TWI649583B

TWI649583B - 用於動態環境感知校正裝置

Info

Publication number: TWI649583B
Application number: TW106120006A
Authority: TW
Inventors: 梁文隆; 林文雄
Original assignee: 佐臻股份有限公司
Priority date: 2017-06-15
Filing date: 2017-06-15
Publication date: 2019-02-01
Also published as: TW201905496A

Abstract

一種用於動態環境感知校正裝置，其包含：聲波感測器，係設有控制模組、無線傳輸模組、發射模組和接收模組，控制模組分別電性連接無線傳輸模組、發射模組和接收模組；資料擷取收發器，係通訊連接無線傳輸模組；本地資料庫，係通訊連接資料擷取收發器。其中聲波感測器為超聲波感測器，發射模組為揚聲器，且接收模組為麥克風。因此，本發明藉由(超)聲波感測器的發射模組和接收模組之間的(超)聲波傳遞感測，使得在無法量測到精確值之環境或氣候感測器上，形成動態偵測之回授路徑的效果，並搭配後端本地資料庫的補償校正，而找回環境或氣候感測器量測的值與環境或氣候的關係，因而不需時常更換環境或氣候感測器，俾可使本發明達到延長環境或氣候感測器使用壽命，以及提高環境或氣候感測器其量測的精確度，予以達成功效。

Description

用於動態環境感知校正裝置

本發明係一種用於動態環境感知校正裝置，尤指一種對於環境或氣候所量測之物理值，對其物理值進行補償校正的感知校正裝置。

常見環境、氣候問題，而時常模擬生態環境，造就對環境物質或物理量進行偵測，例如農業、漁業、河川、湖泊、海洋的水質特徵，或是環境空氣、氣壓或光亮度的偵測，或溫溼度偵測，及土壤肥力的偵測等，都是對於人類之經濟、居住的環境或研究開發等作一較精確的數值依據判斷。

目前的環境或氣候偵測方法中，常見為使用取樣的方式，例如取樣試劑或試片(紙)，取樣後於實驗室分析並予以得知局部及靜態的取樣值之資訊。又另一種方式中，與取樣試劑或試片類似，係將感測器置入並偵測環境或氣候中的數值，測完即收回或拔起，都是屬於一靜態的偵測，而無法完全且長時間的得知環境或氣候等資訊。又試劑或試片(紙)其所量測到的靜態值，係無法量化，僅能得知顏色或液體的反應，而得知結果。

進一步舉例說明，在一種感測器中，如用在農業土壤檢測之肥力檢測器，係插置於土壤內作量測，予以量測土壤的酸鹼度(pH)、土壤電導度(EC)等數值。該土壤肥力檢測器剛開始(出廠新的裝置)插置於土壤內部作量測時為正常運作，而當使用一段時間後，於該肥力檢測器的測量棒上則會容易附著青苔、濕氣、水垢或本身測量棒已氧化或金屬腐蝕，均會導致測量土壤肥力之不精確，且會降低使用壽命，其使用壽命低，甚至必須時常更換肥力檢測器。又該肥力檢測器之測量棒受到金屬之氧化或腐蝕時，其所產生的測量電流(離子流)將會不準確。在另一種情況中，其測量棒附著青苔的情況下，當該肥力檢測器於土壤所安置的數量過多時，則不容易清理每一個肥力檢測器之測量棒上的青苔，施工清理是相當大的工程，且相當耗費人力成本。

因此，如前述，用於土壤的肥力檢測器(植物生長)或其它環境或氣候所使用的檢測器(常見為溫度、濕度、氣體、液體等)，沒有在一定的正確感測監控下，其植物生長或環境氣候的狀況都會無法完整得知(僅為靜態偵測)，且無法精確得知其正確的數值。

是故，如何針對以上所論述之缺失加以改進，即為本案申請人所欲解決之技術困難點所在。

有鑑於習用之缺失，因此本發明之目的在於發展一種用於動態環境感知校正裝置，尤指一種對於環境或氣候所量測之物理值，對其物理值進行補償校正而得知精確值的感知校正裝置。

為了達成以上之目的，本發明提供一種用於動態環境感知校正裝置，其包含：一肥力檢測器，該肥力檢測器具有一第一測量棒和一第二測量棒；一聲波感測器，係設有一控制模組、一無線傳輸模組、一發射模組和一接收模組，該控制模組分別電性連接該無線傳輸模組、發射模組和接收模組，該聲波感測器之該發射模組和接收模組個別設置於該第一測量棒和第二測量棒上；一資料擷取收發器，係通訊連接該無線傳輸模組；一本地資料庫，係通訊連接該資料擷取收發器；一中控系統，係分別通訊連接該肥力檢測器和本地資料庫。

其中該聲波感測器為超聲波感測器，該發射模組為揚聲器，且該接收模組為麥克風。

因此，本發明藉由(超)聲波感測器的發射模組和接收模組之間的(超)聲波傳遞感測，使得在無法量測到精確值之環境或氣候感測器上，形成動態偵測之回授路徑的效果，並搭配後端本地資料庫的補償校正，而找回環境或氣候感測器量測的值與環境或氣候的關係，因而不需時常更換環境或氣候感測器，俾可使本發明達到延長環境或氣候感測器使用壽命，以及提高環境或氣候感測器其量測的精確度，予以達成功效。

〔本發明〕

10‧‧‧聲波感測器

11‧‧‧控制模組

12‧‧‧無線傳輸模組

13‧‧‧發射模組

14‧‧‧接收模組

2‧‧‧資料擷取收發器

3‧‧‧本地資料庫

4‧‧‧肥力檢測器

41‧‧‧第一測量棒

42‧‧‧第二測量棒

5‧‧‧中控系統

100‧‧‧土壤

200‧‧‧製造商

300‧‧‧資料庫

第一圖係本發明較佳實施例之用於動態環境感知校正裝置之方塊結構示意圖。

第二圖係本發明較佳實施例之製造商對肥力檢測器進行測試程序的示意圖。

第三圖係本發明較佳實施例之對於剛插置於土壤內測量，且未受到金屬腐蝕或氧化的肥力檢測器之測量棒上，進行超聲波偵測的使用示意圖。

第四圖係本發明較佳實施例之已受到金屬腐蝕或氧化的肥力檢測器之測量棒上，進行超聲波偵測的使用示意圖。

第五圖係本發明較佳實施例之第一圖的方塊結構及其動作原理示意圖。

為了使貴審查委員能清楚了解本發明之內容，係以下列實施例搭配圖式及符號加以說明，敬請參閱之。

請參閱第一圖所示，本發明提供一種用於動態環境感知校正裝置，其包含：一聲波感測器10、一資料擷取收發器2和一本地資料庫3。

該聲波感測器10設有一控制模組11、一無線傳輸模組12、一發射模組13和一接收模組14，該控制模組11分別電性連接該無線傳輸模組12、發射模組13和接收模組14。於本實施例中，該聲波感測器10可為超聲波感測器(Ultrasonic sensor)，該發射模組13為揚聲器(speaker)，且該接收模組14為麥克風(microphone)。又該控制模組11可為微控制器或處理器，該本地資料庫3可為雲端資料庫，且均不以此為限制。

因此，請繼續參閱第二圖所示，其中以土壤肥力檢測器4為例。該本地資料庫3及該每一肥力檢測器4係由製造商200所管理，製造商200其製造該肥力檢測器4，在製程期間，製造商200執行一測試程序以獲得所製造的每一肥力檢測器4之檢測數值，例如酸鹼度(pH)或土壤電導度(EC)可檢測的數值範圍，而彙整儲存於製造商200之資料庫300。儘管所示資料庫300係與製造商200關聯，但可將該資料庫300的資訊傳輸至本地資料庫3並加以系統維護及管理，因此進而藉由測試程序以獲取每一肥力檢測器4的出廠檢測絕對基準值。

該肥力檢測器4可具有一第一測量棒41和一第二測量棒42，並請配合參閱第三圖和第五圖所示，其中使用時即插置於土壤100內，於本實施例中，(超)聲波感測器10之該發射模組13和接收模組14整組可個別設置於該第一測量棒41和第二測量棒42上，且不以此為限制。該每一肥力檢測器4剛製造出廠(即新品)，例如在每一肥力檢測器4出廠後，其量測使用的第一天時間範圍內，即可直接經由肥力檢測器4於土壤100的環境內，藉由第一測量棒41和第二測量棒42之間產生一次或多次的電流(離子流)檢測，而使該每一肥力檢測器4獲取酸鹼度(pH)或土壤電導度(EC)等之檢測數值。由於第一測量棒41和第二測量棒42通常為固體且為金屬材質，而可於該每一肥力檢測器4量測使用的第一天時間範圍內(如前述)，同時使用(超)聲波感測器10對第一測量棒41或第二測量棒42進行偵測，故藉由聲波感測器10為超聲波感測器，其發射模組13和接收模組14之間，產生超聲波震盪的發射及接收之傳遞偵測，以獲取一次或多次的超聲波共振狀態值，例如頻率值。因此進而藉由該每一肥力檢測器4剛製造出廠時，其插置於土壤100內所檢測的一次或多次的電流(離子流)，以及測量棒上所獲取的一次或多次超聲波共振狀態值，其以量測一次或多次的電流(離子流)與一次或多次超聲波共振狀態值兩者之間所相同時間點對應之值，以獲取每一肥力檢測器4出廠後於土壤100內所檢測的相對基準值，一中控系統5分別通訊連接該肥力檢測器4和本地資料庫3，且進而分別藉由中控系統5及資料擷取收發器2，彙整儲存至本地資料庫3。

請再參閱第四圖和第五圖所示，其中以第一測量棒41和第二測量棒42使用多日後於土壤100內受到金屬腐蝕或氧化為例，該第一測量棒41和第二測量棒42受到金屬腐蝕或氧化後其之間產生的電流(離子流)將會衰減降低。因此，在同一天之時間範圍內，同樣藉由第一測量棒41和第二測量棒42之間產生一次或多次的電流(離子流)檢測，而使該每一肥力檢測器4獲取酸鹼度(pH)或土壤電導度(EC)等之檢測數值。同理，而可於該每一肥力檢測器4量測使用的同一天時間範圍內(如前述)，同時使用(超)聲波感測器10對第一測量棒41或第二測量棒42進行偵測，故藉由聲波感測器10為超聲波感測器，其發射模組13和接收模組14之間，產生超聲波震盪的發射及接收之傳遞偵測，以獲取一次或多次的超聲波共振狀態值，例如頻率值。其以量測衰減後之一次或多次的電流(離子流)值與一次或多次超聲波共振狀態值兩者之間所相同時間點對應之值，以獲取每一肥力檢測器4之第一測量棒41或第二測量棒42金屬氧化或腐蝕後所檢測的動態基準值，且進而分別藉由中控系統5及資料擷取收發器2，彙整儲存至本地資料庫3。

因此，藉由本地資料庫3內的檢測絕對基準值和檢測相對基準值之間，或是檢測相對基準值和檢測動態基準值之間，進行本地資料庫3內的分析比對及補償校正。舉例說明，檢測相對基準值和檢測動態基準值之間均利用超聲波偵測，如第一測量棒41或第二測量棒42插置於土壤100內使用一段時間後，而產生金屬腐蝕或氧化，其檢測相對基準值和檢測動態基準值的超聲波頻率值會產生落差偏移(得知落差偏移)，以及電流(離子流)產生衰減降低(得知衰減降低)，即可藉由本地資料庫3內所彙整儲存的資料，例如頻率偏移程度曲線及電流(離子流)的衰減程度曲線，分析出欲補償校正之值，以實際找回該每一肥力檢測器4量測的電流(離子流)值其與土壤所對應的肥力程度為多少，並且由本地資料庫3能分析得知第一測量棒41或第二測量棒42上的氧化及腐蝕程度有多少，而能進一步得知肥力檢測器4是否損壞或堪用，因而不需時常更換肥力檢測器4(不被不正確的肥力檢測器4之量測數值蒙蔽，而不需時常更換肥力檢測器4)，俾可使肥力檢測器4等環境或氣候感測器達到延長使用壽命的效果，並且獲知肥力檢測器4等環境或氣候感測器經本地資料庫3校正後之正確的檢測數值，以提高肥力檢測器4等環境或氣候感測器其量測的精確度，予以達成功效。又可進而避免使用試劑或試片(紙)。

進一步說明，該肥力檢測器4之第一測量棒41和第二測量棒42插置於土壤100內作檢測時，亦可能因土壤100的深度、濕度、酸鹼度不同或土壤100內產生發酵性微生物運作所產生之熱能，而產生不同的電流(離子流)檢測值。於本實施例中，只需藉由本地資料庫3的土壤環境資料參數設定，對不同的土壤環境所產生不同的電流(離子流)檢測值，而進行分析補償校正。

此外，藉由發射模組13和接收模組14之間於第一測量棒41或第二測量棒42上的超聲波共振，而能將第一測量棒41和第二測量棒42上的部分汙染附著物震盪去除，例如灰塵、汙垢。亦可使肥力檢測器4達到延長使用壽命之功效，實為本發明之特點。

綜上所述，因此，本發明藉由(超)聲波感測器10的發射模組13和接收模組14之間的(超)聲波傳遞感測，使得在無法量測到精確值之環境或氣候感測器(如肥力檢測器4)上，形成動態偵測之回授路徑的效果，並搭配後端本地資料庫3的除錯補償校正，而找回環境或氣候感測器量測的值與環境或氣候的關係，因而不需時常更換環境或氣候感測器，俾可使本發明達到延長環境或氣候感測器使用壽命，以及提高環境或氣候感測器其量測的精確度，予以達成功效。

以上所論述者，僅為本發明較佳實施例而已，並非用以限定本發明實施之範圍；故在不脫離本發明之精神與範疇內所作之等效修飾、組合、置換或轉用，皆應涵蓋於本發明之申請專利範圍內。

Claims

一種用於動態環境感知校正裝置，其包含：一肥力檢測器，該肥力檢測器具有一第一測量棒和一第二測量棒；一聲波感測器，係設有一控制模組、一無線傳輸模組、一發射模組和一接收模組，該控制模組分別電性連接該無線傳輸模組、發射模組和接收模組，該聲波感測器之該發射模組和接收模組個別設置於該第一測量棒和第二測量棒上；一資料擷取收發器，係通訊連接該無線傳輸模組；一本地資料庫，係通訊連接該資料擷取收發器；一中控系統，係分別通訊連接該肥力檢測器和本地資料庫。
如申請專利範圍第1項所述之用於動態環境感知校正裝置，其中該聲波感測器為超聲波感測器。
如申請專利範圍第1項所述之用於動態環境感知校正裝置，其中該發射模組為揚聲器，且該接收模組為麥克風。