TWM592966U - 水質監測系統 - Google Patents

Abstract

一種水質監測系統包含至少一感測模組、一過濾模組及一控制模組。過濾模組連通於至少一感測模組之入口側。控制模組電性連接至少一感測模組，並用以獲得至少一感測模組的感測資訊，以及依據感測資訊來控制至少一感測模組。其中，過濾模組包含一第一過濾裝置及一第二過濾裝置，第二過濾裝置之孔隙尺寸小於第一過濾裝置之孔隙尺寸。

Description

水質監測系統

本新型係關於一種水質監測系統，特別是一種具過濾裝置的水質監測系統。

近年來線上水質分析及採樣技術日益精進，且大數據處理與無線傳輸技術的進步，使得建立一套水質自動監控並搭配物聯網互動式資訊系統應用於水體水質監測之設備為可行之發展方向。

水質自動監控系統可部署於各地水域提供自動化即時監測水質服務，長時間於同一水域進行定點定時量測水質特性（例如：溫度、酸鹼值，以及電導度），以及嚴重影響水質之污染物濃度變化量，使得水體在發生惡化前先行改善水質。如此可避免人為與非人為性的大量水生生物集體暴斃，造成生態浩劫，亦可對環境監測有極高之助益。

然而，由於各地水域中充滿懸浮粿粒及微生物，而這些懸浮粿粒及微生物卻會影響水質自動監控系統的監控品質。因此，如何提升水質自動監控系統的監控品質，將為研發人員應解決的問題之一。

本新型在於提供一種水質監測系統，藉以提升水質自動監控系統的監控品質。

本新型之一實施例所揭露之水質監測系統包含至少一感測模組、一過濾模組及一控制模組。過濾模組連通於至少一感測模組之入口側。控制模組電性連接至少一感測模組，並用以獲得至少一感測模組的感測資訊，以及依據感測資訊來控制至少一感測模組。其中，過濾模組包含一第一過濾裝置及一第二過濾裝置，第二過濾裝置之孔隙尺寸小於第一過濾裝置之孔隙尺寸。

根據上述實施例之水質監測系統，藉由孔隙尺寸相異的第一過濾裝置及第二過濾裝置來過濾懸浮顆粒以及微生物，進而減少感測模組堵塞或長青苔的機率。如此一來，將可大幅提升水質監測系統之監測精準度。

以上關於本新型內容的說明及以下實施方式的說明係用以示範與解釋本新型的原理，並且提供本新型的專利申請範圍更進一步的解釋。

請參閱圖1。圖1為根據本新型第一實施例所述之水質監測系統的方示意圖。

本實施例之水質監測系統100包含一汲取模組110、一過濾模組120、一感測模組150及一控制模組160。汲取模組110例如為馬達式幫浦或油壓式幫浦，用以抽取待測流體。過濾模組120與汲取模組110連通，且連通於至少一感測模組150之入口側151。控制模組160電性連接於感測模組150，以獲得感測模組150的感測資訊。

首先，控制模組160會令汲取模組110趨使待測流體先經過濾模組120再流至感測模組150，讓待測流體先經過過濾模組120之過濾，再流至感測模組150，以提升感測模組150之感測精準度。接著，在感測模組150取得待測流體之感測資訊，且控制模組160獲得感測資訊後，控制模組160會令汲取模組110趨使待測流體自感測模組150之出口側152排出。

更進一步來說，請參閱圖2。圖2為圖1之過濾模組的剖面示意圖。過濾模組120包含一第一過濾裝置121及一第二過濾裝置122。第一過濾裝置121具有一外殼1211及一過濾材1212。外殼1211具有一容置空間S、多個第一過濾孔1211a及多個第二過濾孔1211b。這些第一過濾孔1211a與第二過濾孔1211b皆連通容置空間S，且外殼1211之這些第一過濾孔1211a連通汲取模組110，以及外殼1211之這些第二過濾孔1211b連通感測模組150。過濾材1212例如為化學纖維、仿羊毛纖維或玻璃纖維，並位於容置空間S，且過濾材1212之孔隙尺寸小於第一過濾孔1211a以及第二過濾孔1211b的孔隙尺寸。也就是說，進入至第一過濾裝置121之待測流體會依序流經第一過濾孔1211a、過濾材1212及第二過濾孔1211b。若過濾材1212為化學纖維，則第一過濾裝置121對5微米(μm)之懸浮顆粒的去除率約大於85%。若過濾材1212為仿羊毛纖維，則第一過濾裝置121對5微米(μm)之懸浮顆粒的去除率約大於90.27%。若過濾材1212為玻璃纖維，則第一過濾裝置121對5微米(μm)之懸浮顆粒的去除率約大於98.47%。

第二過濾裝置122例如為陶瓷等高分子材料所製作成的多孔性擔體並位於容置空間S中，且第二過濾裝置122之孔隙尺寸小於第一過濾裝置121之孔隙尺寸，在一實施例中，第二過濾裝置122的孔隙率≧90%。在本實施例中，藉由第一過濾裝置121及第二過濾裝置122來過濾懸浮顆粒以及微生物，進而減少感測模組150堵塞或長青苔的機率。

在本實施例中，第二過濾裝置122係位於容置空間S中，但並不以此為限。在其他實施例中，第二過濾裝置也可以位於容置空間外，並位於外殼之出水口與感測模組之間的流體通道中。

在本實施例中，第二過濾裝置122係以陶瓷等高分子材料所製作成的多孔性擔體為例，但並不以此為限。在其他實施例中，第二過濾裝置亦可為由其他材質製成的多孔性擔體。

感測模組150例如選自電化學式感測元件或光學式感測元件。進一步來說，感測模組150例如選自溫度感測元件、電導度感測元件、酸鹼值感測元件、濁度感測元件及光學感測元件所構成之群組。

控制模組160例如為電腦、伺服器或處理裝置，並電性連接感測模組150，以接收感測模組150所獲得之感測資訊，並依據感測資訊來控制感測模組150。

請再參閱圖1，在本實施例中，水質監測系統100還可以包含一清洗模組130。清洗模組130連通感測模組150，且清洗模組130用以清洗感測模組150。清洗模組130實際運作說明容後一併說明。

在本實施例中，水質監測系統100還可以包含一校正模組140，連通感測模組150，且校正模組140用以校正感測模組150之感測精準度。校正模組140實際運作說明容後一併說明

在本實施例中，水質監測系統100更包含一數據收集模組170、一訊號處理模組180及一通訊模組190。數據收集模組170電性連接於控制模組160，用以收集感測模組150所感測之感測資訊。詳細來說，感測模組150可電性連接於數據收集模組170，控制模組160可經由數據收集模組170得到所收集的感測資訊。訊號處理模組180電性連接於數據收集模組170，通訊模組190電性連接於訊號處理模組180，訊號處理模組180用以將感測資訊進行處理為通訊模組190可用之資訊。通訊模組190例如為有線傳輸或無線傳輸，並連接控制模組160，以將控制模組160獲得之感測資訊傳至雲端或後端平台。

在本實施例中，感測模組150、清洗模組130、校正模組140的數量為單個，但並不以此為限。在一實施例中，當感測模組150的數量為多個時，清洗模組130、校正模組140的數量亦對應為多個。

接著，比較待測流體經過過濾模組120與未經過過濾模組120之差異。若感測模組150係用來檢測電導度，且待測流體未經過過濾模組120，則感測模組150所量測出來之平均誤差量約為5.35%。反之，若感測模組150用來檢測電導度，且待測流體有經過過濾模組120(如本實施例所述)，則感測模組150所量測出來之平均誤差量約降為3.82%。另外，若感測模組150係用來檢測氧化劑消耗量，且待測流體未經過過濾模組120，則感測模組150所量測出來之平均偏移誤差約為7.4mg/L，且偏移誤差約第三周即會高達10.7mg/L。反之，若感測模組150用來檢測氧化劑消耗量，且待測流體有經過過濾模組120(如本實施例所述)，則感測模組150所量測出來之平均偏移誤差約降為5.1mg/L，且偏移誤差約在第四周之後才會達到9.8mg/L。

接著，比較感測模組150有經過清洗程序與感測模組150無經過清洗程序之差異。若感測模組150係用來檢測溫度，且感測模組150無經過清洗程序，則感測模組150所量測出來之平均誤差量約為4.44%。反之，若感測模組150同為檢測溫度，且感測模組150有經過清洗程序(如本實施例所述)，則感測模組150所量測出來之平均誤差量約降為2.90%。另外，若感測模組150係用來檢測酸鹼值，且感測模組150無經過清洗程序，則感測模組150所量測出來之平均電位誤差約為0.0393mV。反之，若感測模組150用來檢測酸鹼值，且感測模組150有經過清洗程序(如本實施例所述)，則感測模組150所量測出來之平均偏移誤差約降為0.0237mV。

接著，比較感測模組150有經過校正程序與感測模組150無經過校正程序之差異。若感測模組150係用來檢測酸鹼度，且感測模組150無經過校正程序，則感測模組150所量測出來之平均誤差量約為0.12。反之，若感測模組150用來檢測酸鹼度，且感測模組150有經過校正程序(如本實施例所述)，則感測模組150所量測出來之平均誤差量約降為0.07。另外，若感測模組150係用來檢測導電度，且感測模組150無經過校正程序，則感測模組150所量測出來之平均誤差約為13%。反之，若感測模組150用來檢測導電度，且感測模組150有經過校正程序(如本實施例所述)，則感測模組150所量測出來之平均平均誤差約降為6%。

舉例來說，請參閱圖3。圖3為根據本新型第二實施例所述之水質監測系統的方示意圖。

水質監測系統200例如包含一汲取過濾模組210、一第一感測模組220、一第二感測模組230、一清洗模組240及一校正模組250。水質監測系統100還可以包含一第三感測模組260、一緩衝液270、一控制模組280及多個閥件291~294。

汲取過濾模組210例如為圖1實施例中汲取模組110與過濾模組120之複合，並用以令待測流體經過內部之過濾裝置。第一感測模組220透過管路連接於汲取過濾模組210，使得待測流體能受到汲取過濾模組210之驅動而流至第一感測模組220進行水質檢測。第一感測模組220例如為氧化劑消耗量感測元件，並用以檢測待測流體中之劑化劑消耗程度。第二感測模組230透過管路與閥件291連接於第一感測模組220，使得經過第一感測模組220檢測後之待測流體繼續受到汲取過濾模組210之驅動而流至第二感測模組230進行水質檢測。第二感測模組230例如為酸鹼度、電導度、溫度複合式感測元件，並用以檢測待測流體中之酸鹼度、電導度或溫度。清洗模組240透過管路與幫浦(未繪示)連接於第二感測模組230，並用以清洗第一感測模組220與第二感測模組230。校正模組250包含二校準液251、252，二校準液251、252透過管路與幫浦(未繪示)連接於第二感測模組230，並用以校正第二感測模組230的精準度。校正模組250詳細的校正方式容後一併說明。此外，第二感測模組230透過另一管路與閥件292連接於校準液252，以及透過另一管路與閥件293來排出廢液。如此一來，將可依實際需求回收校準液251、252。

在本實施例中，第二感測模組230為酸鹼度、電導度及溫度複合式感測元件，但並不以此為限。在其他實施例中，第二感測模組亦可為酸鹼度感測元件、電導度感測元件或溫度感測元件。即僅具備單一檢測功能。

第三感測模組260透過管路與幫浦(未繪示)連接於第二感測模組230，使得經過第二感測模組230檢測後之待測流體繼續受到汲取過濾模組210之驅動而流至第三感測模組260進行水質檢測。第三感測模組260例如為重金屬感測元件，並用以檢測待測流體中之重金屬含量。緩衝液270透過管路與幫浦(未繪示)連接於第三感測模組260，且緩衝液270例如為酸液、鹼液或檢測需求的其他試劑。此外，第三感測模組260透過另一管路與閥件294來排出廢液。

控制模組280電性連接於汲取過濾模組210、第一感測模組220、第二感測模組230、清洗模組240、校正模組250、第三感測模組260及緩衝液270。控制模組280用以控制第一感測模組220、第二感測模組230或第三感測模組260進行水質感測。控制模組280用以控制清洗模組240清洗第一感測模組220、第二感測模組230或第三感測模組260。控制模組280用以校正模組250校正第一感測模組220、第二感測模組230或第三感測模組260。控制模組280用以控制緩衝液270之開啟與關閉。

接著，說明水質監測系統200完整的校正流程。首先以酸鹼度檢測為例，校準液251、252分別例如為酸鹼值為PH7.0之標準液體及酸鹼值為PH10之標準液體。一開始先將酸鹼值為PH7.0之標準液體注入第二感測模組230。接著，再將酸鹼值為PH10之標準液體注入第二感測模組230。接著，第二感測模組230分別獲得PH7.0標準液體與PH10標準液體的實際檢測值，並依據PH7.0標準液體之實際檢測值與PH10標準液體之實際檢測值的連線，與PH7.0標準液體標準檢測值與PH10標準液體之標準檢測值的連線進行比對。若有差異，則透過控制模組280來進行第二感測模組230的校正。

此外，以第二感測模組230用以感測電導度為例，校準液的數量僅需單個，校準液例如為1413µS/cm或12880µS/cm校正用標準液。當需要校正電導度時，將1413µS/cm或12880µS/cm校正用標準液注入第二感測模組230。接著，再將第二感測模組230實際的檢測結果與標準結果進行比對。若有差異，則透過控制模組280來進行第二感測模組230的校正。

此外，控制模組280可於第一感測模組220、第二感測模組230或第三感測模組260感測前，控制清洗模組240清洗第一感測模組220、第二感測模組230或第三感測模組260，以提升當次感測過程的感測精準度。反之，控制模組280亦可於第一感測模組220、第二感測模組230或第三感測模組260感測後，控制清洗模組240清洗第一感測模組220、第二感測模組230或第三感測模組260，以提升下次感測過程的感測精準度。另外，控制模組280可於校正模組250校正第一感測模組220、第二感測模組230或第三感測模組260後，控制清洗模組240清洗第一感測模組220、第二感測模組230或第三感測模組260，以避免校正液影響下次感測過程的感測精準度。

請參閱圖4。圖4為根據本新型第三實施例所述之水質監測系統的方示意圖。

本實施例之水質監測系統300與圖1實施例之水質監測系統100相似。但要注意的是，在圖1實施例之水質監測系統100中，係單一感測模組150對應單一清洗模組130與單一過濾模組120。然而，本實施例之水質監測系統300中，係包含多個感測模組350a、350b共用同一個清洗模組330與過濾模組320。由於本實施例之汲取模組310、過濾模組320、清洗模組330、控制模組360、數據收集模組370、訊號處理模組380及通訊模組390皆與圖1實施例之汲取模組110、過濾模組120、清洗模組130、控制模組160、數據收集模組170、訊號處理模組180及通訊模組190相似，故不再贅述。

根據上述實施例之水質監測系統，藉由孔隙尺寸相異的第一過濾裝置及第二過濾裝置來過濾懸浮顆粒以及微生物，進而減少感測模組堵塞或長青苔的機率。如此一來，將可大幅提升水質監測系統之監測精準度。

此外，透過校正模組來校正感測模組之檢測結果，以進一步提升水質監測系統之監測精準度。

此外，在感測模組感測結束後，藉由清洗模組來清洗感測模組，以令下一次的感測結果更為精準。

雖然本新型以前述之諸項實施例揭露如上，然其並非用以限定本新型，任何熟習相像技藝者，在不脫離本新型之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本新型之專利保護範圍須視本說明書所附之申請專利範圍所界定者為準。

100、200、300:水質監測系統 110、310:汲取模組 120、320:過濾模組 121:第一過濾裝置 1211:外殼 1211a:第一過濾孔 1211b:第二過濾孔 1212:過濾材 122:第二過濾裝置 130、330:清洗模組 140、340a、340b:校正模組 150、350a、350b:感測模組 151:入口側 152:出口側 160、360:控制模組 170、370:數據收集模組 180、380:訊號處理模組 190、390:通訊模組 210:汲取過濾模組 220:第一感測模組 230:第二感測模組 240:清洗模組 250:校正模組 251、252:校準液 260:第三感測模組 270:緩衝液 291~294:閥件 S:容置空間

圖1為根據本新型第一實施例所述之水質監測系統的方示意圖。 圖2為圖1之過濾模組的剖面示意圖。 圖3為根據本新型第二實施例所述之水質監測系統的方示意圖。 圖4為根據本新型第三實施例所述之水質監測系統的方示意圖。

100:水質監測系統

110:汲取模組

120:過濾模組

130:清洗模組

140:校正模組

150:感測模組

151:入口側

152:出口側

160:控制模組

170:數據收集模組

180:訊號處理模組

190:通訊模組

Claims (14)

1. 一種水質監測系統，包含： 至少一感測模組；一過濾模組，連通於該至少一感測模組之入口側；以及一控制模組，電性連接該至少一感測模組，並用以獲得該至少一感測模組的感測資訊，以及依據感測資訊來控制該至少一感測模組；其中，該過濾模組包含一第一過濾裝置及一第二過濾裝置，該第二過濾裝置之孔隙尺寸小於該第一過濾裝置之孔隙尺寸。
2. 如申請專利範圍第1項所述之水質監測系統，其中該第一過濾裝置具有一外殼及一過濾材，該外殼具有一容置空間及多個過濾孔，該些過濾孔連通該容置空間，該過濾材位於該容置空間，且該過濾材之孔隙尺寸小於該些過濾孔的孔隙尺寸。
3. 如申請專利範圍第2項所述之水質監測系統，其中該過濾材為化學纖維、仿羊毛纖維或玻璃纖維。
4. 如申請專利範圍第1項所述之水質監測系統，其中該第二過濾裝置為多孔性擔體，並位於該容置空間。
5. 如申請專利範圍第4項所述之水質監測系統，其中該第二過濾裝置由陶瓷等高分子材料所製作成。
6. 如申請專利範圍第4項所述之水質監測系統，其中該第二過濾裝置孔隙率≧90%。
7. 如申請專利範圍第1項所述之水質監測系統，更包含至少一清洗模組，連通該至少一感測模組，該至少一清洗模組用以清潔該至少一感測模組。
8. 如申請專利範圍第1項所述之水質監測系統，更包含至少一校正模組，連通該至少一感測模組，該至少一校正模組用以校正該感測模組之感測精準度。
9. 如申請專利範圍第8項所述之水質監測系統，其中該至少一感測模組為電導度感測元件，該至少一校正模組包含至少一校正液，該至少一校正液連通該至少一感測模組。
10. 如申請專利範圍第8項所述之水質監測系統，其中該至少一感測模組為酸鹼度感測元件，該至少一校正模組包含二校正液，該二校正液連通該至少一感測模組。
11. 如申請專利範圍第1項所述之水質監測系統，更包含一數據收集模組、一訊號處理模組及一通訊模組，該數據收集模組電性連接於該控制模組，用以收集該感測模組所感測之感測資訊，該訊號處理模組電性連接於該數據收集模組，該通訊模組電性連接於該訊號處理模組，該訊號處理模組用以將該感測資訊進行處理為該通訊模組可用之資訊。
12. 如申請專利範圍第1項所述之水質監測系統，其中該至少一感測模組選自電化學式感測元件或光學式感測元件。
13. 如申請專利範圍第1項所述之水質監測系統，更包含一汲取模組，該汲取模組連通於該過濾模組，用以令一待測流體經過濾模組並流至該至少一感測模組。
14. 如申請專利範圍第13項所述之水質監測系統，其中該汲取模組為馬達式幫浦。

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