CN114942074A - 基于热信号的自动检测系统 - Google Patents

Abstract

提供一种自动检测系统，包含热检测装置和主机。所述热检测装置具有包含炉具的视野，并用于以预定频率输出温度值。所述主机接收所述温度值，并用于根据所述温度值控制厨房设备。

Description

基于热信号的自动检测系统

本申请是申请号为202010435793.5、申请日为2020年5月21日、名称为“基于热信号的自动检测系统”的中国发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种自动检测系统，具体地，涉及一种基于热信号进行电子设备控制及信息提示的自动检测系统。

背景技术

目前的图像处理技术已经能够通过图像传感器获取的图像进行各种自动控制，例如利用图像进行身分辨识并据以控制相关电子设备。

然而，随着隐私权日益受到重视，在公共区域，图像传感器已逐渐不适合作为监视功能以外的自动控制手段。此外，虽然焦电型红外线(PIR)动作传感器开始广泛应用于灯具控制以作为自动开关，以当某区域没有人员时自动关闭灯具以节省电能。然而，PIR动作传感器的运作原理是用于检测移动物体，当物体在检测区域内不移动时，PIR动作传感器则无法产生效用。

有鉴于此，本发明提供一种不使用图像传感器及PIR动作传感器的自动检测系统，可应用于电梯人员检测、尿湿检测、炉火检测、发温检测以及皮肤温度检测等。

发明内容

本发明还提供一种自动检测系统，其通过显示器显示热检测芯片输出的多个温度值的二维分布，以提供使用者下厨的参考依据。

本发明提供一种包含炉具、热检测装置以及主机的自动检测系统。所述热检测装置具有包含所述炉具的视野，并用于以预定频率输出物体温度值。所述主机接收所述物体温度值，并用于根据所述物体温度值控制抽风机、所述炉具及显示器至少其中一者。

本发明还提供一种包含热检测装置以及主机的自动检测系统。所述热检测装置具有包含炉具的视野，并用于以预定频率输出温度值。所述主机接收所述温度值，并用于根据所述温度值控制厨房设备。

本发明实施例中，热传感器包含单点式(输出一个电压信号)或阵列式(每个图框输出多个电压信号)热电堆式传感器。热检测装置可包含加法电路用于将热传感器的多个像素输出的多个电压信号相加后再进行模拟数字转换，以提升信噪比及精度。

为了让本发明说明的上述和其他目的、特征和优点能更明显，下文将配合所附图示，详细说明如下。此外，在本发明中，相同的构件以相同的符号表示，于此合先述明。

附图说明

图1为本发明实施例的热传感器阵列封装的截面图；

图2为本发明实施例的热检测装置的方框示意图；

图3A至3D为本发明某些实施例的像素合并的示意图；

图4为本发明实施例的自动检测系统的方框示意图；

图5为本发明第一实施方式的自动检测系统的示意图；

图6为本发明第一实施方式的自动检测系统的温度变化的示意图；

图7A为本发明第一实施方式的自动检测系统的数字值变化及斜率变化的示意图，其中电梯厢内无人员；

图7B为本发明第一实施方式的自动检测系统的数字值变化及斜率变化的另一示意图，其中电梯厢内有人员；

图8为本发明第一实施方式的自动检测系统的运作流程图；

图9为本发明第二实施方式的自动检测系统的示意图；

图10为本发明第二实施方式的自动检测系统的运作流程图；

图11为本发明第三实施方式的自动检测系统的示意图；

图12A及12B为本发明第三实施方式的自动检测系统的二维温度分布的示意图；

图13至图16是本发明一种实施例的光学传感器组件的示意图；及

图17至图19是本发明另一种实施例的光学传感器组件的示意图。

附图标记说明

200 热检测装置

400 自动检测系统

40 主机

401 存储

42 显示器

44 扬声器

46 电子设备

具体实施方式

本发明是关于使用单点或阵列式热电堆(thermopile)传感器所输出的电压信号或电压值进行电子设备控制或信息提示(message prompt)，以在不使用图像传感器及焦电型红外线(PIR)动作传感器的前提下提供自动检测系统，可同时解决隐私保护及静态物体检测的问题。

请参照图1所示，其为本发明实施例的热传感器阵列封装10的截面图。热传感器阵列封装10包含电路板11、检测阵列集成电路13、封装体15以及滤镜17。检测阵列集成电路13具有多个阵列排列的检测元件(或称像素)130，例如图3A至图3D显示包含8×8个检测元件。滤镜17用以滤除远红外光以外的光谱。当检测元件130吸收远红外光时，会在元件的两端形成电位差，并输出电压信号作为检测信号。每个检测元件130例如是一个热电堆式传感器，其中，热电堆式传感器吸收远红外光以输出电压信号的原理为已知，故于此不再赘述。藉此，热传感器阵列封装10的多个检测元件130输出多个电压信号或电压值以形成一个图框。

必须说明的是，虽然图1仅显示一组检测阵列集成电路13，但本发明并不限于此。当需要较大的检测范围时，热传感器阵列封装10可包含多组检测阵列集成电路13，以输出多组电压信号或电压值，其详细内容例如参照由相同申请人所共同拥有的美国专利申请号US 16/294,873，申请日为2019年3月6日，发明名称为“单一封装内包含多个感测元件阵列的远红外线感测装置”，其全部内容在此并入作为参考。

请参照图2，其为本发明实施例的热检测装置200的方框示意图。热检测装置200例如形成芯片封装，其例如以壳体包覆以形成类似照相机的装置，但不限于此。热检测装置200包含热传感器201、行译码器202、列译码器203、放大器204、加法电路205、模拟数字转换器(ADC)206、第一校正计算电路207、第二校正计算电路208以及环境温度传感器209。

热传感器201例如包含上述的热传感器阵列封装10。根据行译码器202及列译码器203的控制信号，可依序读出(扫描并取样)热传感器201的各像素的电压信号或电压值Vobj，其中根据行译码器及列译码器的控制信号扫描像素阵列的方式为已知，故于此不再赘述。

本发明中，热传感器201用于检测其视野内物体发出的远红外光。环境温度传感器209可选择红远外光传感器以外的其他温度计，用于检测热检测装置200周围的环境温度，并输出电压信号或电压值Vamb至模拟数字转换器206，其中，根据所使用的不同温度计，环境温度传感器209可先产生电流信号后再转为电压信号Vamb。热传感器201的检测频率，可相同或不同于环境温度传感器209的检测频率。

放大器204例如是，但不限于，可程序化增益放大器(PGA)，用于放大热传感器201输出的电压信号或电压值。必须说明的是，虽然图2仅显示一个放大器204，但本发明并不限于此。热检测装置200可包含多个放大器204，例如每行像素分别耦接一个放大器204以放大所连接的像素行的电压。

加法电路205用于将阵列式热电堆传感器(如果有使用)产生的多个电压信号的数值合并(binning)或相加，以达到提升信噪比(SNR)及增加电压信号的幅度以提升分辨率的目的。本发明中，加法电路205进行合并运算的像素数目或像素范围可根据不同应用决定。例如，图3A中，加法电路205将所有像素(此处以8×8像素阵列为例说明)的电压信号合并(binning)以得到一个电压总和输出至模拟数字转换器206；图3B中，加法电路205仅将中央4×4的窗口的电压信号合并，该4×4窗口外围的其他像素的电压信号维持原本信号，例如产生该4×4窗口相关的一个电压总和及48个单一像素相关的电压信号输出至模拟数字转换器206；图3C中，像素阵列区分为16个区域，加法电路205将每个区域的4个电压信号合并，总共得到16个电压总和输出至模拟数字转换器206；图3D中，像素阵列区分为4个区域，加法电路205将每个区域的16个电压信号合并，总共得到4个电压总和输出至模拟数字转换器206。可以了解的是，图3A至3D中的合并方法仅为例示，并非用以限定本发明。

模拟数字转换器206将来自加法器205的电压信号Vobj或电压总和的电压值转换为数码(digital code)，每个数码具有一个数字值(digital value)。模拟数字转换器206还用于将电压信号Vamb的电压值转换为数字信号。模拟数字转换器206可在相同时间内产生与Vobj相关的数字值不同数目的与Vamb相关的数字值。

第一校正计算电路207用于将未经过合并计算的电压信号相关的数字值转换为温度信号，例如一个电压信号Vobj或Vamb的数字值对应一个温度值或多个电压信号Vobj或Vamb的数字值对应同一个温度值(数字值的分辨率大于温度值分辨率的实施方式)。热检测装置200优选还包含存储210用于事先记录数字值(或数码)与温度值的对应关系或算法，以当从模拟数字转换器206接收一个电压信号Vobj或Vamb的数字值时，第一校正计算电路207即计算出相对应的温度值Vobj或Vamb。

第二校正计算电路208用于将经过合并计算的电压总和(例如将多个电压信号的数值相加)相关的数字值转换为温度信号，例如一个电压总和的数字值对应一个温度值或多个电压总和的数字值对应同一个温度值。由于经过合并的电压总和与未经过合并的电压信号的条件不同，因此另外使用第二校正计算电路208进行数字值至温度值的转换。存储210优选另纪录电压总和的数字值(或数码)与物体温度值Tobj的对应关系或算法，以当从模拟数字转换器206接收一个电压总和的数字值时，第二校正计算电路208即计算出相对应的温度值。一种非限定的实施方式中，第二校正计算电路208仅输出物体温度值Tobj而不输出环境温度值Tamb。

热检测装置200例如包含多任务器(MUX)或切换元件，用于将电压信号的数字值传送至第一校正计算电路207而将电压总和的数字值传送至第二校正计算电路208。一种非限定的实施方式中，热检测装置200可包含两个ADC分别用于转换Vobj及Vamb为数字信号。

因此，热检测装置200用于以彼此相同或不同的预定频率输出数字值(仅与Vobj相关)、物体温度值Tobj及环境温度值Tamb，其中，所述预定频率例如是1～3次/秒，视不同应用定。本发明中，热检测装置200输出的数字值仅包含热传感器201的检测结果以供后续使用(举例说明于后)，但不包含环境温度传感器209的检测结果。环境温度传感器209的检测结果是以第一校正计算电路207转换的环境温度值Tamb输出。

本发明的热检测装置200例如还包含电源管理电路及振荡电路等其他电路，其运作方式为已知，故于此不再赘述。以下接着说明热检测装置200的不同应用方式。

请参照图4所示，其为本发明实施例的自动检测系统400的方框示意图，其包含热检测装置200及主机40以有线或无线方式彼此耦接以进行通讯。热检测装置200可为图2所显示者，其例如配置于电子设备46以根据其检测结果输出数字值、物体温度值Tobj及环境温度值Tamb。主机4例如是桌面计算机、笔记本电脑、平板计算机、智能型手机、中央服务器等具有中央处理器(CPU)和/或微处理单元(MCU)的计算机装置，其可直接配备有显示器42和/或扬声器44，或通过有线或无线方式与显示器42和/或扬声器44耦接。藉此，主机4可从热检测装置200接收数字值、物体温度值Tobj及环境温度值Tamb以控制显示器42、扬声器44和/或电子设备46，其例如是热检测装置200应用的装置。

请参照图5，其为本发明第一实施方式的自动检测系统400的应用示意图。第一实施方式中，至少一热检测装置200(图5例如显示分别配置于电梯厢50内不同位置的5个热检测装置)配置于电梯厢50的天花板或靠近天花板，且每个热检测装置200具有各自的视野FOV(为简化图式仅绘制一个)朝向预定方向检测温度并以预定频率输出温度值。第一实施方式中，由于自动检测系统400是用于检测电梯厢50内是否有人员，热检测装置200的视野FOV优选仅包含电梯厢50内而不包含电梯厢50出入口以外(即电梯外部)的范围。本实施方式中，热检测装置200优选设置于所述入口两侧的上方或电梯厢50的中央上方，且热检测装置200的视野FOV优选不包含电梯厢50的出入口以降低开关门所造成的影响。

如前所述，每个热检测装置200例如分别以预定频率输出数字值、物体温度值Tobj及环境温度值Tamb至主机40，该主机40例如位于电梯厢50外部的中控室、警卫室或由工作人员握持，以供工作人员通过显示器42、扬声器44、灯号或其他手段得知电梯厢50内是否有人。本发明中，显示器42并非显示电梯厢50的内部影像，而是通过文字或图式表示电梯厢50内是否有人员或人员数目，以维护隐私。

第一实施方式中，热检测装置200可包含单点或阵列热电堆式传感器。当热检测装置200包含阵列热电堆式传感器时，热检测装置200包含像素阵列(例如201)用于每隔取样周期输出多个电压信号Vobj(或称为图框)。如前所述，加法电路205用于将所述多个电压信号Vobj(详细而言是经过放大的电压信号)的部分或全部合并以产生电压总和。模拟数字转换器206用于将电压信号Vobj及电压总和转换为数字值。第一校正计算电路207用于根据电压信号Vobj相关的数字值转换并输出物体温度值Tobj。第二校正计算电路208用于根据电压总和相关的数字值转换并输出物体温度值Tobj。可以了解的是，所述数字值的分辨率是根据模拟数字转换器206的分辨率而定，例如0～255，但不限于此。

主机40接收到来自热检测装置200的检测结果后，则分别针对每个热检测装置200计算两个数字值之间的斜率、多个数字值的变化幅度及物体温度值Tobj的温度变化，并根据所述斜率、所述变化幅度及所述温度变化判断电梯厢50内是否有人员。主机40相对每个热检测装置200的输出参数分别判断以得到多个判断结果。以下说明根据一个热检测装置200的输出参数判断人员的方式。

请参照图6所示，其显示电梯厢50内无人和有人时，物体温度值Tobj的变化示意图。从图6中可看出，当人员进出电梯厢50时，会使得物体温度值Tobj发生变化而产生温度变化，例如ΔT1、ΔT2及ΔT3，其中，ΔT1、ΔT2及ΔT3的数值根据人员身高、人员体温、环境温度及其他环境条件可能相同或完全不同。当所述温度变化(可为增加或减少)超出温度阈值时，则可判断人员进出。本发明中，所述温度变化例如是热检测装置200输出的两个相邻(在时间轴上)的物体温度值Tobj的差值，间隔预定时间区间的两个物体温度值Tobj或所述热检测装置200输出的目前物体温度值(例如时间t2)与电梯厢50内无人时(例如时间t1)储存的纪录物体温度值的差值。

换句话说，主机40优选包含存储401用于储存电梯厢50内无人时(例如时间t1)的物体温度值Tobj以作为基准温度，以避免环境温度变化所造成的误判断。主机40可在电梯厢50内持续无人时每经过预定时间更新所述基准温度，或在判断人员进入并离开电梯厢50后更新所述基准温度(例如时间t3)，以增加判断精度。

然而，我们注意到影响物体温度值Tobj的原因很多，故本实施方式进而搭配体温度值Tobj以外的检测参数来判断电梯厢50内是否有人。

请参照图7A，其显示电梯厢50内无人时，数字值(相关于电压信号Vobj或电压总和)变化(表示为实线)及其斜率变化(表示为虚线)的示意图。本实施方式使用数字值进行判断的原因在于数字值的分辨率可设定为大于温度值的分辨率，以得到更精确的判断结果。

第一实施方式中，主机40计算两个数字值之间的斜率，其中，所述两个数字值是热检测装置200输出的两个相邻(在时间轴上)的数字值。如前所述，热检测装置200每秒输出1至3个数字值。当两个数字值之间的斜率超出斜率阈值或斜率阈值范围，例如图7A中的TH1、TH2，则表示电梯厢50的车厢门开启而可能有人员有进出。从图7A可看出，当电梯厢50的车厢门开启及关闭时，会出现明显(超出阈值)的斜率变化。

此外，为增加判断精度，主机40进一步判断多个数字值的变化幅度是否超出编码变化阈值。例如，所述变化幅度优选为所述两个数字值之间的所述斜率超出斜率阈值后的预定时间内的多个数字值的标准偏差，图7A中以Stdev表示，其是在斜率变化回到预定阈值范围(例如TH1～TH2)内后的预定时间内的数字值标准偏差。从图7A可看出，当车厢门开启时斜率超出所述预定阈值范围并在车厢门关闭后回到所述预定阈值范围内。

请同时参照图7B所示，其显示电梯厢50内有人时，数字值变化(表示为实线)及其斜率变化(表示为虚线)的示意图。从图7A及7B图中可看出，两个数字值之间的斜率在车厢门50开启(不论是否有人员进出)时都会超出预定阈值范围(例如TH1至TH2范围)并在车厢门关闭后回到所述预定阈值范围内，故不容易仅根据斜率变化判断是否有人员进出。但从图7A及7B图中还可看出，电梯厢50中有人时，预定时间(例如3至10秒，但不限于)内的多个数字值的变化幅度Stdev(如图7B)相较于电梯厢50中无人时(如图7A)来的大，其原因可考虑为电梯厢50中有人时产生的温度扰动较大。因此，第一实施方式根据三个参数进行人员判断，以有效提升判断精度。图7A及7B图的例子中，编码变化预值例如设定为1.0个编码。

必须说明的是，所述变化幅度并不限于以标准偏差来计算，其可以其他可用以表示数字值的变化的其他参数计算。

请参照图8所示，其为本发明第一实施方式的自动检测系统400的运作流程图，包含下列步骤：产生温度值及数码(步骤S81)；比较数码斜率与斜率阈值THa(步骤S82)；比较数码变化与编码变化阈值THb(步骤S83)；比较温度变化与温度阈值THc(步骤S84)；以及判断电梯厢有人或无人(步骤S85-S86)，其中，THa、THb、THc分别可为数值或数值范围。

请同时参照图4至图8，首先，热检测装置200将检测得的数字值(即数码的数值)、物体温度值Tobj传送至主机40，步骤S81。

本实施方式中，只有当两个数字值之间的斜率超出斜率阈值或阈值范围(参照图7A至图7B)、多个数字值的变化幅度Stdev超出编码变化阈值或阈值范围(参照图7A至图7B)且温度变化大于温度阈值或阈值范围(参照图6)同时成立时，主机40才判断电梯厢50内有人员，步骤S82至S85。当步骤S82至S84其中一个条件不符合，则判断电梯厢50内无人，步骤S86。

不论判断结果为何，主机40都可通过所耦接的表示装置(例如显示器42、扬声器44和/或灯号)来表示电梯厢50内是否有人员，或者通过所耦接行动装置(例如智能型手机、手表等)来表示电梯厢50内是否有人员。

本实施方式中，主机40还可根据环境温度值Tamb检测电梯厢50内的温度是否正常，若太高或太低，同样通过表示装置或行动装置表示警示信息。此外，主机40还可根据环境温度值Tamb调整所述斜率阈值、所述编码变化阈值和/或所述温度阈值，以消除环境变化带来的干扰。

一种非限定的实施方式中，若自动检测系统400包含一个以上热检测装置200，当主机40根据多个热检测装置200的其中一者判断电梯厢50内有人员时，即判断电梯厢50内有人员，而无须根据所有热检测装置200都判断有人时才判断电梯厢50内有人员。

一种非限定的实施方式中，若自动检测系统400包含阵列热电堆式传感器，当主机40根据所述阵列热电堆式传感器的像素阵列的预定数目像素或像素区域(如图3C至图3D的子区域)判断电梯厢50内有人员时，即判断电梯厢50内有人员而无须根据所有像素或像素区域判断有人时才判断有人，其中所述预定数目小于所述像素阵列的像素数目或像素区域数目。根据每个像素或像素区域判断是否有人的方式可参照图8。

其他非限定的实施方式中，阵列式热电堆式传感器仅其中一个像素先被开启，当检测到物体温度值Tobj变化超出温度阈值时才开启其余的像素。

第一实施方式中，当在步骤S85判断电梯厢50有人后，主机40仍持续根据热检测装置200传来的数字值及物体温度值Tobj基于步骤S82及S83判断人员是否离开。例如图7B中，当车厢门开启且人员离开后，曲线则会从图7B回到图7A，而使得变化幅度Stdev小于THb，而可判断电梯厢50内无人。主机40还根据图6判断人员离开电梯厢50。如上所述，主机40更新电梯厢50的基准温度(如图6所示时间t1、t3的温度并不一定相等)以供下一轮判断时使用。

其他实施方式中，自动检测系统400还另包含热检测装置200位于电梯厢50的外部以监测电梯井中是否有人员。

其他实施方式中，自动检测系统400的运作流程图，包含下列步骤：产生温度值；以及根据温度变化判断电梯厢内有人或无人。亦即，不根据热检测装置输出的数字值，而仅根据热检测装置输出的温度值的温度变化判断电梯厢内是否有人员。

请参照图9，其为本发明第二实施方式的自动检测系统400的示意图。本实施方式中，自动检测系统400是应用于尿片的尿湿检测。相较于传统的通过湿度检测器检测尿湿，本实施例的热检测装置200的壳体无须开孔让湿气进入，而可形成封闭结构且不会受到汗水湿气影响。热检测装置200可配置于尿片的不同位置而适用于男性产品或女性产品。

本实施方式的自动检测系统400同样包含热检测装置200及主机40相互耦接。如图9所示，热检测装置200配置于尿片90上并以预定频率输出数字值。本实施方式中，自动检测系统400根据不同应用可输出或不输出物体温度值Tobj。热检测装置200同样可包含单点或阵列热电堆式传感器，并无特定限制。当热检测装置200包含阵列式热传感器时，热检测装置200还对热传感器201输出的多个电压信号的一部份或全部进行前述的合并程序。

主机40与热检测装置200有线或无线耦接以进行通讯。热检测装置200及主机40的范例已说明如上，此处仅针对其运作方式进行说明。

请参照图10所示，其为本发明第二实施方式的自动检测系统400的运作流程图，包括：产生数码(步骤S101)；比较数码斜率与斜率阈值THs(步骤S102)；确认持续时间是否超过时间阈值THt(步骤S103)；以及决定是否发出提醒(步骤S104-S105)。

步骤S101：配置于尿片90上的热检测装置200例如具有按键或开关。当尿片90穿至人体时，可通过所述按键或开关而使得热检测装置200开始运作；或者，当热检测装置200与主机40完成无线连接时热检测装置200自动开始运作。此时，主机40从热检测装置200接收模拟数字转换器206所产生的数字值。本实施方式中，该数字值可为电压信号或电压总和相关的数字值，视所使用的热电堆式传感器的形式而定。由于数字值可被设定为比物体温度值Tobj具有较高的分辨率，故选择使用数字值进行尿湿检测。根据不同实施方式，主机40还从热检测装置200接收物体温度值Tobj以进行重复确认或其他判断。

步骤S102：当依序接收到数字值后，主机40(例如其处理器)计算两个数字值之间的斜率并与斜率阈值THs比较。一种实施方式中，计算所述斜率的所述两个数字值之时间间隔例如为0.5秒至1.5秒，亦即数字值的输出频率为0.5秒至1.5秒。优选的，当选择不同时间间隔时，斜率阈值THs也进行调整。当斜率大于斜率阈值THs时，则进入步骤S103，否则进入步骤S105而不发出提醒。

另一种实施方式中，主机40判断求得的斜率是否介于预定范围，例如大于斜率阈值THs并小于另一斜率阈值，该另一斜率阈值是用以避免主机40误判断因其他因素所导致的斜率变化，由于尿液温度是落在预定范围内。

步骤S103：当主机40判断某两个数字值之间的斜率大于斜率阈值THs或介于预定范围后，接着持续判断接下来的预定时间区间(例如5至7秒)中的多组两个数字值之间的斜率是否持续大于斜率阈值THs或介于预定范围。当依序算出的多斜率个大于斜率阈值THs或介于预定范围的持续时间超过时间阈值THt，则进入步骤S104，否则进入步骤S105而不发出提醒。本实施例中，斜率要大于斜率阈值THs或介于预定范围持续预定时间阈值才判断为尿湿，以避免检测器脱落或脱去尿片90产生的斜率变化导致误判断。

另一实施方式中，步骤S102与S103中的斜率的预定范围可彼此不同，例如S103中，设定THl1<斜率<THu1为预定范围，步骤S102中，设定THl2<斜率<THu2为预定范围，其中THu1>THu2且THl1<THl2，但不限于此。

步骤S104：主机40产生提示信号至表示装置，例如图4的显示器42和/或扬声器44等，或产生提示信号至行动装置，例如智能型手机，以表示提示信息，例如更换尿片等。

某些实施方式中，热检测装置200还输出物体温度值Tobj或环境温度值Tamb至主机40，该主机40当判断物体温度值Tobj或环境温度值Tamb超过预定范围，产生警示信号。例如，当物体温度值Tobj或环境温度值Tamb过高，远高于尿液温度(例如Tobj或Tamb＝40至45度)，主机40则通过所述警示信号通知表示装置或行动装置产生影像或声音等警示信息。

此外，第二实施方式主机的40还可搭配物体温度值Tobj和/或数字值的变化、差异、斜率、波形、预定时间内的标准偏差等重复确认是否发生尿湿状况。

此外，第二实施方式主机40还可根据物体温度值Tobj和/或数字值是否介于预定操作范围以判断尿片是否适当穿戴。

请参照图11，其为本发明第三实施方式的自动检测系统400的示意图。本实施方式中，自动检测系统400是应用于厨房的炉火检测，例如过热、忘记关火、料理协助等。自动检测系统400包含至少一个热检测装置200，该热检测装置200的数目根据欲检测范围而定，并无特定限制。

本实施方式的自动检测系统400同样包含相互耦接的热检测装置200以及主机40。热检测装置200具有包含炉具100的视野FOV，并以预定频率输出物体温度值Tobj。必须说明的是，虽然图11显示热检测装置200配置于炉具100的正上方，但本发明并不限于此，只要其视野FOV能够含盖炉具100则可配置于任何适合角度且炉具100并不限于加热锅子。

主机40有线或无线耦接所述热检测装置200以接收物体温度值Tobj，用于根据所述物体温度值Tobj控制抽风机、炉火、显示器和/或其他厨房内相关设备。主机40可有线或无线耦接电子设备46或内建于电子设备46。

一种非限定的实施方式中，主机40及热检测装置200内建于抽风机。主机40用于当判断物体温度值Tobj超过常温阈值(表示炉火开启)时，开启抽风机，及根据物体温度值Tobj的变化(表示炉火变化)自动调整所述抽风机的风量。在主机40与抽风机分开设置的实施方式中，主机40仍可通过有线或无线方式自动控制抽风机或通过显示器42通知使用者开启抽风机。

另一种非限定的实施方式中，主机40还用于当判断物体温度值Tobj超过高温阈值时，控制表示装置(例如包含显示器42和/或扬声器44)表示警示信息，其中，表示装置可内建于主机40或电子设备46或与其分离。

另一种非限定的实施方式中，当主机40判断热检测装置200的视野FOV内超过预定时间区间没有人体移动，即关闭炉火。本实施方式中，热检测装置200优选包含阵列热电堆式热传感器，以预定频率输出包含多个物体温度值Tobj(例如每个像素输出一个物体温度值)的热图像帧，主机40则可根据所述热图像帧控制显示器以二维影像显示多个物体温度值，例如图12A或图12B所示。图12A中，每个矩形区域例如表示一个像素或像素区域的检测值。例如，显示器42可直接将物体温度值Tobj(例如图12A每个矩形区域内的数值)分别显示于相对应区域。其他实施方式中，显示器42以不同颜色或亮度显示高低温度而不显示物体温度值Tobj，如图12B所示。

藉此，主机40可根据所述热图像帧或二维影像进行各种判断并进行对应提示。例如，当所述热图像帧或二维影像没有包含热物体(例如人体或发热锅铲等)产生位移，则可判断热检测装置200的视野内没有人体移动。

例如，在进行预热锅具时，当主机40判断热图像帧的多个物体温度值Tobj的至少一者大于或等于加温阈值时，控制表示装置表示达到目标温度信息，藉以提醒使用者可放入食材。例如，当主机40判断热图像帧的多个物体温度值Tobj的均匀度低于均匀度阈值时，控制表示装置表示温度不均匀信息，藉以提醒使用者对食材进行翻动。

如果显示器42能够以图12A或12B实时显示目前的温度分布，使用者即能够直接通过显示器42了解目前的操作温度。

一种非限定的实施方式中，热检测装置200还输出环境温度值Tamb至主机40，当主机40判断环境温度值Tamb超过预定温度阈值，可控制开启电扇、冷气等降温设备以降低厨房温度。

可以了解的是，上述实施方式中的数值，包括温度值、数字值、像素数目及各阈值等仅为例示，并非用以限定本发明。虽然上述各实施方式中，主机40仅以通知显示器、扬声器和/或行动装置为例进行说明，但本发明并不限于此。其他实施方式中，主机40可根据计算及判断结果通知或控制智能家庭中的其他电子设备。

例如，本发明实施例的热检测装置200可配置于吹风机上用以检测吹风机运转时头发的温度，并据以调整出风量和/或热风温度，例如调整流经吹风机的电热线的电流值。当头发温度(例如主机40根据物体温度值Tobj判断)超过预定温度阈值时，可降低风量和/或热风温度以避免破坏发质。反之，亦可提高风量和/或热风温度。

例如，本发明实施例的热检测装置200可配置于电暖炉上用以检测电暖炉运转时皮肤表面温度，并据以调整电暖炉的辐射温度和/或热风温度，例如调整通过电暖炉的电热线的电流值。当皮肤温度(例如主机40根据物体温度值Tobj判断)超过预定温度阈值时，可降低辐射温度和/或热风温度以提升使用者经验。反之，亦可提高辐射温度和/或热风温度。

一种实施方式中，本发明实施例的热检测装置200用作为图13至图19的光学传感器320或520，以配置于电路板并被前盖所覆盖。

图13至图16是本发明一种实施例的光学传感器组件300的示意图。光学传感器组件300包括电路板310(例如印制电路板或软性电路板)、光学传感器320、连接器330、以及前盖340。图13为电路板310、光学传感器320、以及连接器330的侧视图。图14为前盖340的后视图。图15为固定于电路板310的前盖340的前视图。图16为电路板310的前视图，此时前盖340尚未安装。连接器330固定于电路板310的后表面352。前盖340固定于电路板310的前表面351。

光学传感器320设置于电路板310上，且和电路板310电性连接。连接器330设置于所述电路板310上。连接器330用于传送电子信号至光学传感器320，连接器330还用于传送来自光学传感器320的电子信号。连接器330还用于在光学传感器320和采用光学传感器组件300的外部电子装置之间传送电子信号。前盖340固定于电路板310且覆盖光学传感器320。前盖340包括光学组件345。光学组件345用于允许具有预定波长的入射光通过，并且将具有所述预定波长的入射光汇聚在光学传感器320上。光学组件345为凸透镜或菲涅耳透镜(Fresnel lens)。

在一个实施例中，光学组件345的外表面353为平面。所述的凸透镜或菲涅耳透镜设置于光学组件345的内表面354。

然而本发明并不限于此。另一实施方式中，光学组件345是一个透明层，用于将入射光引导至光学传感器320，而不汇聚或发散所述入射光。

必须说明的是，虽然图15绘示的光学组件345的外表面353平行于电路板310的前表面351，本发明并不以此为限。光学组件345的外表面353的倾斜方向是由入射光的入射方向决定，光学组件345的外表面353优选垂直于入射光的入射方向。

在一种实施例中，前盖340(包括光学组件345)使用聚乙烯或聚丙烯制成。整个前盖340，包括光学组件345，使用注射成型和一体成型的方式制作。但本发明并不以此为限，一种非限定的实施方式中，光学组件345是和前盖340分别制造，然后冲压嵌入前盖340。

在另一实施例中，光学组件345包括聚乙烯薄膜、聚丙烯薄膜、硅薄膜、锗薄膜、以及类金刚石碳膜其中至少一者。

在一个实施例中，光学传感器320为用于侦测热源温度的远红外光热传感器。所述入射光的所述预定波长处于8微米(micrometer)至12微米的范围。光学组件345允许所述入射光以20％至80％的透光率通过光学组件345。

另一实施例中，光学传感器320为环境光传感器(ambient light sensor)。所述入射光的所述预定波长处于390纳米(nanometer)至700纳米的范围。

光学传感器320藉由侦测穿透光学组件345的入射光产生电子信号。连接器330将所述电子信号传送至电子装置的处理器，以进行预定的控制功能。

一种非限定的实施方式中，前盖340还包括至少一个对准栓341(例如图14所示的两个对准栓341)。电路板310包括至少一个对准孔342(例如图16所示的两个对准孔342)。所述至少一个对准孔342用于收容所述至少一个对准栓341。所述至少一个对准栓341和前盖340一体成型。前盖340还包括至少一个螺丝孔343，所述至少一个螺丝孔343用于收容至少一个螺丝，所述至少一个螺丝用于将前盖340固定于电路板310。

在图14至图16所示的实施例中，前盖340包括两个对准栓341和两个螺丝孔343，且电路板310包括两个对准孔342。在另一实施例中，前盖340可包括更多或更少的对准栓341和更多或更少的螺丝孔343，且电路板310可包括更多或更少的对准孔342。

前盖340还包括收容腔347。收容腔347用于容置固定于电路板310上的光学传感器320。前盖340藉由防水防尘的粘合剂固定于所述电路板310。因此电路板310、所述粘合剂和收容腔347周围的前盖340构成一个密闭空间，以容置并保护光学传感器320，隔绝周围环境中的各种危害，例如水、灰尘、电性损伤和机械损伤。在前盖340藉由粘合剂固定于所述电路板310的情况下，可以省略所述的至少一个螺丝孔343。

必须说明的是，虽然图示的前盖340在两端之间具有弯曲的边缘，本发明并不以此为限。在另一实施例中，前盖340可具有其他形状，例如矩形或菱形。前盖340的形状可根据采用光学传感器组件300的电子装置为了容置光学传感器组件300而设置的开口的形状而决定。

图17至图19是本发明另一种实施例的光学传感器组件500的示意图。光学传感器组件500包括电路板510(例如印制电路板或软性电路板)、光学传感器520、连接器540、前盖530、以及背盖550。图17为电路板510、光学传感器520、连接器540、前盖530以及背盖550的侧视图。图18为电路板510、连接器540、前盖530以及背盖550的后视图。图19为前盖530的前视图。

一种非限定的实施例中，当电路板510与前盖530之间有足够的固定或密封，足以防止水和灰尘接触光学传感器520时，可以省略背盖550。

光学传感器520固定于电路板510的前表面581，且光学传感器520电性连接电路板510。前盖530包括收容腔560，收容腔560至少用于容置光学传感器520。一种非限定的实施例中，收容腔560用于容置电路板510和光学传感器520。前盖530还包括光学组件531。光学组件531用于允许具有预定波长的入射光通过，并且将具有所述预定波长的入射光汇聚在光学传感器520上。光学组件531为凸透镜或菲涅耳透镜。

在一个实施例中，光学组件531的外表面583为平面。所述的凸透镜或菲涅耳透镜设置于光学组件531的内表面584。

然而本发明并不限于此。一种非限定的实施方式中，光学组件531是透明层，用于将入射光引导至光学传感器520，而不汇聚或发散所述入射光。

在一个实施例中，光学传感器520为用于侦测热源温度的远红外光热传感器。所述入射光的所述预定波长处于8微米至12微米的范围。光学组件531允许所述入射光以20％至80％的透光率通过光学组件531。

在另一实施例中，光学传感器520为环境光传感器。所述入射光的所述预定波长处于390纳米至700纳米的范围。

前盖530还包括曲面板533、围绕并连接曲面板533的平面框534以及设置于曲面板533上的墙壁结构570。在另一实施例中，墙壁结构570连接平面框534。收容腔560设置于墙壁结构570中，且由墙壁结构570构成。光学组件531是曲面板533的一部分。在一个实施例中，曲面板533在光学组件531所在的区域具有平面，在其余区域则具有曲面。

光学传感器520和光学组件531的位置互相对应。光学组件531优选平行于光学传感器520的感应平面585。在一个实施方式中，整个曲面板533对于具有所述预定波长的入射光是透明的。在另一个实施方式中，曲面板533仅在光学组件531所在的区域对于具有所述预定波长的入射光是透明的，在其余区域对于具有所述预定波长的入射光则是不透明或半透明的。

在一个实施例中，光学组件531和光学传感器520均不平行于平面框534，且均不垂直于平面框534，如图17所示。平面框534与光学组件531之间的角度差是根据光学传感器组件500的需求而决定。

在另一实施例中，光学组件531和光学传感器520均平行于平面框534。光学组件531是曲面板533其中一部分。电路板510固定于墙壁结构570。曲面板533和墙壁结构570的形状经过特别设计，例如曲面板533和外环壁572的倾斜角度经过特别设计，使光学组件531、光学传感器520以及电路板510均互相平行。若曲面板533和外环壁572的倾斜角度改变，光学组件531和光学传感器520的光线接收角度也随之改变。

墙壁结构570包括内环壁571和外环壁572，内环壁571围绕光学组件531，外环壁572围绕内环壁571。内环壁571和外环壁572在前盖530的不同边缘具有不同高度。例如，内环壁571和外环壁572在前盖530的上边缘的高度较低，且在前盖530的下边缘的高度较高，藉此使得光学传感器520和平面框534之间具有角度差。

内环壁571的一端连接曲面板533，内环壁571的另一端设置开口576。外环壁572的一端连接曲面板533，外环壁572的另一端设置开口577。电路板510的面积介于内环壁571的开口576的面积和外环壁572的开口577的面积之间。也就是说，电路板510的面积大于内环壁571的开口576的面积，且电路板510的面积小于外环壁572的开口577的面积，因此电路板510能容置于外环壁572之内。

收容腔560包括第一腔室561和第二腔室562。第一腔室561用于容置光学传感器520，第二腔室562用于容置电路板510。第一腔室561设置于内环壁571中，第二腔室562设置于外环壁572中。

为了提高机构强度，墙壁结构570还包括多个立脊壁573。所述多个立脊壁573连接内环壁571、外环壁572以及曲面板533。每一个立脊壁573在连接内环壁571和外环壁572的边缘575设置一个凹处574。第二腔室562由所述多个立脊壁573的所述凹处574构成。

一种非限定的实施例中，立脊壁537不设置凹处574，因此不存在第二腔室562。在此实施例中，电路板510固定于内环壁571和所述多个立脊壁573以密封第一腔室561。

一种非限定的实施例中，墙壁结构570不包括立脊壁573。在此实施例中，第二腔室562由外环壁572的开口577构成。

一种非限定的实施例中，墙壁结构570不包括内环壁571。另一个实施例中，墙壁结构570不包括外环壁572。另一个实施例中，墙壁结构570不包括内环壁571和外环壁572。

请参照图18，内环壁571、外环壁572和立脊壁573之间有多处空间。但本发明不以此为限。一种非限定的实施例中，立脊壁573填满了内环壁571和外环壁572之间的所有空间，使得墙壁结构570成为围绕光学组件531和第一腔室561的环形厚壁。

在一个实施例中，前盖530(包括光学组件531)使用聚乙烯或聚丙烯制成。整个前盖530，包括光学组件531和墙壁结构570，使用注射成型和一体成型的方式制作。但本发明并不以此为限，一种非限定的实施方式中，光学组件531是和前盖530分别制造，并使用不同材料制造，然后组合光学组件531和前盖530。

在另一实施例中，光学组件531包括聚乙烯薄膜、聚丙烯薄膜、硅薄膜、锗薄膜、以及类金刚石碳膜其中至少一者。

连接器540固定于电路板510的后表面582，且连接器540和电路板510电性连接。连接器540用于传送电子信号至光学传感器520，连接器540还用于传送来自光学传感器520的电子信号。连接器540还用于在光学传感器520和采用光学传感器组件500的外部电子装置之间传送电子信号。背盖550固定于外环壁572，例如使用防水防尘的粘合剂固定于外环壁572。背盖550用于密封外环壁572的开口577。背盖550设置一个开口555，该开口555用于露出连接器540的一端545。

光学传感器520藉由侦测穿透光学组件531的入射光产生电子信号。连接器540将所述电子信号传送至电子装置的处理器，以进行预定的控制功能。

在一个实施例中，电路板510固定于内环壁571和立脊壁573，例如使用防水防尘的粘合剂固定于内环壁571和立脊壁573。藉此，电路板510、内环壁571、曲面板533以及光学组件531构成一个密闭空间，以容置并保护光学传感器520，以隔绝周围环境中的各种危害，例如水、灰尘、电性损伤和机械损伤。外环壁572和背盖550为光学传感器520提供额外保护，以隔绝周围环境中的各种危害。

在一个实施例中，光学传感器组件500应用于一个电子装置。前盖530还包括至少一个锁定钩532。锁定钩532用于将光学传感器组件500固定于所述电子装置的其余部分。在图17至图19的实施例中，前盖530包括两个锁定钩532。在另一实施例中，前盖530可包括更多或更少数量的锁定钩532。

一种非限定的实施例中，光学传感器组件500藉由其他方式(例如螺丝或粘合剂)固定于所述电子装置。前盖530不包括锁定钩532。

必须说明的是，虽然图中所示的前盖530为矩形，但这仅是范例，本发明不以此为限。在其他实施例中，前盖530可改为其它形状，例如圆形或椭圆形。前盖530的形状可根据采用光学传感器组件500的电子装置用于容置光学传感器组件500的开口形状而决定。

本发明不限定连接器330和连接器540的种类。只要连接器330和连接器540能连接采用光学传感器组件300或光学传感器组件500的电子装置的连接器即可。

综上所述，在自动检测系统中，使用图像传感器会有隐私考量而PIR动作传感器无法检测静止物体。因此，本发明还提供一种使用热电堆式热传感器的自动检测系统(图4)及其运作方法(图8及图10)，其可适用于电梯人员检测、尿湿检测、炉火检测、发温检测以及皮肤温度检测等广泛的应用。

虽然本发明已以上述实例公开，然其并非用于限定本发明，任何本发明所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明说明的精神和范围内，当可作各种的更动与修改。因此本发明的保护范围当视所附的权利要求书所限定者为准。

Claims (10)

1.一种自动检测系统，该自动检测系统包含：

炉具；

热检测装置，该热检测装置具有包含所述炉具的视野，并用于以预定频率输出物体温度值；以及

主机，该主机接收所述物体温度值，并用于根据所述物体温度值控制抽风机、所述炉具及显示器至少其中一者。

2.根据权利要求1所述的自动检测系统，其中所述主机用于：

当判断所述物体温度值超过常温阈值时，开启所述抽风机，及

根据超过所述常温阈值的所述物体温度值的变化自动调整所述抽风机的风量。

3.根据权利要求1所述的自动检测系统，其中所述主机用于：

当判断所述物体温度值超过高温阈值时，控制所述显示器显示警示信息，及

当判断所述视野内预定时间区间内没有人体移动时，关闭所述炉具。

4.根据权利要求1所述的自动检测系统，其中，

所述热检测装置包含阵列热电堆式传感器以所述预定频率输出包含多个物体温度值的热图像帧，且

所述主机控制所述显示器以二维影像显示所述多个物体温度值。

5.根据权利要求4所述的自动检测系统，其中所述主机还用于：

当判断所述多个物体温度值的至少一者大于加温阈值时，控制所述显示器显示达到目标温度信息，及

当判断所述多个物体温度值的均匀度低于均匀度阈值时，控制所述显示器显示温度不均匀信息。

6.一种自动检测系统，该自动检测系统用于进行炉火检测，并包含：

热检测装置，该热检测装置具有包含炉具的视野，并用于以预定频率输出温度值；以及

主机，该主机接收所述温度值，并用于根据所述温度值控制厨房设备。

7.根据权利要求6所述的自动检测系统，其中，所述热检测装置及所述主机内建于抽风机，所述主机用于

当判断所述温度值超过常温阈值时，开启所述抽风机，及

根据超过所述常温阈值的所述温度值的变化自动调整所述抽风机的风量。

8.根据权利要求6所述的自动检测系统，其中，所述厨房设备包含显示器，所述主机用于：

当判断所述温度值超过高温阈值时，控制所述显示器显示警示信息，及

当判断所述视野内预定时间区间中没有人体移动时，关闭所述炉具。

9.根据权利要求6所述的自动检测系统，其中，

所述热检测装置包含阵列热电堆式传感器以所述预定频率输出包含多个温度值的热图像帧。

10.根据权利要求6所述的自动检测系统，其中，所述热检测装置还输出环境温度值至所述主机，所述主机还用于：

当判断所述环境温度值超过预定温度阈值，开启降温设备。

Images