TWI637249B - 基於物聯網的抽水馬達控制系統及其方法 - Google Patents

Abstract

一種基於物聯網的抽水馬達控制系統及其方法，透過物聯網連線至遠端分析停水公告以獲得停水時段及停水區域，並且持續感測液位開關信號以判斷水塔是否為滿水位，當抽水馬達位於停水區域內、當前時間在停水時段之前、以及水塔非滿水位時，致能抽水馬達自蓄水池送水至水塔，當水塔為滿水位或當前時間為停水時段時，禁能抽水馬達，用以達成提高抽水馬達的控制靈活性之技術功效。

Description

基於物聯網的抽水馬達控制系統及其方法

本發明涉及一種控制系統及其方法，特別是基於物聯網的抽水馬達控制系統及其方法。

近年來，隨著物聯網（Internet of Things, IoT）的普及與蓬勃發展，使得原本僅能行使獨立功能的普通物體皆具有網路功能，進而衍生各式各樣的應用。

一般而言，傳統的抽水馬達是設置在蓄水池附近，當水塔中的水不足時，便會控制抽水馬達從蓄水池汲水並送水至水塔。然而，當停水的情況發生且水塔的水不足時，相同的控制方式將導致抽水馬達持續空轉，不僅造成能源的浪費，甚至會造成抽水馬達燒毀，所以必須有人員親自前往關閉抽水馬達。另外，此控制方式無法針對停水的情況對抽水馬達進行最佳化控制，以便達到盡可能地儲水的目的。

有鑑於此，便有廠商提出防止抽水馬達空轉的技術，其透過偵測水流來判斷是否停水，並且在停水時自動關閉抽水馬達。然而，雖然此一控制方式能夠防止抽水馬達空轉，避免造成能源浪費及避免燒毀，但是仍然無法控制抽水馬達使其在停水之前達到盡可能地儲水的目的。換句話說，無法使水塔甚至是蓄水池的水位在停水時段之前維持滿水位，因此仍然無法有效解決抽水馬達的控制靈活性不佳的問題。

綜上所述，可知先前技術中長期以來一直存在抽水馬達的控制靈活性不佳之問題，因此實有必要提出改進的技術手段，來解決此一問題。

本發明揭露一種基於物聯網的抽水馬達控制系統及其方法。

首先，本發明揭露一種基於物聯網的抽水馬達控制系統，此系統包含：傳輸模組、分析模組、感測模組及驅動模組。其中，傳輸模組用以透過物聯網連線自遠端伺服器以接收停水公告，此停水公告包含停水時段及停水區域；分析模組用以分析停水公告以自停水公告中擷取出停水時段及停水區域，並且在預設的馬達位置位於停水區域中時，致能第一信號；感測模組用以電性連接水塔的液位開關，用以持續感測液位開關的液位開關信號以判斷水塔的水位狀態，當水位狀態非滿水位時，致能第二信號；驅動模組用以電性連接抽水馬達，用以在第一信號及第二信號皆為致能且當前時間為停水時段之前時，致能抽水馬達以自蓄水池送水至水塔，當水塔的水位狀態為滿水位或當前時間為停水時段時，禁能抽水馬達。

另外，本發明揭露一種基於物聯網的抽水馬達控制方法，其步驟包括：電性連接水塔的液位開關，以及電性連接抽水馬達；透過物聯網連線自遠端伺服器以接收停水公告，此停水公告包含停水時段及停水區域；分析停水公告以自停水公告中擷取出停水時段及停水區域，並且在預設的馬達位置位於停水區域中時，致能第一信號；持續感測液位開關的液位開關信號以判斷水塔的水位狀態，當水位狀態非滿水位時，致能第二信號；在第一信號及第二信號皆為致能且當前時間為停水時段之前時，致能抽水馬達以自蓄水池送水至水塔，當水塔的水位狀態為滿水位或當前時間為停水時段時，禁能抽水馬達。

本發明所揭露之系統與方法如上，與先前技術的差異在於本發明是透過物聯網連線至遠端分析停水公告以獲得停水時段及停水區域，並且持續感測液位開關信號以判斷水塔是否為滿水位，當抽水馬達位於停水區域內、當前時間在停水時段之前、以及水塔非滿水位時，致能抽水馬達自蓄水池送水至水塔，當水塔為滿水位或當前時間為停水時段時，禁能抽水馬達。

透過上述的技術手段，本發明可以達成提高抽水馬達的控制靈活性之技術功效。

以下將配合圖式及實施例來詳細說明本發明之實施方式，藉此對本發明如何應用技術手段來解決技術問題並達成技術功效的實現過程能充分理解並據以實施。

在說明本發明所揭露之基於物聯網的抽水馬達控制系統及其方法之前，先對本發明所自行定義的名詞作說明，本發明所述的遠端伺服器是指設置於私人組織或政府機關的伺服器，並且連接網際網路提供停水公告。在實際實施上，所述遠端伺服器是以開放資料（Open Data）方式提供停水公告，其資料格式可為XML、JSON等等，所述開放資料是指的是一種經過挑選與許可的資料，這些資料不受著作權、專利權，以及其它管理機制所限制，可以開放給社會公眾，任何人都可以自由出版使用，無論是用於出版或是其它運用皆不加以限制。接著，針對本發明所應用的環境作說明，本發明是應用在水塔與蓄水池之間的抽水馬達，其可與抽水馬達整合或是設置在計算機裝置上，再將計算機裝置以外接的方式電性連接抽水馬達，以便使抽水馬達能夠根據網路上發布的停水公告，在停水之前使水塔及蓄水池維持滿水位。

以下配合圖式對本發明基於物聯網的抽水馬達控制系統及其方法做進一步說明，請先參閱「第1圖」，「第1圖」為本發明基於物聯網的抽水馬達控制系統之系統方塊圖，此系統包含：傳輸模組110、分析模組120、感測模組130及驅動模組140。其中，傳輸模組110用以透過物聯網連線自遠端伺服器以接收停水公告，此停水公告包含停水時段及停水區域，舉例來說，停水時段為「2017-01-02 07:00~17:00」、停水區域為「台北市松山區八德路三段」。在實際實施上，傳輸模組110具有天線以便使用無線傳輸方式連接物聯網，並且運行有網路通訊協定，如：TCP／IP、藍牙、Zigbee、Wi-Fi等等。

分析模組120用以分析停水公告以自停水公告中擷取出停水時段及停水區域，並且在預設的馬達位置位於停水區域中時，致能第一信號。在實際實施上，所述馬達位置係在行動裝置與抽水馬達相鄰時，由行動裝置透過全球定位系統進行定位後生成及傳送，並且由傳輸模組110接收以作為預設的馬達位置。另外，馬達位置亦可為地址，此地址係透過輸入裝置進行輸入所生成，並且儲存在快閃記憶體中。

感測模組130用以電性連接水塔的液位開關，用以持續感測液位開關的液位開關信號以判斷水塔的水位狀態，當水位狀態非滿水位時，致能第二信號。在實際實施上，感測模組130還可持續感測抽水馬達的運轉狀態，當運轉狀態為空轉時，使驅動模組140禁能抽水馬達直到蓄水池的蓄水狀態為滿水位為止。特別要說明的是，水塔的液位開關除了與感測模組130電性連接之外，其原本與抽水馬達的電性連接不變，也就是說，抽水馬達除了以本發明驅動之外，亦保留原先以水塔的液位開關驅動的方式。

驅動模組140用以電性連接抽水馬達，用以在第一信號及第二信號皆為致能且當前時間為停水時段之前時，致能抽水馬達以自蓄水池送水至水塔，當水塔的水位狀態為滿水位或當前時間為停水時段時，禁能抽水馬達。在實際實施上，驅動模組140可使用導線電性連接至液位開關的信號線與抽水馬達的連接端點，以便使抽水馬達同時接受兩者的驅動。

要補充說明的是，上述傳輸模組110、分析模組120、感測模組130及驅動模組140皆可以利用各種方式來實現，包含軟體、硬體或其任意組合。例如，在某些實施方式中，可使用積體電路（Integrated Circuit, IC）晶片、特殊應用積體電路（Application Specific Integrated Circuit, ASIC）、系統單晶片（System on Chip, SoC）等等來實現，在某些實施方式中，可以使用執行在電腦硬體上的電腦程式來實現，所述電腦程式為電腦可讀取及執行的指令，其儲存在電腦可讀取記錄媒體，例如：隨身碟、硬碟、隨機存取記憶體、光碟、軟碟、打孔機等等。

接著，請參閱「第2圖」，「第2圖」為本發明基於物聯網的抽水馬達控制方法之方法流程圖，其步驟包括：電性連接水塔的液位開關，以及電性連接抽水馬達（步驟210）；透過物聯網連線自遠端伺服器以接收停水公告，此停水公告包含停水時段及停水區域（步驟220）；分析停水公告以自停水公告中擷取出停水時段及停水區域，並且在預設的馬達位置位於停水區域中時，致能第一信號（步驟230）；持續感測液位開關的液位開關信號以判斷水塔的水位狀態，當水位狀態非滿水位時，致能第二信號（步驟240）；在第一信號及第二信號皆為致能且當前時間為停水時段之前時，致能抽水馬達以自蓄水池送水至水塔，當水塔的水位狀態為滿水位或當前時間為停水時段時，禁能抽水馬達（步驟250）。透過上述步驟，即可透過物聯網連線至遠端分析停水公告以獲得停水時段及停水區域，並且持續感測液位開關信號以判斷水塔是否為滿水位，當抽水馬達位於停水區域內、當前時間在停水時段之前、以及水塔非滿水位時，致能抽水馬達自蓄水池送水至水塔，當水塔為滿水位或當前時間為停水時段時，禁能抽水馬達。

另外，在步驟250之後，還可持續感測抽水馬達的運轉狀態，當運轉狀態為空轉時，禁能抽水馬達直到蓄水池的蓄水狀態為滿水位為止（步驟260），如此一來，即可避免抽水馬達持續空轉的情況，不但能夠有效節省能源，還可有效避免抽水馬達因空轉而燒毀的情況。

以下配合「第3圖」及「第4圖」以實施例的方式進行如下說明，請先參閱「第3圖」，「第3圖」為應用本發明基於停水公告驅動抽水馬達之示意圖。首先，上述的傳輸模組110、分析模組120、感測模組130及驅動模組140係透過具有運算能力及執行電腦程式指令的計算機裝置300來實現，其中，感測模組130電性連接水塔320的液位開關321；驅動模組140電性連接抽水馬達330，至於原本應用環境中的液位開關321與抽水馬達330之電性連接則維持不變。

假設遠端伺服器310發布停水公告，此時，由於傳輸模組110透過天線301以無線傳輸方式連接物聯網，因此，傳輸模組110能夠從遠端伺服器310接收到停水公告。接著，分析模組120會分析接收到的停水公告，以便從停水公告中擷取出停水時段及停水區域，然後判斷馬達位置是否在停水區域中，若是則致能第一信號，反之則不作任何處理。在實際實施上，其分析可根據時間及地點的格式來識別出時段及區域，進而將其擷取作為停水時段及停水區域，而判斷馬達位置是否在停水區域中的方式，可透過比對文字及地址格式的方式來實現，舉例來說，假設馬達位置為「台北市松山區八德路三段一號」，停水區域為「台北市松山區八德路三段」，由於「三段」包含「三段一號」，所以可判斷為馬達位置在停水區域中，反過來說，假設停水區域為「台北市松山區八德路四段」，由於「四段」不包含「三段」，所以將判斷為馬達位置不在停水區域中。

接下來，感測模組130持續感測液位開關321的液位開關信號以判斷水塔320的水位狀態，當水位狀態非滿水位時，致能第二信號。在實際實施上，由於水位的高低會影響浮球322的位置，所以藉由浮球322的位置則可判斷水位狀態並使液位開關321產生相應的液位開關信號。在此例中，假設馬達位置位於停水區域中、水位狀態非滿水位且當前時間在停水時段之前，那麼，驅動模組140便會因為第一信號及第二信號皆為致能且當前時間在停水時段之前，進而致能抽水馬達330以自蓄水池340經由水管350送水至水塔320，直到水塔320的水位狀態為滿水位或當前時間為停水時段時，才會禁能抽水馬達330以停止繼續送水。另一方面，由於蓄水池340的水經由水管350送水至水塔320，所以蓄水池340的液位開關341在水位不足時也會啟動水閥開關342，使自來水管的水進入至蓄水池340直到滿水位為止。如此一來，即可使水塔320甚至是蓄水池340的水位在停水時段之前維持滿水位，也就是盡可能地儲水，相較於以往需要等到水塔320的水位不足時才會驅動抽水馬達330汲水的控制方式更加具有靈活性。

如「第4圖」所示意，「第4圖」為應用本發明於行動裝置設定馬達位置之示意圖。在實際實施上，預設的馬達位置可透過行動裝置400來進行設定。舉例來說，在行動裝置400與抽水馬達330相鄰時，使用者可透過點選自動偵測元件420，使行動裝置400透過全球定位系統進行定位，並且在地址輸入區塊410中生成相應的地址提供使用者確認，此時，使用者可在確認無誤後點選傳送元件430，傳送地址輸入區塊410中的地址，以便由傳輸模組110接收作為預設的馬達位置。另外，假設行動裝置400與抽水馬達330並不相鄰，使用者亦可直接在地址輸入區塊410中自行輸入地址，接著再點選傳送元件430以進行傳送，並且同樣由傳輸模組110接收以儲存在快閃記憶體中作為預設的馬達位置。要補充說明的是，其傳送可透過網路通訊協定，如：TCP／IP、藍牙、Zigbee、Wi-Fi等等來實現。

綜上所述，可知本發明與先前技術之間的差異在於透過物聯網連線至遠端分析停水公告以獲得停水時段及停水區域，並且持續感測液位開關信號以判斷水塔是否為滿水位，當抽水馬達位於停水區域內、當前時間在停水時段之前、以及水塔非滿水位時，致能抽水馬達自蓄水池送水至水塔，當水塔為滿水位或當前時間為停水時段時，禁能抽水馬達，藉由此一技術手段可以解決先前技術所存在的問題，進而達成提高抽水馬達的控制靈活性之技術功效。

雖然本發明以前述之實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習相像技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之專利保護範圍須視本說明書所附之申請專利範圍所界定者為準。

110‧‧‧傳輸模組

120‧‧‧分析模組

130‧‧‧感測模組

140‧‧‧驅動模組

300‧‧‧計算機裝置

301‧‧‧天線

310‧‧‧遠端伺服器

320‧‧‧水塔

321‧‧‧液位開關

322‧‧‧浮球

330‧‧‧抽水馬達

340‧‧‧蓄水池

341‧‧‧液位開關

342‧‧‧水閥開關

350‧‧‧水管

400‧‧‧行動裝置

410‧‧‧地址輸入區塊

420‧‧‧自動偵測元件

430‧‧‧傳送元件

步驟210‧‧‧電性連接一水塔的一液位開關，以及電性連接一抽水馬達

步驟220‧‧‧透過物聯網連線自一遠端伺服器以接收一停水公告，該停水公告包含一停水時段及一停水區域

步驟230‧‧‧分析該停水公告以自該停水公告中擷取出該停水時段及該停水區域，並且在預設的一馬達位置位於該停水區域中時，致能一第一信號

步驟240‧‧‧持續感測該液位開關的一液位開關信號以判斷該水塔的一水位狀態，當該水位狀態非滿水位時，致能一第二信號

步驟250‧‧‧在該第一信號及該第二信號皆為致能且當前時間為該停水時段之前時，致能該抽水馬達以自一蓄水池送水至該水塔，當該水塔的該水位狀態為滿水位或當前時間為該停水時段時，禁能該抽水馬達

步驟260‧‧‧持續感測該抽水馬達的一運轉狀態，當該運轉狀態為空轉時，該驅動模組禁能該抽水馬達直到該蓄水池的一蓄水狀態為滿水位為止

第1圖為本發明基於物聯網的抽水馬達控制系統之系統方塊圖。 第2圖為本發明基於物聯網的抽水馬達控制方法之方法流程圖。 第3圖為應用本發明基於停水公告驅動抽水馬達之示意圖。 第4圖為應用本發明於行動裝置設定馬達位置之示意圖。

Claims (10)

1. 一種基於物聯網的抽水馬達控制系統，該系統包含： 一傳輸模組，用以透過物聯網連線自一遠端伺服器以接收一停水公告，該停水公告包含一停水時段及一停水區域； 一分析模組，用以分析該停水公告以自該停水公告中擷取出該停水時段及該停水區域，並且在預設的一馬達位置位於該停水區域中時，致能一第一信號； 一感測模組，電性連接一水塔的一液位開關，用以持續感測該液位開關的一液位開關信號以判斷該水塔的一水位狀態，當該水位狀態非滿水位時，致能一第二信號；以及 一驅動模組，電性連接一抽水馬達，用以在該第一信號及該第二信號皆為致能且當前時間為該停水時段之前時，致能該抽水馬達以自一蓄水池送水至該水塔，當該水塔的該水位狀態為滿水位或當前時間為該停水時段時，禁能該抽水馬達。
2. 根據申請專利範圍第1項之基於物聯網的抽水馬達控制系統，其中該感測模組包含持續感測該抽水馬達的一運轉狀態，當該運轉狀態為空轉時，該驅動模組禁能該抽水馬達直到該蓄水池的一蓄水狀態為滿水位為止。
3. 根據申請專利範圍第1項之基於物聯網的抽水馬達控制系統，其中該馬達位置係在一行動裝置與該抽水馬達相鄰時，由該行動裝置透過全球定位系統進行定位後生成及傳送，並且由該傳輸模組接收以作為預設的該馬達位置。
4. 根據申請專利範圍第1項之基於物聯網的抽水馬達控制系統，其中該馬達位置為一地址，該地址係透過一輸入裝置進行輸入所生成，並且儲存在快閃記憶體中。
5. 根據申請專利範圍第1項之基於物聯網的抽水馬達控制系統，其中該遠端伺服器以開放資料（Open Data）方式提供該停水公告。
6. 一種基於物聯網的抽水馬達控制方法，其步驟包括： 電性連接一水塔的一液位開關，以及電性連接一抽水馬達； 透過物聯網連線自一遠端伺服器以接收一停水公告，該停水公告包含一停水時段及一停水區域； 分析該停水公告以自該停水公告中擷取出該停水時段及該停水區域，並且在預設的一馬達位置位於該停水區域中時，致能一第一信號； 持續感測該液位開關的一液位開關信號以判斷該水塔的一水位狀態，當該水位狀態非滿水位時，致能一第二信號；以及 在該第一信號及該第二信號皆為致能且當前時間為該停水時段之前時，致能該抽水馬達以自一蓄水池送水至該水塔，當該水塔的該水位狀態為滿水位或當前時間為該停水時段時，禁能該抽水馬達。
7. 根據申請專利範圍第6項之基於物聯網的抽水馬達控制方法，其中該方法更包含持續感測該抽水馬達的一運轉狀態，當該運轉狀態為空轉時，禁能該抽水馬達直到該蓄水池的一蓄水狀態為滿水位為止的步驟。
8. 根據申請專利範圍第6項之基於物聯網的抽水馬達控制方法，其中該馬達位置係在一行動裝置與該抽水馬達相鄰時，由該行動裝置透過全球定位系統進行定位後所生成及傳送，用以作為預設的該馬達位置。
9. 根據申請專利範圍第6項之基於物聯網的抽水馬達控制方法，其中該馬達位置為一地址，該地址係透過一輸入裝置進行輸入所生成，並且儲存在快閃記憶體中。
10. 根據申請專利範圍第6項之基於物聯網的抽水馬達控制方法，其中遠端伺服器以開放資料（Open Data）方式提供該停水公告。