TW201626316A - 運動能量發電用以減少二氧化碳的系統 - Google Patents

Abstract

本系統是將各種運動裝置轉換成發電效果，將產生的電力用來驅動微藻水流動以及提供燈光照明，藉此達到減少空氣中二氧化碳的效果；另外在各地的運動裝置則可以透過連線至雲端網站，根據發電量之大小轉換成位移關係，可設計成各種競速類別的遊戲來提供娛樂效果。

Description

運動能量發電用以減少二氧化碳的系統

本發明係一種將健身或娛樂設備設計成發電設備，並將產生的電能用來促進微藻的成長，藉此達到吸收並減少空氣中CO2含量的效果，另外在發電機的位置設計有運動能量轉換發電量之偵測裝置，可以偵測出發電效率並具有無線網路功能，透過安裝在智慧型手機或平板電腦上安裝的程式，讓使用者將測量到的數據傳送到雲端網站，而雲端網站則提供即時通訊功能，隨時計算數據與轉換成距離效果，讓使用者在健身的同時，亦在智慧型手機或平板電腦上，得到遊戲與娛樂的效果；若與虛擬實境(VR)技術結合，則可得到如同親身旅遊般的效果；而將減碳效果轉換為虛擬貨幣的觀念，則有助於吸引更多使用者參與投入之效果。

將運動能量轉換為發電能量的應用已經不是一件稀奇的事，早就有許多的範例可循，其中最常見的便是腳踏車發電，而敝發明人先前亦有一件作品，中華民國專利發明第I 414336號專利”翹翹板裝置”，更是在發電效果以外加上娛樂性效果，但在推展的實務中卻發現，經由此類方法所產生的電能，要應用在與日常生活中的電力結合，則會產生許多的問題，因為這種模式下產生的電能並不強大而且不是能夠穩定供給，便造 成可以應用的目標設備有限，不然就是需要將電能儲存足夠後，再轉換供應給用電設備，但是這樣再加上蓄電設備及電源轉換設備之成本後，則便會顯得非常不符合經濟效益，所已推展起來困難重重，很難計算出滿足投資報酬率的成本觀念。

由於上述之種種不利因素，因此敝發明人一直以來都在發想是否有能解決上述缺失之應用方式，最好是能夠將產生出來的電能立刻消耗，不需要再經過儲存與轉換，而且電能的消耗是應用在有意義的事務上面；另外，除了健身觀念外，最好能讓娛樂效果更加強化，才能有助於整體系統之推廣。

本發明提供一個將運動能量所產生的電能做為減碳作用並計算為積分的方法，產生的電能用來提供光源照明或氣體/液體的流動所需動能，以促進微藻之成長，而在微藻成長的過程中也吸收了空氣中的CO2，也就是減少了空氣中CO2的含量，系統計算減碳積分的方式則是參考發電量數據為基礎；而最終大量成長的微藻除了可做為健康食品外，也可做為生質能源之材料。

本發明設計一組運動能量轉換發電量之偵測裝置及程式，用來建立個別設備之識別ID，以及偵測安裝在「運動能量轉換發電量之設備」處的發電機所產生之電能，並提供無線網路接口以讓使用者可以進行連接並接收資料，程式並具有將時間值或計數值混合加密編碼之作用，除了具有被仿置訊息的效果外，亦能讓系統在不同網路延遲狀況下，也能正確計算出累積發電量之數據。

本發明提供一種基於運動能量發電效率做為競速類線上遊戲參考速度之方法，利用發電量愈大則代表速度愈快的原則下，可做成各種不同意境之競速類線上遊戲，例如使用者雖然是騎在健身腳踏車的發電設備上，但螢幕畫面卻是根據其加入的遊戲項目不同，而呈現出騎車、騎馬、或泛舟等不同之效果。

本發明設計一種安裝在智慧型手機或平板電腦上的程式，以方便使用者到處可利用隨身攜帶之裝置，便可連線安裝在各處之「運動能量轉換發電能量的設備」，且經由登錄雲端網站後，將接收到的資料及時送至雲端網站，經由雲端網站運算後，在畫面上呈現與其他使用者互動競速之各種遊戲情境。

本發明設計一種雲端網站程式，用來提供多種內容之競速類遊戲，程式為每一登錄之使用者提供一即時通訊接口，並根據使用者傳來的單位發電量值，及時累加其積分紀錄；若使用者參加競速遊戲時，則程式具有遊戲伺服器之功能，根據每一使用者所傳來之發電量值，計算所有使用者之相對關係，並傳回對應資料至各個使用者的裝置中，以便產生對應之畫面效果；另外雲端網站程式也提供各種資料紀錄與查詢功能。

本發明提供一種將運動能量轉換電能後，施加在減碳設備上，根據得到的減少CO2效率，換算成一種減碳虛擬貨幣之方法；減碳是當今世界上的一個重要議題，現行許多企業(例如鋼鐵業)需要減碳績效才能提高能生產量的額度，本發明所提之轉換成減碳虛擬貨幣之方法，即是希望透過成效上的認證後，將此減碳虛擬貨幣得以與真實價值產生關聯，以便進行捐贈、買賣、收受等各種操作功能。

本發明提出一種在虛擬實境設備中應用的方法，使用者在一段預先錄製好的虛擬環境中，系統根據其利用「運動能量轉換發電能量的設備」所產生的發電量，做為其在虛擬實境中移動速度的參考數據，讓使用者能自行控制速度，例如一趟自行車旅行的虛擬環境，就會得到有如親身一遊的感覺，而且能夠控制行進速度的快慢效果。

301‧‧‧藍芽介面電路

302‧‧‧GPS電路

303‧‧‧RTC IC

304‧‧‧CPU

305‧‧‧電壓感應器

306‧‧‧A/D取樣電路

307‧‧‧超級電容

308‧‧‧電流感應器

1001‧‧‧虛擬實境(VR)設備

第1圖係本發明之系統架構圖。

第2圖係以健身腳踏車為設計結構之運動能量轉換發電量設備示意圖。

第3圖係本發明之「運動能量轉換發電量之偵測裝置」之硬體結構圖。

第4圖係本發明之「運動能量轉換發電量之偵測裝置」之程式流程圖。

第5圖係本發明安裝在智慧型手機或平板電腦上之程式流程圖。

第6圖係本發明之雲端網站程式流程圖。

第7圖係本發明安裝在智慧型手機或平板電腦上程式執行時之遊戲畫面示意圖。

第8圖係本發明之雲端網站提供使用者登錄後可操作及查詢等功能之畫面示意圖。

第9圖係本發明安裝在智慧型手機或平板電腦上程式執行時之另一種遊戲畫面示意圖。

第10圖係本發明之應用在虛擬實境(VR)之示意圖。

請參考第1圖為本發明之系統架構圖，圖中是採用健身腳踏車型發電設備100之圖示，但本發明並不僅只限制為此種造型之發電設備，各種健身或娛樂型的發電設備皆可適用；當使用者操作健身腳踏車型發電設備100時，帶動發電機102產生電能，此電能經由「運動能量轉換發電量之偵測裝置」103檢測發電量，並將偵測數值傳送到智慧型手機101中，此智慧型手機101亦可使用平板電腦取代，藉由智慧型手機101登錄至雲端網站001後，便可進行各種附加功能之操作，而發電機102所產生的電能經由充電電池104做為一種緩衝與穩壓的作用，提供給抽水幫浦202帶動微藻水池設備200中的水流流動，或者是改用抽氣幫浦將空氣送進微藻水池設備200中，藉此方式增加微藻水池設備200中的微藻與空氣接觸之面積，再加以點亮LED照明光源201以利微藻進行光合作用，若白天光線充足時則可減少LED照明光源201用電，增加微藻進行光合作用之能力，即代表能夠吸收並減少空氣中的CO2之含量，而此種微藻水池設備200可先在密閉空間中實驗其單位用電量具有吸收多少CO2之效果，其他能以電力供應而達到減碳效果的設備，亦可根據實驗提出參考數據，便可適用於本發明之系統，有了參考數據後，以後雲端網站001便可藉由「運動能量轉換發電量之偵測裝置」103所測得的發電量，轉換為一種減碳效果之積分模式。

請參考第2圖，健身腳踏車型發電設備200屬於一種可隨處安裝的設備，例如是在公園、遊樂場、學校等公共空間，都是適合安裝這種設備以提供民眾健身與娛樂用途，只要是能以運動方式產生發電效果的設備，皆適用於本發明之系統，而設備造型並不限制須為健身腳踏型；圖中顯示「運動能量轉換發電量之偵測裝置」103可以置放在接近發電機102端， 並以封閉外殼保護住，以防止使用者惡意干擾偵測數據準確性等行為，而在健身腳踏車型發電設備200上則有可置放智慧型手機101的支架，方便讓使用者隨處要操作這類型設備時，都可利用智慧型手機101或平板電腦做為操作介面工具。

請參考第3圖為「運動能量轉換發電量之偵測裝置」103之硬體結構圖，其中藍芽介面電路301提供讓智慧型手機101連接的接口，也可以使用Wi-Fi介面電路的方式來達到此功能，電壓感應器305將發電機102上的電壓適度轉換位準後交由CPU304計算，而電流感應器308則串接在輸出電力上，A/D取樣電路306適度轉換其位準後也交由CPU304計算，根據這兩個參數便可計算出發電功率值，而RTC IC303則提供一參考時間值，可讓CPU304在計算好單位時間發電量後，能再加上時間值混合編碼，以防系統在網路延遲的情況下錯算累積發電量，而GPS電路302則是提供設備位置所在之座標值，可在系統方登錄某一識別ID之設備與其安裝位置座標值，增加防偽信號擾亂之功能，而發電機102所產生之電力部分充電至超級電容307處，以提供本「運動能量轉換發電量之偵測裝置」103所需之電力。

請參考第4圖為本「運動能量轉換發電量之偵測裝置」103之程式流程圖，程式初始便將裝置之藍芽網路開啟401，並且隨時偵測是否有裝置做連接請求402？若有連接請求時則開始進行配對403，配對成功後於連線期間便不再接受其他裝置連線請求，連線期間會隨時檢測並計算發電量404，並在互相協定之單位之時間標準下，計算出單位時間發電量，並將此數據結合其他資料作編碼後，傳輸給所連線之裝置(智慧型手機101)405，若接收到停止命令或一段時間位檢測到任何發電數據，則切斷與目前裝置 之連線406，程式回到401。

請參考第5圖是安裝在智慧型手機或平板電腦上之程式流程圖，當使用者開啟應用程式時，先搜尋可連線之設備，這裡所述之設備即為上述之「運動能量轉換發電量之偵測裝置」103，而程式會將搜尋到的設備ID以列表方式呈現，使用者在可連線設備列表中選擇欲連接之設備501，然後開始進行配對連接502，接下來使用者便可進入雲端網站503，做登錄帳號的操作504，登錄成功後便可與雲端網站進行即時雙向通訊功能505，連線期間使用者所傳送的單位時間發電量，雲端網站001皆會計算後累積在其個人積分紀錄中，而使用者也可在雲端網站提供的各式遊戲列表中選擇想要參加的遊戲507，當加入一個遊戲後，雲端網站001便會同時運算所有加入此遊戲之使用者即時發電量，然後回傳給每一個使用者相關參數，而使用者則會在智慧型手機101上看到對應之遊戲畫面508。

請參考第6圖是雲端網站001的遊戲部分程式流程圖，其中可設計成多款遊戲，並陳列於網站中以供使用者選擇有興趣之遊戲，單獨遊戲未開賽前皆可接受使用者報名601，當一位使用者加入後便會給予參賽者的編號或帶入其暱稱等功能602，時間到後則比賽開始603，此時雲端網站會即時讀取每一位參賽者所傳來的單位時間發電量604，並轉換成在遊戲中的虛擬距離605並回傳給參賽者606，而回傳訊息亦包括了所有參賽者的相對虛擬距離607，雲端網站程式更可進一步計算個別使用者當前排名、與其他使用者差距、距離終點目標多遠等各種數據，並傳送到使用者方以讓其智慧型手機101可顯示相關之訊息畫面608，比賽結束後則進行各種排名顯示、花費時間、個人紀錄等相關功能之處理609

請參考第7圖是一個騎腳踏車比賽速度的遊戲之示意圖，經由前述各種裝置與程式配合後，使用者便可在智慧型手機101上看到這樣的畫面701來增加遊戲趣味性，而畫面中的各項即時訊息702也可增加比賽中的刺激性。

請參考第8圖是一個泛舟比賽速度的遊戲之示意圖，與上述原理一樣，但若是使用者選擇不同的比賽項目，則即使實際上騎的仍然是健身腳踏車型發電設備200，在智慧型手機101上看到的卻是泛舟比賽畫面901，根據此方法雲端網站便可設計成多款遊戲，以讓使用者體驗不同之意境。

請參考第9圖是代表使用者在登錄雲端網站001後可查詢或可操作的功能畫面，包括會員ID901，使用者的名稱或暱稱902等基本資料，也可加入某個團體或群組，以增加團隊榮譽感之作用，所以增加了所屬團隊欄位903，系統可以設定許多升級制度以讓使用者在達成某些累積分數後，便能升到特定頭銜或級數，於是可增加位階欄位904，獎章列表905可用於使用者在參加一些競賽後，所得到之特殊榮譽之虛擬勳章，而累積總電量906則是史建立帳號以來所累積之總發電量，若系統將微藻水池設備200這類的減碳設備，實驗出減碳效率後在系統中加註參數，便可根據發電量計算出減碳績效，進而以一種減碳積分907數據方式呈現出來，有了積分這樣的基礎後，便可再轉換成減碳虛擬貨幣值908之觀念，且可以針對此減碳虛擬貨幣做捐贈909或轉讓910等功能操作，日後若是本系統功效像種樹的功效一樣被認同或認證後，便可做虛擬貨幣買賣以形成真正的價值。

請參考第10圖是本系統應用在虛擬實境(VR)設備的示意 圖，根據前述各種發電量轉換成系統中虛擬距離的原理，可將本系統轉變成在虛擬實境中在各場景的移動速度。

001‧‧‧雲端網站

100‧‧‧健身腳踏車型發電設備

101‧‧‧智慧型手機

102‧‧‧發電機

103‧‧‧運動能量轉換發電量之偵測裝置

104‧‧‧充電電池

200‧‧‧微藻水池設備

201‧‧‧LED照明光源

202‧‧‧抽水幫浦

Claims (8)

1. 一種利用運動能量來減少空氣中二氧化碳，分析效率後做為積分計算的方法；主要是利用健身或娛樂設備，例如腳踏車或翹翹板等裝置，將此類設備運動時加以帶動發電機運作產生電能，並將此類運動能量轉換得到的電能，用來驅動光源照明、或帶動含有微藻的水流流動、或帶動氣體通過含有微藻之水中等方法，以利於水中的微藻進行光合作用且加速成長，藉此達到吸收並減少空氣中二氧化碳含量，並先實驗出此種方式下單位電量所能吸收的CO2質量，日後便根據發電量推算出相對減碳效率，且做為積分計算的一種方法。
2. 一種運動能量轉換發電量之偵測裝置，包括：一無線網路介面電路，此無線網路可為Wi-Fi或藍芽等電路，用以連接其他通訊設備，以便能將本偵測裝置之ID、地理位置、偵測數值等各項資料傳輸出去；以及至少一CPU，用以處理本偵測裝置之各種運算及控制功能；以及一組功率偵測電路，包括電壓偵測電路及電流偵測電路，用以讓CPU換算出發電機所產生之功率；以及一GPS電路，用以獲得本偵測裝置之地理位置資訊；以及一即時時鐘(RTC)IC，用以搭配本偵測裝置所測得之單位時間發電量，以便能讓接收裝置準確的計算出即時累積發電量。
3. 一種運動能量轉換發電量之偵測裝置之程式，其包含下列之程式碼：一無線網路通訊程式，用以接受其他通訊設備之連線請求，並可將各項資訊經此程式傳輸出去；以及 一單位時間發電量計算程式，用以將電壓及電流偵測電路所測得的數值，轉換為功率值並可在一單位時間後計算為累積發電量；以及一時鐘獲取程式或一自動計數程式，時鐘獲取程式為取得RTC IC之時間數值，自動計數程式則是自動產生計數值；以及一編碼傳輸程式，用以將單位時間發電量、時間數值或計數值、偵測裝置ID、GPS數值等數據作編碼及加密處理，並通過無線網路通訊程式傳輸至接收裝置。
4. 一種基於運動能量產生發電量效率做成競速類線上遊戲之方法，係將健身或娛樂設備設計成可帶動電機的結構，藉此結構設計將運動能量轉換為發電量，並將此發電量數值即時傳輸至雲端網站中，雲端網站則計算每一連線者所傳輸來的單位時間發電量，轉換成線上遊戲中的虛擬移動距離，發電量愈大則移動距離愈遠，根據此原理來製做成各式競速類線上遊戲之方法。
5. 一種基於運動能量產生發電量效率之競速類線上遊戲程式，可以安裝在智慧型手機或平板電腦上，其包含下列之程式碼：一設備搜尋程式，用以搜尋可連線範圍內之設備，並將各設備之ID以列表方式呈現；以及一網路通訊程式，用以與使用者所選擇的運動能量轉換發電量的偵測裝置產生連線，並接收其所傳輸之各項數據；以及一線上遊戲連線程式，用以提供使用者登錄至雲端網站，並在保持與端網站連線的狀況下，傳送及接收各項即時資料；以及一畫面效果顯示程式，用以呈現所有使用者在遊戲中之相對位置以及背 景等畫面，而畫面中使用者所乘坐之工具可依據不同遊戲類別，或為騎車、或為騎馬、或為泛舟等不同之意境。
6. 一種基於運動能量產生發電量效率之競速類線上遊戲之雲端網站程式，其包括下列之程式碼：一連線程式，負責處理至少一位以上之使用者登錄後，便分配每一使用者一個即時通訊接口，提供雲端網站與使用者之間訊息即時交換之功能；以及一發電量轉換虛擬距離計算程式，用以計算每一登錄雲端網站之使用者所傳回之發電量，並藉由時間參數或計數參數輔助判斷，可避免發生因網路傳輸延遲等因素所造成之累積發電量計算失準等問題，以便能將正確的累積發電量值轉換計算成遊戲中之虛擬相對距離；以及一競速遊戲功能程式，用以處理計算每位使用者在遊戲中之相對虛擬距離、個別使用者之目前排名、已移動之虛擬距離、距離終點尚餘多少之虛擬相對距離等增加遊戲趣味性之各項功能；以及一資料庫，用以儲存每位使用者之相關資料，以及建立帳號後所累積之總積分(由發電量轉換)、積分之捐贈或收入等操作紀錄、榮譽事項等資料；以及一使用者介面，用以讓使用者登錄後檢視資料庫中所儲存之相關訊息。
7. 一種基於運動能量產生發電量效率並計算減碳價值後轉換為減碳虛擬貨幣之方法，係將單位電量施加到各種需要電力操作的減碳裝置後，實驗其能夠吸收CO2的效果，以後便可根據運動能量產生之發電量計算出減碳效率，並將此減碳效率換算成減碳虛擬貨幣，並能夠進行買賣、捐贈、 接收等操作，以便進一步與實際貨幣價值產生關聯。
8. 一種基於運動能量產生發電量效率作為虛擬實境(VR)中移動速度之方法，當使用者進入一段預先錄製好的虛擬空間時，系統將根據使用者利用「運動能量轉換發電能量的設備」所產生的發電量，轉換成使用者在此虛擬空間內的移動速度，以讓使用者能利用健身方式，同時亦自行控制在虛擬實境中移動速度的一種方法。