TWI725420B - 水質監測系統與控制方法 - Google Patents

水質監測系統與控制方法 Download PDF

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TWI725420B TW108115274A TW108115274A TWI725420B TW I725420 B TWI725420 B TW I725420B TW 108115274 A TW108115274 A TW 108115274A TW 108115274 A TW108115274 A TW 108115274A TW I725420 B TWI725420 B TW I725420B
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林學廷
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曾建銘
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本發明係提供一種水質監測系統與控制方法，其監測控制方法包括下列步驟：將該些水質感測器進行初始化，讀取該些水質感測器之一採樣間隔時間及一參數值；進行一時間延遲；清除該些水質感測器之該參數值；輪流讀取第1至第N個序號水質感測器之該參數值；判斷被讀取之該水質感測器是否有一修正值；根據被讀取之該水質感測器之一該參數值及該修正值進行修正運算以獲得一參數平均值；判斷第1至第N個序號水質感測器是否還有未被讀取者；將最後被讀取水感測器序號加1；彙整計算該些水質感測器之該參數平均值以獲得一感測結果值；將該感測結果值傳送至區域伺服器進行記錄；判斷是否傳回一資料伺服器進行備份；將該感測結果值傳至該資料伺服器，藉由上述步驟達到提高水資源監測及控制之效率，可有效降低操作設備人力及達到自動化的操作。

Description

水質監測系統與控制方法
本發明係提供一種水質監測系統與控制方法，尤指一種提高水資源監測及控制之效率，可有效降低操作設備人力及達到自動化的操作。
按，對於民生及工業而言用水皆為重要課題，如何保持乾淨可供使用的水資源的機制更是重中之重。而乾淨可用的水資源必須仰賴定期檢測方能維持，而一般檢測的項目包括有溫度、導電度及酸鹼值等，該些檢測數據經由計算及彙整後獲得水資源品質報告後，方可得知所檢測水源是否符合乾淨可用的標準。
習知水資源監測管理設備皆需依靠人力，包括：水質採集、運送、檢驗及做成數據報告，無一不需人力來完成，然後根據數據報告來完成水資源監測管理設備之控制或是調整，但上述程序是如此曠日廢時以致於無法即時完成上述設備之控制或調整。且受限於各種品牌水質感測器之量測參數及輸出資料各式的差異性無法做有效統一及整合，而對於感測資料參數校正及傳輸的困難度也自不在話下，本案為一種提高水資源監測及控制之效率的設備及方法，可有效降低操作設備人力及達到自動化的操作。
故，發明人有鑑於上述習用之問題與缺失，乃搜集相關資料經由多方的評估及考量，並利用從事於此行業之多年研發經驗不斷的試作與修改，始有此種水質監測系統與控制方法發明專利誕生。
本發明之主要目的乃在於提供一種水質監測控制方法，其利用一監測裝置進行監測及控制，且該監測裝置係與一區域伺服器以網路連線並進行資料傳輸，該監測裝置內包含複數水質感測器及一微控制單元，其監測控制方法包括下列步驟：該微控制單元將該些水質感測器進行初始化，且該微控制器讀取該些水質感測器之一採樣間隔時間及一參數值；該微控制單元根據該採樣間隔時間設定進行一時間延遲；該微控制單元清除該些水質感測器之該參數值；該微控制單元輪流讀取第1至第N個序號水質感測器之該參數值；該區域伺服器判斷被讀取之該水質感測器是否有一修正值；該微控制單元根據被讀取之該水質感測器之一該參數值及該修正值進行修正運算以獲得一參數平均值；該微控制單元判斷第1至第N個序號水質感測器是否還有未被讀取者；將最後被讀取水感測器序號加1；該微控制單元彙整計算該些水質感測器之該參數平均值以獲得一感測結果值；該監測裝置將該感測結果值傳送至該區域伺服器進行記錄；該區域伺服器判斷是否傳回一資料伺服器進行備份；該區域伺服器將該感測結果值傳至該資料伺服器，藉由上述步驟達到提高水資源監測及控制之效率，可有效降低操作設備人力及達到自動化的操作。
本發明之次要目的在於提供一水質監測系統，包括：複數監測裝置，單一監測裝置包括複數水質感測器及一微控制單元，並將該些 水質感測器所採樣數據透過該微控制單元進行傳送；複數區域伺服器，該些區域伺服器係設置於複數區域，單一區域伺服器對應設置於區域內之該監測裝置且以網路連線並進行資料傳輸，並接收該微控制單元所傳送該採樣數據並進行修正後送出一感測結果值；一中央資料伺服器，透過網路連線儲存該些區域伺服器之該感測結果值；一查詢伺服器，透過網路連線擷取該中央資料伺服器之該感測結果值，該查詢伺服器之該感測結果值提供給一預定客戶端。
1‧‧‧監測裝置
11‧‧‧水質感測器
12‧‧‧微控制單元
2‧‧‧區域伺服器
3‧‧‧中央資料伺服器
4‧‧‧查詢伺服器
41‧‧‧前端查詢網頁
42‧‧‧後端資料庫
5‧‧‧預定客戶端
61‧‧‧該微控制單元將該些水質感測器進行初始化，且該微控制器讀取該些水質感測器之一採樣間隔時間及一參數值
62‧‧‧該微控制單元根據該採樣間隔時間設定進行一時間延遲
63‧‧‧該微控制單元清除該些水質感測器之該參數值
64‧‧‧該微控制單元輪流讀取第1至第N個序號水質感測器之該參數值
65‧‧‧該區域伺服器判斷被讀取之該水質感測器是否有一修正值
66‧‧‧該微控制單元根據被讀取之該水質感測器之一該參數值及該修正值進行修正運算以獲得一參數平均值
67‧‧‧該微控制單元判斷第1至第N個序號水質感測器是否還有未被讀取者
68‧‧‧將最後被讀取水感測器序號加1
69‧‧‧該微控制單元彙整計算該些水質感測器之該參數平均值以獲得一感測結果值
70‧‧‧該監測裝置將該感測結果值傳送至該區域伺服器進行記錄
71‧‧‧該區域伺服器判斷是否傳回一資料伺服器進行備份
72‧‧‧該區域伺服器將該感測結果值傳至該資料伺服器
第一圖 係為本發明水質監測系統之功能方塊圖。
第二圖 係為本發明水質監測控制方法之流程圖。
為達成上述目的及功效，本發明所採用之技術手段及其構造，茲繪圖就本發明之較佳實施例詳加說明其構造與功能如下，俾利完全瞭解。
請參閱第一圖所示，係為本發明水質監測系統之功能方塊圖，由圖中可清楚看出，本發明水質監測系統包括有複數監測裝置1、複數區域伺服器2、一中央資料伺服器3及一查詢伺服器4，各功能方塊具體功能與連接關係詳述如下：複數監測裝置1，其單一監測裝置包括複數水質感測器11及一微控制單元12，並將該些水質感測器11所採樣數據透過該微控制單元12進行傳送。該些水質感測器11所感測種類包括有溫度、導電 度、酸鹼值、化學需氧量、懸浮固體及氨氮含量。
複數區域伺服器2係設置於複數區域，單一區域伺服器2對應設置於區域內之該監測裝置1且以網路連線並進行資料傳輸，並接收該微控制單元12所傳送該採樣數據並進行修正後送出一感測結果值。該區域伺服器2進行該採樣數據之修正係為根據環境差異及該些水質感測器11型號差異所進行數據修正。
該中央資料伺服器3透過網路連線儲存該些區域伺服器2之該感測結果值。
該查詢伺服器4透過網路連線擷取該中央資料伺服器3之該感測結果值，該查詢伺服器4之該感測結果值提供給一預定客戶端5。該查詢伺服器4係包括一前端查詢網頁41及一後端資料庫42，該前端查詢網頁41係提供該預定客戶端5進行查詢，該前端查詢網頁41進行該預定客戶端5身份確認及判斷查詢之輸入指令正確性，該前端查詢網頁41將已確認該預定客戶端5之查詢需求傳送至該後端資料庫42，續由該後端資料庫42透過網路連線擷取該中央資料伺服器3之該感測結果值，且該查詢伺服器4將該預定客戶端所查詢之該感測結果值透過該前端查詢網頁提供給一預定客戶端5。
請參閱第二圖所示，係為本發明水質監測控制方法之流程圖，利用一監測裝置進行監測及控制，且該監測裝置係與一區域伺服器以網路連線並進行資料傳輸，該監測裝置內包含複數水質感測器及一微控制單元，其監測控制方法包括下列步驟：
步驟61：該微控制單元將該些水質感測器進行初始化，且該微控制器讀 取該些水質感測器之一採樣間隔時間及一參數值。該些水質感測器所感測種類包括有溫度、導電度、酸鹼值、化學需氧量、懸浮固體及氨氮含量。
步驟62：該微控制單元根據該採樣間隔時間設定進行一時間延遲。該溫度感測器、導電度感測器及酸鹼值感測器之採樣間隔時間的範圍係為2分鐘至10分鐘。該化學需氧量感測器、懸浮固體感測器及氨氮含量感測器之採樣間隔時間的範圍係為50分鐘至70分鐘。
步驟63：該微控制單元清除該些水質感測器之該參數值。
步驟64：該微控制單元輪流讀取第1至第N個序號水質感測器之該參數值。
步驟65：該區域伺服器判斷被讀取之該水質感測器是否有一修正值；若為是，執行步驟(66)；若為否，執行步驟(67)。
步驟66：該微控制單元根據被讀取之該水質感測器之一該參數值及該修正值進行修正運算以獲得一參數平均值。該修正值係為根據環境差異及該些水質感測器型號差異所進行數據修正。
步驟67：該微控制單元判斷第1至第N個序號水質感測器是否還有未被讀取者；若為是，執行步驟(68)；若為否，執行步驟(69)。
步驟68：將最後被讀取水感測器序號加1，續執行步驟(64)。
步驟69：該微控制單元彙整計算該些水質感測器之該參數平均值以獲得一感測結果值。
步驟70：該監測裝置將該感測結果值傳送至該區域伺服器進行記錄。
步驟71：該區域伺服器判斷是否傳回一資料伺服器進行備份，若為是，執行步驟(72)；若為否，執行步驟(62)
步驟72：該區域伺服器將該感測結果值傳至該資料伺服器，續執行步驟(B)。
上述水質監測控制方法由於透過第一圖所揭露之複數監測裝置1、複數區域伺服器2、一中央資料伺服器3及一查詢伺服器4做為硬體裝置，且各硬體裝置之間透過有線或無線網路進行資料傳輸，各監測裝置1及各區域伺服器2係設置於複數個待量測的水資源處，各水資源處之感測結果值不斷更新及回傳至中央資料伺服器3，再透過該查詢伺服器4擷取該中央資料伺服器3之該感測結果值，該查詢伺服器4之前端查詢網頁41係提供該預定客戶端5進行查詢，該前端查詢網頁41將已確認該預定客戶端5之查詢需求傳送至該後端資料庫42，續由該後端資料庫42透過網路連線擷取該中央資料伺服器3之該感測結果值，且該查詢伺服器4將該預定客戶端所查詢之該感測結果值透過該前端查詢網頁提供給一預定客戶端5。藉此達到提高水資源監測及控制之效率，降低操作設備人力及達到自動化的操作。
藉由第一圖至第二圖之揭露，即可瞭解本發明為一種水質監測系統與控制方法，其監測控制方法包括下列步驟：將該些水質感測器進行初始化，讀取該些水質感測器之一採樣間隔時間及一參數值；進行一時間延遲；清除該些水質感測器之該參數值；輪流讀取第1至第N個序號水質感測器之該參數值；判斷被讀取之該水質感測器是否有一修正值；根 據被讀取之該水質感測器之一該參數值及該修正值進行修正運算以獲得一參數平均值；判斷第1至第N個序號水質感測器是否還有未被讀取者；將最後被讀取水感測器序號加1；彙整計算該些水質感測器之該參數平均值以獲得一感測結果值；將該感測結果值傳送至區域伺服器進行記錄；判斷是否傳回一資料伺服器進行備份；將該感測結果值傳至該資料伺服器，藉由上述步驟達到提高水資源監測及控制之效率，可有效降低操作設備人力及達到自動化的操作。上揭方法於水資源監測及控制領域中具有省時及人力的功效，故提出專利申請以尋求專利權之保護。
上述詳細說明為針對本發明一種較佳之可行實施例說明而已，惟該實施例並非用以限定本發明之申請專利範圍，凡其他未脫離本發明所揭示之技藝精神下所完成之均等變化與修飾變更，均應包含於本發明所涵蓋之專利範圍中。
綜上所述，本發明上述之水質監測系統與控制方法於使用時為確實能達到其功效及目的，故本發明誠為一實用性優異之發明，實符合發明專利之申請要件，爰依法提出申請，盼 審委早日賜准本案，以保障發明人之辛苦發明，倘若 鈞局有任何稽疑，請不吝來函指示，發明人定當竭力配合，實感德便。
61‧‧‧該微控制單元將該些水質感測器進行初始化，且該微控制器讀取該些水質感測器之一採樣間隔時間及一參數值
62‧‧‧該微控制單元根據該採樣間隔時間設定進行一時間延遲
63‧‧‧該微控制單元清除該些水質感測器之該參數值
64‧‧‧該微控制單元輪流讀取第1至第N個序號水質感測器之該參數值
65‧‧‧該區域伺服器判斷被讀取之該水質感測器是否有一修正值
66‧‧‧該微控制單元根據被讀取之該水質感測器之一該參數值及該修正值進行修正運算以獲得一參數平均值
67‧‧‧該微控制單元判斷第1至第N個序號水質感測器是否還有未被讀取者
68‧‧‧將最後被讀取水感測器序號加1
69‧‧‧該微控制單元彙整計算該些水質感測器之該參數平均值以獲得一感測結果值
70‧‧‧該監測裝置將該感測結果值傳送至該區域伺服器進行記錄
71‧‧‧該區域伺服器判斷是否傳回一資料伺服器進行備份
72‧‧‧該區域伺服器將該感測結果值傳至該資料伺服器

Claims (8)

  1. 一種水質監測系統，包括：複數監測裝置，單一監測裝置包括複數水質感測器及一微控制單元，並將該些水質感測器所採樣數據透過該微控制單元進行傳送；複數區域伺服器，該些區域伺服器係設置於複數區域，單一區域伺服器對應設置於區域內之該監測裝置且以網路連線並進行資料傳輸，並接收該微控制單元所傳送該採樣數據並進行修正後送出一感測結果值，該區域伺服器進行該採樣數據之修正係為根據環境差異及該些水質感測器型號差異所進行數據修正；一中央資料伺服器，透過網路連線儲存該些區域伺服器之該感測結果值；以及一查詢伺服器，透過網路連線擷取該中央資料伺服器之該感測結果值，該查詢伺服器之該感測結果值提供給一預定客戶端。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之水質監測系統，其中該些水質感測器所感測種類包括有溫度、導電度、酸鹼值、化學需氧量、懸浮固體及氨氮含量。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之水質監測系統，其中該查詢伺服器係包括一前端查詢網頁及一後端資料庫，該前端查詢網頁係提供該預定客戶端進行查詢，該前端查詢網頁進行該預定客戶端身份確認及判斷查詢之輸入指令正確性，該前端查詢網頁將已確認該預定客戶端之查詢需求傳送至該後端資料庫，續由該後端資料庫透過網路連線擷取該中央資料伺服器之該感測結果值，且該查詢伺服器將該預定客戶端所查 詢之該感測結果值透過該前端查詢網頁提供給一預定客戶端。
  4. 一種水質監測控制方法，利用一監測裝置進行監測及控制，且該監測裝置係與一區域伺服器以網路連線並進行資料傳輸，該監測裝置內包含複數水質感測器及一微控制單元，其監測控制方法包括下列步驟：(A)該微控制單元將該些水質感測器進行初始化，且該微控制器讀取該些水質感測器之一採樣間隔時間及一參數值；(B)該微控制單元根據該採樣間隔時間設定進行一時間延遲；(C)該微控制單元清除該些水質感測器之該參數值；(D)該微控制單元輪流讀取第1至第N個序號水質感測器之該參數值；(E)該區域伺服器判斷被讀取之該水質感測器是否有一修正值；若為是，執行步驟(F)；若為否，執行步驟(G)；(F)該微控制單元根據被讀取之該水質感測器之一該參數值及該修正值進行修正運算以獲得一參數平均值；(G)該微控制單元判斷第1至第N個序號水質感測器是否還有未被讀取者；若為是，執行步驟(H)；若為否，執行步驟(I)；(H)將最後被讀取水感測器序號加1，續執行步驟(D)；(I)該微控制單元彙整計算該些水質感測器之該參數平均值以獲得一感測結果值；(J)該監測裝置將該感測結果值傳送至該區域伺服器進行記錄；(K)該區域伺服器判斷是否傳回一資料伺服器進行備份，若為是， 執行步驟(L)；若為否，執行步驟(B)；以及(L)該區域伺服器將該感測結果值傳至該資料伺服器，續執行步驟(B)。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之水質監測控制方法，其中該些水質感測器所感測種類包括有溫度、導電度、酸鹼值、化學需氧量、懸浮固體及氨氮含量。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之水質監測控制方法，其中該溫度感測器、導電度感測器及酸鹼值感測器之採樣間隔時間的範圍係為2分鐘至10分鐘。
  7. 如申請專利範圍第5項所述之水質監測控制方法，其中該化學需氧量感測器、懸浮固體感測器及氨氮含量感測器之採樣間隔時間的範圍係為50分鐘至70分鐘。
  8. 如申請專利範圍第4項所述之水質監測控制方法，其中該修正值係為根據環境差異及該些水質感測器型號差異所進行數據修正。
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