TWI736864B

TWI736864B - 水質監測裝置及其方法

Info

Publication number: TWI736864B
Application number: TW108110359A
Authority: TW
Inventors: 賴朝松; 吳旻憲; 許定洋; 邱國評
Original assignee: 長庚大學
Priority date: 2019-03-25
Filing date: 2019-03-25
Publication date: 2021-08-21
Also published as: TW202035984A

Abstract

本發明有關於一種水質監測裝置及其方法，其藉由水質監測裝置包含一酸鹼感測電路與一導電度感電路，以同時感測液體中的酸鹼值與導電度，並分別生成感測訊號至運算處理單元，以針對液體的酸鹼值與導電度的初始值作為參照值，因而針對酸鹼值與導電度之後續感測值進行比對，以監測液體中的水質。同時在水質偵測過程中，透過該水質監測裝置的無線傳輸訊號的感測結果判斷該水質監測裝置是否已放置於水中。

Description

水質監測裝置及其方法

本發明係有關於一種感測裝置及其方法，尤指以一種水質監測裝置及其方法。

隨著電子科技時代的不斷進步，許多電子、電氣的家電產品問世，在清潔用途上，民眾可透過不同的家電產品，進行快速的清潔處理，減少清潔處理的時間，而轉用於其他事務上。但是，清潔用途的家電產品中，需要連接水源進行清潔處理，如：洗衣機、洗碗機等，利用水流配合清潔液、洗滌劑等進行清洗作業，因此民眾透過洗衣機、洗碗機的自動清潔作業，而不需動手清潔衣物、碗盤餐具。

在清洗過程中，洗衣機內部的水流透過清潔液、洗滌劑等介面活性劑，使衣物上的灰塵、細屑或其他髒污脫離，因而造成洗衣機內部的水流因待洗衣物上沾附的髒污、細屑或塵土以及加入水流中的清潔液、洗滌劑會導致水質混濁不堪，而必須透過數次的清水進行洗清的作業，達到將衣物或碗盤餐具等清洗乾淨之目的，以供水質的離子濃度符合檢測標準，因此現今洗衣機或洗碗機中，都會加裝水質感測設備，透過投射光源感測水質後反射接收，藉以感測水質顆粒濃度(水中顆粒濃度值，如：未溶解之清潔劑、雜質或灰塵或毛髮或衣物毛屑、棉絮等)值，以供判斷水質情況，再設定洗衣機或洗碗機等家電產品的清洗作業模式。

然而，現今使用之清潔劑仍持續提升與改良洗淨能力，僅偵測水中之顆粒濃度，並無法偵測出洗衣機或洗碗機運轉過程中清潔劑之殘留。水性清潔過程為習知家用及工業用紡織品織物清潔方法之主力，而清潔劑等活性界面劑在洗滌過程中，主要為透過離子化將髒汙帶走，但使用者並非每次清潔過程中，皆會倒入適量的清潔劑，因而造成未夾帶髒汙的清潔劑殘留於水流中，倘若清水沖洗並未將殘留清潔劑洗淨，則換成清潔劑吸附於衣物上，因而造成穿著衣物時的不適感。如此，如何確認水質情況是刻不容緩。

再者，清洗水塔為一般民眾定期處理的事務，且社區大樓或商業大樓更是為符合安規，而積極執行，惟，水塔清潔後的水質無法確認是否有殘留，現今作法是由水塔清洗業者通知民眾水塔清洗後，由水龍頭放水一段時間，以藉由水作為載體，將清潔後的殘留物以及管道殘留釋放，卻無法得知水質情況。

綜上所述，本發明就上述之技術缺點提出一種水質監測裝置及其方法，其藉由水質監測裝置為可攜式結構，而將水質監測裝置放入洗衣機等清潔裝置中，監測是否有殘留物質。

本發明之一目的，在於提供一種水質監測裝置及其方法，其利用水質監測裝置放入液體中監測殘留物質。

本發明之另一目的，在於提供一種水質監測裝置及其方法，其利用無線傳輸介面，將水質監測結果發送出去。

本發明揭示一種水質監測方法，其先使用一酸鹼感測電路連續感測一液體之酸鹼值並產生一酸鹼值感測訊號，同時使用一導電度感測電路連續感測該液體之導電度並產生一導電度感測訊號；接續由一運算處理單元擷取該酸鹼值感測訊號與該導電度感測訊號對應之初始值作為酸鹼參照值與導電度參照值；以及最後依據該酸鹼值感測訊號與該導電度感測訊號之感測值比對酸鹼參照值與導電度參照值，以產生一比對結果，其中，該運算處理單元依據該些個酸鹼值感測值相對於該酸鹼參照值而比較一第一門檻值產生一酸鹼比較結果，並依據該些個導電度感測值相對該導電度參照值比較一第二門檻值產生一導電度比較結果當該些個酸鹼值感測值相對於該酸鹼參照值而超過一第一門檻值且該些個導電度感測值相對該導電度參照值超過一第二門檻值時，該運算處理單元依據該酸鹼比較結果與該導電度比較結果的組合成該比對結果判斷該液體是否具有至少一殘留物質。因而藉由本發明之水質監測裝置監測該液體中的酸鹼值與導電度，以確認是否有殘留物於該液體中。

本發明提供一實施例，更包含初始化該酸鹼感測電路、該導電度感測電路與該運算處理單元之步驟。

本發明提供一實施例，其在於該對照表對應於該液體為清水。

本發明提供一實施例，其在於該比對結果不等於該初始值即對應於該液體包含清水與至少一殘留物質。

本發明另揭示一種水質監測裝置，其包含一殼體、一酸鹼值感測電路、一導電度感測電路與一運算處理單元。其中，該酸鹼值感測電路設置於該殼體內，該酸鹼值感測電路連接一酸鹼感測件，該酸鹼感測件延伸至該殼體外並感測該液體之酸鹼值，以產生一酸鹼感測訊號；導電度感測電路設置於該殼體內，該導電度感測電路連接一導電度感測件，該導電度感測件延伸至該殼體外並感測該液體之導電度，以產生一導電度感測訊號；以及運算處理單元電性連接該酸鹼值感測電路與該導電度感測電路，該運算處理單元依據該酸鹼感測訊號與該導電度感測訊號之初始值建立一對照表，該運算處理單元依據該對照表分別比對該酸鹼感測訊號與該導電度感測訊號之感測值，以產生一比對結果。因而藉由本發明之水質監測裝置監測該液體中的酸鹼值與導電度，以確認是否有殘留物於該液體中。

本發明提供另一實施例，更包含一傳輸控制單元，連接該運算處理單元，經一無線傳輸介面輸出該比對結果至一外部電子裝置。藉此讓使用者得知水質監測結果，抑或透過該外部電子裝置進一步控制水質情況。

本發明提供另一實施例，其在於該外部電子裝置為一顯示器、一智慧型手機或一電腦裝置。

本發明提供另一實施例，其在於該對照表對應於該液體為清水。

本發明提供另一實施例，其在於該比對結果不等於該初始值即對應於該液體包含清水與至少一殘留物質。

本發明另接示一種水質監測方法，其以一水質監測裝置經由一傳輸控制單元連接一外部電子裝置；接續，該傳輸控制單元偵測本身與該外部電子裝置之間的一無線傳輸訊號，並產生對應之一無線感測訊號；然後，該傳輸控制單元依據該無線感測訊號與一訊號強度門檻值判斷該水質監測裝置是否位於水面下；其中，當該傳輸控制單元依據該無線感測訊號之訊號強度低於該訊號強度門檻值時，判斷該水質監測裝置位於水面下，當該傳輸控制單元判斷該無線感測訊號之訊號強度高於該訊號強度門檻值，判斷該水質監測裝置並非位於水面下，同時該傳輸控制單元傳輸水質監測的一比對結果至該外部電子裝置。藉此，水質監測裝置除了感測水質之外，更進一步感測水質監測裝置本身是否位於水面下，以避免水質監測裝置於水面下受干擾的情況下，仍繼續傳輸資料，進而避免電能浪費。

本發明提供另一實施例，其在於更包含初始化該水質監測裝置之步驟。

本發明提供一種水質監測裝置及其方法，其在於透過酸鹼值感測電路與導電度感測電路偵測液體中的酸鹼值與導電度，因而監測液體中是否殘留其他物質，並透過酸鹼值確認是否有非顆粒的殘留物導致水質變化。

為使　貴審查委員對本發明之特徵及所達成之功效有更進一步之瞭解與認識，謹佐以較佳之實施例及配合詳細之說明，說明如後：

首先，請參閱第一圖，其為本發明之一實施例之流程圖。如圖所示，本發明為一種水質監測方法，其步驟包含:

步驟S50:初始化酸鹼感測電路、導電度感測電路與運算處理單元；

步驟S100:使用酸鹼感測電路依據間隔時間連續感測液體之酸鹼值並產生酸鹼值感測訊號，同時使用導電度感測電路依據間隔時間連續感測液體之導電度並產生導電度感測訊號；

步驟S110:運算處理單元擷取酸鹼值感測訊號與導電度感測訊號對應之酸鹼初始值與導電度初始值作為酸鹼參照值與導電度參照值；以及

步驟S120:依據酸鹼值感測訊號與導電度感測訊號對應之酸鹼值感測值與導電度感測值比對酸鹼參照值與導電度參照值，以產生比對結果。

如步驟S50所示，一併參閱第二圖，其為本發明之一實施例之系統示意圖。如第二圖所示，本發明之方法係應用於一水質監測裝置1，其包含一殼體10、一導電度感測電路110、一酸鹼值感測電路120與一運算處理單元200，導電度感測電路110電性連接一導電度感測件112，酸鹼值感測電路120電性連接酸鹼值感測件122，一開始就運算處理單元200所執行之一感測應用程式AP，而進行初始化，進而初始化導電度感測電路110、酸鹼值感測電路120與運算處理單元200，以讓所有感測資料重置。

其中導電度感測件112與酸鹼值感測件122為金屬探針、聚合物樹脂探針或不鏽鋼，導電度感測件112與酸鹼值感測件122自殼體10內向外延伸至殼體10外，導電度感測件112的感測範圍為0μmho/cm至200mmho/cm，導電度感測件112之工作參數如下表一，酸鹼值感測件122的工作參數如下表二。殼體10可為球形、方塊形、桿狀或刺棘狀。此外，導電度感測電路110更可連接複數個導電度感測件112，且酸鹼值感測電路120更可連接酸鹼值感測件122，以提高精確度。

表一為一般導電度感測件的工作參數。

感測範圍	0μmho/cm至200mmho/cm
精確值	± 1 % of the full range
鹽度測量範圍	5-60 g/Kg
反應時間	＜ 5 s
工作溫度	0°C to + 50°C
儲存溫度	-10°C to + 60°C

表一

表二為一般酸鹼值感測件的工作參數。

感測範圍	PH0至PH14
0V的酸鹼值	PH7±0.25
準確度	20°C至25°C，PH0.05變化量
變化量	PH0.01/0.1mV
工作溫度	最高80°C

表二

如步驟S100所示，導電度感測電路110與酸鹼值感測電路120透過導電度感測件112與酸鹼值感測件122感測液體L之導電度與酸鹼值，因而接收導電度感測件112與酸鹼值感測件122所感測到的導電度感測訊號EC與酸鹼值感測訊號PH。導電度感測電路110與酸鹼值感測電路120分別依據導電度感測訊號EC與酸鹼值感測訊號PH產生一導電度感測資料Edata與一酸鹼值感測資料Pdata。

承接上述，運算處理單元200，更可進一步電性連接一儲存單元220與一顯示單元230。運算處理單元200為電性連接至導電度感測電路110與酸鹼值感測電路120，並讀取導電度感測電路110與酸鹼值感測電路120所產生之導電度感測資料Edata與酸鹼值感測資料Pdata，更可進一步儲存導電度感測資料Edata與酸鹼值感測資料Pdata至儲存單元220，以作為逐步比對之參考資料。

如步驟S110所示，運算處理單元200為接收導電度感測電路110與酸鹼值感測電路120所輸出之導電度感測資料Edata與酸鹼值感測資料Pdata，而進行運算，以辨識並取得導電度感測資料Edata與酸鹼值感測資料Pdata之二初始值，以作為對照表中的導電度參照值EP與酸鹼值參照值PP，本實施例中，係分別以單一數據資料表示導電度初始值與酸鹼度初始值，特別是清水，例如:一般自來水，導電度:350μmho/cm，酸鹼值:7.2；實驗用純水，導電度:1μmho/cm，酸鹼值:7。藉由初始的感測結果對應無殘留物的清水，或者是將水質感測裝置1先放入清水獲得導電度參照值EP與酸鹼值參照值PP，再接續進行目標液體的水質感測。

接續，如步驟S120所示，運算處理單元200執行感測應用程式AP，依據導電度感測資料Edata與酸鹼值感測資料Pdata的後續感測值比對前一步驟S110所建立的對照表判斷受感測的液體L是否具有殘留物質，其中感測應用程式AP係依據導電度感測資料Edata與酸鹼值感測資料Pdata的後續感測值所獲得之時間變化，而比對導電度參照值EP與酸鹼值參照值P，以液體L是否具有殘留物質。

承接上述，運算處理單元200依據該些個酸鹼值感測值依時序比對該酸鹼參照值PP而比較一第一門檻值，產生一酸鹼比較結果PCmp，且運算處理單元200依據該些個導電度感測值依時序比對該導電度參照值EP而比較一第二門檻值，產生一導電度比較結果ECmp，該運算處理單元依據酸鹼比較結果PCmp與導電度比較結果ECmp獲得該比對結果Result判斷液體L是否具有至少一殘留物質，其中該比對結果Result依據酸鹼比較結果PCmp與導電度比較結果ECmp可獲得下表一: 表一比對結果

酸鹼比較結果	導電度比較結果	比對結果
大於或等於第一門檻值	大於或等於第二門檻值	有殘留物質
大於或等於第一門檻值	小於第二門檻值	有殘留物質
小於第一門檻值	大於或等於第二門檻值	有殘留物質
小於第一門檻值	小於第二門檻值	無殘留物質

例如:第一門檻值:酸鹼值門檻值為2，亦即酸鹼值5或8，第二門檻值:750μmho/cm，而感測結果為導電度: 1000μmho/cm，或酸鹼值為4或10，或兩者皆超過門檻值，即表示液體L中具有殘留物質。表二:本發明之水質監測裝置對於界面活性劑的偵測效果。

界面活性劑重量百分比	PH值	導電度 (m mho/cm)
0%	7	1.2E2
0.1%	11	1.4E3
0.01%	10	3.0E2
0.001%	8	1.5E2
0.0001%	7	1.3E2

如第三圖所示，本發明之水質監測方法，其步驟進一步包含:

步驟S130:輸出比對結果至一外部電子裝置。

本發明更可進一步將運算處理單元200所產生之比對結果Result傳輸至外部電子裝置300，如第四圖所示，殼體10內更可設置一傳輸控制單元240，以連接運算處理單元200，並經由無線傳輸介面，將運算處理單元200之比對結果Result傳輸至外部電子裝置300，其中外部電子裝置300可為一顯示器、一智慧型手機或一電腦裝置，本實施例係以智慧型手機作為舉例說明。其中，傳輸控制單元240更可進一步將比對結果Result、酸鹼值感測資料Pdata或上述兩者傳輸至外部電子裝置300，以讓外部電子裝置300顯示酸鹼值感測資料Pdata之至少一筆數值。

當水質的比對結果為不等於對照表時，運算處理單元200經傳輸控制單元240傳送至外部電子裝置300，以將比對結果Result傳送至外部電子裝置300，並經由外部電子裝置300依據比對結果Result顯示至使用者，以判斷後續處理方式，例如:增加清水稀釋，或更換液體L的溶劑(即清水)。

請參閱第五圖，其為本發明之另一實施例之流程圖。一併參閱第四圖，本發明之水質監測裝置1執行的感測步驟如下所示:

步驟S150:初始化傳輸控制單元、酸鹼感測電路、導電度感測電路與運算處理單元；

步驟S200: 水質監測裝置經由傳輸控制單元連接外部電子裝置；

步驟S210: 傳輸控制單元偵測本身與外部電子裝置之間的無線傳輸訊號，並產生對應之無線感測訊號；

步驟S220: 傳輸控制單元依據無線感測訊號與訊號強度門檻值判斷水質監測裝置是否位於水面下；以及

步驟S230:傳輸比對結果至外部電子裝置。

本實施例為傳輸控制單元240於導電度感測電路110與酸鹼感測電路120感測液體L之導電度與酸鹼度時，更進一步感測水質監測裝置1是否位於水面下。步驟S150相同於步驟S50，僅在於進一步初始化傳輸控制單元240。

於步驟S200中，傳輸控制單元240連接至一外部電子裝置300，其中外部電子裝置300可為一顯示器、一智慧型手機或一電腦裝置，本實施例係以智慧型手機作為舉例說明。於步驟S210中，傳輸控制單元240依據本身與外部電子裝置300之間的無線傳輸訊號W之訊號強度與一訊號門檻值進行比對，當無線傳輸訊號W之訊號強度大於或等於該訊號門檻值時，即判斷水質監測裝置1並非位於水面下，因此接續執行步驟S230，將運算處理單元200所產生之比對結果Result傳輸至外部電子裝置300，其中運算處理單元200為執行感測應用程式AP，依據導電度感測資料Edata與酸鹼值感測資料Pdata的後續感測值比對前一步驟S110所建立的對照表判斷受感測的液體L是否具有殘留物質，藉此產生比對結果Result。

當無線傳輸訊號W之訊號強度小於該訊號門檻值時，即判斷水質監測裝置1並非位於水面下，因此接續執行步驟S210，而繼續偵測無線傳輸訊號W之訊號強度。藉此，避免水質監測裝置1於水面下的情況下，仍繼續傳輸比對結果Result，因此避免水質監測裝置1於受到水面下的訊號阻隔的情況下傳輸資料造成電能浪費。此外，另一實施方式更可為利用上述無線傳輸訊號W之訊號強度判斷水質監測裝置1非位於水面下時傳輸其他水質監測的比對結果，例如: 濁度、氯含量、色度、pH值、臭味、大腸桿菌群數、總菌落數、鐵含量、錳含量、氨氮含量、鋁含量。

綜上所述，本發明提供一種水質監測裝置及其方法，其透過導電度感測電路與酸鹼值感測電路感測液體中的導電度與酸鹼值，藉此獲得水質的變化，以進一步藉由導電度與酸鹼值判斷是否液體具有殘留物質。同時藉由無線傳輸訊號之訊號強度偵測而進一步判斷水質感測裝置是否位於水面下，以判斷是否進行比對結果的資料傳輸，進一步省電，而非持續進行資料傳送，而導致水面下的訊號阻隔導致電能浪費。

由上述可知，本發明確實已經達於突破性之結構，而具有改良之發明內容，同時又能夠達到產業上利用性與進步性，當符合專利法之規定，爰依法提出發明專利申請，懇請　鈞局審查委員授予合法專利權，至為感禱。

1:水質感測裝置 10:殼體 110:導電度感測電路 112:導電度感測件 120:酸鹼值感測電路 122:酸鹼值感測件 200:運算處理單元 220:儲存單元 230:顯示單元 240:傳輸控制單元 300:外部電子裝置 AP:感測應用程式 EC:導電度感測訊號 Edata:導電度感測資料 EP:導電度參照值 L:液體 PH:酸鹼值感測訊號 Pdata:酸鹼值感測資料 PP:酸鹼值參照值 Result:比對結果 W:無線傳輸訊號

第一圖：其為本發明之一實施例之流程圖；

第二圖：其為本發明之一實施例之系統示意圖；

第三圖：其為本發明之另一實施例之流程圖；

第四圖：其為本發明之另一實施例之系統示意圖；以及

第五圖；：其為本發明之另一實施例之流程圖。

Claims

一種水質監測方法，其步驟包含：使用一酸鹼感測電路依據一間隔時間連續感測一液體之一酸鹼值並產生複數個酸鹼值感測訊號，同時使用一導電度感測電路依據該間隔時間連續感測該液體之一導電度並產生複數個導電度感測訊號，以及使用一傳輸控制單元連接一外部電子裝置；一運算處理單元擷取該些個酸鹼值感測訊號與該些個導電度感測訊號對應之一酸鹼初始值與一導電度初始值作為一酸鹼參照值與一導電度參照值，以及該傳輸控制單元偵測本身與該外部電子裝置之間的一無線傳輸訊號，並產生對應之一無線感測訊號；以及依據該些個酸鹼值感測訊號與該些個導電度感測訊號對應之複數個酸鹼值感測值與複數個導電度感測值比對該酸鹼參照值與該導電度參照值，以產生一酸鹼比較結果及一導電度比較結果，且依據該無線感測訊號與一訊號強度門檻值判斷該傳輸控制單元對應之一水質監測裝置是否位於水面下；其中，該運算處理單元依據該些個酸鹼值感測值相對於該酸鹼參照值而比較一第一門檻值產生該酸鹼比較結果，並依據該些個導電度感測值相對該導電度參照值比較一第二門檻值產生該導電度比較結果，該運算處理單元依據該酸鹼比較結果與該導電度比較結果的組合成一比對結果，以判斷該液體是否具有至少一殘留物質。
如申請專利範圍第1項所述之水質監測方法，更包含：初始化該酸鹼感測電路、該導電度感測電路與該運算處理單元。
如申請專利範圍第1項所述之水質監測方法，其中該酸鹼參照值與該導電度參照值對應於該液體為清水。
一種水質監測裝置，其包含：一殼體；一酸鹼值感測電路，其設置於該殼體內，該酸鹼值感測電路連接一酸鹼感測件，該酸鹼感測件延伸至該殼體外並感測該液體之一酸鹼值，以產生一酸鹼感測訊號；一導電度感測電路，其設置於該殼體內，該導電度感測電路連接一導電度感測件，該導電度感測件延伸至該殼體外並感測該液體之一導電度，以產生一導電度感測訊號；一運算處理單元，電性連接該酸鹼值感測電路與該導電度感測電路，該運算處理單元依據該酸鹼感測訊號與該導電度感測訊號對應之一酸鹼初始值與一導電度初始值作為一第一參照值與一第二參照值，該運算處理單元依據該第一參照值與該第二參照值分別比對該酸鹼感測訊號與該導電度感測訊號之後續感測值，以產生一比對結果；以及一傳輸控制單元，電性連接該運算處理單元，經一無線傳輸介面輸出該比對結果至一外部電子裝置，該傳輸控制單元偵測本身與該外部電子裝置之間的一無線傳輸訊號，並產生對應之一無線感測訊號，且依據該無線感測訊號與一訊號強度門檻值判斷該水質監測裝置是否位於水面下。
如申請專利範圍第4項所述之水質監測裝置，其中該傳輸控制單元之該外部電子裝置為一顯示器、一智慧型手機或一電腦裝置。
如申請專利範圍第4項所述之水質監測裝置，其中該對照表對應於該液體為清水。
如申請專利範圍第4項所述之水質監測裝置，其中該運算處理單元依據該比對結果為該些個酸鹼值感測值相對於該第一參照值而超過一第一門檻值且該些個導電度感測值相對該第二參照值超過一第二門檻值，而判斷該液體具有至少一殘留物質。
如專利申請範圍第4項所述之水質監測裝置，其中該傳輸控制單元依據該無線感測訊號之訊號強度低於該訊號強度門檻值時，判斷該水質監測裝置位於水面下，當該傳輸控制單元判斷該無線感測訊號之訊號強度高於該訊號強度門檻值，判斷該水質監測裝置並非位於水面下，同時該傳輸控制單元傳輸水質監測的該比對結果至該外部電子裝置所產生。
如申請專利範圍第1項所述之水質監測方法，更包含：初始化該水質監測裝置。
一種水質監測方法，其步驟包含：使用一酸鹼感測電路依據一間隔時間連續感測一液體之一酸鹼值並產生複數個酸鹼值感測訊號，同時使用一導電度感測電路依據該間隔時間連續感測該液體之一導電度並產生複數個導電度感測訊號；一運算處理單元依據該些個酸鹼值感測訊號對應之複數個酸鹼值感測值與該些個導電度感測訊號對應之複數個導電度感測值比對一酸鹼參照值與一導電度參照值，以產生一比對結果；以及一傳輸控制單元傳輸該些個酸鹼值感測值、該比對結果或上述兩者至一外部電子裝置，以顯示該些個酸鹼值感測值之至少一者。