TW201016129A - System and method for monitoring and controllling a quality of aquatic water and integrated water quality analyzer thereof - Google Patents
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Description
201016129 iTW 29047twf.doc/n 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於-種養瘦水質監控系統盘方法 収㈣於—種具群組與同步化監控魏之養殖水質· 糸統與方法及其整合型水質分析裝置與方法。 |二 【先前技術】 〇 在目前水生動、植物養殖方法下，包含餘食、換水、 ，肥料、氣體供給等維護玉作都需透過人卫判斷來進 為了達到更有效率的養道效果，不論在水產養殖或者觀 =水族動、植物養殖領域，養殖者會使用多種電ϋ感測 =置=質賴來觀養m核财的各種水 :並使用各式自動化裝置(例如，制㈣）以使過滤^、 2、打氣幫浦、氣體供給閥等養殖設備能自行運 ^於此些目前市售水族電子設備擴 “各====:時，‘養殖單 •備與制動器設備將會變=:鐵;些電子化感 同時=备在：，殖單位(大型養殖池或水族箱)裡’可能 、匕U蝦或水草等生物，因為這些生物可能都是來 自不同的區域f要不同的水質條件，所以 相當複雜。當一個新手開始進行 ^ 物可处合田丸u# 仃水族養瘦時水族箱中的生 外，：二件的設定不當而使此些生物死亡。此 由於所養殖生物之種類繁雜既使已具充分經驗的養殖 5 201016129 l £.171 wj 1TW 29047twf.doc/n 者也可能因-時的難失糾造成養殖生物的死亡。 —另外，傳統上從養瘦開始之後的各項水質環境參數設 定、生長狀況、投藥、使用肥料狀況等都是依賴人工判 然而以人工經驗為主的養殖法較難以傳承，且較難 地記錄每個養殖單位的養紐程以及量化各項養殖參數。 為了克服上述問題，美國專利第7222〇47號與美 利公開第2GG5/G17291G號分別已提出水f異常躺、'水
分析與迴馳_自動化鋪並透過有線或錄傳輸來進 行水中環境的監測。此外，中華民國專利第3〇51u號亦提 出水質惡化的偵測機制並利用局線傳輸來進行水產養殖的 自動回報。另外，中華民國專利公開第2〇〇614911號提出 疋時與定量的控制並透過全球行動通訊系統(GSM)模組進 行魚塭養殖的遠端監控，而中華民國專利申請第 095102893號亦提出類似利用水質分析與影像辅助監控機 制並透過網際網路來進行水生生物飼育的管理方法。雖 然，此些習知技術都能達到以遠端方式來使養殖者便利地 對養殖池的水質進行監控。然而，但對於上述需進行大型 養殖池或多個水族箱的養殖工作來說僅是簡單監測與回授 並無法提供一個有效率的監控以及養殖經驗的傳承與交 流。 【發明内容】 有鑑於此，本發明提供一種養殖水質監測系統與方 法，其能夠以群組化地方式有效率的監控養殖水的水質資 6 iTW 29047twf.doc/n 201016129 訊 本發明提出-種養瘦水質監控系統，此養殖 型養殖節點、養賴器與终端主；Γ 母一 9慧型養殖卽點連接至養殖設備，其中每—知彗 瘦節點包括水質參數調控器、整合型水質分 ^制 器。水質參數調控器用以設定環境參數設定值， 質分析裝置是電性連接至水質參數調控器並且用以監 殖水的水##訊，並且獅器是電性連接至水 器並且用以啟動該養殖設備。終端主機是肋發送控制^ =設定钱難畴闕魏她設定值，轉殖閑^ 裔是連接於錢型養殖節點與終端主機之缝且用以 2資訊與控制指令’其中終端主機會控制養殖閘道器將 =-部分智慧型養殖節點分組為—個養殖群組，並且依 殖•的智_養殖節點所監測的水質資訊同 養殖群組的智慧型養殖節點來啟動對應的 本發明提出一種養殖水質監控 水質監控系統，此養殖水質監^方法/、相上述養瘦 端地透過養殖閘道轉定智慧^^包括藉由終端主機遠 設定值；藉由每—智慧型養^養殖㈣的多個環境參數 由終端主機控制養殖閘道轉=監測水質資訊；以及藉 分組為—個養殖群組，並且依^一部分智慧型養瘦節點 養殖節點所監測的水質資訊同^於此養殖群組的智慧型 智慧型養_點練祕應‘％控制屬於此養殖群組的 餐逭設備。 7 ύ ❹ 201016129 λ / ^ / uv., 1TW 29047twf.doc/n 本發明提出-種養殖水質 =質資訊’此*殖水質監控系統包括多:=;養:水 =制動整==置，=養ΐ: 參數調控器電性連接“且===殖設備，水質 型水質分析裝置 送控制指令二資:及:端主機用， 令，其中料參數_器會依送控制指 值而透過制動器以啟動對應的養殖設^、環境參數設定 本發明提出一種養殖次暂丄 殖水質監控系統。此===適用於上述養 調控器的環境參數設定$ 设定水質參數 水質資訊；比對水質資訊與^ ^分析裝置獲得 比對的結果决定是否作動制動ί =二=以及依據所 間以啟動對應的養殖設備。及決疋制動器的作動時 本發明提出一種整合型水 析控制II 1水機構、待測導 、包括水質分 及光學辨析元件。W構電j劑導引機構以 接至水質分析“Ϊ ΪίΓ。待測水導引機構電性連 管線從沒水機構中“所導引機構用以經由導水 至少一檢㉚容器。試劑糾構^水並且將待測水置入 機構電性連接至水質分析控制 8 201016129 r^iy iTW 29047twf.doc/n 器且具有至少一水質試劑，其中試劑導引機構用以將水質 試劑滴入至檢測容器中。光學辨析元件電性連接至水質分 析控制器且用以辨析檢測容器中的待測水以獲取水質資 訊。 、
本發明提出-種水質分析方法，其適用於上述整合型 水質分析裝置，此水質分析方法包括由水質分析控制^控 制沒水機構經由财管線獲取制水；姐水機構將待測 =平均地置人檢測容器中；由試劑導引機構自動地將不同 的水質试劑滴人至對應的檢測容器中；以及由光學辨 =辨析檢測容H中的待測水以產生關於待測水的水質資 »T\i 0 點能更明顯易懂，下文特 ’作詳細說明如下。 為讓本發明之上述特徵和優 舉較佳實施例’並配合所附圖式 實施方式】 其能夠 的水質 自動==與整:學型:析質分 資訊。 、尤予辨析轉來辨析待測水 點進郎騎慧型養殖節 養殖節點或者同步地針對養同—養殖池的智慧型 對養_境中多個智慧型養殖節點 9 TW 29〇47twf.doc/n 201016129 的特定水質項目進行監控’因此可提升監控的效率。 [第一實施例] ® 1是根據本發明第-實施騎示養殖水質監控系統 的示意圖。在本實施例中養殖水質監控系統1〇〇之智慧型 養殖節點110是安裝於一小型水族箱182(如圖3所示）中。 養殖水質監控系統100是用以監測水族箱182内養殖水的 水質i訊，並且根據所監測的水質資訊適時地對水族箱 182執行對應的控制動作。 請參照圖1 ’養殖水質監控系統1〇〇包括智慧型養殖 卽點110、終端主機120與養殖閘道器do。 智慧型養殖節點110是用以偵測養殖水的水質資訊並 且依據終端主機120的設定與控制來連接在智慧型養殖節 點110上的養殖設備。養殖設備是用以調整養殖水之水質 環境(例如’養殖單位水量、溶氧量、二氧化碳濃度、酸驗 度、溫度等）的設備。例如，些養殖設備為燈具、控制二氧 化碳之電磁閥、加溫棒、自動餵食器、打氣機與冷水機。 ^ 也就是說，智慧型養殖節點110可連接如上所述的一個養 殖&備或者同時連接多個不同的養殖設備來進行水質的偵 測與調整。在本實施例中，打氣機192與加溫棒194(如圖 2所不)是連接至智慧型養殖節點11〇以在智慧型養殖節點 no的控制下調控水族箱182内養殖水的溶氧量與溫度。 值得一提的是，本實施例養殖水質監控系統100雖然僅包 括個冬慧型養殖節點，然而本實施例亦可包括多個智慧 5L養殖節點並且獨立地控制每—智慧型養殖節點的運作。 JTW29047twf.doc/n 201016129 圖2是根據本發明第一實施例繪示智慧型養殖節點的 概要方塊圖。 請參照圖2，智慧型養殖節點11〇包括水質參數調控 器202、整合型水質分析裝置2〇4以及制動器2〇6&與2〇沛。 水質參數調控器202是用以設定關於所連接之養殖設 備的環境參數設定值。水質參數調控器2〇2包括互相耦接 的參數決策單元202a與水質管理單元2〇2b。參數決策單 Ο 元202a用以分類整合型水質分析裝置2 〇 4所監測到的水質 資訊’並且水質管理單元202b用以控騎應的獅器施 與 206b。 具體來說’在本實施中水質參數調控器2〇2會緩由養 殖開道H 130接收到終端主機12〇的控制指令而設定所連 接之對應養殖設備(即，城機脱與加溫棒m)的環境參 數設定值’並且水質參數調控器搬會依據整合型ς 析裝置204所獲取到的目前水質資訊與所設定的環境 設定值來判斷是否作動⑽ve)制動器編與2輸來^動 或關閉養殖設備以調整水族箱182的水質。例如，在 施例中養殖者可透過終端域⑽賴作介岭_期 溶氧罝值與水溫值作為環境參數設定值以進行監控。， 整合型水質分析裝置204是電性連接 ^ 2〇4 質貝汛S本心例中欲監測之水質資訊 量，”在本實施例中整合型水f分析裝置 度感測$ 2叫與自動域學水質辨析H 2G4b，其^溫^ 11 201016129 1 “ …*TW 29047twf.doc/n 感測器204a是一種可感測養殖水之水溫的電子檢測元 件’胃而自動化光學水質辨析器20牝是用以檢測養殖水的溶 氧量。然而必須瞭解的是，本實施例亦可安裝多種其他感 測器來獲取其他的水質資訊(例如，酸鹼度）。
值得一提的是，一般來說在水質分析上一些水質資訊 例如，酸鹼度、溫度等)可透過電子檢測元件(例如，感測 态）來進行檢測外，而另一些水質資訊(例如，含氧量、含 氮化合物等）的制則需要使时質試劑並倚賴人工來操 =與判讀，因此習知之水質分析程序是相當的不方便且可 月b發生人工判讀錯誤的問題。在本實施例中，自動化光學 水質辨析H 2G4b是-種㈣執行上述以水質試劑檢測水 質的自動化控制裝置。 圖3是根據本發明第一實施例繪示自動化光學水質辨 析器的方塊圖。 請參照圖3’自動化光學水㈣析器綱b包括水質分 ^控制器302、沒水機構3G4、待測水導引機構挪、試劑 導引機構308與光學辨析元件310。 水質分析控制器3〇2是用以在終端主機12〇的設定下 2地控概水機構3G4、待測水導引機構3()6、試劑導引 機構細肖光學辨析元件训來對待測水進行水質辨析。 i 機構3G4疋電性連接至水質分析控制11 302用以 析控制器302的控制下經由沒水管線312來從養 水族箱182)巾錄養財，並且透過導水管 線训將所抽取的養殖水輸送至待測水導 12 201016129 χ 知…w一TW 29047twf.doc/n 待測水導引機構3〇6是電性連接至水質分析 3〇2並且用以將從及水機構中所輸送的養殖水^ 檢測容器316中。由於在本實施例中自動化光學水質 器204b僅檢測養疫水的含氧量，因此在本實施例中僅使用 -個檢測容H 316。然而，本發明不限於此，在本發明另 一實施例中當欲檢測之水質資訊項目為多種時，自動化光 學水質辨析器204b可配置多個檢測容器，並且待測水導引 0 $構306會將所輸送的養殖水平均地分配至多個檢測容器 試劑導引機構308是電性連接至水質分析控制器3〇2 且具有用以檢測溶氧量的水質試劑。試劑導引機構3〇8會 在水質分析控制器302的控制下將水質試劑滴入至檢測容 器316。類似地，在本發明另一實施例中當欲檢測之水質 資訊項目為多種時，試劑導引機構3〇8會配置多種水質試 劑(例如，含氮化合物試劑、溶氧量試劑等）。 光學辨析元件310是電性連接至水質分析控制器3〇2 % 並且用以辨析檢測容器316中的養殖水以獲取水質資訊。 具體來說’光學辨析元件310配置電荷輕合元件 (Charge-Coupled Device，CCD)來感測已滴入水質試劑之養 殖水的顏色影像變化，並依據所滴入水質試劑的特性來辨 析所欲檢測的水質資訊。值得一提的是，在本發明另一實 施例中’感測影像變化的元件也可使用互補金屬氧化物導 體(Complementary Metal-Oxide Semiconductor, CMOS)的 影像感測元件來實作。 13 201016129 29047twf.doc/n 在本發明一實施例中，自動化光學水質辨析器204b 更包括圓形轉盤318用以置放檢測容器316以自動化地移 動檢測容器316以進行水質試劑的滴入與光學的辨析。 圖4是根據本發明第一實施例續示利用自動化光學水 質辨析器進行水質分析的流程圖。
請參照圖4，步驟401中由水質分析控制器3〇2控制 汲水機構304經由汲水管線314獲取待測水《接著，在步 驟S403中由汲水機構304將待測水平均地置入檢測容器 中。然後，在步驟S405中由試劑導引機構3〇6自動地將 不同的水質試劑滴入至對應的檢測容器中。最後，在步驟 S407中光學辨析元件308辨析檢測容器中的待測水以產生 關於待測水的水質資訊。 請再參照圖2，制動器206a與206b是電性連接至水 貝參數調控器202並且用以啟動所連接的養殖設備。在本 實施例中，如上所述之打氣機192與加溫棒194分別地連 接至制動器206a與206b。具體來說，水質參數調控器2〇2 可透過制動H 2G6a與2G6b來雌與停止打氣機192與加 溫棒194的運作。 請再參照圖1，終端主機120是用以發送控制指令3 智慧型養殖節點110來設以述魏參數設紐。在 ’終端主機120 t提供使用者操作軟體(未繪示)， ίο ㈣者操作軟體來連線至智慧型養瘦節盈 二叹疋k預期的溶氧量值與水溫值。此 明一貫施例養殖水質監控祕_更包括環境學 uW29047twf.doc/n 201016129 170。環境學習模組17G包细以記錄養殖者在養殖 設定環境參數設定值之調控過程的參數記錄單元 錄記料元17Ga觸叙奴檔來設定 裱境參數設定值的自動調整單元170b。特別是表 g pa中可儲存關於適合各種水中動植物之養殖環= 的貝科。 在本實施例中智慧型養殖節點11〇中的所有設備是使
用控制區域網路(control area network，CAN) 152來進行連 接。因此為了能夠使終端主機12〇能夠以遠端方式對智慧 型養殖節點11〇進行控制，本實施例使用養殖閘道器曰13^ 來連接智慧型養殖節點110與終端主機12〇。在本發明一 實施例中’養殖閘道器13〇包括資料交換單元13〇a來轉送 來自於終端主機120的控制指令給智慧型養殖節點11〇或 者轉送來自於智慧型養殖節點11〇的水質資訊給終端主機 120。 具體來說，終端主機120是透過通訊網路154與養殖 Q 閘道器130連接。因此，在本實施例中終端主機120是經 由通訊網路以及養殖閘道器13〇的轉換遠端地控制以CAN _路連接的智慧型養殖節點11〇。在本發明實施例中通訊 網路154疋使用網際網路通訊協定(internet pr〇t〇c〇i，ip)的 通訊網路’但必須暸解的是本發明亦可應用於使用非IP的 通訊網路。此外’當通訊網路154使用一無線網路標準時， 養殖者更可使用行動裝置（例如，手機、個人數位助理 (Personal Digital Assistant, PDA))透過通訊網路 154 來在行 15 201016129 w ^ 1TW 29047twf.doc/n 動中獲得養殖環境的監控資訊。 、圖5是根據本發明第一實施例繪示養殖水質監控方法 的流程圖。 請參照圖5’在步驟讀中可在終端主機12〇的使用 者操作軟體上對智慧型養殖節點11〇設定 =境參數設定值。具體來說’心== j叹備(如圖1所示)之後必須依據水族箱182的環境血 产t生物的特性進行環境參數的設^。在使用環 境干S模組170儲存環境參數設定值的例子中養殖者可 ===者所提供的設定權或者以下述步物 是根據本發明—實_㈣設定環境參數設定值 會判斷新二步二_中使用者操作軟體 欲中使用者操作軟體躺養殖者新增 建_中使用者操作軟體會 =舰者新增的械參數，並且在步驟_ 會觸賴增㈣境參數對叙魏設備是否能 設備新增的環境參數對應之養殖 一=去正以線時，在步驟_7使用者操作軟體會顯 不醒訊息進行確認，並返回至步驟S6〇5中持續測試。 相關ίΐ* f步驟獅中依據欲養_水巾動植物建立 關衣兄參數設定值的參數範圍。在本實施财是以設定 16 201016129 一…iTW 29047tw£doc/n 水溫與溶氧量為義躲明。細 可更包括養殖單位之大小或水量、上所述，初兄參數 照明型式、餿食量、溫度制、定濃度、酸驗度、 的輸:====操===者 體會依據步驟，所建立的=二吏 所輸入的預期環境參數設定值是否異常。
=在步驟S613 t使用者操作軟體會判斷所輸 =境參數設定值為異常時’财步驟啦5巾使用者操作 軟體會提轉殖者進行修改並返回步驟S6n重新判斷。 a倘若在步驟S613中使用者操作軟體會判斷所輸入的 %境參數設定值為正確時，則在步驟S615中使用者操作 軟體會整合與顯示所設定所有環境參數設定值。接著在 步驟S617中使用者操作軟體會請求養殖者確認是否修改。 倘若在步驟S617中使用者操作軟體判斷養殖者欲進 行修改時，則在步驟S619中使用者操作軟體會顯示修改 畫面，之後返回步驟S617。 倘若在步驟S617中使用者操作軟體判斷養殖者已完 成環境參數設定值的設定時，則在步驟S621中使用者操 作軟體會依據環境學習模組170的資料來提示在上述環境 參數設定值下不適合養殖的水中動植物。最後，在步驟 S623中使用者操作軟體會於環境學習模組17〇中以一設定 檔來儲存上述的設定。特別是，此設定檔可方便用於與其 他養殖者互相交流養殖經驗。此外，當養殖者於之後的任 17 201016129 --------11W 29047twf.doc/n 何時間新增養殖設備時可再使用圖6的步驟新增對應所新 增養殖設備的環境參數設定值。 請再參考圖5，在步驟503中透過整合型水質分析裝 置204獲得養殖水的水質資訊。例如，在本實施例中會^ 整s型水質如析裝置204的溫度感測器2〇4a感測水族箱 M2之養殖水的水溫以及透過自動化光學水質辨析器別牝 檢測水族箱182之養殖水的溶氧量。之後，在步驟S5〇5 中水質參數調控器2〇2會比對整合^{水質分析裝置2〇4所 監測到的目前水質資贿所設定的環境參數奴值。倘若 在步驟S5G5巾躺目前水訊未符合所設定之環境參 數設定值時’則在步驟S5〇7中水質參數調控器搬會作 ，制動器206a或206b以啟動打氣機192或加溫棒^來 f水質。倘若在步驟S5G5巾騎目前水質資訊符合所 3之環境參數設定值時，則不進行任何動作並於-段時 3後再次執行步驟S503，以進行持續的監控。 盖結Ϊ外’在步驟S5(U中除了設定環境參數設定值外， ^可是設定水f資訊的提示設定值。例如當溫度過 預期值、濁度過於超過預期值、化合物濃度過於預 =素含量缺乏時，智慧型養卿點11G將此資訊傳 中:端主機12G以顯示提醒養瘦者。因此，在步驟S509 據水㈣絲靖是否需於終端域120上提示養 殖者相關水質警示資訊。 執行 201016129 * …*TW 29047twf.doc/n :二在步謂i中終端主機120會顯示相 自 驟挪中養殖者可藉由使用者操作軟體執^ :對智慧型養殖節點UG的各種養殖設備進行微調 ^著’在步驟S515中環境學習· 17〇會記錄 驟⑸3中所進行的微調與㈣，然後執行步驟ss〇3。 练合上述’在本實施例中在透過終端主機120設定知 0 ::型養♦節點no之後，智慧型養殖節點11G就可對水二 箱182進行智慧型的水質監控。此外，養殖者亦可適時的 以人工方式對此控制進行微調，同時智慧型學習模組17〇 會記錄微調的調控歷程以在之後遇到類似狀態時使用此調 控歷程的記錄檔來設定智慧型養殖節點110。 [第—實施例] 圖7疋根據本發明第二實施例繪示養殖水質監控系統 的不意圖。在本實施例中養殖水質監控系統7〇〇之智慧型 養，節點701〜706是安裝在具有一大型養殖池與多個水 ^ 即，第一水族箱、第二水族箱與第三水族箱）的養殖 ，境中。養殖水質監控系統700是用以監測養殖池與水族 箱的水質資訊，並且根據所監測的水質資訊適時地對大型 養造池以及第一水族箱、第二水族箱與第三水族箱執行對 應的控制動作。 ^請參照圖7，養殖水質監控系統700包括智慧型養殖 節點701〜7〇6、終端主機72〇與養殖閘道器730。 智慧型養殖節點701〜706、終端主機720與養殖閘道 19 201016129 χ χ, / ^ / wv-» *TW 29047twf.doc/n 器730分別地具有第一實施例的智慧型養殖節點110、終 端主機120與養蘇閘道器130所有的功能，對於此些功能 此不再重複描述。以下僅對於智慧型養殖節點701〜706、 終端主機720與養殖閘道器730與第一實施例的差異處進 行描述。 在本實施例中，終端主機720的養殖者操作介面可提 供將智慧型養殖節點701〜706分群控制的功能。也就是 ^ 說’終端主機720可以群組方式對多個智慧型養殖節點同 步地進行設定與控制。 為了達成上述分群的功能，在本發明一實施例中養殖 閘道器730除了資料交換單元730a外更包括群組決策單元 730b。群組決策單元730b是用以根據來自於終端主機720 的控制命令分組所連接的智慧型養殖節點。具體來說，終 端主機720可控制養殖閘道器730來群組屬於同一養殖群 組的智慧型養殖節點，並且依據屬於同一養殖群組的智慧 型養瘦節點所監測的水質資訊來同步地控制屬於同一養殖 ^ 群組的智慧型養殖節點以啟動所連接的養殖設備。 例如’在本實施例中是利用智慧型養殖節點7〇1〜7〇3 來監控大型養殖池，因為大型養殖池内的養殖水是互相流 動的’因此在本實施例中智慧型養殖節點7〇1〜703會被設 定為第一養殖群組7〇〇1，並且終端主機72〇可對第一養殖 群組7001内的所有智慧型養殖節點的養殖設備進行同步 地控制。 另外’例如智慧型養殖節點704〜700是分別地配置在 20 201016129 · —iTW29〇47twf.doc/n i第=:箱第;水，，但因特殊因素需 =同步地調控(例如:當寒===二 第-水族箱、第二水族箱盥第？，地略微扼鬲 養殖節點—被設3::==)而將智慧型 主咖可對第二養殖群組7002養内殖的：端 進行同步地控制。 所有智慧型養殖節點 n 圖 圖疋根據本發明第二實施例綠示設定群組的流程 的Γ，在步驟S8G1中養殖者可在終端主機720 =使用者始條紅聊魏行群_方式。在本實施例 中’群組智慧型養，關方式可分為第—群組方式(即， 群組屬於單-養殖池的多個智慧型養殖節點)以及第二群 組方式(即，群組屬於多個智慧型養殖節點的特定環境參數 項目）。制上’第-群财式與第二群組方式的後續設定 步驟是相_ ’其差異僅是由於第_群組方式所監控的養 殖水具相關性（由於屬於同一養殖池），因此終端主機720 會以特別的演算機制來協調地控制屬於同一養殖池的智慧 型養殖節點。而對於第二群組方式終端主機720僅進行單 純同步地下達控制指令來設定多個智慧型養殖節點。 接著’在步驟S803(或S813)中養殖者選擇欲構成同一 養殖群組的智慧型養殖節點的識別碼(identifier)，接著在步 驟S805(或S815)中養殖者選擇欲進行監測的水質資訊(例 如’水溫與溶氧量）。接著，在步驟S807(或S817)中養殖 21 201016129 ϋ- / ^ / iTW 29047twf.doc/n 者輸入預期的環境參數設定值。然後，在步驟S809(或S819) 中養殖閘道器730依據終端主機720的控制指令發送養殖 群組的識別碼並且在步驟S811(或S821)中養殖閘道器730 會發送欲監測的水質資訊項目。 請再參照圖7,在本實施例中智慧型養殖節點7〇1〜 706是使用控制區域網路(contr〇i area network，CAN)752來 與養殖閘道器730連接，並且終端主機720是透過通訊網 路754與養殖閘道器730連接。因此，在本實施例中終端 ^ 主機720是經由通訊網路以及養殖閘道器730的轉換遠端 地控制以CAN網路所連接的智慧型養殖節點7〇1〜7〇6。 在本發明實施例中通訊網路754是使用網際網路通訊協定 (Internet Protocol，IP)的通訊網路，但必須瞭解的是本發明 亦可應用於使用非EP的通訊網路。 圖9A是繪示以第一群組方式群組智慧型養殖節點的 養殖水質監控方法。 請參照圖9A，在步驟S901中藉由終端主機720遠端 〇 地透過養殖閘道器730以養殖群組為單元來設定智慧型養 殖節點701〜703的多個ί哀境參數設定值。接著，在步驟s9〇3 中藉由每一智慧型養殖節點701〜703監測各區域養殖水的 水質資訊並且透過養殖閘道器730傳送給終端主機72〇。 之後’在步驟S905中終端主機720會將智慧型養殖 節點701〜703所監測到的目前水質資訊轉換為關於整個養 殖單元(即，大型養殖池)的水質資訊。然後，在步驟S9〇7 中終端主機720會比對大型養殖池的目前水質資訊與所設 22 201016129 χ / ^ / iTW 29047twf.doc/n 0 5的環境參數設定值。倘若在步驟S907中判斷目前水質 資訊未符合所設定之環境參數設定值時，則在步驟S909 中終端主機720會計算各智慧型養殖節點7〇1〜7〇3的控制 =法，並且在步驟S911中終端主機72〇會透過養殖閘道 =730來控制智慧型養殖節點7〇1〜7〇3以利用對應的養殖 ，備來調整水質。倘若在步驟S9Q7中判斷目前水質資訊 所設定之環境參數設定值時，則不進行任何動作並於 I又時間後再次執行步驟S9〇3，以進行持續的監控。 此外，在步驟S901中除了設定環境參數設定值外， 養殖者還可是設定水質資訊的提雜定值。例如當溫度過 於超過預期值、濁度過於超過預期值、化合物濃度過於預 期值或元素含量缺乏時，智慧型養殖節點701〜703將此資 訊傳送給終端主機72〇以顯示提醒養殖者。因此，在步驟 =13中終端主機’會依據水質資絲躺是㈣示 警告訊息給養殖者。 一倘若在步驟S9i3中判斷無需向養殖者警示時，則會 執打步驟S903。倘若在步驟S913中判斷需向養殖者盤干 時，則在步驟㈣中終端主機會顯示相關養警 並^在步驟S917中養殖者可藉由使用者操作軟體執行控 制指令對智慧型養殖節點701〜703的各種養殖設備進行= 調與控制，然後執行步驟S903。 類似第—實施例所述，在本發明另一實施例中，養殖 水質監控系統7〇〇可更包括環境學習模組來記錄在步驟 S917中的微調與控制，由此之後遇到類似狀態時終端主機 23 201016129 χ ^- / x / xTW 29047twf.doc/n 720就可使用此調控歷程的記錄檔來設定智慧型養殖節點 701〜703 。 圖9B是繪示以第二群組方式群組智慧型養殖節點的 養殖水質監控方法。 凊參照圖9B ’在步驟S921中藉由終端主機720遠端 地，過養殖閘道器730以養殖群組為單元來載入智慧塑養 殖節點704〜706的特定環境參數設定值(例如，水溫）。並 且，在步驟S923巾透過養殖閘道器730 g步地開啟或關 閉特定環境參數設定值對應的制動器。 之後，在步驟S925中藉由每一智慧型養殖節點 7〇4〜7〇6監測各別水族箱之養殖水的水質資訊並且透過養 殖閘道盗730傳送給終端主機72〇，並且在步驟S927中終 端主機720會分別地比對每一智慧型養殖節點7〇4〜観所 監測的水質資簡其對應的特定環境參數設定值的差異 性。 .然後，在步驟S929中終端主機720會計算每一智慧 总，瘦節點704〜706應進行的控制方法並且在步驟，㈣ —=端主機’會透過養殖閘道^，同步地開啟對應特 定環境參數設定值的制動器，然後執行步驟勘持 行監控。 综上所述，本發㈣養殖水質監測祕因具有整合型 =分析裝置的智慧型養殖節點與養殖喊器，因此可以 =控制方式且科財歧定欲監麟水㈣訊項目。 卜’本發明的養殖水質監測系統具有自動光學辨析器可 24 201016129 x / ^, wv/-, 1TW 29047twf.doc/n 以自動化的方式使用水質試劑與光學元件來辨析水質。特 別是，在大型養殖單位上，利用群組化節點監控的方式可 大大節省許多時間與人力成本，並獲得科學化與即時性的 管理。 再者，本發明的養殖水質監測系統具有環境學習模 組，因此可記錄養殖者的設定歷程並智慧地應用於之後類 似的養殖環境。例如，在使用本發明所提出的養殖水質監 ^ 測系統下倘若養殖者發現水草缸在剛換完水後pH值是中 性的7.2,雖然此時智慧型養殖節點會自動地提供二氧化 碳，但若養殖者不希望二氧濃度太高影響到剛植入的水 草，又希望pH值趕快下降到裡想的範圍時，養殖者可以 人工方式透過終端主機下達軟水裝置打開的命令，在軟水 裝置以及正常二氧化碳供給下，ρΉ值很快的就達到理想範 圍内。對於以上述人工操作的過程，環境學習模組會記錄 為一記錄檔，並可在曰後直接套用，或更新成為ρΗ值控 制的方式之一 ’這樣的環境學習模組，除可增進系統管理 ’ 效率外’也藉由歷程的記錄’提供其他使用者參考。 此外，本發明所提出的養殖水質監測系統不論是在使 用單-養殖節點進行監測的例子或以群組化養殖節點進行 ，測的例子皆可提供相當多轉性來應用 。例如，當養瘦 這為了提高魚種的生產力或其體色表現度，可在一個實驗 缸中進仃養殖’並且在實驗缸的養殖條件達到理想後，將 =實驗^上智_養殖節_調控雜透過養_道器分 旱至其它養殖缸。此外，此些設定歷程可作為與其他養殖 25 201016129 rz /y/vvd iTW 29047twf.doc/n 者的經驗交流，或者可作為養殖水質監測系統的加值服 務。由此，消費者即使在不懂得養殖方法或沒有時間管理 的情形下，仍可利用廠商所提供的設定播來成功地達到養 殖目的。此外’上述養殖水質監測系統亦可提供廠商透過 IP網路架構直接管理在消費者家裡的水族缸。 A雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以 限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不 脫離本發明之精神和範圍内，當可作些許之更動與潤飾， 因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者 【圖式簡單說明】 一圖1是根據本發明第一實施例繪示養殖水質監控系統 的示意圖。 、 '' 圖2是根據本發明第一實施例繪示智慧型養殖節點 概要方塊圖。 ‘ 〇 圖3是根據本發明第一實施例繪示自動化光學水質辨 析器的方塊圖。
圖4是根據本發明第一實施例繪示利用自 質辨析器騎水質分_絲®。 U 圖5是根據本發明第一實施例繪示養殖水質監控方法 的流程圖。 ‘ 圖6疋根據本發明一實施例繪示没定環境參數設定值 的洋細步驟。 26 201016129 x z. / / ITW 29047twf.doc/n 圖7疋根據本發明第二實施例纟會示養瘦水質監控李统 的不意圖。 ’ 圖8是根據本發明第二實施例繪示設定群組的流 圖。 圖9A是繪示以第一群組方式群組智慧型養殖節點的 養殖水質監控方法。 圖9B是繪示以第二群組方式群組智慧型養殖節點的 養殖水質監控方法。 【主要元件符號說明】 100 :養殖水質監控系統 110 :智慧型養殖節點 120 :終端主機 130 ·•養殖閘道器 152 :控制區域網路(control area netw〇rk，CAN) 154 :通訊網路 170 :環境學習模組 170a :參數記錄單元 170b :自動調整單元 182 :小型水族箱 192 :打氣機 194 :加溫棒 202 :水質參數調控器 202a:參數決策單元 27 201016129 rz /y /υυ^ 1TW 29047twf.doc/n 202b :水質管理單元 204 :整合型水質分析裝置 204a :溫度感測器 204b.自動化光學水質辨析器 206a、206b :制動器 302 :水質分析控制器 304 :汲水機構 306 :待測水導引機構 ^ 308:試劑導引機構 310 :光學辨析元件 312 :汲水管線 314 :導水管線 316 :檢測容器 318 :圓形轉盤 S401、S403、S405、S407 :水質辨析步驟 S5(H、S503、S505、S507、S509、S51 卜 S513、S515 : 0 養殖水質監控步驟 S6(H、S603、S605、S607、S609、S61 卜 S613、S615、 S617、S619、S621、S623、S625 :環境參數設定值設定步 驟 700 :養殖水質監控系統 701-706 :智慧型養殖節點 720 :終端主機 730 :養殖閘道器 730a :資料交換單元 28 201016129 rz/y/wujITW 29047twf.doc/n 730b :群組決策單元 752 :控制區域網路(control area network，CAN) 754 :通訊網路 784、786、788 :水族箱 782 :養殖池 7001 :第一養殖群組 7002:第二養殖群組 S8(H、S803、S805、S807、S809、S811、S813、S815、 S817、S819、S821 :群組設定步驟 S9(U、S903、S905、S907、S909、S91 卜 S913、S915、 S917、S92卜 S923、S925、S927、S929、S931 :養殖水質 監控步驟 29
Claims (1)
- Ο ο 201016129 以 /y / 議 TW 29047twf_doc/n 十、申請專利範面： 二==系統’，水質監控系統包括: 日慈型養殖即點，母一智慧 養殖設備，其中每—智慧型養殖㈣包連接至 一ift數Γ控器，用以設定一環境參數設定值 一整合型水質分析裝置，魏連接至該水質參數 調控器且用以監測-養道水的水質資訊·以及 一制動器，電性連接至該水質參數調控哭且用以 啟動該養殖設備； 養瘦碰送—㈣指切設定該些智慧裂 養殖即點的裱境參數設定值；以及 主機閘道11 ’連接於該些智慧型養殖節點與該終端 主機^並簡以轉送所述水質資訊與該控制指令， :中該終端主機用以控制該養殖閘道器將至少一部 ϋ二養殖βρ點分組為—養輯組’並且依據屬於 二該些智慧型養殖節點所監測的所述水質資訊 該些養於該餘群組的該些智_養_點來啟動 更包==:第1項所述之養殖水質監控系統， 定該些環境的=學習模_以記錄設 更包I如申料1項所述之養殖水質監控系統， 通訊網路’用以連接該養關道ϋ與該終端主機； 30 201016129 ya /y /uud 1TW 29047twf.doc/n 以及 -控制網路，用以連接該些智慧型養殖節點與該養殖 閘道器。 4.如申請專利範圍第3項所述之養殖水質監控系统， 其中該養殖閘道器包括： ' -資料交換單元’用以在該通細路_控制網路之 間執行資料的轉換；以及 -群組決策單元，用以根據來自於該終端主機的控制 命令來群組屬於該養殖群組的智慧型養殖節點以同步地控 制屬於該養殖群組的智慧型養殖節點。 卫 5·如申請專利範圍第丨項所述之養殖水質監控， ^中該整合型水#分析裝置包括—❹Lx感測該養 殖水的所述水質資訊。 6.如申請專利範圍第i項所述之養殖水質監控， =中该整合型水質分析裝置包括—自動化光學水質辨析 器，该自動化光學水質辨析器包括： 一水質分析控制器； -汲水機構’電性連接至該水f分析控制器並且用以 、、里由一汲水管線抽取該養殖水； Μ一待測水導引機構，電性連接至該水質分析控制器， ^待測水料機義轉由„_導水錄從魏水機構 所抽，的輪水並且將該養餘置人至少—檢測容器； 右"7式劑導引機構’電性連接至該水質分析控制器且具 至少-水質試劑’其中該試劑導引機構用以將該水質試 31 201016129 rz /y /υυο i TW 29047twf.doc/n 劑滴入至該檢測容器；以及 、一光學騎元件，連接至該水質分析控制器且用 以辨析該檢測容器中的養殖水以獲取所述水質資訊。 7·如中請專利範圍第丨項所述之養殖水質監控系统， 其中該些水質參數調控器分別地包括： 、 -參數決策單元’肋分騎述水f資訊；以及 -水質管理單元，缺至該參數決策單元且用以 ^ 對應的該些制動器。 8. 如帽專職圍第2項所述之養殖水質監控系統， 其中該環境學習模組包括： 一參數記錄單元，用以記錄該調控歷程；以及 一自動調整單元，耦接至該參數記錄單元且用以依據 該調控歷程設定該些智慧型養殖節點的環境參數設定值。 9. 如申請專利範圍第1項所述之養殖水質監控系統， 其中該些環境參數設定值包括一養殖單位水量、一溶氧 ^ 量、一二氧化碳濃度、一酸驗度、一照明型式、一銀食量 ^ 或一溫度範圍。 10. 如申請專利範圍第i項所述之養殖水質監控系 統，其中該終端主機包括一提示單元，用以依據所述水質 資訊顯示一濁度提示、一化合物提示或—元素含量提示。 11. 如申請專利範圍第1項所述之養瘦水質監控系 統’其中該養殖設備包括一燈具、一控制二氧化破之電磁 閥 '一加溫棒、一自動餵食器、一打氣機或一冷水機。 12. 如申請專利範圍第6項所述之養殖水質監控系 32 201016129 統’其中該水質試劑包括一含氮化合物試劑或一溶氧量試 劑。 13. 如申請專利範圍第5項所述之養殖水質監控系 統’其中該感測器包括一酸鹼度感測器或一溫度感測器。 14. 一種養殖水質監控方法，其適用於一養殖水質監控 系統，該養殖水質監控系統包括一終端主機、多個智慧型 養殖節點與一養殖閘道器，其中每一智慧塑養殖節點連接 Q —養殖設備，該養殖水質監控方法包括： 藉由該終端主機遠端地透過該養殖閘道器設定該些智 慧型養殖節點的多個環境參數設定值； 藉由每一智慧型養殖節點監測水質資訊；以及 藉由該終端主嫵她也丨分I ^ ^ ;以及殖設備。 15.如申請直：丨达^ 法，更包括藉^只i役糸統旯包括的一環境學習 k參數設定值的一調控歷程。 模組來記錄設定該些環多個制動器， 1控系統，用以監控一養殖水，該養一水質參數調控器， 應該些制動器的多個 201016129 rz /y / iTW 29047twf.doc/n 輸爾參數調控 嫩:端=，用以發送-控制指令以設定該些環境參 ㈣===:質參數調_該終端主 μ ί中該水質參數調控11依據所述水質資訊與該此環 騎㈣㈣賴簡些纽設備 連接至該水質來數卿哭f 匕〉感測益，電性 質資訊。 且用喊難養殖水的所述水 18.如中請專利制第16項所述之養殖水質 析器其1===· 一自動化光學;質： 辨析器包括 水f參數咖，該自動化光學水質 一水質分析控制器； 經由:=:=該水質分析控制器並且用以 談待二2水導⑽構’ 連接至該水質分析控制器， 經由—導水管線從該沒水機構中獲 有至少m 性連接至該水質分析控制器且具 水質補’其甲該試劑導引機構用以將該水質試 34 201016129 vz/y/uuDiTW 29047twf.doc/n 劑滴入至該檢測容器；以及 一光學辨析元件，電性連接至該水質分析控制器且用 以辨析該檢測容器中的養殖水以獲取所述水質資訊。 19·如申請專利範園第18項所述之養殖水質監控系 統，其中該些環境參數設定值包括一養殖單位水量、—溶 氧量、一二氧化碳濃度、一酸鹼度、一照明型式、一餵食 量與一溫度範圍一制動器開啟時間的至少其中之一。 20.如申請專利範圍第18項所述之養殖水質監控系 統，其中該些養殖設備包括一燈具、一控制二氧化碳之^ 磁閥、一加溫棒、一自動餵食器、一打氣機與一冷水機的 至少其中之一。 21.如申請專利範圍第18項所述之養殖水質監控系 統，其中該水質試劑包括一含氮化合物試劑或—溶氧量^ 劑。 里"22.如申請專利範圍第18項所述之養殖水質監控系 統，其中該感測ϋ包括—酸驗度感測器與―溫度感測器'。、 16 監控綠，料麟如專利範圍第 16 .項所相魏水質監㈣統，該養殖水質監控方法包 括. 設定該水質參數調控器的該些環境參數設定值. 透過該整合型水質分析裝置獲得所述水 : SC質資訊與該些環境參數設定值二及 依據所述比對的結果決定是否 作動該些制動器的時間以啟動該些養殖設1盗. 35 201016129 ^JTW29047twf.doc/n 24. —種整合型水質分㈣置，包括： 一水質分析控制器； —沒水機構，電性連接至談 經由-沒水管線抽取—待測水·Χ :制11並且用以 該待二 =二連 取雜她脉】二;:^=器令獲 劑滴入至該檢測容器中；以及 肝通求質4 -光學崎it件，紐連接域水f 以辨析該檢測容器中的待測水以獲取所述水質3 用 曼，圍第24項所述之整合_分析裝 置 b 夕感測器，用以感測該待測水。 26. 如申請專利範圍第24項所述之整合型 置’更包括—圓形轉盤，用以置放該些容器。 裝 27. 如申請專·_ 24項所述之整 置，其中該水質試劑包括—含氮化合物觸與 劑。 28. 如申f專利範圍第24項所述之整合型水質分析 置，其=感二:包括：酸鹼度感測器或—溫度感測器： t:整^1水二二二署其適用於如專利範圍第24項 所述的整口孓尺質刀析裝置，該水質分析方法包括： 由該水質分析㈣H控觸財機構經由該及水管 36 201016i2^W29047tWfdoc/n 線獲取一待測水； 由該汲水機構將該待測水置入該些檢測容器中； 由該試劑導引機構自動地將不同的該些水質試劑滴 入至對應的該些檢測容器中；以及 由光學辨析元件辨析該些檢測容器中的待測水以產 生關於該待測水的水質資訊。37
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