TW202109471A - 監視及氣體偵測資訊通報系統 - Google Patents
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Abstract
一種監視及氣體偵測資訊通報系統，包含：複數組監視裝置，分別架設在固定地點，包含有監視模組，以擷取固定地點之影像，並儲存轉換成影像數據輸出；致動傳感模組，架構於監視模組內，並包括有至少一個致動器、至少一個傳感器，致動器將監視模組外之氣體導送入監視模組內，並由傳感器偵測導入氣體，以產生氣體偵測數據輸出；雲端數據資料處理裝置，將複數組監視裝置之監視模組輸出之影像數據、致動傳感模組輸出之氣體偵測數據透過數據網路予以儲存智能分析，並對外傳輸至通報處理系統以進行監視及氣體偵測資訊之通報。
Description
本案關於一種致動傳感模組之監測環境應用，尤指一種將致動傳感模組結合到微型式的監視裝置上再搭配雲端數據資料處理裝置透過數據網路做數據資料連線予以儲存且智能分析去應用之監視及氣體偵測資訊通報系統。
目前人類在生活上對環境空氣品質的監測愈來愈重視，例如一氧化碳、二氧化碳、揮發性有機物(Volatile Organic Compound，VOC)、PM2.5等等環境空氣品質的監測，環境中這些氣體暴露會對人體造成不良的健康影響，嚴重的甚至危害到生命。因此環境空氣品質監測紛紛引起各國重視，要如何去實施環境空氣品質監測是目前急需要去重視的課題。
利用傳感器來監測周圍環境氣體是可行的做法，若能即時提供監測資訊，警示處在危險環境中的人，能夠即時預防或逃離，避免遭受環境中的氣體暴露造成人體健康影響及傷害，則透過傳感器來監測周圍環境可說是非常好的應用。
然，以傳感器來監測環境，雖能向使用者提供關於該使用者之環境的較多資訊，但對於監測敏度、精準之最佳效能就需要去考量，例如，傳感器單靠環境中氣體自然流通之引流，不僅無法獲取穩定、一致之氣體流通量以進行穩定監測，且環境中氣體自然流通之引流要到達接觸傳感器之監測反應作用時間較長，因此會影響到即時監測之成效。
又，目前環境空氣品質監測雖有大型環境監測基地台作監測，但這些監測基地台之建設設備皆為大型設備，因此無法普及佈點設置，對於人類所處之近身環境空氣品質無法有效精確作監測，例如，室內空氣品質、身旁周圍的空氣品質就無法有效快速作監測，因此，若能將傳感器及致動器結合到微型式的監視裝置上應用，就可達到普及化的即時監測，並能即時傳送監測資料到雲端資料庫進行資料建構及智能分析，不僅提供監視所需之通報處理機制，也能提供更精準即時的空氣品質監測資訊及地圖，以啟動空氣品質通報處理機制。
本案之主要目的在於提供一種監視及氣體偵測資訊通報系統，主要將致動傳感模組結合到微型式的監視裝置上去應用，利用數組監視裝置就可達到普及化對於人類所處近身環境空氣品質之即時監測，感測其各自所在位置的單點空氣資訊即時監測，再搭配雲端數據資料處理裝置透過數據網路做數據資料連線，不僅能提供監視所需之通報處理機制，也能提供更精準即時的空氣品質監測資訊及地圖，以啟動空氣品質通報處理機制，實為目前生活上所面臨問題所需要迫切解決之課題。
為達上述目的，本案之較廣義實施態樣為提供一種監視及氣體偵測資訊通報系統，包含：複數組監視裝置，分別架設在一固定地點，包含有一監視模組，擷取該固定地點之影像，並儲存轉換成一影像數據輸出；一致動傳感模組，架構於該監視模組內，並包括有至少一個致動器、至少一個傳感器，該致動器將該監視模組外之氣體導送入該監視模組內，並由該傳感器偵測該導入氣體，以產生一氣體偵測數據輸出；一雲端數據資料處理裝置，將複數組監視裝置之該監視模組輸出之該影像數據及該致動傳感模組輸出之氣體偵測數據透過數據網路予以儲存且智能分析，並對外傳輸至一通報處理系統以進行一監視及氣體偵測資訊之通報。
體現本案特徵與優點的一些典型實施例將在後段的說明中詳細敘述。應理解的是本案能夠在不同的態樣上具有各種的變化，其皆不脫離本案的範圍，且其中的說明及圖示在本質上當作說明之用，而非用以限制本案。
請參閱第1圖所示，本案監視及氣體偵測資訊通報系統主要包含複數組監視裝置1及一雲端數據資料處理裝置2，其中複數組監視裝置1分別架設在一固定地點進行監視，並與雲端數據資料處理裝置2做數據資料連線，將數據資料予以儲存並智能分析，以對外傳輸至一通報處理系統3進行一監視及氣體偵測資訊之通報。
上述監視裝置1包含有一監視模組11、一致動傳感模組12、一微處理器13及一資料傳輸器14。監視模組11擷取固定地點之影像，並儲存轉換成影像數據輸出；致動傳感模組12架構於監視模組11內，並包括有至少一個致動器12A、至少一個傳感器12B，致動器12A將監視模組11外之氣體導送入監視模組11內，並由傳感器12B偵測導入氣體，以產生氣體偵測數據輸出；微處理器13控制監視模組11、致動傳感模組12之致動操作，以及將監視模組11之擷取影像轉換運算成影像數據輸出、將致動傳感模組12之氣體偵測值轉換運算成氣體偵測數據輸出，並且將影像數據、氣體偵測數據傳輸至資料傳輸器14，透過資料傳輸器14對外傳輸至雲端數據資料處理裝置2予以儲存並且智能分析。
上述之傳感器12B可包括像是如以下各者之傳感器：氣體傳感器、微粒傳感器(例如，PM2.5之微粒傳感器)、揮發性有機化合物傳感器(例如，量測甲醛、氨氣之傳感器)，均不以此為限。
上述之傳感器12B組配於致動器12A一側，致動器12A受驅動而致動產生導送氣體通過傳感器12B處，以提供穩定、一致之氣流直接導入在傳感器12B上，讓傳感器12B能獲取穩定、一致之氣體流通量，以直接量測所接收之氣體，且縮短傳感器12B之監測反應作用時間，達成精準之監測。
請參閱第3A圖、第3B圖所示，本案實施例中，致動器12A可為一微機電(MEMS)泵浦或者一壓電致動泵浦之驅動結構。以下就以壓電致動泵浦之作動來說明：
上述之致動器12A包括進氣板121、共振片122、壓電致動器123、第一絕緣片124a、導電片125及第二絕緣片124b等結構，其中壓電致動器123對應於共振片122而設置，並使進氣板121、共振片122、壓電致動器123、第一絕緣片124a、導電片125及第二絕緣片124b等依序堆疊設置，其組裝完成之剖面圖係如第5圖所示。
於本實施例中，進氣板121具有至少一進氣孔121a，其中進氣孔121a之數量以4個為較佳，但不以此為限。進氣孔121a係貫穿進氣板121，用以供氣體自裝置外順應大氣壓力之作用而自該至少一進氣孔121a流入致動器12A之中。進氣板121上具有至少一匯流排孔121b，用以與進氣板121另一表面之至少一進氣孔121a對應設置。於匯流排孔121b的中心交流處係具有中心凹部121c，且中心凹部121c係與匯流排孔121b相連通，藉此可將自至少一進氣孔121a進入匯流排孔121b之氣體引導並匯流集中至中心凹部121c，以實現氣體傳遞。於本實施例中，進氣板121具有一體成型的進氣孔121a、匯流排孔121b及中心凹部121c，且於中心凹部121c處即對應形成一匯流氣體的匯流腔室，以供氣體暫存。於一些實施例中，進氣板121之材質可為不鏽鋼材質所構成，但不以此為限。於另一些實施例中，由中心凹部121c處所構成匯流腔室之深度與匯流排孔121b之深度相同，但不以此為限。共振片122係由一可撓性材質所構成，但不以此為限，且於共振片122上具有一中空孔122c，係對應於進氣板121之中心凹部121c而設置，以使氣體流通。於另一些實施例中，共振片122係可由一銅材質所構成，但不以此為限。
再請參閱第4圖所示，上述之壓電致動器123係由一懸浮板1231、一外框1232、至少一支架1233以及一壓電片1234所共同組裝而成。其中，壓電片1234貼附於懸浮板1231之第二表面1231c，用以接受電壓產生形變以驅動懸浮板1231彎曲振動。於本實施例中，至少一支架1233係連接設置於懸浮板1231與外框1232之間，其兩端點係分別連接於外框1232、懸浮板1231，以提供彈性支撐，且於支架1233、懸浮板1231及外框1232之間更具有至少一空隙1235，至少一空隙1235係與氣體通道相連通，用以供氣體流通。另外，外框1232係環繞設置於懸浮板1231之外側，且具有一向外凸設之導電接腳1232c，用以供電連接之用，但不以此為限。
上述之懸浮板1231係為一階梯面之結構，意即於懸浮板1231之第一表面1231b更具有一凸部1231a，凸部1231a可為一圓形凸起結構，但不以此為限。懸浮板1231之凸部1231a係與外框1232之第一表面1232a共平面，且懸浮板1231之第一表面1231b及支架1233之第一表面1233a亦為共平面，且該懸浮板1231之凸部1231a、外框1232之第一表面1232a與懸浮板1231之第一表面1231b、支架1233之第一表面1233a之間係具有一特定深度。懸浮板1231之第二表面1231c，其與外框1232之第二表面1232b及支架1233之第二表面1233b為平整之共平面結構，而壓電片1234則貼附於此平整之懸浮板1231之第二表面1231c處。又於本實施例中，壓電片1234之邊長係小於懸浮板1231之邊長。
於本實施例中，如第3A圖所示，致動器12A之第一絕緣片124a、導電片125及第二絕緣片124b係依序對應設置於壓電致動器123之下，且其形態大致上對應於壓電致動器123之外框1232之形態。於一些實施例中，第一絕緣片124a、第二絕緣片124b係由絕緣材質所構成，例如塑膠，俾提供絕緣功能，但不以此為限。於本實施例中，導電片125可由導電材質所構成，例如金屬材質，以提供電導通功能，但不以此為限。於本實施例中，導電片125上亦可設置一導電接腳125a，以實現電導通功能。
又於本實施例中，如第5圖所示，致動器12A係依序由進氣板121、共振片122、壓電致動器123、第一絕緣片124a、導電片125及第二絕緣片124b等堆疊而成，且於共振片122與壓電致動器123之間係具有一間隙h，且於共振片122及壓電致動器123之外框1232周緣之間的間隙h中填入一填充材質，例如導電膠，但不以此為限，以使共振片122與壓電致動器123之懸浮板1231之凸部1231a之間可維持間隙h之深度，進而可導引氣流更迅速地流動，且因懸浮板1231之凸部1231a與共振片122保持適當距離，因此彼此接觸干涉減少，促使噪音之產生可被降低。
再請參閱第3A圖及第3B圖、第5圖所示，於本實施例中，當進氣板121、共振片122與壓電致動器123依序對應組裝後，上述之共振片122具有一可動部122a及一固定部122b，可動部122a處可與其上的進氣板121共同形成一匯流氣體的腔室，且在共振片122與壓電致動器123之間更形成一第一腔室120，用以暫存氣體，且第一腔室120係透過共振片122之中空孔122c而與進氣板121之中心凹部121c處的腔室相連通，且第一腔室120之兩側則由壓電致動器123之支架1233之間的空隙1235而與氣體通道相連通。
請參閱第3A圖、第3B圖、第5圖、第6A圖至第6B圖，本案致動器12A之作動操作如下。當致動器12A進行作動時，壓電致動器123受電壓致動而以支架1233為支點，進行垂直方向之往復式振動。如第6A圖所示，當壓電致動器123受電壓致動而向下振動時，由於共振片122係為輕、薄之片狀結構，此時壓電致動器123振動，共振片122亦會隨之共振而進行垂直之往復式振動，亦即共振片122對應中心凹部121c的部分亦會隨之彎曲振動形變，如此對應中心凹部121c的部分係為共振片122之可動部122a。當壓電致動器123向下彎曲振動時，此時共振片122對應中心凹部121c的可動部122a會因氣體的帶入及推壓以及壓電致動器123振動之帶動，而隨著壓電致動器123向下彎曲振動形變，則氣體由進氣板121上的至少一進氣孔121a進入，並透過至少一匯流排孔121b以匯集到中央的中心凹部121c處，再經由共振片122上與中心凹部121c對應設置的中空孔122c向下流入至第一腔室120中。其後，由於受壓電致動器123振動之帶動，共振片122亦會隨之共振而進行垂直之往復式振動，如第6B圖所示，此時壓電致動器123受電壓驅動以向上振動，共振片122之可動部122a亦隨之向上振動，壓電致動器123得以壓縮第一腔室120之體積，並關閉第一腔室120中間流通空間，促使第一腔室120內的氣體推擠向兩側流動，進而經過壓電致動器123之支架1233之間的空隙1235而向下穿越流動。如此重覆第6A圖至第6B圖之致動器12A作動，經致動器12A之流道設計使其中的氣體產生壓力梯度，促使氣體高速流動，並透過流道進出方向之阻抗差異，將氣體由吸入端傳輸至排出端，即可使致動器12A產生一氣體傳輸作業，且即使在排出端有氣壓之狀態下，仍有能力持續將氣體推入氣體通道，並可達到靜音之效果，。
承上所述，致動傳感模組12上以傳感器12B組配於致動器12A一側之設計，如此致動器12A受驅動而致動產生導送氣體通過傳感器12B處，即可提供穩定、一致之流量直接導入通過在傳感器12B上，讓傳感器12B能獲取穩定、一致之氣體流通量，以直接量測所接收之氣體，且縮短傳感器12B之監測反應作用時間，達成精準之監測。
請參閱第1圖，本案監視模組11擷取固定地點之影像，並儲存轉換成影像數據輸出；致動傳感模組12架構於監視模組11內，並包括有至少一個致動器12A、至少一個傳感器12B，利用致動器12A將監視模組11外之氣體導送入監視模組11內，並由傳感器12B偵測導入氣體，以產生氣體偵測數據輸出；透過微處理器13將監視模組11之擷取影像轉換運算成一影像數據輸出、將致動傳感模組12之氣體偵測值轉換運算成一氣體偵測數據輸出，並且將影像數據、氣體偵測數據傳輸至資料傳輸器14；資料傳輸器14透過數據網路對外傳輸至雲端數據資料處理裝置2予以儲存並且智能分析；雲端數據資料處理裝置2將智能分析結果結合地圖資料與氣象資料產生一即時空氣品質地圖，以及構成一監視資料庫，並可以對外將其傳輸至一通報處理系統3，如此通報處理系統3即可啟動監視通報處理機制裝置3A，將監視通報資訊傳送至用戶裝置，或者啟動空氣品質通報處理機制裝置3B，將空氣品質通報資訊傳送至用戶裝置。由上述說明可知，本案監視及氣體偵測資訊通報系統主要將致動傳感模組12結合到微型式的監視裝置1上去應用，利用數組監視裝置1就可達到普及化對於人類所處近身環境空氣品質之即時監測，感測其各自所在位置的單點空氣資訊即時監測，再搭配雲端數據資料處理裝置2透過數據網路做數據資料連線，用戶裝置即可透過本案監視及氣體偵測資訊通報系統去查詢及獲得需求之通報資訊。
綜上所述，本案提供一種監視及氣體偵測資訊通報系統，主要將致動傳感模組12結合到微型式的監視裝置1上去應用，利用數組監視裝置1就可達到普及化對於人類所處近身環境空氣品質之即時監測，感測其各自所在位置的單點空氣資訊即時監測，再搭配雲端數據資料處理裝置2透過數據網路做數據資料連線，不僅能提供監視所需之通報處理機制，也能提供更精準即時的空氣品質監測資訊及地圖，以啟動空氣品質通報處理機制，極具產業之價值，爰依法提出申請。
本案得由熟習此技術之人士任施匠思而為諸般修飾，然皆不脫如附申請專利範圍所欲保護者。
1:監視裝置
11:監視模組
12:致動傳感模組
12A:致動器
12B:傳感器
120:第一腔室
121:進氣板
121a:進氣孔
121b:匯流排孔
121c:中心凹部
122:共振片
122a:可動部
122b:固定部
122c:中空孔
123:壓電致動器
1231:懸浮板
1231a:凸部
1231b:第一表面
1231c:第二表面
1232:外框
1232a:第一表面
1232b:第二表面
1232c:導電接腳
1233:支架
1233a:第一表面
1233b:第二表面
1234:壓電片
1235:空隙
124a:第一絕緣片
124b:第二絕緣片
125:導電片
125a:導電接腳
h:間隙
13:微處理器
14:資料傳輸器
2:雲端數據資料處理裝置
3:通報處理系統
3A:監視通報處理機制裝置
3B:空氣品質通報處理機制裝置
4:連網中繼站
5:雲端資料處理裝置
6:第二連結裝置
第1圖所示為本案監視及氣體偵測資訊通報系統之架構示意圖。
第2圖所示為本案致動傳感模組相關構件示意圖。
第3A及3B圖所示分別為本案致動器於不同視角之分解結構示意圖。
第4圖所示為本案壓電致動器之剖面結構示意圖。
第5圖所示為本案致動器之剖面結構示意圖。
第6A至6B圖所示為本案致動器作動示意圖。
1:監視裝置
11:監視模組
12:致動傳感模組
12A:致動器
12B:傳感器
13:微處理器
14:資料傳輸器
2:雲端數據資料處理裝置
3:通報處理系統
3A:監視通報處理機制裝置
3B:空氣品質通報處理機制裝置
Claims (15)
- 一種監視及氣體偵測資訊通報系統，包含： 複數組監視裝置，分別架設在一固定地點，包含有： 一監視模組，擷取該固定地點之影像，並儲存轉換成一影像數據輸出；以及 一致動傳感模組，架構於該監視模組內，並包括有至少一個致動器、至少一個傳感器，該致動器將該監視模組外之一氣體導送入該監視模組內，並由該傳感器偵測該氣體，以產生一氣體偵測數據輸出；以及 一雲端數據資料處理裝置，將複數組監視裝置之該監視模組輸出之該影像數據及該致動傳感模組輸出之該氣體偵測數據透過一數據網路予以儲存且智能分析，並對外傳輸至一通報處理系統以進行一監視及氣體偵測資訊之通報。
- 如申請專利範圍第1項所述之監視及氣體偵測資訊通報系統，其中該複數組監視裝置進一步包含有一微處理器及一資料傳輸器，該微處理器控制該監視模組、該致動傳感模組之致動操作，以及將該監視模組之擷取影像轉換運算成該影像數據輸出、將該致動傳感模組之氣體偵測值轉換運算成該氣體偵測數據輸出，並且將該影像數據、該氣體偵測數據傳輸至該資料傳輸器，透過該資料傳輸器對外傳輸至該雲端數據資料處理裝置予以儲存且智能分析。
- 如申請專利範圍第1項所述之監視及氣體偵測資訊通報系統，其中該數據網路為透過一有線網路傳輸。
- 如申請專利範圍第1項所述之監視及氣體偵測資訊通報系統，其中該數據網路為透過一無線網路傳輸。
- 如申請專利範圍第1項所述之監視及氣體偵測資訊通報系統，其中該通報處理系統啟動一空氣品質通報處理機制裝置，將空氣品質通報資訊傳送至用戶裝置。
- 如申請專利範圍第1項所述之監視及氣體偵測資訊通報系統，其中該通報處理系統啟動一監視通報處理機制裝置，將監視通報資訊傳送至用戶裝置。
- 如申請專利範圍第1項所述之監視及氣體偵測資訊通報系統，其中該致動器為一微機電泵浦。
- 如申請專利範圍第1項所述之監視及氣體偵測資訊通報系統，其中該致動器為一壓電泵浦。
- 如申請專利範圍第8項所述之監視及氣體偵測資訊通報系統，其中該壓電泵浦包括： 一進氣板，具有至少一進氣孔、至少一匯流排孔及構成一匯流腔室之一中心凹部，其中該至少一進氣孔供導入氣流，該匯流排孔對應該進氣孔，且引導該進氣孔之氣流匯流至該中心凹部所構成之該匯流腔室； 一共振片，具有一中空孔對應於該匯流腔室，且該中空孔之周圍為一可動部；以及 一壓電致動器，與該共振片相對應設置； 其中，該共振片與該壓電致動器之間具有一間隙形成一第一腔室，以使該壓電致動器受驅動時，使氣流由該進氣板之該至少一進氣孔導入，經該至少一匯流排孔匯集至該中心凹部，再流經該共振片之該中空孔，以進入該第一腔室內，由該壓電致動器與該共振片之可動部產生共振傳輸氣流。
- 如申請專利範圍第9項所述之監視及氣體偵測資訊通報系統，其中該壓電致動器包含： 一懸浮板，具有一第一表面及一第二表面，且可彎曲振動； 一外框，環繞設置於該懸浮板之外側； 至少一支架，連接於該懸浮板與該外框之間，以提供彈性支撐；以及 一壓電片，具有一邊長，該邊長係小於或等於該懸浮板之一邊長，且該壓電片係貼附於該懸浮板之一第一表面上，用以接受電壓以驅動該懸浮板彎曲振動。
- 如申請專利範圍第10項所述之監視及氣體偵測資訊通報系統，其中該懸浮板為一正方形懸浮板，並具有一凸部。
- 如申請專利範圍第9項所述之監視及氣體偵測資訊通報系統，其中該壓電致動泵浦包括：一導電片、一第一絕緣片以及一第二絕緣片，其中該進氣板、該共振片、該壓電致動器、該第一絕緣片、該導電片及該第二絕緣片係依序堆疊設置。
- 如申請專利範圍第1項所述之監視及氣體偵測資訊通報系統，其中該傳感器包含一氣體傳感器。
- 如申請專利範圍第1項所述之監視及氣體偵測資訊通報系統，其中該傳感器包含一微粒傳感器。
- 如申請專利範圍第1項所述之監視及氣體偵測資訊通報系統，其中該傳感器包含一揮發性有機化合物傳感器。
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