ต้องพิจารณา เช่น ความกังวลด้านความปลอดภัยของข้อมูล ปัญหาข้อมูลล้นเกิน และค่าใช้จ่ายในการติดตั้งและบำรุงรักษา

การสื่อสารในระบบโทรมาตรอาศัยโปรโตคอลที่หลากหลาย เช่น MQTT, CoAP, SNMP และ NetFlow ซึ่งแต่ละโปรโตคอลมีคุณสมบัติที่เหมาะสมกับการใช้งานที่แตกต่างกัน เซ็นเซอร์ที่ใช้ก็มีความหลากหลาย ขึ้นอยู่กับพารามิเตอร์ที่ต้องการวัด ในประเทศไทย มีการนำเทคโนโลยีเครื่องโทรมาตรมาใช้อย่างกว้างขวาง โดยเฉพาะอย่างยิ่งในด้านการบริหารจัดการทรัพยากรน้ำ โดยหน่วยงานต่างๆ เช่น สสน. และกรมชลประทาน เป็นผู้นำในการพัฒนาและใช้งานระบบเหล่านี้

ในอนาคต คาดการณ์ว่าเทคโนโลยีเครื่องโทรมาตรจะมีการพัฒนาอย่างต่อเนื่อง โดยมีการบูรณาการเข้ากับเทคโนโลยี IoT มากยิ่งขึ้น จะมีการพัฒนาด้านเทคโนโลยีการสื่อสารให้มีความรวดเร็วและเสถียรมากยิ่งขึ้น และจะมีการให้ความสำคัญกับประเด็นด้านความปลอดภัยของข้อมูลและความเป็นส่วนตัวมากยิ่งขึ้น เทคโนโลยีเครื่องโทรมาตรจึงเป็นเครื่องมือสำคัญที่จะช่วยให้การจัดการและควบคุมระบบต่างๆ ในหลากหลายสาขามีประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้นในยุคที่ขับเคลื่อนด้วยข้อมูล

ขอบคุณ

Nontawatt Saraman