本年度建築防火科技計畫項下「智慧型消防偵蒐機器人之核心功能加值及邊緣運算技術應用研究」委託研究案之研究團隊(中華大學),於今年10月4日於竹山消防署訓練中心進行驗證實驗。本次驗證係為了解先前年度開發之異質融合即時早期火焰辨識系統(包含火焰影像辨識模型及多元氣體-溫度感知火災識別模型),在接近實際火場環境下能否發揮該有之火災偵蒐功能並能維持資訊傳送穩定性,同時了解感測設備之耐熱性能。
消防署訓練中心是台灣防救災人員訓練的重要基地,佔地 109 公頃,設置各式各樣之實體模擬訓練場,共計 13 類 66 種搶救訓練設施,同時也是中央災害應變中心的中部備援中心。本案由研究團隊接洽申請同意後進行場勘,經實地觀察評估後選擇T1棟2樓作為實驗場所。除運用裝有感測器裝置之機器人載具進行動態偵測外,另設有4處固定感測點,提供資料蒐集比對用。燃燒火源分成現場消防訓練用丙烷氣體燃燒器及自備之汽油油盤,前者可設定成大、中、小火源,但點燃時間因原廠設備設定因素,分別為40、80、120秒,另燃燒氣體主要為CO、CO2,不似後者燃燒時間較長,且燃燒氣體有其他碳氫化合物及懸浮成分。實驗用機器人載具是使用國內製造之消防滅火機器人之基座(拆除上方射水瞄子),機殼內部改裝放置邊緣運算裝置,外部加裝多種氣體、溫度感測器及攝影鏡頭。
本次實驗重點摘述如下:
一、邊緣運算功能測試
利用去年度發展之火焰影像辨識深度學習模型(YOLO model),安裝於固定在機器人載具之邊緣裝置,在機器人行進間,透過攝影機同步進行火焰影像偵搜及辨識,並提供即時影像串流及下載影像數據等功能,可隨時傳送火場資訊供外部消防人員參考。
二、多元氣體及溫度感知火災識別模型
本模型利用火場環境產生之燃燒氣體及溫度等數據資訊,試驗過程可輕易測到燃燒室之多種燃燒氣體及溫度變化,惟數值較低,會影響正確辨識火災時間,可能與採樣位置高度有關,未來可使用採樣立管克服。
三、設備阻熱效果
感測元件、邊緣計算裝置及傳輸裝置等置於防火矽膠布、碳纖維布、耐熱樹脂等三層包覆盒體內,實驗中盒內溫度保持在40℃以下,電子零件裝置運作正常。
本次驗證實驗為國內首次運用機器人偵蒐火場環境資訊之實驗,過程與結果尚稱順利圓滿,後續將據以持續精進。
圖1 實驗場地平面圖
圖2 起火室起火位置偵蒐
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圖3 起火處火勢變大持續監測
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