โครงการการพัฒนาแพลตฟอร์มไอโอทีสำหรับการเฝ้าระวังไฟป่าและมลพิษทางอากาศด้วยเทคโนโลยีโลล่า

ที่มาและความสำคัญ

หลายประเทศในภูมิภาคเอเชียตะวันออกเฉียงใต้กำลังประสบปัญหาเรื่องหมอกควันอย่างหนักในตลอดหลายปีที่ผ่านมา โดยมีสาเหตุสำคัญมาจากไฟป่าและการเผาในพื้นที่เกษตรกรรม ซึ่งเกษตรกรนิยมใช้การเผาเพื่อเตรียมหน้าดินก่อนจะทำการเพาะปลูกครั้งใหม่ ในประเทศไทยกิจกรรมนี้มักจะเกิดขึ้นในช่วงเดือน กุมภาพันธ์ ถึง เมษายน ของทุกปี ซึ่งบ่อยครั้งจะลุกลามเข้าไปถึงบริเวณป่าเกิดเป็นปัญหาหมอกควัน ส่งผลกระทบต่อชีวิตความเป็นอยู่ของประชาชนเป็นวงกว้าง ไม่ว่าจะเป็นปัญหาสุขภาพจากการสูดดมฝุ่นละอองขนาดเล็ก PM2.5 อันเป็นสาเหตุของโรคระบบทางเดินหายใจ อีกทั้งปัญหาหมอกควันยังเป็นอุปสรรคต่อการคมนาคมขนส่ง และ เป็นสาเหตุของการเกิดอุบัติเหตุบนท้องถนน นําไปสู่ความสูญเสียทั้งในเชิงเศรษฐกิจและสังคม ที่ผ่านมาได้มีการประยุกต์ใช้ระบบสารสนเทศภูมิศาสตร์เพื่อวิเคราะห์พื้นที่ที่เสี่ยงไฟป่า โดยนำข้อมูลตำแหน่งจุดความร้อนมาระบุตำแหน่งของจุดที่อาจจะเกิดไฟป่า บูรณาการร่วมกันกับข้อมูลจากเครื่องตรวจวัดคุณภาพอากาศ อย่างไรก็ตามการใช้ข้อมูลเหล่านั้นยังมีข้อจำกัดอยู่มาก ยกตัวอย่างเช่น ข้อมูลจุดความร้อน ต้องอาศัยช่วงเวลาที่ดาวเทียมพาดผ่านพื้นที่ประเทศไทย ซึ่งไม่สามารถรายงานข้อมูลได้อย่างต่อเนื่อง ในส่วนข้อมูลจากเครื่องตรวจวัดนั้นสามารถรายงานคุณภาพอากาศ เช่น ปริมาณความเข้มข้นของ ฝุ่น PM2.5 และ ก๊าซที่เกิดจากการเผาไหม้ ได้อย่างต่อเนื่อง หรือ ที่เรียกว่า Near Real Time แต่เนื่องด้วยงบประมาณที่สูงทำให้จำนวนเครื่องตรวจวัดนั้นไม่เพียงพอ อีกทั้งด้วยความซับซ้อนของระบบทำให้ไม่สามารถติดตั้งเครื่องตรวจวัดในพื้นที่ห่างไกลได้

จึงเกิดแนวคิดในการพัฒนาแพลตฟอร์มอินเทอร์เน็ตของสรรพสิ่ง หรือ ไอโอที สำหรับการเฝ้าระวังไฟป่าและมลพิษทางอากาศขึ้น โดยได้รับการสนับสนุนจาก กองทุนวิจัยและพัฒนากิจการกระจายเสียง กิจการโทรทัศน์ และ กิจการโทรคมนาคม เพื่อประโยชน์สาธารณะ (กทปส.) โดยมีจุดเด่นคือ อุปกรณ์มีราคาไม่แพง, ติดตั้งได้ง่าย และสามารถตรวจวัดคุณภาพอากาศได้แบบเรียลไทม์ ทำให้สามารถขยายการตรวจวัดไปในพื้นที่เสี่ยงภัย เช่น แปลงเกษตรที่อยู่ห่างไกล หรือ พื้นที่ป่า เป็นต้น อย่างไรก็ตามพื้นที่เหล่านั้นยังไม่มีสัญญาณอินเทอร์เน็ตเข้าถึง ทำให้ไม่สามารถส่งข้อมูลออกมาจากพื้นที่ได้ โครงการนี้จึงนำเทคโนโลยีโลล่า เข้ามาประยุกต์ใช้กับแพลตฟอร์มไอโอที ซึ่ง โลล่า เป็นเทคโนโลยีสื่อสารระยะไกล ที่ทำงานอยู่บนบ่านความถี่ 920-925 MHz ที่ได้รับอนุญาติจาก กสทช. ให้สามารถใช้งานได้ทั่วไป และมีระยะทำการได้มากถึง 15 กิโลเมตร ทำให้อุปกรณ์ไอโอที หรือ เซ็นเซอร์ตรวจวัดคุณภาพอากาศ สามารถติดตั้งใกล้กับแหล่งกำเนิด ซึ่งข้อมูลที่จัดเก็บได้สามารถนำมาวิเคราะห์เชิงลึกด้วยเทคนิคการเรียนรู้ของเครื่อง (Machine Learning) เพื่อพัฒนาเป็นโมเดลในการตรวจจับไฟป่าต่อไป

วัตถุประสงค์ และขอบเขตของโครงการ

  1. เพื่อพัฒนาระบบอินเทอร์เน็ตของสรรพสิ่ง (Internet of Things) สําหรับการตรวจเฝ้าระวังภัยพิบัติหมอกควัน ในพื้นที่เสี่ยงภัย
  2. เพื่อประยุกต์ใช้คลื่นความถี่สาธารณะกับเทคโนโลยี LoRa ในภารกิจป้องกันและบรรเทาสาธารณภัย
  3. ออกแบบและพัฒนาโครงข่ายไวร์เลสเซ็นเซอร์เน็ตเวิร์คด้วยโปรโตคอล LoRaWAN
  4. เพื่อแยกแยะสาเหตุและชนิดของกลุ่มหมอกควัน โดยมุ่งเป้าไปที่กลุ่มหมอกควันที่เกิดจากไฟป่าและรายงานไปยังหน่วยงานที่เกี่ยวข้องเพื่อยับยั้งภัยพิบัติได้ทันท่วงที
  5. เพื่อรายงานข้อมูลคุณภาพอากาศที่น่าเชื่อถือได้และทันท่วงที ในพื้นที่ที่ได้รับผลกระทบจากปัญหามลพิษทางอากาศและวิกฤตการหมอกควัน

สถาปัตยกรรมของแพลตฟอร์มไอโอทีสำหรับการเฝ้าระวังไฟป่าและมลพิษทางอากาศ

ผลสำเร็จของโครงการ

คณะวิจัยได้พัฒนาอุปกรณ์ไอโอทีสำหรับตรวจวัดคุณภาพอากาศที่สามารถรับส่งข้อมูลด้วยเทคโนโลยีโลล่า พร้อมด้วยอุปกรณ์โลล่าเกตเวย์ ซึ่งสามารถติดตั้งอุปกรณ์ได้ในพื้นที่ที่ห่างไกลที่ไม่สัญญาณอินเทอร์เน็ตเข้าถึง ปัจจุบันมีการติดตั้งอุปกรณ์ตรวจวัดคุณภาพกาศไปแล้วมากกว่า 100 จุด โดยมีการติดตั้งในพื้นที่ป่า, พื้นที่อุทยาน, ชุมชนชนบทที่ได้รับผลกระทบจากควันไฟป่า และ พื้นที่เมืองชั้นใน

...

คณะวิจัยได้พัฒนาแพลตฟอร์มโลล่าไอโอที เพื่อจัดเก็บและแสดงผลข้อมูล แบบเรียลไทม์ โดยเปิดให้บริการรายงานสถานการณ์หมอกควันและมลพิษทางอากาศ ผ่าน เว็บไซต์ “www.วัดฝุ่น.ไทย” และ “www.hazemon.in.th” นอกจากนี้แพลตฟอร์มยังเปิดให้นักวิจัย, คณาจารย์ และ นักศึกษา ดาวน์โหลดข้อมูล เพื่อทำการศึกษาวิจัยด้วย

คณะวิจัยได้พัฒนาโมเดลตรวจจับไฟป่าจากอุปกรณ์เซ็นเซอร์ ซึ่งสามารถตรวจจับไฟป่าและแจ้งเตือนไปยัง เจ้าหน้าที่ควบคุมไฟป่าและอาสาสมัครชุมชนเพื่อช่วยดับไฟป่าได้ทันท่วงที

สร้างความร่วมมือกับหน่วยงานในพื้นที่ เช่น สถานีควบคุมไฟป่าพื้นที่ทรงงานดอยตุง, สถานีควบคุมไฟป่าอุทยานแห่งชาติแม่ปิง และ อาสาสมัครชุมชนป่าแป๋

คณะวิจัย

intERLab Asian Institute of Technology
ห้องปฏิบัติการณ์อินเทอร์เน็ตเพื่อการศึกษาและวิจัย (intERLab), สถาบันเทคโนโลยีแห่งเอเชีย

wfsru
หน่วยวิจัยเชี่ยวชาญเฉพาะทางด้านไฟป่าภูมิภาคอาเซียนตอนบน, มหาวิทยาลัย เกษตรศาสตร์

TU
คณะสาธารณสุขศาสตร์ มหาวิทยาลัยธรรมศาสตร์

สนับสนุนโครงการวิจัยโดย

กองทุนวิจัยและพัฒนากิจการกระจายเสียง กิจการโทรทัศน์และกิจการโทรคมนาคม เพื่อประโยชน์สาธารณะ
Broadcasting and Telecommunications Research and Development Fund for Public Interest