TWM551727U - 用於水處理產業之雲端智慧節電系統 - Google Patents

Description

用於水處理產業之雲端智慧節電系統

本創作是有關一種用於水處理產業之雲端智慧節電系統，特別是一種能夠經雲端數據統計分析進而降低耗電機電設施之耗能量、以達到節能目的之雲端智慧節電系統。

近年來，由於環保意識抬頭，對於工業廢棄物及民生廢棄物的處理或再利用，格外地受到廣大民眾的重視。例如：廢氣、廢水、固體廢棄物或者毒性化學品等眾多廢棄物質之處理、處置等之中，工業用水、排放水或民生有關之廢水處理是相當重要的一環，如果待處理水沒有經過適當的處理就隨意排放，不僅危害自然界的生態失衡，而且亦可能破壞水資源造成民生用水的匱乏不足，甚至在極短期間內就會對整個環境產生相當大的威脅與破壞。

然而為了保持水中水質，故必須使用不同的耗電機電設施，來對水質進行處理，以污水來講，必須先經由微生物處理並降低化學需氧量後，則再經過濾、殺菌等過程達到排放標準值後，才能夠排放運用於不同用途，故上述過程中所使用的耗電機電設施（污水進流泵、污水循環泵、污泥迴流泵、污水放流泵、攪拌機、鼓風機、表面曝氣機等）就非常重要，因此對於廠商來講，長時間最高效率運轉上述的耗電機電設施，則必然能夠達到排放標準值，但如此沒有控制的運作耗電機電設施，其耗電量是非常龐大的，故若能夠改善上述情況，以節省電量的過度損耗，將對於環保有很大的助益。

而為了達到節省電量的過度損耗之目的，若能夠先經由數據收集及統計分析，進行分析找出維持符合排放標準值的標準下，耗電機電設施最低能夠降低的運轉狀態，如此將能夠使耗電機電設施不需處於長時間最高效率運轉，但亦能夠符合排放標準要求，將能夠有效的降低耗電量，因此本創作應為一最佳解決方案。

本創作應用於水處理產業之雲端智慧節電系統，係包含：一雲端智慧平台，係至少包含一前端應用伺服模組，係用以與外部設備進行連線，其中該前端應用伺服模組能夠接收不同外部設備的設備運轉參數及至少一種水處理感測參數，而該設備運轉參數係至少包含有一單機運轉功率；一數據收集儲存資料庫模組，係與該前端應用伺服模組進行連接，用以能夠儲存該前端應用伺服模組所接收的設備運轉參數；一大數據統計分析模組，係與該數據收集儲存資料庫模組相連接，用以能夠將設備運轉參數及該水處理感測參數進行統計分析，以分析出所有設備運轉參數的關聯性，並再將分析後的統計分析結果儲存於該數據收集儲存資料庫模組中；一節能標準調整模組，係與該大數據統計分析模組相連接，以分析後的統計分析結果及一水處理排放標準數據，進行判斷水處理感測參數保持於水處理排放標準數據的基準，並藉此設定出一設備節能運轉標準值，並能夠依據該設備節能運轉標準值進行調整不同外部設備的設備運轉參數；一能源基線建立模組，係與該前端應用伺服模組相連接，能夠將不同外部設備於一段時間運轉之單機運轉功率進行紀錄，並將所有紀錄的單機運轉功率進行平均取得一單機運轉平均功率，並將單機運轉平均功率乘上不同外部設備之當天運轉時數，則能夠取得不同外部設備的能源基線值；一節電效率計算暨比較模組，係與該前端應用伺服模組、節能標準調整模組及該能源基線建立模組相連接，用以能夠將能源基線值與不同外部設備調整後累積的單機運轉功率進行比較以產生出一調整後的節能效益數據；至少一個水處理廠，係至少包含一個以上的外部設備，而該外部設備係至少包含有一變頻器及一與該變頻器電性連接之耗電機電設施；一網路模組，係能夠透過一有線網路或是一無線網路與該雲端智慧平台連線，而該水處理廠能夠透過該網路模組與該雲端智慧平台進行雙向/單向資料傳輸；一主要可程式邏輯控制器，係與所有的外部設備電性連接，其中該主要可程式邏輯控制器用以傳送一控制指令到不同外部設備之變頻器，而該變頻器能夠依據該控制指令提供該耗電機電設施進行降速運轉所需電能，且該主要可程式邏輯控制器能夠偵測不同外部設備的設備運轉參數、並能夠將該設備運轉參數透過該網路模組傳送至該雲端智慧平台；以及數種感測器模組，係能夠進行偵測該水處理廠內的水處理感測參數，並能夠將該水處理感測參數傳送至該雲端智慧平台。

更具體的說，所述前端應用伺服模組更能夠進行身份驗證處理，並於完成身份驗證處理後，則能夠接收不同外部設備的設備運轉參數及至少一種水處理感測參數。

更具體的說，所述設備運轉參數係至少能夠為變頻器負載側輸出頻率、變頻器指令頻率、變頻器負載側輸出電流、變頻器負載側輸出電壓、變頻器內部DC Bus之電壓值、目前耗電機電設施所處之運作條件、變頻器故障代碼、轉矩電流、變頻器內部功率模組運作溫度、負載電機馬達之電壓和電流相角差或是變頻器內部DC Bus漣波電壓等。

更具體的說，所述前端應用伺服模組亦能夠輸出至少一個的控制指令至該外部設備，以依據該設備節能運轉標準值進行調整不同外部設備的設備運轉參數。

更具體的說，所述雲端智慧平台更包含有一與該數據收集儲存資料庫模組及該節電效率計算暨比較模組相連接之計費管理模組，該計費管理模組係能夠設定出一計費標準，而該計費標準能夠依據不同的節能效益數據進行收費調整。

更具體的說，所述雲端智慧平台更包含有一與該數據收集儲存資料庫模組相連接之圖表產出模組，該圖表產出模組用以能夠將設備運轉參數、水處理感測參數或/及統計分析結果以圖表方式輸出。

更具體的說，所述雲端智慧平台更包含有一與該數據收集儲存資料庫模組相連接之監控告警模組，用以針對所有類型的設備運轉參數進行設定監控上限值/監控下限值，並判斷該設備運轉參數超出監控上限值或監控下限值範圍時，則能夠進行告警通知。

更具體的說，所述雲端智慧平台更包含有一巡檢模組，該巡檢模組係用以提供一與該前端應用伺服模組相連接之巡檢系統介面，而一維運人員能夠以一電子裝置登入該巡檢系統介面中，並依據該巡檢系統介面進行維運稽核作業。

更具體的說，所述水處理廠係能夠為一污水處理廠或是一淨水處理廠。

更具體的說，所述外部設備之耗電機電設施係為污水進流泵、污水循環泵、污泥迴流泵、污水放流泵、攪拌機、鼓風機、表面曝氣機、清水抽水泵或清水加壓泵。

更具體的說，所述水處理廠更包含有一控制裝置，該控制裝置係內建有一操作介面，而該操作介面用以能夠進行控制該水處理廠內之外部設備的設定，以能夠直接於該水處理廠內進行輸入控制指令，以對該外部設備進行控制與調整。

更具體的說，所述水處理廠更包含有一與該主要可程式邏輯控制器電性連接之備用可程式邏輯控制器，該備用可程式邏輯控制器用以支援該主要可程式邏輯控制器，而該主要可程式邏輯控制器發生故障時，能夠自動備援切換至該備用可程式邏輯控制器。

更具體的說，所述水處理廠更包含有一監測暨告警模組，該監測暨告警模組係用以監控該外部設備、主要可程式邏輯控制器及感測器模組之運作狀態，並能夠依據運作狀態進行啟動備用設備或是進行告警處理。

更具體的說，所述外部設備之變頻器係為低壓變頻器或是中壓變頻器。

更具體的說，所述感測器模組係至少能夠為液位感測器、溶氧感測器、懸浮物感測器、酸鹼值感測器、化學需氧量感測器、流量感測器、壓力感測器或溫度感測器等。

有關於本創作其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。

請參閱第1~3圖，為本創作用於水處理產業之雲端智慧節電系統之整體架構示意圖、雲端智慧平台之內部架構示意圖及水處理廠之內部架構示意圖，由圖中可知，該用於水處理產業之雲端智慧節電系統係包含有一雲端智慧平台1及至少一個水處理廠2；

其中該雲端智慧平台1係包含一前端應用伺服模組101、一數據收集儲存資料庫模組102、一大數據統計分析模組103、一節能標準調整模組104、一能源基線建立模組105、一節電效率計算暨比較模組106、一計費管理模組107、一圖表產出模組108、一監控告警模組109、一巡檢模組110；

其中該前端應用伺服模組101係用以與水處理廠2之外部設備21進行連線，該前端應用伺服模組101能夠接收水處理廠2之不同外部設備21的設備運轉參數及至少一種水處理感測參數，而該設備運轉參數係為： (1)     單機運轉功率（變頻器負載側輸出功率KW值） (2)     變頻器負載側輸出頻率 (3)     變頻器指令頻率 (4)     變頻器負載側輸出電流 (5)     變頻器負載側輸出電壓 (6)     變頻器內部DC Bus之電壓值 (7)     目前耗電機電設施所處之運作條件（運轉/順向/加速/減速） (8)     變頻器故障代碼 (9)     轉矩電流(Torque Current) (10)變頻器內部功率模組運作溫度 (11)負載電機馬達之電壓和電流相角差 (12)變頻器內部DC Bus漣波電壓(Ripple Voltage)

而該前端應用伺服模組101主要是接收個人電腦/筆電之網頁應用程式、手持裝置之網頁應用程式、節能案場PLC（主要可程式邏輯控制器23）透過網路模組22定期上傳各節能標的（耗電機電設施212）之相關運轉參數或節能案場展示系統所上傳之服務請求，並會先針對服務請求者進行身份驗證程序以確認合法使用者，而該前端應用伺服模組101能夠於完成身份驗證程序後，將通過驗證程序之服務流依據相關工作屬性進行任務分派作業；

另外該前端應用伺服模組101亦能夠輸出至少一個的控制指令至該外部設備21，以依據一設備節能運轉標準值進行調整不同外部設備21的設備運轉參數。

其中該數據收集儲存資料庫模組102係用以能夠儲存該前端應用伺服模組101所接收的設備運轉參數，而該大數據統計分析模組103用以能夠將設備運轉參數及該水處理感測參數進行統計分析，以分析出所有設備運轉參數的關聯性，並再將分析後的統計分析結果儲存於該數據收集儲存資料庫模組102中；

而該大數據統計分析模組103所使用的分析方式係為參數趨勢分析、參數交叉分析、參數關聯性分析等基本分析功能，之後更能夠藉助長期大數據累積逐漸形成一節能專家系統，並透過所形成的節能專家系統來進一步提供投資節能標的維修/更新決策建議、預知保養維護建議、最佳運轉優化建議等相關專家建議。

其中該節能標準調整模組104以分析後的統計分析結果及一水處理排放標準數據，進行判斷出要使該水處理感測參數保持於最低標準的情況下，要如何來設定設備運轉參數，故判斷後所設定所有的設備運轉參數則儲存為一設備節能運轉標準值，故能夠依據該設備節能運轉標準值進行調整不同外部設備的設備運轉參數。

其中該能源基線建立模組105能夠將不同外部設備於一段時間運轉之單機運轉功率進行紀錄，並將所有紀錄的單機運轉功率進行平均取得一單機運轉平均功率，並將單機運轉平均功率乘上不同外部設備之當天運轉時數，則能夠取得不同外部設備的能源基線值；

而本創作所提之「能源基線」是指作為能源績效比較基準之量化參考線，以水處理來講，「能源基線」是指針對污水處理廠或是淨水處理廠內各別外部設備21之耗電機電設施212進行預先偵測， 而基於污水處理廠或是淨水處理廠之各節能標的（外部設備21）每日運轉時間不定，其取決於當日污水量、水質、排放指標、天候等因素作即時調控；

更由於節能系統運作需滿足污水廠操作條件前提下，將以節能改善前單機運轉功率KW值作為「能源基線」，再依據雲端智慧平台1每分鐘上傳記錄之「改善後單機運轉功率KW值」及相關運轉時間以計算每日節電效益KWh值。

其中該節電效率計算暨比較模組106用以能夠將能源基線值與不同外部設備21調整後累積的單機運轉功率進行比較以產生出一調整後的節能效益數據，而該計費管理模組107係能夠設定出一計費標準，其中該計費標準能夠依據不同的節能效益數據進行收費調整；

由於該計費管理模組107主要是進行月結算「節電效益」、當月台電電價費率及節能服務合約「節電效益」分配比例，並產出不同水處理廠2之客戶的節能服務計費月帳單，作為當月節能服務收費依據。以下將逐項說明： (1)     「節電效益」計算：依IPMVP Option A國際節能績效量測&驗證協定，雙方共同量測確認各「節能標的（耗電機電設施212）」改善前電機運轉功率KW值，作為建立「能源基線」依據，其中該計費管理模組107主要是根據該數據收集儲存資料庫模組102所記錄各「節能標的」改善後電機運轉功率KW值、「節能標的（耗電機電設施212）」運轉時間，計算「節能標的（耗電機電設施212）」改善前電機運轉功率KWh值及改善後電機運轉功率KWh值，最後將兩者相減即為「節電效益」 KWh值。 (2)     「電價費率」登錄：將依據不同水處理廠2客戶之台電計費帳單進行設定，可為高壓二段式電價（離峰電價、尖峰電價）、高壓三段式電價（離峰電價、半尖峰電價、尖峰電價）或依據雙方合約採行「平均電價」方式計費。 (3)     「分配比例」設定：依據雙方服務合約「節電效益」分配比例，該計費管理模組107將「節電效益KWh值」參照「電價費率」計算「節電效益」所產生的金額，再依據「分配比例」產出節能服務當月計費帳單，而「分配比例」將取決於整體財務計畫分析，例如能夠損益兩平前8:2分配，損益兩平後逐步由8:2分配轉為7:3、6:4、5:5分配…等分配比例。

其中該圖表產出模組108用以能夠將設備運轉參數、水處理感測參數或/及統計分析結果以圖表方式輸出，因此能夠透過該圖表產出模組108提供節能案場（水處理廠2）依年度/季度/每月/每週之統計圖表輸出，而圖表能夠為耗能分佈統計圖表、節電效益統計圖表、耗能趨勢圖表、運轉參數趨勢圖表，另外該圖表產出模組108更能夠配合該大數據統計分析模組103輸出參數趨勢分析、參數交叉分析、參數關聯性分析等相關多重Y軸圖表。

其中該監控告警模組109用以針對所有類型的設備運轉參數進行設定監控上限值/監控下限值，並進行監控該設備運轉參數是否有超出監控上限值或監控下限值範圍，由於該監控告警模組109依能夠進行設定告警通知名單，故當監控運轉參數有超出監控上限值或監控下限值範圍時，則會透過電子郵件即時通知告警通知名單中的客戶人員；

而關於監控運轉參數所設定的監控上限值/監控下限值，該監控告警模組109能夠區分監控上限值/監控下限值變動範圍，並分別定義：嚴重告警（Critical Alarm） / 重要告警（Major Alarm）/ 次要告警（Minor Alarm）之監控範圍，並依據告警發生嚴重程度通知對應的案場客戶人員、節能系統維護人員及系統管理者；另外其中對於次要告警的長期性數據統計，將能作為該大數據統計分析模組103發展出該節能專家系統之預知保養維護建議的參考指標。

其中該巡檢模組110用以提供一巡檢系統介面，而一維運人員能夠以一電子裝置登入該巡檢系統介面中，並依據該巡檢系統介面進行維運稽核作業，該巡檢模組110能夠藉由各「節能標的（耗電機電設施212）」控制電盤內預置之QR Code，並透過手機或平板QR Code掃描登入「巡檢系統畫面」，進而取得控制電盤內「原始設計電路圖資」及「電盤建置材料BOM表」；

而該巡檢系統畫面將有助於節能系統維運人員執行到站維護作業、例行資產盤點作業，並能登錄維運人員到站時間，以方便節能系統維運稽核作業。此外，該巡檢模組110須能提供以下異動管理機制： (1)     節能標的（耗電機電設施212）電機增/減異動； (2)     原始設計電路圖資更新異動； (3)     電盤建置材料BOM表更新異動； (4)     系統維運人員異動。

而該水處理廠2係為一污水處理廠或是一淨水處理廠，該水處理廠2係包含一個以上的外部設備21、一網路模組22、一主要可程式邏輯控制器23、數種感測器模組24、一控制裝置25、一備用可程式邏輯控制器26及一監測暨告警模組27。

其中該外部設備21係至少包含有一變頻器211及一與該變頻器電性連接之耗電機電設施212，而該外部設備之變頻器係為低壓變頻器（低壓是指220~480V）或是中壓變頻器（中壓是指3.3~13.8KV），且該耗電機電設施212係為污水進流泵、污水循環泵、污泥迴流泵、污水放流泵、攪拌機、鼓風機、表面曝氣機、清水抽水泵或清水加壓泵。

其中該網路模組22，係能夠透過一有線網路（ADSL專線電）或是一無線網路（3G/4G無線網路頻寬）與該雲端智慧平台1連線，而該水處理廠2能夠透過該網路模組22與該雲端智慧平台1進行雙向/單向資料傳輸。

其中該主要可程式邏輯控制器23係與所有的外部設備21電性連接，其中該主要可程式邏輯控制器23用以傳送一控制指令到不同外部設備21之變頻器211，而該變頻器211能夠依據該控制指令提供該耗電機電設施212進行降速運轉所需電能，且該主要可程式邏輯控制器23能夠定期偵測不同外部設備21的設備運轉參數、並能夠將該設備運轉參數透過該網路模組22傳送至該雲端智慧平台1以進行大數據統計分析。

其中該感測器模組24能夠進行偵測該水處理廠2內的水處理感測參數，並能夠將該水處理感測參數透過該主要可程式邏輯控制器23傳送至該雲端智慧平台1，其中該感測器模組24係能夠為液位感測器、溶氧(DO)感測器、懸浮物(SS)感測器、酸鹼值(pH)感測器、化學需氧量(COD)感測器、流量感測器、壓力感測器、溫度感測器。

其中該控制裝置25係內建有一操作介面，而該操作介面用以能夠進行控制該水處理廠2內之外部設備21的設定，以能夠直接於該水處理廠2內進行輸入控制指令，以對該外部設備21進行控制與調整，另外該控制裝置25除了能夠進行節能系統控制邏輯與控制參數設定及修改操作介面之外，亦能夠作為節能系統運作之狀態監控顯示系統。

其中該備用可程式邏輯控制器26能夠用以支援該主要可程式邏輯控制器23，而該監測暨告警模組27則能夠進行監控該外部設備21、主要可程式邏輯控制器23及感測器模組24之運作狀態，並能夠依據運作狀態進行啟動備用設備26或是進行告警處理，而該監測暨告警模組27之故障排除流程如第4圖所示，流程說明如下： (1)     透過該監測暨告警模組27進行監控程序401，先進行判斷感測器是否有故障402，若是判斷有故障，則控制該PLC（主要可程式邏輯控制器23）設定變頻器211進入定頻運轉模式403，並同時發出系統維護告警訊息404； (2)     再判斷PLC（主要可程式邏輯控制器23）是否有故障405，若判斷PLC（主要可程式邏輯控制器23）發生故障時，PLC（主要可程式邏輯控制器23）將自動切換至備援機組（備用可程式邏輯控制器26）406，並同時發出系統維護告警訊息407； (3)     再判斷變頻器211是否有故障408，若是變頻器211發生故障時，PLC（主要可程式邏輯控制器23）將啟動變頻器211進入旁通運作模式（Bypass Operation Mode）409，並同時發出系統維護告警訊息410； (4)     最後再判斷外部設備21之耗電機電設施212是否有故障411，若是耗電機電設施212發生故障時，PLC（主要可程式邏輯控制器23）將啟動備用電機412，並同時發出系統維護告警訊息413。

如第5A及5B圖所示，則是不同曝氣池於4/1~4/6的溶氧數據，一般來說，污水廠生物曝氣池所需溶氧約 1mg/L，但由第5A及5B圖可知，凡假日或連續假日期間（4/1~4/6），曝氣池溶氧值竟高達7~9mg/L，其肇因於假日污水量減量但曝氣機仍高效率運轉，故污水停留時間加長且明顯過度曝氣所致，因此若能夠降低曝氣機的運轉，使其維持於溶氧約 1mg/L，將能夠使曝氣機不需繼續高效率運轉，而曝氣機進行降載運轉的情況下，將能夠擴大其節電效益。

而本創作針對污水廠之100HP魯氏鼓風機進行節電效益的說明，如第6A~6E圖所示，但節能改善之前，必須進行100HP魯氏鼓風機改善前60Hz單機運轉功率KW值量測為53.5KW，關於節能改善前之能源基線（KWh），則必須將53.5KW乘上「當天運轉時數」，以取得當天的能源基線；

而經由修改設備運轉參數後，4月份及4/12所偵測取得的單機運轉功率KW值如第6B圖所示，而4/12雲端紀錄所偵測取得的詳細單機運轉功率KW值如第6C圖所示，因此，雲端計算節電效益時，必須以當日雲端每分鐘收集儲存之節能改善後（實際單機運轉功率KW值）乘1/60（因每分鐘紀錄一次），再依當天運轉時間累計加總，獲得節能改善後運轉KWh，運算如下：  (37.4+37.1+37.1+37.2+37+37.3+…+37.6)KW*(1/60)h = 904.1KWh 除此之外，雲端更需要運算4/12當天的改善前能源基線（KWh），運算如下：                          53.5KW*[(538+900)/60]h = 1282.2KWh 另外，若整廠有多處「節能標的（耗電機電設施212）」時，則需計算加總各標的「改善前能源基線KWh 」及「運轉功率KW值」，進而算出「改善前整廠能源基線KWh 」及「整廠運轉功率KW值」，而該節電效率計算暨比較模組106將於每天凌晨12:00過後，依據「改善前能源基線KWh」減去「當日實際運轉KWh 」來結算當天所節省下的能量，然而節省下的能量並非一定是以整天的形式呈現，則是每一天的實際運轉KWh與改善前能源基線KWh的差異圖，如第6A圖所示；

而當計算出4/12的實際運轉KWh與改善前能源基線KWh的差異後，如第6D圖所示，則能夠將節能度數運算出來，並依照電費標準換算出電費，並能夠將4月分所有的節能度數運算出來並累積後，其資料則能夠顯示如第6E圖所示。

本創作所提供之用於水處理產業之雲端智慧節電系統，與其他習用技術相互比較時，其優點如下： 1.         本創作能夠先經由數據收集並統計分析後，進行分析找出維持最基本排放標準值的標準下，耗電機電設施最低能夠降低的運轉狀態，如此將能夠使耗電機電設施不需處於長時間最高效率運轉，但亦能夠維持最基本排放的標準要求，將能夠有效的降低耗電量。

本創作已透過上述之實施例揭露如上，然其並非用以限定本創作，任何熟悉此一技術領域具有通常知識者，在瞭解本創作前述的技術特徵及實施例，並在不脫離本創作之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本創作之專利保護範圍須視本說明書所附之請求項所界定者為準。

1‧‧‧雲端智慧平台
101‧‧‧前端應用伺服模組
102‧‧‧數據收集儲存資料庫模組
103‧‧‧大數據統計分析模組
104‧‧‧節能標準調整模組
105‧‧‧能源基線建立模組
106‧‧‧節電效率計算暨比較模組
107‧‧‧計費管理模組
108‧‧‧圖表產出模組
109‧‧‧監控告警模組
110‧‧‧巡檢模組
2‧‧‧水處理廠
21‧‧‧外部設備
211‧‧‧變頻器
212‧‧‧耗電機電設施
22‧‧‧網路模組
23‧‧‧主要可程式邏輯控制器
24‧‧‧感測器模組
25‧‧‧控制裝置
26‧‧‧備用可程式邏輯控制器
27‧‧‧監測暨告警模組

[第1圖]係本創作用於水處理產業之雲端智慧節電系統之整體架構示意圖。        [第2圖]係本創作用於水處理產業之雲端智慧節電系統之雲端智慧平台之內部架構示意圖。        [第3圖]係本創作用於水處理產業之雲端智慧節電系統之水處理廠之內部架構示意圖。        [第4圖]係本創作用於水處理產業之雲端智慧節電系統之故障排除流程示意圖。        [第5A圖]係本創作用於水處理產業之雲端智慧節電系統之曝氣池溶氧變動狀態示意圖。        [第5B圖]係本創作用於水處理產業之雲端智慧節電系統之曝氣池溶氧變動狀態示意圖。        [第6A圖]係本創作用於水處理產業之雲端智慧節電系統之節能效益實施示意圖。        [第6B圖]係本創作用於水處理產業之雲端智慧節電系統之節能效益實施示意圖。        [第6C圖]係本創作用於水處理產業之雲端智慧節電系統之節能效益實施示意圖。        [第6D圖]係本創作用於水處理產業之雲端智慧節電系統之節能效益實施示意圖。        [第6E圖]係本創作用於水處理產業之雲端智慧節電系統之節能效益實施示意圖。

1‧‧‧雲端智慧平台

2‧‧‧水處理廠

Claims (15)

1. 一種用於水處理產業之雲端智慧節電系統，係包含： 一雲端智慧平台，係至少包含：      一前端應用伺服模組，係用以與一外部設備進行連線，其中該前端應用伺服模組能夠接收不同外部設備的設備運轉參數及至少一種水處理感測參數，而該設備運轉參數係至少包含有一單機運轉功率；      一數據收集儲存資料庫模組，係與該前端應用伺服模組進行連接，用以能夠儲存該前端應用伺服模組所接收的設備運轉參數；      一大數據統計分析模組，係與該數據收集儲存資料庫模組相連接，用以能夠將設備運轉參數及該水處理感測參數進行統計分析，以分析出所有設備運轉參數的關聯性，並再將分析後的統計分析結果儲存於該數據收集儲存資料庫模組中；      一節能標準調整模組，係與該大數據統計分析模組相連接，以分析後的統計分析結果及一水處理排放標準數據，進行判斷水處理感測參數保持於該水處理排放標準數據的基準，並藉此設定出一設備節能運轉標準值，並能夠依據該設備節能運轉標準值進行調整不同外部設備的設備運轉參數；      一能源基線建立模組，係與該前端應用伺服模組相連接，能夠將不同外部設備於一段時間運轉之單機運轉功率進行紀錄，並將所有紀錄的單機運轉功率進行平均取得一單機運轉平均功率，並將單機運轉平均功率乘上不同外部設備之當天運轉時數，則能夠取得不同外部設備的能源基線值；      一節電效率計算暨比較模組，係與該前端應用伺服模組、節能標準調整模組及該能源基線建立模組相連接，用以能夠將能源基線值與不同外部設備調整後累積的單機運轉功率進行比較以產生出一調整後的節能效益數據； 至少一個水處理廠，係至少包含：      一個以上的外部設備，而該外部設備係至少包含有一變頻器及一與該變頻器電性連接之耗電機電設施；     一網路模組，係能夠透過一有線網路或是一無線網路與該雲端智慧平台連線，而該水處理廠能夠透過該網路模組與該雲端智慧平台進行雙向/單向資料傳輸；     一主要可程式邏輯控制器，係與所有的外部設備電性連接，其中該主要可程式邏輯控制器用以傳送一控制指令到不同外部設備之變頻器，而該變頻器能夠依據該控制指令提供該耗電機電設施進行降速運轉所需電能，且該主要可程式邏輯控制器能夠偵測不同外部設備的設備運轉參數、並能夠將該設備運轉參數透過該網路模組傳送至該雲端智慧平台；以及      數種感測器模組，係能夠進行偵測該水處理廠內的水處理感測參數，並能夠將該水處理感測參數傳送至該雲端智慧平台。
2. 如請求項1所述之用於水處理產業之雲端智慧節電系統，其中該前端應用伺服模組更能夠進行身份驗證處理，並於完成身份驗證處理後，則能夠接收不同外部設備的設備運轉參數及至少一種水處理感測參數。
3. 如請求項1所述之用於水處理產業之雲端智慧節電系統，其中該設備運轉參數係至少能夠為變頻器負載側輸出頻率、變頻器指令頻率、變頻器負載側輸出電流、變頻器負載側輸出電壓、變頻器內部DC Bus之電壓值、目前耗電機電設施所處之運作條件、變頻器故障代碼、轉矩電流、變頻器內部功率模組運作溫度、負載電機馬達之電壓和電流相角差或是變頻器內部DC Bus漣波電壓。
4. 如請求項1所述之用於水處理產業之雲端智慧節電系統，其中該前端應用伺服模組亦能夠輸出至少一個的控制指令至該外部設備，以依據該設備節能運轉標準值進行調整不同外部設備的設備運轉參數。
5. 如請求項1所述之用於水處理產業之雲端智慧節電系統，其中該雲端智慧平台更包含有一與該數據收集儲存資料庫模組及該節電效率計算暨比較模組相連接之計費管理模組，該計費管理模組係能夠設定出一計費標準，而該計費標準能夠依據不同的節能效益數據進行收費調整。
6. 如請求項1所述之用於水處理產業之雲端智慧節電系統，其中該雲端智慧平台更包含有一與該數據收集儲存資料庫模組相連接之圖表產出模組，該圖表產出模組用以能夠將設備運轉參數、水處理感測參數或/及統計分析結果以圖表方式輸出。
7. 如請求項1所述之用於水處理產業之雲端智慧節電系統，其中該雲端智慧平台更包含有一與該數據收集儲存資料庫模組相連接之監控告警模組，用以針對所有類型的設備運轉參數進行設定監控上限值/監控下限值，並判斷該設備運轉參數超出監控上限值或監控下限值範圍時，則能夠進行告警通知。
8. 如請求項1所述之用於水處理產業之雲端智慧節電系統，其中該雲端智慧平台更包含有一與該前端應用伺服模組相連接之巡檢模組，該巡檢模組係用以提供一巡檢系統介面，而一維運人員能夠以一電子裝置登入該巡檢系統介面中，並依據該巡檢系統介面進行維運稽核作業。
9. 如請求項1所述之用於水處理產業之雲端智慧節電系統，其中該水處理廠係能夠為一污水處理廠或是一淨水處理廠。
10. 如請求項1所述之用於水處理產業之雲端智慧節電系統，其中該外部設備之耗電機電設施係為污水進流泵、污水循環泵、污泥迴流泵、污水放流泵、攪拌機、鼓風機、表面曝氣機、清水抽水泵或清水加壓泵。
11. 如請求項1所述之用於水處理產業之雲端智慧節電系統，其中該水處理廠更包含有一控制裝置，該控制裝置係內建有一操作介面，而該操作介面用以能夠進行控制該水處理廠內之外部設備的設定，以能夠直接於該水處理廠內進行輸入控制指令，以對該外部設備進行控制與調整。
12. 如請求項1所述之用於水處理產業之雲端智慧節電系統，其中該水處理廠更包含有一與該主要可程式邏輯控制器電性連接之備用可程式邏輯控制器，該備用可程式邏輯控制器用以支援該主要可程式邏輯控制器，而該主要可程式邏輯控制器發生故障時，能夠自動備援切換至該備用可程式邏輯控制器。
13. 如請求項1所述之用於水處理產業之雲端智慧節電系統，其中該水處理廠更包含有一監測暨告警模組，該監測暨告警模組係用以監控該外部設備、主要可程式邏輯控制器及感測器模組之運作狀態，並能夠依據運作狀態進行啟動備用設備或是進行告警處理。
14. 如請求項1所述之用於水處理產業之雲端智慧節電系統，其中該外部設備之變頻器係為低壓變頻器或是中壓變頻器。
15. 如請求項1所述之用於水處理產業之雲端智慧節電系統，其中該感測器模組係至少能夠為液位感測器、溶氧感測器、懸浮物感測器、酸鹼值感測器、化學需氧量感測器、流量感測器、壓力感測器或溫度感測器。