TWI887982B - 具有自動顯示老化狀態功能之抗氧化環境控制系統 - Google Patents

Abstract

一種具有自動顯示老化狀態功能之抗氧化環境控制系統主要包含一抗氧化環境控制箱、至少一環境參數定時感測器、一運算裝置與一顯示器。抗氧化環境控制箱用以在運作時將一抗氧化環境控制空間之一環境參數控制在一環境參數控制範圍。環境參數定時感測器在抗氧化環境控制箱運作時，以一感測週期在複數個感測時間對應地感測該抗氧化環境控制空間中之複數個抗氧化環境感測參數。運算裝置係依據後續統計運算週期與第一個統計運算週期中之抗氧化環境感測參數偏離環境參數控制範圍時的時間變化程度運算出代表老化狀態之一老化指數。顯示器係設置於抗氧化環境控制箱，並用以顯示老化指數。

Description

具有自動顯示老化狀態功能之抗氧化環境控制系統

本發明係有關於一種抗氧化環境控制系統，尤其是指一種具有自動顯示老化狀態功能之抗氧化環境控制系統。

由於部分物品或原物料對於環境變化相當敏感，一旦環境有所變化，將導致這些物品或原物料變質或損壞，因此，需要將其存放在特定的環境中才得以較為長久地保存。此外，針對部分產品（譬如電子產品）而言，由於其可能需要在多種不同的氣候環境中使用，因此，需要將其在多種不同的測試空間環境（包含一般測試環境或極端測試環境）中放置一段時間，來觀察其是否仍可以正常運作。

因為存在上述物品或原物料的保存需求，以及上述部分產品的運作環境測試需求，環境控制系統與設備也就孕育而生。一般而言，環境控制系統通常可提供一個空間，並對該空間中的溫度、相對濕度、壓力、氧氣濃度與光通量等環境參數中的至少一者進行控制，藉以使該空間成為受控制的一個環境控制空間。當受控制的環境參數包含相對濕度或氧氣濃度時，該空間成為受控制的一個抗氧化環境控制空間。

具體而言，抗氧化環境控制系統通常會設置有至少一種環境參數調控模組，並且預設或人為設定一個環境參數控制範圍，藉由環境參數調控模組的運作，可使抗氧化環境控制空間中的環境參數調控在環境參數控制範圍內。藉以滿足上述物品或原物料的保存需求，以及上述部分產品的運作環境測試需求。

在現有的抗氧化環境控制系統中，雖然大部分都有配置故障偵測模組，藉以在偵測出系統發生故障時，自動發送出警報訊息。然而，在抗氧化環境控制系統從正常運作到發生故障的期間，是一段日積月累且漸進發生的老化過程。在現有技術中，普遍缺乏對老化過程的即時性監控，所以只能在抗氧化環境控制系統發生故障時，以最短時間的時間排除故障。

為了滿足以最短時間的時間排除故障的需求，往往會存放足量的維修保養零組件或耗材，並且編制足量的維修保養機動人員或要求協力廠商編制足量的支援人力隨時待命。然而，此舉不僅會占用較大的維修保養零組件或耗材的倉儲空間，而且花費較高的維修保養人力成本。

此外，在抗氧化環境控制系統老化到一定的程度時，環境參數調控模組的運作效能往往會有衰退的現象，導致需要耗費更高的能源成本才可勉強繼續將抗氧化環境控制空間中的環境參數控在環境參數控制範圍內，如此不僅會導致環境控制系統的運作成本提高，而且還無法善盡節能減碳的社會責任。

有鑒於在先前技術中，普遍存在需要占用較大的維修保養零組件或耗材的倉儲空間，以及花費較高的維修保養人力成本，環境控制系統的運作成本提高以及有違節能減碳的社會責任等問題；本發明之主要目的在於提供一種具有自動顯示老化狀態功能之抗氧化環境控制系統，其可定期性地監控並顯示抗氧化環境控制系統的老化狀態，並以老化指數的型態加以表現，藉以在故障發生前，讓環境控制系統的使用人員得以有足夠充裕的處理時間採取相應的措施來解決上述種種問題。

本發明為解決先前技術之問題所採用之一種必要技術手段為提供一種自動顯示老化狀態功能之抗氧化環境控制系統（以下簡稱「抗氧化環境控制系統」）。抗氧化環境控制系統包含一抗氧化環境控制箱、至少一環境參數定時感測器、一資料儲存裝置、一運算裝置與一顯示器。

抗氧化環境控制箱具有用以存放至少一物件之一抗氧化環境控制空間，並用以在運作時調節抗氧化環境控制空間之一抗氧化環境參數，藉以將抗氧化環境參數控制在一環境參數控制範圍。環境參數定時感測器係設置於該抗氧化環境控制空間，每一環境參數定時感測器係在抗氧化環境控制箱運作時，以一感測週期在複數個感測時間對應地感測出抗氧化環境控制空間中之複數個抗氧化環境感測參數。資料儲存裝置係通信連結於環境參數定時感測器，用以接收並儲存感測時間與所對應之抗氧化環境感測參數。

運算裝置係安裝有一運算程式，通信連結於資料儲存裝置，藉以自資料儲存裝置擷取感測時間與所對應之抗氧化環境感測參數，設有環境參數控制範圍與一統計運算週期，並且在執行運算程式後包含一環境參數比較模組與一老化指數運算模組。

環境參數比較模組用以在循序比較出抗氧化環境感測參數開始脫離環境參數控制範圍時與達到一環境參數相對極值時，擷取感測時間中對應之一開始偏離控制時間與一極大偏離量時間，據以獲得一極大偏離控制量時距。在循序比較出抗氧化環境感測參數自環境參數相對極值再次落入環境參數控制範圍時，擷取感測時間中對應之一返回控制時間，據以獲得一返回控制時距，並將上述過程定義為一偏離控制循環。

老化指數運算模組接收第一個上述統計運算週期所包含之m個偏離控制循環所對應之m個極大偏離控制量時距與m個返回控制時距，接收最近完成之第r個統計運算週期所包含之n個偏離控制循環所對應之n個極大偏離控制量時距與n個返回控制時距，在每一個偏離控制循環中，抗氧化環境感測參數都再次落入環境參數控制範圍時，依照一第一公式計算出一初始調節容量耗損率（Initial Exhaust Rate of Modulation Capacity），依照一第二公式計算出一目前調節容量耗損率（Current Exhaust Rate of Modulation Capacity），並依照一第三公式計算出代表老化狀態之一老化指數。顯示器係設置於抗氧化環境控制箱，並且通信連結於運算裝置，藉以接收並顯示老化指數。

第一公式為︰ ； 第二公式為︰ ； 第三公式為︰ 。

其中，ERmci為對應於第一個統計運算週期之初始調節容量耗損率； Tai為在第一個上述統計運算週期中，第i個偏離控制循環之極大偏離控制量時距； Tbi為在第一個統計運算週期中第i個偏離控制循環之返回控制時距； ERmcc為對應於第r個統計運算週期之目前調節容量耗損率； Taj為在第r個統計運算週期中第j個偏離控制循環之極大偏離控制量時距； Tbj為在第r個統計運算週期中第j個偏離控制循環之返回控制時距；以及 AI為老化指數，抗氧化環境參數包含相對濕度或氧氣濃度，r、m、n、i與j皆為自然數，且r大於等於2。

在上述必要技術手段的基礎下，所衍生出之附屬技術手段中，較佳者，運算裝置在執行運算程式後可包含一第一故障判斷模組，並設有一允許返回控制時間比值，且第一故障判斷模組用以在判斷出滿足一超時偏離控制條件時，將抗氧化環境控制箱判斷為處於一超時偏離控制故障狀態，據以傳送出一超時偏離控制故障信號。

超時偏離控制條件為：(Tfk)/(Tak)

Kar；其中，Tak為完成第k-1個偏離控制循環後之第k個上述極大偏離控制量時距；Tfk為對應於第k個上述極大偏離控制量時距後之抗氧化環境感測參數持續未落入環境參數控制範圍之一持續偏離控制時距；以及Kar為允許返回控制時間比值，且k為自然數。

運算裝置在執行運算程式後更可包含一第二故障判斷模組，設有一允許偏離控制增幅，第二故障判斷模組包含一平均極值運算單元與一比較判斷單元。

平均極值運算單元用以在經過s個偏離控制循環後，依照一第四公式計算出s個偏離控制循環之一平均環境參數相對極值。比較判斷單元用以在判斷出滿足一嚴重偏離控制條件時，將抗氧化環境控制箱判斷為處於一嚴重偏離控制故障狀態，據以傳送出一嚴重偏離控制故障信號。

第四公式為：

； 嚴重偏離控制條件為：|Pex-Pea|

Kad，其中， Pea為平均環境參數相對極值；Pet為第t個環境參數相對極值；Pex為抗氧化環境感測參數中，達到第s+1個上述環境參數相對極值後，在回到環境參數控制範圍前又產生較第s+1個上述環境參數相對極值更偏離環境參數控制範圍之一加劇偏離極值；以及Kad為允許偏離控制增幅，s與t皆為自然數，且s大於等於2。

抗氧化環境控制系統更可包含一警報裝置，警報裝置係通信連結於運算裝置，藉以在接收到超時偏離控制故障信號或嚴重偏離控制故障信號時，發出一故障警報信號。較佳者，警報裝置更包含一警示燈或一警示蜂鳴器，藉以發出一警報燈號或一警報聲響信號作為故障警報信號。

抗氧化環境控制系統更可進一步再包含一遠端監控裝置，遠端監控裝置係通信連結於運算裝置，藉以在接收到超時偏離控制故障信號或嚴重偏離控制故障信號時，播放出一故障提示訊息以告知在操作遠端監控裝置之一遠端操作者。此外，抗氧化環境控制系統也可更包含一設定操作介面，設定操作介面係通信連結於環境參數定時感測器與運算裝置，用以設定感測週期、環境參數控制範圍與統計運算週期。

遠端監控裝置可為一手機、一個人電腦、一桌上型電腦、一平板電腦或一工業電腦。環境參數定時感測器可為一相對濕度定時感測器或一氧氣濃度定時 感測器。資料儲存裝置可為一近端資料收集器或一資料儲存伺服器。運算裝置可為一環境控制箱內嵌式電腦、一工業電腦、一個人電腦、一筆記型電腦或一運算伺服器。

綜合以上所述，在本發明所提供之自動顯示老化狀態功能之抗氧化環境控制系統中，係利用抗氧化環境控制系統運作最近完成之第r個統計運算週期之目前調節容量耗損率與完成第一個統計運算週期之初始調節容量耗損率進行比較運算，藉以得到抗氧化環境控制系統在運作最近完成之統計運算週期後，相較於運作第一個統計運算週期時的老化狀態，並以老化指數的形式加以具體呈現在設置於抗氧化環境控制箱之顯示器，以供在近端操作抗氧化環境控制箱之一近端操作者能隨時掌握抗氧化環境控制系統的老化狀況。藉由以上技術手段，近端操作者得以在發生故障前，預判殘餘的調節容量與維持正常運作的殘餘時間，並得到充分的應對時間來準備故障排除措施，譬如預約時間自行或委外進行保養維修或更換耗材等。

由以上敘述可知，藉由本發明的實踐，不僅不必占用較大的維修保養零組件或耗材的倉儲空間，而且還不必準備大量的維修保養人力隨時待命排除故障，更可進一步確保抗氧化環境控制系統在合理的工作效能與能源成本下運作。毫無疑問地，相較於先前技術，本發明顯然可以達到降低維修保養零組件或耗材的倉儲成本，降低維修保養人力成本，降低系統運作成本以及 善盡「節能減碳」社會責任等諸多功效。

100:抗氧化環境控制系統

200:物件

300:近端操作者

400:遠端操作者

1:抗氧化環境控制箱

11:箱體

12:箱門

13:抗氧化環境參數調節模組

2:環境參數定時感測器

3:資料儲存裝置

4:運算裝置

41:環境參數比較模組

42:老化指數運算模組

43:第一故障判斷模組

44:第二故障判斷模組

441:平均極值運算單元

442:比較判斷單元

5:顯示器

6:設定操作介面

7:警報裝置

71:警示燈

72:警示蜂鳴器

8:遠端監控裝置

UCB:上控制邊界值

LCB:下控制邊界值

AP:運算程式

ECS:抗氧化環境控制空間

Ta1~Ta7:極大偏離控制量時距

Tb1~Tb6:返回控制時距

Tf7:持續偏離控制時距

Pe1~Pe7:環境參數相對極值

Pex:加劇偏離極值

S1:超時偏離控制故障信號

S2:嚴重偏離控制故障信號

AS:故障警報信號

第一圖係顯示本發明較佳實施例所提供之自動顯示老化狀態功能之抗氧化環境控制系統之功能方塊圖；第二圖係顯示本發明較佳實施例所提供之自動顯示老化狀態功能之抗氧化環境控制系統之抗氧化環境控制箱開啟時，與周邊相關元件之相對位置關係示意圖；第三圖係顯示本發明較佳實施例所提供之自動顯示老化狀態功能之抗氧化環境控制系統之抗氧化環境控制箱關閉時，與周邊相關元件之相對位置關係示意圖；第四圖係顯示在第一個偏離控制循環前後之相對濕度與時間變化關係曲線圖；第五圖係顯示在第一個統計運算週期之相對濕度與時間變化關係曲線圖；第六圖係顯示在第二個統計運算週期之相對濕度與時間變化關係曲線圖；第七圖係顯示在經過六個偏離控制循環後，產生超時偏離控制故障狀態時之相對濕度與時間變化關係曲線圖；第八圖係顯示在經過六個偏離控制循環後，產生嚴重偏離控制故障狀態時之相對濕度與時間變化關係曲線圖。

由於本發明所提供之自動顯示老化狀態功能之抗氧化環境控制系統，可廣泛運用於現有之多種不同的抗氧化環境控制系統，故在此不再一一贅述，僅列舉其中一個較佳實施例來加以具體說明，且此實施例僅用以方便、明晰地輔助說明本發明實施例的目的與功效。

請參閱第一圖至第三圖，第一圖係顯示本發明較佳實施例所提供之自動顯示老化狀態功能之抗氧化環境控制系統之功能方塊圖；第二圖係顯示本發明較佳實施例所提供之自動顯示老化狀態功能之抗氧化環境控制系統之抗氧化環境控制箱開啟時，與周邊相關元件之相對位置關係示意圖；第三圖係顯示本發明較佳實施例所提供之自動顯示老化狀態功能之抗氧化環境控制系統之抗氧化環境控制箱關閉時，與周邊相關元件之相對位置關係示意圖。如第一圖至第三圖所示，一自動顯示老化狀態功能之抗氧化環境控制系統(以下簡稱「抗氧化環境控制系統」)100包含一抗氧化環境控制箱1、一個或多個環境參數定時感測器(圖中僅繪製一個環境參數定時感測器2作為代表)、一資料儲存裝置3、一運算裝置4、一顯示器5、一設定操作介面6、一警報裝置7與一遠端監控裝置8。

抗氧化環境控制箱1包含一箱體11、二箱門(圖中僅標示其中一個箱門12)與一抗氧化環境參數調節模組13。當箱門12蓋合於箱體11時，箱體11與箱門 12可圍構出一封閉空間。在利用抗氧化環境參數調節模組13對封閉空間施加一抗氧化調節控制手段後，可調節封閉空間之一抗氧化環境參數，藉以將封閉空間之抗氧化環境參數控制在一環境參數控制範圍，使封閉空間轉變成用以存放至少一物件200之一抗氧化環境控制空間ECS。

在本發明中，所採用的抗氧化調節控制手段主要是目前已相當普遍使用的相對溼度調節控制與氧氣濃度調節控制，因此，抗氧化環境參數調節模組13可為相對溼度調節模組或氧氣濃度調節模組。由於相對溼度調節模組或氧氣濃度調節模組都是目前已普遍使用的成熟先前技術，並不屬於本發明的主要技術手段，以下將簡述其基本運作方式，不再贅述其完整技術內容。

以相對溼度調節模組為例，通常會包含一除濕單元、一相對濕度感測器與一控制器，並且配合風扇與閥門運作。除濕單元中通常有吸濕球、吸濕棉或吸濕布。控制器通常會設定一相對濕度控制範圍，當控制器判斷相對濕度感測器所感測出抗氧化環境控制空間ECS中的相對濕度偏高時，可控制風扇轉速與閥門開閉，藉以將抗氧化環境控制空間ECS中相對濕度偏高的氣體導入除濕單元進行除濕，並產生相對濕度較低的乾燥空氣後，再使乾燥空氣回流至抗氧化環境控制空間ECS中，藉此降低抗氧化環境控制空間ECS中的相對濕度。當相對濕度偏低時，則除濕單元與風扇會暫時停止運作，藉以節省能量的消耗。同時，對除濕單元中的吸 濕球、吸濕棉或吸濕布進行除濕，以恢復部分的除濕能力。

以氧氣濃度調節模組為例，通常會包含一高壓氣瓶、一氧氣濃度感測器與一控制器，並且配合閥門(或加壓充氣機構，如加壓充氣泵)運作。高壓氣瓶通常會儲存高壓非氧穩定氣體(以下以氮氣為例)，控制器通常會設定一氧氣濃度控制範圍，在當控制器判斷氧氣濃度感測器所感測出抗氧化環境控制空間ECS中的氧氣濃度偏高時，可控制其中一個閥門打開，將抗氧化環境控制空間ECS中氧氣濃度偏高的氣體排除，並控制打開另一個閥門，使高壓氮氣藉由氣壓差自動灌充至抗氧化環境控制空間ECS，或利用充氣機構增加氣壓差而使高壓氮氣灌充至抗氧化環境控制空間ECS，藉由氮氣濃度的增加，可以稀釋氧氣濃度，使抗氧化環境控制空間ECS的氧氣濃度下降。

然而，不論是相對溼度調節模組或是氧氣濃度調節模組，都有其調節容量。以相對溼度調節模組而言，其調節容量主要是取決於除濕單元中的吸濕球、吸濕棉或吸濕布的飽和吸水量。在運作一段時間後，除濕單元中的吸濕球、吸濕棉或吸濕布會吸收水分，即使可利用加熱排濕等手段降低吸濕球、吸濕棉或吸濕布的目前已吸水量，恢復其部分的吸水能力，仍免不了會喪失一部分的吸水能力。因此，將目前已吸水量除以飽和吸水量可視為一種(目前)調節容量耗損率。

隨著調節容量耗損率的增加，意味著除濕 單元吸水能力的降低，因此需要風扇以更大的轉速運作，將更大量的空氣抽到除濕單元進行除濕，才能在特定時間內將相對濕度降回到相對濕度控制範圍。造成相對溼度調節模組必須以消耗較高的能量來執行調節功能。

以氧氣濃度調節模組而言，其調節容量主要是取決於高壓氣瓶中可灌充至抗氧化環境控制空間ECS的氮氣量。在運作一段時間後，一部分的氮氣會被填充入抗氧化環境控制空間ECS，導致其流失了部分的氮氣。因此，目前殘餘可灌充至抗氧化環境控制空間ECS的氮氣量除以初始可灌充至抗氧化環境控制空間ECS的氮氣量可視為另一種(目前)調節容量耗損率。

隨著調節容量耗損率的增加，意味著高壓氣瓶中的壓力下降，與抗氧化環境控制空間ECS之間的壓差下降，因此需要充氣機構施加更高的功率加壓充氣，將更足量的氮氣灌充至抗氧化環境控制空間ECS，才能在特定時間內將氧氣濃度降回到氧氣濃度控制範圍。造成氧氣濃度調節模組必須以消耗較高的能量來執行調節功能。

環境參數定時感測器2係設置於抗氧化環境控制空間ECS，所謂環境參數定時感測器2是一種可藉由內建計時器或接收外部時脈信號，可定時對環境參數進行感測的感測器。每一環境參數定時感測器2係在抗氧化環境控制箱1運作時，以一感測週期在複數個感測時間對應地感測出抗氧化環境控制空間ECS中之複數個抗氧 化環境感測參數。環境參數定時感測器2可為一相對濕度定時感測器或一氧氣濃度定時感測器。在本實施例中，環境參數定時感測器2為相對濕度定時感測器。

資料儲存裝置3可為設置於抗氧化環境控制箱1之一近端資料收集器，位或設置於遠端之一資料儲存伺服器，並且通信連結於環境參數定時感測器2，用以接收並儲存感測時間與所對應之抗氧化環境感測參數(在本實施例中為相對濕度感測參數)。

運算裝置4可為一環境控制箱內嵌式電腦、一工業電腦、一個人電腦、一筆記型電腦或一運算伺服器，安裝有一運算程式AP，通信連結於資料儲存裝置3，藉以自資料儲存裝置3擷取感測時間與所對應之抗氧化環境感測參數。同時，運算裝置4還設有上述環境參數控制範圍與一統計運算週期，並且在執行運算程式AP後包含一環境參數比較模組41、一老化指數運算模組42、一第一故障判斷模組43與一第二故障判斷模組44。

由於環境參數比較模組41、老化指數運算模組42、第一故障判斷模組43與第二故障判斷模組44都是在運算程式AP後產生，因此，在實質上，環境參數比較模組41、老化指數運算模組42、第一故障判斷模組43與第二故障判斷模組44都可視為運算程式AP中的主程式、副程式、外掛程式或是執行運算程式AP後產生的衍生應用程式。

環境參數比較模組41用以在循序比較出抗氧化環境感測參數開始脫離環境參數控制範圍時與達 到一環境參數相對極值時，擷取感測時間中對應之一開始偏離控制時間與一極大偏離量時間，據以獲得一極大偏離控制量時距。在循序比較出抗氧化環境感測參數自環境參數相對極值再次落入環境參數控制範圍時，擷取感測時間中對應之一返回控制時間，據以獲得一返回控制時距，並將上述過程定義為一偏離控制循環。

請參閱第四圖，其係顯示在第一個偏離控制循環前後之相對濕度與時間變化關係曲線圖。如第四圖所示，在本實施例中，環境參數定時感測器2係每隔一分鐘感測出一個相對濕度感測參數，也就是第1分鐘感測出第一個相對濕度感測參數，在抗氧化環境控制箱1啟動150分鐘後，共對應產生150個相對濕度感測參數。

在本實施例中，環境參數控制範圍為相對濕度在下控制臨邊界值LCB(4.6%RH)至上控制邊界值UCB(5.3%RH)之間所構成的相對濕度控制範圍。在比對出在77分鐘時，由於箱門12(標示於第一圖)開啟的緣故，所以相對濕度感測參數開始大於上控制邊界值UCB，因此可將第77分鐘定義為第一個偏離控制循環之開始偏離控制時間。之後，循序比對至時間第81分鐘前後時，可以比較出第一個環境參數相對極值Pe1(第一個相對濕度相對極值)為18.9，因此可將第81分鐘定義為第一個偏離控制循環之極大偏離量時間。在此期間，當箱門12關閉後，相對濕度感測參數開始降低直到第118分鐘時，相對濕度感測參數開始低於上控制邊界值UCB而再度回到相對濕度控制範圍，因此可將第118分鐘定義 為第一個偏離控制循環之返回控制時間。

接著，可藉由將81分鐘減77分鐘而得到第一個偏離控制循環之極大偏離控制量時距Ta1為4分鐘，並可藉由將118分鐘減81分鐘而得到第一個偏離控制循環之返回控制時距Tb1為37分鐘。

請參閱一併參閱第一圖、第五圖與第六圖，其中，第五圖係顯示在第一個統計運算週期之相對濕度與時間變化關係曲線圖，第六圖係顯示在第二個統計運算週期之相對濕度與時間變化關係曲線圖。老化指數運算模組42接收第一個統計運算週期所包含之m個偏離控制循環所對應之m個極大偏離控制量時距與m個返回控制時距，接收最近完成之第r個統計運算週期所包含之n個偏離控制循環所對應之n個極大偏離控制量時距與n個返回控制時距，在每一個偏離控制循環中，抗氧化環境感測參數都再次落入環境參數控制範圍時，依照一第一公式計算出一初始調節容量耗損率(Initial Exhaust Rate of Modulation Capacity)，依照一第二公式計算出一目前調節容量耗損率(Current Exhaust Rate of Modulation Capacity)，並依照一第三公式計算出代表老化狀態之一老化指數。

第一公式為：

； 第二公式為：

；第三公式為：AI=(ERmcc-ERmci)/ERmci˙100%。

其中，ERmci為對應於第一個統計運算週期之初始調節容量耗損率； Tai為在第一個上述統計運算週期中，第i個偏離控制循環之極大偏離控制量時距；Tbi為在第一個統計運算週期中第i個偏離控制循環之返回控制時距；ERmcc為對應於第r個統計運算週期之目前調節容量耗損率；Taj為在第r個統計運算週期中第j個偏離控制循環之極大偏離控制量時距；Tbj為在第r個統計運算週期中第j個偏離控制循環之返回控制時距；以及AI為老化指數，抗氧化環境參數包含相對濕度或氧氣濃度，r、m、n、i與j皆為自然數，且r大於等於2。

在本實施例中，目前已完成兩個統計運算週期，老化指數運算模組42可接收第一個統計運算週期所包含之3個偏離控制循環所對應之3個極大偏離控制量時距Ta1、Ta2與Ta3(分別為4分鐘、3分鐘與3分鐘)與3個返回控制時距Tb1、Tb2與Tb3(分別為37分鐘、34分鐘與32分鐘)，接收最近完成之第2個統計運算週期所包含之3個偏離控制循環所對應之3個極大偏離控制量時距Ta4、Ta5、Ta6(分別為4分鐘、3分鐘與3分鐘)與3個返回控制時距Tb4、Tb5、Tb6(分別為38分鐘、36分鐘與33分鐘)。因此，r=2、m=3且n=3。

為了編號連貫性的關係，第2個統計運算週期中的極大偏離控制量時距Taj由1到n(=3)應該分別對應於極大偏離控制量時距Ta4、Ta5與Ta6，第2個統計 運算週期中的返回控制時距Tbj由1到n(=3)應該分別對應於返回控制時距Tb4、Tb5與Tb6。

依照第一公式可計算出：ERmci=(37+34+32)/(4+3+3)=10.3，表示於第一個統計運算週期之初始調節容量耗損率為10.3；依照第二公式可計算出：ERmcc=(38+36+33)/(4+3+3)=10.7，表示於第二個統計運算週期之目前調節容量耗損率為10.7。接著，可利用第三公式計算出AI=(10.7-10.3)/10.3．100%=3.9%，表示老化指數為3.9%。

顯示器5可為設置於抗氧化環境控制箱1之內嵌式觸控顯示器、八段顯示器或外接顯示器，並且通信連結於運算裝置4，藉以接收並顯示老化指數。位於抗氧化環境控制箱1附近之一近端操作者300，可藉由觀看老化指數，預判抗氧化環境參數調節模組13殘餘的調節容量與維持正常運作的殘餘時間，並得到充分的應對時間來準備故障排除措施，譬如預約時間自行或委外進行保養維修或更換耗材等。

請一併參閱第一圖、第五圖、第六圖與第七圖，其中，第七圖係顯示在經過六個偏離控制循環後，產生超時偏離控制故障狀態時之相對濕度與時間變化關係曲線圖。運算裝置4除了可以運算出老化指數之外，還可以運算分析抗氧化環境控制箱是否處於故障狀況。本發明中可判斷的故障狀態包含超時偏離控制故障狀態與嚴重偏離控制故障狀態兩種。針對超時偏離控制故障狀態的判斷手段，運算裝置4可藉由預設方式或人為設定的 方式設定一允許返回控制時間比值，並利用第一故障判斷模組43判斷出滿足一超時偏離控制條件時，將抗氧化環境控制箱1判斷為處於一超時偏離控制故障狀態，據以傳送出一超時偏離控制故障信號S1。

超時偏離控制條件為：(Tfk)/(Tak)

Kar；其中，Tak為完成第k-1個偏離控制循環後之第k個上述極大偏離控制量時距；Tfk為對應於第k個上述極大偏離控制量時距後之抗氧化環境感測參數持續未落入環境參數控制範圍之一持續偏離控制時距；以及Kar為允許返回控制時間比值，且k為自然數。

在本實施例中，允許返回控制時間比值(Kar)設定為40，經過2個統計運算週期，共經過6個偏離控制循環後，在第780分鐘至第783分鐘期間所產生之第7個極大偏離控制量時距Ta7為3分鐘。在第7個極大偏離控制量時距Ta7後，直到第910分鐘，抗氧化環境感測參數持續未落入環境參數控制範圍。因此，在此情況下，k=7，故對應於第7個極大偏離控制量時距Ta7後之持續偏離控制時距Tf7為127分鐘。由於127/3=42.3已大於允許返回控制時間比值(Kar=40)，表示抗氧化環境控制箱1無法在允許的時間內將相對濕度調節控制在由下控制臨邊界值LCB(4.6%RH)至上控制邊界值UCB(5.3%RH)之間所構成的相對濕度控制範圍，故可判斷為處於超時偏離控制故障狀態。

請參閱一併參閱第一圖、第五圖、第六圖 與第八圖，其中，第八圖係顯示在經過六個偏離控制循環後，產生嚴重偏離控制故障狀態時之相對濕度與時間變化關係曲線圖。針對嚴重偏離控制故障狀態的判斷手段，運算裝置4可藉由預設方式或人為設定的方式設定一允許偏離控制增幅。第二故障判斷模組44包含一平均極值運算單元441與一比較判斷單元442。

平均極值運算單元441用以在經過s個偏離控制循環後，依照一第四公式計算出s個上述偏離控制循環之一平均環境參數相對極值。比較判斷單元用以在判斷出滿足一嚴重偏離控制條件時，將抗氧化環境控制箱判斷為處於一嚴重偏離控制故障狀態，據以傳送出一嚴重偏離控制故障信號S2。

第四公式為：

；嚴重偏離控制條件為：|Pex-Pea|

Kad，其中，Pea為該平均環境參數相對極值；Pet為第t個環境參數相對極值；Pex為該些抗氧化環境感測參數中，達到第s+1個上述環境參數相對極值後，在回到該環境參數控制範圍前又產生較第s+1個上述環境參數相對極值更偏離該環境參數控制範圍之一加劇偏離極值；以及Kad為允許偏離控制增幅，s與t皆為自然數，且s大於等於2。

在本實施例中，允許偏離控制增幅(Kad)為10%RH。經過2個統計運算週期，共經過6個偏離控制循環後，在第783分鐘所產生之第7個環境參數相對極值 Pe7(第7個相對濕度相對極值)為19.0%RH，在回到環境參數控制範圍前，雖還未發生超時偏離控制故障狀態，但是卻產生較第7個環境參數相對極值更偏離環境參數控制範圍之一加劇偏離極值(加劇偏離相對濕度極值)Pex=37.7%RH。在此情況下，s等於6。

由第五圖與第六圖可知，6個偏離控制循環所對應之環境參數相對極值(相對濕度相對極值)分別為18.9%RH、16.4%RH、15.4%RH、18.9%RH、19.0%RH與17.4%RH。

(18.9%RH+16.4%RH+15.4%RH+18.9%RH+19.0%RH+17.4%RH)/6=17.67%RH。表示已完成之6個偏離控制循環之平均環境參數相對極值Pea等於17.67%。在第7個環境參數相對極值Pe7(第7個相對濕度相對極值為19.0%RH)，在回到該環境參數控制範圍前又產生較第7個環境參數相對極值(19.0%RH)更偏離環境參數控制範圍之一加劇偏離極值(加劇偏離相對濕度極值)Pex=37.7%RH。

|37.7%RH-17.67%RH|

10%RH，滿足嚴重偏離控制條件，可判斷出抗氧化環境控制箱1處於嚴重偏離控制故障狀態。

設定操作介面6可為設置在抗氧化環境控制箱1之觸控面板、操作面板或操作按鍵，並且通信連結於抗氧化環境參數調節模組13、環境參數定時感測器2與運算裝置4，用以設定感測週期、環境參數控制範圍與統計運算週期。此外，設定操作介面6也可用以設定允許 返回控制時間比值與允許偏離控制增幅。藉此，位於抗氧化環境控制箱1附近之一近端操作者300，可藉由操作設定操作介面6而將所設定之相關參數分別傳送至抗氧化環境參數調節模組13、環境參數定時感測器2與運算裝置4。

警報裝置7通信連結於運算裝置4，藉以在接收到超時偏離控制故障信號S1或嚴重偏離控制故障信號S2時，發出一故障警報信號AS。較佳者，警報裝置7可包含一警示燈71與/或一警示蜂鳴器72，藉以發出一警報燈號與/或一警報聲響信號作為故障警報信號AS。

遠端監控裝置8可為一手機、一個人電腦、一桌上型電腦、一平板電腦或一工業電腦，並且通信連結於運算裝置4，藉以在接收到超時偏離控制故障信號S1或嚴重偏離控制故障信號S2時，播放出一故障提示訊息以告知遠端監控裝置之一遠端操作者400。

綜合以上所述，在本發明所提供之自動顯示老化狀態功能之抗氧化環境控制系統100中，係利用最近完成之第r個統計運算週期之目前調節容量耗損率與完成第一個統計運算週期之初始調節容量耗損率進行比較運算，藉以得到抗氧化環境控制系統100在運作最近完成之統計運算週期後，相較於運作第一個統計運算週期時的老化狀態，並以老化指數的形式加以具體呈現在設置於抗氧化環境控制箱1之顯示器5，以供在近端操作抗氧化環境控制箱1之一近端操作者300能隨時掌握抗氧化環境控制系統100的老化狀況。

藉由以上技術手段，近端操作者300得以在發生故障前，預判殘餘的調節容量與維持正常運作的殘餘時間，並得到充分的應對時間來準備故障排除措施，譬如預約時間自行或委外進行保養維修或更換耗材等。

由以上敘述可知，藉由本發明的實踐，不僅不必占用較大的維修保養零組件或耗材的倉儲空間，而且還不必準備大量的維修保養人力隨時待命排除故障，更可進一步確保抗氧化環境控制系統100在合理的工作效能與能源成本下運作。毫無疑問地，相較於先前技術，本發明顯然可以達到降低維修保養零組件或耗材的倉儲成本，降低維修保養人力成本，降低系統運作成本以及善盡「節能減碳」社會責任等諸多功效。

藉由以上較佳具體實施例之詳述，係希望能更加清楚描述本發明之特徵與精神，而並非以上述所揭露的較佳具體實施例來對本發明之範疇加以限制。相反地，其目的是希望能涵蓋各種改變及具相等性的安排於本發明所欲申請之專利範圍的範疇內。

100:抗氧化環境控制系統

200:物件

300:近端操作者

400:遠端操作者

1:抗氧化環境控制箱

13:抗氧化環境參數調節模組

2:環境參數定時感測器

3:資料儲存裝置

4:運算裝置

41:環境參數比較模組

42:老化指數運算模組

43:第一故障判斷模組

44:第二故障判斷模組

441:平均極值運算單元

442:比較判斷單元

5:顯示器

6:設定操作介面

7:警報裝置

71:警示燈

72:警示蜂鳴器

8:遠端監控裝置

AP:運算程式

ECS:抗氧化環境控制空間

S1:超時偏離控制故障信號

S2:嚴重偏離控制故障信號

AS:故障警報信號

Claims (11)

1. 一種具有自動顯示老化狀態功能之抗氧化環境控制系統，包含：一抗氧化環境控制箱，係具有用以存放至少一物件之一抗氧化環境控制空間，並用以在運作時調節該抗氧化環境控制空間之一抗氧化環境參數，藉以將該抗氧化環境參數控制在一環境參數控制範圍；至少一環境參數定時感測器，係設置於該抗氧化環境控制空間，每一該至少一環境參數定時感測器係在該抗氧化環境控制箱運作時，以一感測週期在複數個感測時間對應地感測出該抗氧化環境控制空間中之複數個抗氧化環境感測參數；一資料儲存裝置，係通信連結於該至少一環境參數定時感測器，用以接收並儲存該些感測時間與所對應之該些抗氧化環境感測參數；一運算裝置，係安裝有一運算程式，通信連結於該資料儲存裝置，藉以自該資料儲存裝置擷取該些感測時間與所對應之該些抗氧化環境感測參數，設有該環境參數控制範圍與一統計運算週期，並且在執行該運算程式後包含：一環境參數比較模組，用以在循序比較出該些抗氧化環境感測參數開始脫離該環境參數控制範圍時與達到一環境參數相對極值時，擷取該些感測時間中對應之一開始偏離控制時間與一極大偏離量時間，據以獲得一極大偏離控制量時距，在循序 比較出該些抗氧化環境感測參數自該環境參數相對極值再次落入該環境參數控制範圍時，擷取該些感測時間中對應之一返回控制時間，據以獲得一返回控制時距，並將上述過程定義為一偏離控制循環；一老化指數運算模組，係接收第一個上述統計運算週期所包含之m個上述偏離控制循環所對應之m個上述極大偏離控制量時距與m個上述返回控制時距，接收最近完成之第r個上述統計運算週期所包含之n個上述偏離控制循環所對應之n個上述極大偏離控制量時距與n個上述返回控制時距，在每一個上述偏離控制循環中，該些抗氧化環境感測參數都再次落入該環境參數控制範圍時，依照一第一公式計算出一初始調節容量耗損率(Initial Exhaust Rate of Modulation Capacity)，依照一第二公式計算出一目前調節容量耗損率(Current Exhaust Rate of Modulation Capacity)，並依照一第三公式計算出代表老化狀態之一老化指數；以及一顯示器，係設置於該抗氧化環境控制箱，並且通信連結於該運算裝置，藉以接收並顯示該老化指數；其中，該第一公式為：

   

   ；該第二公式為：

   

   ；該第三公式為：AI=(ERmcc-ERmci)/ERmc1˙100%； 其中，ERmci為對應於第一個上述統計運算週期之上述初始調節容量耗損率；Tai為在第一個上述統計運算週期中，第i個偏離控制循環之極大偏離控制量時距；Tbi為在第一個上述統計運算週期中第i個偏離控制循環之返回控制時距；ERmcc為對應於第r個上述統計運算週期之上述目前調節容量耗損率；Taj為在第r個上述統計運算週期中第j個偏離控制循環之極大偏離控制量時距；Tbj為在第r個上述統計運算週期中第j個偏離控制循環之返回控制時距；以及AI為該老化指數，該抗氧化環境參數包含相對濕度或氧氣濃度，r、m、n、i與j皆為自然數，且r大於等於2。
2. 如請求項1所述之具有自動顯示老化狀態功能之抗氧化環境控制系統，其中，該運算裝置在執行該運算程式後更包含一第一故障判斷模組，並設有一允許返回控制時間比值，且該第一故障判斷模組用以在判斷出滿足一超時偏離控制條件時，將該抗氧化環境控制箱判斷為處於一超時偏離控制故障狀態，據以傳送出一超時偏離控制故障信號，其中，該超時偏離控制條件為：(Tfk)/(Tak)

   

   Kar；Tak為目前完成第k-1個上述偏離控制循環後之第k 個上述極大偏離控制量時距；Tfk為對應於第k個上述極大偏離控制量時距後之該些抗氧化環境感測參數持續未落入該環境參數控制範圍之一持續偏離控制時距；以及Kar為該允許返回控制時間比值，且k為自然數。
3. 如請求項1所述之具有自動顯示老化狀態功能之抗氧化環境控制系統，其中，該運算裝置在執行該運算程式後更包含一第二故障判斷模組，設有一允許偏離控制增幅，該第二故障判斷模組包含：一平均極值運算單元，用以在經過s個上述偏離控制循環後，依照一第四公式計算出s個上述偏離控制循環之一平均環境參數相對極值；以及一比較判斷單元，係用以在判斷出滿足一嚴重偏離控制條件時，將該抗氧化環境控制箱判斷為處於一嚴重偏離控制故障狀態，據以傳送出一嚴重偏離控制故障信號，其中，該第四公式為：

   

   ；該嚴重偏離控制條件為：|Pex-Pea|

   

   Kad，其中，Pea為該平均環境參數相對極值；Pet為第t個上述環境參數相對極值；Pex為該些抗氧化環境感測參數中，達到第s+1個上述環境參數相對極值後，在回到該環境參數控制範圍前又產生較第s+1個上述環境參數相對極值更偏離該環境參數控制範圍之一加劇偏離極值； 以及Kad為該允許偏離控制增幅；其中，s與t皆為自然數，且s大於等於2。
4. 如請求項2或3所述之具有自動顯示老化狀態功能之抗氧化環境控制系統，更包含一警報裝置，該警報裝置係通信連結於該運算裝置，藉以在接收到該超時偏離控制故障信號或該嚴重偏離控制故障信號時，發出一故障警報信號。
5. 如請求項4所述之具有自動顯示老化狀態功能之抗氧化環境控制系統，其中，該警報裝置更包含一警示燈或一警示蜂鳴器，藉以發出一警報燈號或一警報聲響信號作為該故障警報信號。
6. 如請求項2或3所述之具有自動顯示老化狀態功能之抗氧化環境控制系統，更包含一遠端監控裝置，該遠端監控裝置係通信連結於該運算裝置，藉以在接收到該超時偏離控制故障信號或該嚴重偏離控制故障信號時，播放出一故障提示訊息以告知在操作該遠端監控裝置之一遠端操作者。
7. 如請求項6所述之具有自動顯示老化狀態功能之抗氧化環境控制系統，其中，該遠端監控裝置係為一手機、一個人電腦、一桌上型電腦、一平板 電腦或一工業電腦。
8. 如請求項1所述之具有自動顯示老化狀態功能之抗氧化環境控制系統，更包含一設定操作介面，該設定操作介面係通信連結於該至少一環境參數定時感測器與該運算裝置，用以設定該感測週期、該環境參數控制範圍與該統計運算週期。
9. 如請求項1所述之具有自動顯示老化狀態功能之抗氧化環境控制系統，其中，該至少一環境參數定時感測器係為一相對濕度定時感測器或一氧氣濃度定時感測器。
10. 如請求項1所述之具有自動顯示老化狀態功能之抗氧化環境控制系統，其中，該資料儲存裝置為一近端資料收集器或一資料儲存伺服器。
11. 如請求項1所述之具有自動顯示老化狀態功能之抗氧化環境控制系統，其中，該運算裝置係為一環境控制箱內嵌式電腦、一工業電腦、一個人電腦、一筆記型電腦或一運算伺服器。

Images