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消防瞄子燈 打開救災火眼金睛

2018-05-04 14:28能力雜誌

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【文/季平 攝影/陳信翰 圖片提供/工研院】

暗夜熊熊烈火,總是無情奪走因濃煙遮蔽視線的受困生命,打火弟兄每當進入火災現場,唯有「看得清楚」才能迅速控制災情與拯救傷民;如今,隨著工研院消防瞄子燈的問市,消防人員的救援成果可望大大加分。

根據內政部消防署資料,2018年1∼2月份全國火災發生次數為4,209次,起火原因前2名為爐火烹調(625件)及電器因素(535件),傷亡數83人,累積財損1.7億元。

美國愛迪生獎讚聲

成功研發流體驅動照明──消防瞄子燈的工研院綠能與環境研究所溫差發電技術研究室經理廖榮皇博士剛從紐約領取「2018年美國愛迪生獎」(Edison Awards)歸國,以「流體驅動緊急救難技術」(Fluid-Driven Emergency Rescuer, FDER)獲評審團青睞,勇奪「應用科技─商業安全」類銀牌,也是工研院自2015年來第4度榮獲愛迪生獎。愛迪生獎執行總監法蘭克.波納費里亞(Frank Bonafilia)表示,這項技術可擴大應用於全球,讓消防人員的生命更有保障。此技術不僅獲美國最大消防設備商Akron Bass及全球最大電子商務網站Amazon青睞,也受到國際消防大廠TFT(Task Force Tips Fire Fighting Equipment)和Lions Product洽詢訂單。

「流體驅動緊急救難技術」自2008年起榮獲多項國際大獎,例如:德國iF、Reddot、美國IDEA、匹茲堡發明展遠東最佳發明獎、日本Good Design大獎及國家發明獎等,2015年則榮獲全球百大科技研發獎(R&D 100 Awards),2016年榮獲美國NASA Tech Briefs開創未來獎,該技術以「共生式設計」開啟水力發電新應用,已獲全球30件專利。除了消防瞄子燈,「流體驅動緊急救難技術」的另一個應用是搭配室內灑水頭裝置的照明設備,能在灑水時點亮LED燈,並發射雷射光指向出口,有利火場受困者準確判斷出口位置,更能迅速逃生。

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不只For Fun 升級救人任務

事實上,消防瞄子燈並非無心插柳的研發成果,而是工研院綠能與環境研究所溫差發電技術研究室經理廖榮皇博士及研究團隊花了10年時間,從第1代到第5代不斷測試、修改、再測試後的心血結晶,從For Fun到救死扶傷的心路歷程充滿轉折。

清大動力機械系博士畢業的廖榮皇於2001年進入工研院航太中心,2005年轉綠能與環境研究所,同時擁有2個中心的跨界整合能力,截至目前為止,已經拿下20個獎座,擁有32件專利,工研院同事戲稱他為「科技創意點子王」。早期接觸微渦輪的他因為組織改組而進入綠能所,接觸創能、節能與儲能領域,進而發現微渦輪可以運用在園藝灑水或蓮蓬頭灑水器上,「這點子讓我們得到紅點設計獎,但也只是For Fun,慢慢我們發現,這項技術除了有趣外,應該可以做一些不一樣或有意義的運用,比方與室內灑水頭或消防水柱做連結。」廖榮皇形容「好像忽然敲到頭」,靈光乍現!

十年磨一劍 兼顧輕巧性能

廖榮皇進一步說明,消防員在執行任務時需要背負重達30公斤的救災設備,進入火場後通常什麼都看不到,救災狀況很危急,萬一旁邊有個洞或其他不可預料的危險因素,他們可能會受傷,「消防救災主要包含3件事:人員、戰略與設備。基本上他們需要水跟燈,傳統消防照明多採用頭燈或胸燈,這些配備輕巧有餘,但受限於電池容量及體積,照明亮度、續航力及範圍有限,也不容易分辨濃煙流向,若採用強力電筒照明,需要浪費一名人員負責操作,影響救災現場人力調配。

有沒有辦法改善消防員的火場照明設備,又不增加他們的負擔?我們希望透過研發技術與產品多做一點事,保全打火弟兄,也能救更多人,救1、2個人可能會救了好幾個家庭,這也是支持團隊十幾年來的動力。」

2008年起,廖榮皇和他的團隊進入鐵杵磨成繡花針的研發過程。2008∼2010年是第1代消防瞄子燈醞釀期,團隊拿了獎,但思維還環繞在設計概念上。第1代消防瞄子燈設計在消防瞄子前面,有2支把手,發電機在裡面,看來像衝鋒槍,廖榮皇笑說:「外型是有點怪。我記得當時的工研院院長李鍾熙與副總統蕭萬長還曾一起拿著產品拍照。當時覺得自己很厲害,但現在覺得這個產品很『荒謬』,就像iPhone X跟最早期的產品類比,相形之下,早期的作品真的『比較矬』。」

另一方面,因為第1代消防瞄子燈與消防瞄子設計上是2合1,導致必須與既有的消防瞄子產品做競爭,「如果要使用我們的產品,必須汰換或犧牲原來的消防瞄子設備,反而好像我們在跟既有產品競爭,所以推廣不利。」

水壓驅動充電 4年前上陣

第1代消防瞄子燈重量約3公斤,第2代因為附渦輪發電機,光一顆瞄子燈就重達3公斤,加上消防瞄子,2者重達4公斤之多。消防隊試用後紛紛反應「太重」或「角度不好用」,「所以到第3代,重量設計就開始減輕。重量減輕的關鍵在於燈具的設計與材質的改變,之前因為使用鋁合金才會重,後來與塑膠射出廠商合作,改用塑鋼才解決重量問題,同時也符合強度、耐火要求,也通過掉落及粗暴測試。」廖榮皇說。這時的消防瞄子燈已接近商品化雛形。

從不斷蒐集的市場反饋與團隊測試中,廖榮皇及研究團隊逐漸摸索出更好的產品利基,到第3代便出現水柱能量充電設計。「直到第3代消防瞄子燈於2013年問世,我們才越來越掌握到關鍵重點,學習曲線變短後,2014年第4代產品就跟著問世,而且順利進入試量產階段。」

消防瞄子燈最困難的突破點是要能在不影響噴水救災條件下,擷取最少的水壓動能以提供照明及儲能需求。此外,因為是世界上第1個創新產品,沒有參考標的,必須花更多心力去了解使用者需求,尋求及測試多元技術以滿足應用情境。研發過程中也曾面臨資金斷炊危機,廖榮皇說:「所幸工研院內部有針對此類型創新研發計畫的經費申請機制,才解決資金危機,此外,過程中雖有同仁離去,所幸核心成員『同心與互信』順利讓研發計畫最終得以開花結果。」

第4代消防瞄子燈已於全台10個縣市、100個消防局推廣使用,產品由工研院推廣與販售,累績逾3,000場火場測試,產品特點主要在於藉由消防水柱的強大水壓轉動渦輪,驅動在消防瞄子燈上的LED燈,加強照明功能,亮度是頭燈的10倍以上,瞄子燈充飽電可維持1小時,以消防水流驅動渦輪發電,將撒水與照明功能合而為一,提高救災效率。

熱顯像儀加持 輕鬆看穿火點

瞄子燈重量約1公斤,消防瞄子約1∼2公斤,2者以轉接頭連接,組裝時間約30秒。目前,單一瞄子燈售價為9,975元(含稅),已賣出300套,使用壽命至少5年,保固1年,凡國內消防隊均可購買。廖榮皇進一步說明:「台灣每年火場很多,這個產品在室內使用最好,因為戶外很亮,顯得英雄無用武之力,若有毀損如鏡面刮傷,可以送回來由我們維修。」

第4代消防瞄子燈推出後,台南市政府消防局人員曾告訴廖榮皇,利用此裝備曾救出1名受困者,於是有了第5代消防瞄子燈的再進化。第5代產品除了原有的照明功能,更多了熱顯像儀,不僅有效解決照明問題,還能同步偵測到火點及受難人員,熱顯像儀同樣由水壓發電。

廖榮皇說:「選擇搭配熱顯像儀主要考量到消防員在火場時通常會由另一人持熱顯像儀執行任務,在訊息溝通的時效與正確性上不如同一人同時執行2個任務。」第5代消防瞄子燈尚未進入量產階段,但多了熱顯像儀,未來的售價與市場定位勢必與第4代有所區隔。

廖榮皇說,除國內市場外,未來商品可能鎖定北美市場,希望搶攻每年約800億美元的商機。火災發生時,站在第一線救援的打火弟兄扮演重要角色,面對瞬息萬變的火場狀況,「看清楚」成為第一時間災情研判、狀況解除的首要之務。過去,打火弟兄們進入伸手不見五指的火災現場時,可以靠頭燈、胸燈等照明設備支援,但缺點是不夠亮,如今,工研院研發的消防瞄子燈不僅照亮黑暗路,更進一步發揮救援戰力,幫助打火弟兄安全執行任務。

【完整內容請見《能力雜誌》2018年5月號,非經同意不得轉載、刊登】

能力雜誌

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