TWI569231B - Detection Method of Industrial Safety Early Warning System - Google Patents

Description

工業安全預警系統之檢測方法

本發明係提供一種工業安全預警系統之檢測方法，尤指可預先檢測工業廠區內的各式設備之方法，針對檢測區域內的溫度、濕度、氣體濃度或空氣中雜質、粉塵含量等方式，透過計算後判斷異常現象發生的時間，達到預防意外事故發生、降低損失之目的。

隨著時代腳步由傳統農業轉變成為工業時代，再進入科技時代，許多工業產品、科技產品的誕生，也帶給人們在日常生活上、工作上諸多的舒適、便捷，而為了因應工業、科技時代的腳步，各式加工機具、工業廠房、高科技廠房等紛紛設立，透過自動化生產作業的製程，快速又精準的製造出符合現代人需求的各式工業、科技產品；且各式工業廠房或高科技廠房等，為提高產能，都會不斷擴建廠區、增設加工機具或工作母機等，藉由大量製造生產的加工作業模式，加速產品的製造流程，則可在短時間內生產大量產品以符合經濟效益，但工業或高科技廠房等，因為裝置有各式加工、生產機具等，廠區內也必需進行相關環境的裝潢，例如無塵室、中控管理室、中央空調及各式廢氣、廢水之處理設備等，所以各式工業廠房或科技廠房等，都會在預定時間(如半年或一年一次等)進行廠房內的各區域設備、各式加工機具等的安全檢測，藉以獲知廠房內的各 種設備、加工機具等，是否符合工業安全的標準，並能降低廠房發生意外事故的機率，避免造成嚴重傷亡或損失，亦是近年來政府對於工業安全品質的要求不斷提升之原因。

而在一般自然界中存在之物體，只要所產生的溫度高於絕對零度，便會幅射電磁波，目前用以偵測溫度之熱像儀，其運作原理即是利用物體表面發射的紅外線幅射能量密度的分佈情況，來判斷待測物體的溫度，若紅外線影像與背景溫度模型相比較，則可以利用熱成像在電子零件發生故障時往往伴隨著的溫度異常升高來判斷，藉以分析待測物體的溫度變化；目前工業上應用於工業安全中偵測溫度之模式，分別是利用非接觸式的紅外線熱像儀或是接觸式的熱電耦感溫棒等，因在進行工業安全檢測時，針對各式廠房的配電系統或配電盤等溫度是否異常的檢測，通常都會派遣檢測人員利用非接觸式的熱像儀進行掃描，但此種掃描作業方式相當耗時、費工，通常廠房都會在三個月或半年才進行檢測一次，而在未進行掃描的期間即成為工業安全上的死角、盲點，一但發生意外事故，造成生產線停擺或機具、廠房的毀損，往往也會造成難以估算的損失。

再者，因現代的工業廠房或高科技廠房等，其場區範圍都相當廣大、設備及加工機具多，而在進行各式工安檢測作業時，必須由檢測人員逐一針對廠房內的各個區域、工作機具等分別進行檢測，不僅相當耗時、費工，且影響相關設備或加工機具等的生產作業進度，且大部分的工業安全檢測也只是以檢測人員所見範圍進行檢測，對於設備或工作機具等內部機電設備或控制裝置、系統等，則必須仰賴更精密的儀器進行檢測；所以進行一次檢測作業就必須使用相當大的人力與經費，也因此使得各 式廠房的工業安全檢測都會拖延較長的時間才進行，或者只進行簡單的檢測作業，且不論是精準或簡易的工業安全檢測，都無法達到事先警告的功能，反而無法確實進行工業安全的檢測，一但發生意外事故，也將會造成嚴重傷亡與損失，因此目前對於工業安全檢測的作業，仍存在諸多的問題與麻煩。

是以，如何解決目前各式廠房對於進行工業安全檢測均相當耗時、費工之問題與困擾，且各式工業安全的檢測都無法進行預先警示的效果、不利於事先預防作業的防範等之缺失及麻煩，即為從事此行業之相關廠商所亟欲研究改善之方向所在者。

故，發明人有鑑於上述之問題與缺失，乃搜集相關資料，經由多方評估及考量，並以從事於此行業累積之多年經驗，經由不斷試作及修改，始設計出此種可針對工業廠房的工業安全檢測作業，進行較精實準確的檢測，並能判斷異常現象發生時間，以供進行事先準備預防處理，而降低意外事故發生機率的工業安全預警系統之檢測方法之的發明專利誕生者。

本發明之主要目的乃在於該預警系統之檢測步驟係利用檢測機具蒐集預定區域周邊相關訊號特徵，並利用檢測機具內部之處理器，將所蒐集的訊號特徵透過預定程式進行計算，再透過檢測機具內部處理器由計算結果判斷訊號特徵之錯誤點，且經由處理器依據錯誤點的資料判斷異常現象發生時間，而能提前發出警告資訊，或是將所蒐集的訊號特徵透過無線傳輸單元進行傳輸，以供檢測裝置之無線收發單元接收無線傳輸單 元傳輸之訊號特徵的警告資訊，再儲存於內建資料庫供後續比對依據，藉此達到預先準確檢測工業廠區的安全、降低工安事故發生機率、並提升各階段良率之目的。

本發明之次要目的乃在於該檢測作業係利用檢測機具對工業廠房的相關設備、加工機具、化學管等進行檢測，並經由檢測機具內建處理器〔可為中央處理器(CPU)、微處理器或晶片等〕則以預定程式之Z轉換公式： 予以計算，轉換到不同向 量平面上而判斷檢測特徵訊號發生異常的時間，並可事先預知、防範處理之警示訊息。

本發明之另一目的乃在於該檢測機具係可透過處理器所連接之無線傳輸單元，將檢測之特徵訊號透過無線傳輸方式與檢測裝置之無線收發單元進行傳輸，而無線傳輸單元、無線收發單元之間進行無線傳輸之方式，則可為Zigbee、Z-wave、藍芽、Wi-Fi、WiMAX、光傳輸或Sub-G。

1‧‧‧預警系統

11‧‧‧檢測機具

111‧‧‧非接觸式感測器

112‧‧‧處理器

113‧‧‧無線傳輸單元

114‧‧‧儲存單元

115‧‧‧警示單元

12‧‧‧檢測裝置

121‧‧‧無線收發單元

122‧‧‧資料庫

第一圖 係為本發明之流程圖。

第二圖 係為本發明之方塊圖。

第三圖 係為本發明環境溫度變化之坐標圖。

第四圖 係為本發明環境溫度變化之曲線圖。

第五圖 係為本發明第四圖A部分之局部放大圖。

為達成上述目的與功效，本發明所採用之技術手段及其構造、實施之方法等，茲繪圖就本發明之較佳實施例詳加說明其特徵與功能如下，俾利完全瞭解。

請參閱第一、二圖所示，係為本發明之流程圖、方塊圖，由圖中所示可以清楚看出，本發明之工業安全預警系統之檢測方法，該預警系統1係包括檢測機具11及檢測裝置12，而進行檢測之步驟係為：

(a)利用檢測機具11之非接觸式感測器111，進行蒐集廠房的預定區域周邊所產生之相關訊號特徵。

(b)檢測機具11內部之處理器112，將所蒐集的訊號特徵透過處理器112內建之預定程式進行計算。

(c)再透過檢測機具11內部處理器112依據經由預定程式所計算之結果，進行判斷訊號特徵之錯誤點。

(d)且處理器112依據錯誤點的資料判斷異常現象即將發生的時間，並提前發出訊號特徵，同時將訊號特徵透過無線傳輸單元113進行傳輸、且儲存於儲存單元114。

(e)而藉由檢測裝置12之無線收發單元121接收無線傳輸單元113傳輸之警告資訊，再儲存於內建資料庫122供後續比對依據。

請同時參閱第二、三、四、五圖所示，係為本發明之方塊圖、環境溫度變化之坐標圖、環境溫度變化之曲線圖、第四圖A部分之局 部放大圖，由圖中所示可以清楚看出，上述該檢測機具11之非接觸式感測器111，係可為紅外線感測器、濕度計、光感測器、粉塵判斷器或氣體偵測器等，則可透過非接觸式感測器111進行偵測預定區域(如廠房之中控管理室、配電系統、空調系統、加工機具、工作母機或電氣設備等)周邊所產生的溫度、濕度、氣體濃度或粉塵雜質等變化情況之相關訊號特徵，而將非接觸式感測器111所偵測到之訊號特徵傳送至處理器112〔可為中央處理器(CPU)、微處理器或晶片等〕或由雲端資料庫以預定程式進行比對分析，處理器112並將訊號特徵儲存於儲存單元114，再經由處理器112以內建的預定程式Z轉換公式： 予以計算 ，再將計算後所得結果透過曲線圖進行分析、判斷；一般的判斷方式是如第三圖所示，利用統計的溫度所呈現的高斯分布來設定發生警示點，系統設定X若是29度超過29度3度15次(T2位置)發警示或者超過上下限10度1次(T1位置)就發警示，而在此是依據分析過程中因溫度上升(可設定溫度若超過29℃即為異常訊號特徵)所出現的錯誤點位置(E)，透過錯誤點位置進一步利用向量平面轉換或是Z轉換分析溫度急劇變化(如第五圖E₁處)即可得知異常訊號(E₀)即將發生，且可根據事前的分析而得知偵測區域的溫度訊號特徵即將發生異常變化，並由檢測機具11之處理器112依分析的結果透過警示單元115(可為警示燈、蜂鳴器、喇叭或可供發話之麥克風等)進行發佈警示訊息，以供該區域內的相關作業人員事先因應處理，避免意外事故發生造成的損失，而能降 低意外事故發生的機率，作好事前預防警告之工安預警功能。

而透過檢測機具11對工業廠房的各區域分別進行偵測，並依據檢測機具11的非接觸式感測器111所偵測該區域內環境訊號特徵所產生的變化(如溫度、濕度氣體濃度或粉塵雜質等)所得分析訊號，將該分析訊號經由無線傳輸單元113傳送至檢測裝置12，以供檢測裝置12之無線收發單元121接收無線單元113傳輸之分析訊號，且無線傳輸單元113、無線收發單元121之間傳輸之無線訊號，係可為Zigbee、Z-wave、藍芽、Wi-Fi、WiMAX、光傳輸或Sub-G等型式之無線訊號，即由檢測裝置12將接收之分析訊號儲存於資料庫122中，可供下次針對相同區域進行檢測時，檢測裝置12將資料庫122中關於該區域相關的分析訊號利用無線收發單元121傳送至無線傳輸單元113，以供檢測機具11的處理器112將接收的前次分析訊號、再與此次偵測所得分析訊號或儲存單元114之訊號特徵等進行比對，而能透過分析訊號比對是否產生明顯變化，以判斷該區域的環境變化是否異常，並能提供檢測人員對於該區域環境中的訊號特徵變化有更精準的掌控；當然，前述的處理器112所做的分析訊號，也可在資料庫122中再做判讀，藉以判斷該區域的環境是否發生異常變化，因透過檢測機具11以非接觸式感測器111進行工業廠房的各區域之工安檢測，所需人力少、效果佳、檢測經費亦可大幅降低，達到省時、省工、符合經濟效益之目的，可在短時間內多次進行檢測作業，並可提高工業廠房對於工業安全的維護提升，而降低工安意外事故發生的機率；至於該檢測機具11的儲存單元114中儲存設定或一些預設程式等，所取樣的資料多為 暫存或備分的資料，以提供件測機具11進行偵測作業時，供處理器112進行運作比對分析時的參考。

檢測機具11也可以用來偵測化學管內的溫度變化，透過監視管壁上溫度的歪離係數，透過處理器112判斷此溫度變化下的化學液體是否適合後續製程，若溫度歪離過多不在合適的範圍，即可操控化學管停止輸送，先加熱或降溫，來確保全程保溫的效果，以提升良率。

而在對預定區域(如廠房之中控管理室、配電系統、空調系統、加工機具、工作母機或電氣設備等)進行偵測其周邊所產生的溫度、濕度、氣體濃度或粉塵雜質等變化情況之相關訊號特徵時，因待檢測區域之機具或設備等因零件老化、或者檢測機具11的處理器112產生偏移等問題，都會在檢測作業進行中被忽略，但此些問題卻也是影響待檢測區域工安問題的重要資訊，因此檢測裝置12可以透過資料庫122內建的各種資料，對待檢測區域的環境溫度、電壓、電流以及無線訊號強弱等來作比對分析，並進一步予以判斷各種資料訊號的差異，藉此補償回各機具或設備的零件之間的差異訊號，達到自動校正檢測機具11之作用，以達到供檢測機具11更精準的歪離係數判斷，也可提早發現待檢測區域的訊號特徵產生變化，作好事先預防警告之通知。

是以，以上所述僅為本發明之較佳實施例而已，非因此侷限本發明之專利範圍，本發明工業安全預警系統之檢測方法，該預警系統1係包括檢測機具11及檢測裝置12，利用檢測機具11之非接觸式感測器111針對預定區域內進行環境偵測，並供處理器112依據偵測所得訊號特徵(如溫度、濕度或分塵濃度等)進行分析，而判斷異常訊號即 將發生的時間，可供該區域內相關工作人員因應處理，俾可達到進降低意外事故發生機率之目的，並可透過檢測機具11之無線傳輸單元113將處理器112分析之訊號特徵傳送至檢測裝置12，以供無線收發單元121接收分析訊號後儲存於資料庫122中，可供下一次進行偵測時分析判斷的比對依據，故舉凡可達成前述效果之結構、裝置皆應受本發明所涵蓋，此種簡易修飾及等效結構變化，均應同理包含於本發明之專利範圍內，合予陳明。

故，本發明為主要針對工業安全預警系統之檢測方法進行設計，係利用檢測機具以非接觸式感測器針對預定區域進行偵測，並將偵測之訊號特徵供處理器進行分析，則可判斷是否發生異常訊號，以供該區域進行相關的預防處理作業，而可達到提高工業安全、降低工安意外發生的機率為主要保護重點，且檢測所需人力、經費少，具有省時、省工及符合經濟效益之功效，乃僅使檢測機具可於短時間內重複進行檢測之優勢，並可對工業廠房的工業安全檢測提供精準分析、以供事先預警處理之功能，減少意外事故造成的損失，惟，以上所述僅為本發明之較佳實施例而已，非因此即侷限本發明之專利範圍，故舉凡運用本發明說明書及圖式內容所為之簡易修飾及等效結構變化，均應同理包含於本發明之專利範圍內，合予陳明。

綜上所述，本發明上述工業安全預警系統之檢測方法於實際應用、實施時，為確實能達到其功效及目的，故本發明誠為一實用性優異之研發，為符合發明專利之申請要件，爰依法提出申請，盼 審委早日賜准本案，以保障發明人之辛苦研發、創設，倘若 鈞局審委有任何稽疑 ，請不吝來函指示，發明人定當竭力配合，實感德便。

1‧‧‧預警系統

11‧‧‧檢測機具

111‧‧‧非接觸式感測器

112‧‧‧處理器

113‧‧‧無線傳輸單元

114‧‧‧儲存單元

115‧‧‧警示單元

12‧‧‧檢測裝置

121‧‧‧無線收發單元

122‧‧‧資料庫

Claims (7)

1. 一種工業安全預警系統之檢測方法，其檢測步驟：(a)利用檢測機具之非接觸式感測器，進行蒐集預定區域周邊相關訊號特徵；(b)檢測機具內部之處理器，將所蒐集的訊號特徵透過預定程式進行計算，而該預定程式係為Z轉換公式： (c)再透過檢測機具內部處理器由計算結果判斷訊號特徵之錯誤點；(d)且處理器依據錯誤點的資料判斷異常現象即將發生時間，並提前發出訊號特徵，同時將訊號特徵透過無線傳輸單元進行傳輸；(e)檢測裝置之無線收發單元接收無線傳輸單元傳輸之訊號特徵，再儲存於內建資料庫供後續比對依據。
2. 如申請專利範圍第1項所述工業安全預警系統之檢測方法，其中該步驟(a)之檢測機具之非接觸式感測器係為紅外線感測器、濕度計、光感測器、粉塵判斷器或氣體偵測器。
3. 如申請專利範圍第1項所述工業安全預警系統之檢測方法，其中該步驟(a)之預定區域係為廠房之中控管理室、配電系統、空調系統、加工機具、工作母機或電氣設備，而預定區域周邊之訊號特徵則為溫度、濕度、氣體濃度或空氣中的雜質或粉塵含量。
4. 如申請專利範圍第1項所述工業安全預警系統之檢測方法，其中該步驟(b)之處理器並電性連接有供儲存訊號特徵之儲存單元、發出警示訊號之警示單元。
5. 如申請專利範圍第4項所述工業安全預警系統之檢測方法，其中該警示單元係為警示燈、蜂鳴器或喇叭。
6. 如申請專利範圍第1項所述工業安全預警系統之檢測方法，其中該步驟(d)之無線傳輸單元、步驟(e)之無線收發單元之間傳輸之無線訊號，係為Zigbee、Z-wave、藍芽、Wi-Fi、WiMAX、光傳輸或Sub-G。
7. 如申請專利範圍第1項所述工業安全預警系統之檢測方法，其中該步驟(e)之檢測裝置係透過資料庫內建的預設資料，對待檢測區域的環境溫度、電壓、電流或無線訊號強弱、予以比對分析並進一步判斷預設資料訊號的差異，以供補償回各機具或設備的零件之間的差異訊號，並供自動校正檢測機具。