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視覺型火災偵測系統 三秒內緊急通報

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火災只要發現得早,便可以及時撲滅,相對的,人們
的生命財產損失將可降低許多;因此正確、即時通報
的警示系統,一直是消防安全產業的重要課題。
文王雪莉 攝影許育愷 

火雖然為人類生活帶來便利,但若不謹慎控制使用,也會對民眾帶來極大的威脅。根據內政部消防署的統計,在民國95年因火災所造成的財產損失約為新台幣15.58億元,但不可計數的是對受創家庭的影響與傷痛;若能在第一時間,對足以燎原的星星之火提出警示,將可大幅減少生命財產的損失。
工研院能源與環境研究所經過二年多的不斷研發,開發出視覺型火災偵測系統(Video Fire Detection System, VFDS)。能環所電控與感測技術組組長何無忌表示,此項技術的最大優勢是:偵測範圍從以往「點」的偵測,提昇至「面」的監控,因此範圍擴大許多。因為點的偵測是平面,即使火源與感測器在同一直線上,也可能無法偵測到,但是視覺型火災偵測系統的監控範圍是立體、3D,可想而知偵測範圍擴大許多。何無忌舉例說明,研究人員將視覺型火災偵測系統置於11層樓高,結果竟可偵測到地面農民焚燒稻草,而發出警報。
何無忌指出,產品是否能為市場所青睞,技術的創新很重要,但是時機的配合也不可或缺,視覺型火災偵測系統就是適當結合了創新與時機。以技術創新而言,工研院的影像處理技術已發展得相當完善;在時間點上,台灣相關的關鍵零組件的供應鏈已具有優勢,例如CCTV攝影機產業以及晶片產業等。
關鍵技術-抓往火的特性
影像型火災偵測系統在技術的研發上,除了沿襲了工研院的影像處理技術優勢外,何無忌指出,數學運算技術的建立以及火、煙的偵測與判定方式等都是該項技術的核心關鍵。
火是活的、會動的,它會蔓延、長大,所以在偵測、判定上,有其困難度。影像型火災偵測系統的偵測過程,首先是搜尋、接著鎖定要判別的影像、再來做判定工作(影像資料的運算)、然後傳送資料。在搜尋與判定上,首重火、煙辨別模式的建立,何無忌以火的模式建立,作為說明,在火的判定上,最容易將光誤判為火,因此必須以火的特性:會長大、邊際(edge)會閃動、亮度不均勻等,設立and、or的辨別條件,加之數學的運數,以完成火災的判讀工作。
另外,數學運算技術則與判定時間的多寡息息相關。運算技術在影像型火災偵測系統中也運用得最多!這項技術的重要之處,便是要把各方的離散式數據,在最短時間內,加以整合運算、然後做判定。目前而言,判定火焰約需5-10秒、煙霧鑑別則為5秒、物體的移動偵測在3秒內可以完成。


二代產品功能升級
關於技術的研發規劃,目前的產品劃分為version 1(版本一)與version 2(版本二)。version 1是將火災辨識技術以卡片的方式推出,可以與現有的PC以及監視攝影機做整合。如此一來,PC即成為監控的主機。而version 2的產品概念則以晶片整合為出發點,這是視覺型火災偵測系統發展的終極目標,是以進軍高階應用市場為主,如化工廠、核工廠以及船艦等等。這一階段的產品設計是將辨識技術以晶片方式呈現,將之整合進監視攝影機中,這樣的設計,監視攝影機本身就是感測器(sensor),甚至有判定、運算的功能。
至於產品的開發時程,按照能環所的時程規劃,卡片型產品在今年年底會完成;而晶片型產品則預計明年推出,其中最重要的晶片測試將於今年年底展開。在價格區隔方面,卡片型產品因為以鄉鎮鄰里的安全市場為主要目標,設定以千元為基礎;而應用於高階市場的晶片型產品,一個監視攝影機則在一萬元上下。
期待市場的試煉
火災偵測是一個新興市場,台灣消防工安的年產值約為新台幣90億元,該產品將會創造不同的市場區隔,因此未來的商機可期。甚至今年四月視覺型火災偵測系
統在台北世貿所舉行的「台北國際安全博覽會」展出時,也引來美、韓廠商的注目,與該研發團隊頻頻接觸。
台灣在發展此一視覺型火災偵測系統,具有許多實質的優勢。因為不論在監視攝影機的製造,或是晶片設計的能力方面,都是台灣的強項,這兩者都是視覺型火災偵測系統的關鍵零組件或重要的搭配硬體,所以研究團隊會先將此項技術移轉給國內廠商,並在台灣先進行相關的測試,再伺機推向國際市場。
視覺型火災偵測系統雖具有技術的優勢,但何無忌也不諱言的指出,技術還是必須經過市場的試煉,才能真正的成熟、商業化。在判別的有效距離的精準數據確立,以及市場對誤判率的容忍程度上,該系統都有再加強的空間,這也是現階段工研院能環所研發團隊努力的目標。

摘自工業技術與資訊 193期11月號