環境感測、安全致勝—環安感測系統與周邊應用

智慧家庭內建多種環境感應器，提供偵測與自動控制功能。圖？EnOcean Alliance

由於MEMS感測元件能將感測器微縮，使其應用範圍深入各式微型電子裝置，舉凡智慧型手機、平板、電腦等產品，皆可搭配感測元件來增加使用者體驗。至於在環境感測部分，無論居家、辦公室、企業機房、車載電子、工廠或公共區域等場所，透過感測系統與週邊，即可協助進行各種場所、環境的數據監測，增加營運穩定性與安全性。以下就各式感測系統與相關週邊產品的應用做介紹…

智慧型感測應用  將與人密不可分

行動裝置的智慧化，搭配感測元件的應用，不僅提升消費者體驗，也開拓了MEMS元件的市場。許多產品與行業紛紛加入無線連接與感測的能力，朝向智慧化發展。最近穿戴式裝置的興起，更催生了各式MEMS朝向更微型化、更低耗電的設計，讓智慧手錶、手環、眼鏡等穿戴式產品，能夠具備全天候感測、精準感測等需求。這些產品都須應用到更高度整合、且更省電的慣性感測元件、環境感測元件，甚或光學感應元件，以提供資訊娛樂、健身等度量需求。

至於醞釀中的智慧家庭市場這部分，許多廠商紛紛推出智慧控制與感測產品，除了能夠以無線連接的方式、透過手機或平板來遠程手動控制或監測之外，其裝置均內建多種MEMS環境感測元件，提供溫度、濕度、光線等偵測功能，以自動調節空調溫度，或提供燈光控制功能；另外也有空氣品質、煙霧、一氧化碳濃度的偵測設計等產品，不僅提供家庭防災的預警，也能達到節能的目的，以提升整體生活品質。

家用的智慧型感測系統、週邊商品，會依照其應用目的而內建不同的感應器。例如NEST Learning Thermostat (學習型恆溫器)，就內建了溫度、濕度、近場活動、遠場活動、環境光源等感應器；另一個產品NEST Protect (有害氣體偵測器)，則內建了：光電式煙霧感應器、一氧化碳感應器、熱能感應器、人體活動感測器(含超音波與在場感測器)、環境光源感測器等元件。

上述所提到的在場感測器(occupancy sensor)，大多採用PIR(被動紅外線)元件技術來實作。例如Belkin的WeMo Switch + Motion (智能開關與感應器)，可偵測人體的移動而自動開閉家電。而Lexma的智慧感測LED燈泡，能偵測到有人接近時，就會自動開閉燈泡。另外有些智慧燈具產品，則是採用光度感應設計，當有陽光照進室內時，就會根據室內的照度，來調節室內燈光的亮度，以節省能源。

行車用感測系統  須具備更高規格

除了商用、家用等感測產品之外，許多新一代汽車的車載電子裝置，開始強調與行動裝置的互連性，內建導航與多媒體等資訊娛樂系統，讓開車族享受更高檔的車內娛樂享受。而汽車所使用的感測元件更是多元，上述的技術幾乎都會用到，包含慣性類(偵測煞車、碰撞、加速、輔助車用GPS導航應用等)、光源類(前車防撞指示、倒車雷達、防盜)、環境類(車內恆溫空調)等感應元件，以協助朝向自動化、智慧化行車目標。

由於汽車主要是在戶外使用，因此車用的感測元件必須採用更高的規格等級，以符合戶外寬溫、防水、防震，甚至防泥沙等較嚴苛的環境下使用。在感測元件上，必須具備各種環境修正參數，讓感測數據更加精準。

而車用安全性的感測，還有TPMS (Tire Pressure Monitoring System；胎壓偵測系統)。由於高速公路重大事故中，有7成都是因為「爆胎」引起，因此政府自2014/11、2016/7起強制規定新車、舊車必須安裝TPMS，以減少因胎壓不足的問題所導致車禍發生。

TPMS有分成間接式和直接式的設計。間接式是在汽車出廠時，搭配汽車ABS系統的輪速感測器，可比較車輪之間的轉速不同，來達到監測輪胎狀況；而直接式的產品，就有分成「胎外式」的感應附件(裝在輪胎氣嘴上，可自行DIY)與「胎內式」的感應模組(內建在輪胎內，須進保養廠安裝)，這類直接式TPMS感測模組，具備壓力、溫度、加速度等感應器，能在胎壓不足時，透過螢幕顯示或語音方式來及時提醒駕駛者，以提供駕駛與乘客的行車安全保障。

電腦機房專用的感測系統

機房專屬的環境感測系統，可分成許多環節，包含電力系統(用電品質、電力迴路狀態、電力迴路電流、發電機電力狀態？油箱內的油位等偵測)、空調系統(主機運轉、冷卻系統、運轉狀態等偵測)、消防系統(空氣流量、消防主機運轉、消防感測器迴路運轉等狀態偵測)、機房與門禁管理(溫濕度感測、機器運作狀態偵測、人員進出管制、機櫃管制)、監視系統(影像錄影、寬角度高速移動攝影鏡頭、遠端監視)、設備連動系統(關係表建置、設備連動控制)、警告系統(電子告示板、簡訊、E-MAIL通知等)。

以機房為主的環境控制與感測產品，就具備可擴充性的設計，可以連結多種感應器，包括震動、煙霧、溫度、溫濕度、漏水、風力、結霜、機房門禁狀態、工作人員移動狀態等各式感測器，再搭配監視器，就能夠偵測與監控機房內部的環境狀態，搭配事件記錄等日誌功能，以便機房管理人員能夠即時監控與分析。

善用上述感測系統與週邊的輔助，搭配網路遠端監控功能，就能精準監控與調配各種能源的使用，以建構一座能耗低、高效率、且具備高度安全性的企業機房，為企業提升競爭力。

工業控制與其他場域的感測元件

其他場域的MEMS感測元件部分，像工業等級的專業感測器，就分成：光電感測器、磁性感應器、近接感應器、靜電容感應器、氣壓缸感應器、光纖感應器等類別，並有專屬搭配的配件，可針對不同工業領域的場合與需求做各種的應用。

另外特殊用途的感測器，例如：對比？色彩？螢光？傳送感測器(簡稱CCLT)，在自動化設備上，能在最大速度下透過灰階對比、顏色或厚度變化辨別物體，主要應用印刷或包裝工業。而專業級的位移、距離感測器，可應用在吊運業、倉儲業領域。至於超音波感測器，則可在燈光不足的場所(如隧道、地底、海底等)，做為透明物體或流體的偵測之用。

針對各式流體的特殊量測，有接觸式與非接觸式的感測產品：液位感測器、壓力感測器、溫度感測器、流量感測器、振動？漏液感測器等等。此外，還有針對不同行業的專業需求而設計的感應器。像是視覺感測器、3D影像視覺感測器、區域光柵感測器、線性量測器、陣列感測器、紅外線光傳送器、位置感測器、量測光幕型感測器、槽型感測器、放大器分離型光電感測器、溫度感測器、彩色標籤感測器、雷達波感測器、雷射光感測器。

工廠或公共環境監控應用方面，則有有氣壓感測器、太陽能追蹤器、風速偵測器、馬達轉速偵測器、近接偵測、齒輪速度感測器等機械運作環境等感測設備，確保機械運作正常並提供即時狀況反應。

至於在工廠安全的感測上，則有安全光柵？光幕？圍籬、安全雷射區域掃描器、安全開關？插鞘？鎖、安全視覺感測器、安全控制器、安全模組、安全即停開關、單光軸安全感測器等應用產品，為工作場所的安全需求做好把關。