TWM536335U - 雲端空氣品質控制系統 - Google Patents

Description

雲端空氣品質控制系統

一種空氣品質控制系統，尤指一種可以偵測室內外環境，並由雲端運算及判斷是否改善室內環境的空氣品質之雲端空氣品質控制系統。

隨著環保意識的抬頭，以及人們對於健康議題的重視，空氣品質的議題逐漸在社會中發酵。現有的居家環境系統，對於室內及室外的空氣品質調控方式不外乎抽氣扇、氣密窗等。然而，在空氣品質不至極差的狀態下，一般人的五感很難去判斷目前室內的空氣品質是否對人體有害。

近年中國快速發展產生霾害問題，讓台灣也開始重視霧霾的危害。此外，台灣西部工業區與火力發電廠產生的懸浮微粒因為地形與風向的關係擴散不易，所以，在東北季風盛行的秋、冬季節，懸浮微粒往往也是造成空氣品質不良主因，而粒徑小於2.5微米的細懸浮微粒，對人體健康造成危害，目前已有許多流行病理學研究結果顯示，PM2.5之健康效應包括：早逝、支氣管炎、氣喘、心血管疾病、肺癌等，無論長期或短期暴露在空氣污染物的環境之下，皆會提高呼吸道疾病及死亡的風險。於是台灣環保署參採英國英每日空氣品質指標(Daily Air Quality Index,DAQI)的細懸浮微粒(PM2.5)預警濃度分級，將指標區分為10級並以顏色示警，作為空氣品質是否達到有害程度的一個依據，得知PM2.5濃度到達指標等級6的高濃度 可能已經對人體產生危害。另外，空氣所含之濕氣、溫度等等，也是影響人體健康之因素之一。

因此，如何有效偵測出環境空氣之品質是否良好，並進一步提供空氣品質資訊及立即改善空氣品質，以避免對人體造成危害是非常重要的。一般來說，大多以空氣清淨機或過濾機來改善室內的空氣品質，但縱使有空氣清淨機或過濾機等設備存在，其開啟與關閉皆需要靠人類的判斷手動為之，但人實際很難去判斷目前室內的空氣品質是否對人體有害，都是覺得不舒適時才人為手動開啟，不僅不能及時有效預防空氣中的懸浮微粒，亦不能二十四小時不間斷的開啟，而且，除了降低設備的壽命之外，亦造成能源與金錢的浪費。

因此，如何有效的應對、調整以及控制室內的空氣品質，成為當今眾多待解決的問題之一。

為解決先前技術所提及之問題，本創作提供了一種雲端空氣品質控制系統，包含：一室外環境模組、一室內環境模組以及一雲端運算平台。該室外環境模組，用以偵測一室外空氣品質資料；該室內環境模組，用以偵測一室內空氣品質資料。

該室內環境模組包含：至少一第一感測模組；至少一控制介面模組，與該至少一第一感測模組無線或有線連接；至少一空氣品質調整模組，與該至少一控制介面模組無線或有線連接。其中，該至少一第一感測模組為化學氣體分子感測器、懸浮微粒感測器或其組合；該至少一空氣品質調整模組為開窗裝置、空氣清淨機、空氣過濾機、正負壓調整機或其 組合。該至少一控制介面模組為阿杜伊諾(Arduino)控制器。

該雲端運算平台，包含：一雲端資料庫，與該室外環境模組以及該室內環境模組連接；一雲端伺服器，與該雲端資料庫以及該至少一控制介面模組連接。另外，該雲端運算平台更可與一顯示器連接，用以顯示空氣品質狀況。

其中，該室外環境模組包含至少一第二感測模組，與該雲端資料庫連接，該至少一第二感測模組為化學氣體分子感測器、懸浮微粒感測器或其組合。

該雲端空氣品質控制系統更包含一使用者回饋模組，與該雲端運算平台連接，用以即時觀看空氣品質狀況與即時回饋資料。該使用者回饋模組為智能手機、平板電腦或個人數位助理(PDA)。

其中該雲端資料庫為即時與非即時該室內、外空氣品質資料以及使用者回饋的資料。該室外空氣品質資料為氣體分子種類、懸浮微粒濃度、濕度、氣溫或氣壓。該室內空氣資料為氣體分子種類、懸浮微粒濃度、濕度、氣溫或氣壓。

上述該室外環境模組、該室內環境模組以及該雲端運算平台更可與一網路閘道器連接。

由上可知，本創作有效利用室外環境模組及室內環境模組所提供的即時或非即時空氣品質資料，經由雲端運算平台運算並判斷是否啟用一個或多個空氣品質調整模組以控制空氣的品質，不需人為手動或控制，皆透過雲端來處理，還可讓使用者不論在何處皆可以透過手機等上網裝置觀看網頁以即時得知目前偵測的空氣品質狀況，還能回饋資料。

1‧‧‧雲端空氣品質控制系統

100‧‧‧室外環境模組

101‧‧‧第二感測模組

200‧‧‧室內環境模組

201‧‧‧第一感測模組

202a‧‧‧控制介面模組

202b‧‧‧控制介面模組

202c‧‧‧控制介面模組

203a‧‧‧空氣品質調整模組

203b‧‧‧空氣品質調整模組

204‧‧‧顯示器

300‧‧‧雲端運算平台

301‧‧‧雲端資料庫

302‧‧‧雲端伺服器

400‧‧‧網路閘道器

500‧‧‧使用者回饋模組

圖1係本創作雲端空氣品質控制系統結構示意圖。

為能瞭解本創作的技術特徵及實用功效，並可依照說明書的內容來實施，茲進一步以如圖式所示的較佳實施例，詳細說明如後：請參照圖1，圖1係本創作雲端空氣品質控制系統結構示意圖。一雲端空氣品質控制系統1包含一室外環境模組100，用以偵測一室外空氣品質資料；一室內環境模組200，用以偵測一室內空氣品質資料；以及一雲端運算平台300，與該室外環境模組100與該室內環境模組200連接。

其中，該室內環境模組200包含：一第一感測模組201、至少一控制介面模組202a、202b、202c，以及至少一空氣品質調整模組203a、203b。為可以自由控制、觀看各個裝置的狀態或操作其運作，該第一感測模組201個別與該控制介面模組202a無線或有線連接，該空氣品質調整模組203a、203b個別與該控制介面模組202b、202c無線或有線連接，可使該雲端運算平台300控制該第一感測模組201以及該空氣品質調整模組203a、203b的啟閉。在本實施例中，該空氣品質調整模組203a、203b分別為開窗裝置與空氣清淨機，然實際上，亦可以設計為開窗裝置、空氣清淨機、空氣過濾機、正負壓調整機或其組合，本創作並不加以限制。

該第一感測模組201的數量並不以一個為限，在其他實施例中，亦可以設置多個該第一感測模組201，用以偵測該室內環境模組200各個不同位置的空氣品質狀況。同理，該室內環境模組200亦不以一個為限， 可以設置多個於室內，以利蒐集更多不同地點的該室內空氣品質資料。

該雲端運算平台300，包含：一雲端資料庫301，與該室外環境模組100以及該室內環境模組200連接；一雲端伺服器302，個別與該雲端資料庫301以及該控制介面模組202a、202b、202c連接。其中該雲端資料庫301可為即時與非即時該室內空氣品質資料、該室外空氣品質資料以及使用者回饋的資料，如紀錄懸浮微粒濃度之資料庫，該室內、外空氣資料亦可以為氣體分子種類、濕度、氣溫或氣壓等。

該室外環境模組100包含一第二感測模組101，與該雲端資料庫301連接。該第二感測模組101的數量並不以一個為限，在其他實施例中，亦可以設置多個該第二感測模組101，用以偵測該室外環境模組100中於各個不同海拔、地形甚至是建築物外部周遭各個不同位置的空氣品質狀況。同理，該室內環境模組200亦不以一個為限，可以設置多個於室外，以利蒐集更多不同地點的該室外空氣品質資料。

上述該第一感測模組201可為化學氣體分子感測器、懸浮微粒感測器或其組合；該第二感測模組101可為化學氣體分子感測器、懸浮微粒感測器或其組合。在本實施例中該第一感測模組201與該第二感測模組101設置為感測特定的氣體分子及懸浮微粒之感測器，其中，主要設定感測且用來偵測空氣品質的指標物質包含一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO₂)、氮氧化物(NO_x)、甲醛(HCHO)、臭氧(O₃)、PM10及PM2.5。多個該第一感測模組201與多個第二感測模組101可有效蒐集即時或非即時的該室內空氣品質資料以及該室外空氣品質資料，將之儲存在該雲端運算平台300之該雲端資料庫301中，進行圖像化甚至是影像化的資料編輯儲存，之後再將 這些資料送到該雲端伺服器302運算，由該雲端伺服器302判斷並直接控制該控制介面模組202b、202c啟動該空氣品質調整模組203a、203b，進行環境空氣品質改善動作，由此可知，資料庫、空氣品質運算皆利用該雲端運算平台300實現。本實施例以空氣品質指標等級6的下限值PM2.5濃度48μg/m³作為空氣品質好壞的門檻值，且透過該雲端伺服器302予以紀錄。

該室外環境模組100、該室內環境模組200以及該雲端運算平台300更與一網路閘道器400連接，但不加以限制，該網路閘道器400用以接收來自該室外環境模組100以及該室內環境模組200傳送的該室內、外空氣品質資料傳送至該雲端運算平台300之該雲端資料庫301。該網路閘道器400亦可替換為任何具有無線通信功能的裝置如路由器，甚至是光纖等通信線材，本創作並不以此為限制。當然，在其他實施例中，凡是所有有線或無線通信的手段，皆可以替代該網路閘道器400的連接關係。

該雲端空氣品質控制系統1更包含一使用者回饋模組500，可透過該網路閘道器400與該雲端運算平台300連接，用以即時觀看空氣品質狀況與即時回饋資料。該使用者回饋模組500為智能手機、平板電腦或個人數位助理(PDA)。

本實施例中，該雲端運算平台300之該雲端伺服器302更可以與一顯示器204連接，提供人機介面讓使用者可透過該顯示器204得知當前的室內、外環境的空氣品質。該雲端伺服器302顯示於該顯示器204之人機介面可透過LabVIEW^®來實現。LabVIEW^®為美商國家儀器公司開發的一套視覺化程式設計軟體，被設計用來撰寫自動控制用之操作程式與人機介面設計。特點是具有虛擬儀器人機介面，能顯示各種感測器擷取之訊號，不 需要在機器上裝置面板顯示。

本實施例所述之該控制介面模組202a~c可用單晶片控制器來實現，更進一步來說是阿杜伊諾(Arduino)控制器，該些控制介面模組202a~c具有有線或無線之通訊功能，可有效地跟其他與之連接的模組或元件溝通；此外，在某些實施例中，該些控制介面模組202a~c上可設有簡易的顯示螢幕，用以表示使用者欲呈現的資訊。該雲端伺服器302可利用其負責控制如該空氣品質調整模組203a、203b等機電設備與自身間的通訊。因此，透過該第一感測模組201及該第二感測模組101的運用，可以自動感測建築所在地室內外環境的空氣品質指標物質，包含一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO₂)、氮氧化物(NO_x)、甲醛(HCHO)、臭氧(O₃)、PM10及PM2.5等，除了可以透過該顯示器204讓使用者監看室內外空氣品質的狀態外，一但在使用者無法監看時，更可以透過設定該雲端伺服器302中對於空氣品質的警戒閾值，達到自動開啟如該空氣品質調整模組203a、203b等開窗裝置、空氣清淨機、空氣過濾機、正負壓調整機或其組合，避免室內環境之空氣品質過糟。

詳細空氣品質的警戒閾值計算方法可透過使用者自行設定，本創作並不加以限制。僅其中一實施方式可透過偵測該第一感測模組201及該第二感測模組101所發出的電壓或其電阻值變化來決定是否達到警戒閾值。如某些氣體感測器係採用抓放空氣中的懸浮微粒或特定氣體分子的方式來感測空氣品質，因此當該第一感測模組201及該第二感測模組101抓到空氣中的特定目標粒子時，感測器的電阻值會改變，改變的量便可以做為設定警戒閾值的依據。

由上可知，本創作有效利用室外環境模組及室內環境模組所提供的即時或非即時空氣品質資料，直接經由雲端運算平台運算並判斷是否啟用一個或多個空氣品質調整模組以控制空氣的品質，不需人為手動或控制，皆透過雲端來處理，還可讓使用者不論在何處皆可以透過手機等上網裝置觀看網頁以即時得知目前偵測的空氣品質狀況，還能回饋資料。

惟以上所述者，僅為本創作之較佳實施例而已，當不能以此限定本創作實施之範圍，即依本創作申請專利範圍及說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本創作涵蓋之範圍內。

1‧‧‧雲端空氣品質控制系統

100‧‧‧室外環境模組

101‧‧‧第二感測模組

200‧‧‧室內環境模組

201‧‧‧第一感測模組

202a‧‧‧控制介面模組

202b‧‧‧控制介面模組

202c‧‧‧控制介面模組

203a‧‧‧空氣品質調整模組

203b‧‧‧空氣品質調整模組

204‧‧‧顯示器

300‧‧‧雲端運算平台

301‧‧‧雲端資料庫

302‧‧‧雲端伺服器

400‧‧‧網路閘道器

500‧‧‧使用者回饋模組

Claims (13)

1. 一種雲端空氣品質控制系統，包含：一室外環境模組，用以偵測一室外空氣品質資料；一室內環境模組，用以偵測一室內空氣品質資料，包含：至少一第一感測模組；至少一控制介面模組，與該至少一第一感測模組無線或有線連接；至少一空氣品質調整模組，與該至少一控制介面模組無線或有線連接；以及一雲端運算平台，包含：一雲端資料庫，與該室外環境模組以及該室內環境模組連接；一雲端伺服器，與該雲端資料庫以及該至少一控制介面模組連接。
2. 如請求項1所述之雲端空氣品質控制系統，其中該雲端資料庫為即時或非即時的該室內空氣品質資料、該室外空氣品質資料以及使用者回饋的資料。
3. 如請求項1所述之雲端空氣品質控制系統，其中該至少一第一感測模組為化學氣體分子感測器、懸浮微粒感測器或其組合。
4. 如請求項1所述之雲端空氣品質控制系統，其中該室外環境模組包含至少一第二感測模組，與該雲端資料庫連接。
5. 如請求項4所述之雲端空氣品質控制系統，其中該至少一第二感測模組為化學氣體分子感測器、懸浮微粒感測器或其組合。
6. 如請求項1所述之雲端空氣品質控制系統，其中該至少一控制介面模組為阿杜伊諾(Arduino)控制器。
7. 如請求項1所述之雲端空氣品質控制系統，其中該至少一空氣品質調整模組為開窗裝置、空氣清淨機、空氣過濾機、正負壓調整機或其組合。
8. 如請求項1所述之雲端空氣品質控制系統，其中該室外空氣品質資料為氣體分子種類、懸浮微粒濃度、濕度、氣溫或氣壓。
9. 如請求項1所述之雲端空氣品質控制系統，其中該室內空氣資料為氣體分子種類、懸浮微粒濃度、濕度、氣溫或氣壓。
10. 如請求項1所述之雲端空氣品質控制系統，其中該雲端運算平台更與一顯示器連接。
11. 如請求項1所述之雲端空氣品質控制系統，更包含一使用者回饋模組，與該雲端運算平台連接，用以即時觀看空氣品質狀況與即時回饋資料。
12. 如請求項11所述之雲端空氣品質控制系統，其中該使用者回饋模組為智能手機、平板電腦或個人數位助理(PDA)。
13. 如請求項1所述之雲端空氣品質控制系統，其中該室外環境模組、該室內環境模組以及該雲端運算平台更與一網路閘道器連接。