TWI643071B - Artificial intelligence sensing device calibration system and calibration method - Google Patents

Abstract

本發明係一種人工智慧感測裝置校正系統及校正方法，其校正方式可具以下步驟：S1感測裝置感測數值；S2感測裝置主動透過網路連結一或數個高階裝置；S3感測裝置感測數值與高階裝置感測數值比對且可多段比對；S4確認比對差異是否在設定標準差之差異範圍內；S5比對差異在設定標準差之差異範圍內時感測裝置主動依據高階裝置感測數值校正；S6比對差異不在設定標準差之差異範圍內且經過設定的一段時間仍維持時感測裝置自我診斷故障並回報使用者；藉此本發明可自主學習校正以具較佳精準度功效。

Description

人工智慧感測裝置校正系統及校正方法

本發明關於一種人工智慧感測裝置校正系統及校正方法，主要指一種可自主學習校正之校正系統及方法。

習知感測裝置具有如感測溫度、濕度、壓力、流量、加速度、氣體、pH值…等多種型式之感測器，該感測器電性連接類比/數位轉換器，該類比/數位轉換器電性連接RS-485介面傳輸線與外部電腦或控制器連接，並使感測裝置之感測器感測數值可轉換成數位訊號再傳輸至外部電腦或控制器中，使得使用者可根據該感測數值因應處理，例如可於感測氣體懸浮微粒PM2.5過高時作防塵處理；感測濕度過高時作除濕處理等。

前述感測裝置大多設置可人工校正結構，該校正方式一般由感測器廠商至感測裝置位置以對應儀器作校正，然而當感測裝置數量多、分佈距離遠時將造成校正作業工程耗大費時情形，且該感測裝置一般須一段時間內定期校正，該非校正期間有誤差或故障時人們僅能相信該偵測數值，造成因應該偵測數值的後續處理方向產生錯誤情形。

為改善前述情況雖然可採用較高階之感測裝置提升感測精準度，然而該高階感測裝置成本遠高於一般感測裝置，不易大量普及實施，且具保養過程多較為複雜校正不便缺失。

本發明之主要目的在提供一種可自主學習校正、診斷之感測裝置、系統及方法。

本發明之感測裝置包括至少一感測器、一輸入單元、一微控制單元、一記憶單元、一通訊單元，該輸入單元與感測器電性連接；又該微控制單元電性連接輸入單元，又可產生感測數值及設定程式動作；又該記憶單元與微控制單元電性連接，並可儲存微控制單元處理相關資料；又該通訊單元與微控制單元電性連接，並使感測裝置可回應感測數值主動與外部裝置通過網際網路傳輸作校正。

進一步，該輸入單元具類比/數位轉換器，並可將感測電子類比訊號轉換成數位訊號，又該通訊單元可連結wi-fi或乙太網路或RS-485介面傳輸線。

本發明之校正系統，包括至少一感測裝置、至少一高階裝置，該感測裝置具至少一感測器、一輸入單元、一微控制單元、一記憶單元、一通訊單元，該感測裝置設於感測位置，該感測器與輸入單元電性連接，該輸入單元與微控制單元電性連接，並使感測器可感測訊號傳輸至輸入單元及微控制單元，並產生感測數值；又該記憶單元與微控制單元及電性連接，可儲存微控制單元處理相關資料；又該通訊單元與微處理單元電性連接，並可連結網際網路；又該高階裝置設於遠離感測裝置外部位置，並可連結網際網路，又該高階裝置可感測對應感測裝置之感測物，並產生較感測裝置精準感測數值，並使感測裝置之微控制單元可經由網際網路比對感測裝置與高階裝置之感測數值，並可對應高階裝置之感測數值校正感測裝置。

進一步，本發明更包括可上網設備，使得使用者可由該可上網設備與感測裝置之通訊單元訊息連結作被動校正。

進一步，本發明更包括對應該測感數值之改善設備，該改善設備可與感測裝置透過網路或有線、無線方式傳輸訊息，並可於感測裝置感測異常時由感測裝置本身之微控制單元主動經由通訊單元發送命令控制改善設備作相應改善動作，可作直接有效率因應處理。

本發明採用本發明校正系統之校正方法，包括以下步驟：S1感測裝置感測數值；S2感測裝置主動透過網路連結一或數個高階裝置；S3感測裝置感測數值與高階裝置感測數值比對且可多段比對；S4確認比對差異是否在設定標準差之差異範圍內；S5比對差異在設定標準差之差異範圍內時感測裝置主動依據高階裝置感測數值校正；S6比對差異不在設定標準差之差異範圍內且經過一段設定的時間仍維持時感測裝置自我診斷故障並回報使用者。

本發明前述該S2步驟之高階裝置，可為使用者或他人設置之裝置，又該S4步驟係於感測裝置之微控制單元設定前述比對差異之設定標準差之差異範圍，並由微控制單元比對感測裝置之感測數值與一個高階裝置感測數值比對是否在該設定標準差之差異範圍內，又該高階裝置為複數個時係由微控制單元計算各感測數值占特定比例平均感測數值，並比對該平均感測數值與感測裝置感測數值是否在設定標準差之差異範圍內。

進一步，該微控制單元可判定各高階裝置之部分感測數值特別超過設定標準差之差異範圍時不計算該可能有問題之高階裝置數值。

本發明可採用一般感測裝置，該感測裝置經不斷主動跟隨高成本高階裝置之感測數值作校正，可大幅提升其感測精準度，且可不須令感測裝置業者時常親自至感測裝置位置量測校正，又本發明可由感測裝置自我診斷並主動回報，可防止使用者採用錯誤感測數值作錯誤後續動作，可大幅減小錯誤行為之損失，又本發明之感測裝置可主動控制改善設備作相應改善動作，可大幅提升改善效率。

請參閱圖一，本發明之感測裝置1包括至少一感測器11、一輸入單元12、一微控制單元13、一記憶單元14、一通訊單元15，該感測器11可依需求設置為光電式、電阻式、電感式、磁電式…等各式感測器11，並可產生感測電子訊號；並可具一個或數個感測器11；又該輸入單元12與各感測器11電性連接，並可具類比/數位轉換器，並可將感測電子類比訊號轉換成數位訊號。

微控制單元13電性連接輸入單元12，並可接收該感測數位訊號產生感測數值，又可設定程式作校正、計算及其他執行程式動作；又該記憶單元14與微控制單元13電性連接，並可儲存微控制單元13處理相關資料；又該通訊單元15與微控制單元13電性連接，並使感測裝置1可因應感測數值主動與外部裝置通過網際網路傳輸，該通訊單元15可連結wi-fi、乙太網路或RS-485介面傳輸線。

如圖一、二所示，本發明之校正系統包括至少一感測裝置1、至少一高階裝置2，該高階裝置2可為使用者或他人設置之裝置，設於遠離感測裝置1外部位置，並可連結網際網路，又該高階裝置2可感測對應感測裝置1之感測物，並產生較感測裝置1精準之感測數值，並使感測裝置1之微控制單元13可經由網際網路比對感測裝置1與高階裝置2之感測數值，並可對應高階裝置2之感測數值校正感測裝置1。

請參閱圖一～三，本發明校正方式可具以下步驟：S1感測裝置感測數值；S2感測裝置主動透過網路連結一或數個高階裝置；S3感測裝置感測數值與高階裝置感測數值比對且可多段比對；S4確認比對差異是否在設定標準差之差異範圍內；S5比對差異在設定標準差之差異範圍內時感測裝置主動依據高階裝置感測數值校正；S6比對差異不在設定標準差之差異範圍內且經過一段設定的時間仍維持時感測裝置自我診斷故障並回報使用者。

前述S1步驟之感測裝置1設在預定感測位置，並可依需求感測如氣體、濕度、溫度…等並取得感測數值；又該S2步驟之高階裝置2，可為使用者或他人設置之裝置，該高階裝置2可感測對應前述感測裝置1之感測物並產生其感測數值，又該高階裝置2為多個時可分別產生其個別感測數值，又該感測裝置1設定其微控制單元13可主動透過通訊單元15連結網際網路，並由網際網路與各高階裝置2連結。

前述S3步驟係由感測裝置1之微控制單元13接收一或數個高階裝置2之感測數值後與其本身之感測數值作比對，且可於不同區段分別比對；前述S4步驟係於感測裝置1之微控制單元13設定標準差，該標準差可對應不同感測區段或感測狀況外多種設定，並由微控制單元13比對感測裝置1之感測數值與一個高階裝置2感測數值比對是否在該標準差之差異範圍內，又該高階裝置2為複數個時係由微控制單元13計算各感測數值占特定比例平均感測數值，並比對該平均感測數值與感測裝置1感測數值是否在設定標準差之差異範圍內，又該微控制單元13可判定各高階裝置2之部分感測數值特別超過設定標準差之差異範圍時不計算該可能有問題之高階裝置2數值；又該S5步驟係可藉由高階裝置2之感測數值精準度較佳特性令感測裝置1之微控制單元13主動令其感測數值校正至對應高階裝置2之感測數值。

本發明S6步驟係由感測裝置1之微控制單元13比對其一感測數值與高階裝置2之感測數值差異超過設定標準差之差異範圍時自我診斷異常，並可於設定時間多次感測比對皆具超過設定差異範圍情況可主動經由網際網路或其他方式回報使用者，可防止使用者繼續沿用該異常故障之感測裝置感測數值。

如圖一、二所示，本發明之感測裝置1除了可自主校正外亦可由使用者被動校正，該使用者可藉由如電腦、行動電話或其他可上網路設備3經由網際網路或於感測裝置1位置與通訊單元15連結，並可由使用者直接輸入設定參數校正。

又如圖一、二所示，本發明更包括對應該測感數值之改善設備4，該改善設備4可與感測裝置1透過網路或有線、無線方式傳輸訊息，並可於感測裝置1感測異常時由感測裝置本身之微控制單元13主動經由通訊單元15發送命令控制改善設備4作相應改善動作，可作直接有效率因應處理。

本發明之感測裝置1可於檢測過程中作多次校正，例如可於檢量線不同座標位置間依據對應高階裝置2之感測數值產生不同校正斜率作多區段校正，可具更佳感測精準度。

本發明之感測裝置1可依需求感測設定對應感測物，以感測PM2.5懸浮微粒為例，使用者於設定感測位置設置感測裝置1，並該感測裝置1之感測器11可感測PM2.5懸浮微粒，並使感測裝置1可如S1步驟產生感測數值，又本發明使用者可自行設置一成本高之高階裝置2設於該感測裝置1附近位置，並可提供該感測裝置1及附近其他多個感測裝置1校正學習對象，又該感測裝置1亦可聯結網路得知附近氣象局高階裝置2之感測數值，該數值可提供作校正參數，並可具本發明S2步驟。

本發明可採用使用者自行設置之高階裝置2及其他高階裝置2之比例平均值作校正值，例如使用者之高階裝置2感測數值可佔60%，其他氣象局高階裝置2感測數值佔40%，其組合值與感測裝置1之感測數值作比對，又使用者未自行設置高階裝置2時該感測裝置1亦可主動聯結網路取得附近氣象局高階裝置2之感測數值比對完成本發明S3步驟。

本發明感測裝置1設定如本發明S4步驟可容許設定標準差之差異範圍，例如該容許設定不同感測區段標準差之差異範圍可為20%，又令感測裝置1主動判定其感測數值與高階裝置2之感測數值是否在設定標準差之差異範圍內，並該差異範圍小於20%時感測裝置1可對應高階裝置2之感測數值校正並具如S5步驟動作，又該差異範圍大於20%時感測裝置1可經一段設定時間且數次感測比對後差異範圍仍大於20%認定故障，並由感測裝置1透過網際網路主動回報使用者，並由使用者因應處理，並具本發明S6步驟。

此外，本發明之感測裝置1不一定須透過使用者，可直接由其程式設定於感測異常時發送命令控制如過濾設備之改善設備4作防塵處理，可具快速及有效率因應功效。

此外因氮氧化物、溫度、濕度可能與PM2.5有關，本發明實施時亦可透過較低價之氮氧化物、溫度、濕度度感測裝置1設於多個監測位置，並配合使用者設置或外他人之高階裝置2主動作持續校正，並可達成由數個較低價之感測裝置1達成較精準模擬PM2.5感測功能。

本發明可採用成本較低之一般感測裝置1經不斷主動跟隨高階裝置2之感測數值作校正，可大幅提升其感測精準度(例如每日可校正一次，該日其他時間感測數值可藉由校正具較佳精準度)，且可不須令感測裝置1業者親自至感測裝置1位置量測校正，又本發明可由感測裝置1自我診斷並主動回報，可防止使用者採用錯誤感測數值作錯誤後續動作，可大幅減小錯誤行為之損失。

故由以上所述，本發明為感測裝置突破傳統之校正設計，其功能遠優於習知產品，且可具較佳精準度及易普及化功效，並前述實施例為本發明例示，並非本發明限制，凡依據本發明精神所為之等效改變亦應屬於本發明範疇內。

1‧‧‧感測裝置

11‧‧‧感測器

12‧‧‧輸入單元

13‧‧‧微控制單元

14‧‧‧記憶單元

15‧‧‧通訊單元

2‧‧‧高階裝置

3‧‧‧可上網設備

4‧‧‧改善設備

S1‧‧‧感測裝置感測數值

S2‧‧‧感測裝置主動透過網路連結一或數個高階裝置

S3‧‧‧感測裝置感測數值與高階裝置感測數值比對且可多段比對

S4‧‧‧確認比對差異是否在設定標準差之差異範圍內

S5‧‧‧比對差異在設定標準差之差異範圍內時感測裝置主動依據高階裝置感測數值校正

S6‧‧‧比對差異不在設定標準差之差異範圍內且經過一段設定的時間仍維持時感測裝置自我診斷故障並回報使用者

圖一係本發明之感測裝置架構示意圖。

圖二係本發明之校正系統架構示意圖。

圖三係本發明之校正方法流程圖。

Claims (5)

1. 一種感測裝置校正系統之校正方法，該校正系統包括：至少一感測裝置，具至少一感測器、一輸入單元、一微控制單元、一記憶單元、一通訊單元，該感測裝置設於感測位置，該感測器與輸入單元電性連接，該輸入單元與微控制單元電性連接，並使感測器可感測訊號傳輸至輸入單元及微控制單元，並產生感測數值；又該記憶單元與微控制單元及電性連接，可儲存微控制單元處理相關資料；又該通訊單元與微處理單元電性連接，並可連結網際網路；至少一高階裝置，可為使用者或他人設置之裝置，設於遠離感測裝置外部位置，並可連結網際網路，又該高階裝置可感測對應感測裝置之感測物，並產生較感測裝置精準感測數值，並使感測裝置之微控制單元可經由網際網路比對感測裝置與高階裝置之感測數值，並可對應高階裝置之感測數值校正感測裝置；又該校正方法包括以下步驟：S1感測裝置感測數值；S2感測裝置主動透過網路連結一或數個高階裝置；S3感測裝置感測數值與高階裝置感測數值比對且可多段比對；S4確認比對差異是否在設定標準差之差異範圍內；S5比對差異在設定標準差之差異範圍內時感測裝置主動依據高階裝置感測數值校正； S6比對差異不在設定標準差之差異範圍內且經過一段設定的時間仍維持時感測裝置自我診斷故障並回報使用者；又該S2步驟之高階裝置可為使用者或他人設置之高階裝置，又該S4步驟係於感測裝置之微控制單元設定標準差，該標準差可對應不同感測區段或感測狀況作多種設定；又該微控制單元可於經過一段設置的時間判定各高階裝置之部分感測數值特別超過設定標準差之差異範圍時不計算該可能有問題之高階裝置感測數值。
2. 如請求項1所述之感測裝置校正系統之校正方法，其中該校正系統更包括可上網設備，使得使用者可由該可上網設備與感測裝置之通訊單元訊息連結作被動校正。
3. 如請求項1所述之感測裝置校正系統之校正方法，其中該校正系統更包括對應該測感數值之改善設備，該改善設備可與感測裝置透過網路或有線、無線方式傳輸訊息，並可於感測裝置感測異常時由感測裝置本身之微控制單元主動經由通訊單元發送命令控制改善設備作相應改善動作。
4. 如請求項1所述之感測裝置校正系統之校正方法，其中該S3及S4步驟由微控制單元比對感測裝置之感測數值與一個高階裝置感測數值比對是否在該設定標準差之差異範圍內。
5. 如請求項1所述之感測裝置校正系統之校正方法，其中該S3及S4步驟之高階裝置為複數個時係由微控制單元計算各感測數值占特 定比例平均感測數值，並比對該平均感測數值與感測裝置感測數值是否在設定標準差之差異範圍內。