CN104077867B - 可侦测触发点位置的感测系统 - Google Patents

Abstract

一种可侦测触发点位置的感测系统，主要包括一弹性空心管体、一感测装置与一中央处理装置；其中该弹性空心管体内部充满一流体介质，且该流体介质保持一预设压力；该感测装置包含至少一微压感测单元，设置于该弹性空心管体内，用以感测该流体介质因触发造成压力变化所形成的压力波，并产生一讯号；该中央处理装置电讯连接该微压感测单元，用以接收该微压感测单元产生的讯号，透过分析计算压力变化、距离、速度及时间，来断定触发点位置。藉此，通过简单的软管结构，并透过微压力感测的方式来判断触发点的位置，可广泛地适用于各种尺寸大小不同的感测区域，且可节省大量的成本。

Description

可侦测触发点位置的感测系统

技术领域

本发明关于一种感测系统，特别是指一种利用简单的软管结构，并藉由压力波的传导，感测出触发点位置的感测系统。

背景技术

随着科技逐步提升，监视系统、防盗警示系统等等电子设备已被社会大众广泛地应用，均会在欲防护的范围装设有感测装置，但有鉴于地域的范围广大，为了装设这些精密的电子感测装置必须耗费极大的成本。

农民一年四季辛苦耕作，对于广大范围的农田、果园等，常于收成前遭受偷窃而造成损失，而为了防止偷窃的问题，以往都透过设置篱笆、围墙等方式来阻止入侵者的进入，但并无法有效地解决问题。

或者，于房屋外面的围墙顶装设一般已知的电子感测装置，即使感测到入侵者进入，亦难以回报入侵者入侵精准的位置，导致无法于第一时间进行有效的处理，无法有效地避免损失。

本案发明人有鉴于这些缺点，特针对感测装置研究改进之道，经多次实验与测试，终完成本发明，爰依法提出申请。

发明内容

本发明主要目的在于提供了一种可侦测触发点位置的感测系统，通过简单的软管结构，并透过微压力感测的方式来判断触发点的位置，可广泛地适用于各种尺寸大小不同的感测区域，且可节省大量的成本。

本发明另一目的在于提供一种可侦测触发点位置的感测系统，其可将用于感测的软管轻易地设置于各种环境，且具有一定的隐蔽性，应用层面广泛；甚者，常见的农地，或是果园、庭院等浇灌用的PVC水管，平时可用于灌溉作物，未使用时可启动感应功能，防范于无形。

为达上述目的，本发明可侦测触发点位置的感测系统，其主要架构与其采用的技术手段包括有一弹性空心管体、一感测装置与一中央处理装置；其中，该弹性空心管体内部充满一流体介质，且该流体介质保持一预设压力，当该弹性空心管体受外力挤压时，于该挤压位置形成一触发点，且该流体介质从该触发点产生压力变化，并形成压力波于管内行进传送；该感测装置包含至少一微压感测单元，设置于该弹性空心管体内，用以感测该流体介质因触发造成压力变化所形成的压力波，并产生一讯号；该中央处理装置电讯连接该微压感测单元，用以接收该微压感测单元产生的讯号，透过分析计算压力变化、距离、速度及时间，来断定触发点位置。

藉此，利用该弹性空心管体所构成的软管结构，可依使用需求设置于待感测区域，且可与环境背景相配合，具备一定的隐蔽性，当入侵者触碰到弹性空心管体时，则会在弹性空心管体内产生压力波，并透过微压感测单元的感测及中央处理装置的分析计算，即可于第一时间将触发点精准的位置回报于使用者。

较佳地，该弹性空心管体两端分别设有一封闭单元，且该微压感测单元可设置于该弹性空心管体内一端，或结合于其中一封闭单元。

较佳地，该弹性空心管体两端分别设有一封闭单元，该感测装置包含二微压感测单元，且该二微压感测单元可分别设置于该弹性空心管体内两端或分别结合于该二封闭单元。

较佳地，该感测装置包含多数个微压感测单元，各微压感测单元彼此间距地设置于该些弹性空心管体内。

较佳地，本发明可侦测触发点位置的感测系统可进一步包括多数个连接单元，分别用以接续该弹性空心管体，将该弹性空心管体延长、分支或形成环形体，且各微压感测单元可分别结合于连接单元，藉由连接单元的连接，可依据使用区域的大小，将多数个弹性空心管体接续延长、分支或形成环形体。

较佳地，预设压力大于该弹性空心管体外的压力，用以使弹性空心管体适度膨胀，避免未膨胀的软管会吸收比较多的压力波，造成压力波传送不良的问题。

较佳地，该弹性空心管体可进一步连接一压力控制装置，用以控制该弹性空心管体内的压力保持该预设压力，藉此使压力波的传送维持在最佳的状态。

较佳地，该压力控制装置包含，压力侦测单元、温度侦测单元与增减压单元。

较佳地，该中央处理装置透过各微压感测单元间已知的距离、压力波通过此已知的距离所需的时间，去分析各微压感测单元感测触发点压力波先后到达的时间差来断定触发点的位置。

较佳地，该中央处理装置可进一步电讯连接一显示单元，用以显示该触发点位置，让使用者可透过显示单元直觉地得知触发点的地理位置。

较佳地，该中央处理装置经由一线路电讯连接微压感测单元，该线路设置于该弹性空心管体的管壁中或是设置于该弹性空心管体内；藉此，预设压力可形成有效地保护作用，当入侵者欲破坏线路或弹性空心管体时，会先造成弹性空心管体管壁的破洞导致于管内失压，并触发预设压力不足的警报。

为利本发明的特征被了解，以下兹举本发明较佳实施例，并配合图式、图号将本发明架构、原理、作用与功效详细叙述如下。

附图说明

图1为本发明实施例系统架构方块图；

图2为本发明弹性空心管体内压力波传送示意图；

图3为本发明第一较佳实施例弹性空心管体的剖面结构示意图；

图3A至图3D为本发明第一较佳实施例的压力波传送过程示意图；

图4为本发明第二较佳实施例弹性空心管体的剖面结构示意图；

图4A至图4B为本发明第二较佳实施例的压力波传送过程示意图；

图5为本发明较佳实施例的弹性空心管体与连接单元接合的剖面示意图；

图5A与图5B分别为连接单元为三通与四通的剖面示意图；

图6为本发明另一较佳实施例弹性空心管体与连接单元接续成环形体的示意图；

图7为本发明再一较佳实施例弹性空心管体与连接单元接续延长及分支的示意图；

图8为本发明较佳实施例弹性空心管体接续延长及分支的实际应用示意图。

标号说明：

10……弹性空心管体；

11……流体介质；

A……触发点；

B……压力波；

20……封闭单元；

R……反射面；

21……连接单元；

30……感测装置；

31……微压感测单元；

32……线路；

40……中央处理装置；

50……压力控制装置；

51……压力侦测单元；

52……温度侦测单元；

53……增减压单元；

60……警示装置；

61……蜂鸣单元；

62……显示单元；

70……高架水塔。

具体实施方式

请参阅图1与图2，分别为本发明实施例系统架构方块图及弹性空心管体内压力波传送示意图，可知本发明可侦测触发点位置的感测系统主要包括有一弹性空心管体10、一感测装置30及一中央处理装置40。

其中，弹性空心管体10内部充满一流体介质11，且流体介质11保持一预设压力，且该预设压力大于弹性空心管体10外的压力，当弹性空心管体10受外力挤压时，于挤压位置形成一触发点A，且该流体介质11从该触发点A产生压力变化，并形成压力波B于管内行进传送，其中，流体介质11可依使用需求选用液体或气体；而感测装置30，则包含有至少一微压感测单元31，其置于弹性空心管体10内，用以感测从触发点A传送的压力波B，并产生一讯号；中央处理装置40，电讯连接微压感测单元31，用以接收该微压感测单元产生的讯号，分析计算压力变化、距离、速度及时间，来断定触发点的位置。

本发明原理，主要是利用长条形的弹性空心管体10，藉由管壁受到挤压时（即为触发点A）会在管内形成压力波朝两侧行进，此行进是一种在流体介质11中传导的压力波B，而弹性空心管体10中的流体介质11为单一的流体介质11，利用压力波在相同介质中行进，速度、距离、时间相同的原理，使微压感测单元31感测到压力波到达所产生的时间差，来分析计算出触发点A的位置。

中央处理装置40分析计算触发点A位置的方式，透过下述两种弹性空心管体10与微压感测单元31的配置做进一步的介绍：

如图3所示，为本发明第一较佳实施例弹性空心管体结构示意图，其利用单一微压感测单元31进行感测的结构，于弹性空心管体10两端分别设有封闭单元20，而微压感测单元31设置于该弹性空心管体10内的一端，或结合于其中一封闭单元20，在此实施例中，微压感测单元31结合于左侧的封闭单元20，而右侧的封闭单元20则可利用具有高反射性的材质，并成为一反射端R。分析计算触发点的方式，如图3A至图3D所示，已知弹性空心管体10的长度为150m，在系统校正与设定功能时，先于弹性空心管体10左侧端处，手动触发制造一个压力波，此压力波立即到达微压感测单元31启动系统的计时功能，此压力波从弹性空心管体10左侧端处出发，传送至反射端R再返回至微压感测单元31时，当微压感测单元31感测到讯号后则停止计时，而所记录的时间，即为压力波往返总路程为300m时所耗费的时间，测得假设为三十单位时间，因此可得知压力波在每一单位时间可传送10m的距离；而当入侵者从触发点Ａ触发时，形成压力波B向两侧传送，当微压感测单元31先感测到第一次的压力波B时（即为触发点Ａ触发时向左侧行进的压力波B），即发送讯号至中央处理装置40（此为启动计时讯号），接着触发点Ａ向右侧行进的压力波B经反射端Ｒ反弹折返传回到微压感测单元31，则发送第二次讯号至中央处理装置40（此为结束计时讯号），藉由两次讯号间隔所记录的时间差，假设为二十二单位时间，可计算出折返的压力波B比未折返的压力波B多行进了220m的距离，而其与压力波往返的总路程300m的差值，即为触发点A与微压感测单元31的两倍距离，因此可计算出触发点A的位置位于与微压感测单元31相距40m的右侧。

此种实施例在实际操作时，为避免触发点A靠近反射端R时，直接行进的压力波B与反射的压力波B形成重叠波产生判读的问题，可于靠近反射端R的位置设有一段无法触发的硬管，让反射的压力波B须较直接行进的压力波B行进更远的距离，增加更多的行进时间，避免两波产生重叠；再者，透过靠近反射端R的硬管，亦可使硬管与反射端R呈现垂直，有效地提升反射效果。

再如图4所示，为本发明第二较佳实施例弹性空心管体结构示意图，其利用双微压感测单元31进行感测结构，在此结构中，其于弹性空心管体10两端分别设有封闭单元20，且利用两个微压感测单元31可分别设置于弹性空心管体10内的两端或分别结合于该二封闭单元20，在此实施例中，微压感测单元31分别结合于封闭单元20。如图4A与图4B所示，弹性空心管体10的长度已知为300m，在系统校正与设定功能时，先于弹性空心管体10左侧端处，手动触发制造一个压力波，此压力波立即到达左侧微压感测单元31启动系统的计时功能，此压力波从弹性空心管体10左侧端处出发传送至右侧微压感测单元31，当右侧微压感测单元31感测到讯号后则停止计时，而所记录的时间，即为压力波行进总路程为300m时所耗费的时间，假设测得为十五单位时间，因此可知每一单位时间压力波传送的距离为20m；而当入侵者从触发点Ａ触发时，形成压力波B向两侧传送，当左侧的微压感测单元31先感测到压力波B后，发送讯号至中央处理装置40（此为启动计时讯号），接着当右侧微压感测单元31感测到压力波B后，同样发送讯号至中央处理装置40（此为结束计时讯号），藉由压力波B往左往右传送的时间差，假设为七单位时间，可计算出右侧的压力波B比左侧的压力波B多行进了140m的距离，而其与二微压感测单元31彼此间距离300m的差值，即为触发点A与左侧微压感测单元31两倍的距离，因此可计算出触发点A位于左侧微压感测单元31往右80m距离的位置。

在实际应用时，压力波B在弹性空心管体10内行进会逐渐衰减，因此当使用环境范围较大时，可透过每隔一有效间距设置微压感测单元31或利用连接单元21进一步来延伸软管长度，以满足使用的需求，而经由发明人于正常环境中多次实验结果，当流体介质11为气体时，较佳的有效距离可达300公尺以上。以下，透过前述本发明原理与两种实施例的应用，进一步揭露两种本发明较佳实施例于实际应用的样态：

如图5与图6所示，使用者可依据环境范围的大小，采用三个或以上的微压感测单元31，彼此间距地设置于接续成环形体的弹性空心管体10中，无论触发点A位于弹性空心管体10的任何位置，均可透过压力波B到达最近的两个微压感测单元31产生的时间差，精确地分析并计算出触发点A的位置。

再请一并参阅图5A、图5B及图7，根据使用环境特殊的需求，可利用连接单元21进一步形成三通、四通或多通的方式，将弹性空心管体10延长并分接出分支，针对特定的区域进行感测；而当触发点A被触发时，压力波B从触发点A沿弹性空心管体10向两侧延伸，利用最接近的二微压感测单元31先后感测压力波B所产生的讯号时间差为依据，透过中央处理装置40来分析计算出触发点A的位置。

在本发明各种实施例实际操作时，主要是透过先将弹性空心管体10截断，置入微压感测单元31后，再以连接单元21将截断的弹性空心管体10接合或分支，甚者，亦可如图5、图5A、图5B所示，将微压感测单元31结合于连接单元21。又，微压感测装置31经由一线路32连接于中央处理装置40，而为了妥善地对线路32进行保护，避免造成破坏，线路32可设置于该弹性空心管体10的管壁中或是设置于该弹性空心管体10内。

对于不同的季节与气候，会影响弹性空心管体10管内压力的高低，而不同的压力会影响压力波B行进的速度，有鉴于此，为了使弹性空心管体10内可保持预设的压力，如图1所示，可进一步设有一压力控制装置50，其可连接于弹性空心管体10，并与中央处理装置40电讯连接，压力控制装置50包含有一压力侦测单元51、一温度侦测单元52与一增减压单元53。其中，压力侦测单元51可包含有内压力侦测单元与外压力侦测单元，分别用以侦测弹性空心管体10内部与外部的压力，并将侦测的讯号传送至中央处理装置40；温度侦测单元52用以侦测管体外部的温度，并将侦测的讯号传送至中央处理装置40；增减压单元53则是接收中央处理装置40的控制讯号，用以控制弹性空心管体10的压力，使其保持于该预设压力。

再请一并参阅图8，为可应用于已知农田或果园中的本发明示意图，利用连接单元21与微压感测单元31，横向及纵向地将农田中的弹性空心管体10接续延长或分支，并将其中一端连接于供水的高架水塔70取得水压，(使弹性空心管体10中的流体介质11具有预设压力)，让使用者在灌溉时可直接利用弹性空心管体10进行浇灌，而在平常时（未进行浇灌时），则开启感测系统，使分布于农田中的弹性空心管体10作为感应器使用。

图6所示实施例，可应用于房屋外的围墙顶，入侵者爬过围墙时对弹性空心管体10会因手按脚踩而形成触发点A，使用者第一时间便得知精确的入侵位置，有足够的时间可以应付。

为有效提升使用上的便利，中央处理装置40可进一步电讯连接一警示装置60，该警示装置60可包含有蜂鸣单元61、显示单元62，用以接收中央处理装置40发出的警示讯号，以便于让使用者实时掌握状况；其中，透过显示单元62可显示出感测区域的简易地图，并透过灯号等方式将触发点A显示于简易地图中，以提供使用者于第一时间立即掌握完整的情况，并可透过简易地图直觉地了解触发点A相对于周围环境的地理位置。

综上所述，仅为本发明较佳实施例而已，并非用以限定本发明保护范围。即凡依本发明权利要求书所作均等变化与修饰，皆属本发明专利范围所涵盖。

Claims (10)

1.一种可侦测触发点位置的感测系统，包括一感测装置和一中央处理装置，其特征在于：

　　一弹性空心管体的内部充满一流体介质，且该流体介质保持一预设压力，当该弹性空心管体受外力挤压时，于该挤压位置形成一触发点，且该流体介质从该触发点产生压力变化，并形成压力波于管内行进传送；该感测装置包含至少一微压感测单元，微压感测单元设置于该弹性空心管体内，用以感测该流体介质因压力变化所形成的压力波，并产生一讯号；该中央处理装置电讯连接微压感测单元，用以接收微压感测单元产生的讯号，分析计算来断定触发点的位置。

2.如权利要求１所述的可侦测触发点位置的感测系统，其特征在于，该弹性空心管体两端分别设有一封闭单元，且该微压感测单元设置于该弹性空心管体内一端，或结合于其中一封闭单元。

3.如权利要求１所述的可侦测触发点位置的感测系统，其特征在于，该弹性空心管体两端分别设有一封闭单元，该感测装置包含二微压感测单元，且该二微压感测单元分别设置于该弹性空心管体内两端或分别结合于该二封闭单元。

4.如权利要求１所述的可侦测触发点位置的感测系统，其特征在于，该感测装置包含多数个微压感测单元，各微压感测单元彼此间距地设置于弹性空心管体内。

5.如权利要求4所述的可侦测触发点位置的感测系统，其特征在于，进一步包括多数个连接单元，分别用以接续该弹性空心管体，使该弹性空心管体延长、分支或形成环形体，且各微压感测单元分别结合于连接单元。

6.如权利要求１至５中任一项所述的可侦测触发点位置的感测系统，其特征在于，该预设压力大于该弹性空心管体外的压力。

7.如权利要求6所述的可侦测触发点位置的感测系统，其特征在于，该弹性空心管体进一步连接一压力控制装置，用以控制该弹性空心管体内的压力保持该预设压力。

8.如权利要求7所述的可侦测触发点位置的感测系统，其特征在于，该压力控制装置包含压力侦测单元、温度侦测单元与增减压单元。

9.如权利要求6所述的可侦测触发点位置的感测系统，其特征在于，该中央处理装置透过各微压感测单元间已知的距离、压力波通过此已知的距离所需的时间，去分析各微压感测单元感测触发点压力波先后到达的时间差来断定触发点的位置。

10.如权利要求１所述的可侦测触发点位置的感测系统，其特征在于，该中央处理装置经由一线路电讯连接微压感测单元，该线路设置于该弹性空心管体的管壁中或是设置于弹性空心管体内。