水质监控系统以及其方法与流程

本发明涉及一种水质监控系统以及其方法，特别涉及一种判断感测器是否出现异常的水质监控系统以及其方法。

背景技术：

于现有的水质监控系统中，当系统收到感测器所输出的数据时，通常直接采用感测器的数值，而分析模块仅仅从数值上下限的标定来发布警示提醒使用者水质环境异常。然而，当感测器发生故障或需要校正时，可能会造成测量到的数值超出合理范围，若使用者未及时对感测器进行处理或校正，错误的数据将会导致系统做出错误的控制。因此如何避免根据感测器的错误数值来进行环境控制为目前必须解决的问题。

技术实现要素：

本发明一实施例提供一种水质监控系统，例如是应用于水产养殖监控，其包括多个感测器、多个致动器以及一嵌入式系统。感测器用以感测多个环境参数，并分别输出对应于环境参数的多个感测信号。致动器用以改变环境参数。嵌入式系统包括一存储模块、一数据收集模块、一数据分析模块以及一控制模块。存储模块用以存储分别对应于环境参数的多个正常参数范围。数据收集模块与感测器连接，用以接收感测信号。数据分析模块与存储模块以及数据收集模块连接，用以根据正常参数范围判断感测信号是否异常，并输出一判断结果。控制模块与数据分析模块连接，用以根据判断结果控制致动器或者输出一警示信号。

本发明另一实施例还提供一种水质监控方法，包括以下步骤：通过多个感测器感测多个环境参数，并分别输出对应于环境参数的多个感测信号；通过一嵌入式系统的一数据收集模块接收感测信号；通过嵌入式系统的一数据分析模块根据感测信号以及分别对应于环境参数的多个正常参数范围判断感测信号是否异常，并输出一判断结果；以及通过嵌入式系统的一控制模块根据判断结果控制至少一致动器或者输出一警示信号。其中，正常参数范围存储于嵌入式系统的一存储模块中。

附图说明

图1是显示根据本发明一实施例所述的水质监控系统的系统架构图。

图2是显示根据本发明一实施例所述的水质监控方法的流程图。

符号说明

100水质监控系统

101a-101n感测器

102a-102n致动器

110嵌入式系统

111数据收集模块

112数据分析模块

113存储模块

114控制模块

120后端系统

121数据分析服务器

122显示模块

s201-s207步骤流程

具体实施方式

有关本发明的水质监控系统以及其方法适用的其他范围将于接下来所提供的详述中清楚易见。必须了解的是下列的详述以及具体的实施例，当提出有关水质监控系统以及其方法的示范实施例时，仅作为描述的目的以及并非用以限制本发明的范围。

图1是显示根据本发明一实施例所述的用以实施水质监控系统的系统架构图。水质监控系统100包括多个感测器101a-101n、多个致动器102a-102n、一嵌入式系统110以及一后端系统120。感测器101a-101n可包括任何可取得与水质监控或水产养殖相关的环境参数的感测器。其中，环境参数可包括例如温度、酸碱值、氧化还原电位以及盐度等。致动器102a-102n可包括各种可用以改变前述环境参数的装置，例如水车、加热棒以及换水阀等。值得注意的是，前述有关环境参数以及致动器的范例仅用以作为本发明的示例，并不以此为限。

嵌入式系统110可包括数据收集模块111、数据分析模块112、存储模块113以及控制模块114。数据收集模块111与感测器101a-101n连接，用以接收感测器101a-101n所输出的对应于前述环境参数的多个感测信号。数据分析模块112与数据收集模块111连接，用以根据感测信号以及存储于存储模块113中的多个正常参数范围判断感测信号是否异常。其中，多个环境参数的每一者皆具有对应的一正常参数范围，而正常参数范围可通过实验的方式或者实际数据的分析取得，并事先存储于存储模块113中。控制模块114用以根据数据分析模块112的判断结果决定启动/关闭致动器102a-102n的任一者或者输出对应于感测器101a-101n异常的一警示信号。其中，数据收集模块111、数据分析模块112以及控制模块114可分别通过多个微控制器实现、或者亦可被整合为一单一处理器，以及存储模块113可为硬盘、u盘等非挥发性(nonvolatility，非易失性)存储装置。

后端系统120可实施于例如台式电脑、笔记本电脑或者平板电脑等的电子装置中，且至少包含一数据分析服务器121以及一显示模块122。数据分析服务器110可通过多种方式实施，例如以专用硬件电路或者通用硬件(例如，单一处理器、具有平行处理能力的多工处理器、图形处理器或者其它具有运算能力的处理器)，且于执行程序码或者软件时，提供之后所描述的功能。其中，后端系统120还可包括另一存储模块(未显示)，与数据分析服务器110以及控制模块112连接，用以存储控制模块112所输出的判断结果以及对应的环境参数。显示模块122可为一显示面板(例如薄膜液晶显示面板、有机发光二极管面板或其他具有显示能力的面板等)，用以至少显示判断结果、警示信号、环境参数以及经分析后所取得的环境健康程度等，以提供给使用者观看。此外，后端系统120还可包括一通信接口(未显示)，通信接口可为区域网络(localareanetwork,lan)通信模块、无线区域网络通信模块(wlan)或蓝牙(bluetooth)通信模块等，用以与嵌入式系统110进行通信，以取得各种环境参数以及信号。

根据本发明一实施例，当数据收集模块111每隔一既定时间自感测器101a-110n接收到分别对应于多个环境参数的感测信号时，将感测信号传输至数据分析模块112以进行判断。接着，数据分析模块112自存储模块113存取已事先存储的多个正常参数范围，以判断接收到的环境参数是否异常。当数据分析模块112判断环境参数位于正常参数范围内时，则输出一正常信号至控制模块114，使得控制模块114根据正常信号以及环境参数的数值以及类型控制对应的致动器102a-102n。举例来说，根据本发明一示例，当控制模块114接收到对应于温度之感测信号以及表示该感测信号为正常的正常信号时，控制模块114自存储模块113存取已事先存储的一温度阈值判断是否必须对温度进行调整。当温度过低时，控制模块114即输出一控制信号启动加热棒，以对环境进行加温，并且于温度到达温度阈值时，关闭加热棒。

根据本发明另一示例，当控制模块114接收到对应于ph值的感测信号以及正常信号时，控制模块114自存储模块113存取已事先存储的一ph阈值，以判断是否必须对ph值进行调整。当ph值过高或者过低时，控制模块114可通过开启换水阀进行换水来调整ph值。

根据本发明另一示例，当控制模块114接收到对应于盐度的感测信号以及正常信号时，控制模块114自存储模块113存取已事先存储的一盐度阈值，以判断是否必须对盐度进行调整。同样地，当盐度过高或者过低时，控制模块114可通过开启换水阀进行换水来调整盐度。

根据本发明另一示例，当控制模块114接收到对应于氧化还原值的感测信号以及正常信号时，控制模块114自存储模块113存取已事先存储的一氧化还原阈值，以判断是否必须对氧化还原值进行调整。当氧化还原值异常为因为含氧量过低所引起时，则控制模块114启动水车进行打水，以提高水中的含氧量。或者，当氧化还原值之异常为因为离子含量的变化所引起时，则控制模块114可通过开启换水阀进行换水。

其中，前述对应于正常信号的环境参数于经过控制模块114的判断后，控制模块114皆会将其传输至后端系统120的存储单元进行存储，并供数据分析服务器121执行进一步的分析，以判断水质监控环境的一环境健康程度。

然而，当数据分析模块112根据存储于存储模块113的正常参数范围判断数据收集模块111所接收到的环境参数为异常的时，则输出一异常信号至控制模块114。当控制模块114接收到异常信号时，表示环境参数所对应的感测器出现异常，控制模块114将不会对感测信号所对应的环境参数进行判断，亦不会对致动器102a-102n的任一者进行任何控制，而仅输出一警示信号至数据分析服务器121，使得数据分析服务器121可通过显示模块122显示一提醒信号或者通过其它方法通知使用者，以让使用者对环境参数所对应之感测器进行校正或者更换。其中，控制模块114还可将对应于异常信号之环境参数存储于后端系统120的存储模块中，以供数据分析服务器121进行分析，以作为感测器的使用寿命以及校正等的参考。

图2是显示根据本发明一实施例所述的水质监控方法的流程图。于步骤s201，多个感测器101a-101n每隔一既定时间感测多个环境参数，并分别输出对应于前述环境参数之多个感测信号。其中，环境参数可包括温度、ph值、盐度以及氧化还原等。于步骤s202，嵌入式系统110的数据收集模块111自感测器101a-101n接收感测信号。于步骤s203，嵌入式系统110的数据分析模块112自数据收集模块111接收到的感测信号以及自存储模块113存取已事先存储的对应于环境参数的每一者的正常参数范围，以根据正常参数范围判断感测信号是否异常。当数据分析模块112判断感测信号所对应的环境参数位于正常参数范围外时，表示感测信号所对应的感测器发生异常，则方法进入步骤s204，数据分析模块112输出异常信号至控制模块114，使得控制模块114根据异常信号输出警示信号至数据分析服务器121，以通过显示模块122或者通过其它方式告知使用者感测器出现异常。接着，于步骤s205，控制模块114还将对应于异常信号的环境参数传输至数据分析服务器121，并将其存储为异常数据，以作为感测器的使用寿命以及校正等的参考。

反之，当数据分析模块112判断感测信号所对应的环境参数位于正常参数范围内时，表示感测器101a-101n并未发生异常，则方法进入步骤s206，数据分析模块112输出正常信号至控制模块114，而控制模块114根据正常信号以及环境参数控制致动器102a-102n。接着，于步骤s207，控制模块114更进一步地将环境参数传输至数据分析服务器121，并将其存储为正常数据，以供数据分析服务器121作进一步地分析，以对环境健康进行判断。最后，回到步骤s201，感测器101a-101n持续接收对应于不同环境参数的感测信号，并重复前述的步骤流程。

综上所述，根据本发明所述的水质监控系统以及其方法，在调整环境参数所对应的致动器前，通过事先判断环境参数是否异常以避免错误的调整影响环境健康。此外，通过存储对应于异常环境参数的异常数据，亦可实现提早提醒使用者更换、清洗或校正感测器的功能，以避免对环境健康的误判。

以上叙述许多实施例的特征，使所属技术领域中技术人员能够清楚理解本说明书的形态。所属技术领域中技术人员能够理解其可利用本发明公开内容为基础以设计或变动其他工艺及结构而完成相同于上述实施例的目的及/或达到相同于上述实施例的优点。所属技术领域中技术人员亦能够理解不脱离本发明的精神和范围的等效构造可在不脱离本发明的精神和范围内作任意的变动、替代与润饰。