TWI683963B - 液體泵系統 - Google Patents

Abstract

一種具備自動檢查功能之多顆抽水泵系統，這個設計發明是為解決傳統水泵系統的四大致命缺失，即是，(1)單一水泵系統意外的故障導致淹水災情需要昂貴的代價去復原，(2)淹水時造成高伏特電壓的漏電，而發生致命的觸電威脅，(3)電網停電時缺乏電力供應，導致傳統水泵系統無法抽水，造成淹水災情，(4)沉井內一段時間的積水，不管是來自於水緩慢的滲透，或者是水泵系統無法啟動抽水，而造成的惡臭味。本發明所揭示的原理，可以完全解決上述四個傳統水泵系統的致命設計缺失。

Description

液體泵系統

本案是有關於一種水泵系統，且特別是有關於一種具備自動檢查功能之多顆抽水泵系統。

在美國有數以百萬計的房屋建有地下室，大部分的房屋將沉水泵放置在低於地下室地板的沉井內，這類的抽水系統泛稱為沉水式水泵系統，這類的沉水式水泵系統功能，是將滲漏至地下室沉井內匯集的水(譬如說肇因於高地下水位、洪水或房屋漏水)抽排到戶外，積水必須使用管線抽排到戶外，因此地下室得以保持乾燥。

現今的水泵系統是使用房子已建構的電網高壓交流電驅動，這類的水泵系統通常使用一顆水泵，以固定的抽水率抽水，然而其所具備的抽水能力，只能滿足所預期的最壞滲漏狀況。基本上，水泵系統在沉井水位傳感器量測到高水位時啟動水泵，將滲漏在沉井內的水抽排到戶外，並在水位傳感器量測到低水位時，觸發停止水泵系統繼續抽水。這些既有的水泵系統在本文中稱之為“傳統泵系統”。

如果“傳統泵系統”的抽水量不足以應付滲漏進 入屋內的水量時，這個無法勝任的抽水就會造成淹水災情。同樣的，如果發生水泵意外失效、或者電網停電等情況，可以造成“傳統泵系統”完全無法運作，那樣的話淹水災情就會發生，這類的淹水災情將會導致幾千美金財務損失。另外，長時間的少量滲漏，因為水量太小，而導致水泵長期不啟動時，抽水井內的積水開始產生惡臭與腐臭味，降低住戶的生活品質。

此處提到的主張內容並沒有被限制於具體解決在上述環境中的任何損失。這個背景僅供說明一個需要解決的技術範圍，以及本文中描述之技術可以被具體運用的例子。

從統計上來說，使用傳統抽水系統最常出現的嚴重損害是來自意外的抽水泵故障所引起地下室淹水。當使用傳統抽水系統的單一水泵設計概念時，只要水泵故障，就會導致“不可收拾”的後果，這是傳統抽水系統中致命性的脆弱環節；另外，使用傳統抽水系統還有其他潛在問題需要解決，譬如只要有淹水就會有高壓電觸電致命意外的威脅；當然，最頻繁發生的第二個嚴重問題，就是當電網無法供電時，水泵系統喪失電力供應，導致嚴重淹水的損失。

本文中描述的原理建議使用多個(兩個或以上)小型水泵的抽水系統設計，這樣的設計不只可以根據滲水量大小逐一的開啟須要的水泵數目去抽掉滲水，這樣的設計還可以降 低單一大型水泵故障所造成後果的嚴重程度，因為萬一有水泵故障，在設計上還有一個備份水泵可以抽水。為減輕高壓電觸電致命意外的威脅，及電網無法供電提供水泵系統電力運作，而導致淹水的嚴重損失，本文中描述所揭示的設計原理是把電網的高壓交流電(高於100伏)轉換成低電壓(低於72伏)的直流電，並且暫時地儲存在儲能裝置之中，這個直流的儲能裝置器所儲存的直流電力與已轉換成直流的電網電力，同時給水泵系統提供低電壓的直流電力，當電網停電時，儲能裝置能在不須要逆變器轉換之下，單獨作為緊急電源，在一定時間內提供水泵系統所需要的抽水電力(譬如六小時)。因此，這個設計不僅提供了電網斷停電時的抽水動力來源，同時也消解除了地下室淹水情況發生時高電壓意外事故的威脅。

本文這裡所揭示的原理，還加上管理充電和放電的儲能控制器。此外，如稍後所敘述，當設計概念加入定周期性的抽水系統功能檢查裝置，它可以根據某一個設計好的操作程序去定期地檢查全系統的每一項功能；另外，在設計上也可以再加上通訊的功能來將檢查結果傳送給相關人士，那麼抽水系統意外故障的嚴重後果就可以被免除。這裡所提出的功能檢查裝置與通訊的裝置可以時時的進行系統的監控與偵測，並在重大意外發生時將訊息傳送出去，這些重大意外事件包含運轉中的抽水泵突然失效、電網突然停電與復電、水量滲透率突然高於設計最高的水泵抽水率等等，當這些意外事件發生時，訊息會透過主人所指定的管道，傳送到主人所指定的相關人員，如此，讓他們可以判斷怎麼做 才能將可能的負面結果大事化小，例如馬上回家，在溢水災情最小的階段時就能把災情控管起來。

本文中描述的原理至少可以同時改正兩個傳統水泵的設計缺點，第一個要處理的缺點是，傳統單一大型水泵為了能處理最大預期的滲水流量，它是採用固定抽水量的設計，因此它在一般較小的滲水速率時，水泵馬達會有週期性短暫的啟動後立刻停歇的水泵運作，如此重複地進行抽水後立刻停止抽水，會造成馬達壽命的縮短，並且浪費很多電能；本文提出的多個(兩個或以上)小型泵的抽水系統設計，可以根據水的滲漏速率，一個一個的去開或去關小型水泵，來匹配不同大小的滲水速率，因此解決上述困擾。第二個要處理的缺點是，單一大型水泵系統在設計上，不具備多餘的抽水能力去處理超過設計的最大滲漏水量，即使在短時間要它多出百分之十的抽水量也不可能辦到；本文所敘述的設計原理，把水泵最大總抽水速率組裝成可以處理相等或超過傳統單一水泵系統設計所能處理的最大滲水量，然後再加上至少一個小型水泵，當做是系統的「備份保證」。因此本設計有較高的抽水能力。

本結論綜述用簡略形式來介紹了幾個觀念，這些觀念也將會在後面的論述之中做詳細地說明。本結論綜述的目的不在界定本專利主張範圍的關鍵特性或基本特性，也不是用在輔助確定所要求保護的專利主張範圍。

1000A、1000B‧‧‧水泵系統

1100A‧‧‧電源子系統

1100B‧‧‧電源供應裝置

1102‧‧‧儲能裝置

1200A、1200B‧‧‧水泵子系統

1201A‧‧‧交流電水泵

1201B、1202、1203‧‧‧水泵

1300A、1300B‧‧‧系統調節控制器

1310G‧‧‧感應器

1310W、1311W、1312W、1313W‧‧‧水位感應器

1311H、1312H、1313H‧‧‧高水位感應器

1311L、1312L、1313L‧‧‧低水位感應器

13SC1‧‧‧流量偵測器

1361F、1362F‧‧‧流量偵測器

1400A‧‧‧電力開關子系統

1400B‧‧‧開關組件

1410、1411A‧‧‧水泵開關

1411B、1412、1413‧‧‧開關

1460‧‧‧注入開關

1500‧‧‧系統檢查監測裝置

1510‧‧‧系統檢查分析儀

1530‧‧‧系統檢查協調器

1533‧‧‧系統檢查與監測裝置

1600‧‧‧清水注入調節閥

1601、1602‧‧‧水閥

1700‧‧‧通訊裝置

1701‧‧‧資料儲存模組

1702‧‧‧資訊傳送模組

1800‧‧‧AC/DC變流器

1900‧‧‧充放電調控器

1910‧‧‧端電壓調節器

S301~S304、S401~S403‧‧‧步驟

為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與 實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下：第1A圖係根據本案之傳統水泵系統的示意圖；第1B圖係根據本案之一些實施例所繪示之一種水泵系統的示意圖；第2圖係根據本案之一些實施例所繪示之組件的示意圖；第3圖係根據本案之一些實施例所繪示之抽水系統功能檢查順序的流程圖；以及第4圖係根據本案之一些實施例所繪示之儲能裝置功能檢查程序的流程圖。

以下揭示提供許多不同實施例或例證用以實施本發明的不同特徵。特殊例證中的元件及配置在以下討論中被用來簡化本揭示。所討論的任何例證只用來作解說的用途，並不會以任何方式限制本發明或其例證之範圍和意義。此外，本揭示在不同例證中可能重複引用數字符號且/或字母，這些重複皆為了簡化及闡述，其本身並未指定以下討論中不同實施例且/或配置之間的關係。

在全篇說明書與申請專利範圍所使用之用詞(terms)，除有特別註明外，通常具有每個用詞使用在此領域中、在此揭露之內容中與特殊內容中的平常意義。某些用以描述本揭露之用詞將於下或在此說明書的別處討論，以提供本領域技術人員在有關本揭露之描述上額外的引導。

關於本文中所使用之『耦接』或『連接』，均可指二或多個元件相互直接作實體或電性接觸，或是相互間接作實體或電性接觸，而『耦接』或『連接』還可指二或多個元件相互操作或動作。

在本文中，使用第一、第二與第三等等之詞彙，是用於描述各種元件、組件、區域、層與/或區塊是可以被理解的。但是這些元件、組件、區域、層與/或區塊不應該被這些術語所限制。這些詞彙只限於用來辨別單一元件、組件、區域、層與/或區塊。因此，在下文中的一第一元件、組件、區域、層與/或區塊也可被稱為第二元件、組件、區域、層與/或區塊，而不脫離本發明的本意。如本文所用，詞彙『與/或』包含了列出的關聯項目中的一個或多個的任何組合。本案文件中提到的「及/或」是指表列元件的任一者、全部或至少一者的任意組合。

從統計上來說，使用傳統抽水系統最常出現的嚴重損害是來自意外的抽水泵故障所引起地下室淹水。當使用傳統抽水系統的單一水泵設計概念時，只要水泵故障，就會導致“不可收拾”的後果，這是傳統抽水系統中致命性的脆弱環節；另外，使用傳統抽水系統還有其他潛在問題需要解決，譬如只要有淹水就會有高壓電觸電致命意外的威脅；當然，最頻繁發生的第二個嚴重問題，就是當電網無法供電時，水泵系統喪失電力供應，導致嚴重淹水的損失。

第1A圖係根據本案之傳統水泵系統1000A的示意圖；相對的，第1B圖係根據本案之一些實施例所繪示 之一種水泵系統1000B的示意圖。第1A圖說明傳統水泵系統1000A包含(1)電源子系統1100A提供電力，(2)水泵子系統1200A包含了一個置入沉井中使用交流電的水泵1201A，(3)系統調節控制器1300A，包含水位感應器1311W，它內建成對的高/低水位感應器1311H/1311L，(4)電力開關子系統1400A，包含單一的水泵開關。

交流電的水泵1201A以水泵開關1411A連接到交流市電，水泵開關1411A由高水位感應器1311H所觸動，啟動交流電水泵1201A，另外在低水位感應器1311L作動時，切斷交流電水泵1201A的電力供應。

典型的傳統水泵系統使用電網的高電壓交流電，它的水位感應器1311W通常使用浮標-彈簧裝置，運用浮標偵測水位高度，當水位到達浮標設定位置時，水浮力會造成浮標重量的減輕，藉以感測水位；當水位下降時，浮標重量會回復正常。這個浮標重量的變化，觸動彈簧來感測水位高與低的訊號，執行水泵開關1411A的啟動或關閉。

基本上，水泵開關1411A與水位感應器1311W是結合成為一個組件的，吾人稱之為“水泵控制開關”，在本文中以“組件”稱之。這個“組件”在本發明的第1A圖及第1B圖的水位計上有相同的編號，因此，水位計皆能送出水位訊號，除非有其他特定的說明。譬如，這個“組件”包含了水泵開關1411A與水位感應器1311W，也可以單獨使用水位感應器1311W的編號，它都是提供訊號給第1A圖及第1B圖的控制器。

再重複描述一次，傳統水泵系統設計上，是使用電網的交流電來驅動單一個水泵，這個水泵是由“水泵控制開關”來控制，當水位到達一定高度時，這個“組件”送入電網的交流電來驅動水泵，進行抽水；反之，當水位低到達一定程度時，這個“組件”切段電網的交流電，停止水泵繼續抽水。因此，任何意外的電網無法供電、或者這個“組件”有故障、或者水泵故障無法抽水，都可以造成地下室淹水、財務損毀、以及可能高壓電觸電致命意外的威脅。

第1B圖係根據本案之一些實施例所繪示之一種水泵系統1000B的示意圖。水泵系統1000B包含電源供應裝置1100B，它與傳統水泵系統1000A之區別在使用低壓(譬如36伏直流電)提供電力，另外還有它具備儲能裝置1102，及使用複數個小型的水泵子系統1200B(譬如，圖1B中描述的1201B,1202，和1203)，將水抽出沉井。水泵系統1000B也包含系統調節控制器1300B來調控所有的水泵系統所必需管理，及開關組件1400B，當它接到命令時，開啟水泵電力供應或關閉。

水泵系統1000B還包括了系統檢查監測裝置1500，用來執行功能檢查與監測每個(子)裝置或組件之狀況；另外含有清水注入調節閥1600，在執行系統檢查時，開關水路閥門以利清水流入系統進行檢查測試。通訊裝置1700則是用來提供相關人員水泵系統之適切訊息；AC/DC變流器1800，將交流電轉換成直流電並儲存於儲能裝置；充放電調控器1900，負責電源供應裝置1100B內的備儲能 裝置充電與放電，上述的這些裝置或組件的功能，將在本發明的後面章節描述。

替代配備一個大型水泵的傳統水泵系統，此處所敘述的原理與方式是使用複數個小型的水泵(譬如，圖1B中描述的1201B，1202和1203)，上述水泵的電力是由水泵-控制-開關之整體(或稱為整合體)所控制。複數個小型水泵的最大使用量須由預期相等或超出的最壞狀況滲漏水量決定，設計上須加上至少一個小水泵當作「保證備份」水泵，用來降低在運作中或其他意外情況的抽水故障時可能的災情。如同第1B圖所說明的系統，水泵1201B和1202的總抽水量會等於或大於預期的最壞滲漏水量，水泵1203則是「保證備份」的水泵。

第1B圖所展示帶有的3個小水泵1201B、1202、1203的複數小型的水泵子系統1200B，是圖1A傳統水泵系統設計上所欠缺的，如同前述，當使用傳統抽水系統的單一水泵設計概念時，只要水泵故障，就會導致“不可收拾”的後果，這是傳統抽水系統中致命性的脆弱環節。因此，本發明所提出的複數個小型的水泵系統，勢必可以降低傳統抽水系統的單一水泵發生故障時，導致“不可收拾”的影響，特別是有「保證備份」的水泵被使用時，當然，使用複數個小型的水泵系統在抽水運轉時，失效的影響也會比使用傳統抽水系統的單一水泵，來得輕微許多。況且，本發明同時具備系統檢查監測裝置1500與通訊裝置1700，可以用來降低單一水泵意外失效的機率，因此，複數個小型的水泵系 統設計在技術上是比傳統的設計進步。

系統調節控制器1300B包含感應器1310G，用來偵測電網無法供電及復電狀況，它含包含了水位感應器1310W(譬如感應器1311W、1312W、1313W等等)，這些水位感應器會被安裝在合適的位置，來偵測水位高度，這個水位感應器內含一個開關及一對高低水位感應器，譬如，水位感應器1311W的組件是由內建之開關1411B及高低水位感應器1311H與1311L所組成，來控制水泵1201B運作；水位感應器1312W的組件是由內建之開關1412及高低水位感應器1312H與1312L所組成，來控制水泵1202運作；同樣的，水位感應器1313W的組件是由內建之開關1413及高低水位感應器1313H與1313L所組成，來控制水泵1203運作；如果複數個小型的水泵系統1000B使用更多個水泵，則可以比照前述之建構方式。

上述組合件的工作原理，與第一節之浮標-彈簧裝置加上開關的說明相同，因此，這些水位感應器(1311W、1312W、1313W等等)能傳送水位高度之訊號，提供給控制器進行控制功能的執行。圖2說明了水位感應器1311W包含1311H與1311L高低水位感應器，及其開關1411B。

舉個例，當水滲漏率太高而造成水位感應器1311H偵測到高水位時，感應器啟動開關1411B打開電力驅動水泵1201B抽水，當水位持續上升超過水位感應器1311H到達另一個更高水位時，水位感應器1312H(裝置高度高於 1311H)，1312H及1311H感應器同時啟動開關1412及1411B，打開電力驅動水泵1202及1201B一起抽水。兩個水泵同時抽水配合水滲漏率使水位下降，當水位降低到水位感應器1312L，但高於水位感應器1311H時，水位感應器1312L啟動開關1412關閉電力停止水泵1202抽水，此時，水位感應器1311H繼續提供訊號驅動水泵1201B繼續抽水。

如前所述，第1B圖是說明3個開關組件(1311W、1312W與1313W)來適切控制3個小水泵(1201B、1202與1203)抽水，它是藉由水滲漏率造成水位高低的感測，處理最大的水滲漏率(水泵1201B加上1202同時抽水)，所以上述說明，可以顯示至少有一具水泵(水泵1203)可以做為「保證備份」的用途。

系統調節控制器1300B定期地執行系統檢查的工作，在設定的時間，系統調節控制器1300B啟動系統檢查協調器1530執行系統檢查，此時系統檢查協調器1530傳遞訊號給通訊裝置1700，要求系統檢查與監測裝置1533執行定期檢查，並將檢查之資訊紀錄於資料儲存模組1701。完成檢查後，系統檢查協調器1530會將檢查之資料藉由傳送模組1702，傳送出去。

舉例而言，系統檢查結果為正常時，系統會將顯示“某某或某地址之抽水系統於何年月日時執行系統檢查，所有子系統與模組狀況正常”的訊息；若假定是水泵1202及其相關的控制組件無法正常功能，系統會將顯示“警告！！某某或某地址之抽水系統發現系統異常：水泵1202 無法正常功能”的訊息；若假定是系統檢查無法定期應執行檢查時，系統將會顯示“警告！！某某或某地址之抽水系統之定期檢查裝置無法正常執行定期檢查”的訊息。

因為抽水系統所組成的每個子系統或模組可靠度都不相同，所以系統檢查的頻率自然有所不同，譬如，水泵可能是每半年檢查一次，但儲能裝置可能需要每季檢查一次；另外，清水注入裝置需調整至入水速率低於所設計的最壞滲水速率(即低於水泵1201B及1202的總抽水能力)。

當執行系統檢查時，系統檢查監測裝置1500啟動系統檢查協調器1530(如第1B圖所示)執行水泵檢查，啟動時系統檢查監測裝置1500會紀錄此時系統運作狀態，並提供資訊給資料儲存模組1701；譬如，一開始實施水泵檢查系統的初始狀態是水泵1201B運轉抽水，但水泵1202及1203是不運轉的，系統檢查協調器1530維持系統在這個狀態，開始實施系統檢查程序；當檢查完畢後，系統檢查協調器1530會將系統恢復到初始狀態。以下描述的檢查程序，它的初始狀態是指水泵1201B運轉抽水，但水泵1202及1203是不運轉的。

第3圖係根據本案之一些實施例所繪示之抽水系統功能檢查順序的流程圖，並說明如後。檢查程序由步驟301開始(即清水注入沉井)，系統檢查協調器1530啟動清水注入調節閥1600，透過一組串接的水閥1601及1602，開始注入清水，分別由開關1461與1462所控制。水閥的初始狀態如下：水閥1601是關閉的，但水閥1602 是開啟的，清水注入調節閥1600開啟水閥1601，水就流過水閥1601(由流量偵測器1361F測得)，以及流過水閥1602(由流量偵測器1362F測得)，然後流入沉井中。在系統檢查協調器1530指揮下，透過包含流量偵測器13SC1中的流量偵測器1361F及1362F，所偵測到的流量訊號，掌控到的水閥1601及1602開或關的狀態，並且紀錄到資料儲存模組1701。一般商業用的水位感測器就可以運用到本專利，譬如，瓦斯爐的水流量開關或者是電熱水裝置的水流量開關。

因是，額外的水流入沉井，水位高度就會升高到所設定的測試水位高度(流量偵測器13SC1中的水位感測器SC1H的水位高度)，這個水位高度，SC1H高於控制水泵最大抽水能力的水位高度設定(如圖1B所揭示的高水位感應器1313H)，當水位高度到達測試水位高度SC1H，流量偵測器13SC1會傳送訊號給系統檢查協調器1530，並傳送到資料儲存模組1701留存紀錄，此時注水步驟S301就算完成，接著系統檢查協調器1530就會啟動步驟S302(停止注入清水)。

步驟S302所要說明的是，清水注入調節閥1600啟動水閥1602關閉清水注入，水流停止是流量感測器1362F所量測，並且將訊號送到清水注入調節閥1600，之後，清水注入調節閥1600也關閉水閥1601，當水閥1601完全關閉後，訊號也會傳送到清水注入調節閥1600，它會立即將水閥1602開啟。如果水閥1601完全關閉且水閥1602確 實開啟，短時間之後，水流狀態會由流量偵測器1362F偵測到，而流量偵測器1361F不會有訊號(無水流經過)；一段時間之後，流量偵測器1361F及1362F，都會偵測不到流過水閥1601及1602的水流。

步驟S302可以偵測到水閥的功能正常與否，當清水注入調節閥1600決定水閥1601及1602回復到初始狀態(水閥1601關閉但水閥1602開啟)，而且已經沒有水流經過，此時系統正常的訊號會傳送給系統檢查協調器1530，換句話說，就是水閥1601及1602正確地被關閉及開啟。

步驟S301與S302不僅是注水開啟與關閉的水泵檢查程序，它也是檢查水閥功能是否失效的方法。水閥功能失效將會導致地下室的淹水災情，因此可以藉由這兩個步驟，在兩個水閥有任何一個失效前被偵測出來並記錄。另外，當水閥失效時，可以使用人工水閥來執行系統維修。系統檢查協調器1530將完整的步驟S302紀錄到資料儲存模組1701，並且起動步驟S303。

步驟S303所要說明的是，所有水泵的功能檢查，系統檢查協調器1530透過特定的模塊，開動所有的水泵。水位感應器1313W的高水位感應器1313H開啟水泵1203、水位感應器1312W的高水位感應器1312H開啟水泵1202，與水位感應器1311W的高水位感應器1311H開啟水泵1201。當水位降低到1313L時，關閉水泵1203，隨著水位持續下降到1312L時，假如水泵1202不是初始狀態，則水泵1202會被關閉，直到水位下降到1311L，假如水泵1201 不是初始狀態，則水泵1201會被關閉。當水泵逐一被控制模塊開啟與關閉回復到前述之初始狀態，系統檢查協調器1530即可判斷水泵與控制模塊的功能處在正常狀況，系統檢查協調器1530將完整的步驟S303紀錄到資料儲存模組1701，並且起動步驟S304。另外一個可能的設計選擇，就是直接在每一個水泵接上水流感測器與控制模塊，來測試水泵是否處在功能正常的狀況。

步驟S304所要說明的是，水泵系統的分析與資訊回報，系統檢查協器1530啟動系統檢查分析儀1510，根據執行步驟S301至S303的資訊進行分析，據此系統檢查分析儀1510做出水泵系統能正常發揮功能的結論，並且做出紀錄。完成分析與紀錄後，系統檢查分析儀1510傳送訊號給系統檢查協調器1530，來啟動資訊傳送模組1702，它將透過諸如電郵、推特或電話簡訊等等方式，將系統功能檢查結果，回報給所有關係人。

當設定的儲能裝置檢查時間已達，系統調節控制器1300B啟動系統檢查協調器1530，執行如第4圖所揭示的流程，第4圖係根據本案之一些實施例所繪示之儲能裝置功能檢查程序的流程圖。

步驟S401所要說明的是，交流/直流變流器關閉直流電力輸出通道，步驟S402說明用前述的步驟S301將清水流過水閥1601及1602注入沉井(仍由開關1461與1462各別控制，換句話說，在清水入口是被關閉時，水泵1201B、1202與1203之中至少有兩具水泵被啟動；這個時 候，配合步驟S302的水泵檢查進行。在儲能裝置提供這3具水泵電力約略為1小時後，或者水位高度到達水位感測器SC1H時，水泵在步驟S403開始前，將運轉1小時。

步驟S403所要說明的是，系統檢查協調器1530啟動端電壓調節器1910來量測最終電壓，並決定儲能裝置是否高於的60%儲電量；若是高於60%儲電量，則儲能裝置功能正常，若是低於的60%儲電量，則儲能裝置必須在1-3個月內更換新的。

一般而言，市售的充放電調控器1900設計是強健的，並且隨時地被系統檢查協調器1530所監測，因此，在一些實例中，充放電調節器是不須要被檢測的。其他次系統可以使用一般的商業產品，包含了交流/直流整流器等。它們的檢查與維護可以依照產品的手冊來執行，因此，充放電調控器1900不包含在儲能裝置檢查程序內說明。

上述的系統檢查監測裝置1500與通訊裝置1700不僅是提供定期檢查的結果，同時也執行即時的系統監測，將偵測到故障訊息(譬如水泵運作中的突然失效、市電中斷，水滲流率大於水泵最大抽水能力)使用電訊通知相關人士；根據此訊息，相關人士可以判斷並決定相應的行動，來降低故障所產生的後果(譬如立即返家在淹水災情初期採取行動，或只是招喚維修就可解決，或一個月內更換某組件，或者其他的行動。

譬如感應器1310G可以是監測與回報市電中斷與復電的組件，因此，相關人士可以藉由其指定的方式獲得 資訊。當然，水泵也可以被即時的監測，當水泵故障時，相關人士可以藉由其指定的通訊方式獲得資訊。水位感應器1310W被放置在接近但高於流量偵測器13SC1放置高度處，如此，當異常的滲流率發生，水流大量進入沉井時，水位感應器1310W就會偵測到，並且藉由所設定的通訊方式回報給相關人士。

至於免除前述的抽水井內積水所產生惡臭的問題，本文建議採用清水注入調節閥1600，定期地以清水將井內的積水沖洗抽掉。當設定的定期沖水時間到達時，系統會啟動水泵將清水注入沉井進行沖洗抽掉。為節省清水使用量，沖洗時間表可以與上述所提到定期系統檢查規劃的檢查時間表重疊。例如，清水注入調節閥1600決定將井內的積水沖洗抽掉時，系統就會對水泵進行檢查，當系統檢查的每一項完成後，清水注入調節閥1600的時鐘會被歸零去重新計時。

本文中描述的原理同時可以改正至少兩個傳統水泵設計的設計兩個缺點，第一個是，為了能處理最大預期的滲水流量情況，傳統單一大型水泵設計是採用固定抽水量的設計，因此在一般的滲水速率時，水泵馬達會以週期性地短暫的啟動後又立刻停歇的方式運作，如此重複地進行抽水與停止抽水，將會縮短馬達的壽命，並且浪費很多電能；本文提出的有多個(兩個或以上)小型泵的抽水系統設計，它提供多個小型水泵去開啟或去關閉抽水功能，來匹配不同大小的滲水速率造成的積水困擾。第二個目前用的水泵設計缺點 是，傳統設計上使用單一大型水泵系統，是沒有具備多餘的抽水能力去處理超過設計的最大滲漏水量(譬如說，每分鐘36加侖)；與之相對地，本文提出的有多個(兩個或以上)小型泵的抽水系統設計，則可以處理上述情況(譬如說，使用3個小型泵，每一個小型泵每分鐘可以抽18加侖，總共可抽取每分鐘54加侖的滲漏水)，當然本文提出的設計抽水速率高於傳統設計上使用單一大型水泵系統，也是系統的一種「額外備份保險」。

本文中第1B圖所揭示的電源供應裝置1100B，AC/DC變流器1800將高電壓的交流電轉成低電壓的直流電，並且將直流電暫存在儲能裝置1102。當市電正常供電時，變流器所提供的直流電及儲能裝置電力，可以同時提供水泵1201B、1202與1203所需；當市電斷電時，儲能裝置的電力可以單獨提供直流馬達一段時間的電力所需(不需要使用逆變器)。

電力子系統設計上置入感應器，使之具備及時的檢查功能，儲能裝置的效力亦可藉由前述的系統檢查調節器1530，進行定期的檢查，因此，這個具備緊急電源UPS功能的儲能裝置效力，將在市電斷電時確保水泵系統的運作功能。

本文中描述的內容是建議AC/DC變流器1800由一般的商業市場採購，這些市售的變流器是經過認證合格的(具備UL及或CE合格認證)，而且是防水性的產品，或者必須放置於不會浸水的地方。本文中描述的其他子系統、 裝置、模組及馬達都是使用低電壓的直流電，因此，所描述的水泵系統與緊急電源UPS設計，可以確保觸電死亡的致命危險不會發生。

本文闡述第1B圖所揭示的水泵子系統1200B，它是多個(兩個或以上)小型泵1201B、1202及1203的抽水系統設計，每一個小型泵使用低電壓的直流電(譬如說，使用36伏、24伏或者12伏)，如此就不會造成觸電死亡的危險。水泵馬達是直流趨動式馬達，譬如簡單的無刷直流馬達，或者是變頻式無刷直流馬達。

水泵可安裝在沉井的底部，或者是沉井中的任何高度位置，甚至是在沉井的外頭，水泵的打開或關閉是藉由水位感應器1310W來啟動，譬如水泵1201B由高水位感應器1311H來打開水泵，並由低水位感應器1311L來關閉它；水泵1202由高水位感應器1312H來打開水泵，並由低水位感應器1312L來關閉它；等等的方式。換句話說，即使水泵是安裝在與沉井頂部同高甚至高於它，沉井內的水位感應器1310W皆能將水位訊號傳送出來，啟動或關閉水泵，因此，水位感應器1310W可以設計成決定某個特定的水泵開動或者是關閉。

設計的功能中，系統檢查監測裝置1500依據所設計的檢查步驟，進行包含待命中功能的系統調節控制器1300B與系統檢查監測裝置1500結合起來，也可以執行即時的監測系統操作的功能，它包含了市電的正常供電或者斷電、變流器傳送直流電力與否、水泵有無在運轉當中故障， 等等。通訊裝置1700會將這些監測到的資訊，通知給指定的相關人士。

充放電調控器1900設計用來精確地調控對儲能裝置的充電，並且協助提供水泵所需的直流電力，舉個例子，當儲存的電量到達或超過95%時，充放電調控器1900即停止對儲能裝置的充電，直到電量降至或低於75%時，調控器才啟動充放電調控器1900去進行充電。另一方面，當儲存的電能降至或低於5%時，調控器控制充放電調控器1900即中止儲能裝置供應電力給水泵，直到電量恢復到或超過15%時，才會重新提供電力給水泵。為達到此功能，充放電調控器1900必須提供電池的過充及過放的保護，如此用於緊急電源的電池可以得到保護而獲得所設計的使用壽命。

所有在感測器、調控器與關關之間的電子訊號與傳遞，都可以運用工業標準的電子通信纜線、或者是無線通信，例如藍芽、或者光纖通訊等等方式，在彼此之間進行相互的溝通。

總結本文所闡述的多數個小型水泵，如1200B所描述的水泵子系統，取代傳統的單一個較大型水泵系統；另外也加入了系統檢查監測裝置1500，可以即時監測系統操作，並且定期測試全系統所有的功能；同時，加入通訊裝置的設計，依擁有者指定的通訊方式，將定期檢查的發現，或是重大的意外發生的訊息傳送給相關人員。

本文所闡述的多數個小型水泵，其總抽水能量 必須大於可能遇到的最大滲漏水量，而且可增加一個水泵作為保證備份，因此，當市電是正常供電時，是沒有任何機會發生地下室淹水災情的。

如上所述，實施系統功能測試時，沉井會經清水注入調節閥1600，透過水閥1601與1602將進水閥打開，導入清水。通過1601與1602這對進水閥讓所設計的清水量流入沉井，直到水位達到水位感測器SC1H能偵測到所設計的水位高度時關閉進水閥；這時候此水位感測器啟動了所有的水泵。藉由感測器訊號及每一個水泵的切換開關之監測，系統檢查監測裝置1500可以蒐集極為重要的資訊，以決定各個子系統的功能是否正常。當前述的檢查發現異常，它可以藉由通訊裝置1700送出異常現象的訊息給相關人員。必須要清楚地了解，清水注入調節閥1600的設計應該要有兩個水閥1601與1602，它們是一個串接另外一個，來保證任何一個進水閥調節器失效時，系統仍然可以關閉進水，那樣就可免除因進水閥失效而造成地下室淹水；任何進水閥失效的訊息，一樣地會經過通訊模組傳送出去。

本文同時闡述如何將高電壓交流電，轉換成低電壓直流電，並且暫時地將直流儲存在儲能裝置，所以，這個水泵系統是使用低電壓直流電力驅動的。這個儲能裝置必須提供系統所設計要求的操作時間，這裡所敘述的低壓直流水泵系統，在子系統架構上是不須要使用逆變器的。

本文也闡述，建議使用交流/直流整流器，將高電壓的交流電轉換成低電壓直流電，它可以放置於不會浸水 的地方，或者它有很好的防水性。如此可以確保系統免於高電壓觸電的意外，同時也可以提供了一個緊急電源裝置的功能，當市電斷電時它可以維持水泵系統一段時間的運轉操作。

在本文的闡述中，充電與放電調節器也有具體的說明，它不僅是提供儲能裝置適切地充電與放電，也讓儲能裝置電量保持在設計上的正確水準。前述功能同時保證了在市電斷電時，儲能裝置電能可以支持水泵系統運作所需時間，以及儲能裝置電池的壽命。

如前所述，當本文所闡述的子系統被適當地設計，不管是市電正常或停電時，幾乎不可能會發生淹水災情，同時確保免於致命的高壓觸電意外，並且能降低積水所產生的惡臭。須要提醒的，此處所提的沉井，泛指包含前述的地下室沉井，或者是任何一種容器，它們置放於相對較低處，而需要使用水泵，將液體(水)抽出道高於容器位置。

前述所提及的“水”泵系統，在技術上可以被調整及修改，譬如它可以設計一個泵系統來從低處抽送液體至高處，或克服類似的障礙。或者，一個水泵系統將低處的水池，用其抽水能力抽送水到另一處的水箱(蓄水槽)，以獲得所想要的利益。因此，必須要瞭解到，本文所附加的專利主張，將包含前述被這個發明所涵蓋的技術調整及修改，而且，“液體”一詞在主張上將取代“水”。

另外，上述例示包含依序的示範步驟，但該些步驟不必依所顯示的順序被執行。以不同順序執行該些步驟 皆在本揭示內容的考量範圍內。在本揭示內容之實施例的精神與範圍內，可視情況增加、取代、變更順序及/或省略該些步驟。

雖然本案已以實施方式揭示如上，然其並非用以限定本案，任何熟習此技藝者，在不脫離本案之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本案之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

1000B‧‧‧水泵系統

1100B‧‧‧電源供應裝置

1102‧‧‧儲能裝置

1200B‧‧‧水泵子系統

1201B、1202、1203‧‧‧水泵

1300B‧‧‧系統調節控制器

1310G‧‧‧感應器

1310W、1311W、1312W、1313W‧‧‧水位感應器

1311H、1312H、1313H‧‧‧高水位感應器

1311L、1312L、1313L‧‧‧低水位感應器

SC1H‧‧‧水位感測器

13SC1、1361F、1362F‧‧‧流量偵測器

1400B‧‧‧開關組件

1411B、1412、1413、1461、1462‧‧‧開關

1410‧‧‧水泵開關

1460‧‧‧注入開關

1500‧‧‧系統檢查監測裝置

1510‧‧‧系統檢查分析儀

1530‧‧‧系統檢查協調器

1533‧‧‧系統檢查與監測裝置

1600‧‧‧清水注入調節閥

1601、1602‧‧‧水閥

1700‧‧‧通訊裝置

1701‧‧‧資料儲存模組

1702‧‧‧資訊傳送模組

1800‧‧‧AC/DC變流器

1900‧‧‧充放電調控器

1910‧‧‧調節器

Claims (20)

1. 一種液體泵系統，包含：一低壓直流電能儲存庫，其中該低壓直流電能儲存庫包含一儲存電能水平偵測子系統，以判定在該低壓直流電能儲存庫中所剩下的電能百分比，並且在該低壓直流電能儲存庫達到所設計的數個儲存電能水平之時送出電能儲存狀態的訊號；複數個液體泵去抽取液體，使用該低電壓直流電能儲存庫的電力進行驅動；一交流/直流電源供應器去轉換交流電力成為低壓直流再充入該低壓直流電能儲存庫；一液體高度感測子系統，當感測到液面上升到達某些高度時，分別去一個一個地啟動與它相應的液體泵，並且在感測到液面下降到達某些高度時，分別去一個一個停止與它相應的液體泵；一偵測泵運作狀態子系統去偵測每一個特定泵是否在正常運轉，並送出泵運作狀態的信號；一分析模組，接收偵測訊號，並且使用這些訊號去分析與執行至少是即時檢查該些液體泵是否正常運作，並且在發現有任何失效的部件，將正確失效訊息按時傳送至一個或是多個接收者；以及一清水注入調節閥、複數個流量偵測器與一系統檢查協調器，以控制該些液體泵的定期系統檢查時，所需要的液體進入量，其中，該清水注入調節閥包含了至少兩個串 聯的水閥，以在有任何一個水閥故障時，該系統檢查協調器還是可以關閉該清水注入調節閥，且該系統檢查協調器透過該些流量偵測器，偵測流量訊號，以掌控該些水閥的開關狀態。
2. 如請求項1所述的液體泵系統，更包含：一交流電力的斷電與回復偵測子系統去偵測交流電力是否發生了斷電與回復狀態，並送出事件發生的信號。
3. 如請求項1所述的液體泵系統，更包含：一通訊裝置，當該分析模組感測到系統運作異常時，立刻將訊息傳送至一個或是多個接收者。
4. 如請求項1所述的液體泵系統，其中液體可以是水。
5. 如請求項3所述的液體泵系統，其中該些液體泵的數量是要比需要的最大預設液體抽取需求量多一個，而需要的液體抽取率必須等於或高於預設的最大需要處理的液體滲透率。
6. 如請求項1所述的液體泵系統，它更包含：一能保證足夠儲存電量的儲能子系統去確保在電能儲存庫中存有的電能至少足夠去抽除所設計的滲入液體總 量。
7. 如請求項1所述的液體泵系統，其中交流電力來源包含電網交流電。
8. 如請求項1所述的液體泵系統，其中交流電力來源包含輔助電力系統的汽油或柴油發電機。
9. 如請求項1所述的液體泵系統，其中交流電力來源是低電壓交流電力。
10. 如請求項1所述的液體泵系統，其中該能量儲存裝置包含至少一顆電池。
11. 如請求項1所述的液體泵系統，其中該能量儲存裝置至少包含一顆電池與一顆電容器。
12. 如請求項1所述的液體泵系統，其中該些液體泵中至少一個是用無刷直流馬達。
13. 如請求項1所述的液體泵系統，其中該些液體泵中至少有兩個液體泵被裝置在沉井內的同一水平高度。
14. 如請求項1所述的液體泵系統，其中該些液體泵中沒有一個液體泵被裝置在沉井內的不同水平高度。
15. 如請求項1所述的液體泵系統，其中該些液體泵中至少有一個液體泵被裝置在沉井內的不同水平高度。
16. 如請求項1所述的液體泵系統，其中該些液體泵中至少有一個液體泵被裝置在沉井內的底部或高一點的位置。
17. 如請求項1所述的液體泵系統，其中該些液體泵皆被裝置在沉井內的底部或高一點的位置。
18. 如請求項1所述的液體泵系統，其中在該液面高度感測子系統的所有複數個液面高度感測器皆被裝置在沉井內。
19. 如請求項1所述的液體泵系統，其中在該液面高度感測子系統的所有複數個液面高度感測器中至少有一個液面高度感測器被裝置在沉井外。
20. 如請求項1所述的液體泵系統，其中所有液體泵系統的訊息聯繫均透過電纜傳輸。

Images