TW202107080A - 汽車落水逃生系統及其超音波構件 - Google Patents

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Abstract

本發明揭露一種汽車落水逃生系統及其超音波構件，該超音波構件包括有一殼體及一超音波模組，而汽車落水逃生系統係包括有至少一該超音波構件及一主機板。本發明運用超音波的特性，能夠辨別累積於超音波構件內部的障礙物種類及厚度，並判斷是否發出清除障礙物的警訊，藉以維持超音波構件的靈敏度，並進一步避免超音波構件對汽車落水資訊的誤判之汽車落水逃生系統及其超音波構件。

Description

汽車落水逃生系統及其超音波構件
本發明是有關於一種運用超音波的特性，能夠辨別累積於超音波構件內部的障礙物種類及厚度，以判斷是否發出清除障礙物的警訊，藉以維持超音波構件的靈敏度，並進一步避免超音波構件對汽車落水資訊的誤判之汽車落水逃生系統及其超音波構件；本發明也是有關於一種協助將汽車落水資訊快速接收並發出以把握救援先機之汽車落水逃生系統及其超音波構件。
按，在政府的宣導資料中常教育民眾當駕車不慎落水時，因車頭負載引擎的重量而容易下沉，若遇上述情況時，乘坐於車輛內的民眾應保持冷靜，於第一時間解開束縛的安全帶後盡快打開車窗，趁車輛下沉前由車窗口爬出；若是汽車已完全沉入水中，車門將會受水壓的內外差影響而不易打開，電動車窗也會因為進水而無法啟動，此時，汽車約90秒就會完全下沉，受困者必須及時找到車上尖銳物品敲擊前後擋風玻璃，才能有逃生的機會，若無法在短短的90秒內掌握逃生的機會，受困民眾的求生機會將非常渺茫。
中華民國專利第M416576號之『汽車落水自救系統』即用以解決上述之問題，該專利係包括車體、充氣機構、水位感測器及控制單元；車體設有側面，充氣機構位於車體的側面並包括有高壓氣瓶、浮球及浮球控制模組，高壓氣瓶設於車體內，浮球設於車體外，浮球控制模組連結於高壓氣瓶與浮球並包括固定環、氣瓶充氣開關啟動器及驅動器；水位感測器設於車體外，控制單元係與水位感測器及浮球控制模組電連結；藉此，當水位感測器測得水位過高時能夠啟動充氣機構，使充氣機構的浮球迅速充氣，避免車體沈沒，進而拯救駕駛的性命；更進一步地，於車燈頂部設有求救燈，求救燈能夠閃爍發光而讓駕駛者等待救援；然而，當車輛落水時，該水位感測器與該浮筒係因水的浮力作用而往上，但受到彈簧的張力為阻力的緣故，影響了浮筒的作動時間而延誤感測器的訊號發射時間，並延緩浮球充氣之時機，最後導致車內受困人員被救援的時機。
再者，前述專利由於該水位感測器係包括一外殼、一浮筒、一桿體、一彈簧及一感測器，該外殼係設有一底部及一入水孔，該入水口無可避免地實際上會造成雪、砂石、灰塵及其他物體等進入該水位感測器而形成障礙物；其中，雪結成冰後會凍住或塞住彈簧而導致該水位感測器失效，同樣地砂石、灰塵及其他物體經久累積後也會塞住彈簧而導致該水位感測器失效。另外，當雪、砂石、灰塵及其他物體等障礙物進入該水位感測器時，該水位感測器並沒有警示機制來辨別是何種障礙物。這造成車輛的使用者在不知道該水位感測器已經失效的情況下，依然誤信認為該水位感測器運作良好，而將生命安全仰賴一個實際上已經失效的該水位感測器。
本發明主要目的為提供一種汽車落水逃生系統及其超音波構件，其目的在於提供一種能夠辨別障礙物種類，進一步避免超音波構件對汽車落水資訊的誤判，正確地並有效地幫助於汽車落水時將求救訊息快速發出，以掌握救援之先機之汽車落水逃生系統及其超音波構件。
根據本發明之目的，提出一種超音波構件，係至少包括有：一殼體，其內部係容設有一容置空間，該殼體之至少一側部係開設有至少一穿孔，以及至少二對應設置於該穿孔二側之遮蔽片，其中該遮蔽片係與該殼體之該側部夾設一角度；以及一超音波模組，係設置於該容置空間內，該超音波模組係包括有一超音波訊號發射單元、一電性連接該超音波訊號發射單元之第一接收單元、一電性連接該超音波訊號發射單元之第二接收單元、一電性連接該第一接收單元及該第二接收單元之計算單元，以及一電性連接該計算單元之訊號發射單元；該超音波訊號發射單元與該第一接收單元係設置於該容置空間的相對側，該超音波訊號發射單元係設置於該容置空間的上半部，該第一接收單元係設置於該容置空間的下半部；該超音波訊號發射單元及該第二接收單元係設置於該容置空間的相同側，該超音波訊號發射單元及該第二接收單元係設置於該容置空間的上半部；該超音波訊號發射單元係投射一超音波，該超音波具有一穿透波及一反射波，該第一接收單元係接收該穿透波，該第二接收單元係接收該反射波，該超音波訊號發射單元於投射該超音波時，係同步傳遞該超音波的速度至該第一接收單元及該第二接收單元，該反射波的速度係為該超音波的速度；當該第一接收單元分析出該穿透波的速度大於該超音波的速度時，該計算單元係將該第一接收單元所傳遞之該穿透波的速度與內建於該計算單元的一障礙物與速度對照資料庫進行比對，該計算單元比對該穿透波的速度與該障礙物與速度對照資料庫之中數值最接近的一預估穿透波速度，並且從該障礙物與速度對照資料庫之中依照前述數值最接近的該預估穿透波速度對應出一障礙物種類。
如上所述的超音波構件，其中，當該計算單元先對應出該障礙物種類不是水的固態、液態或氣態，且接著當該計算單元再判斷出現另一個該障礙物種類是液態水時，或者當該計算單元再判斷出位於該容置空間的底部的液態水的一水膜厚度超過內建於該計算單元的一落水水膜厚度時，該計算單元產生一落水訊號並傳遞給該訊號發射單元，該訊號發射單元係藉由有線方式或無線方式發出該落水訊號；或者，當該計算單元先對應出該障礙物種類是水的固態或氣態，且接著當該計算單元再判斷出位於該容置空間的底部的液態水的一水膜厚度超過內建於該計算單元的一落水水膜厚度時，該計算單元產生一落水訊號並傳遞給該訊號發射單元，該訊號發射單元係藉由有線方式或無線方式發出該落水訊號；或者，當該計算單元先對應出該障礙物種類是液態水且係形成一水膜於該容置空間的底部，且接著該計算單元係先紀錄一水膜厚度為一初始水膜厚度，再接著當該計算單元再判斷出該水膜厚度從該初始水膜厚度增加至超過內建於該計算單元的一落水水膜厚度時，該計算單元產生一落水訊號並傳遞給該訊號發射單元，該訊號發射單元係藉由有線方式或無線方式發出該落水訊號，且該落水水膜厚度係大於該初始水膜厚度。
如上所述的超音波構件，其中該超音波訊號發射單元於發射該超音波時，係同步傳遞一起始時間至該第二接收單元；該第二接收單元接收該反射波並標記一接收時間，該第二接收單元將該接收時間減去該起始時間即為一時間差，該第二接收單元並根據該時間差分析出一反射距離，該反射距離係為該反射波的速度乘以該時間差，該第二接收單元並將該反射距離傳遞給該計算單元；該計算單元係內建有一反射距離設定值，該水膜厚度係為該計算單元將該反射距離設定值減去該反射距離所得的差異值再乘以二分之一。
如上所述的超音波構件，其中該穿孔與該殼體的底部係形成一高度差，該高度差係為零，該穿孔係位於該殼體的左、右二個該側部與該殼體的底部的交接處。
如上所述的超音波構件，其中當該計算單元判斷出該障礙物種類之後，該計算單元係先產生一障礙物訊號及一障礙物種類訊號。
如上所述的超音波構件，其中該計算單元係將該障礙物訊號及該障礙物種類訊號傳遞給該訊號發射單元，該訊號發射單元係藉由有線方式或無線方式發出該障礙物訊號及該障礙物種類訊號。
如上所述的超音波構件，其中該計算單元係計算一障礙物厚度。
如上所述的超音波構件，其中該超音波訊號發射單元於發射該超音波時，係同步傳遞一起始時間至該第二接收單元；該第二接收單元接收該反射波並標記一接收時間，該第二接收單元將該接收時間減去該起始時間即為一時間差，該第二接收單元並根據該時間差分析出一反射距離，該反射距離係為該反射波的速度乘以該時間差，該第二接收單元並將該反射距離傳遞給該計算單元；該計算單元係內建有一反射距離設定值，該障礙物厚度係為該計算單元將該反射距離設定值減去該反射距離所得的差異值再乘以二分之一。
如上所述的超音波構件，其中該計算單元將該障礙物厚度傳遞給該訊號發射單元，該訊號發射單元係藉由有線方式或無線方式發出該障礙物厚度。
如上所述的超音波構件，其中該計算單元內建有一障礙物厚度上限值，該計算單元將該障礙物厚度與該障礙物厚度上限值相比較，當該障礙物厚度大於或等於該障礙物厚度上限值時，該計算單元係產生一清理障礙物訊號，該計算單元將該清理障礙物訊號傳遞給該訊號發射單元，該訊號發射單元係藉由有線方式或無線方式發出該清理障礙物訊號。
如上所述的超音波構件，其中該障礙物與速度對照資料庫之中的該障礙物種類係包含空氣(Air)、水(Water)、冰(Ice)、雪(Snow)、砂石(Sand)或泥土(Clay)。
此外，根據本發明之目的，本發明人另提出一種汽車落水逃生系統，係設置於一車輛上，該汽車落水逃生系統係至少包括有；至少一如前所述之該超音波構件；以及一主機板，係電性連接該超音波構件，當該主機板接收該訊號發射單元發射之該落水訊號後，該主機板係電性連接該車輛之一馬達以開啟至少一車窗，以及電性連接該車輛之一電磁開關以解開至少一安全帶。
如上所述的汽車落水逃生系統，其中該汽車落水逃生系統係進一步設置有一不斷電系統，該不斷電系統係使該汽車落水逃生系統所需之電力不中斷。
如上所述的汽車落水逃生系統，其中該汽車落水逃生系統係進一步電性連接一安裝於該車輛或該車輛駕駛者所持有之行動通訊裝置其中之一裝置內部的應用程式(Application，APP)，該汽車落水逃生系統係於接收該落水訊號後，啟動該應用程式之自動定位功能。
如上所述的汽車落水逃生系統，其中該應用程式係進一步透過一語音助理或自動撥號其中之一方式進行發送一求救簡訊或一求救電話其中之一功能。
如上所述的汽車落水逃生系統，其中該主機板係進一步電性連接該車輛之一喇叭，以於該主機板接收該落水訊號後啟動該喇叭發出聲響。
如上所述的汽車落水逃生系統，其中該主機板設一控制單元，該控制單元係電性分別連結該馬達、複數個車燈及至少一個該喇叭。
為利 貴審查員瞭解本發明之技術特徵、內容與優點及其所能達成之功效，茲將本發明配合附圖，並以實施例之表達形式詳細說明如下，而其中所使用之圖式，其主旨僅為示意及輔助說明書之用，未必為本發明實施後之真實比例與精準配置，故不應就所附之圖式的比例與配置關係解讀、侷限本發明於實際實施上的權利範圍，合先敘明。
首先，請參閱第1A圖、第1B圖及第1C圖所示，其中本發明之超音波構件(1)係至少包括有：一殼體(11)及一超音波模組(12)。
該殼體(11)，其內部係容設有一容置空間(111)，該殼體(11)之二相對側部係各開設有至少一穿孔(112)，以及至少二對應設置於該穿孔(112)二側之遮蔽片(113)，其中該遮蔽片(113)係與該殼體(11)之該側部夾設一角度(θ)；此外，該角度(θ)係介於5度至65度之間。在本發明其一較佳實施例中，該殼體(11)係為一方形態樣之外殼且內部形成有一個該容置空間(111)，該容置空間(111)填具有空氣，該殼體(11)的左、右二個該側部係各開設有至少一個該穿孔(112)，每個該穿孔(112)的上、下側各設置有一個該遮蔽片(113)，該穿孔(112)與該殼體(11)的底部係形成一高度差(H)，請參閱第1A圖所示；當該高度差(H)為零時該穿孔(112)係位於該殼體(11)的左、右二個該側部與該殼體(11)的底部的交接處，請參閱第1C圖所示。較佳地，該穿孔(112)的上、下側的該遮蔽片(113)係彼此平行，該穿孔(112)的其中一個該遮蔽片(113)係與該殼體(11)之該側部夾設成介於5度至65度之該角度(θ)，另一個該遮蔽片(113)係與該殼體(11)之該側部夾設成該角度(θ)的互補角。其中該遮蔽片(113)與該殼體(11)之間的該角度(θ)係為了防止使用者洗車或雨天或其他非落水因素的水直接濺入該殼體(11)內而產生誤判之情形；或者，該遮蔽片(113)與該殼體(11)之間的該角度(θ)係為了防止霧滴、雪、砂石、灰塵或其他物體等障礙物進入該殼體(11)內。霧大都發生在冬天，晴朗無雲的夜晚，當風很微弱，地面空氣相當穩定，且含有充分水氣時，由於地面迅速之散熱作用，使低空中之水氣冷卻而凝結成小水滴，浮游於近地面空氣中而造成，因此霧會經由該穿孔(112)進入該殼體(11)內形成障礙物。雪是從大氣中的水蒸氣直接凝結而成，由於低溫使得水蒸氣結成冰晶，當氣溫夠低時冰晶會形成雪，因此水蒸氣會經由該穿孔(112)進入該殼體(11)內變成雪而形成障礙物。而細小的砂石及灰塵則無可避免地會由流動的空氣帶入該殼體(11)內，尤其是在汽車高速前進時所帶動的路面上的灰塵飛揚而由該穿孔(112)進入該殼體(11)內形成障礙物。
請參閱第1A圖所示，超音波模組(12)，係設置於該容置空間(111)內，該超音波模組(12)係包括有一超音波訊號發射單元(121)、一電性連接該超音波訊號發射單元(121)之第一接收單元(1221)、一電性連接該超音波訊號發射單元(121)之第二接收單元(122)、一電性連接該第一接收單元(1221)及該第二接收單元(122)之計算單元(123)，以及一電性連接該計算單元(123)之訊號發射單元(124)。請參閱第1B圖所示，該超音波訊號發射單元(121)與該第一接收單元(1221)係設置於該容置空間(111)的相對側，該超音波訊號發射單元(121)係設置於該容置空間(111)的上半部，該第一接收單元(1221)係設置於該容置空間(111)的下半部；該超音波訊號發射單元(121)及該第二接收單元(1222)係設置於該容置空間(111)的相同側，該超音波訊號發射單元(121)及該第二接收單元(1222)係設置於該容置空間(111)的上半部。該超音波訊號發射單元(121)係投射一超音波(U)，該超音波(U)於接觸位於該殼體(11)內部的一障礙物(O)後，該超音波(U)係分為穿透該障礙物(O)後所產生的一穿透波(U1)及碰撞該障礙物(O)後所產生的一反射波(U2)，換言之該超音波(U)具有該穿透波(U1)及該反射波(U2)。特別說明的是，該障礙物(O)可以是水(液態的水)、雪(固態的水)、冰(固態的水)、霧滴(氣態的水)、雪或霧滴融化後所產生的水(液態的水)、砂石、灰塵或其他物體等，該障礙物(O)通常覆蓋於該容置空間(111)內的該殼體(11)的底部，或者該障礙物(O)通常覆蓋該第一接收單元(1221)。該第一接收單元(1221)並分析該超音波(U)之該穿透波(U1)的速度並轉換為對該障礙物(O)之一穿透率或一反射率；該第二接收單元(1222)並分析該超音波訊號發射單元(121)投射該超音波(U)的時間與該第二接收單元(1222)接收該反射波(U2)的時間之間差距的該時間差，或者該第二接收單元(1222)並根據該時間差分析出該障礙物(O)與該超音波模組(12)之該反射距離。
如前所述，該超音波(U)具有該穿透波(U1)及該反射波(U2)，該第一接收單元(1221)係接收該穿透波(U1)，該第二接收單元(1222)係接收該反射波(U2)，該超音波訊號發射單元(121)於投射該超音波(U)時，係同步傳遞該超音波(U)的速度至該第一接收單元(1221)及該第二接收單元(1222)，該反射波(U2)的速度係為該超音波(U)的速度。
該計算單元(123)係將該第一接收單元(1221)所傳遞之該穿透波(U1)的速度與內建於該計算單元(123)的一障礙物與速度對照資料庫(1231)進行比對，該障礙物與速度對照資料庫(1231)係已內建有對應於障礙物(O)的複數個障礙物種類，以及與對應每一個該障礙物種類的一預估穿透波速度。因此，當該穿透波(U1)的速度該第一接收單元(1221)計算出來並且傳遞給該計算單元(123)之後，該計算單元(123)就比對該穿透波(U1)的速度與該障礙物與速度對照資料庫(1231)之中數值最接近的該預估穿透波速度，並且從該障礙物與速度對照資料庫(1231)之中依照這個數值最接近的該預估穿透波速度對應出其中一個該障礙物種類做為該障礙物(O)，以及該障礙物種類的密度與該障礙物種類的音響阻抗。例如，該第一接收單元(1221)分析出該穿透波(U1)的速度為649m/s並傳遞給該計算單元(123)，該計算單元(123)比對該穿透波(U1)的速度649m/s與該障礙物與速度對照資料庫(1231)之中數值最接近的該預估穿透波速度為650m/s，接著從該障礙物與速度對照資料庫(1231)之中依照這個數值最接近的該預估穿透波速度650m/s對應出該障礙物種類為”雪”以做為該障礙物(O)。接著，該計算單元(123)將所判斷出來的該障礙物種類(如前述例子中障礙物為”雪”)形成一障礙物種類訊號並傳遞給該訊號發射單元(124)，該訊號發射單元(124)係藉由有線方式或無線方式發出該障礙物種類訊號給汽車的主機板。如此一來，該超音波模組(12)就具有辨識該殼體(11)內的該障礙物種類的功能，以供駕駛員或維修人員做為後續決策的判斷依據。
以下表一為前述之該障礙物與速度對照資料庫(1231)的部分舉例，該障礙物種類的數量，以及與對應每一個該障礙物種類的該預估穿透波速度，並不以表一為限制。其中，音響阻抗係為密度與預估穿透波速度的乘積，如公式一。公式一：
Figure 02_image001
，其中Z為音響阻抗，ρ為密度，C為預估穿透波速度。 表一
障礙物種類 預估穿透波速度C (m/s) 密度ρ (Kg/m3 ) 音響阻抗Z (Kg/m2 /s)
空氣(Air) 331 0.001293 x103 0.428 x103
水(Water) 1430 1.0x103 1430 x103
冰(Ice) 3400 0.916x103 3114 x103
雪(Snow) 650 0.2x103 130 x103
砂石(Sand) 2000 2.7x103 5400 x103
泥土(Clay) 1800 2.75x103 4950 x103
以下說明第一種實施態樣，請參閱第1D圖所示，藉由該障礙物與速度對照資料庫(1231)，當該計算單元(123)先判斷該障礙物種類不是水的固態、液態或氣態時，該計算單元(123)先不產生一落水訊號，此狀況可能發生於例如該障礙物種類是砂石或泥土由該穿孔(112)進入該殼體(11)內，尤其是在汽車高速前進時所帶動的路面上的灰塵飛揚而由該穿孔(112)進入該殼體(11)內形成障礙物(O)。較佳地，當該計算單元(123)判斷出該障礙物種類之後，該計算單元(123)係先產生一障礙物訊號及一障礙物種類訊號，且該計算單元(123)先不產生一落水訊號，該障礙物訊號係表示出現障礙物，該障礙物種類訊號係記載是何種障礙物。特別說明的是，前述該障礙物訊號或障礙物種類訊號不是該落水訊號且也不包含該落水訊號，該障礙物訊號、障礙物種類訊號及該落水訊號係為三個不相同的訊號。更佳地，該計算單元(123)係將該障礙物訊號及該障礙物種類訊號傳遞給該訊號發射單元(124)，該訊號發射單元(124)係藉由有線方式或無線方式發出該障礙物訊號及該障礙物種類訊號給汽車的主機板。如此一來，該超音波模組(12)就具有辨識該殼體(11)內的該障礙物訊號及該障礙物種類訊號的功能，以供駕駛員或維修人員做為後續決策的判斷依據。請參閱第1E圖所示，接著當汽車發生落水時，大量的液態水(W)快速地從該穿孔(112)進入該容置空間(111)，此時該計算單元(123)再判斷出現另一個該障礙物種類是液態水(W)，或者當該計算單元(123)再判斷出位於該容置空間(111)的底部的液態水(W)的一水膜厚度超過內建於該計算單元(123)的一落水水膜厚度，接著該計算單元(123)產生一落水訊號並傳遞給該訊號發射單元(124)，而該訊號發射單元(124)係藉由有線方式或無線方式發出該落水訊號。特別說明的是，該超音波訊號發射單元(121)於發射該超音波(U)時，係同步傳遞一起始時間至該第二接收單元(1222)；該第二接收單元(1222)接收該反射波(U2)並標記一接收時間，該第二接收單元(1222)將該接收時間減去該起始時間即為一時間差，該第二接收單元(1222)並根據該時間差分析出一反射距離，該反射距離係為該反射波(U2)的速度乘以該時間差，該第二接收單元(1222)並將該反射距離傳遞給該計算單元(123)；該計算單元(123)係內建有一反射距離設定值，該水膜厚度係為該計算單元(123)將該反射距離設定值減去該反射距離所得的差異值再乘以二分之一。當然，同樣地該計算單元(123)也可以計算該障礙物(O)堆積在該容置空間(111)的底部的一障礙物厚度，該障礙物厚度係為該計算單元(123)將該反射距離設定值減去該反射距離所得的差異值再乘以二分之一；該計算單元(123)將該障礙物厚度傳遞給該訊號發射單元(124)，該訊號發射單元(124)係藉由有線方式或無線方式發出該障礙物厚度給汽車的主機板。如此一來，該超音波模組(12)就具有辨識該殼體(11)內的該障礙物厚度的功能，以供駕駛員或維修人員做為後續決策的判斷依據。
該障礙物厚度的計算方式說明如下：該超音波訊號發射單元(121)於發射該超音波(U)時，係同步傳遞一起始時間至該第二接收單元(1222)；該第二接收單元(1222)接收該反射波(U2)並標記一接收時間，該第二接收單元(1222)將該接收時間減去該起始時間即為一時間差，該第二接收單元(1222)並根據該時間差分析出一反射距離，該反射距離係為該反射波(U2)的速度乘以該時間差，該第二接收單元(1222)並將該反射距離傳遞給該計算單元(123)；該計算單元(123)係內建有一反射距離設定值，該障礙物厚度係為該計算單元(123)將該反射距離設定值減去該反射距離所得的差異值再乘以二分之一。另外，該計算單元(123)內建有一障礙物厚度上限值，該計算單元(123)將該障礙物厚度與該障礙物厚度上限值相比較，當該障礙物厚度大於或等於該障礙物厚度上限值時，該計算單元(123)係產生一清理障礙物訊號，該計算單元(123)將該清理障礙物訊號傳遞給該訊號發射單元(124)，該訊號發射單元(124)係藉由有線方式或無線方式發出該清理障礙物訊號給汽車的主機板，以供駕駛員或維修人員做為後續決策的判斷依據。
以下說明第二種實施態樣，特別說明的是，於前述第一種實施態樣的運作機理自當可以被第二種實施態樣所引用，因此不再重複說明。於第二種實施態樣中，當該計算單元(123)先對應出該障礙物種類是水的固態或氣態時，例如該障礙物種類是冰或雪(水的固態，或稱固態水)，或者該障礙物種類是霧滴(水的氣態，或稱氣態水)，該計算單元(123)係先產生一障礙物訊號及一障礙物種類訊號，且該計算單元(123)先不產生一落水訊號，接著當該計算單元(123)再判斷出位於該容置空間(111)的底部的液態水(W)的一水膜厚度超過內建於該計算單元(123)的一落水水膜厚度時，該計算單元(123)產生一落水訊號並傳遞給該訊號發射單元(124)，該訊號發射單元(124)係藉由有線方式或無線方式發出該落水訊號。此狀況可能發生於寒冷的地帶或多霧的地區，該容置空間(111)內部可能存在著霧滴、冰或雪這類的該障礙物(O)，請參閱第1F圖所示，而當汽車發動所產生熱能會逐漸將霧滴、冰或雪凝集或融化，請參閱第1G圖所示，使得於該容置空間(111)的底部形成液態水(W)並形成該水膜厚度。接著再度地如前所述的方式，該第二接收單元(1222)將該反射距離傳遞給該計算單元(123)；該計算單元(123)係內建有該反射距離設定值，該水膜厚度係為該計算單元(123)將該反射距離設定值減去該反射距離所得的差異值再乘以二分之一。特別說明的是，當汽車發生落水時，大量的液態水(W)快速地從該穿孔(112)進入該容置空間(111)，此時該計算單元(123)判斷出位於該容置空間(111)的底部的液態水(W)的該水膜厚度超過內建於該計算單元(123)的該落水水膜厚度，接著該計算單元(123)產生一落水訊號並傳遞給該訊號發射單元(124)，而該訊號發射單元(124)係藉由有線方式或無線方式發出該落水訊號。
以下說明第三種實施態樣，特別說明的是，於前述第一種實施態樣及第二種實施態樣的運作機理自當可以被第三種實施態樣所引用，因此不再重複說明。當該計算單元(123)先對應出該障礙物種類是液態水(W)且係形成一水膜於該容置空間(111)的底部，該計算單元(123)係先產生一障礙物訊號及一障礙物種類訊號，且該計算單元(123)先不產生一落水訊號，該計算單元(123)係先紀錄一水膜厚度為一初始水膜厚度，接著當該計算單元(123)再判斷出該水膜厚度從該初始水膜厚度增加至超過內建於該計算單元(123)的一落水水膜厚度時，該計算單元(123)產生一落水訊號並傳遞給該訊號發射單元(124)，該訊號發射單元(124)係藉由有線方式或無線方式發出該落水訊號；當然，該落水水膜厚度係大於該初始水膜厚度。此狀況可能發生於該容置空間(111)內部已經存在液態水(W)，請參閱第1H圖所示，使得於該容置空間(111)的底部形成液態水(W)並形成該水膜厚度。接著再度地如前所述的方式，該第二接收單元(1222)將該反射距離傳遞給該計算單元(123)；該計算單元(123)係內建有該反射距離設定值，該水膜厚度係為該計算單元(123)將該反射距離設定值減去該反射距離所得的差異值再乘以二分之一。當汽車發生落水時，大量的液態水(W)快速地從該穿孔(112)進入該容置空間(111)，此時該計算單元(123)判斷出位於該容置空間(111)的底部的液態水(W)的該水膜厚度超過內建於該計算單元(123)的該落水水膜厚度，接著該計算單元(123)產生一落水訊號並傳遞給該訊號發射單元(124)，而該訊號發射單元(124)係藉由有線方式或無線方式發出該落水訊號。
此外，該穿孔(112)內側部係進一步設置有一透水層(114)，而該透水層(114)係為一含纖維材層或布層；請一併參閱第2圖所示，為本發明超音波構件其二較佳實施例之裝置設置方塊圖，其中以含纖維材層或布層態樣顯示之該透水層(114)係設置於該等穿孔(112)之內部，可用以阻擋外部的灰塵，達到預防因灰塵而產生之誤判而影響落水資訊之運作。
再者，為了達到上述之目的，本發明人另提出一種汽車落水逃生系統(2)，請參閱第3圖與第4圖所示，為本發明汽車落水逃生系統其一較佳實施例之系統設置方塊圖，以及系統運作示意圖，其中本發明之汽車落水逃生系統(2)係至少包括有：至少一如上述之超音波構件(1)及一主機板(21)。
該主機板(21)，係電性連接該超音波構件(1)，該主機板(21)接收該訊號發射單元(124)發射之該落水訊號，該主機板(21)係電性連接一車輛(3)之一馬達(31)以開啟至少一車窗(32)，以及電性連接該車輛(3)之一電磁開關(33)以解開至少一安全帶(34)。此外，該汽車落水逃生系統(2)係進一步設置有一不斷電系統(22)，該不斷電系統(22)係使該汽車落水逃生系統(2)所需之電力不中斷。在本發明其一較佳實施例中，該汽車落水逃生系統(2)係包括一個上述之超音波構件(1)，以及一個該主機板(21) ，該主機板(21)設有一控制單元(211)，而該控制單元(211)係電性連接該車輛(3)之該馬達(31)與該電磁開關(33)，其中該馬達(31)係電性連接該車輛(3)之該車窗(32)，而該電磁開關(33)係電性連接該車輛(3)之該安全帶(34)，當該車輛(3)落水後而該主機板(21)接獲電性連接之該發射單元(124)所發射之該落水訊號後，該主機板(21)係經由該馬達(31)開啟至少一個該車窗(32)，以及經由該電磁開關(33)解開至少一個該安全帶(34)，以利該車輛(3)內之人員順利逃生；此外，該不斷電系統(22)係於該車輛(3)落水而電力中斷後，以提供該汽車落水逃生系統(2)所需之電力。
再者，可分別於該車輛(3)之車頭前側，及車尾後側，及前左車門內，及前右車門內，及後左車門內，及後右車門內各安裝至少一個該超音波構件(1)；當車頭前側之該超音波構件(1)偵測到異常(該落水訊號)時，換言之該主機板(21)接收到該訊號發射單元(124)發射之該落水訊號後，該主機板(21)通知啟動前後之左右兩側車門之車窗及天窗之馬達，使車窗下降及天窗打開；當車尾後側之該超音波構件(1)偵測異常時，該主機板(21)通知啟動開啟前後之左右兩側車門之車窗及天窗之馬達，使車窗下降及天窗打開；當前左車門內之該超音波構件(1)或後左車門之該超音波構件(1)偵測異常時，該主機板(21)通知啟動開啟前右車門之車窗及後右車門之車窗，逃生方向為落水方向之相反側；當前右車門內之該超音波構件(1)或後右車門之該超音波構件(1)偵測異常時，該主機板(21)通知啟動開啟前左車門之車窗及後左車門之車窗。進一步，該車輛(3)之車頂天窗可安裝一個該超音波構件(1)，當車頂之該超音波構件(1)偵測異常時，該主機板(21)控制關閉天窗並開啟所有左右兩側車門之車窗馬達，使車窗下窗。
此外，請一併參閱第5圖所示，為本發明汽車落水逃生系統其二較佳實施例之系統運作示意圖，其中該汽車落水逃生系統(2)係可進一步電性連接一安裝於該車輛(3)或該車輛(3)駕駛者所持有之行動通訊裝置等其中之一種裝置內部的應用程式(4)，該汽車落水逃生系統(2)係於接收該落水訊號後，啟動該應用程式(4)之自動定位功能，其中該應用程式(4)亦可進一步透過一語音助理或自動撥號等其中之一種方式進行發送一求救簡訊或一求救電話等其中之一種功能；在本發明其一較佳實施例中，該車輛(3)內部係連網而設置該應用程式(4)，當該汽車落水逃生系統(2)係於接收該落水訊號後，則電性連接該應用程式(4)而啟動自動定位功能，以讓救援者知悉其落水處；再者，當自動定位功能啟動之同時，該應用程式(4)亦可進一步透過一語音助理進行求救簡訊之發送，同步讓救援者知悉。
再者，請參閱第5圖及第6圖，該主機板(21)之控制單元(211)亦可進一步電性連接該車輛(3)之一喇叭(36)及複數個車燈(35)，以於該主機板(21)接收該落水訊號後啟動該喇叭(36)發出聲響，以及啟動各該車燈(35)閃爍發光。在本發明其一較佳實施例中，該汽車落水逃生系統(2)之該主機板(21)係電性連接該車輛(3)之該喇叭(36)，當該汽車落水逃生系統(2)接收該落水訊號後，則驅動該喇叭(36)發出聲響，以使該救援者透過該聲響找出落水之地點。
由上述之實施說明可知，本發明汽車落水逃生系統及其超音波構件與現有技術與產品相較之下，本發明之汽車落水逃生系統及其超音波構件係運用超音波的特性，能夠辨別累積於超音波構件內部的障礙物種類及厚度，並判斷是否發出清除障礙物的警訊，藉以維持超音波構件的靈敏度，有助於落水資訊快速接收及發出，而能夠把握救援的先機以減少人員傷亡之優勢者。
綜上所述，本發明之汽車落水逃生系統及其超音波構件，的確能藉由上述所揭露之實施例，達到所預期之使用功效，且本發明亦未曾公開於申請前，誠已完全符合專利法之規定與要求。爰依法提出發明專利之申請，懇請惠予審查，並賜准專利，則實感德便。
惟，上述所揭之圖示及說明，僅為本發明之較佳實施例，非為限定本發明之保護範圍；大凡熟悉該項技藝之人士，其所依本發明之特徵範疇，所作之其它等效變化或修飾，皆應視為不脫離本發明之設計範疇。
(1):超音波構件 (11):殼體 (111):容置空間 (112):穿孔 (113):遮蔽片 (114):透水層 (12):超音波模組 (121):超音波訊號發射單元 (1221):第一接收單元 (1222):第二接收單元 (123):計算單元 (1231):障礙物與速度對照資料庫 (124):訊號發射單元 (2):汽車落水逃生系統 (21):主機板 (211):控制單元 (22):不斷電系統 (3):車輛 (31):馬達 (32):車窗 (33):電磁開關 (34):安全帶 (35):車燈 (36):喇叭 (4):應用程式 (H):高度差 (O):障礙物 (U):超音波 (U1):穿透波 (U2):反射波 (W):液態水 (θ):角度
第1A圖：本發明超音波構件之裝置設置方塊圖(一)。 第1B圖：本發明超音波構件之裝置設置示意圖。 第1C圖：本發明超音波構件之裝置設置方塊圖(二)。 第1D圖：本發明超音波構件之第一種實施態樣示意圖(一)。 第1E圖：本發明超音波構件之第一種實施態樣示意圖(二)。 第1F圖：本發明超音波構件之第二種實施態樣示意圖(一)。 第1G圖：本發明超音波構件之第二種實施態樣示意圖(二)。 第1H圖：本發明超音波構件之第三種實施態樣示意圖。 第2圖：本發明超音波構件之另一裝置設置示意圖。 第3圖：本發明汽車落水逃生系統其一較佳實施例之系統設置方塊圖。 第4圖：本發明汽車落水逃生系統其一較佳實施例之系統運作示意圖。 第5圖：本發明汽車落水逃生系統其二較佳實施例之系統設置示意圖。 第6圖：本發明汽車落水逃生系統其二較佳實施例之系統運作示意圖。
(1):超音波構件
(11):殼體
(111):容置空間
(112):穿孔
(113):遮蔽片
(12):超音波模組
(121):超音波訊號發射單元
(1221):第一接收單元
(1222):第二接收單元
(123):計算單元
(1231):障礙物與速度對照資料庫
(124):訊號發射單元
(θ):角度
(H):高度差

Claims (13)

  1. 一種超音波構件，係至少包括有： 一殼體(11)，其內部係容設有一容置空間(111)，該殼體(11)之至少一側部係開設有至少一穿孔(112)，以及至少二對應設置於該穿孔(112)二側之遮蔽片(113)，其中該遮蔽片(113)係與該殼體(11)之該側部夾設一角度(θ)；以及 一超音波模組(12)，係設置於該容置空間(111)內，該超音波模組(12)係包括有一超音波訊號發射單元(121)、一電性連接該超音波訊號發射單元(121)之第一接收單元(1221)、一電性連接該超音波訊號發射單元(121)之第二接收單元(122)、一電性連接該第一接收單元(1221)及該第二接收單元(122)之計算單元(123)，以及一電性連接該計算單元(123)之訊號發射單元(124)；該超音波訊號發射單元(121)與該第一接收單元(1221)係設置於該容置空間(111)的相對側，該超音波訊號發射單元(121)係設置於該容置空間(111)的上半部，該第一接收單元(1221)係設置於該容置空間(111)的下半部；該超音波訊號發射單元(121)及該第二接收單元(1222)係設置於該容置空間(111)的相同側，該超音波訊號發射單元(121)及該第二接收單元(1222)係設置於該容置空間(111)的上半部； 該超音波訊號發射單元(121)係投射一超音波(U)，該超音波(U)具有一穿透波(U1)及一反射波(U2)，該第一接收單元(1221)係接收該穿透波(U1)，該第二接收單元(1222)係接收該反射波(U2)，該超音波訊號發射單元(121)於投射該超音波(U)時，係同步傳遞該超音波(U)的速度至該第一接收單元(1221)及該第二接收單元(1222)，該反射波(U2)的速度係為該超音波(U)的速度； 當該第一接收單元(1221)分析出該穿透波(U1)的速度大於該超音波(U)的速度時，該計算單元(123)係將該第一接收單元(1221)所傳遞之該穿透波(U1)的速度與內建於該計算單元(123)的一障礙物與速度對照資料庫(1231)進行比對，該計算單元(123)比對該穿透波(U1)的速度與該障礙物與速度對照資料庫(1231)之中數值最接近的一預估穿透波速度，並且從該障礙物與速度對照資料庫(1231)之中依照前述數值最接近的該預估穿透波速度對應出一障礙物種類； 其中，當該計算單元(123)先對應出該障礙物種類不是水的固態、液態或氣態，且接著當該計算單元(123)再判斷出現另一個該障礙物種類是液態水(W)時，或者當該計算單元(123)再判斷出位於該容置空間(111)的底部的液態水(W)的一水膜厚度超過內建於該計算單元(123)的一落水水膜厚度時，該計算單元(123)產生一落水訊號並傳遞給該訊號發射單元(124)，該訊號發射單元(124)係藉由有線方式或無線方式發出該落水訊號； 或者，當該計算單元(123)先對應出該障礙物種類是水的固態或氣態，且接著當該計算單元(123)再判斷出位於該容置空間(111)的底部的液態水(W)的一水膜厚度超過內建於該計算單元(123)的一落水水膜厚度時，該計算單元(123)產生一落水訊號並傳遞給該訊號發射單元(124)，該訊號發射單元(124)係藉由有線方式或無線方式發出該落水訊號； 或者，當該計算單元(123)先對應出該障礙物種類是液態水(W)且係形成一水膜於該容置空間(111)的底部，且接著該計算單元(123)係先紀錄一水膜厚度為一初始水膜厚度，再接著當該計算單元(123)再判斷出該水膜厚度從該初始水膜厚度增加至超過內建於該計算單元(123)的一落水水膜厚度時，該計算單元(123)產生一落水訊號並傳遞給該訊號發射單元(124)，該訊號發射單元(124)係藉由有線方式或無線方式發出該落水訊號。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之超音波構件，其中該超音波訊號發射單元(121)於發射該超音波(U)時，係同步傳遞一起始時間至該第二接收單元(1222)；該第二接收單元(1222)接收該反射波(U2)並標記一接收時間，該第二接收單元(1222)將該接收時間減去該起始時間即為一時間差，該第二接收單元(1222)並根據該時間差分析出一反射距離，該反射距離係為該反射波(U2)的速度乘以該時間差，該第二接收單元(1222)並將該反射距離傳遞給該計算單元(123)；該計算單元(123)係內建有一反射距離設定值，該水膜厚度係為該計算單元(123)將該反射距離設定值減去該反射距離所得的差異值再乘以二分之一。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之超音波構件，其中該穿孔(112)與該殼體(11)的底部係形成一高度差(H)，該高度差(H)係為零，該穿孔(112)係位於該殼體(11)的左、右二個該側部與該殼體(11)的底部的交接處。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之超音波構件，其中當該計算單元(123)判斷出該障礙物種類之後，該計算單元(123)係先產生一障礙物訊號及一障礙物種類訊號。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之超音波構件，其中該計算單元(123)係將該障礙物訊號及該障礙物種類訊號傳遞給該訊號發射單元(124)，該訊號發射單元(124)係藉由有線方式或無線方式發出該障礙物訊號及該障礙物種類訊號。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之超音波構件，其中該計算單元(123)係計算一障礙物厚度。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之超音波構件，其中該超音波訊號發射單元(121)於發射該超音波(U)時，係同步傳遞一起始時間至該第二接收單元(1222)；該第二接收單元(1222)接收該反射波(U2)並標記一接收時間，該第二接收單元(1222)將該接收時間減去該起始時間即為一時間差，該第二接收單元(1222)並根據該時間差分析出一反射距離，該反射距離係為該反射波(U2)的速度乘以該時間差，該第二接收單元(1222)並將該反射距離傳遞給該計算單元(123)；該計算單元(123)係內建有一反射距離設定值，該障礙物厚度係為該計算單元(123)將該反射距離設定值減去該反射距離所得的差異值再乘以二分之一。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之超音波構件，其中該計算單元(123)將該障礙物厚度傳遞給該訊號發射單元(124)，該訊號發射單元(124)係藉由有線方式或無線方式發出該障礙物厚度。
  9. 如申請專利範圍第7項所述之超音波構件，其中該計算單元(123)內建有一障礙物厚度上限值，該計算單元(123)將該障礙物厚度與該障礙物厚度上限值相比較，當該障礙物厚度大於或等於該障礙物厚度上限值時，該計算單元(123)係產生一清理障礙物訊號，該計算單元(123)將該清理障礙物訊號傳遞給該訊號發射單元(124)，該訊號發射單元(124)係藉由有線方式或無線方式發出該清理障礙物訊號。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之超音波構件，其中該障礙物與速度對照資料庫(1231)之中的該障礙物種類係包含空氣(Air)、水(Water)、冰(Ice)、雪(Snow)、砂石(Sand)或泥土(Clay)。
  11. 一種汽車落水逃生系統，係設置於一車輛(3)上，該汽車落水逃生系統(2)係至少包括有： 至少一如申請專利範圍第1項所述之超音波構件(1)；以及 一主機板(21)，係電性連接該超音波構件(1)，當該主機板(21)接收該訊號發射單元(124)發射之該落水訊號後，該主機板(21)係電性連接該車輛(3)之一馬達(31)以開啟至少一車窗(32)，以及電性連接該車輛(3)之一電磁開關(33)以解開至少一安全帶(34)。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之汽車落水逃生系統，其中該汽車落水逃生系統(2)係進一步設置有一不斷電系統(22)，該不斷電系統(22)係使該汽車落水逃生系統(2)所需之電力不中斷。
  13. 如申請專利範圍第11項所述之汽車落水逃生系統，其中該汽車落水逃生系統(2)係進一步電性連接一安裝於該車輛(3)或該車輛(3)駕駛者所持有之行動通訊裝置其中之一裝置內部的應用程式(4)，該汽車落水逃生系統(2)係於接收該落水訊號後，啟動該應用程式(4)之自動定位功能。
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