TWI708946B - 人工智能物聯網處理流體分子系統 - Google Patents
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Abstract
一種人工智能物聯網處理流體分子系統，透過用戶需求平台發送所需求流體分子之數位資訊指令給人工智能物聯網雲端處理裝置，透過該人工智能裝置之數據運算(computing)與邏輯整合(algorithms)之自我深度學習分析產生更新數位資料數據，透過聯網將其回饋給流體偵測裝置之多個該微型泵產生多個該微型泵之致動作動及多個該傳感器之偵測作動，達到更有效率之該流體分子之作動與偵測。
Description
本案係關於一種流體分子系統，尤指一種利用人工智能物聯網處理之流體分子系統。
在工業高度發展的當下，現代人對於流體分子之偵測需求逐漸重視，例如一氧化碳、二氧化碳、揮發性有機物(Volatile Organic Compound，VOC)、懸浮微粒(PM10)、細懸浮微粒(PM2.5)、一氧化碳等有可能影響人體健康，甚至會危害到生命安全的流體，皆為關注重點。
而流體分子的偵測，目前僅仰賴一些傳感器來偵測，以取得相關數位資訊數據，但傳感器無法即時精確地應對各種環境來進行調整及校正，因此傳感器搭配微型泵來構成一流體偵測裝置來加速流體分子通過其偵測區域，以提升傳感器之精確度及執行效率，在將傳感器取得數位資訊數據透過聯網傳輸至雲端處理裝置儲存，並透過人工智能裝置進行智能分析使用戶獲得更有效率之該流體分子之作動與偵測效果，目前如此流體分子之偵測發展是可行的。
本案之主要目的在於提供一種人工智能物聯網處理流體分子系統，透過用戶需求平台發送所需求流體分子之數位資訊指令給人工智能物聯網雲端處理裝置，透過該人工智能裝置之數據運算(computing)與邏輯整合(algorithms)之自我深度學習分析產生更新數位資料數據，透過聯網將其回饋給流體偵測裝置之多個該微型泵，據以產生多個該微型泵之致動作動及多個該傳感器之偵測作動，達到更有效率之該流體分子之作動與偵測，以滿足用戶需求。
為達上述目的，本案之較廣義實施態樣為提供一種人工智能物聯網處理流體分子系統，包含：一流體偵測裝置，設置在複數個流體分子通道中，且該流體偵測裝置由多個微型泵及多個傳感器排列組合所構成，該微型泵控制一流體分子導送通過該傳感器進行偵測以取得一數位資料數據，其中多個該微型泵控制該流體分子產生不同的流體壓力、流體流速、流體阻力及流體流感之任何其中之一流體分子變化，以透過多個該傳感器進行偵測產生不同的數位資料數據，以對外聯網傳輸；一人工智能物聯網雲端處理裝置，接收並儲存該流體偵測裝置傳輸之該等數位資料數據，透過一人工智能裝置對該等數位資料數據進行自我學習分析以產生更新數位資料數據，並將其透過聯網回饋給該流體偵測裝置之多個該微型泵，以產生多個該微型泵之致動作動及多個該傳感器之偵測作動，致使該流體偵測裝置透過該人工智能物聯網雲端處理裝置產生聯網不停循環之該更新數位資料數據之傳輸作動；一用戶需求平台，與該人工智能物聯網雲端處理裝置聯網操作，該用戶需求平台發送所需求該等流體分子之數位資訊指令給該人工智能物聯網雲端處理裝置，透過該人工智能裝置之數據運算(computing)與邏輯整合(algorithms)之自我深度學習分析產生該更新數位資料數據，透過聯網將其回饋給該流體偵測裝置之多個該微型泵以產生多個該微型泵之致動作動及多個該傳感器之偵測作動。
體現本案特徵與優點的一些典型實施例將在後段的說明中詳細敘述。應理解的是本案能夠在不同的態樣上具有各種的變化，其皆不脫離本案的範圍，且其中的說明及圖示在本質上當作說明之用，而非用以限制本案。
請參閱第1圖所示，本案人工智能物聯網處理流體分子系統包含：一流體偵測裝置1、一人工智能物聯網雲端處理裝置2及一用戶需求平台3。流體偵測裝置1設置在複數個流體分子通道(未圖示)中，且該流體偵測裝置1由多個微型泵11及多個傳感器12排列組合所構成。微型泵11導送流體分子通過傳感器12進行偵測以取得一數位資料數據，其中多個微型泵11可以採以並聯、串聯或並串聯排列設置。每一個傳感器12設置在鄰近微型泵11之位置(如第2圖所示)。藉此，流體偵測裝置1在複數個流體分子通道中可產生不同的流體壓力、流體流速、流體阻力及流體流感之任何其中之一流體分子變化，再透過多個傳感器12進行偵測以產生不同的數位資料數據。又流體偵測裝置1進一步包含有一微處理器13及一資料傳輸器14。微處理器13控制微型泵11、傳感器12之致動操作，以及將傳感器12之流體偵測值轉換運算成一數位資料數據輸出，並且將數位資料數據傳輸至資料傳輸器14。資料傳輸器14對外聯網將數位資料數據傳輸至該人工智能物聯網雲端處理裝置2，以將其儲存並對其進行智能分析，再對外聯網傳輸。其中聯網為透過一有線網路傳輸或透過一無線網路傳輸。
上述之人工智能物聯網雲端處理裝置2接收並儲存流體偵測裝置1傳輸之數位資料數據，透過一人工智能裝置21對數位資料數據進行自我學習分析以產生更新數位資料數據，並將更新數位資料數據透過聯網回饋給流體偵測裝置1之多個微型泵11，據以產生多個微型泵11之致動作動及多個傳感器12之偵測作動，致使流體偵測裝置1透過人工智能物聯網雲端處理裝置2產生聯網不停循環之更新數位資料數據之傳輸作動。
上述之用戶需求平台3與人工智能物聯網雲端處理裝置2聯網操作，用戶需求平台3發送所需求流體分子之數位資訊指令給人工智能物聯網雲端處理裝置2，透過人工智能裝置21之數據運算(computing)與邏輯整合(algorithms)之自我深度學習分析產生更新數位資料數據，透過聯網將其回饋給流體偵測裝置1之多個微型泵11以產生多個該微型泵11之致動作動及多個傳感器12之偵測作動，亦即人工智能裝置21產生更新數位資料數據透過聯網回饋給流體偵測裝置1之多個該傳感器12，以控制多個在複數個流體分子通道中之微型泵11之作動來產生不同的流體壓力、流體流速、流體阻力、流體流感，達到更有效率之流體分子作動與偵測，以滿足用戶需求。
再請參閱第3A圖、第3B圖所示，本案實施例中，微型泵11可為一微機電(MEMS)泵浦或者一壓電泵浦之驅動結構。以下就以壓電泵浦之作動來說明：
上述之微型泵11包括進氣板111、共振片112、壓電致動器113、第一絕緣片114a、導電片115及第二絕緣片114b等結構，其中壓電致動器113對應於共振片112而設置，並使進氣板111、共振片112、壓電致動器113、第一絕緣片114a、導電片115及第二絕緣片114b等依序堆疊設置，其組裝完成之剖面圖係如第5圖所示。
於本實施例中，進氣板111具有至少一進氣孔111a，其中進氣孔111a之數量以4個為較佳，但不以此為限。進氣孔111a係貫穿進氣板111，用以供流體自裝置外順應大氣壓力之作用而自該至少一進氣孔111a流入微型泵11之中。進氣板111上具有至少一匯流排孔111b，用以與進氣板111另一表面之至少一進氣孔111a對應設置。於匯流排孔111b的中心交流處係具有中心凹部111c，且中心凹部111c係與匯流排孔111b相連通，藉此可將自至少一進氣孔111a進入匯流排孔111b之流體引導並匯流集中至中心凹部111c，以實現流體傳遞。於本實施例中，進氣板111具有一體成型的進氣孔111a、匯流排孔111b及中心凹部111c，且於中心凹部111c處即對應形成一匯流流體的匯流腔室，以供流體暫存。於一些實施例中，進氣板111之材質可為不鏽鋼材質所構成，但不以此為限。於另一些實施例中，由中心凹部111c處所構成匯流腔室之深度與匯流排孔111b之深度相同，但不以此為限。共振片112係由一可撓性材質所構成，但不以此為限，且於共振片112上具有一中空孔112c，係對應於進氣板111之中心凹部111c而設置，以使流體流通。於另一些實施例中，共振片112係可由一銅材質所構成，但不以此為限。
再請參閱第4圖所示，上述之壓電致動器113係由一懸浮板1131、一外框1132、至少一支架1133以及一壓電片1134所共同組裝而成。其中，壓電片1134貼附於懸浮板1131之第二表面1131c，用以施加電壓產生形變以驅動懸浮板1131彎曲振動，以及至少一支架1133係連接於懸浮板1131以及外框1132之間，於本實施例中，至少一支架1133係連接設置於懸浮板1131與外框1132之間，其兩端點係分別連接於外框1132、懸浮板1131，以提供彈性支撐，且於支架1133、懸浮板1131及外框1132之間更具有至少一空隙1135，至少一空隙1135係與流體通道相連通，用以供流體流通。另外，外框1132係環繞設置於懸浮板1131之外側，且具有一向外凸設之導電接腳1132c，用以供電連接之用，但不以此為限。
上述之懸浮板1131係為一階梯面之結構，意即於懸浮板1131之第一表面1131b更具有一凸部1131a，凸部1131a可為一圓形凸起結構，但不以此為限。懸浮板1131之凸部1131a係與外框1132之第一表面1132a共平面，且懸浮板1131之第一表面1131b及支架1133之第一表面1133a亦為共平面，且該懸浮板1131之凸部1131a、外框1132之第一表面1132a與懸浮板1131之第一表面1131b、支架1133之第一表面1133a之間係具有一特定深度。懸浮板1131之第二表面1131c，其與外框1132之第二表面1132b及支架1133之第二表面1133b為平整之共平面結構，而壓電片1134則貼附於此平整之懸浮板1131之第二表面1131c處。又於本實施例中，壓電片1134之邊長係小於懸浮板1131之邊長。
於本實施例中，如第3A圖所示，微型泵11之第一絕緣片114a、導電片115及第二絕緣片114b係依序對應設置於壓電致動器113之下，且其形態大致上對應於壓電致動器113之外框1132之形態。於一些實施例中，第一絕緣片114a、第二絕緣片124b係由絕緣材質所構成，例如塑膠，俾提供絕緣功能，但不以此為限。於本實施例中，導電片115可由導電材質所構成，例如金屬材質，以提供電導通功能，但不以此為限。於本實施例中，導電片115上亦可設置一導電接腳115a，以實現電導通功能。
又於本實施例中，如第5圖所示，微型泵11係依序由進氣板111、共振片112、壓電致動器113、第一絕緣片114a、導電片115及第二絕緣片114b等堆疊而成，且於共振片112與壓電致動器113之間係具有一間隙h，且於共振片112及壓電致動器113之外框1132周緣之間的間隙h中填入一填充材質，例如導電膠，但不以此為限，以使共振片112與壓電致動器113之懸浮板1131之凸部1131a之間可維持間隙h之深度，進而可導引氣流更迅速地流動，且因懸浮板1131之凸部1131a與共振片112保持適當距離，因此彼此接觸干涉減少，促使噪音之產生可被降低。
再請參閱第3A圖及第3B圖、第5圖所示，於本實施例中，當進氣板111、共振片112與壓電致動器113依序對應組裝後，上述之共振片112具有一可動部112a及一固定部112b，可動部112a處可與其上的進氣板111共同形成一匯流流體的腔室，且在共振片112與壓電致動器113之間更形成一第一腔室110，用以暫存流體，且第一腔室110係透過共振片112之中空孔112c而與進氣板111之中心凹部111c處的腔室相連通，且第一腔室110之兩側則由壓電致動器113之支架1133之間的空隙1135而與流體通道相連通。
請參閱第3A圖、第3B圖、第5圖、第6A圖至第6B圖，本案微型泵11之作動操作如下。當微型泵11進行作動時，壓電致動器113受電壓致動而以支架1133為支點，進行垂直方向之往復式振動。如第6A圖所示，當壓電致動器113受電壓致動而向下振動時，由於共振片112係為輕、薄之片狀結構，此時壓電致動器113振動，共振片112亦會隨之共振而進行垂直之往復式振動，亦即共振片112對應中心凹部111c的部分亦會隨之彎曲振動形變，如此對應中心凹部111c的部分係為共振片112之可動部112a。當壓電致動器113向下彎曲振動時，此時共振片112對應中心凹部111c的可動部112a會因流體的帶入及推壓以及壓電致動器113振動之帶動，而隨著壓電致動器113向下彎曲振動形變，則流體由進氣板111上的至少一進氣孔111a進入，並透過至少一匯流排孔111b以匯集到中央的中心凹部111c處，再經由共振片112上與中心凹部111c對應設置的中空孔112c向下流入至第一腔室110中。其後，由於受壓電致動器113振動之帶動，共振片112亦會隨之共振而進行垂直之往復式振動，如第6B圖所示，此時壓電致動器113受電壓驅動以向上振動，共振片112之可動部112a亦隨之向上振動，壓電致動器113得以壓縮第一腔室110之體積，並關閉第一腔室110中間流通空間，促使第一腔室110內的流體推擠向兩側流動，進而經過壓電致動器113之支架1133之間的空隙1135而向下穿越流動，如此經微型泵11之流道設計中產生壓力梯度，促使流體高速流動，並透過流道進出方向之阻抗差異，將流體由吸入端傳輸至排出端，以完成流體輸送作業，即使在排出端有氣壓之狀態下，仍有能力持續將流體推入流體通道，並可達到靜音之效果，如此重覆第6A圖至第6B圖之微型泵11作動，即可使微型泵11產生一流體傳輸作業。
上述之傳感器12包含有一氧氣傳感器、一一氧化碳傳感器、一二氧化碳傳感器、一臭氧傳感器、一懸浮微粒傳感器、一細懸浮微粒傳感器、一二氧化硫傳感器、一二氧化氮傳感器、一揮發性有機物傳感器、一細菌傳感器、一微生物傳感器及一病毒傳感器之其中之一或其組合，傳感器12可為一或多個傳感器組成，並不以此為限。
綜上所述，本案提供一種人工智能物聯網處理流體分子系統，透過用戶需求平台將所需求流體分子之數位資訊指令給人工智能物聯網雲端處理裝置，透過該人工智能裝置之數據運算(computing)與邏輯整合(algorithms)之自我深度學習分析產生更新數位資料數據，透過聯網回饋給流體偵測裝置之多個該微型泵，據以產生多個該微型泵之致動作動及多個該傳感器之偵測作動，達到更有效率之該流體分子之作動與偵測，以滿足用戶需求，故本案極具產業之利用價值，爰依法提出申請。
本案得由熟習此技術之人士任施匠思而為諸般修飾，然皆不脫如附申請專利範圍所欲保護者。
1:流體偵測裝置
11:微型泵
110:第一腔室
111:進氣板
111a:進氣孔
111b:匯流排孔
111c:中心凹部
112:共振片
112a:可動部
112b:固定部
112c:中空孔
113:壓電致動器
1131:懸浮板
1131a:凸部
1131b:第一表面
1131c:第二表面
1132:外框
1132a:第一表面
1132b:第二表面
1132c:導電接腳
1133:支架
1133a:第一表面
1133b:第二表面
1134:壓電片
1135:空隙
114a:第一絕緣片
114b:第二絕緣片
115:導電片
115a:導電接腳
h:間隙
12:傳感器
13:微處理器
14:資料傳輸器
2:人工智能物聯網雲端處理裝置
21:人工智能裝置
3:用戶需求平台
第1圖為本案人工智能物聯網處理流體分子系統的示意圖。
第2圖所示為本案流體偵測裝置之單一微型泵及單一傳感器相對配置關係示意圖。
第3A及3B圖所示分別為本案微型泵於不同視角之分解結構示意圖。
第4圖所示為第3A及3B圖所示之壓電致動器之剖面結構示意圖。
第5圖所示為本案微型泵之剖面結構示意圖。
第6A至6B圖所示為本案微型泵作動示意圖。
1:流體偵測裝置
11:微型泵
12:傳感器
13:微處理器
14:資料傳輸器
2:人工智能物聯網雲端處理裝置
21:人工智能裝置
3:用戶需求平台
Claims (16)
- 一種人工智能物聯網處理流體分子系統，包含：一流體偵測裝置，設置在複數個流體分子通道中，且該流體偵測裝置由多個微型泵及多個傳感器排列組合所構成，該微型泵控制一流體分子導送通過該傳感器進行偵測以取得一數位資料數據，其中多個該微型泵控制該流體分子產生不同的流體壓力、流體流速、流體阻力及流體流感之任何其中之一流體分子變化，以透過多個該傳感器進行偵測產生不同的數位資料數據，以對外聯網傳輸；一人工智能物聯網雲端處理裝置，接收並儲存該流體偵測裝置傳輸之該等數位資料數據，透過一人工智能裝置對該等數位資料數據進行自我學習分析以產生更新數位資料數據，並將其透過聯網回饋給該流體偵測裝置之多個該微型泵，以產生多個該微型泵之致動作動及多個該傳感器之偵測作動，致使該流體偵測裝置透過該人工智能物聯網雲端處理裝置產生聯網不停循環之該更新數位資料數據之傳輸作動；一用戶需求平台，與該人工智能物聯網雲端處理裝置聯網操作，該用戶需求平台發送所需求該等流體分子之數位資訊指令給該人工智能物聯網雲端處理裝置，透過該人工智能裝置之數據運算(computing)與邏輯整合(algorithms)之自我深度學習分析產生該更新數位資料數據，透過聯網將其回饋給該流體偵測裝置之多個該微型泵以產生多個該微型泵之致動作動及多個該傳感器之偵測作動。
- 如申請專利範圍第1項所述之人工智能物聯網處理流體分子系統，其中該流體偵測裝置透過多個該微型泵控制該流體分子來產生不同的流體壓力、流體流速、流體阻力、流體流感，再透過不同的該傳感器以產生不同的數位資訊資料。
- 如申請專利範圍第2項所述之人工智能物聯網處理流體分子系統，其中多個該微型泵以並聯排列設置，而每一個該傳感器設置鄰近在該微型泵之位置，使該流體偵測裝置產生不同的流體壓力、流體流速、流體阻力及流體流感之任何其中之一流體分子變化。
- 如申請專利範圍第2項所述之人工智能物聯網處理流體分子系統，其中多個該微型泵以串聯排列設置，而每一個該傳感器設置鄰近在該微型泵之位置，使該流體偵測裝置產生不同的流體壓力、流體流速、流體阻力及流體流感之任何其中之一流體分子變化。
- 如申請專利範圍第2項所述之人工智能物聯網處理流體分子系統，其中多個該微型泵以串並聯排列設置，而每一個該傳感器設置鄰近在該微型泵之位置，使該流體偵測裝置產生不同的流體壓力、流體流速、流體阻力及流體流感之任何其中之一流體分子變化。
- 如申請專利範圍第1項所述之人工智能物聯網處理流體分子系統，其中該流體偵測裝置之多個該傳感器偵測取得該數位資料數據，透過該人工智能物聯網雲端處理裝置聯網將該數位資料數據傳輸給該人工智能裝置，以對該數位資料數據進行自我學習分析產生該更新數位資料數據，再透過聯網將該更新數位資料回饋給該流體偵測裝置之多個該傳感器，以控制多個該微型泵控制該流體分子來產生不同的流體壓力、流體流速、流體阻力、流體流感。
- 如申請專利範圍第1項所述之人工智能物聯網處理流體分子系統，其中該流體偵測裝置包含有一氧氣傳感器、一一氧化碳傳感器、一二氧化碳傳感器、一臭氧傳感器、一懸浮微粒傳感器、一細懸浮微粒傳感器、一二氧化硫傳感器、一二氧化氮傳感器、一揮發性有機物傳感器、一細菌傳感器、一微生物傳感器及一病毒傳感器之其中之一或其組合。
- 如申請專利範圍第1項所述之人工智能物聯網處理流體分子系統，其中該微型泵為一微機電泵浦。
- 如申請專利範圍第1項所述之人工智能物聯網處理流體分子系統，其中該微型泵為一壓電泵浦。
- 如申請專利範圍第9項所述之人工智能物聯網處理流體分子系統，其中該壓電泵浦包括：一進氣板，具有至少一進氣孔、至少一匯流排孔及構成一匯流腔室之一中心凹部，其中該至少一進氣孔供導入流體流速，該匯流排孔對應該進氣孔，且引導該進氣孔之流體流速匯流至該中心凹部所構成之該匯流腔室；一共振片，具有一中空孔對應於該匯流腔室，且該中空孔之周圍為一可動部；以及一壓電致動器，與該共振片相對應設置；其中，該共振片與該壓電致動器之間具有一間隙形成一第一腔室，以使該壓電致動器受驅動時，使流體流速由該進氣板之該至少一進氣孔導入，經該至少一匯流排孔匯集至該中心凹部，再流經該共振片之該中空孔，以進入該第一腔室內，由該壓電致動器與該共振片之可動部產生共振傳輸流體流速。
- 如申請專利範圍第10項所述之人工智能物聯網處理流體分子系統，其中該壓電致動器包含：一懸浮板，具有一第一表面及一第二表面，且可彎曲振動；一外框，環繞設置於該懸浮板之外側；至少一支架，連接於該懸浮板與該外框之間，以提供彈性支撐；以及 一壓電片，具有一邊長，該邊長係小於或等於該懸浮板之一邊長，且該壓電片係貼附於該懸浮板之一第一表面上，用以施加電壓以驅動該懸浮板彎曲振動。
- 如申請專利範圍第11項所述之人工智能物聯網處理流體分子系統，其中該懸浮板為一正方形懸浮板，並具有一凸部。
- 如申請專利範圍第10項所述之人工智能物聯網處理流體分子系統，其中該壓電泵浦包括：一導電片、一第一絕緣片以及一第二絕緣片，其中該進氣板、該共振片、該壓電致動器、該第一絕緣片、該導電片及該第二絕緣片係依序堆疊設置。
- 如申請專利範圍第10項所述之人工智能物聯網處理流體分子系統，其中該流體偵測裝置進一步包含有一微處理器及一資料傳輸器，該微處理器控制該微型泵、該傳感器之致動操作，以及將該傳感器之一流體偵測值轉換運算成一該數位資料數據輸出，並且將該數位資料數據傳輸至該資料傳輸器，以透過該資料傳輸器對外聯網傳輸至該人工智能物聯網雲端處理裝置儲存並進行智能分析。
- 如申請專利範圍第1項或第14項所述之人工智能物聯網處理流體分子系統，其中該聯網為透過一有線網路傳輸。
- 如申請專利範圍第1項或第14項所述之人工智能物聯網處理流體分子系統，其中該聯網為透過一無線網路傳輸。
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