TWM557689U - 氣體感測裝置 - Google Patents

Abstract

一種氣體感測裝置，包括攝像機、光學感測模組以及高度調整機構。當交通工具進入攝像機的偵測視角內時，攝像機擷取第一影像畫面。第一影像畫面包括交通工具的影像資料。光學感測模組包括發光元件以及光感測器。發光元件設置於高度調整機構上。高度調整機構根據第一影像畫面以帶動發光元件至調整位置，且當交通工具進入氣體感測裝置的感測區域內時，發光元件對交通工具的目標區域發出感測光束。光感測器用以接收且根據來自目標區域的感測光束以感測交通工具內的氣體濃度。

Description

氣體感測裝置

本新型創作是有關於一種氣體感測裝置。

部份的交通事故係因駕駛人醉酒駕駛所引起的，如何防止駕駛人酒後駕車已經被越來越多的人所重視。一般來說，防止醉酒駕駛的方式係透過大量的警力在特定時間以及地段進行盤查，以達到嚇阻的作用，而警員通常會攜帶酒測器一對一地進行盤查以判斷駕駛人是否酒駕，然而，透過這樣的方式不但管理上不易，且費用高昂，還影響了正常的交通秩序。另外，由於酒測器係透過直接接觸被測氣體的方式進行酒精量測，因此不適用於遠程檢測。

另外一種判斷醉酒駕駛的方式是警員會在駐點上的道路旁設置光學感測器。光學感測器發射光束以感測汽車內部的酒精濃度是否過高而判定駕駛人是否酒駕。但由於每一台汽車的駕駛座的高度或多或少都有些不同，光束並不一定每一次都能夠準確地入射汽車內（例如是射往汽車的外殼），而此會導致判定結果的失準。

本新型創作提供一種氣體感測裝置，其可以大幅地提升氣體檢測結果的準確度。

本新型創作的一實施例中的氣體感測裝置用以感測交通工具內的氣體濃度。氣體感測裝置包括攝像機、光學感測模組以及高度調整機構。攝像機適於設置於路燈上，當交通工具進入攝像機的偵測視角內時，攝像機擷取第一影像畫面。第一影像畫面包括交通工具的影像資料。光學感測模組包括發光元件以及光感測器。高度調整機構適於設置於路燈上。發光元件設置於高度調整機構上。高度調整機構根據第一影像畫面以帶動發光元件至調整位置，且當交通工具進入氣體感測裝置的感測區域內時，發光元件對駕駛員發出感測光束，且光感測器用以接收來自目標區域的感測光束，並根據來自目標區域的感測光束以感測交通工具內的氣體濃度。

在本新型創作的一實施例中，上述的攝像機更包括影像辨識處理器。影像辨識處理器對攝像機在偵測視角内的即時影像進行影像辨識以判定交通工具是否進入偵測視角。若是，則影像辨識處理器通知攝像機對當下的即時影像擷取第一影像畫面。

在本新型創作的一實施例中，上述的高度調整機構更包括載體、滑軌以及控制器。發光元件設置於載體上。滑軌適於沿著路燈的本體設置。載體設置於滑軌上且適於沿著滑軌移動。控制器電性連接於攝像機、載體以及發光元件。控制器根據第一影像畫面以計算出目標區域的資訊，並且根據此資訊以控制載體沿著滑軌移動以使發光元件被帶動至調整位置。目標區域為感測光束可自由穿越交通工具的區域，且目標區域的資訊包含取得位於交通工具內的駕駛員的臉部相對道路的水平高度資訊，或者交通工具內鄰近駕駛員兩側窗戶相對於道路的水平高度資訊。

在本新型創作的一實施例中，當發光元件被帶動至調整位置且交通工具進入感測區域後，控制器控制發光元件對交通工具的目標區域發出感測光束。

在本新型創作的一實施例中，上述的光學感測模組更包括第一反射器以及第二反射器。第一反射器配置於感測光束的傳遞路徑上。第二反射器配置於來自於交通工具的感測光束的傳遞路徑上。當交通工具進入氣體感測裝置的該感測區域內時，感測光束進入該目標區域，而後傳遞至第一反射器而被第一反射器反射，且被第一反射器反射後的感測光束再被第二反射器反射以傳遞至光感測器。

在本新型創作的一實施例中，上述的氣體感測裝置更包括開關元件。開關元件電性連接於發光元件。第二反射器更具有開口。開關元件設置於開口且配置於感測光束的傳遞路徑上。

在本新型創作的一實施例中，當發光元件發出感測光束後，開關元件關閉一預設時間。

在本新型創作的一實施例中，當超出預設時間後，開關元件開啟，而使來自第一反射器的感測光束由開口離開。

在本新型創作的一實施例中，上述的第二反射器為球面鏡。

在本新型創作的一實施例中，當光感測器判定交通工具內的氣體濃度大於預設值時。光感測器通知攝像機對當下的即時影像擷取第二影像畫面。第二影像畫面包括交通工具的識別資訊。

在本新型創作的一實施例中，上述的氣體感測裝置更包括無線通訊模組。無線通訊模組電性連接於攝像機以及光感測器。無線通訊模組用以將第二影像畫面以及交通工具內的氣體濃度的感測結果傳送至遠端伺服器。

基於上述，在本新型創作的實施例的氣體感測裝置中，藉由攝像機對在偵測視角內的交通工具擷取第一影像畫面，並且高度調整機構根據第一影像畫面以調整發光元件的位置，以使感測光束能夠順利地傳遞至交通工具的目標區域。因此，本新型創作的氣體感測裝置可以大幅地提升氣體檢測結果的準確度。

為讓本新型創作的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

請參照圖1、圖2A、圖2B以及圖3，在本實施例中，氣體感測裝置100包括攝像機110、光學感測模組120以及高度調整機構130。氣體感測裝置100適於設置於路燈50。於以下的段落中會詳細地說明上述各元件。

攝像機110係指將景物的即時影像透過光電元件轉換成電訊號的光電設備。請參照圖1以及圖3，攝像機110適於設置於路燈50的本體52上。請參照圖2A，攝像機110包括攝像鏡頭112、影像感應器114以及影像辨識處理器116。攝像鏡頭112與影像感應器114連接。影像感應器114與影像辨識處理器116連接。攝像機110的攝像鏡頭112例如是由一至多枚具有屈光度（Refracting Power）的透鏡所構成，其用以接收外界環境的即時影像。攝像機110的攝像鏡頭112具有偵測視角θ。偵測視角θ被定義為攝像鏡頭112能夠接收外界影像的角度範圍。因而攝像機110能夠對此偵測視角θ內的景像進行拍攝。接著，攝像鏡頭112所接收的即時影像可以成像於影像感應器114的成像面，以使影像感應器114感應到即時影像。在本實施例中，影像感應器114的種類例如是電荷耦合元件（Charge-coupled Device, CCD）或者是互補性氧化金屬半導體元件（Complementary Metal-Oxide Semiconductor, CMOS），但不以此為限制。影像辨識處理器116係用以對影像感應器114所感應的即時影像進行影像辨識。

光學感測模組120係指透過光學方式來對氣體濃度進行感測的光學組件。請參照圖2B，光學感測模組120的一種實施態樣係由光收發組件122以及第一反射器124所構成。光收發組件122更包括發光元件1222、第二反射器1224、開關元件1226以及光感測器1228。發光元件1222係指能夠發出光束的光學元件。在本實施例中，發光元件1222為雷射發光元件，其態樣例如為單一個雷射二極體模組（Laser Diode Module）或由多枚雷射二極體模組所構成的矩陣。於其他的實施例中，發光元件1222可以是發光二極體（Light Emitting Diode, LED）或有機發光二極體（Organic Light Emitting Diode, OLED），本新型創作並不以此為限制。第一反射器124與光收發組件122中的第二反射器1224係泛指為具有反射功能的光學元件。在本實施例中，第一反射器124例如是平面鏡（Mirror），第二反射器1224例如是球面鏡（Spherical Mirror），本新型創作並不以此為限制。開關元件1226的一種實施態樣例如是雷射快門開關元件（Laser Shutter）。第二反射器1224具有開口O，且開口O位於發光元件1222的光路上。開關元件1226電性連接於發光元件1222，且設置於開口O且配置於發光元件1222的光路上。光感測器1228係泛指能夠感測光束或者是感測其他電磁能量的感測器。在本實施例中，光感測器1228為光電二極體（Photo Diode, PD），但本新型創作並不以此為限制。

高度調整機構130係泛指能夠調整高度的機構元件。請參照圖1以及圖3，詳細來說，在本實施例中，高度調整機構130的一種實施態樣係由載體132、滑軌134、底座135、控制器136以及頂座137所構成。光收發組件122設置於高度調整機構130上，且例如是設置於高度調整機構130的載體132上。滑軌134適於沿著路燈50的本體52設置，且在滑軌134的相對兩端EN1、EN2分別設置有頂座137與底座135。本體52穿設載體132、底座135以及頂座137。載體132設置於滑軌134上，並適於沿著滑軌134移動。也就是說，載體132可以透過滑軌134在頂座137與底座135之間進行移動。因此，光收發組件120中的發光元件1222藉由載體134的移動而可調整其相對於地面的高度。控制器136電性連接於攝像機110、載體132以及發光元件1222。

於以下的段落中會詳細地說明本實施例的氣體感測裝置的感測流程。

請參照圖1、圖4以及圖7，攝像機110中的影像辨識處理器116對在偵測視角θ內的即時影像進行影像辨識以判定交通工具2是否進入偵測視角θ。詳細來說，交通工具2沿著道路1往方向D1前進，且當交通工具2進入攝像機110的偵測視角θ內時，影像辨識處理器116透過影像分析技術以辨識當下的即時影像是否包括交通工具2。若是，則影像辨識處理器116通知攝像機110對當下的即時影像擷取第一影像畫面S1（如圖4）。接著，第一影像畫面S1則傳送至控制器136進行影像辨識以判定交通工具2之目標區域TR的資訊。在本實施例中，目標區域TR為由發光元件1222發出之感測光束SB可自由穿越交通工具2的區域（如圖7），而目標區域TR的資訊包含取得駕駛員2a的臉部（例如是嘴巴呼氣的大概位置）至道路1的水平高度資訊，或者為交通工具2內鄰近駕駛員2a兩側窗戶W1、W2相對於道路1的水平高度資訊。控制器136可以透過三角幾何演算法以計算出水平高度資訊，於此不贅述詳細演算方式。若否，則影像辨識處理器116持續辨識當下的即時影像是否包括交通工具2。

請參照圖3以及圖5，當控制器136得知目標區域TR的資訊後，則根據目標區域TR的資訊以控制載體132沿著滑軌134移動以使光收發組件122由其初始位置P ₀（其初始高度為H ₀，如圖3所示）被帶動至調整位置P _Ａ（其調整後的高度為H _Ａ，如圖5所示）。由於光收發組件122的高度大致上與發光元件1222的高度相同。如此一來，發光元件1222的高度即可較為符合交通工具2中駕駛員2a的高度。於其他實施例中，由於酒駕者位於交通工具2的一封閉環境，其呼出含有酒精成分的氣體分子自然會充斥於交通工具2內而不僅限於駕駛座鄰近區域，使得本領域通常知識者可適性改變發光元件1222所發射之感測光束SB的高度及/或角度，只要感測光束SB能由目標區域TR穿過交通工具2、且經過交通工具2內封閉環境的氣體、同時又不會直射駕駛員2a的眼睛，此皆屬於本新型創作的範疇。

請參照圖6以及圖7，當發光元件120被帶動至調整位置P _Ａ且交通工具2進入氣體感測裝置100的感測區域SA後，控制器136控制發光元件1222對交通工具2的目標區域TR發出感測光束SB（如圖7所示）。當發光元件1222發出感測光束SB後，感測光束SB依序穿透開關元件1226以及開口O以進入交通工具2的目標區域TR，而後傳遞至第一反射器124而被第一反射器124反射。詳細來說，被第一反射器124反射後的感測光束SB’離開交通工具2後再被第二反射器1224反射並聚焦（即感測光束SB’’）至光感測器1228。請參照圖8，光感測器1228此時位於來自交通工具2的感測光束SB’’的傳遞路徑上，且用以接收此感測光束SB’’。光感測器1228根據此感測光束SB’’以感測交通工具2內的氣體種類以及氣體濃度。光感測器1228根據不同氣體種類的光譜資訊以與感測光束SB’’中的光譜資訊進行比對，而可感測氣體種類以及氣體濃度。在一實施例中，光感測器1228能夠感測的氣體種類例如是酒精，但本新型創作並不以此為限制。

承上述，在本實施例的氣體感測裝置100中，藉由攝像機110對在偵測視角θ內的交通工具2擷取第一影像畫面S1，並且高度調整機構130根據第一影像畫面S1以調整發光元件1222的位置，以使感測光束SB能夠順利地傳遞至交通工具2內。因此，本實施例的氣體感測裝置100可以避免相關技術所遭遇到的光束無法入射汽車內的問題而大幅地提升氣體檢測結果的準確度。

此外，在另一實施例中，當發光元件1222發出感測光束SB後，開關元件1226即關閉一預設時間，以使感測光束SB在第一反射器124、第二反射器1224、交通工具2以及光感測器1228之間進行一至多次的反射。由於光束的行進速度極快，如此一來，感測光束SB可以透過上述的配置方式而可在極短時間內多次來回穿過交通工具2。因此，於此實施例中，光感測器1228可以將每一次入射的感測光束SB’’的光訊號作積分，以增強氣體濃度感測的準確程度。接著，當超出此預設時間後，開關元件1226開啟，而使來自第一反射器124的感測光束SB’能夠經由開口O離開。因此，開關元件1226可以消散感測光束SB’，以避免駕駛員2a受到感測光束SB’照射的不良影響。

請參照圖9，當光感測器1228判定交通工具2內的氣體濃度大於預設值（例如是超過法定的酒測值）時，光感測器1228通知攝像機110對當下的即時影像擷取第二影像畫面S2。第二影像畫面S2包括交通工具2的識別資訊。識別資訊例如是交通工具2的車牌號碼2b或者是其他能夠辨識此交通工具2的資訊，本新型創作並不以此為限制。此外，在本實施例中，氣體感測裝置100更包括無線通訊模組140。無線通訊模組140電性連接於攝像機110與光收發組件122中的光感測器1228。請參照圖10，無線通訊模組140用以將第二影像畫面S2以及交通工具2內的氣體濃度的感測結果傳送至遠端伺服器SER。

在本實施例中，遠端伺服器SER例如是路燈50後方執法人員的伺服器。若光感測器1228的檢測結果是酒精濃度大於法定的酒測值時，無線通訊模組140則將帶有車牌號碼2b的影像畫面S2傳遞至遠端伺服器SER。執法人員可根據此資料對此交通工具2的駕駛人進行初步攔檢。因此，本實施例的氣體感測裝置100能夠達到對行進中的交通工具2進行酒精濃度的自動篩選，大幅地減少執法人員盤查的時間。

綜上所述，在本新型創作的實施例的氣體感測裝置中，藉由攝像機對在偵測視角內的交通工具擷取第一影像畫面，並且高度調整機構根據第一影像畫面以調整發光元件的位置，以使感測光束能夠順利地傳遞至交通工具的目標區域。因此，本新型創作的實施例的氣體感測裝置能夠解決習知技術中所遭遇到的高度不同的問題，而可以大幅地提升氣體檢測結果的準確度。再者，由於本新型創作的實施例的氣體感測裝置包括無線通訊模組，若氣體的檢測結果（例如是酒精的檢測結果）大於法定的設定值時，則無線通訊模組可對後方的遠端伺服器傳送帶有交通工具的識別資訊的第二影像畫面以及氣體感測結果，因此執法人員可根據此資料針對特定的交通工具的駕駛員進行攔檢，而不需要一個一個地進行盤查，提升了盤查的效率。

雖然本新型創作已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本新型創作，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本新型創作的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本新型創作的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

1‧‧‧道路

2‧‧‧交通工具

2a‧‧‧駕駛員

2b‧‧‧車牌號碼

50‧‧‧路燈

52‧‧‧本體

100‧‧‧氣體感測裝置

110‧‧‧攝像機

112‧‧‧攝像鏡頭

114‧‧‧影像感測器

116‧‧‧影像辨識處理器

120‧‧‧光學感測模組

122‧‧‧光收發組件

1222‧‧‧發光元件

1224‧‧‧第二反射器

1226‧‧‧開關元件

1228‧‧‧光感測器

124‧‧‧第一反射器

130‧‧‧高度調整機構

132‧‧‧載體

134‧‧‧滑軌

135‧‧‧底座

136‧‧‧控制器

137‧‧‧頂座

140‧‧‧無線通訊模組

D1‧‧‧方向

EN1、EN2‧‧‧滑軌的相對兩端

H ₀‧‧‧初始高度

H _Ａ‧‧‧調整後的高度

P ₀‧‧‧初始位置

P _A‧‧‧調整位置

SA‧‧‧感測區域

SB‧‧‧感測光束

SB’‧‧‧一次反射後的感測光束

SB”‧‧‧二次反射後的感測光束

TR‧‧‧目標區域

W1、W2‧‧‧窗戶

θ‧‧‧偵測視角

圖1是依照本新型創作的一實施例的一種氣體感測裝置結合路燈的示意圖。 圖2A是圖1中的攝像機的方塊圖。 圖2B是圖1中的光學感應模組的架構示意圖。 圖3是圖1的氣體感測裝置結合路燈且發光元件尚未調整位置的側視示意圖。 圖4是圖1中的攝像機所擷取的第一影像畫面的示意圖。 圖5是圖1的氣體感測裝置結合路燈且發光元件調整位置後的側視示意圖。 圖6是圖1的交通工具進入氣體感測裝置的感測區域內的示意圖。 圖7是圖1的交通工具進入氣體感測裝置的感測區域內的側視示意圖。 圖8是圖7中的光收發組件內部的光路示意圖。 圖9是圖7中的攝像機所擷取的第二影像畫面的示意圖。 圖10是圖1中的氣體感測裝置中的無線通訊模組與遠端伺服器的方塊圖。

Claims (11)

1. 一種氣體感測裝置，用以感測一交通工具內的氣體濃度，該氣體感測裝置包括：一攝像機，適於設置於一路燈上，當該交通工具進入該攝像機的一偵測視角內時，該攝像機擷取一第一影像畫面，其中該第一影像畫面包括該交通工具的影像資料；一光學感測模組，包括一發光元件以及一光感測器；以及一高度調整機構，適於設置於該路燈上，該發光元件設置於該高度調整機構上，其中該高度調整機構根據該第一影像畫面以帶動該發光元件至一調整位置，且當該交通工具進入該氣體感測裝置的感測區域內時，該發光元件對該交通工具之一目標區域發出一感測光束，且該光感測器用以接收來自該目標區域的該感測光束，並根據來自該目標區域的該感測光束以感測該交通工具內的氣體濃度。
2. 如申請專利範圍第1項所述的氣體感測裝置，其中該攝像機更包括一影像辨識處理器，該影像辨識處理器對該攝像機在該偵測視角內的即時影像進行影像辨識以判定該交通工具是否進入該偵測視角，若是，則該影像辨識處理器通知該攝像機對當下的該即時影像擷取該第一影像畫面。
3. 如申請專利範圍第1項所述的氣體感測裝置，其中該高度調整機構更包括：一載體，該發光元件設置於該載體上； 一滑軌，適於沿著該路燈的一本體設置，其中該載體設置於該滑軌上且適於沿著該滑軌移動；以及一控制器，電性連接於該攝像機、該載體以及該發光元件，其中該控制器根據該第一影像畫面以計算出該目標區域的資訊，並且根據該資訊以控制該載體沿著該滑軌移動以使該發光元件被帶動至該調整位置；其中，該目標區域為該感測光束可自由穿越該交通工具的區域，且該目標區域的該資訊包含取得位於該交通工具內的一駕駛員的臉部相對一道路的水平高度資訊，或者該交通工具內鄰近該駕駛員兩側窗戶相對於該道路的水平高度資訊。
4. 如申請專利範圍第3項所述的氣體感測裝置，其中當該發光元件被帶動至該調整位置且該交通工具進入該感測區域後，該控制器控制該發光元件對該交通工具的該目標區域發出該感測光束。
5. 如申請專利範圍第1項所述的氣體感測裝置，其中該光學感測模組更包括：一第一反射器，配置於該感測光束的傳遞路徑上；以及一第二反射器，配置於來自於該交通工具的該感測光束的傳遞路徑上，其中，當該交通工具進入該氣體感測裝置的感測區域內時，該感測光束進入該目標區域，而後傳遞至該第一反射器而被該第一反射器反射， 且被該第一反射器反射後的該感測光束再被該第二反射器反射以傳遞至該光感測器。
6. 如申請專利範圍第5項所述的氣體感測裝置，其中該氣體感測裝置更包括一開關元件，電性連接於該發光元件，該第二反射器更具有一開口，該開關元件設置於該開口且配置於該感測光束的傳遞路徑上。
7. 如申請專利範圍第6項所述的氣體感測裝置，其中當該發光元件發出該感測光束後，該開關元件關閉一預設時間。
8. 如申請專利範圍第7項所述的氣體感測裝置，其中當超出該預設時間後，該開關元件開啟，而使來自該第一反射器的該感測光束由該開口離開。
9. 如申請專利範圍第5項所述的氣體感測裝置，其中該第二反射器為球面鏡。
10. 如申請專利範圍第1項所述的氣體感測裝置，其中當該光感測器判定該交通工具內的氣體濃度大於一預設值時，該光感測器通知該攝像機對當下的即時影像擷取一第二影像畫面，其中該第二影像畫面包括該交通工具的識別資訊。
11. 如申請專利範圍第10項所述的氣體感測裝置，更包括一無線通訊模組，該無線通訊模組電性連接於該攝像機以及該光感測器，該無線通訊模組用以將該第二影像畫面以及該交通工具內的氣體濃度的感測結果傳送至一遠端伺服器。