TWM577153U - Pollution source analysis device with multi-point air quality detection - Google Patents
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Abstract
本創作係提供一種具多點空氣品質偵測之汙染源分析裝置，其包含：至少一本體，其係分別設置於至少一區域所分別界定之至少一測點，所述本體分別設有一空氣品質量測裝置、一風向風速量測單元、一氣壓量測裝置、一濕度量測裝置、一溫度量測裝置及一定位裝置；藉以量測對應所述區域之一空氣品質量值、一風速值、一風向值、一氣壓值、一濕度值、一溫度值及一地理資訊；地理資訊包含一位置資訊、一地形資訊及一時間資訊；一即時氣流資料庫，該傳輸裝置係訊號連結於該即時氣流資料庫；一服務端，所述傳輸裝置係分別訊號連結於該服務端，藉以分別收集每一所述測點之所述量測值，以藉由所述量測值推算一空汙源位置；藉此，本創作可藉由依據時間同步化測點之量測值，並經大數據分析及演算法推算出具體空氣之汙染源位置，亦可結合天氣預報資料以推算未來空氣汙染可能之影響範圍；藉可對空氣汙染源進行汙染之排除或對於未來影響範圍而予思量其相關因應對策，以降低汙染及其影響，進而提升人民之健康及安全。
Description
本創作係一種具多點空氣品質偵測之汙染源分析裝置，尤指一種藉由空氣品質量值、風速值、風向值、氣壓值、濕度值、溫度值、地理資訊及氣流資訊，藉以推算空汙源位置者。
按，近年來之空氣品質日趨下降，而空氣汙染之來源所在多有，包含：霧霾、工業排放、發電、交通等，其皆影響空氣之品質；其中，懸浮微粒（Particulate Matter, PM）泛指懸浮在空氣中之顆粒，而PM2.5為直徑小於等於2.5微米之細懸浮微粒；懸浮微粒包含自然形成之塵土、海鹽、火山或燃燒產生之灰燼，而人為因素形成者包含人類對石化燃料，如：煤、石油、天然氣，或對垃圾之燃燒所形成；細懸浮微粒因粒徑極小，且其表面積大，故極易吸附空氣中所存之有毒物質，而直接進入人體之支氣管，亦可能擴散至細支氣管壁而干擾肺部之氣體交換，或將透過肺部傳遞至其他器官；而PM1係空氣中直徑小於或等於1微米之微粒的總稱，亦稱為可入肺顆粒物，意即，其係可予進入肺泡血液，故對人體及環境之影響更為重大；更有證據指出，最小的懸浮微粒（直徑小於等於100奈米，合0.1微米）將可透過細胞膜而傳遞至人體其他器官，包含大腦，且其可能引發腦損傷等症狀，顯見懸浮微粒確實對環境及生物體之影響甚為巨大。
此外，於霧霾發生時，因大氣壓降低，再加上空氣中細顆粒物驟增及空氣流動性差，故有害細菌及病毒向周圍擴散之速度較慢，故導致空氣中細菌、病毒、病原微生物濃度增高，將使疾病傳播的風險很高。據北京市衛生局統計，每次出現重度霧霾的天氣，市屬各大醫院之呼吸相關就診之患者即增加二至五成；再者，霧霾將對人體心腦血管疾病産生嚴重影響，亦可能導致近地層紫外線強度減弱，使空氣中傳染性病原微生之活性增強，傳染病增多。除此之外，霧霾還會影響人們之心理健康，使造成沉悶、壓抑之感受，會刺激或者加劇心理抑鬱之狀態。
而解決空污問題，首要目的，應先分析污染源及各污染源所佔之比例，方能利於制定對策以因應空氣汙染。
現有對於空氣污染之分析，主要係藉由空氣盒子所進行，其主要係彌補政府單位對空汙監測之不足，中研院資訊所指出，就我國而言，環保署在全台設置76個監測站，主要測量環境背景值，其多半放安置在10-15公尺高空，惟民眾所在意者為住家附近之空氣品質，而空氣盒子可自行安裝，使民眾或專業人士可以上網查詢，並加以開發應用，其監測資料可透過大數據分析以精確偵測所在位置之空汙現況；空氣盒子計畫將由一個據點逐漸擴大，如今全台超過1500個據點，同時拓展到海外26國，藉可結合學研、社群、產業與政府之物聯網應用，以利於全球可即時監測空汙狀況，以利於掌握及改善空氣品質。
然而，習知對於空氣汙染之偵測，僅係透過設置AQI觀測站來進行當地空氣污染之量測或預測，且如習知公告第M552632號之「提供空氣品質資訊的系統」一案，利用複數個具有致動傳感模組的行動裝置，感測其各自所在位置的單點空氣資訊，並傳送至一雲端處理裝置，藉以產生各種有益於使用者的衍生資訊，包含：行進方位、指定路徑、空氣品質資訊、空氣品質異常通報資訊或疏散路徑；然而，其並無法確實尋找出污染源，且無法正確觀測或預測空污影響之範圍；此外，其主要之傳輸皆係透過Wi-Fi，其所耗電量大，若進行大規模之架設，將耗費諸多電力。
有鑑於此，本創作人特地針對空氣汙染加以研究，期以一較佳創作改善上述問題，並在經過長期研發及不斷測試後，始有本創作之問世。
爰是，本創作係為解決前述問題，為達致以上目的，吾等創作人提供一種具多點空氣品質偵測之汙染源分析裝置，其包含：至少一本體，其係分別設置於至少一區域所分別界定之至少一測點，所述本體分別設有一空氣品質量測裝置、一風向風速量測單元、一氣壓量測裝置、一濕度量測裝置及一溫度量測裝置；藉以量測對應所述測點之一空氣品質量值、一風速值、一風向值、一氣壓值、一濕度值及一溫度值；一定位裝置，其係設置於該本體，藉以量測對應所述測點之一地理資訊；該地理資訊包含一位置資訊、一地形資訊及一時間資訊；一傳輸裝置，其係設置於該本體；一處理單元，其係設置於該本體，且所述處理單元係耦接於該空氣品質量測裝置、風向風速量測單元、氣壓量測裝置、濕度量測裝置、溫度量測裝置、定位裝置及該傳輸裝置；一即時氣流資料庫，該傳輸裝置係訊號連結於該即時氣流資料庫，藉以擷取所述測點之至少一氣流資訊；該處理單元係分析一量測值，所述量測值係包含所述空氣品質量值、風速值、風向值、氣壓值、濕度值、溫度值、地理資訊及氣流資訊；以及一服務端，所述傳輸裝置係分別訊號連結於該服務端，藉以依據對應之該時間資訊分別收集並同步化每一所述測點於對應之該時間資訊之所述量測值，以藉由所述量測值推算一空汙源位置。
據上所述之具多點空氣品質偵測之汙染源分析裝置，其中，該傳輸裝置係透過低功率廣域網路（Low-Power Wide-Area Network, LPWAN）進行訊號傳輸者。
據上所述之具多點空氣品質偵測之汙染源分析裝置，其中，該低功率廣域網路係採用NB-IoT（Narrow Band Internet of Things，窄帶物聯網）、LoRa（Long Range，超長距低功耗數據傳輸技術）、Sigfox物聯網通訊網路、Weightless、HaLow或RPMA（Random Phase Multiple Access，隨機相位多址接入）。
據上所述之具多點空氣品質偵測之汙染源分析裝置，其中，該風向風速量測單元為霍爾風速儀或管式風速計。
據上所述之具多點空氣品質偵測之汙染源分析裝置，其中，該定位裝置為GNSS（Global Navigation Satellite System, 全球導航衛星系統）定位器或GPS定位器。
據上所述之具多點空氣品質偵測之汙染源分析裝置，其中，所述測點係於所述區域中間隔排列者。
據上所述之具多點空氣品質偵測之汙染源分析裝置，其中，該空汙源位置係藉由將所述量測值經空氣擴散函式及大數據分析而求得者。
據上所述之具多點空氣品質偵測之汙染源分析裝置，更包含一氣象預測資料庫，所述傳輸裝置係訊號連結於該氣象預測資料庫，以擷取所述測點之至少一氣象資訊，且所述量測值係包含所述氣象資訊；該服務端係藉由所述量測值推算一未來汙染範圍。
據上所述之具多點空氣品質偵測之汙染源分析裝置，其中，該未來汙染範圍係藉由將所述量測值經空氣擴散函式及大數據分析而求得者。
是由上述說明及設置，顯見本創作主要具有下列數項優點及功效，茲逐一詳述如下：
1.本創作係更進一步擷取風速值、風向值、氣壓值、濕度值、溫度值及地理資訊，並透過時間資訊同步化每一所述測點之量測值，配合現有即時氣流資料庫之氣流資訊，藉可更進一步推算出空汙源位置及未來汙染範圍，使相關單位可對空氣汙染源進行汙染之排除或因應其對策，以降低汙染，進而提升人民之健康及安全。
2.由於需予架設諸多測點，以藉由大數據分析而求得空汙源位置及未來汙染範圍，為降低電能之消耗，本創作係藉由低功率廣域網路進行資料傳輸，故可大幅降低數據資料傳輸所耗之電能，藉可達致節能減碳之功效。
本創作係一種具多點空氣品質偵測之汙染源分析裝置，其實施手段、特點及其功效，茲舉數種較佳可行實施例並配合圖式於下文進行詳細說明，俾供 鈞上深入瞭解並認同本創作。
首先，請參閱第1圖至第4圖所示，本創作係一種具多點空氣品質偵測之汙染源分析裝置，其實施步驟包含：
S001：於鄰近之複數區域A中界定至少一測點P，並分別於所述測點P量測一空氣品質量值、一風速值、一風向值、一氣壓值、一濕度值、一溫度值及一地理資訊；在一較佳之實施例中，如第3圖所示，係藉由於所述測點P分別架設本體1，所述本體1可為一機上盒，並予架設於建物外部、電線杆等戶外位置，而所述測點P係於所述區域A中間隔排列分布；所述本體1分別設有一空氣品質量測裝置11、一風向風速量測單元12、一氣壓量測裝置13、一濕度量測裝置14、一溫度量測裝置15及一定位裝置16；藉以量測對應所述測點P之空氣品質量值、風速值、風向值、氣壓值、濕度值、溫度值及地理資訊；
就風向風速量測單元12而言，其係該風向風速量測單元12為霍爾風速儀或管式風速計，藉可予以同時量測風速值及風向值；在另一實施例中，如第2圖所示，其係可包含一風向計121及一風速計122，惟其僅係舉例說明，並不以此作為限定；
另就定位裝置16而言，在一實施例中，其係可為GNSS（Global Navigation Satellite System, 全球導航衛星系統）定位器或GPS定位器，藉以定位而取得其地理資訊；其中，該地理資訊包含一位置資訊、一地形資訊及一時間資訊；故可知悉者，該位置資訊即係所處之位置；地形資訊係所處位置之高度；而時間資訊則係用以定義所述測點P之時間點；
在一較佳之實施例中，該本體1設有一傳輸裝置17及一處理單元18，該處理單元18係耦接於該空氣品質量測裝置11、風向風速量測單元12、氣壓量測裝置13、濕度量測裝置14、溫度量測裝置15、定位裝置16及該傳輸裝置17；
S002：於一即時氣流資料庫2擷取所述測點P之至少一氣流資訊；其中，該即時氣流資料庫2為現有全球開源資料庫，如：各國政府之環保衛生單位、Windyty 或 EarthWindMap等開放式資料，所述傳輸裝置17可透過網路連線至該即時氣流資料庫2以取得對應測點P之氣流資訊；
就傳輸裝置17之網路傳輸而言，由於架設之區域A範圍越廣，測點P之數量越多，則資料之取得數量將越詳盡，故可分析之範圍可更廣，且計算結果亦越精準，是以，若大規模進行架設，則所耗電力將大幅增加；本創作為可達致節能減碳之效果，故傳輸裝置17係採用低功率廣域網路（Low-Power Wide-Area Network, LPWAN）進行數據及網路傳輸，在一實施例中，該低功率廣域網路係可為NB-IoT（Narrow Band Internet of Things，窄帶物聯網）、LoRa（Long Range，超長距低功耗數據傳輸技術）、Sigfox物聯網通訊網路、Weightless、HaLow或RPMA（Random Phase Multiple Access，隨機相位多址接入）。
S003：收集每一所述測點P之量測值，其中，量測值係包含所述空氣品質量值、風速值、風向值、氣壓值、濕度值、溫度值、地理資訊及氣流資訊，其分別係由該處理單元18分析、計算及匯整，以利於收集後，可依據所述量測值推算一空汙源位置；
在一實施例中，每一所述之本體1，皆係透過其傳輸裝置17將其測點P之量測值傳輸至一服務端3，該服務端3可為一人工智慧之運算中心，藉以匯整所述量測值，並計算求得空汙源位置；
而對於量測值之匯整，係藉由定位裝置16中之時間資訊以同步化所有測點P之量測值，因量測值皆須相依於時間，方能據以於同一時間之基準點下推算空汙源位置，故服務端3係依據對應之該時間資訊分別收集並同步化每一所述測點P於對應之該時間資訊之所述量測值，以依據量測值推算該空汙源位置，藉此，可予校準所有量測值於同一時點，以防止產生量測值間之時間差，藉以提升本創作整體之精確性；
其中，就該空汙源位置之推算而言，其係經空氣擴散函式及大數據分析而求得；就物質於空氣中之傳遞速度及範圍而言，其將受空氣溫度、氣壓、空氣之流速及流向而定，故藉由空氣擴散函式之運算，以及參照多個測點P之量測值，即可予以解算，並藉由大數據分析，即可反向推算出空汙源位置；
於進行空氣擴散函式之運算時，可直接帶入氣流資訊進行解算，然氣流資訊僅係一大範圍之估算值，故仍需藉由實際所量測到之空氣品質量值、風速值、風向值、氣壓值、濕度值、溫度值進行空氣擴散函式之修正，其具體推算及分析方式係屬習知技術，故在此不予贅述，本創作主要係用以更進一步導入空氣擴散函式之概念及所需之解算參數，並更進一步參照現有之即時氣流資料庫2，以更進一步推算空汙源位置；藉此，可利於相關單位探查空汙源位置，以對空氣汙染源進行汙染之排除或因應其對策；在一實施例中，使用者可藉其通訊裝置（如：電腦或智慧型手機），以透過網際網路連接至該服務端3，進而可擷取即時或歷史之空汙源地理資訊，並可藉由相關使用者進行檢舉，及設定手動或自動發送推播訊息予使用者。
在另一實施例中，如第1圖至第5圖所示，為可更進一步推估空汙未來可能影響之範圍，故可更進一步包含如下之步驟：
S004：於一氣象預測資料庫4擷取所述測點P之至少一氣象資訊，且所述量測值係包含所述氣象資訊；
在一實施例中，氣象預測資料庫4亦為開源資料，其可為各國氣象單位之開放式資訊，故如前所述，所述傳輸裝置17可透過網路連線至該氣象預測資料庫4以取得對應測點P之氣象資訊；
S005：藉此，服務端3將同樣可收集每一測點P之量測值而推算一未來汙染範圍；且如前述，未來汙染範圍亦可經空氣擴散函式及大數據分析而求得，其具體推算及分析方式係屬習知技術，故在此不予贅述，本創作主要係更進一步導入氣象資訊，以利於進行未來汙染範圍之推算。
綜觀上述，本創作所揭露之技術手段不僅為前所未見，且確可達致預期之目的與功效，故兼具新穎性與進步性，誠屬專利法所稱之新型無誤，以其整體結構而言，確已符合專利法之法定要件，爰依法提出新型專利申請。
惟以上所述者，僅為本創作之較佳實施例，當不能以此作為限定本創作之實施範圍，即大凡依本創作申請專利範圍及說明書內容所作之等效變化與修飾，皆應仍屬於本創作專利涵蓋之範圍內。
1‧‧‧本體
11‧‧‧空氣品質量測裝置
12‧‧‧風向風速量測單元
121‧‧‧風向計
122‧‧‧風速計
13‧‧‧氣壓量測裝置
14‧‧‧濕度量測裝置
15‧‧‧溫度量測裝置
16‧‧‧定位裝置
17‧‧‧傳輸裝置
18‧‧‧處理單元
2‧‧‧即時氣流資料庫
3‧‧‧服務端
4‧‧‧氣象預測資料庫
A‧‧‧區域
P‧‧‧測點
S001~ S005‧‧‧步驟
第1圖係本創作之結構示意圖。 第2圖係本創作之前視示意圖。 第3圖係本創作之一流程之示意圖。 第4圖係本創作之使用狀態示意圖。 第5圖係本創作之另一流程之示意圖。
Claims (9)
- 一種具多點空氣品質偵測之汙染源分析裝置，其包含：至少一本體，其係分別設置於至少一區域所分別界定之至少一測點，所述本體分別設有一空氣品質量測裝置、一風向風速量測單元、一氣壓量測裝置、一濕度量測裝置及一溫度量測裝置；藉以量測對應所述測點之一空氣品質量值、一風速值、一風向值、一氣壓值、一濕度值及一溫度值；一定位裝置，其係設置於該本體，藉以量測對應所述測點之一地理資訊；該地理資訊包含一位置資訊、一地形資訊及一時間資訊；一傳輸裝置，其係設置於該本體；一處理單元，其係設置於該本體，且所述處理單元係耦接於該空氣品質量測裝置、風向風速量測單元、氣壓量測裝置、濕度量測裝置、溫度量測裝置、定位裝置及該傳輸裝置；一即時氣流資料庫，該傳輸裝置係訊號連結於該即時氣流資料庫，藉以擷取所述測點之至少一氣流資訊；該處理單元係分析一量測值，所述量測值係包含所述空氣品質量值、風速值、風向值、氣壓值、濕度值、溫度值、地理資訊及氣流資訊；以及一服務端，所述傳輸裝置係分別訊號連結於該服務端，藉以依據對應之該時間資訊分別收集並同步化每一所述測點於對應之該時間資訊之所述量測值，以藉由所述量測值推算一空汙源位置。
- 如申請專利範圍第1項所述之具多點空氣品質偵測之汙染源分析裝置，其中，該傳輸裝置係透過低功率廣域網路(Low-Power Wide-Area Network,LPWAN)進行訊號傳輸者。
- 如申請專利範圍第2項所述之具多點空氣品質偵測之汙染源分析裝置，其中，該低功率廣域網路係採用NB-IoT(Narrow Band Internet of Things，窄帶物聯網)、LoRa(Long Range，超長距低功耗數據傳輸技術)、Sigfox物聯網通訊網路、Weightless、HaLow或RPMA(Random Phase Multiple Access，隨機相位多址接入)。
- 如申請專利範圍第1項所述之具多點空氣品質偵測之汙染源分析裝置，其中，該風向風速量測單元為霍爾風速儀或管式風速計。
- 如申請專利範圍第1項所述之具多點空氣品質偵測之汙染源分析裝置，其中，該定位裝置為GNSS(Global Navigation Satellite System，全球導航衛星系統)定位器或GPS定位器。
- 如申請專利範圍第1項所述之具多點空氣品質偵測之汙染源分析裝置，其中，所述測點係於所述區域中間隔排列者。
- 如申請專利範圍第1項所述之具多點空氣品質偵測之汙染源分析裝置，其中，該空汙源位置係藉由將所述量測值經空氣擴散函式及大數據分析而求得者。
- 如申請專利範圍第1至7項中任一項所述之具多點空氣品質偵測之汙染源分析裝置，更包含一氣象預測資料庫，所述傳輸裝置係訊號連結於該氣象預測資料庫，以擷取所述測點之至少一氣象資訊，且所述量測值係包含所述氣象資訊；該服務端係藉由所述量測值推算一未來汙染範圍。
- 如申請專利範圍第8項所述之具多點空氣品質偵測之汙染源分析裝置，其中，該未來汙染範圍係藉由將所述量測值經空氣擴散函式及大數據分析而求得者。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TW107204414U TWM577153U (zh) | 2018-04-03 | 2018-04-03 | Pollution source analysis device with multi-point air quality detection |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| TW107204414U TWM577153U (zh) | 2018-04-03 | 2018-04-03 | Pollution source analysis device with multi-point air quality detection |
Publications (1)
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| TWM577153U true TWM577153U (zh) | 2019-04-21 |
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| TW107204414U TWM577153U (zh) | 2018-04-03 | 2018-04-03 | Pollution source analysis device with multi-point air quality detection |
Country Status (1)
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| TW (1) | TWM577153U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110907602A (zh) * | 2019-11-26 | 2020-03-24 | 河南叁点壹肆环境科技有限公司 | 一种针对挥发性有机物的在线污染源识别监测装置及方法 |
-
2018
- 2018-04-03 TW TW107204414U patent/TWM577153U/zh not_active IP Right Cessation
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110907602A (zh) * | 2019-11-26 | 2020-03-24 | 河南叁点壹肆环境科技有限公司 | 一种针对挥发性有机物的在线污染源识别监测装置及方法 |
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