专利名称：流体状态侦测装置及其撒水装置的制作方法
技术领域：
本发明是有关一种侦测装置，尤其是指一种可以侦测流体状态的一种流体状态侦测装置以及其利用该流体状态侦测装置的一撒水装置。
背景技术：
随着社会的发展，人类的居住环境也产生改变，建筑物趋向大规模化、高楼化 及用途复杂化，使得火灾的危险性大为增加，灭火作业相形之下也更加困难，一旦发生 火警，人命与财产往往损失不赀，尤其是高楼建筑若丧失自身灭火能力后，将可能导致 全面焚毁的惨剧，所以对于建筑物消防能力的重视，是不容轻忽的；由于火灾所造成的 损害往往与火势大小及延烧时间长短成正比关系，为了减少火灾所带来的损失，最好能 够早期且自动地控制火势。在众多自动灭火设备当中以自动撒水设备最为常见，当火灾产生的温度达到撒 水头的触发温度时(一般为68°C以上)，撒水头上的甘油式玻璃球便会破裂，此时消防 管线内的高压消防水便会从撒水头喷撒而出，对下方的火焰进行扑灭。除了自动撒水之 夕卜，另一个机制在于如何自动通报火灾位置。但目前的火灾警报系统在收到警告信息 时，往往都需要由该处警卫人员先行确认警报真假后，再进行拨打119报案的动作。而 为了获得准确的火灾地点，现有的分区方式只要每增加一分区，就需要有一套独立的配 管及给水帮浦，其系统成本将大幅增加。例如以一般集合住宅大楼而言，一层楼若有 四个住户，为了避免无法辨别该层楼是哪一间住户发生火灾，必须另外增加三套帮浦设 备，将大幅增加建置成本；且一个分区也往往具有多个撒水头装置，每一个撒水头间的 距离约为1.5至2米左右，既使获得分区火灾警示信息后，也无法得知是哪一个撒水头被 触发，亦即火点在哪里，分区内的撒水头越多，掌握火点的精确度便越差；这对于警卫 人员第一时间的处置、消防人员的搜寻火点并扑灭以及火灾鉴识人员而言，都是极为重 要的需求。
发明内容
本发明提供一种流体状态侦测装置，其可利用流体推动发电元件转动而产生电 力，并且侦测管路状态或者从流体的各种不同的特性，以产生对应的状态信号。该状态 信号可由无线或有线的传输至远程的监控中心，使得监控中心可以对不同区域的流体状 态进行管控。当有异常发生时，监控中心人员自动收到警讯后，方派遣人员进行再次确 认或维护，如此便能大幅缩减检测人力并提高效率。本发明提供一种撒水装置，其可以侦测喷撒流体的状态，并将该状态传输至远 程的监控中心，使监控中心得以准确掌握起火点或事故发生的位置，以大幅提高火灾预 警及救灾的效率。在一实施例中，本发明提供一种流体状态侦测装置，其包括有一资料库储存 单元，其存有至少一状态信息；一本体，其具有一入口以及一出口以提供一流体进出；一发电部，其设置于该本体内，该流体推动该发电部转动以产生一电力；一感测单元， 其设置于该本体上且与该发电部电性连接，该感测单元感测该流体的状态以产生一感测 信号；一控制单元，其与该资料库储存单元、发电部以及该感测单元电讯连接，该控制 单元根据该感测信号与该状态信息比较的结果产生一输出信号；以及一通讯单元，其可 传输该输出信号。在另一实施例中，本发明更提供一种撒水装置，其包括有一资料库储存单 元，其存有至少一状态信息；一本体，其具有一入口以及一出口以提供一流体进出；一 发电部，其设置于该本体内 ，该流体推动该发电部转动以产生一电力；一感测单元，其 设置于该本体上且与该发电部电性连接，该感测单元感测该流体的状态以产生一感测信 号；一控制单元，其与该资料库储存单元、发电部以及该感测单元电讯连接，该控制单 元根据该感测信号与该状态信息比较的结果产生一输出信号；一传输单元，与该控制单 元以及该发电部电讯连接，以提供传输该输出信号；以及一撒水元件，其连接于该出口 上。
为使审查员能对本发明的特征、目的及功能有更进一步的认知与了解，下文特 将本发明的装置的相关细部结构以及设计的理念缘由进行说明，以使得审查员可以了解 本发明的特点，详细说明陈述如下，其中图1是为本发明的流体状态侦测装置示意图。图2是为本发明的流体状态侦测装置另一实施例方块示意图。图3A是为本发明的流体状态侦测装置实施应用示意图。图3B是为流体状态侦测装置固定于管路示意图。图4是为感测的声音信号示意图。图5是为本发明的撒水装置示意图。
具体实施例方式请参阅图1所示，该图是为本发明的流体状态侦测装置示意图。该流体状态侦 测装置2包括有一本体20、一发电部21、一感测单元22以及一通讯单元23。本体20内 具有一容置空间200，该容置空间200两端分别具有一入口 201以及一出口 202。以提供 流体90进出。该发电部21设置于该容置空间200内，该发电部21具有一叶片单元210 以及一发电机单元211。该叶片单元210设置于该入口 200侧且与该发电机单元211枢接 在一起。由流体90的流动对叶片单元210上的叶片产生推力，进而推动叶片单元210转 动。当叶片单元210转动时，发电机单元211即可发电。该流体90可为水，但不以此 为限制。至于叶片单元210与发电机单元211的发电原理，是属于现有的技术，例如 US 4,616,298及中国台湾专利1269850等设计，均装置有微型流体发电机，利用水流动时 驱动涡轮叶片，进而转动发电机产生电力。而本实施例中的发电部21的型式，是为熟悉 此项技术的人可以根据需要而定，并无一定的限制。该感测单元22，其内包括有至少一种的感测元件，例如可以感测流体的流 速、压力、流量、流体声音、流体温度、感测振动、流体内的悬浮物质量、有机物质或者是无机物质等的传感器。这些传感器是属于现有的技术，熟悉此项技术的人可 以根据需要选择至少一种的传感器来感测流体或者是管路的状态。该感测单元22利 用发电部21所提供的电力，侦测流体90的状态以产生至少一种感测信号。该通讯单 元23包括有一无线通讯单元230以及一定位模块231。该无线通讯单元230可为一无 线网络通讯元件、蓝牙通讯元件、整体封包无线电服务通讯元件(General PacketRadio Service, GPRS)、个人手持电话通讯元件(Personal HandyphoneSystem，PHS)、分码多 重存取通讯元件(Code Division Multiple Accessd，CDMA)、宽频分码多重存取通讯元件 (Wideband Code Division MultipleAccess，WCDMA)或全球行动通讯元件(Global System for Mobilecommunications，GSM)，以用来传输该感测信号。除了传 输该感测信号之外， 传输的信息还包括有信号感测的时间或者是位置(坐标)等，但不以此为限。该定位模 块231则利用发电部21所提供的电力，以发送该卫星定位信号给监控中心91，使监控中 心91可以得知发射的位置。该定位模块可为一全球定位模块(Global positioning System, GPS)、全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System，GLONASS)或者是伽利略 定位系统(Galileo Positioning System)。除了无线通讯单元之外，该通讯单元23亦可为一 有线传输单元。本实施例的通讯单元虽同时具有无线通讯单元230以及定位模块231，但 在另一实施例中，亦可以单独使用无线通讯单元230或定位模块231。如图2所示，该图是为本发明的流体状态侦测装置另一实施例方块示意图。在 本实施例中，基本上与图1相似，差异在于该流体状态侦测装置具有一侦测控制单元 24，其是与该发电部21电讯连接，以利用该发电部21所产生的电力进行运作。该侦测 控制单元24包括有一资料库储存单元240以及一控制单元241。该资料库储存单元240 内储存有关于流体的至少一状态信息。该状态信息代表在正常条件下，流体在管路间的 流速、压力、流量、流体流程时所产生的声音、流体温度、流体在管路间流动时，管路 所产生的振动、流体内的悬浮物质量、有机物质或者是无机物质等。使用者可以先建立 正常的状态信息资料，例如正常的流速、正常的背景声讯、正常的水压等等，而将其 储存在该资料库储存单元内。该状态信息是可在流体状态侦测装置2制造时即事先储存 于该资料库储存单元240内或者是该控制单元241根据该感测单元22所感测的特定时间 长度的感测信号来决定该状态信息以储存于该资料库储存单元241内。一般而言，该资料库储存单元240可为存储器(如RAM或ROM)等元件或者 是像硬盘、SD卡、CF卡的储存媒体等，但不以此为限。该控制单元241，其是与该感 测单元22电讯连接。该控制单元241可以控制该感测单元22感测流体状态的频率，例 如每10秒或者是20秒感测一次，至于侦测频率大小则视使用需求而定，并无一定的 限制。此外，该控制单元241更可以接收该感测信号，然后将该感测信号与该资料库储 存单元240中所储存的对应状态信息进行比较，如果超出状态信息所决定的标准值或范 围，则控制单元241会产生一输出信号，并经由该通讯单元23传输至监控中心91。请参阅图3A所示，该图是为本发明的流体状态侦测装置实施应用示意图。本发 明的流体侦测装置可以应用于感测流体状态，例如自来水、污水及消防水管路中，利 用发明装置内的感测元件量测流体的水质、流速、温度、异常噪音等数值，再透过无线 射频或卫星信号等无线方式将量测结果传送出去，以节省人力与人工巡查所需的时间。 对于自来水厂而言，管路延伸的区域很大，因此要如何监控是否有漏水或者是管路有异常的话，光靠人力的检测是没有效率的。利用多个本发明的流体状态侦测装置，可以配 置在不同的位置，以统一管控流体状态。 如在图3A中，其是为一供水管路系统3，其是由供水管路30输送由自来水厂 92所供应的自来水。该流体侦测装置2设置供水管路30中的特定位置，以侦测水流的 状态。如图3B所示，该流体状态侦测装置2是由一固定件25固定于管路30中。由于 流体状态侦测装置2可以侦测流体90或者是管路30的状态，因此当异常状况发生时，例 如漏水时，感测单元22可感测到流体的流速或压力以产生感测信号。此时有两种处置 方式，如果是图1的实施例的话，则感测信号由该通讯单元23直接传递至监控中心91。 在无线传输中，可以将感测信号编码成无线信号，经由无线通讯单元230发射出去，再 经由基地台的传输而到达监控中心。至于传输的无线信号中更可以包含感测的时间或者 是流体状态侦测装置的位置等信息。在无线传输的另一实施例中，关于该流体状态侦测 装置2的位置更可以通过定位模块231经由卫星而将该流体状态侦测装置的设置位置传至 监控中心。关于传输的感测信号，在本实施例中，由于水有泄漏，因此流速以及压力甚 至声音都会有异常，甚至是在管路遭受撞击破裂时都会产生异常的振动，因此监控中心 的计算机或人员可以根据感测单元所感测的信号进行判断。另外，如果为图2的实施例的话，控制单元会将该感测信号与资料库储存单元 内所预先储存的状态信息进行比对，以判断是否有异常，如果有异常的话，则发出输出 信号通知监控中心，使得监控中心的监控者可以立即根据状况进行处置。例如如图2 所示，如果流体泄漏发生时，流体所产生的噪音频率与背景噪音不同，可以先将当地的 背景噪音频谱资料等储存或烧录于本发明的资料库储存单元240中，一旦控制单元241 判断感测信号异于资料库频谱频率的信号且持续一段时间后，控制单元便会判定为水泄 漏，此时便会通过传输单元23将该输出信号发射给监控中心，监控中心人员自动收到警 讯后，方派遣人员进行再次确认或维护，如此便能大幅缩减检测人力并提高效率。如图 4所示，该为感测的声音信号示意图。在图4中，Stl代表背景噪音，S1与S2则分别为感 测到的噪音频率。在T1开始之后，由于感测到的信号S2超过背景噪音Stl特定时间，因 此控制单元241会判定该声音频率为异常。而背景噪音Stl的参数值可以在装置量产制造 时即设计于内，亦可以在装置2受到流体驱动产生电力时开始进行一段时间的记录，例 如可以记录第一次启动时连续48小时的资料做为基准值，在48小时以后所产生的扰动均 会与此基准值进行比对；其它的关于振动、流体温度、流体速度或压力、或者是流体内 的物质等都是利用同样原理将标准信息建立于资料库储存单元内，以利比较之用。前述为漏水的实施例，在另一实施例中，本发明的流体状态侦测装置亦可以应 用于水质控管。例如在自来水厂或者是污水处理厂，对于水质的监控也很重要，因此可 以利用具有感测水质状态，例如感测流体内的悬浮物数量、有机物质或无机物质的感 测元件，对于管路中的水进行侦测。同样地，如果侦测装置为如图1的实施例的话，所 感测到的水质感测信号可以利用传输单元将感测信号、感测的时间点、该流体状态侦测 装置设置的位置(坐标或者是位置代码等)传输至监控中心。关于该流体状态侦测装置的 位置传输更可以利用通讯单元内的定位模块来传输定位信号给卫星，再传至监控中心。请参阅图5所示，该图是为本发明的撒水装置示意图。在本实施例中，该撒水 装置5是利用图1或者是图2的流体状态侦测装置2与撒水元件4结合以形成一种可以应用于消防灭火的撒水装置。根据图5所示，在该流体状态侦测装置2(本实施例是以图1 的结构作为实施例)的出口 203处形成有螺牙204，然后再将撒水元件4螺接于该出口 203 位置。该撒水元件4的结构是为现有的技术，在此不做赘述。本发明的设计可以将流体 状态侦测装置2的出口处，以规格品的方式加工形成螺牙，因此可以适用各种不同形式 但却具有相同规格的撒水元件，以增加撒水装置5的适用性。 当撒水装置5未启动时，亦即高压的水充满着撒水头装置内部。一但火灾发生 时，撒水元件4上的甘油式感温玻璃管41便会破裂，此时消防管线内的高压消防水便会 从撒水元件的喷水孔42喷撒而出，对下方的火焰进行扑灭。一但撒水装置5喷撒出水之 后，利用通讯单元23在获得电力即运转并传送信号的特征下，监控中心便能立即取得撒 水装置5的动作信号，或者利用感测单元22的感测水流的流速或流量，即可利用通讯单 元23传递感测信号。然后监控中心的计算机收到了感测信号即可根据感测信号判断该撒 水装置是否启动或水量耗尽、水压不足等信息。该通讯单元23除了可以传输代表该撒水 装置5的启动的感测信号之外，同时更可以传输代表该撒水装置5位置的信息、液体流量 状态、液体压力状态、液体温度、装置终止时间等信息给监控中心。如果是以图2的实 施例与撒水元件4结合的话，控制单元241会根据感测信号与资料库储存单元240内的 信息进行判断，如果水压或流速超过该资料库储存单元内所储存的标准，代表撒水装置5 启动，因此撒水装置5的通讯单元便会将该点坐标、启动时间等信号以无线方式传达给 监控中心。本发明的撒水装置5在应用于消防撒水网络系统中时，无须装置电池及另外 部署市电，因此无须更改既有的消防水管网络设施，只需要卸下传统的自动撒水元件， 然后再螺接本发明的流体状态侦测装置后，即可运作。因此当本发明的撒水装置5受到 火灾高温启动时，除了自动撒水之外，更会将该点坐标、启动时间等信号以无线方式传 达给监控中心，以便能大幅提高火灾预警及救灾的效率。惟以上所述的，仅为本发明的实施例，当不能以之限制本发明范围。即凡是依 本发明权利要求所做的均等变化及修饰，仍将不失本发明的要义所在，亦不脱离本发明 的精神和范围，故都应视为本发明的进一步实施状况。
权利要求
1.一种流体状态侦测装置，其包括有一本体，其具有一入口以及一出口以提供一流体进出； 一发电部，其设置于该本体内，该流体推动该发电部转动以产生一电力； 一感测单元，其设置于该本体上且与该发电部电性连接，该感测单元感测该流体的 状态以产生一感测信号；以及一通讯单元，以传输该感测信号。
2.如权利要求1所述的流体状态侦测装置，其中该感测单元还包括有一流体状态感测 元件以提供感测该流体的流速、压力或流量。
3.如权利要求1所述的流体状态侦测装置，其中该感测单元还包括有一声音感测元件 以提供感测该流体的声音。
4.如权利要求1所述的流体状态侦测装置，其中该感测单元还包括有一温度感测元件 以提供感测该流体的温度。
5.如权利要求1所述的流体状态侦测装置，其中该感测单元包括有一流体成份感测元 件以提供感测流体内的悬浮物数量、有机物质或无机物质。
6.如权利要求1所述的流体状态侦测装置，其中该流体于一管路内流动。
7.如权利要求6所述的流体状态侦测装置，其是设置于该管路上，其中该感测单元包 括有一振动感测元件以感测该管路的振动状态。
8.如权利要求1所述的流体状态侦测装置，其中该感测单元包括有一感光元件，以感 测光线亮度。
9.如权利要求1所述的流体状态侦测装置，其中该传输单元包括有一无线通讯单元或 者是有线通讯单元。
10.如权利要求9所述的流体状态侦测装置，其中该无线通讯单元为一无线网络通讯 元件、蓝牙通讯元件、整体封包无线电服务通讯元件、个人手持电话通讯元件、分码多 重存取通讯元件、宽频分码多重存取通讯元件或全球行动通讯元件。
11.如权利要求1所述的流体状态侦测装置，其中该传输单元还包括有一全球定位模 块、全球导航卫星系统或者伽利略定位系统，以发送该卫星定位信号。
12.如权利要求1所述的流体状态侦测装置，其还包括有 一资料库储存单元，其存有至少一状态信息；以及一控制单元，其与该资料库储存单元、发电部以及该感测单元电讯连接，该控制单 元根据该感测信号与该状态信息比较的结果产生一输出信号。
13.如权利要求12所述的流体状态侦测装置，其中该状态信息是在流体状态侦测装置 制造时即事先储存于该资料库储存单元内或者是该控制单元根据该感测单元所感测的特 定时间长度的感测信号来决定该状态信息以储存于该资料库储存单元内。
14.一种撒水装置，其包括有一本体，其具有一入口以及一出口以提供一流体进出； 一发电部，其设置于该本体内，该流体推动该发电部转动以产生一电力； 一感测单元，其设置于该本体上且与该发电部电性连接，该感测单元感测该流体的 状态以产生一感测信号；一传输单元，与该控制单元以及该发电部电讯连接，以提供传输该感测信号；以及一撒水元件，其连接于该出口上。
15.如权利要求14所述的撒水装置，其中该感测单元还包括有一流体状态感测元件以 提供感测该流体的流速、压力或流量。
16.如权利要求14所述的撒水装置，其中该感测单元还包括有一声音感测元件以提供 感测该流体的声音。
17.如权利要求14所述的撒水装置，其中该感测单元还包括有一温度感测元件以提供 感测该流体的温度。
18.如权利要求14所述的撒水装置，其中该感测单元包括有一流体成份感测元件以提 供感测流体内的悬浮物数量、有机物质或无机物质。
19.如权利要求14所述的撒水装置，其中该流体是于一管路内流动。
20.如权利要求19所述的撒水装置，其设置于该管路上，其中该感测单元包括有一振 动感测元件以感测该管路的振动状态。
21.如权利要求14所述的撒水装置，其中该感测单元包括有一感光元件，以感测光线 亮度。
22.如权利要求14所述的撒水装置，其中该传输单元包括有一无线通讯单元或者有线 通讯单元。
23.如权利要求22所述的撒水装置，其中该无线通讯单元为一无线网络通讯元件、蓝 牙通讯元件、整体封包无线电服务通讯元件、个人手持电话通讯元件、分码多重存取通 讯元件、宽频分码多重存取通讯元件或全球行动通讯元件。
24.如权利要求14所述的撒水装置，其中该传输单元还包括有一全球定位模块、全球 导航卫星系统或者伽利略定位系统，以发送该卫星定位信号。
25.如权利要求14所述的撒水装置，其还包括有一资料库储存单元，其存有至少一状态信息；以及一控制单元，其与该资料库储存单元、发电部以及该感测单元电讯连接，该控制单 元根据该感测信号与该状态信息比较的结果产生一输出信号。
26.如权利要求25所述的撒水装置，其中该资料状态信息是在制造时即储存于内或者 该控制单元根据该感测单元所感测的特定时间长度的感测信号来决定该状态信息以储存 于该资料库储存单元内。
全文摘要
本发明提供一流体状态侦测装置，其是由流体的推力，推动该装置内部的发电部转动而产生供应该流体状态侦测装置运作所需的电力。该流体状态侦测装置可提供侦测流体的特性，并根据侦测信息与资料库内储存的正常信息进行比较，而判断流体的状态是否正常或者是异常，最后再将该信息传回至监控中心以利进行中央控管。在另一实施例中，本发明在该流体状态侦测装置上设置一撒水元件以形成一撒水装置。该撒水装置除了可于火灾发生时自动撒水，更可以将关于启动的信息传回监控中心，使得监控中心人员可以得知火灾发生位置，以利更精确地掌握受灾区域而进行应变。
文档编号G01P5/00GK102023229SQ20091017550
公开日2011年4月20日 申请日期2009年9月17日 优先权日2009年9月17日
发明者廖荣皇, 詹嘉维, 郑景亮, 黄一德 申请人:财团法人工业技术研究院