應用於車輛之緊急救援裝置

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本研究的目的是設計出一種裝置，在車輛翻覆， 異常氣體產生或意外被水淹沒時可以處理緊急情 況。該設備放置物固定於副駕駛座的角落，以車用電 源當作裝置電力，並且使用藍芽口連接至手機。一旦 上述三種情況發生，裝置將啟動擋風玻璃並緊急呼叫 救援行動。感測器分為兩個階段，以防止檢測水位或 異常氣體濃度的錯誤。第一個警報是基礎判斷，使車 內人員能夠對情況作出反應。一旦發生第二次警報， 系統將判斷出訊號已經達到警戒值，車內人員處於危 險之中且應立即打開擋風玻璃。這種設計在很大程度 上防止了對汽車的不必要損壞，並確保了車內人員的 安全。 ᙯᔣෟ：自動車窗玻璃開啟裝置，異常情況，車輛， 水位檢測，異常氣體檢測

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近年來，常看到汽車不慎翻覆、開進海裡或誤闖 淹水下水道案例與報導，而駕駛者則因故無法順利逃 生，而造成了不可挽回之意外發生，以及汽車內之空 調氣體循環，所產生之危險氣體，使駕駛者或乘客吸 入過量危險氣體，而造成駕駛者或乘客之永久性傷 害。因此針對上述問題來考量，倘若有一裝置，能夠 在發生汽車翻覆、落水及氣體外漏情況發生時，能夠 自行執行開啟車窗之動作，且撥打緊急電話，使駕駛 者或乘客可以在第一時間逃脫，便可有效增加駕駛者 與乘客之安全逃脫機會，因此本研究以此問題為主要 研究方向與目標，縱觀國內外之汽車安全裝置或其附 件產品，並無此自動車輛救護裝置。

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本研究著重於感測器整合與開關之搭配應用，以 操作簡單及穩定為優先考量，而當確認完所有硬體架 構過後，便可開始著手於電路設計，並以 Arduino Nano 板為主要核心，於整合測試時，可避免發生誤 差與問題。因此每執行一個程序皆須要經過多次測試 與記錄，才可從中取得有效之方案，其系統設計步驟 如圖1.所示。 ဦ1 ր௚నࢍ߹඀ဦ 1 _{亞東技術學院電子工程系} * _{通訊作者：王清松} E-mail：ff020@mail.oit.edu.tw

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本研究整體電路設計規劃如圖2 所示。主要電源 供應是透過車充電源，利用此電源驅動裝置電路，再 透過穩壓電路驅動感測器及週邊電路，達到車窗開啟 和緊急電話的功能。 ဦ2 ፋវ࿪ྮనࢍఢထဦ

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我們主要是利用 MPU-6050 感測器來偵測車輛 傾斜情況，當感測器偵測到車輛傾斜過大的情況，就 會對主控版傳輸訊號，主控版判斷為異常時，主控版 會傳輸訊號到車窗控制電路並啟動車窗，並同步藍芽 傳送至手機APP 上。MPU6050 示意圖如圖 3 所示。 ဦ3 MPU6050 ϯຍဦ

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電路利用繼電器（LU-5H）和電晶體（2SD313） 結合所製成的開關電路。主要運用電晶體的飽和區 （Saturation region）、截止區（Cutoff region），當導

線 1（Wire1）和導線 2（Wire2）導通時，電晶體呈 現飽和區，電晶體形成短路，使繼電器線圈能夠導 通，繼電器NO 腳與 COM 腳導通，傳輸低態訊號。 當導線未導通時，電晶體呈現截止區，而繼電器則不 做動作，維持原來NC 腳與 COM 腳導通，並傳輸高 態訊號，透過高態、低態訊號，晶片可自行設定其動 作，感測電路如圖4 所示。 ဦ4 ͪҜ࿪ྮဦ

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MQ系列有偵測多種氣體的模組，而一氧化碳偵 測所選用的是MQ-7，此感測也是此研究的核心之 一。模組有著類比輸出以及數位輸出，濃度隨著電壓 上升趨近於線性，因此可用來作為濃度判斷依據，感 測器如圖5所示。 ဦ5 MQ-7 ဦ

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本研究所選擇 HC-05 是主從一體的藍牙，一方 面它可以主動搜尋手機做連結也可被動搜尋。運用此 模組只需要規劃數位腳位給 RX、TX 使用就能連結 上，本藍牙也同時俱備了低功率消耗，藍芽模組如圖 6 所示。

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此研究所使用的Arduino Nano 板，板子上的晶 片是使用ATMEGA328P 如圖 7。將需要使用的腳位 進行規劃就能進行控制。控制板主要運用數位與類比 腳位做感測器的控制，透過藍牙模組與手機連接達到 整合的效果。危險狀況發生時會先有警報聲提醒，此 時不會啟動裝置，當危險程度提高時會進行自動啟 動，且立即撥打緊急救援電話，主控裝置流程圖如圖 8 所示。 ဦ7 ATMEGA328P ဦ ဦ8 ͹ଠ྅ཉ߹඀ဦ

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一 氧 化 碳 偵 測 分 為 兩 階 段 ， 第 一 階 段 是 20~300ppm，第二階段是 300~1000ppm 兩者均為不同 的提示音，超過 1000ppm 才會進行自動啟動裝置。 水位則是分為低水位和高水位，低水位做警報提示， 到達高水位時啟動裝置，流程圖如圖8。 ဦ9 ຏീጡ߹඀ဦ

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手機會先與裝置進行連接做初始化動作，當裝置 偵測到危險，啟動車窗玻璃之後，會傳遞一訊號觸發 手機自動撥打緊急電話。手機介面上有主要二個功能 鍵為狀況偵測、聯絡人清單按鈕。透過聯絡人清單按 鈕，可選擇緊急連絡人的電話，並顯示於主畫面上， 狀況偵測按鈕則是可以監控車子的三種狀況，程式介 面如圖9.。 ဦ9 Android ඀ё̬ࢬဦ

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本研究系統完成之成效，以車窗擊破器為核心， 針對危險判斷的水位感測、一氧化碳感測。具有四項 功能：自動彈射裝置、手動擊破按鈕、警報系統，緊 急救援電話，整體功能方塊圖如圖10。 ဦ10 ፋវ͞๴࿪ྮဦ 整體的功能，主要執行流程是當感測器偵測到危 險狀況時，此裝置自動啟動裝置和撥打緊急電話。其 特色在於能夠自動感測，且撥打緊急救援電話，做到 後續的救援動作，是一般車窗擊破器無法達到的，下 列再以條列敘述說明： ●ҋજୁજ 當感測器偵測到危險值時，透過晶片的控制，將 車窗裝置啟動，在危險狀況發生時，能夠第一時間取 代人的反應，迅速達到擊破效果。 ●ᛋಡր௚ 當一氧化碳感測到20~300 ppm，不致命的狀況 時，會有一警報聲提醒駕駛人有狀況發生，以便駕駛 人作必要之處理。而300~1000 ppm 時改變警報，直 接啟動裝置使氣體稀釋。水位感測則是在到達低水位 時，給予警報聲讓駕駛人有所警惕，而達到危險水位 高度時，立刻啟動車窗。 ●ღާା೯࿪ྖ 當裝置系統自動啟動車窗後，透過藍牙與手機做 連結，去撥打事先選擇的緊急聯絡人電話以及通知消 防單位，就算駕駛人失去意識，救援團隊也能夠得知 第一手消息，能用最快的時間抵達救難現場。 本系統裝置於車上之示意圖，如圖11 所示。 ဦ11 ྅ཉᕚٸϯຍဦ

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此研究主要以sensor 控制和手機 Android 的一個 整合應用，以車窗開啟為研究方向，改善現有車窗擊 破器，市面上所販售的產品不具有自動控制和危險偵 測，當意外發生時不能第一時間做最好的救援，因此 本研究的完成，能夠有效縮短逃生時間，增加逃生機 率。此研究的最後目標，希望能夠與車廠結合，在出 廠後能夠成為標準配備或選購配備，能夠真正的發揮 此裝置的運用，能使駕駛人與乘客獲得最大的幫助。

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Emergent rescuable device for vehicle

Ching-Sung Wang

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Zhuo Bo-Yi

1

Gu Jia-Hua

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Lee Ming-Hua

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Liu Bo-Heng

1

Abstract

The purpose of this study was to design a device to deal with emergency situations such as vehicle overturning, abnormal gas generation or accidental flooding of vehicles. The device is placed at the corner of the front windshield and connected to the phone via a Bluetooth interface. Once the situation occurs, it will activate the windshield and make an emergency call to call the following rescue action. The operating device is divided into two steps to prevent errors in detecting water levels or abnormal gas concentrations. The first alert is the original judgment condition that enables the driver to react to the situation. Once the second alarm occurs, the system will recognize that the original response is ineffective or inefficient, the driver is at risk and the windshield should be activated immediately. This design largely prevents unnecessary damage to the car and ensures the safety of the driver and passengers.

Keywords: automatic windshield opening device, abnormal situation, vehicle, water detection, abnormal gas detection

1 _{Oriental Institute of Technology Department of Electronic Engineering} * _{Correspondence author: Wang,Ching-Sung}