TWI622966B - 管網模型與實體模型的連動系統 - Google Patents

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Abstract

本發明為一種管網模型與實體模型的連動系統，指在數位建模平台建立一管網模型後，可依照其拓樸架構、連接之節點、流通管道、流體源、流體儲槽、閥、泵浦等的參數屬性，建構對應一實體模型，實體模型係由實體元件以積木堆疊方式組合而成，管網模型之元件的參數可隨時依實體模型之實體元件的參數變更而隨之變更，另外，若對管網模型之元件的參數做變更，亦可對實體模型之實體元件的參數做變更，使具有可雙向連動操作的特性。另每一個節點皆以狀態顯示，讓管網流體調度人員能身歷其境，融入管網環境，做立體模擬之動態操作，進而評估管網模型是否操作於最佳管網流體需量及節能狀態，以及達到管網人力訓練的目標。又，實體模型亦可以與虛擬實境或擴增實境或是混合實境互動操作。

Description

管網模型與實體模型的連動系統
本發明係屬一管網模型與實體模型的連動系統，尤指利用實體元件以積木堆疊方式建構實體模型，且可直接對應轉換成管網模型的連動系統，且實體模型與管網模型之間亦可雙向連動操作的技術領域。
按，模擬系統係指不處於真實環境下而具有擬真環境的軟體系統，目的在提供操作者可形同處於真實環境而進行實際的模擬操作，以提供真正身歷其境的操作感受，此為在許多產業形態中必須具備的系統功能。
承上，中華民國發明專利公告第I437390號揭露一種混合模擬系統及方法，但該真實模型僅指一指令群集，意即僅是一電腦畫面之展示，並非可實體觸摸之物件。
另外，中華民國發明專利公告第I500002號揭露一種電子元件疊接單元及其組成的電路教具，該電路教具之基座上的電子元件可透過導電元件與另一電子元件相接，但各電子元件內部並無該元件之元件通訊模組，且基座不具備取得電子元件在基座上位置之功能，因此，在實體模擬的功能方面並非完善。
因此，承上所述之現在技術及專利前案，實有待 改進的必要。
承上所述之現有者缺失，可知本發明所欲解決的主要技術問題在於，針對現有管網流體之產業領域的調度人員不能融入管網環境，而無法模擬動態操作的缺憾，提供一種有效改善的技術手段，其主要的技術思想為利用實體元件以積木堆疊方式建構實體模型，使可直接對應轉換成管網模型，藉此至少達成單向的連動系統，或者，實體模型與管網模型之間亦可雙向互動操作，使管網流體調度人員能形同身歷其境，融入管網環境，可做立體模擬動態操作的目標。
承上，本發明解決技術問題所採用的技術方案是：提供一種管網模型與實體模型的連動系統，其包含一管網模型及一實體模型，其中，管網模型包含有一管網模型元件組件、一管網模型元件參數模組及一管網模型操作參數模組，而管網模型元件組件至少包含一流體源、一流體管道及一節點，而流體源連通於流體管道，而流體管道再連接節點，而管網模型元件參數模組為顯示管網模型元件組件之各元件的物理性質的量化表徵，而管網模型操作參數模組則用以設定管網模型元件組件之各元件的初始條件、限制條件、參數變動時序的參數；而實體模型係包含一實體模型元件組件、一實體模型元件參數模組、一實體模型操作參數模組、一實體模型連接參數模組及一座標實體模板，實體模型元件組件係由複數個實體元件所連接組成，且各實體元件與管網模型元件組件的各元件完全一對一對應，而實體元件各具有個別獨立的一元件識別碼、一 元件訊號接頭、一元件MCU、一元件記憶體及一元件通訊模組，且實體元件之間係由元件訊號接頭接合，而實體模型元件參數模組與管網模型元件參數模組完全一對一對應，且實體模型操作參數模組與管網模型操作參數模組完全一對一對應，又，實體模型連接參數模組係用以紀錄實體元件間之元件識別碼；而座標實體模板具有至少一座標通訊模組，而實體元件各設置在座標實體模板上，且實體元件之元件通訊模組與座標通訊模組電性連接或感應，使得各實體元件之座標位置能對應顯示在管網模型內之座標位置。據此，而能達到以實體元件建構成實體模型，且可直接對應轉換成管網模型的單向連動系統。
其次，管網模型元件參數模組、管網模型操作參數模組的參數變動時，實體模型元件參數模組、實體模型操作參數模組的參數即隨之變動，反之，實體模型元件參數模組、實體模型操作參數模組的參數透過操作介面變動時，管網模型元件參數模組、管網模型操作參數模組的參數亦可隨之變動，據此而構成可雙向互動的連動系統。
再者，實體模型之實體元件係採用多種符號或顏色而代表實體模型元件參數模組及/或實體模型操作參數模組的參數。進者，實體模型元件參數模組、實體模型操作參數模組或實體模型連接參數模組的參數能透過虛擬實境或擴增實境進行展現。
另外，管網模型係以無線或有線通訊方式控制而建構實體模型。
更者，實體模型可另結合一虛擬實境或一擴增實 境或一混合實境而操作。又，實體模型能透過一虛擬實境或一擴增實境或一混合實境而直接修改管網模型元件參數模組、管網模型操作參數模組或實體模型連接參數模組的參數。
又者，實體模型可再包含一顯示模組及一參數輸入模組，顯示模組用以顯示實體模型元件參數模組、實體模型操作參數模組或實體模型連接參數模組的參數，又參數輸入模組用以輸入實體模型元件參數模組、實體模型操作參數模組或實體模型連接參數模組的參數。
此外，管網模型元件組件另包含至少一泵浦或一流體儲槽或一閥，且與流體管道連通。
是以，可知本發明的主要目的在於提供一種管網模型與實體模型的連動系統，其係利用實體元件以積木堆疊方式建構實體模型，使可直接對應轉換成管網模型，藉此至少達成單向的連動系統，使管網流體調度人員能形同身歷其境，融入管網環境，可做立體模擬動態操作的目標。
其次，本發明的另一目的在於提供一種管網模型與實體模型的連動系統，其係使管網模型與實體模型的參數能電性連接互動，意即，管網模型元件參數模組、管網模型操作參數模組的參數變動時，實體模型元件參數模組、實體模型操作參數模組的參數即隨之變動，反之亦然，使能達到雙向互動的功能，使立體模擬動態操作更仿真、實用、方便。
A‧‧‧管網模型
B‧‧‧實體模型
B1‧‧‧顯示模型
B2‧‧‧參數輸入模組
1‧‧‧管網模型元件組件
11‧‧‧流體源
12‧‧‧流體管道
13‧‧‧節點
14‧‧‧泵浦
15‧‧‧流體儲槽
16‧‧‧閥
2‧‧‧管網模型元件參數模組
3‧‧‧管網模型操作參數模組
4‧‧‧實體模型元件組件
41‧‧‧實體元件
411‧‧‧元件識別碼
412‧‧‧元件訊號接頭
413‧‧‧元件MCU
414‧‧‧元件記憶體
415‧‧‧元件通訊模組
5‧‧‧實體模型元件參數模組
6‧‧‧實體模型操作參數模組
7‧‧‧實體模型連接參數模組
8‧‧‧座標實體模板
81‧‧‧座標通訊模組
9‧‧‧操作介面
10‧‧‧虛擬實境
第一圖係本發明之主要架構示意圖。
第二圖係本發明之管網模型的架構示意圖。
第三圖係本發明之管網模型元件組件的連接平面實施例參考圖。
第四圖係本發明之實體模型的架構示意圖。
第五圖係本發明之實體模型的實體元件的連接平面實施例參考圖。
第六圖係本發明之實體模型的實體元件的另一連接平面實施例參考圖。
如第一圖所示，本發明係由一管網模型A及一實體模型B所組成，其中：
管網模型A，包含有一管網模型元件組件1、一管網模型元件參數模組2及一管網模型操作參數模組3，其中，管網模型元件組件1係指構成管網的所有基本組成元件，其至少包含有一流體源11、一流體管道12及一節點13，流體源11連通於流體管道12，而流體管道12再連接節點13，另如第二、三圖的實施例，管網模型元件組件1另包含至少一泵浦14、一流體儲槽15、一閥16，且與流體管道12連通，意即以流體管道12做為連通依據。其次，管網模型元件參數模組2係為顯示管網模型元件組件1之各元件的物理性質的量化表徵，例如：流體管道12的長度、管徑、粗造係數、標高..等，而管網模型操作參數模組3則用以設定管網模型元件組件1之各元件的初始條件、限制條件、參數變動時序的參數，例如：設定泵浦14的初始條件為100%運轉，當出口壓力高於泵浦14的揚程，泵浦14 自動關閉(限制條件)，一天24小時，設定每小時的泵浦14轉速(參數變動時序)，據此，根據管網模型操作參數模組3的各種參數，該管網模型A才能實現管網操作的仿真模擬。
實體模型B，係包含一實體模型元件組件4、一實體模型元件參數模組5、一實體模型操作參數模組6、一實體模型連接參數模組7及一座標實體模板8(如第四圖)，其中，實體模型元件組件4係由複數個實體元件41連接組成，且各實體元件41與管網模型元件組件1的各元件完全一對一對應，意即，各實體元件41與管網模型元件組件1的流體源11、流體管道12、節點13、泵浦14、流體儲槽15、閥16對應設置，而實體元件41各具有個別獨立的一元件識別碼411、一元件訊號接頭412、一元件MCU 413、一元件記憶體414及一元件通訊模組415(如第五圖)，且實體元件41之間係由元件訊號接頭412接合，而實體模型元件參數模組5與管網模型元件參數模組2完全一對一對應，且實體模型操作參數模組6與管網模型操作參數模組3也完全一對一對應，另外，實體模型連接參數模組7係用以紀錄實體元件41間之元件識別碼411，而座標實體模板8具有至少一座標通訊模組81(如第五圖，圖中係複數個座標通訊模組為例)，而實體元件41各設置在座標實體模板8上，使得實體模型B形同以積木堆疊方式組合而成，且實體元件41利用元件通訊模組415與座標通訊模組81成電性連接或感應，使得各實體元件41之座標位置能對應顯示在管網模型A內之座標位置。此外，實體元件41可採用多種符號或顏色而代表實體模型元件參數模組5及/或實體模型操作參數模組6的參數。
承上構件而實施，利用實體元件41以積木堆疊方式建構而成實體模型B，實體元件41設置在座標實體模板8上，且實體元件41之元件通訊模組415與座標通訊模組81電性連接或感應，使各實體元件41之座標位置能對應顯示在管網模型A內之座標位置，而可直接對應轉換成管網模型A，又，實體模型元件參數模組5、實體模型操作參數模組6的參數透過操作介面9操作而變動時(如第一圖)，管網模型元件參數模組2、管網模型操作參數模組3的參數即可隨之變動，藉此至少達成單向的連動系統，實施時，例如每一個節點13皆以狀態顯示，讓管網流體調度人員能身歷其境，融入管網環境，做立體模擬之動態操作，進而評估管網模型A是否操作於最佳管網流體需量及節能狀態，以及達到管網人力訓練的目標。
承上，管網模型元件參數模組2、管網模型操作參數模組3的參數變動時，實體模型元件參數模組5、實體模型操作參數模組6的參數也可隨之變動，據此而構成可雙向互動的連動系統。而管網模型A可以無線或有線通訊方式控制而建構實體模型B。
進者，如第一圖，實體模型元件參數模組5、實體模型操作參數模組6或實體模型連接參數模組7的參數能透過虛擬實境10或擴增實境進行展現。
另外，實體模型B可另結合虛擬實境(VR)或擴增實境(AR)或混合實境(MR)而操作，且實體模型B也能透過虛擬實境(VR)或擴增實境(AR)或混合實境(MR)而直接修改管網模型元件參數模組2、管網模型操作參數模組3或實體模型連 接參數模組7的參數。
又者，如第六圖，實體模型B可再包含一顯示模組B1及一參數輸入模組B2，顯示模組B1用以顯示實體模型元件參數模組5、實體模型操作參數模組6或實體模型連接參數模組7的參數，又參數輸入模組B2則用以輸入實體模型元件參數模組5、實體模型操作參數模組6或實體模型連接參數模組7的參數。
據此組成及實施說明，可知本發明主要係利用實體元件41以積木堆疊方式建構而成實體模型B，且可直接對應轉換成管網模型A，藉此至少達成單向的連動系統，使管網流體調度人員能形同身歷其境，融入管網環境，可做立體模擬動態操作的目標，又也可以使管網模型A與實體模型B的參數能電性連接互動，意即，管網模型元件參數模組2、管網模型操作參數模組3的參數變動時，實體模型元件參數模組5、實體模型操作參數模組6的參數即隨之變動，反之亦然，使能達到雙向互動的功能，使立體模擬動態操作更仿真、實用。
綜上所述，可知本發明已排除前述之現有者缺失，而達到更增實用功能的優異處，因此，已具有產業利用性、新穎性與進步性，符合發明專利的要件。惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，並非用來限定本發明實施之範圍。即凡依本發明之申請專利範圍所做的均等變化與修飾，皆為本發明專利範圍所涵蓋。

Claims (9)

  1. 一種管網模型與實體模型的連動系統，包含：一管網模型，包含一管網模型元件組件、一管網模型元件參數模組及一管網模型操作參數模組，該管網模型元件組件至少包含一流體源、一流體管道及一節點，該流體源連通於該流體管道，而該流體管道再連接該節點，而該管網模型元件參數模組為顯示該管網模型元件組件之各元件的物理性質的量化表徵，而該管網模型操作參數模組則用以設定該管網模型元件組件之各元件的初始條件、限制條件、參數變動時序的參數；以及一實體模型，包含一實體模型元件組件、一實體模型元件參數模組、一實體模型操作參數模組、一實體模型連接參數模組及一座標實體模板，該實體模型元件組件具有複數個實體元件，且各該實體元件與該管網模型元件組件的各元件完全一對一對應，該實體元件各具有個別獨立的一元件識別碼、一元件訊號接頭、一元件MCU、一元件記憶體及一元件通訊模組，且該實體元件之間係由該元件訊號接頭接合，而該實體模型元件參數模組與該管網模型元件參數模組完全一對一對應，且該實體模型操作參數模組與該管網模型操作參數模組完全一對一對應，而該實體模型連接參數模組用以紀錄該實體元件間之元件識別碼；而該座標實體模板具有至少一座標通訊模組，而該實體元件各設置在該座標實體模板上，且該實體元件之該元件通訊模組與該座標通訊模組電性連接或感應，並使各該實體元件之座標位置能對應顯示在該管網模型內之座標位置。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之管網模型與實體模型的連動系統，其中，該管網模型元件參數模組、該管網模型操作參數模組的參數變動時，該實體模型元件參數模組、該實體模型操作參數模組的參數即隨之變動，且該實體模型元件參數模組、該實體模型操作參數模組的參數透過操作介面變動時，該管網模型元件參數模組、該管網模型操作參數模組的參數亦隨之變動。
  3. 如申請專利範圍第1或2項所述之管網模型與實體模型的連動系統，其中，該實體模型之該實體元件係採用多種符號或顏色而代表該實體模型元件參數模組及/或該實體模型操作參數模組的參數。
  4. 如申請專利範圍第1或2項所述之管網模型與實體模型的連動系統，其中，該實體模型元件參數模組、該實體模型操作參數模組或該實體模型連接參數模組的參數能透過虛擬實境或擴增實境進行展現。
  5. 如申請專利範圍第2項所述之管網模型與實體模型的連動系統，其中，該管網模型係以無線或有線通訊方式控制而建構該實體模型。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之管網模型與實體模型的連動系統，其中，該實體模型另結合一虛擬實境或一擴增實境或一混合實境而操作。
  7. 如申請專利範圍第2項所述之管網模型與實體模型的連動系統，其中，該實體模型能透過一虛擬實境或一擴增實境或一混合實境而直接修改該管網模型元件參數模組、該管網模型操作參數模組或該實體模型連接參數模組的參數。
  8. 如申請專利範圍第1或2項項所述之管網模型與實體模型的連動系統，其中，該實體模型另再包含一顯示模組及一參數輸入模組，該顯示模組用以顯示該實體模型元件參數模組、該實體模型操作參數模組或該實體模型連接參數模組的參數，又該參數輸入模組用以輸入該實體模型元件參數模組、該實體模型操作參數模組或該實體模型連接參數模組的參數。
  9. 如申請專利範圍第1或2項項所述之管網模型與實體模型的連動系統，其中，該管網模型元件組件另包含至少一泵浦或一流體儲槽或一閥，且與該流體管道連通。
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