TWM613754U - 感測裝置及感測系統 - Google Patents
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Abstract
本揭示內容係關於一種感測裝置，包含傳感器以及窄頻物聯網通訊模組。傳感器用以根據感測裝置所在的周圍
環境狀態而產生環境感測訊號。窄頻物聯網通訊模組與傳感器耦接。窄頻物聯網通訊模組用以將環境感測訊號基於窄頻物聯網通訊協定傳輸至運算裝置。本揭示內容更揭露一種感測系統。
Description
本案是關於一種感測裝置及其系統。
傳統用以監測橋樑、道路以及建築物之傳感器係以有線方式來接收電力並傳輸資料，惟與傳感器連結之線材除安裝不易外，亦會隨氣候及時間經過而受損，因此招致替換線材之成本，甚至影響監測受測物健康度之準確性。此外，以有線方式來傳輸資料亦代表需在一受限之範圍內將傳感器有線連結至電腦來進行運算及健康度之判斷，此點亦影響蒐集並判斷受測物資料上之便利性。
本揭示內容提出一種感測裝置，包含傳感器以及窄頻物聯網通訊模組。傳感器用以感測周圍環境狀態而產生環境感測訊號。窄頻物聯網通訊模組與傳感器耦接。窄頻物聯網通訊模組用以將環境感測訊號基於窄頻物聯網通訊協定傳輸至運算裝置。
本揭示內容另提出一種感測系統，包含運算裝置以及感測裝置。感測裝置包含傳感器以及窄頻物聯網通訊模組。傳感器用以感測周圍環境狀態而產生環境感測訊號。窄頻物聯網通訊模組與傳感器耦接。窄頻物聯網通訊模組用以將環境感測訊號基於窄頻物聯網通訊協定傳輸至運算裝置。運算裝置根據感測裝置回傳的環境感測訊號判斷受測物是否異常。周圍環境狀態對應受測物的狀態。
為使本揭示內容之說明完備，閱讀以下各實施例時請搭配參照後附之圖式。此外，說明書中將提及許多實務上之細節，惟此些實務上細節不應理解為係對本揭示內容的限制。於本揭示內容之部分實施例中，此些實務上的細節並非是必要的。
請參閱第1圖，感測裝置100包含傳感器120、窄頻物聯網(narrowband Internet-of-Things, NB-IoT)通訊模組140以及供電模組160。傳感器120係用以感測感測裝置100所在的周圍環境狀態SUR，並根據周圍環境狀態SUR產生環境感測訊號ES。窄頻物聯網通訊模組140係使用窄頻物聯網晶片之無線通訊模組。供電模組160係用以對傳感器120及窄頻物聯網通訊模組140供應電力。
傳感器120與窄頻物聯網通訊模組140耦接，因此在傳感器120根據感測裝置100所在的周圍環境狀態SUR產生環境感測訊號ES後，傳感器120即將環境感測訊號ES傳送至窄頻物聯網通訊模組140。進一步來說，傳感器120與窄頻物聯網通訊模組140間之耦接關係，係直接電性連接之關係。接著，窄頻物聯網通訊模組140將環境感測訊號ES基於窄頻物聯網通訊協定通訊傳輸至運算裝置200，以利後續判斷受測物(如橋樑、道路、建築物或機台)是否異常。窄頻物聯網通訊協定通訊係窄頻物聯網通訊模組140於通訊傳輸訊號或數據所使用之通訊協定。
於不同實施例中，感測裝置100可針對不同的受測物而感測不同的周圍環境狀態SUR並產生對應的環境感測訊號ES，進而判定受測物之是否異常。以下詳細說明可能之實施例。
於一實施例中，本揭示內容所揭露之感測裝置係安裝於橋樑上以判斷該橋樑是否異常。請參閱第1圖及第2圖。於此實施例中，感測裝置100被設置於橋樑B10的橋面B12上，進一步來說，於其他實施例中感測裝置100亦可設置於橋樑B10之橋墩B13或拱部B11上。感測裝置100以傳感器120感測對應橋樑B10的周圍環境狀態SUR。橋樑B10可能因車輛之行經或橋樑B10兩端受有外力而產生震動或受到擠壓，因此周圍環境狀態SUR可包含橋樑B10的速度變化、位移距離以及震動幅度。為了感測上述周圍環境狀態SUR，於此實施例中傳感器120可為加速度感測器、位移感測器或震動感測器。
舉例來說，橋樑B10隨著車輛行進會發生震動，傳感器120中的震動感測器便可收集上述震動的強度、幅度、時間、頻率等(即周圍環境狀態SUR)，進而產生環境感測訊號ES。
在傳感器120感測周圍環境狀態SUR並產生環境感測訊號ES後，窄頻物聯網通訊模組140將環境感測訊號ES通訊傳輸至運算裝置200，以利後續判斷橋樑B10是否異常。在一實施例中，運算裝置200判斷橋樑B10目前的震動幅度是否在合理的範圍內，若運算裝置200判斷橋樑B10目前的震動過大，可以判定橋樑B10為異常。
在一實施例中，由於感測裝置100係設置於戶外，故其可利用太陽能來供應傳感器120及窄頻物聯網通訊模組140所需之電力，達成感測周圍環境狀態SUR並通訊傳輸環境感測訊號ES之目標。供電模組160可包含電池及太陽能板，當陽光充足時，供電模組160之太陽能板對傳感器120及窄頻物聯網通訊模組140供應電力，並對該電池充電；當陽光不足時，因該電池已透過太陽能板於陽光充足時接受太陽能板充予之電力，該電池即有足夠電力可對傳感器120及窄頻物聯網通訊模組140供電。因此，當感測裝置100設置於橋樑B10上且係位於得接收陽光照射之位置時，感測裝置100即可透過上開包含太陽能板及電池之供電模組160而不需透過額外電力來運行。
於一些實施例當中，感測裝置100採用窄頻物聯網通訊模組140用以傳輸環境感測訊號ES，其中窄頻物聯網通訊模組140相較於其他無線通訊模組具有較低的電力消耗，以及窄頻物聯網通訊模組140可以採用面積較小的天線進行收發訊號，如此一來，可以降低感測裝置100整體的體積以及電力需求，如上述可以利用太陽能供電，且整體尺寸較小，可以用在道路、橋梁、建築物或其他戶外場景的監控場合上。
於另一實施例中，感測裝置100係設置於道路上，蒐集關於道路之力學或結構資料並傳輸至運算裝置200，以利後續判斷道路是否異常。感測裝置100可設置於道路之交通島(包含分隔島、槽化島、庇護島及圓環中心島)、人行道、路肩、公共設施帶或其他不影響車輛行駛之道路部分上。感測裝置100以傳感器120感測對應該道路的周圍環境狀態SUR。當車輛行駛於道路上時，道路會因車輛之行經而有受擠壓及產生震動之情形，因此周圍環境狀態SUR可包含該道路的速度變化、位移距離以及震動幅度，而為了感測上述周圍環境狀態SUR，於此實施例中傳感器120可為加速度感測器、位移感測器或震動感測器。在傳感器120成功感測周圍環境狀態SUR並產生環境感測訊號ES後，窄頻物聯網通訊模組140將環境感測訊號ES通訊傳輸至運算裝置200，以利後續判斷道路是否異常。於此實施例中，供電模組160包含電池及太陽能板。
再於另一實施例中，感測裝置100設置於建築物上，蒐集關於建築物之力學或結構資料並傳輸至運算裝置200，以利後續判斷建築物是否異常。感測裝置100可設置於建築物之不同位置。感測裝置100以傳感器120感測對應該建築物的周圍環境狀態SUR。建築物可能因風、地震及其他因素而受到外力，故建築物之周圍環境狀態SUR可包含該建築物的速度變化、位移距離以及震動幅度。為了感測上述周圍環境狀態SUR，於此實施例中傳感器120可為加速度感測器、位移感測器或震動感測器。在傳感器120成功感測周圍環境狀態SUR並產生環境感測訊號ES後，窄頻物聯網通訊模組140將環境感測訊號ES通訊傳輸至運算裝置200，以利後續判斷建築物是否異常。於此實施例中，供電模組160可包含電池及太陽能板。
於一實施例中，本揭示內容所揭露之感測裝置係安裝於機械上以判斷機械之運作有無異常。請參閱第1圖及第3圖，於此實施例中，感測裝置100被設置於機械手臂R10之手臂R11、底座R12、肩部R15、肘部R14或爪部R13上。感測裝置100以傳感器120感測對應機械手臂R10的周圍環境狀態SUR。機械手臂R10於操作中將執行移動、旋轉及抓取等各種動作，因此周圍環境狀態SUR可包含機械手臂R10的運作狀態，包括速度變化、位移距離、聲音以及震動幅度。為了感測周圍環境狀態SUR，於此實施例中傳感器120可為一加速度感測器、一位移感測器、一麥克風或一震動感測器。在傳感器120成功感測周圍環境狀態SUR並產生環境感測訊號ES後，窄頻物聯網通訊模組140將環境感測訊號ES通訊傳輸至運算裝置200，以利後續機械手臂R10有無異常之判斷。於此實施例中，供電模組160包含一電池，供電模組160利用該電池對傳感器120及窄頻物聯網通訊模組140供應電力。
於一實施例中，感測裝置100設置於機械手臂以外之其他機械或機台(例如常見的衝壓機)上，蒐集關於機械或機台之力學或結構資料並傳輸至運算裝置200，以利後續判斷機械或機台有無異常。感測裝置100可設置於機械或機台之機身、底座或靠近馬達之位置。感測裝置100以傳感器120感測對應機械或機台的周圍環境狀態SUR。當機械或機台使用時可能因機械作動或馬達運轉而產生震動或位移，因此周圍環境狀態SUR可包含機械或機台的運作狀態、速度變化、位移距離、聲音以及震動幅度，而為了感測上述周圍環境狀態SUR，於此實施例中傳感器120可為一加速度感測器、一位移感測器、一麥克風或一震動感測器。在傳感器120成功感測周圍環境狀態SUR並產生環境感測訊號ES後，窄頻物聯網通訊模組140將環境感測訊號ES通訊傳輸至運算裝置200，以利後續機械或機台有無異常之判斷。於此實施例中，供電模組160包含一電池。
本揭示內容之另一實施例提出一種感測系統。請再參閱第1圖。感測系統300包含感測裝置100及運算裝置200。如本揭示內容之前揭實施例所述，感測裝置100包含傳感器120、窄頻物聯網通訊模組140以及供電模組160，傳感器120根據感測裝置100所在的周圍環境狀態SUR而產生環境感測訊號ES，窄頻物聯網通訊模組140與傳感器120耦接並將環境感測訊號ES基於窄頻物聯網通訊協定通訊傳輸至運算裝置200，運算裝置200根據感測裝置100回傳的環境感測訊號ES判斷受測物是否異常。
請再參閱第2圖。於一實施例中，感測系統300所針對的受測物為橋樑B10，感測裝置100設置於橋梁B的橋墩B13、橋面B12或拱部B11上以感測橋樑B10的周圍環境狀態SUR，供電模組160包含電池及太陽能板。當陽光充足時，供電模組160之太陽能板對傳感器120及窄頻物聯網通訊模組140供應電力，並對該電池充電，當陽光不足時，因該電池已於陽光充足已經利用太陽能板完成充電，該電池即有足夠電力可對傳感器120及窄頻物聯網通訊模組140供電。當感測裝置100產生環境感測訊號ES並發送至運算裝置200後，運算裝置200即透過橋樑B10之加速度、位移、聲音以及震動等資料來判斷橋樑B10有無異常。於一實施例中，環境感測訊號ES包含橋樑B10之震動訊號，運算裝置200可根據震動訊號產生橋樑B10震動訊號之頻譜，並經歸納得出橋樑正常震動時及異常震動時所對應之震動訊號頻譜，進而判斷橋梁是否異常。
應注意的是，此實施例不應被理解為係限制本揭示內容。於一實施例中，感測系統300所針對的受測物為道路，感測裝置100設置於道路的交通島(包含分隔島、槽化島、庇護島及圓環中心島)、人行道、路肩、公共設施帶或其他不影響車輛行駛之道路部分上，運算裝置200根據感測裝置100發送的環境感測訊號ES判斷道路是否異常。於一實施例中，感測系統300所針對的受測物為建築物，感測裝置100設置於建築物上，運算裝置200根據感測裝置100發送的環境感測訊號ES判斷建築物是否異常。於一實施例中，感測系統300可利用震動訊號以外之環境感測訊號ES來判斷橋樑B10、道路或建築物是否異常，例如藉由橋樑B10、道路或建築物各個組成結構間相對位置之改變，或橋樑B10、道路或建築物於震動時發出之音頻等訊號，利用運算裝置200來判斷受測物是否異常。於一實施例中，感測系統300亦可包含多個感測裝置100，透過將感測裝置100同時設置於橋樑B10、道路或建築物上的不同位置，運算裝置200可監測橋樑B10、道路或建築物各個組成結構的環境感測訊號ES，以對受測物是否異常做出更詳細的判斷。
在一實施例中，感測系統300可以包含三個感測裝置100，分別設置在橋梁B10的橋墩B13、橋面B12以及拱部B11等三個位置，第2圖僅示意性繪示其中一個設置在橋面B12上的感測裝置100。於此實施例中，三個感測裝置100均可分別傳送環境感測訊號ES至運算裝置200，運算裝置200可對橋樑B10是否異常做出更詳細的判斷。
請再參閱第3圖。於一實施例中，感測系統300所針對的受測物為如機械手臂R10之機械，感測裝置100設置於機械手臂R10的手臂R11、底座R12、肩部R15、肘部R14或爪部R13上以感測周圍環境狀態SUR，供電模組160包含電池，電池對傳感器120及窄頻物聯網通訊模組140供應電力。當感測裝置100產生環境感測訊號ES並發送至運算裝置200後，運算裝置200即透過機械手臂R10之加速度、位移、聲音以及震動等資料來判斷機械手臂R10有無異常。於一實施例中，環境感測訊號ES包含機械手臂R10之震動訊號，運算裝置200可根據震動訊號產生機械手臂R10震動訊號之頻譜，並經歸納得出機械手臂R10正常運作時及發生異常時所對應之震動訊號頻譜，進而監測機械手臂R10是否有異常。
應注意的是，此實施例不應被理解為係限制本揭示內容。於一實施例中，感測系統300所針對的受測物為機械手臂以外之機械或機台，感測裝置100設置於機械或機台的機身、底座或靠近馬達的位置上，運算裝置200根據感測裝置100發送的環境感測訊號ES判斷機械或機台有無異常。於一實施例中，感測系統300可利用震動訊號以外之環境感測訊號ES來判斷機械或機台是否有異常，例如利用運算裝置200分析機械手臂R10或機台於運作時發出之聲音，來判斷機械手臂R10或機台是否有異常。於一實施例中，感測系統300亦可包含多個感測裝置100，透過將感測裝置100同時設置於機械或機台上的不同位置，運算裝置200可監測機械或機台各個組成結構的環境感測訊號ES，以對機械或機台是否異常做出更詳細的判斷。
於一些實施例當中，感測裝置100採用窄頻物聯網通訊模組140用以傳輸環境感測訊號ES，其中窄頻物聯網通訊模組140相較於其他無線通訊模組具有較低的電力消耗，以及窄頻物聯網通訊模組140可以採用面積較小的天線進行收發，而且窄頻物聯網可以容許大量的感測裝置100同時連線至運算裝置200，藉此感測系統300可以同時監控多個機械手臂R10或機台的運作狀態，有利於產線管理的便利性。
雖然本揭示內容已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明。任何熟習此技藝之人，在不脫離本揭示內容之精神及範圍內，當可作各種更動及潤飾。本揭示內容之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100:感測裝置
120:傳感器
140:窄頻物聯網通訊模組
160:供電模組
200:運算裝置
300:感測系統
B10:橋樑
B11:拱部
B12:橋面
B13:橋墩
ES:環境感測訊號
R10:機械手臂
R11:手臂
R12:底座
R13:爪部
R14:肘部
R15:肩部
SUR:周圍環境狀態
第1圖為根據本揭示內容之實施例之一種感測裝置的示意圖。
第2圖為根據本揭示內容之實施例之以感測裝置判斷橋樑是否異常的示意圖。
第3圖為根據本揭示內容之實施例之以感測裝置判斷機械手臂有無異常的示意圖。
100:感測裝置
120:傳感器
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300:感測系統
ES:環境感測訊號
SUR:周圍環境狀態
Claims (8)
- 一種感測裝置，包含： 一傳感器，用以感測一周圍環境狀態而產生一環境感測訊號；以及 一窄頻物聯網通訊模組，與該傳感器耦接，用以將該環境感測訊號基於一窄頻物聯網通訊協定傳輸至一運算裝置。
- 如請求項1所述之感測裝置，其中，該傳感器為一加速度感測器、一位移感測器、一麥克風或一震動感測器。
- 如請求項1所述之感測裝置，其中，該周圍環境狀態包含一速度變化、一位移距離、一震動幅度或一聲音。
- 如請求項1所述之感測裝置，更包含一供電模組，具有一電池及一太陽能板，用以供應電力至該傳感器及該窄頻物聯網通訊模組。
- 一種感測系統，包含： 一運算裝置；以及 一感測裝置，該感測裝置包含： 一傳感器，用以感測一周圍環境狀態而產生一環境感測訊號；以及 一窄頻物聯網通訊模組，與該傳感器耦接，用以將該環境感測訊號基於一窄頻物聯網通訊協定傳輸至該運算裝置； 其中，該運算裝置根據該感測裝置回傳的該環境感測訊號判斷一受測物是否異常，該周圍環境狀態對應該受測物的狀態。
- 如請求項5所述之感測系統，其中，該傳感器為一加速度感測器、一位移感測器、一麥克風或一震動感測器。
- 如請求項5所述之感測系統，其中，該周圍環境狀態包含一速度變化、一位移距離或一震動幅度或一聲音。
- 如請求項5所述之感測系統，更包含一供電模組，具有一電池及一太陽能板，用以供應電力至該傳感器及該窄頻物聯網通訊模組。
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| TW110203327U TWM613754U (zh) | 2021-03-26 | 2021-03-26 | 感測裝置及感測系統 |
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| TW (1) | TWM613754U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102022133539B4 (de) * | 2021-12-22 | 2026-04-16 | Microprogram Information Co., Ltd. | Roboterarm-Tragevorrichtung mit eingebettetem Sensor |
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2021
- 2021-03-26 TW TW110203327U patent/TWM613754U/zh unknown
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102022133539B4 (de) * | 2021-12-22 | 2026-04-16 | Microprogram Information Co., Ltd. | Roboterarm-Tragevorrichtung mit eingebettetem Sensor |
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