TW202140383A

TW202140383A - 淨水器的物聯網監測系統

Info

Publication number: TW202140383A
Application number: TW109114032A
Authority: TW
Inventors: 林昌驍
Original assignee: 歐悅設計股份有限公司
Priority date: 2020-04-27
Filing date: 2020-04-27
Publication date: 2021-11-01

Abstract

本發明淨水器的物聯網監測系統包含有：一淨水器、一水流量感測器、一檢測板、一充電電池、一水流發電機以及一雲端主機。該水流量感測器檢測該淨水器的過濾量，並傳輸一水流量訊號至該檢測板；該檢測板透過物聯網技術將該水流量訊號傳輸至該雲端主機；該雲端主機由該水流量訊號取得該淨水器的一過濾量資料，並將該過濾量資料傳輸至一電子裝置供管理者監測該淨水器的效能與狀態，其中，該雲端主機可根據該過濾量資料計算與判斷該淨水器是否需要更換淨水濾心，並傳輸一警示訊號至該電子裝置以及時提醒管理者。

Description

淨水器的物聯網監測系統

一種監測系統，透過物聯網技術接收及分析淨水器資料，進而監測淨水器的功能與狀況。

水為人體維持正常運作機能的必要物質，且人體有將近百分之七十由水構成，而隨著現代人生活品質的提升，人們對於飲用水的水質要求也逐漸提高，廠商持續研發因應各式水中雜質、微粒、氯、有機物、病毒或病菌的淨水濾心，例如活性碳濾心用以濾除水溶液中的氯，降低水溶液的異味及顏色；除菌濾心用以濾除水溶液中的病菌與病毒；陶瓷抑垢濾心濾除水溶液中的碳酸鈣及碳酸鎂等，藉此滿足消費者對於飲用水的安全需求。

現有的濾心替換大多採取時間控管，淨水器維修人員或消費者本身以濾心安裝時間為依據，根據濾心廠商所建議的使用壽命推算濾心是否需要更換，以PP濾心為例，PP濾心常作為淨水器的第一道濾心，過濾大部分的水中雜質及顆粒，而PP濾心一般的建議更換時間為三個月，當PP濾心使用超過三個月，由維修人員進行更換。

然而，濾心的使用壽命與使用頻率、淨水量、使用地區水質等因素息息相關，且濾心的使用頻率受人為因素影響，濾心的建議更換時間無法準確符合各用戶的使用狀況，淨水器的使用地區水質較汙濁或消費者使用頻率較高時，濾心的真實使用壽命較建議使用壽命更短，若不及時更換濾心，便無法保障消費者的飲水安全；而在淨水器的使用地區水質清澈或消費者使用頻率不高時，濾心的真實使用壽命較建議使用壽命更長，過早更換濾心容易造成濾材浪費增加環境負擔。

本發明的目的在於提供一種透過物聯網技術監測淨水器使用狀況與功能的監測系統。

為達成前述目的，本發明淨水器的物聯網監測系統供與一電子裝置連接，該淨水器的物聯網監測系統包含有：一淨水器，包含有：至少一濾心，用以淨化水質；一水流量感測器，連接於該淨水器的出水端，用以感測該淨水器的過濾量，並向外傳輸一水流量訊號；一檢測版，與該水流量感測器電性連接，用以接收該水流量訊號，該檢測板包含有：一通訊單元，透過物聯網技術將該水流量訊號向外傳輸；一充電電池，與該檢測板電性連接，用以為該檢測板提供電源；一水流發電機，連接於該淨水器的進水端，並與該充電電池電性連接，藉由水流流動驅動該水流發電機中的一渦輪發電為該充電電池充電；一雲端主機，包含有：一雲端通訊單元，用以接收該通訊單元所傳輸的該水流量訊號；一處理單元，與該雲端通訊單元連接，藉此將該水流量訊號轉換為一過濾量資料；一資料庫，與該處理單元連接，用以儲存該過濾量資料；其中，該雲端通訊單元將該過濾量資料透過物聯網技術傳輸至該電子裝置，供管理者瞭解該淨水器的使用狀況。

本發明透過該檢測板將該水流量訊號傳輸至該雲端主機，由該處理單元依據該水流量訊號分析該淨水器當前的使用情形及淨水效能，並透過該雲端通訊單元將分析結果傳輸至該電子裝置，以便管理者即時監測該淨水器，保障消費者的飲水安全。

請參看圖1所示，為本發明淨水器的物聯網監測系統的第一實施例，包含有：一淨水器10、一水流量感測器21、一壓差感測器22、一檢測板30、一充電電池40、一水流發電機50以及一雲端主機60。

該淨水器10包含有至少一濾心11，管理者可依照飲水需求設置不同種類的多個濾心11，該淨水器10設置於一水路1上，各濾心11透過該水路1串接。該至少一濾心11可以包含PP濾心、陶瓷抑垢濾心、活性碳濾心以及除菌濾心等，其中，PP濾心通常為第一道濾心，用以過濾大部分的雜質及顆粒；活性碳濾心用以過濾水溶液中的氯及有機物，降低水溶液的異味及顏色；除菌濾心用以過濾水溶液中的病毒與病菌；陶瓷抑垢濾心則能吸附水溶液中的碳酸鎂及碳酸鈣，降低水溶液的硬度並抑制水垢生成。

該水流量感測器21及該壓差感測器22與該檢測板30電性連接，用以感測該淨水器10的使用狀況，並根據該淨水器10的使用情形分別傳輸對應的感測訊號至該檢測板30。

該水流量感測器21連接於該淨水器10的出水端，該淨水器10過濾後的水溶液經由該水路1流經該水流量感測器21，該水流量感測器21藉此量測該淨水器10的水流量並傳輸一水流量訊號至該檢測板30；該壓差感測器22連接於該淨水器10的進水端及出水端，用以量測該淨水器10其進水端與出水端的壓力差值，並根據該壓力差值輸出一壓差訊號至該檢測板30。

該檢測板30包含有一通訊單元31，當該檢測板30接收該水流量感測器21所傳輸的該水流量訊號及該壓差感測器22所傳輸的該壓差訊號後，該通訊單元31藉由物聯網技術，以無線網路(Wi-Fi)將該水流量訊號及該壓差訊號傳輸至該雲端主機60，其中，該通訊單元31亦可透過乙太網路等有線網路或3G網路、4G網路等行動網路進行該水流量訊號及該壓差訊號的傳輸。

該充電電池40與該檢測板30電性連接，為該檢測板30提供電源。該水流發電機50連接於該淨水器10的進水端並與該充電電池40電性連接，當水流由該水路1流經該水流發電機50時，水流驅動該水流發電機50中的一渦輪發電，藉此產生電力為該充電電池40充電。其中，該充電電池40亦可透過外部電源充電，例如5V的直流電源等，該水流發電機50則能夠減少外部電源對該充電電池40的供電量，達到節電的效果，而當外部電源因停電或設備毀損無法為該電源充電時，在有水流流動的情況下，該水流發電機50可持續為該充電電池40供電，保障該檢測板30正常運作。

該雲端主機60包含有一雲端通訊單元61、一處理單元62以及一資料庫63，該雲端通訊單元61與該處理單元62連接，該處理單元62與該資料庫63連接，其中，該雲端通訊單元61接收該壓差訊號及該水流量訊號並傳輸至該處理單元62。

當各濾心11過濾水流時，水流中的砂礫或雜質可被濾除，然而過多的砂礫及雜質附著在各濾心11中容易造成該至少一濾心11堵塞，進而導致該淨水器10其進水端與出水端的壓力差提升。該處理單元62根據該壓差訊號轉換為該淨水器10其進水端與出水端的一壓差資料，該處理單元62將該壓差資料儲存至該資料庫63中，並透過該雲端通訊單元61將該壓差資料透過無線通訊技術傳輸至一電子裝置70中，供管理者或檢修人員檢視該淨水器10的使用狀況。而當該處理單元62判斷該淨水器10進水端及出水端的壓力差大於預設的一壓差臨界值時，該處理單元62亦透過該雲端通訊單元61傳輸一警示訊號至該電子裝置70，以提醒管理者或檢修人員更換該至少一濾心11。

該資料庫63內部儲存有一水源雲端資料，該水源雲端資料包含各地區不同自來水廠的水源資料，該處理單元62則藉由該水源雲端資料，依據該淨水器10裝設地區其自來水廠的水質狀況預估該至少一濾心11的一建議過濾量，換句話說，該處理單元62依據該淨水器10其水源的水質調整該至少一濾心11的該建議過濾量，當該淨水器10水源的水質較清澈，則該處理單元62預估該至少一濾心11的該建議過濾量較高，而當該淨水器10水源的水質較差，該處理單元62預估該至少一濾心11的該建議過濾量較低。

另一方面，多道的濾心11於該淨水器10中的架設順位亦影響濾心11的該建議過濾量，一般而言，由於第一道濾心11過濾大多數的水中雜質，而流經後端濾心11的水溶液雜質較少，使得第一道濾心11的該建議過濾量大多低於其餘濾心11的該建議過濾量，因此，該處理單元62亦根據各濾心11的架設順序調整該至少一濾心11的該建議過濾量大小。

該至少一濾心11裝設時，該處理單元62預先根據該淨水器10其使用地區的水源資料及各該至少一濾心11於該水路1中的位置順序，預估該至少一濾心11的該建議過濾量，而當該處理單元62透過該雲端通訊單元61接收該水流量訊號時，該處理單元62由該水流量訊號得知該淨水器10在單位時間內的過濾量，藉此計算該至少一濾心11剩餘的該建議過濾量，該處理單元62將該水流量訊號轉換為一過濾量資料儲存至該資料庫63中，並透過該雲端通訊單元61將該過濾量資料傳輸至該電子裝置70，供管理者或檢修人員檢視該至少一濾心11的使用狀況，而當該至少一濾心11實際的過濾量超過該建議過濾量時，該處理單元62透過該雲端通訊單元61傳輸一警示訊號至該電子裝置70，以提醒管理者或檢修人員更換該至少一濾心11，其中，該過濾量資料包含有水流量數據及該至少一濾心11剩餘的該建議過濾量資訊。

該雲端通訊單元61藉由無線網路將該壓差資料及該過濾量資料傳輸至該電子裝置70，而該電子裝置70可藉由一應用程式，將該壓差資料及該過濾量資料以可視化的方式顯示，其中，該電子裝置70可為一行動手機。

請參看圖2所示，為該電子裝置70中該應用程式介面的示意圖，以該淨水器10包含有三個濾心11為例，在該淨水器10運作的情況下，該應用程式可根據該壓差資料顯示當前該淨水器10其進水端與出水端的水壓差值，根據該過濾量資料顯示該淨水器10的水流量數值，其中，該處理單元62根據該淨水器10過往的該過濾量資料計算該淨水器10每日的一平均過濾量，再進一步藉由各濾心11的該建議過濾量推算各濾心11剩餘的一建議使用天數，因此，當該淨水器10每日的該平均過濾量升高，該建議使用天數隨之縮短，而當該淨水器10每日的該平均過濾量降低，該建議使用天數隨之增加，使各濾心11的該建議使用天數能符合該淨水器10的使用狀況。

該處理單元62可依據累積的過濾量即時計算並更新各濾心11剩餘的該建議過濾量百分比及該建議使用天數，再透過該雲端通訊單元61更新該應用程式的顯示資訊，而該應用程式在該淨水器10未運作時則不顯示水壓及水流量數值，但仍會顯示各濾心11目前剩餘的該建議使用天數及剩餘的該建議過濾量百分比，管理者可根據該應用程式隨時瞭解該至少一濾心11的使用情形，並藉此判斷該至少一濾心11是否需要更換。

請參看圖3所示，在第二實施例中本發明淨水器的物聯網監測系統進一步包含有一水質感測器23，且該水質感測器23與該檢測板30電性連接，用以傳輸感測訊號至該檢測板30。

在第二實施例中，該水質感測器23連接於該淨水器10的出水端，用以檢測該淨水器10過濾後的水質狀況，當該淨水器10過濾後的水溶液經由該水路1流經該水質感測器23，該水質感測器23根據水溶液中的總溶解固體量(Total Dissolved Solids, TDS)與鈣、鎂等多價陽離子的總離子濃度傳輸相對應的一水質訊號至該檢測板30，其中，該檢測板30接收該水質訊號，並透過該通訊單元31傳輸至該雲端通訊單元61。

總溶解固體量為判斷水質的標準之一，數值越高代表水溶液中無機物及有機物的總量越多。水溶液中多價陽離子如鈣、鎂、鍶、鋇等的離子濃度亦為評斷水質的標準之一，當總離子含量在0~120mg/L的區間內為軟水，而120mg/L以上者為硬水，而攝取過多硬水可能對人體造成健康上的損害。

該處理單元62透過該雲端通訊單元61接收該水質訊號，得知該淨水器10過濾後水溶液的總溶解固體量及總離子濃度，該處理單元62將該水質訊號轉換為一水質資料儲存至該資料庫63中，並藉由該雲端通訊單元61透過無線網路將該水質資料傳輸至電子裝置70，供管理者或檢修人員檢視該淨水器10的濾水狀況，當該淨水器10過濾後水溶液的總溶解固體量高於一總溶解固體示警值或總離子濃度高於一總離子濃度示警值，該處理單元62亦可透過該雲端通訊單元61傳輸一警示訊號至該電子裝置70，以提醒管理者或檢修人員進行該淨水器10的檢修或更換該至少一濾心11。

本發明淨水器的物聯網監測系統可根據不同的檢測需求裝設該水流量感測器21、該壓差感測器22及該水質感測器23三者的任意組合，不以第一實施例及第二實施例為限。

於另一實施例中，該檢測板30進一步包含有至少一LED指示燈，各LED指示燈分別對應不同的該至少一濾心11，當該處理單元62除了藉由該雲端通訊單元61傳輸該警示訊號至該電子裝置70，亦可藉由該雲端通訊單元61傳輸該警示訊號至該檢測板30，該檢測板30根據該警示訊號控制與需要更換的該至少一濾心11對應的LED指示燈亮起或閃爍，以醒目的提醒管理者或檢修人員，輔助管理者或檢修人員在適當的時機更換對應的該至少一濾心11。

於另一實施例中，該檢測板30進一步包含一重啟按鍵，當該檢測板30故障或發生異常時，管理者或檢修人員能透過該重啟按鍵重新啟動該檢測板30，解決該檢測板30運作異常的問題。

本發明藉由該檢測板30接收該水流量感測器21、該壓差感測器22或該水質感測器23的感測訊號，並透過該通訊單元31將該水流量訊號、該壓差訊號或該水質訊號至該雲端主機60，再由該處理單元62將該過濾量資料、該壓差資料或該水質資料儲存至該資料庫63中，並透過該雲端通訊單元61傳輸至電子裝置70，輔助管理者監測該淨水器10的使用情形，藉由該水流量感測器21、該壓差感測器22或該水質感測器23檢測淨水器的淨水效能及使用狀況，使得該處理單元62能更精確的計算該至少一濾心11是否需要更換，改善過去依照濾心廠商所建議的濾心使用天數作為濾心更換標準的不準確性，且該處理單元62能適時的傳輸警示訊號提醒管理者或檢修人員更換該至少一濾心11，保障消費者的飲水安全。

1:水路 10:淨水器 11:濾心 21:水流量感測器 22:壓差感測器 23:水質感測器 30:檢測板 31:通訊單元 40:充電電池 50:水流發電機 60:雲端主機 61:雲端通訊單元 62:處理單元 63:資料庫 70:電子裝置

圖1：第一實施例的系統方塊圖。圖2：電子裝置中應用程式的介面示意圖。圖3：第二實施例的系統方塊圖。

1:水路

10:淨水器

11:濾心

21:水流量感測器

22:壓差感測器

30:檢測板

31:通訊單元

40:充電電池

50:水流發電機

60:雲端主機

61:雲端通訊單元

62:處理單元

63:資料庫

70:電子裝置

Claims

一種淨水器的物聯網監測系統，供與一電子裝置連接，該淨水器的物聯網監測系統包含有：一淨水器，包含有：至少一濾心，用以淨化水質；一水流量感測器，連接於該淨水器的出水端，用以感測該淨水器的過濾量，並向外傳輸一水流量訊號；一檢測板，與該水流量感測器電性連接，用以接收該水流量訊號，該檢測板包含有：一通訊單元，透過物聯網技術將該水流量訊號向外傳輸；一充電電池，與該檢測板電性連接，用以為該檢測板提供電源；一水流發電機，連接於該淨水器的進水端，並與該充電電池電性連接，藉由水流流動驅動該水流發電機中的一渦輪發電為該充電電池充電；一雲端主機，包含有：一雲端通訊單元，用以接收該通訊單元所傳輸的該水流量訊號；一處理單元，與該雲端通訊單元連接，藉此將該水流量訊號轉換為一過濾量資料；一資料庫，與該處理單元連接，用以儲存該過濾量資料；其中，該雲端通訊單元將該過濾量資料透過物聯網技術傳輸至該電子裝置，供管理者瞭解該淨水器的使用狀況。
如請求項1所述之淨水器的物聯網監測系統，該資料庫內部儲存有一水源雲端資料，該水源雲端資料包含各地區不同自來水廠的水源資料，該處理單元藉由該水源雲端資料，依據該淨水器裝設地區其自來水廠的水質狀況預估各濾心的一建議過濾量，其中，該處理單元亦根據各濾心於該淨水器中的架設順位調整各濾心的該建議過濾量。
如請求項2所述之淨水器的物聯網監測系統，該處理單元根據該淨水器過往的該過濾量資料計算該淨水器每日的一平均過濾量，並進一步藉由各濾心的該建議過濾量推算各濾心剩餘的一建議使用天數；該電子裝置具有一應用程式，用以接收該過濾量資料，顯示該至少一濾心剩餘的該建議使用天數、該至少一濾心剩餘的該建議過濾量以及該淨水器的水流量資訊；當該至少一濾心實際的過濾量超過該建議過濾量，該處理單元透過該雲端通訊單元傳送一警示訊號至該電子裝置或該檢測板。
如請求項1所述之淨水器的物聯網監測系統，包含有一壓差感測器，該壓差感測器連接該淨水器的進水端及出水端，並與該檢測板電性連接，該壓差感測器根據該淨水器其進水端與出水端的壓力差值輸出一壓差訊號至該檢測板，由該通訊單元將該壓差訊號傳輸至該雲端通訊單元；該處理單元透過該雲端通訊單元接收該壓差訊號，以將該壓差訊號轉換為一壓差資料儲存至該資料庫中，並透過該雲端通訊單元將該壓差資料傳輸至該電子裝置；當該淨水器其進水端與出水端的壓力差大於一壓差臨界值，該處理單元透過該雲端通訊單元傳送一警示訊號至電子裝置或該檢測板；該電子裝置具有一應用程式，用以接收該壓差資料，顯示該淨水器其進水端與出水端的水壓差值。
如請求項1或4所述之淨水器的物聯網監測系統，包含有一水質感測器，一水質感測器，該水質感測器連接於該淨水器的出水端，並與該檢測板電性連接，該水質感測器根據該淨水器過濾後的水溶液其水質狀況輸出一水質訊號至該檢測板，由該通訊單元將該水質訊號傳輸至該雲端通訊單元；該處理單元透過該雲端通訊單元接收該水質訊號，以將該水質訊號轉換為一水質資料儲存至該資料庫中，並透過該雲端通訊單元將該水質資料傳輸至該電子裝置；當該淨水器過濾後水溶液的總溶解固體量高於一總溶解固體示警值，或該淨水器過濾後水溶液的總離子濃度高於一總離子濃度示警值，該處理單元透過該雲端通訊單元傳送一警示訊號至電子裝置或該檢測板。
如請求項1所述之淨水器的物聯網監測系統，該通訊單元透過無線網路(Wi-Fi)、有線網路或行動網路與該雲端通訊單元連接。
如請求項1所述之淨水器的物聯網監測系統，該雲端通訊單元透過無線網路(Wi-Fi)與該電子裝置連接。
如請求項1所述之淨水器的物聯網監測系統，該檢測板包含有一重啟按鍵。
如請求項3或4所述之淨水器的物聯網監測系統，該檢測板包含有至少一LED指示燈，各LED指示燈分別對應不同的該至少一濾心，該檢測板根據該警示訊號控制相對應的該至少一LED指示燈亮起或閃爍。
如請求項5所述之淨水器的物聯網監測系統，該檢測板包含有至少一LED指示燈，各LED指示燈分別對應不同的該至少一濾心，該檢測板根據該警示訊號控制相對應的該至少一LED指示燈亮起或閃爍。