第一節 研究緣起與背景
目前台灣鋼筋混凝土大約超過三分之二之建築結構已使用超過 30 年以上，
隨著使用年限增加以及各種不同的載重、外力作用與上述自然天災環境影響，皆 會使人們居住的建築房屋結構老劣化，引發結構內外部之危險因子，如老舊建築 之瓷磚剝落。目前高樓層之外牆瓷磚損傷剝落辨視或檢測，都必需籍由垂吊或搭 架方式進行辨視檢測，而紅外線檢測方式處於輔助前者進行判定，在實務中還無 法準確評估高樓層之瓷磚損傷狀態，且近年來國內老舊建築瓷磚剝落事件頻率過 高、甚至造成人員傷亡，故各縣市單位主管機關之行政管理措施或公權力之行使 僅是預防之手段，並無法促使建築物之劣化趨於和緩或重新提升建築物機能。而 在近年來，科技、資訊及無線傳輸快速發展，透過跨領域技術整合，如無人載具、
紅外線鏡頭、無線傳輸與控制技術結合，進行非圖像比對外之創新判讀方法，將 可提昇診斷瓷磚材料內損傷所需資訊，必能節省大量的檢測與維修經費。在永續 發展之原則，不論是管理維護計畫、長期修繕或是持續管理維護之概念，都值得 本研究成果進一步於建築管理或公寓大廈管理法令中予以落實及定期檢測維護，
降底瓷磚剝落之公共安全之建築物。
國內老舊建築超過30 年約有 88 萬棟，且內外牆面仍以水泥砂漿粉光及貼飾 瓷磚為主。但是，台灣地處亞熱帶為海島型氣候，溫度、濕度的差異加上頻繁的 自然災害，導致瓷磚與牆面結構體介面有空洞的狀況。近年來，瓷磚剝落砸傷民 眾事件頻傳。傳統的檢測方法以垂吊法、目視法、打診法為主，都必須藉由垂吊 或搭塔方式進行，效率低且成本較高。因此本研究將以無人飛行載具搭載紅外線 熱像儀，發展準確、高效之外牆瓷磚檢測方法。此方法不僅能夠降低人員垂吊風 險，亦可減少檢測成本。同時，透過飛行載具進行水平觀測，可改善傳統紅外線 檢測高層大樓之測量誤差，以提高老舊建築外牆瓷磚損傷辨視率，並建立本方法 檢測技術手冊及修護對策。
第二節 研究目的與重要性
在國內外採用紅外線方法於老舊建築物量化判定外牆瓷磚可能損傷剝落位 置及範圍之研究較少，且對於高樓層之外牆瓷磚損傷剝落辨視或檢測，都必需籍 由垂吊或搭架方式進行辨視檢測，並有鑒於紅外線熱顯技術結合無人飛行載具 (UAV)應用領域甚廣。因此，國內許多老舊建築大多超過 4 樓層以上之高度，如 何建立實際可行且可量化及可靠度高的辨視檢測技術，應為重要議題。目前無人 機於高空拍照攝影取像已趨成成熟，因無人機空拍都採用六軸陀螺儀懸停，如同 在地面靜止不動拍攝影像，亦不受巷道之影響，本研究將以無人機空拍攝影取像，
並開發遙控紅外線技術進行高層建築物外牆瓷磚剝落損傷定量非破壞性檢測，將 檢測擷取數據上傳雲端進行瓷磚剝落損傷診評估，建立量化可靠度高、成本較低 及全面性高層建築物外牆瓷磚損傷檢測方法。
國內超過30 年以上之老舊建築約 88 萬棟，瓷磚剝落潛在問題將日以遽增。
然而，目前針對建築外部瓷磚損傷(黏著度不足)的相關研究，實務上都是以敲擊 瓷磚表面配合目視檢測來判定瓷磚黏著程度，再配合紅外線技術以瓷磚表面溫度 差異辨視或統計特徵差異，進行瓷竱黏著不足之損傷判定；但因紅外線檢測與辨 視技術的限制，常會受紅外線儀器角度及檢測時溫度差或現地環境(晴、雨天等) 中之各種不確定因素之影響，而造成判定上誤差。為有效降低或預防外牆剝落，
間接維護人民生活安全居住環境，則需要建置定期檢測、預防及維護之管理對策。
在所有條件中，如何快速辨識瓷磚剝落位置、範圍則是最重要部分，故本研究將 以無人機空拍攝影取像，並開發遙控紅外線技術進行高層建築物外牆瓷磚剝落損 傷定量非破壞性檢測，將檢測擷取數據上傳雲端進行瓷磚剝落損傷診評估，建立 量化可靠度高、成本較低及全面性高層建築物外牆瓷磚損傷檢測方法。
第三節 研究方法、內容與步驟
壹、研究方法與內容
本研究分為三大階段，首先製作有/無缺陷之瓷磚牆試體標準組，並模擬不 同溫度之溫度差異之紅外線鏡頭之熱感應能力;進行損傷瓷磚紅外線檢測剝落位 置、範圍等基本辨識率，並測試不同量測距離(2m、3m、4m、5m)之實際顯像範 圍。
無損傷之瓷磚試體量測
損傷之瓷磚試體量測
一般紅外線顯示瓷磚表面溫差之彩色分佈圖，如下圖所示。
損傷瓷磚 紅外線熱影像圖
故本研究第一階段建立靜態時以小型紅外線鏡頭之溫度分析方法，提高瓷磚 損傷非圖像定性判讀方法，明確分析損傷之位置及範圍。在第一部分所採用小型 紅外線鏡頭(熱感應鏡頭)，可支援手機 iOS 及 Android 版本;首先測試紅外線鏡頭 之穩定性，暸解其硬體之系統誤差後，再進行有無缺陷之瓷磚牆試體標準組，並 模擬夏天、冬天之溫度差異之紅外線鏡頭之熱感應能力測試，建立相對應之瓷磚 損傷分析模式。
不同量測距離(2m~5m)
不同量測距離(2m~5m)
第二階段將小型紅外線鏡頭與無人飛行載具結合如下圖所示，製作無人機起 降時之停機模具，再以4G 無線傳輸進行遠端控制載具上之小型紅外線鏡頭 APP 介面，進行高樓瓷磚檢測，進行飛行載具及紅外線整合後之紅外線鏡頭之穩定性、
測試不同量測距離(2m、3m、4m、5m)之實際顯像範圍。
小型紅外線鏡頭APP 介面結合手機 (4G 無傳輸)
無人飛行載具與停機模具
第三階段建置建置之飛行載具及紅外線可量測之擷取範圍(長、寬)、像素(所 對應之實際尺寸)，將高樓之即時顯示瓷磚表面溫差之彩色分佈圖重新繪製之整 合技術，但目前無明確統一之瓷磚損傷判定準則及損傷範圍評估，如下圖所示。
損傷瓷磚 紅外線熱影像圖
貳、研究流程如下所述：
在近年來，科技、資訊及無線傳輸快速發展，透過跨領域技術整合，如無人 載具、紅外線鏡頭、無線傳輸與控制技術結合，進行非圖像比對外之創新判讀方 法，將可提昇診斷瓷磚材料內損傷所需資訊，必能節省大量的檢測與維修經費。
本研究將以無人機空拍攝影取像，並開發遙控紅外線技術進行高層建築物外牆瓷 磚剝落損傷定量非破壞性檢測，將檢測擷取數據上傳雲端進行瓷磚剝落損傷診評 估，建立量化可靠度高、成本較低及全面性高層建築物外牆瓷磚損傷檢測方法。
本研究流程，如圖1-1 所示。
圖1-1 研究流程圖 (資料來源：本研究彙整)
國內外文獻收集
紅外線原理 差異化影像合成 處理
實驗試體製作與 設計
固定 瓷磚缺陷辨識
UAV 瓷磚損傷 辨識
表面溫度特徵分析
實際案例驗證大 樓外牆瓷磚損傷
檢測 瓷磚缺陷影像套
疊合成處理