| 权 利 要 求 书 1. 一种异常压力即时监控与高速记录装置， 其特征在于包含： 一将压力转换成电压信号的压力传感器； 一与该压力突波侦测模块连接以将压力传感器所转换的电压信号放大从而转 换成可读取的信号水准的压力信号放大模块； 一与该压力信号放大模块及微处理机相连接以滤除压力位准、 压力振幅及侦 测正、 负压力斜率的发生与消除并能够调整设定压力位准、 振幅、 斜率及斜率变 化的压力突波侦测模块； 一与该压力信号放大模块及压力突波侦测模块相连接且当该压力突波侦测模 块侦测到异常压力信号时会被即时唤醒启动而进行高速连续压力数值读取并储存 于内存中的微处理机。 2. 如权利要求 1所述的异常压力即时监控与高速记录装置， 其特征在于； 更包含一与微处理机相连接且设定压力记录侦测周期时间以便该微处理机对压力 信号放大模块所输入的信号且定时进行压力数值读取并判读是否发生压力警报从 而当压力超过警报设定值即刻将压力数值储存于内存中的计时模块。 3. 如权利要求 1所述的异常压力即时监控与高速记录装置， 其特征在于； 更包含与微处理机相连接以将警报讯息藉由无线网路或是有线网路发送至远程监 控装置的网路模块。 4. 如权利要求 1所述的异常压力即时监控与高速记录装置， 其特征在于， 该压力突波侦测模块包含了压力位准侦测模块、 压力振幅侦测模块及正负压力斜 率侦测模块。 5. 如权利要求 1所述的异常压力即时监控与高速记录装置， 其特征在于； 该压力突波侦测模块为一侦测速率小于 0. 0001秒 /1次且记录速率低于 0. 001秒 /1次的高速扫瞄压力讯号的侦测模块。 6. 一种异常压力即时监控与高速记录装置， 其特征在于包含： 一将压力转换成电压信号的压力传感器； 一与该压力突波侦测模块连接以将压力传感器所转换的电压信号放大从而转 换成可读取的信号水准的压力信号放大模块； 一与该压力信号放大模块及微处理机相连接以侦测正、 负压力斜率的发生与 消除并能够调整滤除的压力位准、 振幅及侦测的斜率及斜率变化的幅度的压力突 波侦测模块； 一设置于压力信号放大模块与微处理机之间以设定负压标准值并能够侦测压 力是否超过标准值进而唤醒微处理机启动的负压侦测模块； 一与该压力信号放大模块及压力突波侦测模块及负压侦测模块相连接且当压 力突波侦测模块及负压侦测模块侦测到异常压力信号时即会被唤醒启动从而以进 行高速连续压力数值读取并储存于内存中的微处理机。 7. 如权利要求 6所述的异常压力即时监控与高速记录装置， 其特征在于， 该压力突波侦测模块包含了压力位准侦测模块、 压力振幅侦测模块及正负压力斜 率侦测模块。 8. 一种异常压力即时监控与高速记录装置， 其特征在于， 包含： 一将压力转换成电压信号的压力传感器； 一与该压力突波侦测模块连接以将压力传感器所转换的电压信号放大从而转 换成可读取的信号水准的压力信号放大模块； 一与该压力信号放大模块及微处理机相连接以侦测正、 负压力斜率的发生与 消除并能够调整压力高低位准及斜率变化的幅度的压力突波侦测模块； 一设置于放大模块与微处理机之间以设定压力警报上下限标准值并能够侦测 压力是否超过标准值进而触发微处理机启动的压力警报上下限侦测模块； 一与该压力信号放大模块及压力突波侦测模块及压力警报上下限侦测模块相 连接且当该压力突波侦测模块及压力警报上下限模块侦测到压力异常信号时即会 被唤醒启动从而进行高速连续压力数值读取并储存于内存中的微处理机。 9. 如权利要求 8所述的异常压力即时监控与高速记录装置， 其特征在于； 该压力突波侦测模块包含了压力位准侦测模块、 压力振幅侦测模块及正负压力斜 率侦测模块。 |
本发明关于一种异常压力即时监控与高速记录 装置， 特别是指一种应用于电 池供电式的异常压力即时监控与高速记录装置 的压力侦测装置， 主要可即时监控 管线及桶槽等封闭空间内的液压或气压或油压 或其他压力，可即时于 0. 0001秒内 侦测压力是否异常， 作为微处理机高速 （于 0. 001秒内） 启动、 警报、 记录及控 制机制。 背景技术
习用供水、 油或气的管路经常会有高速水压、 油压或气压情况发生， 使管路 或桶槽内部压力经常会于极短时间 （小于 0. 001秒） 内产生高达 3〜10倍正压突 波或是负压突波的情况发生， 造成管线或桶槽破裂的重要因素， 而一般的压力感 测指示器或记录器或控制器并无法感测记录至 0. 001秒的信号， 因此， 无法探知 管线或桶槽破裂是否为压力异常造成， 故对于供水、 供油或供气的事业单位及维 护与施工之厂商而言， 一旦有损坏供水、 油或气的管路情况发生时， 往往没有办 法找出真实原因， 问题便一而再的重复发生。
因此针对压力感测指示器、 记录器及控制器的限制， 有业者采用可感测至
0. 001 秒之压力感测元件、 微处理机及软体的搭配形成一感测记录装置， 以达到 连续监控的目的， 如此解决方案虽然可以处理以往所碰到无法监 控的问题， 但连 续监控的前提下会衍生以下缺失：
1.习用压力感测指示器、 记录器或控制器及微处理机必须不断地持续侦 测及 记录， 因此受限于需提供充足电源的场所方可使用， 无法普及。
2.为解决微处理机供电问题， 故采用在定时方式驱使微处理机侦测及记录压 力值，但定时侦测方式虽可解决用电问题，若 压力异常是发生在非定时的时间外， 即无法侦测压力异常的资讯， 造成侦测功能丧失。
因此， 上述习用物品仍有改良的空间。 发明内容
本发明的目的在于， 提供一种异常压力即时监控与高速记录装置， 其能即时 监控与处理管路或桶槽等封闭空间内的液压、 气压或油压或其他压力， 并可判断 压力是否异常， 以作为是否唤醒微处理机的标准， 以大幅改善传统微处理机高速 扫描记录所耗费大量电力及记忆容量的缺失， 而且还能大幅节电， 以能长时间运 转， 还可节省成本。
为实现上述目的， 本发明公开了一种异常压力即时监控与高速记 录装置， 其 特征在于包含：
一将压力转换成电压信号的压力传感器；
一与该压力突波侦测模块连接以将压力传感器 所转换的电压信号放大从而转 换成可读取的信号水准的压力信号放大模块；
一与该压力信号放大模块及微处理机相连接以 滤除压力位准、 压力振幅及侦 测正、 负压力斜率的发生与消除并能够调整设定压力 位准、 振幅、 斜率及斜率变 化的压力突波侦测模块；
一与该压力信号放大模块及压力突波侦测模块 相连接且当该压力突波侦测模 块侦测到异常压力信号时会被即时唤醒启动而 进行高速连续压力数值读取并储存 于内存中的微处理机。
其中； 更包含一与微处理机相连接且设定压力记录侦 测周期时间以便该微处 理机对压力信号放大模块所输入的信号且定时 进行压力数值读取并判读是否发生 压力警报从而当压力超过警报设定值即刻将压 力数值储存于内存中的计时模块。
其中； 更包含与微处理机相连接以将警报讯息藉由无 线网路或是有线网路发 送至远程监控装置的网路模块。
其中， 该压力突波侦测模块包含了压力位准侦测模块 、 压力振幅侦测模块及 正负压力斜率侦测模块。
其中； 该压力位准侦测模块为滤除低压力量测范围的 压力位准侦测模块， 而 该压力振幅侦测模块为滤除数值小幅波动及杂 讯的压力振幅侦测模块， 另外该正 负压力斜率侦测模块为侦测正、 负压力斜率与斜率变化率以产生触发的信号并 滤 除斜率变化低的信号的正负压力斜率侦测模块 。
其中； 该压力突波侦测模块为一侦测速率小于 0. 0001秒 /1次且记录速率低 于 0. 001秒 /1次的高速扫瞄压力讯号的侦测模块。
还公开了一种异常压力即时监控与高速记录装 置， 其特征在于包含： 一将压力转换成电压信号的压力传感器；
一与该压力突波侦测模块连接以将压力传感器 所转换的电压信号放大从而转 换成可读取的信号水准的压力信号放大模块；
一与该压力信号放大模块及微处理机相连接以 侦测正、 负压力斜率的发生与 消除并能够调整滤除的压力位准、 振幅及侦测的斜率及斜率变化的幅度的压力突 波侦测模块； 一设置于压力信号放大模块与微处理机之间以 设定负压标准值并能够侦测压 力是否超过标准值进而唤醒微处理机启动的负 压侦测模块；
一与该压力信号放大模块及压力突波侦测模块 及负压侦测模块相连接且当压 力突波侦测模块及负压侦测模块侦测到异常压 力信号时即会被唤醒启动从而以进 行高速连续压力数值读取并储存于内存中的微 处理机。
其中， 该压力突波侦测模块包含了压力位准侦测模块 、 压力振幅侦测模块及 正负压力斜率侦测模块。
还公开了一种异常压力即时监控与高速记录装 置， 其特征在于， 包含： 一将压力转换成电压信号的压力传感器；
一与该压力突波侦测模块连接以将压力传感器 所转换的电压信号放大从而转 换成可读取的信号水准的压力信号放大模块；
一与该压力信号放大模块及微处理机相连接以 侦测正、 负压力斜率的发生与 消除并能够调整压力高低位准及斜率变化的幅 度的压力突波侦测模块；
一设置于放大模块与微处理机之间以设定压力 警报上下限标准值并能够侦测 压力是否超过标准值进而触发微处理机启动的 压力警报上下限侦测模块；
一与该压力信号放大模块及压力突波侦测模块 及压力警报上下限侦测模块相 连接且当该压力突波侦测模块及压力警报上下 限模块侦测到压力异常信号时即会 被唤醒启动从而进行高速连续压力数值读取并 储存于内存中的微处理机。
其中； 该压力突波侦测模块包含了压力位准侦测模块 、 压力振幅侦测模块及 正负压力斜率侦测模块。
通过上述结构， 本发明的异常压力即时监控与高速记录装置能 实现以下技术 效果：
1.本发明可即时监控与处理管线或桶槽等封闭 间内的压力， 并可判断侦测 的压力是否超出标准值， 以作为唤醒微处理机高速启动警报、 记录及控制机制。
2.本发明的微处理机平时处于待机休眠状态， 当侦测到发生高速突波压力、 负压压力、压力超过上下限警报时， 于 0. 0001秒内唤醒微处理机发出警报， 并以 高速 0. 001秒记录压力波型， 大幅改善传统微处理机高速扫描记录所耗费大 量电 力及内存容量。
3.本发明可用 5AH锂电池，长时间连续运转使用至少 3〜5年以上，压力监控 记录的地点，将不需要供应电力，可节省重要 管线及桶槽等压力监控的建置成本， 并取得对管线安全极为重要高速突波记录。
4.本发明可应用于例如瓦斯管路、 输油管、 供水管路、 桶槽等具有封闭空间 的设备上， 以 0. 0001秒即时监控及 0. 001秒高速记录压力的变化。 附图说明
图 1为本发明异常压力即时监控与高速记录装置 安装示意图；
图 2为本发明异常压力即时监控与高速记录装置 第一架构图；
图 3为本发明异常压力即时监控与高速记录装置 第二架构图；
图 4A为本发明异常压力即时监控与高速记录装置 压力突波侦测流程图； 图 4B 为本发明异常压力即时监控与高速记录装置的 压力警报上下限侦测流 程图；
图 4C为本发明异常压力即时监控与高速记录装置 压力负压侦测流程图； 图 4D为本发明异常压力即时监控与高速记录装置 定时压力侦测流程图； 图 5A为本发明异常压力即时监控与高速记录装置 压力侦测滤除示意图； 图 5B为本发明异常压力即时监控与高速记录装置 压力侦测滤除示意图； 图 5C为本发明异常压力即时监控与高速记录装置 压力侦测滤除示意图；以 及
图 5D为本发明异常压力即时监控与高速记录装置 压力突波触发示意图。 具体实施方式
请参阅图 1， 本发明异常压力即时监控与高速记录装置的安 装示意图， 该异 常压力即时监控与高速记录装置 1可与管线或桶槽等封闭空间相连接， 藉由一接 头 2与两管线 31， 32之间形成三通管结构， 而该异常压力即时监控与高速记录装 置 1安装于人孔井 5内部， 该人孔井 5系延伸到地面 4。
请参阅图 2， 本发明异常压力即时监控与高速记录装置的第 一架构图， 主要 包括：
一压力传感器 11， 与该压力信号放大模块 12相连接， 用以将管线 31， 32 (参 请图 1所示） 压力于 0. 0001秒转换成微弱的电压信号， 而该压力传感器 11为一 可感测液压、 气压、 油压或其他压力等的压力感测元件；
一压力信号放大模块 12， 与该压力突波侦测模块 13及微处理机 14相连接， 用以将压力传感器 11所转换的电压信号， 经由该压力信号放大模块 12放大， 转 换成可以读取的信号水准；
一压力突波侦测模块 13， 其包含一压力振幅侦测模块 132、 一压力位准侦测 模块 131及一正、 负压力斜率侦测模块 133， 该压力振幅侦测模块 132及压力为 位准侦测模块 131系在 0. 0001秒内接收来自压力信号放大模块 12放大后的信号， 该压力位准侦测模块 131会滤除压力量测范围信号， 该压力振幅侦测模块 132会 滤除压力小幅波动及杂讯信号， 以因应量测各种不同的压力环境变化， 然后， 将 压力信号传送至正、 负压力斜率侦测模块 133中， 透过正、 负压力斜率侦测模块 133 侦测压力斜率与斜率变化率， 并滤除斜率变化低的信号， 若正、 负压力斜率 侦测模块 133侦测的压力信号超出预设标准值，即刻于 0. 0001秒内启动微处理机 14；
一微处理机 14， 与该压力信号放大模块 12、 压力突波侦测模块 13、 计时模 块 15、 网路模块 16及内存 17相连接， 而当正负压力斜率侦测模块 133侦测的信 号超出标准值， 即刻于 0. 0001秒内启动微处理机 14， 进行 0. 001秒连续压力数 值读取， 并储存至内存 17后， 再经由网路模块 16将警报讯息发送至远程监控装 置 6， 或直接控制现场设备， 以进行紧急处理；
一计时模块 15， 与该微处理机 14相连接， 用以设定压力记录周期时间， 以 便该微处理机 14于一定时间内， 会自动对压力信号放大模块 12所输入的可读取 信号水准， 进行 0. 001秒连续压力数值读取， 若超出预设标准值， 则将压力数值 储存至内存 17 ;
一网路模块 16， 与该微处理机 14及远程监控装置 6相连接， 而该网路模块 16包括了有线网路模块及无线网路模块，用以 警报讯息藉由无线网路或是有线 网路发送至远程监控装置 6。
请参阅图 3， 本发明异常压力即时监控与高速记录装置的第 二架构图， 其与 图 2的差异处在于， 该压力信号放大模块 12与微处理机 14之间， 可增设一负压 侦测模块 18及一压力警报上下限侦测模块 19， 可藉由原设定的负压及压力警报 上下限标准值，在 0. 0001秒内侦测负压或压力超过上下限警报触发 信号， 因此 当侦测的信号超出标准值 （压力负压标准值及压力警报上下限标准值） ， 即刻于 0. 0001秒内启动微处理机 14， 而其他架构皆与图 2相同， 于此不在赘述。
请参阅图 4A所示， 系为本发明的压力斜率侦测流程图， 其步骤为： 步骤 1 : 开始进行压力斜率侦测监控 401， 藉由该压力传感器侦测压力后， 再 转换成微弱的电压信号 402 ;
步骤 2 : 该压力信号放大模块再将电压信号放大， 以转换成可以读取的信号 水准 403 ;
步骤 3 : 接着由该压力位准侦测模块及压力振幅侦测模 块滤除侦测的压力量 测范围及小幅波动及杂讯 404;
步骤 4: 接着， 透过正、 负压力斜率侦测模块侦测压力斜率与斜率变化 率， 并滤除斜率变化低的信号 406; 步骤 5 : 当该正、 负压力斜率侦测模块所侦测的信号超出标准值 时， 即刻在
0. 0001秒内唤醒微处理机， 而该微处理机可于 0. 001秒内完成资料转换、 压力斜 率记录、 警报发送及控制 407 ; 若该正、 负压力斜率侦测模块侦测信号未超出标 准值时， 则回到步骤 3 ;
步骤 6: 然后， 持续该正负压力斜率消除侦测 408， 若压力斜率变低， 则表 示状况解除， 该微处理机则进入休眠状态， 而该异常压力即时监控与高速记录装 置则继续进行侦测 409。
请参阅图 4B， 为本压力警报上下限侦测流程图， 其步骤为：
步骤 1 :开始进行压力警报上下限侦测监控 411，先藉由该压力传感器侦测压 力后， 再转换成微弱的电压信号 412 ;
步骤 2 : 该压力信号放大模块再将电压信号放大， 以转换成可以读取的信号 水准 413 ;
步骤 3 : 接着由压力警报上下限侦测模块进行侦测， 可由原设定的压力警报 上下限标准值，来侦测压力是否超出压力警报 上下限标准值， 当压力超过标准值， 即刻于 0. 0001秒内唤醒微处理机 414; 另外若该压力警报上下限侦测模块所侦测 的信号未超出标准值时， 则回到步骤 3开始状态；
步骤 4: 而该微处理机可完成资料转换、 压力记录、 警报发送及控制 415 ; 步骤 5 : 接着， 该微处理机则进入休眠状态， 该压力警报上下限侦测模块持 续进行侦测 416。
请参阅图 4C， 为本发明压力负压侦测流程图， 其步骤为：
步骤 1 : 开始进行压力监控 421， 先藉由该压力传感器侦测压力后， 再转换成 微弱的电压信号 422 ;
步骤 2 : 该压力信号放大模块再将电压信号放大， 以转换成可以读取的信号 水准 423 ;
步骤 3 : 接着由负压侦测模块进行侦测， 可由原设定的负压标准值， 来侦测 压力是否超出负压标准值，而当压力超出负压 标准值时， 即刻于 0. 0001秒内启动 微处理机 424; 另外若该负压侦测模块所侦测的信号未超出标 准值时， 则回到步 骤 3开始状态；
步骤 4: 而该微处理机系可完成资料转换、 压力记录、 警报发送及控制 425 ; 步骤 5 : 接着， 该微处理机则进入休眠状态， 而该负压侦测模块则继续进行 侦测 426。
请参阅图 4D， 为本发明定时压力侦测流程图， 由图中可知， 其步骤为： 步骤 1 : 开始进行压力监控 431， 先藉由该压力传感器侦测压力后， 再转换成 微弱的电压信号 432 ;
步骤 2 : 该压力信号放大模块再将电压信号放大， 以转换成可以读取的信号 水准 433 ;
步骤 3 :接着藉由计时模块所设定的压力记录周期时 434，定期启动微处理 机， 使该微处理机可完成资料转换记录 435 ;
步骤 4: 接着， 并判读是否发生压力警报 436; 当压力超过警报设定值， 即刻 于 0. 001秒内进行压力记录， 警报发送及控制 437。
步骤 5 : 接着， 该微处理机则进入休眠状态， 而该计时模块继续计时 438。 请同时参阅图 3及图 5A〜D所示， 本发明的实施示意图， 先进行压力位准及 振幅侦测及负压侦测范围及压力警报上下限的 设定值设定：
1.该压力位准及振幅滤除范围 511设定在 0〜2Kgf/ cm 2 ；
2.该负压侦测范围 512系设定在 OKgf/cm 2 以下；
3.该压力警报上限值 513设定为 3. 3〜3. 7Kgf/ cm 2 ， 而压力警报下限值 514 设定为 0. 3〜0. 6Kgf/ cm 2 , 且该压力位准及振幅侦测 511、 负压侦测 512、 警报 上限 513及压力警报下限 514均可为随时间变化的曲线或为直线， 可透过软硬体 方式进行调整及设定， 或取消侦测的功能。
如图 5A〜D所示， 当压力突波侦测模块 13取得压力量测范围信号 501 (图 5A 所示） 或压力小幅波动信号 502 (图 5B所示）在 0〜2Kgf/ cm 2 以内， 或侦测到压 力振幅信号 503 (图 5A〜D所示） 时， 即会将该信号 501、 502、 503滤除， 接着 侦测压力斜率与压力斜率变化率， 当侦测到正压力斜率异常信号点 505及负压力 斜率异常信号点 507时， 即刻于 0. 0001秒唤醒微处理机 14， 进行 0. 001秒连续 信号压力读取， 并储存至内存 17后， 再经由网路模块 16将警报讯息发送至远程 监控装置 6， 或直接控制现场设备， 以进行紧急处理， 直至侦测到正压力斜率消 失信号点 506或负压力斜率信号消失点 508，即会控制微处理机 14进入休眠状态。
另外， 如图 5C所示， 若压力突波侦测模块 13判断斜率信号为正常斜率信号
504时， 即会将该斜率信号 504号滤除， 判断为正常压力。
另外， 该负压侦测模块 18或侦测到负压侦信号低于 OKgf/cm 2 以下， 同样会 在 0. 0001秒内唤醒微处理机 14。
另外，若压力警报上下限侦测模块 19侦测到压力信号低于 0. 3〜0. 6Kgf/ cm 2 或高于 3. 3〜3. 7 gf/ cm 2 时， 同样会在 0. 0001秒内唤醒微处理机 14。
另外，该突波压力侦测模块 13的正负压力斜率及斜率变化侦测均为可随时 变化的曲线或直线， 可透过软硬体方式进行调整及设定， 或取消侦测的功能。 另外， 上述的设定值仅代表本案之较佳实施例， 并非用以局限本案的权利要 求范围。
本创作所提供的异常压力即时监控与高速记录 装置， 与其他习用技术相互比 较时， 更具备下列优点：
1.本发明可即时监控与处理管线或桶槽等封闭 间内的压力， 并可判断侦测 的压力是否超出标准值， 以作为唤醒微处理机高速启动警报、 记录及控制机制。
2.本发明的微处理机平时处于待机休眠状态， 当侦测到发生高速突波压力、 负压压力、压力超过上下限警报时， 于 0. 0001秒内唤醒微处理机发出警报， 并以 高速 0. 001秒记录压力波型， 大幅改善传统微处理机高速扫描记录所耗费大 量电 力及内存容量。
3.本发明可用 5AH锂电池，长时间连续运转使用至少 3〜5年以上，压力监控 记录的地点，将不需要供应电力，可节省重要 管线及桶槽等压力监控的建置成本， 并取得对管线安全极为重要高速突波记录。
4.本发明可应用于例如瓦斯管路、 输油管、 供水管路、 桶槽等具有封闭空间 的设备上， 以 0. 0001秒即时监控及 0. 001秒高速记录压力的变化。
藉由以上较佳具体实施例的详述，希望能更加 清楚描述本发明的特征与精神， 而并非以上述所揭露的较佳具体实施例来对本 发明的范畴加以限制。 相反地， 其 目的是希望能涵盖各种改变及具相等性的安排 于本发明所欲申请的专利范围的范 畴内。
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