TWI434236B - 遠端即時監控空氣中特定氣狀物或特定粒狀物之方法 - Google Patents

Description

遠端即時監控空氣中特定氣狀物或特定粒狀物之方 法

本發明係有關於一種遠端即時監控空氣中特定氣狀物或特定粒狀物之方法，特別是指在特定區域設置光學雷達，以即時監測空氣中污染物之濃度及位置，並將監測結果圖像化並疊合於數位地圖中，使遠端可以透過網際網路以視覺圖像方式即時紀錄及掌控該監測結果，必要時並予事先預警。

按，由於目前空氣中的污染問題已日趨嚴重，對於生態環境的危害也相當大，因此，如何能有效偵測出污染源，並予以防堵，係已成為一重要之課題；而目前較為先進之監測方法，係採用雷射遙測系統以作為監測空氣中的污染物之用，例如有中華民國92年10月21日所公告之發明第558634號「雷射影像系統及使用該系統偵測特定物質之方法」專利案，其主要係設有一雷射光產生器，用以產生具特定波長之雷射光，該特定波長係為該物體之吸收波長；一光偵測器，用以接收該雷射光照射該物件後之反射光〔或散射光訊號〕；及一判讀裝置，係電連接至該光偵測器，用以使該反射光成像，俾供肉眼判讀；亦可提供一波長可調變之光源及一光偵測器；調整該光源至特定波長，該特定波長係為一特定成分之吸收波長；照射該光源至該混合物，使該光偵測器接收並偵測該光源自該混合物射出之光線；及於該光偵測器偵測出影像時，判定該混 合物含有該特定成分。

惟，該專利前案僅能在已知該物體(或氣體)種類之前提下，選擇相應之特定雷射波長，將該雷射光照射至該物體(或氣體)，最後經過光偵測器偵測出影像供肉眼判讀，因此根本無法偵測污染物之種類及其成分。此外，其仍然需要操作者根據肉眼判斷物體(或氣體)之位置，手動操作雷射影像系統去進行偵測，因此容易受到環境氣候、地理位置之影響，使得操作上誤差較大，且當欲偵測氣體顏色較淡、夜晚視線不佳或是在未知污染源種類之狀況下，亦無法判斷污染源之位置，更遑論追蹤污染源，因此該專利前案無法在未知污染源之狀況下對污染源進行監測及追蹤。

此外，申請人先前曾於中華民國98年5月7日所申請的發明公開第201040514號「雷射遙測污染物之構造與方法」專利，係藉由整合發射模組、接收模組、濾鏡模組、光電倍增管、定位模組及分析模組之組合與連動，應用雷射光束遙測污染物之原理，以待測空間為散射體產生背向散射光訊號反射後，經拉曼位移波數之回饋作為比較之基礎，以取得污染物監控之相關特性資料與對應關係數據，以進行多點及多氣體模式之偵測監控。該案雖然具有下列優點：1.毋須隨待測污染氣體之分佈空間作機動性之移動，就能進行有效之取樣分析；2.經末端之分析模組可以確知污染氣體之空間、時間與濃度等特性之對應關係；3.其單調性雷射遙測技術之結構複雜性低，初期建置成本不 高且易於維護，所佔體積相對減少；4.單調性雷射遙測技術之組件結構簡化，精度不須時常校正與調整，亦能有效維持；5.可對開放之天空空間或封閉之室內空間等待測空間，進行多點及多氣體模式之偵測監控。但是，該公開第201040514號專利案的偵測方式屬於單一定點監測，其偵測所得之結果純為數據型態，且被偵測點之位置為座標數值，其偵測結果之判讀較為不易。

對於環保管理單位而言，有其必要即時掌握一個或多個特定區域之空氣污染源排放狀況，以便藉由客觀的偵測數據適時執行空污超標之告發或針對重大空污公安意外之事先預警，但上述先前技術顯然無法滿足該一需求。尤其，偵測的結果純為數據型態，對於同時偵測多個目標之環保管理單位，將偵測結果以易讀的圖像方式呈現將會更符合所需。

爰此，有鑑於目前的光學雷達偵測設備於偵測污染源方面，係具有上述種種之缺點，故本發明提供一種遠端即時監控空氣中特定氣狀物或特定粒狀物之方法，係包含下列步驟：a.在至少一監測區域設置一光學雷達；b.使該光學雷達持續偵測該監測區域中之空氣中的特定氣狀物或特定粒狀物；c.獲得一至少包括該特定氣狀物或特定粒狀物之位置及濃度的偵測結果；d.將該偵測結果輸出至一伺服端；e.使至少一遠端透過網際網路連結至該伺服端並獲得該偵測結果。

上述光學雷達偵測結果中之特定氣狀物或特定粒狀物的濃度之值係輸出成一具有色階變化的漸層圖。

上述光學雷達偵測結果中之特定氣狀物或特定粒狀物的位置之值係對應結合於一數位地圖，而使該漸層圖疊合於該數位地圖中。

上述監測區域係為複數個，遠端係透過網際網路連結至該伺服端而自由選擇任一監測區域之偵測結果。

上述遠端係透過網際網路連結至該伺服端而同時獲得複數監測區域之偵測結果。

上述光學雷達之即時偵測結果中之特定氣狀物或特定粒狀物的濃度之值係結合時間之值而輸出成一時間與濃度關係線圖。

上述遠端係根據該偵測結果而預先發出一警報訊息。

上述警報訊息係透過網際網路被傳遞到至少另一遠端。

本發明具有下列之優點：

1.可以透過多個光學雷達設備同時監測多個污染區域，使環保管理單位即時且有效地的掌握各污染區域之氣狀物或粒狀物之排放狀況。

2.光學雷達設備之監測結果予以圖像化，並進一步結合數位地圖，使監測人員更容易判讀並掌握空污狀況。

3.各地的偵測結果透過網際網路傳遞至伺服端，監測人員可以在遠端以「隨選方式」任意監測每一污染區域之現況，並允許其隨時任意切換所監控之污染區域。

4.各地的偵測結果可以呈現於網際網路之網頁，除了環保管理單位之外，其他包括空污排放單位、周邊區域民眾等皆可隨時上網瀏覽該監測結果。

5.任一污染區域之污染數據皆被隨時監控並記錄，對於超標之排放行為，環保管理單位可以根據監測數據執行處罰。

6.遇有污染區域發生公安意外時，光學雷達的廣域即時掃瞄特性可以快速且即時地蒐集有害污染源之分佈狀態、濃度等訊息，使環保管理單位能對當地周邊區域事先預警，有效防範公安災害之擴大。

7.污染區域發生公安意外時，由於光學雷達即時監測並紀錄該區域有害污染源之狀態，因此其周邊區域受污染之程度皆接能被真實記錄，可以作為日後損害賠償之依據。

8.光學雷達之監測不分晝夜，且能360度掃描監控，任一受監測區域有異常排放行為時，環保管理單位皆能即時得知，可以有效嚇阻受監測區域之投機式違規排放。

首先，請參閱第一圖所示，其係包含有下列之步驟：

a.在至少一監測區域設置一光學雷達；該監測區域係可為一預先設定可能產生污染源之區域，或者是一禁止產生污染源之區域，請參閱第二圖所示，本發明之實施例分別以A區(11)、B區(12)、C區(13)及D區(14)等四處不同區域作為監測區域，在該等監測區域中分別架設一光學雷達 (2)之監測設備，即時監測其空域中之污染源。

b.使該光學雷達持續偵測該監測區域中之空氣中的特定氣狀物或特定粒狀物；並使該光學雷達(2)可以隨著時間改變而移動其監測方向，或者是採定點式進行監測均可，而該光學雷達(2)所監控之污染源包括但不限於二氧化硫(SO₂ )、臭氧(O₃ )、一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO₂ )或二氧化氮(NO₂ )等。

c.獲得一至少包括該特定氣狀物或特定粒狀物之位置及濃度的偵測結果；再根據各監測區域內之光學雷達(2)偵測其所在位置的經緯度座標，將其掃瞄區域(E)〔本實施例為一扇形掃瞄區域〕記錄下來，該光學雷達(2)的偵測結果則轉換成一具有色階變化的漸層圖，然後將該光學雷達(2)所在位置的經緯度座標、掃瞄區域(E)、漸層圖等資訊根據經緯度座標值對應疊合於一數位地圖(F)中，呈現如第三圖中污染區域(3)所示之易讀式的空污偵測示意圖。

d.將該偵測結果輸出至一伺服端；如第二圖所示，其係將該光學雷達(2)所監測到之結果，透過網際網路(4)連結至一伺服端(5)，使該監測結果可以顯示一網址之網頁中，其顯示畫面係如第三圖所示，於該網頁之操作介面的設計上，每一偵測區域均有一代表按鈕，包括「A區」、「B區」、「C區」及「D區」等，經緯度座標值則顯示於畫面的上方左邊區域，畫面中央為一數位地圖(F)，當點選任一偵測區域的代表按鈕時，該區域之數位地圖(F)將 對應呈現於該區域之中。

e.使至少一遠端透過網路連結至該伺服端並獲得該偵測結果；而任一遠端(6)的使用者，則同樣可以透過網際網路(4)連結至該網頁，以第三圖為例，操作時，點選「A區」之按鈕，則畫面中央將呈現A區所在地之數位地圖(F)，係可於該畫面左邊呈現當時光學雷達(2)之監測結果〔實際網頁上之監測畫面如附件一所示〕，亦可採用另外以一個新的畫面開啟〔如第四圖所示〕，光學雷達(2)的掃瞄區域(E)以扇形虛線圖塊呈現，該扇形虛線圖塊的尖端處即為光學雷達(2)所在位置，在該扇形虛線圖塊中的具有色階變化的漸層圖，代表該空域中氣狀物或粒狀物的污染源之監測結果，如果經顯示為多處的污染源，則代表當時受監測對象為多個煙囪的排放口，該具有色階變化漸層圖的面積代表該污染源之擴散情形。上述之監控狀態圖係即時且連續呈現，效果猶如一即時動態變化的衛星雲圖，其讀取性及判別性極佳。操作中，可以選擇變化數位地圖(F)之比例以方便比對。

再請參閱第五圖，操作者同時點選「A區」、「B區」及「C區」等三按鈕，則該A區(11)、B區(12)及C區(13)等三區域之偵測結果示意圖將同時呈現於畫面中〔實際網頁上之監測畫面如附件二所示〕，或是另外再以一個新的畫面予以開啟，使操作者可以在同一時間監控A區(11)、B區(12)及C區(13)等三處位置的空域污染狀態。

請參閱第六圖，光學雷達(2)的偵測數據亦可以圖表 的方式呈現，例如使用者點選「A區」按鈕，則畫面將呈現如第三圖所示之結果，如果此時進一步再點選「定點觀測結果」按鈕，則系統會將當時「A區」的偵測數據轉為圖表(7)之型態呈現於畫面中，包括但不限於所偵測氣體的濃度與時間關係圖。

上述的光學雷達(2)掃瞄區域(E)係不限於扇形，其亦可執行360度移動的全域掃瞄，因此任一監測區域發生公安意外時，或者是有多處污染區域(3)時，如第七圖所示，其中具有二個以上之污染區域(3)，其污染區域均受到吹向北方的風向影響而造成污染擴大時，啟動光學雷達(2)之全域掃瞄，可以有效且即時地監控該污染區域(3)中污染物之流向及濃度分佈狀態，以作為日後法律訴訟或賠償之證據。

對於任一監測區域之投機性的排放行為，例如利用夜間偷偷排放超出標準值之污染氣體，光學雷達係可以24小時不間斷的予以即時監測並記錄，因此，對於任一監測區域之超標排放行為，可以藉由全時記錄而有效嚇阻。

本發明亦可針對不同污染源的氣狀物或粒狀物，預先設定一排放標準值，當任一監測區域之污染源排放結果超出該標準值時，該遠端係根據該偵測結果而預先發出一警報訊息，該警報訊息可再透過網際網路被傳遞到至少另一遠端，使環保單位可以即時通知被監控單位以避免污染源持續排放。如果所排放污染源嚴重異常，例如發生公安意外時，環保單位更可藉由本發明之預警方式結合前述360 度之全域監控，即時對可能受害之周邊區域進行警示及疏散措施。

本發明所述之氣狀物或粒狀物之污染源不限於工業廢氣排放，其他諸如農家燒稻草、油輪排放黑煙或燃燒廢棄物等，甚至於是火山爆發所產生之氣體等均可被包括。

由於光學雷達的監測結果結合數位地圖呈現於網頁中，因此遠端使用者可以透過網際網路輕易讀取該偵測結果，使環保管理單位、受監控單位、周邊居民等皆即時對任一時間之空污狀況精確掌握，並針對不同的污染程度作因應及處置。

惟，以上所述僅為本發明其中之一最佳實施例，當不能以此限定本發明之申請專利保護範圍，舉凡依本發明之申請專利範圍及說明書內容所作之簡單的等效變化與替換，皆應仍屬於本發明申請專利範圍所涵蓋保護之範圍內。

(11)‧‧‧A區

(12)‧‧‧B區

(13)‧‧‧C區

(14)‧‧‧D區

(2)‧‧‧光學雷達

(3)‧‧‧污染區域

(4)‧‧‧網際網路

(5)‧‧‧伺服端

(6)‧‧‧遠端

(7)‧‧‧圖表

(E)‧‧‧掃瞄區域

(F)‧‧‧數位地圖

第一圖係為本發明之步驟流程圖。

第二圖係為本發明於不同監測區域中設置光學雷達之示意圖。

第三圖係為本發明監測A區特定氣狀物或粒狀物之畫面示意圖。

第四圖係為本發明監測A區係另外開啟一畫面顯示之示意圖。

第五圖係為本發明同時監測A區、B區及C區特定氣狀 物或粒狀物之畫面示意圖。

第六圖係為本發明監測A區特定氣狀物或粒狀物並以線型的圖表呈現之畫面示意圖。

第七圖係為本發明採用360度全區描掃進行監測之畫面示意圖。

附件一：係為實際網頁上監測一個污染區域之監測畫面相片。

附件二：係為實際網頁上監測三個污染區域之監測畫面相片。

Claims (6)

1. 一種遠端即時監控空氣中特定氣狀物或特定粒狀物之方法，包括下列步驟：a.在至少一監測區域設置一光學雷達；b.使該光學雷達持續偵測該監測區域中之空氣中的特定氣狀物或特定粒狀物；c.獲得一至少包括該特定氣狀物或特定粒狀物之位置及濃度的偵測結果，並根據各監測區域內之光學雷達偵測其所在位置的經緯度座標，記錄其掃瞄區域，並將該光學雷達偵測結果中之特定氣狀物或特定粒狀物的濃度之值係輸出成一具有色階變化的漸層圖，然後將該光學雷達所在位置的該經緯度座標、該掃瞄區域及該漸層圖之資訊，根據經緯度座標值對應疊合於一數位地圖中；d.將該偵測結果輸出至一伺服端，使該監測結果顯示於一具網址之公開網頁中，該公開網頁之顯示畫面中係顯示出該監測區域、該經緯度座標值、該漸層圖及該數位地圖；e.使至少一遠端透過網際網路連結至該伺服端並獲得該偵測結果，使該遠端透過該網際網路以視覺圖像方式，於該公開網頁中即時監測並記錄至少一監測區域之空氣污染源排放狀況。
2. 如申請專利範圍第1項所述遠端即時監控空氣中特定氣狀物或特定粒狀物之方法，其中，該監測區域係為複數個，遠端係透過網際網路連結至該伺服端而自由選擇任 一監測區域之偵測結果。
3. 如申請專利範圍第2項所述遠端即時監控空氣中特定氣狀物或特定粒狀物之方法，其中，遠端係透過網際網路連結至該伺服端而同時獲得複數監測區域之偵測結果。
4. 如申請專利範圍第1項所述遠端即時監控空氣中特定氣狀物或特定粒狀物之方法，其中，光學雷達之即時偵測結果中之特定氣狀物或特定粒狀物的濃度之值係結合時間之值而輸出成一時間與濃度關係線圖。
5. 如申請專利範圍第1項所述遠端即時監控空氣中特定氣狀物或特定粒狀物之方法，其中，遠端係根據該偵測結果而預先發出一警報訊息。
6. 如申請專利範圍第5項所述遠端即時監控空氣中特定氣狀物或特定粒狀物之方法，其中，該警報訊息係透過網際網路被傳遞到至少另一遠端。