TWI681155B - 氣體淨化裝置 - Google Patents

Abstract

氣體淨化裝置用以接收化學液體以與氣體混合，並用以淨化氣體。氣體淨化裝置包括多個液體狀態偵測器、多個氣體狀態偵測器、多個幫浦馬達、氣體驅動馬達以及控制器。液體狀態偵測器配置在傳輸化學液體的傳輸通道中，偵測化學液體的多個液體狀態資訊。氣體狀態偵測器配置在傳輸氣體的傳輸通道中，用以偵測氣體的多個氣體狀態資訊。控制器針對液體狀態資訊以及氣體狀態資訊進行運算，藉以調整第一設定值以及第二設定值。第一設定值以及第二設定值分別用以驅動幫浦馬達以及氣體驅動馬達。

Description

氣體淨化裝置

本發明是有關於一種氣體淨化裝置，且特別是有關於一種智能式氣體淨化裝置。

在習知技術的領域中，氣體淨化裝置著重於物理特徵信號的偵測，並依據所偵測出的物理特徵信號來判斷氣體淨化裝置有無發生動作異常，並進行停機以及排休的動作。也就是說，在習知技術領域中，僅能針對氣體淨化裝置的操作進行監測，並無法針對氣體淨化裝置執行線上即時的調整動作，並維持氣體淨化裝置的工作效能。

本發明提供一種氣體淨化裝置，可即時調整幫浦馬達以及氣體驅動馬達的設定值，以提升工作效能。

本發明的氣體淨化裝置用以接收化學液體以與氣體混合，並用以淨化氣體。氣體淨化裝置包括多個液體狀態偵測器、多個氣體狀態偵測器、多個幫浦馬達、氣體驅動馬達以及控制器。 多個液體狀態偵測器配置在傳輸化學液體的傳輸通道中，偵測化學液體的多個液體狀態資訊。氣體狀態偵測器配置在傳輸氣體的傳輸通道中，用以偵測氣體的多個氣體狀態資訊。控制器耦接液體狀態偵測器以及流體狀態偵測器，針對液體狀態資訊以及氣體狀態資訊進行運算，藉以調整第一設定值以及第二設定值。

在本發明的一實施例中，氣體淨化裝置更包括多個振動偵測器以及多個電器信號偵測器。振動偵測器分別與幫浦馬達以及氣體驅動馬達相鄰設置，用以偵測幫浦馬達以及氣體驅動馬達的多個振動資訊。電器信號偵測器分別耦接幫浦馬達以及氣體驅動馬達，用以偵測幫浦馬達以及氣體驅動馬達的多個驅動信號。

在本發明的一實施例中，上述的控制器更依據振動資訊以及驅動信號以調整第一設定值以及第二設定值的至少其中之一。

在本發明的一實施例中，上述的控制器萃取液體狀態資訊的多個液體狀態特徵值，萃取氣體狀態資訊的多個氣體狀態特徵值，並使液體狀態特徵值、以及氣體狀態特徵值輸入至類神經網路系統以產生第一設定值以及第二設定值。

在本發明的一實施例中，上述的控制器在訓練時間區間中，依據所接收的液體狀態特徵值以及氣體狀態特徵值來使類神經網路系統執行訓練動作，並藉以調整類神經網路系統中的多個權重值。

在本發明的一實施例中，上述的液體狀態偵測器包括液 體壓力偵測器、酸鹼值偵測器、氧化還原電位偵測器、液體溫度偵測器、液體流量偵測器以及導電度偵測器。

在本發明的一實施例中，上述的氣體狀態偵測器包括氣體溫度偵測器、氣體濃度偵測器以及風速計。

在本發明的一實施例中，上述的氣體溫度偵測器以及氣體濃度偵測器分別設置在氣體淨化裝置的進氣口以及出氣口，風速計設置在氣體淨化裝置的出氣口。

在本發明的一實施例中，氣體淨化裝置更包括顯示裝置。顯示裝置耦接至控制器，用以顯示液體狀態資訊、氣體狀態資訊、第一設定值以及第二設定值的至少其中之一。

在本發明的一實施例中，氣體淨化裝置更包括加藥液體槽、加藥馬達以及藥槽液位偵測器。加藥液體槽用以容置化學藥物。加藥馬達耦接在加藥液體槽上，提供化學藥物以與水混合以產生化學液體。藥槽液位偵測器耦接在加藥液體槽上，偵測加藥液體槽上的藥槽液位。

基於上述，本發明的氣體淨化裝置設置一控制器，並使控制器針對液體狀態資訊以及氣體狀態資訊進行運算，以調整用來操控幫浦馬達以及氣體驅動馬達的第一設定值以及第二設定值。如此一來，氣體淨化裝置的幫浦馬達以及氣體驅動馬達的動作可依據氣體淨化裝置中，氣體、液體實際的物理狀態來進行調整，可維持並提升氣體淨化裝置的工作效能。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉 實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

100、500‧‧‧氣體淨化裝置

110‧‧‧殼體

LS1~LS9‧‧‧液體狀態偵測器

AS1~AS3‧‧‧氣體狀態偵測器

141、142‧‧‧幫浦馬達

143‧‧‧氣體驅動馬達

120、510‧‧‧控制器

130‧‧‧化學液體槽

170‧‧‧加藥裝置

171‧‧‧加藥馬達

PI1‧‧‧傳輸通道

LSX‧‧‧液體狀態資訊

ASX‧‧‧氣體狀態資訊

INLET‧‧‧進氣口

OUTLET‧‧‧出氣口

SV1、SV2‧‧‧設定值

VS1、VS2、VS3‧‧‧振動偵測器

S210~S250‧‧‧運算流程的步驟

IN1~IN4‧‧‧輸入

HL‧‧‧隱藏層

OU1~OU3‧‧‧設定值

TOUT‧‧‧期望輸出

OUT‧‧‧輸出

ND‧‧‧節點

LK1‧‧‧鏈結

ERR‧‧‧誤差資訊

520‧‧‧顯示裝置

530‧‧‧遠端電子裝置

圖1繪示本發明一實施例的氣體淨化裝置的示意圖。

圖2繪示本發明實施例的控制器的運算流程示意圖。

圖3繪示本發明一實施例的類神經網路系統的架構圖。

圖4繪示本發明一實施例的類神經網路系統學習方式的動作示意圖。

圖5繪示本發明另一實施例的氣體淨化裝置的示意圖。

圖1繪示本發明一實施例的氣體淨化裝置的示意圖。氣體淨化裝置100具有殼體110，氣體淨化裝置100並包括多個液體狀態偵測器LS1~LS8、多個氣體狀態偵測器AS1~AS3、幫浦馬達141、142、氣體驅動馬達143以及控制器120。在本實施例中，液體狀態偵測器器LS1~LS8配置在傳輸化學液體的傳輸通道PI1中的多個不同的位置上。液體狀態偵測器器LS1~LS8偵測傳輸通道P11中的化學液體的多個液體狀態資訊LSX。氣體狀態偵測器AS1~AS3則配置在傳輸氣體的傳輸通道中的多個不同的位置上，偵測氣體的多個氣體狀態資訊ASX。其中，傳輸氣體的傳輸通道可形成在氣體淨化裝置100的進氣口INLET以及出氣口OUTLET 間。化學液體可儲存在化學液體槽130中。在本實施例中，化學液體槽130耦接至加藥液體槽170。加藥液體槽170上設置加藥馬達171，並用以將化學藥劑注入至化學液體槽130，透過使化學藥劑與水混合以產生化學液體。化學液體的種類可以依據所處裡的氣體中的髒污的材料來進行配置，沒有固定的限制。

控制器120耦接至液體狀態偵測器LS1~LS9以及氣體狀態偵測器AS1~AS3。控制器120接收液體狀態偵測器LS1~LS9以及氣體狀態偵測器AS1~AS3分別產生的液體狀態資訊LSX以及氣體狀態資訊ASX。控制器120並針對液體狀態資訊LSX以及氣體狀態資訊ASX進行運算，並藉以調整設定值SV1以及SV2。其中，設定值SV1用以提供至幫浦馬達141、142，並使幫浦馬達141、142依據設定值以調整提供至化學液體的一驅動壓力。設定值SV2用以提供至氣體驅動馬達143(例如為風機)，並使氣體驅動馬達143依據設定值SV2以設定氣體的流速。

在實施細節方面，當進行氣體淨化動作時，氣體可經過氣體淨化裝置100的預處理設備(可設置於殼體110的上半部)，並透過使化學液體噴灑在氣體上，以進行第一次的淨化處理。接著，在化學液體以及氣體充分混合後，混合完成的流體可經過氣體淨化裝置100進行主要的淨化處理的本體(可設置於殼體110的下半部)以進行氣體中污染物的淨化處理。

值得一提的，影響氣體淨化動作的效率關鍵包括化學液體的系統水壓、被處理的物質材料以及酸鹼值等數值。因此，在 本發明實施例中，液體狀態偵測器LS1可以為液體壓力偵測器；液體狀態偵測器LS2可以為液體流量偵測器；液體狀態偵測器LS3可以為液體溫度偵測器；液體狀態偵測器LS4可以為氧化還原電位偵測器；液體狀態偵測器LS5可以為酸鹼值偵測器；液體狀態偵測器LS6可以為導電度偵測器。另外，本實施例中另設置為差壓(differential pressure)偵測器的液體狀態偵測器LS7；為藥槽液位(dosing level)偵測器的液體狀態偵測器LS8以及為藥槽液位偵測器的液體狀態偵測器LS9。

接著，處理後的氣體透過氣體淨化裝置100接續進行的冷凝動作，可使氣體的濃度煙霧排放達到最佳淨化的目的，並排放至大氣中。在本發明實施例中，氣體狀態偵測器AS2可以為氣體溫度偵測器；氣體狀態偵測器AS3可以為氣體濃度偵測器；氣體狀態偵測器AS1則可以為風速計。並且，氣體狀態偵測器AS2以及氣體狀態偵測器AS3分別設置在氣體淨化裝置100的進氣口INLET以及出氣口OUTLET上，氣體狀態偵測器AS1則設置在氣體淨化裝置100的出氣口OUTLET。

在本實施例中，控制器120可針對液體狀態偵測器LS1~LS8以及氣體狀態偵測器AS1~AS3以依據適應式學習模型演算法進行運算(例如，類神經網路系統)，並據以調整設定值SV1、SV2。其中，設定值SV1可以對應幫浦馬達141、142的驅動電流的大小，整設定值SV2可以對應氣體驅動馬達143驅動電流的大小。透過調整設定值SV1的大小，可以控制幫浦馬達141、142 至少其中之一的轉速、出力等相關特性。透過調整設定值SV2的大小，則可以控制氣體驅動馬達143的轉速、出力等相關特性。

附帶一提的，為監控幫浦馬達141、142以及氣體驅動馬達143的工作狀態，本發明實施例的氣體淨化裝置100可以在鄰近幫浦馬達141、142以及氣體驅動馬達143之處分別設置多個振動偵測器VS1、VS2以及VS3。振動偵測器VS1、VS2以及VS3分別偵測幫浦馬達141、142以及氣體驅動馬達143的振動狀態，並產生多個振動資訊。此外，本發明實施例的氣體淨化裝置100並可設置電性連接於幫浦馬達141、142與氣體驅動馬達143的多個電器信號偵測器(未繪示)，以偵測幫浦馬達141、142以及氣體驅動馬達143的多個驅動信號(驅動電壓及/或驅動電流)，並藉以得知幫浦馬達141、142以及氣體驅動馬達143的工作狀態。

在另一方面，加藥馬達171可依據液體狀態偵測器LS5(酸鹼值偵測器)所偵測的化學液體的酸鹼值，並搭配液體狀態偵測器LS9(藥槽液位偵測器)、液體狀態偵測器LS1(液體壓力偵測器)所偵測的化學液體的水壓以及被處理的氣體種類，來控制化學藥劑的注入量。加藥馬達171的控制機制是透過噴射化學藥劑以與水混合，再使化學液體與氣體混合，因此可提升處理效率。進一步的，配合加上化學液體的水壓的資訊以及針對氣體驅動馬達所產生的風量以及風壓進行控制，可提升效率氣體淨化裝置100的整體效率。

以下請參照圖2，圖2繪示本發明實施例的控制器的運算 流程示意圖。在圖2中，控制器在步驟S210中驅使液體狀態偵測器以及氣體狀態偵測器偵測多個液體狀態資訊以及氣體狀態資訊。步驟S220則針對液體狀態資訊以及氣體狀態資進行特徵萃取動作，並分別產生液體特徵值(步驟S231)以及氣體特徵值(步驟S232)。另外，控制器並提供對應幫浦馬達以及氣體驅動馬達的目前的設定值(步驟S233)，再透過步驟S240以執行適應性學習模型演算法，來產生調整後的設定值，並藉由輸出介面來輸出調整後的設定值(步驟S250)。

在關於步驟S240中，控制器可針對氣體淨化裝置的處理效率控制(步驟S241)以及設備分析預測(步驟S242)進行計算，並產生對應的整後的設定值，除可監控設備狀態外，另可透過整後的設定值來提升氣體淨化裝置的工作效能。並且，適應性學習模型演算法可以為一類神經網路系統。

關於特徵萃取步驟(步驟S220)的細節，本發明實施例的控制器可利用快速傅立葉轉換以及正規化平均法來進行，保留有效的資訊，並用以濾除無效的雜訊資訊。

以下請參照圖3，圖3繪示本發明一實施例的類神經網路系統的架構圖。類神經網路系統可具有多個層次，包括一輸入層、多個隱藏層HL以及輸出層。其中，輸入層接收為特徵值得多個輸入IN1~IN4，並透過多個隱藏層HL，在輸出層產生多個設定值OU1~OU3。在本實施例中，設定值OU1~OU3用以控制幫浦馬達以及氣體驅動馬達的動作。

以下請參照圖4，圖4繪示本發明一實施例的類神經網路系統學習方式的動作示意圖。本發明實施例的氣體淨化裝置，其控制器在一訓練時間區間中，在步驟S410中接收多個訓練資料(包括氣體狀態資訊以及液體狀態資訊)，其中，訓練資料另具有對應的期望輸出TOUT。步驟S420針對訓練資料進行特徵萃取，並將萃取出的特徵值輸入至類神經網路系統中。類神經網路系統包括多個節點ND，相鄰的二節點間可具有對應的一個或多個鏈結LK1，鏈結LK1並分別具有多個權重值。透過使類神經網路系統所產生的輸出OUT(例如設定值)以及期望輸出TOUT相減，可產生誤差資訊ERR。誤差資訊ERR可回授至類神經網路系統中，並做為調整權重值的依據。

請參照圖5，圖5繪示本發明另一實施例的氣體淨化裝置的示意圖。氣體淨化裝置500具有控制器510以及顯示裝置520。控制器510以及顯示裝置520相互耦接。顯示裝置520可用以顯示液體狀態資訊、氣體狀態資訊、第一設定值以及第二設定值的至少其中之一。顯示裝置520亦可用以產生警示信號，在氣體淨化裝置中設備的工作狀態不穩定或產生故障時產生警示信號。

在本實施例中，氣體淨化裝置500並可透過控制器510以連接至遠端電子裝置530，並將液體狀態資訊、氣體狀態資訊、第一設定值以及第二設定值的至少其中之一傳送至遠端電子裝置530。如此一來，氣體淨化裝置500的操控人員可透過遠端電子裝置530來進行氣體淨化裝置500的監控動作，提高氣體淨化裝置 500的安全度。

綜上所述，本發明實施例的氣體淨化裝置透過針對其中的化學液體以及氣體的多個狀態進行偵測，並依據偵測出的多個液體狀態信號以及氣體狀態信號來進行運算，並產生用以驅動化學液體以及氣體的馬達(幫浦馬達以及氣體驅動馬達)的設定值。透過適應性調整幫浦馬達以及氣體驅動馬達的輸出特性，以最佳化氣體淨化裝置的操作，提升氣體淨化裝置的效能。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧氣體淨化裝置

110‧‧‧殼體

LS1~LS9‧‧‧液體狀態偵測器

AS1~AS3‧‧‧氣體狀態偵測器

141、142‧‧‧幫浦馬達

143‧‧‧氣體驅動馬達

120‧‧‧控制器

130‧‧‧化學液體槽

170‧‧‧加藥液體槽

171‧‧‧加藥馬達

PI1‧‧‧傳輸通道

LSX‧‧‧液體狀態資訊

ASX‧‧‧氣體狀態資訊

INLET‧‧‧進氣口

OUTLET‧‧‧出氣口

SV1、SV2‧‧‧設定值

VS1、VS2、VS3‧‧‧振動偵測器

Claims (11)

1. 一種氣體淨化裝置，用以接收一化學液體以與一氣體混合，以淨化該氣體，該氣體淨化裝置包括：多個液體狀態偵測器，配置在傳輸該化學液體的傳輸通道中，偵測該化學液體的多個液體狀態資訊；多個氣體狀態偵測器，配置在傳輸該氣體的傳輸通道中，偵測該氣體的多個氣體狀態資訊；多個幫浦馬達，用以依據一第一設定值以提供該化學液體一驅動壓力；一氣體驅動馬達，用以依據一第二設定值以設定該氣體的流速；多個電器信號偵測器，分別耦接該些幫浦馬達與該氣體驅動馬達，並偵測該些幫浦馬達與該氣體驅動馬達各自的驅動電壓與驅動電流，以獲知該些幫浦馬達與該氣體驅動馬達的運作狀態；以及一控制器，耦接該些液體狀態偵測器以及該些氣體狀態偵測器，針對該些液體狀態資訊以及該些氣體狀態資訊進行運算，藉以調整該第一設定值以及該第二設定值。
2. 如申請專利範圍第1項所述的氣體淨化裝置，更包括： 多個振動偵測器，分別與該些幫浦馬達以及該氣體驅動馬達相鄰設置，用以偵測該些幫浦馬達以及該氣體驅動馬達的多個振動資訊。
3. 如申請專利範圍第2項所述的氣體淨化裝置，其中該控制器更依據該些振動資訊、該驅動電壓與該驅動電流，以調整該第一設定值以及該第二設定值的至少其中之一。
4. 如申請專利範圍第1項所述的氣體淨化裝置，其中該控制器萃取該些液體狀態資訊的多個液體狀態特徵值，萃取該些氣體狀態資訊的多個氣體狀態特徵值，並使該些液體狀態特徵值、以及該些氣體狀態特徵值輸入至一類神經網路系統以產生該第一設定值以及該第二設定值。
5. 如申請專利範圍第4項所述的氣體淨化裝置，其中該控制器在一訓練時間區間中，依據所接收的該些液體狀態特徵值、以及該些氣體狀態特徵值來使該類神經網路系統執行訓練動作，並藉以調整該類神經網路系統中的多個權重值。
6. 如申請專利範圍第1項所述的氣體淨化裝置，其中該些液體狀態偵測器包括液體壓力偵測器、酸鹼值偵測器、氧化還原電位偵測器、液體流量偵測器、液體溫度偵測器以及導電度偵測器。
7. 如申請專利範圍第1項所述的氣體淨化裝置，其中該些氣體狀態偵測器包括一氣體溫度偵測器、一氣體濃度偵測器以及一風速計。
8. 如申請專利範圍第7項所述的氣體淨化裝置，其中該氣體溫度偵測器以及該氣體濃度偵測器分別設置在該氣體淨化裝置的一進氣口以及一出氣口，該風速計設置在該氣體淨化裝置的該出氣口。
9. 如申請專利範圍第1項所述的氣體淨化裝置，更包括：一顯示裝置，耦接至該控制器，用以顯示該些液體狀態資訊、該些氣體狀態資訊、該第一設定值以及該第二設定值的至少其中之一。
10. 如申請專利範圍第1項所述的氣體淨化裝置，其中該控制器更耦接至一遠端電子裝置，並提供該遠端電子裝置該些液體狀態資訊、該些氣體狀態資訊、該第一設定值以及該第二設定值的至少其中之一。
11. 如申請專利範圍第1項所述的氣體淨化裝置，更包括：一加藥液體槽，用以容置化學藥物；一加藥馬達，耦接在該加藥液體槽上，提供該化學藥物以與水混合以產生該化學液體；以及一藥槽液位偵測器，耦接在該加藥液體槽上，偵測該加藥液體槽上的藥槽液位。

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