TWI645136B - 室內空氣品質調整系統 - Google Patents

Abstract

本發明提出一種室內空氣品質調整系統，包含複數個固定偵測器、無人自走平台及雲端運算平台。固定偵測器偵測室內區域中各指定位置的室內空氣品質。無人自走平台依據一指定路線後於室內區域中移動。當各室內空氣品質的其中之一到達一空氣污染警示值，無人自走平台的處理單元控制無人自走平台朝向對應的指定位置移動，並控制無人自走平台所搭載的空氣濾清裝置啟動進行空氣濾清作業。雲端運算平台透過網際網路接收各固定偵測器偵測到的各室內空氣品質及無人自走平台的機動偵測器偵測到的機動空氣品質，且雲端運算平台連接到一外部資料來源，用以取得室外空氣品質偵測結果。

Description

室內空氣品質調整系統

本發明有關於空氣濾清系統，特別是關於一種室內空氣品質調整系統。

現行空氣污染偵測及監控，主要係由官方或學術機構，在選定的地點設置偵測站點進行室外偵測，從而透過這些偵測站點取得的數據，提供空污指數（例如PM 2.5濃度）以及分布狀況。

前述的偵測結果及分布可以透過網路即時更新資料庫，資料庫中的數據通常也會提供一公開的通訊協定及連結，供外界隨時透過網路連接取得空氣品質偵測結果。但是，偵測站點的選定，往往跟區域發展高度關連，形成另類的城鄉差距。都會地區、人口密集地區、工業區可能會有相對密集的站點設置，而偏鄉地區，即便是鄰近高度污染源，偵測站點的設置數量就相對稀疏。此外，前述偵測站點是針對室外環境的空污狀態進行偵測，室內部分又牽涉到房屋內部狀況與室外空氣品質的交互作用，而有不同的空污狀態，一般人並無法了解其室內的空氣品質狀態。常見的問題在於，一般人可能因為透過公開資訊取得室外空氣品質不良的警示而盡量待在室內，結果室內空氣品質卻又因為各種交互作用而有礙健康，人們卻不得而知。

室內空氣品質不易掌握，除了室外空氣品質之外，室內的空調狀況、污染源是影響室內空氣品質的主要因素，這些是無法透過公開室外空氣品質資料庫所能取得的資料。此外，固定設置的監測機制（例如先前技術中，具有空氣品質偵測功能的空氣清淨機）只能監測並清淨固定室內空間的室內空氣品質。

如前所述，室內的空調狀況、污染源是影響室內空氣品質的主要因素，特別是室內空氣不流通造成粉塵危害人體。室內會有粉塵的因素又會更多，不僅是外面所傳進來的粉塵外，還有可能因為寢具中的塵蟎，在空氣中流動的灰塵。現有的空氣濾清產品能過濾這些微型粉塵粒子，但是大多都是需要人們去手動的開啟還有設定，而且只能被動的進行空氣濾清，無法主動地協助找出污染源。

另外，現有的空氣濾清產品只能手動或定時啟動，不必然是在最需要空氣濾清時啟動，造成電力的浪費。即便是搭載空氣偵測器的產品，也只能掌握局部的空氣品質，無法涵蓋整個室內空間。

因此，即便是家用空氣濾清裝置已經成為越來越普遍的家電，但因為對於室內空氣品質狀況並不請清楚，空氣濾清裝置可能無法再正確的時間開啟，或是無法被擺設在空污狀況最嚴重的區域，而導致空氣濾清效率不佳，而且能源效率也不佳。

鑑於上述問題，本發明提出一種室內空氣品質調整系統，係可有效率的進行室內空氣品質調整，且有利於遠端進行資料收集以及管理。

本發明之室內空氣品質調整系統，用於監控並調整一室內區域的空氣品質，室內空氣品質調整系統包含複數個固定偵測器、一無人自走平台以及一雲端運算平台。

固定偵測器分別裝設於室內區域的複數個指定位置，偵測各指定位置的室內空氣品質，且各固定偵測器分別具有一第一通訊介面，用以對外傳輸各室內空氣品質。無人自走平台依據一指定路線後於室內區域中移動，其中無人自走平台至少搭載一第二通訊介面、一處理單元、一機動偵測器、一機動空氣濾清裝置以及一雲端運算平台。第二通訊介面由第一通訊介面接收各室內空氣品質，且第二通訊介面透過一網路橋接裝置連接於一網際網路；處理單元連接於第一通訊介面，接收各室內空氣品質；且處理單元產生指定路線，以控制無人自走平台移動；機動偵測器，隨無人自走平台移動，偵測一機動空氣品質；以及機動空氣濾清裝置，連接於處理單元，受處理單元控制而開啟或是關閉。雲端運算平台，透過一網際網路接收各固定偵測器偵測到的各室內空氣品質及機動偵測器偵測到的機動空氣品質，且雲端運算平台連接到一外部資料來源，用以取得室外空氣品質偵測結果。其中，處理單元中設定一空氣污染警示值；當各室內空氣品質的其中之一到達空氣污染警示值，處理單元控制無人自走平台朝向對應的指定位置移動，並控制空氣濾清裝置啟動進行空氣濾清作業。

於至少一具體實施例中，第一通訊介面是一無線傳輸介面。

於至少一具體實施例中，無人自走平台為地面行走平台或是小型飛行器。

於至少一具體實施例中，指定路線局部地延伸到室內區域之外。

於至少一具體實施例中，第二通訊介面是一無線傳輸介面。

於至少一具體實施例中，當各室內空氣品質的其中之一到達空氣污染警示值，處理單元依據對應的指定位置，於室內區域中劃設一工作區，並控制無人自走平台移動至工作區，以啟動機動空氣濾清裝置。

於至少一具體實施例中，雲端運算平台提供一資料瀏覽功能，依據一授權請求提供室內空氣品質以及機動空氣品質之資料輸出，且雲端運算平台接受一遠端裝置發出之一授權請求以進行登入，以透過遠端裝置瀏覽各室內空氣品質以及機動空氣品質之資料。

於至少一具體實施例中，遠端裝置可傳送一當前位置至雲端運算平台，使雲端運算平台依據當前位置，由外部資料來源取得對應當前位置的室外空氣品質偵測結果，並傳送至遠端裝置。

於至少一具體實施例中，依據一空氣品質警示值，雲端運算平台於遠端裝置的當前位置所對應的室外空氣品質偵測結果到達空氣品質警示值，主動推播一室外空氣污染警告訊息至遠端裝置。

於至少一具體實施例中，室內空氣品質調整系統更包含至少一空調設備，且處理單元可透過第二通訊介面連線空調設備，以啟動空調設備。

本發明係將機動偵測器安裝於無人自走平台，透過路線設定或是無人自走平台 自身的探索機制，可以讓機動偵測器移動於室內區域中不同地點之間。透過室內區域中不同地點的空氣品質即時資訊收集，有助於使用者尋找可能的污染源，並且加以排除。另外，本發明還透過雲端運算平台收集內部及外部資料，而可利用大數據分析污染源，並決定最佳的室內空氣品質調整策略。雲端運算平台還有利於使用者透過遠端裝置（如智慧手機）瀏覽資訊、控制室內空氣品質調整系統或是接收即時警示。

請參閱圖1所示，為本發明實施例所揭露的室內空氣品質調整系統100，用於監控並調整一室內區域空氣品質。室內空氣品質調整系統100包含多個固定偵測器110、一無人自走平台120以及一雲端運算平台200。

如圖1及圖2所示，多個固定偵測器110分別裝設於室內區域的多個指定位置，偵測各指定位置的室內空氣品質。固定偵測器110分別具有一第一通訊介面112，用以對外傳輸各室內空氣品質。於一具體實施例中，第一通訊介面112是無線傳輸介面，透過Wi-Fi傳輸協定、藍牙傳輸協定或ZigBee傳輸協定傳輸各室內空氣品質。

如圖1所示，無人自走平台120可依據一指定路線，受控制後於室內區域中依據指定路線移動。無人自走平台120可為地面行走平台，例如微型無人車、掃地機器人等，無人自走平台120也可以是小型飛行器，例如多軸飛行器，於空中飛行。小型飛行器的移動更不受平面限制，而可進一步在不同樓層之間移動，使得室內區域可以拓展到多個樓層，甚至使指定路線局部地延伸到室內區域之外。

前述無人自走平台120的選項僅為例示，並非用以限定可行的實施方式。無人自走平台120的具體結構並非本案所欲改良之技術課題，且為依據通常知識可輕易實施，因此具體結構細節以下不再贅述。

如圖1所示，無人自走平台120至少搭載一第二通訊介面122、一處理單元124、一機動偵測器126以及一機動空氣濾清裝置128。

第二通訊介面122是無線傳輸介面，透過Wi-Fi傳輸協定、藍牙傳輸協定或ZigBee傳輸協定，由第一通訊介面112接收各室內空氣品質。第二通訊介面122可透過一網路橋接裝置（例如Wi-Fi AP）連接至網際網路。

處理單元124連接於第一通訊介面112，以接收各室內空氣品質。處理單元124用以產生指定路線，控制無人自走平台120移動。指定路線可以是由外部輸入設定值（例如轉折點、虛擬牆），由處理單元124接收外部輸入設定值，並依據外部輸入設定值產生指定路線。處理單元124也可以啟動一地圖探索機制（例如掃地機器人的探索機制），探索室內區域，以自行建立室內區域的地圖，並產生一可完整走過整個室內區域的指定路徑。在這種地圖探索機制中，可以透過定位輔助設備來輔助定位以提升定位精確度，或是設定虛擬牆來設定無人自走平台120的移動範圍。前述的定位輔助設備可以是Wi-Fi設備、藍牙設備或ZigBee設備，實際上就是無人自走平台120本身所搭載的第二通訊介面122，以網路橋接器或固定偵測器110的第一通訊介面112為定位站進行三角定位。此外，也可以是設置在室內區域的RFID或紅外線發射器，而無人自走平台120上搭載對應的RFID讀取器或紅外線接收器讀取RFID或接收紅外線訊號，以判斷當前所在地點。

機動偵測器126用以隨無人自走平台120移動，於指定路徑上偵測一機動空氣品質。所述機動空氣品質的數據除了空氣污染狀況的偵測值之外，還包含取得偵測值的位置資訊。指定路徑實際上可以局部地延伸到室外區域（所述室內區域外部），使得機動空氣品質可以進一步包含對應於室內區域的室外空氣品質。

於一具體實施例中，空氣品質的偵測值為PM 2.5粉塵濃度，但不排除其他形式污染。

機動空氣濾清裝置128連接於處理單元124，受處理單元124控制而開啟或是關閉。

其中，處理單元124中設定一空氣污染警示值。當各室內空氣品質的其中之一到達空氣污染警示值，處理單元124控制無人自走平台120朝向對應的指定位置移動，並控制空氣濾清裝置啟動進行空氣濾清作業。更具體的作法是，當一或多個指定位置的室內空氣品質（例如PM 2.5濃度）到達空氣污染警示值（PM 2.5濃度上限），處理單元124依據對應的指定位置，於室內區域中劃設一工作區。接著處理單元124控制無人自走平台120移動至工作區，並啟動機動空氣濾清裝置128濾清空氣以調整空氣品質，並且即時依據一或多個指定位置的室內空氣品質的變化改變工作區，而將無人自走平台120移動至新的工作區。最後，於所有指定位置的室內空氣品質低於空氣污染警示值時關閉機動空氣濾清裝置128。如此一來，機動空氣濾清裝置128就可以在空氣品質低落時被啟動，並且在空氣品質到達要求標準後關閉，使得能源效率達到最佳化。

空氣污染警示值可以是PM 2.5粒子濃度上限、揮發性有機氣體（例如甲醛）濃度上限、二氧化碳濃度上限、一氧化碳濃度上限、氮氧化物(NOx)濃度上限，甚至是臭氧（來自運作中的電器或電子產品）濃度上限。處理單元124即時比對當前室內空氣品質偵測結果與空氣污染警示值，若室內空氣品質偵測結果到達空氣污染警示值，處理單元124將執行對應作業。如果空氣污染是PM 2.5粒子，則可啟動機動空氣濾清裝置128。若空氣污染是揮發性有機氣體、二氧化碳、一氧化碳、氮氧化物(NOx)或臭氧，無法使用一般空氣濾清機制處理，則可啟動其他的處理機制或是發出警示。

此外，處理單元124也持續監控機動空氣品質。處理單元124控制無人自走平台120依據指定路徑或地圖探索機制移動，並以機動偵測器126以分析空氣污染狀況最嚴重的位置。

雲端運算平台200透過網際網路接收固定偵測器110偵測到的室內空氣品質及機動偵測器126偵測到的機動空氣品質。雲端運算平台200還連接到一外部資料來源300，用以取得室外空氣品質偵測結果，所述室外空氣品質偵測結果包括偵測值及偵測地點。雲端運算平台200可以作為一資料中繼及備份站台，用以記錄位於室內區域的固定偵測器110偵測到的室內空氣品質及機動偵測器126偵測到的機動空氣品質。

如圖2所示，室內空氣品質調整系統100之雲端運算平台200可進一步提供一資料瀏覽功能，依據一授權請求提供室內空氣品質以及機動空氣品質之資料輸出。使用者可透過一遠端裝置400連線至雲端運算平台200，並發出一授權請求以登入雲端運算平台200。遠端裝置400為一可攜式無線電子裝置，透過執行一軟體連接雲端運算平台200。可攜式無線電子裝置可為智慧型手機、平板電腦、導航裝置、或筆記型電腦。遠端裝置400可以透過Wi-Fi連接到網際網路再連線到雲端運算平台200，也可以是透過行動通訊網路連接到網際網路再連線到雲端運算平台200。使用者可透過遠端裝置400瀏覽室內空氣品質以及機動空氣品質之資料。同時，遠端裝置400也可以透過雲端運算平台200即時監控無人自走平台120及機動空氣濾清裝置128的運作狀態，並可手動輸入指定路線的設定值以及手動開啟或關閉機動空氣濾清裝置128。

圖1及圖2中所示的雲端運算平台200雖然僅連接於一個無人自走平台120，但實際上雲端運算平台200可以連接到位於不同室內空間的無人自走平台120，而各自形成不同的室內空氣品質調整系統100。使用者端的遠端裝置400的授權請求可以對應於其中一個室內空間，也可以是同時對應於多個室內空間。

此外，遠端裝置400授權請求登入雲端運算平台200之後，遠端裝置400可傳送一當前位置至雲端運算平台200，使雲端運算平台200依據當前位置，由外部資料來源300取得對應當前位置的室外空氣品質偵測結果，並傳送至遠端裝置400，以供使用者參考。此外，依據一空氣品質警示值，雲端運算平台200可以於遠端裝置400的當前位置所對應的室外空氣品質偵測結果到達空氣品質警示值，主動推播一室外空氣污染警告訊息至遠端裝置400。此外，空氣品質警示值可為一官方標準，設定於雲端運算平台200，或是由遠端裝置400所設定，並傳送至雲端運算平台200。

透過雲端運算平台200的記錄，再透過遠端裝置400接收資料，可以透過曲線圖的產生，分析最大粉塵濃度和最小粉塵濃度值出現的時間以及地點，以及近期的粉塵濃度值變化。透過長期的監控，可以觀察出在某一個時間點或是時段，當中的粉塵濃度會突然偏高，是屋內的空氣品質變糟，並且去探討為何濃度會變高的主因，避免和防範那些行為或是物品，來達到最佳的室內空氣品質。

雖然固定偵測器110是固定分布設置在室內中，只能大區域的分析屋污染源，但是利用無人自走平台120的地圖探索機制，配合機動偵測器126取得的即時訊息，可以即時改變指定路線，逐漸縮小無人自走平台120的地圖探索機制所探索區域，確實對污染源位置進行定位。並且機動空氣濾清裝置128可以隨同無人自走平台120移動到污染源附近，達到最佳化的空氣濾清效果。

另外，由於雲端運算平台200可以透過外部資料來源300取得室外空氣品質偵測結果，因此可以進一步利用大數據分析，利用時間序分析潛在室內空氣污染源，並探討室內以及室外空氣交互作用，從而讓室內空氣濾清機制的運作，達到最佳化的運作效果。例如，雲端運算平台200由外部資料來源300得到室外空氣品質到達空氣污染警示值時，雲端運算平台200可以傳送警示至處理單元124，使處理單元124啟動空調設備130甚至是機動空氣濾清裝置128（即時室內空氣品質尚未到達空氣污染警示值），進行關閉對外換氣、強制對外排氣、於可能受影響區域啟動空氣濾清裝置等，降低室外空氣品質對室內區域的影響。

如圖3所示，室內空氣品質調整系統100還可以包含其他固定設置的空調設備130。這些空調設備130包含固定設置的空氣濾清裝置、換氣設備、氣窗自動開啟/關閉設備等。於劃設工作區並移動機動空氣濾清裝置128，處理單元124也可以透過第二通訊介面122連線空調設備130，並啟動空調設備130以加強空氣品質的調整。同樣地，於所有指定位置的室內空氣品質低於空氣污染警示值時，處理單元124關閉空調設備130。

如前所述，先前技術中室內空氣濾清機制無法於正確時間點開啟以及關閉，導致能源效率不佳問題。於本發明實施例中，處理單元124可在正確時機開啟或關閉機動空氣濾清裝置128。當然，有部分的污染，例如氣體污染（一氧化碳、二氧化碳）是機動空氣濾清裝置128不能消除的，則處理單元124可以啟動空調設備130，例如換氣設備、氣窗自動開啟/關閉設備等，強制室內空氣與室外空氣進行交換。或是，在偵測到危險氣體（一氧化碳、二氧化碳）到達空氣污染警示值時，雲端運算平台200可以推播一警告訊息至指定對象或消防警政單位，以尋求第三方的協助。二氧化碳的快速波動，也可以用於判斷室內人員的數量變化，從而應用於保全系統，判斷室內區域是否被入侵。

本發明係將機動偵測器126安裝於無人自走平台120，透過路線設定或是無人自走平台120自身的探索機制，可以讓機動偵測器126移動於室內區域中不同地點之間。透過室內區域中不同地點的空氣品質即時資訊收集，有助於使用者尋找可能的污染源，並且加以排除。空氣品質即時資訊收集可以作為大數據的基礎，利用大數據分析而可進行更多的利用。

100‧‧‧室內空氣品質調整系統

110‧‧‧固定偵測器

112‧‧‧第一通訊介面

120‧‧‧無人自走平台

122‧‧‧第二通訊介面

124‧‧‧處理單元

126‧‧‧機動偵測器

128‧‧‧機動空氣濾清裝置

130‧‧‧空調設備

200‧‧‧雲端運算平台

300‧‧‧外部資料來源

400‧‧‧遠端裝置

圖1是本發明實施例所揭露的一種室內空氣品質調整系統的系統方塊圖。 圖2是本發明實施例所揭露的室內空氣品質調整系統的另一系統方塊圖，揭露連接一遠端裝置。 圖3是本發明實施例所揭露的室內空氣品質調整系統的又一系統方塊圖，揭露更包含一空調設備。

Claims (10)

1. 一種室內空氣品質調整系統，用於監控並調整一室內區域的空氣品質，該室內空氣品質調整系統包含： 複數個固定偵測器，分別裝設於該室內區域的複數個指定位置，偵測各指定位置的室內空氣品質，且各該固定偵測器分別具有一第一通訊介面，用以對外傳輸各該室內空氣品質； 一無人自走平台，依據一指定路線後於該室內區域中移動，其中該無人自走平台至少搭載： 一第二通訊介面，由該第一通訊介面接收各該室內空氣品質，且該第二通訊介面透過一網路橋接裝置連接於一網際網路； 一處理單元，連接於該第一通訊介面，接收各該室內空氣品質；且該處理單元產生該指定路線，以控制該無人自走平台移動； 一機動偵測器，隨該無人自走平台移動，偵測一機動空氣品質；以及 一機動空氣濾清裝置，連接於該處理單元，受該處理單元控制而開啟或是關閉；以及 一雲端運算平台，透過該網際網路接收各該固定偵測器偵測到的各該室內空氣品質及該機動偵測器偵測到的該機動空氣品質，且該雲端運算平台連接到一外部資料來源，用以取得室外空氣品質偵測結果； 其中，該處理單元中設定一空氣污染警示值；當各該室內空氣品質的其中之一到達該空氣污染警示值，該處理單元控制該無人自走平台朝向對應的該指定位置移動，並控制空氣濾清裝置啟動進行空氣濾清作業。
2. 如請求項1所述的室內空氣品質調整系統，其中，該第一通訊介面是一無線傳輸介面。
3. 如請求項1所述的室內空氣品質調整系統，其中，該無人自走平台為地面行走平台或是小型飛行器。
4. 如請求項1所述的室內空氣品質調整系統，其中，該指定路線局部地延伸到該室內區域之外。
5. 如請求項1所述的室內空氣品質調整系統，其中，該第二通訊介面是一無線傳輸介面。
6. 如請求項1所述的室內空氣品質調整系統，其中，當各該室內空氣品質的其中之一到達該空氣污染警示值，該處理單元依據對應的該指定位置，於該室內區域中劃設一工作區，並控制該無人自走平台移動至該工作區，以啟動該機動空氣濾清裝置。
7. 如請求項1所述的室內空氣品質調整系統，其中，該雲端運算平台提供一資料瀏覽功能，依據一授權請求提供該室內空氣品質以及該機動空氣品質之資料輸出，且該雲端運算平台接受一遠端裝置發出之該授權請求以進行登入，以透過該遠端裝置瀏覽各該室內空氣品質以及該機動空氣品質之資料。
8. 如請求項7所述的室內空氣品質調整系統，其中，該遠端裝置可傳送一當前位置至該雲端運算平台，使該雲端運算平台依據該當前位置，由該外部資料來源取得對應該當前位置的室外空氣品質偵測結果，並傳送至該遠端裝置。
9. 如請求項8所述的室內空氣品質調整系統，其中，依據該空氣品質警示值，該雲端運算平台於該遠端裝置的該當前位置所對應的室外空氣品質偵測結果到達該空氣品質警示值，主動推播一室外空氣污染警告訊息至該遠端裝置。
10. 如請求項1所述的室內空氣品質調整系統，更包含至少一空調設備，且該處理單元可透過該第二通訊介面連線該空調設備，以啟動該空調設備。