當我們逛百貨公司時，若遇到火災該往哪裡逃？一般情況下，火災發生時我們會聽到火警廣播語音，通知現場有火災發生，要大家往樓梯間逃生避難。然而，當我們在專櫃通道上要往樓梯間移動時，發現避難方向指示向東、向西或向北，到底哪一個方向正確？當我們決定往其中一個方向前進，到了樓梯間前卻發現已有許多人擠在那裡，我們要往前擠呢？還是轉彎換其他樓梯間看看？但其他樓梯間安全嗎？是否也擠了很多人呢？
逃生避難過程原本就充滿不確定性，從建築避難設施到避難輔助設備、引導設備，都是按照法規規劃設計及安裝施工的，也都是靜態的，要如何讓人有效利用這些設施、設備便成為能否成功逃生避難的關鍵。
人是避難逃生過程中的主角，要讓他知道火災發生時要聽什麼、看什麼、做什麼。如果大樓有個智慧大腦，可以偵測火災發生位置，規劃安全的逃生路徑，透過聲、光動態導引告示板或智慧手持裝置，正確引導人員避難，必將極大地降低傷亡率。
【開發背景】
近年來，超高層建築物、大型購物商場或地下街商場等特殊建築物日益增多，由於各類場所聚集，內部的設計、樓層與樓層之間的逃生動線也變得更為複雜。一旦發生火災，易造成延燒快速、高溫、高熱與濃煙聚積等危險，皆考驗著消防部門的應變能力。而且當火災發生時，濃煙密布、光線昏暗且四處人影竄動，亦導致避難者恐慌不安；再加上因室內動向複雜，逃生時往往只能依靠固定式逃生標示作為逃生依據，若火勢或囤積物堵塞了出口，避難者不僅失去了逃生的黃金時間，也有可能會造成更多的人員傷亡。有鑑於此，本所與中華大學利用近年來全球發展快速的資通訊(Information and Communication Technology, ICT)與物聯網(Internet of Things, IoT) 技術，共同開發出室內安全監控與緊急逃生系統─「全方位智慧感知避難引導系統」，希望在火災發生時能迅速提供人們安全逃生的路徑。
【系統特色】
本系統適用於各式建築物室內環境，尤其面積廣大、走廊通路多且複雜者，更能顯現其優點。平時可監控環境資訊與空間維安，並結合電子看板提供廣告、政令宣導、訊息廣播等應用，當火災危急情況發生時，則能轉變成為一套多實用性的數位逃生導引系統。本系統利用無線感測網路(Wireless Sensor Networks)提供環境資訊，如溫度、濕度、照度等；運用（攝影機）視訊監控人群流動，且結合無線射頻系統(Radio Frequency Identification, RFID)輔助室內人員定位標示；透過持續監控環境資訊及影像辨識技術(Image Identification)，偵測確定火災位置，並標定火源及危險區域。系統能夠利用逃生演算技術，依人員不同接收的位置規劃逃生導引路線，即時將火災訊息傳送至智慧行動裝置(Smart Handheld Device)如手機、PDA與電子看板(Digital Signage)，導引人員到達安全無虞的安全梯。
【系統架構功能】
本系統分為環境感測模組、人員輔助定位模組、數位人流監控模組、智慧型避難系統與資料庫、智慧型手機與數位電子看板、多功能聲光避難指示模組等子系統模組。系統整體結構如圖1，而系統之執行流程如圖2.所示。
圖1.系統整體結構圖
圖2.智慧型避難系統之執行流程圖
- 環境感測模組：使用三合一感測器(溫度、濕度、照度)，必要時可擴增CO/CO2偵測功能，安裝於環境內各區域位置，蒐集資訊並傳送資料庫。
- 人員輔助定位模組：在場所四周裝置主動式RFID 讀取器，監控配戴主動式電子標籤(RFID Tag)之人員定位，可與場所識別證(卡)辨識系統整合。
- 數位人流監控模組：透過攝影機掌握區域內目前人數狀況與人群分佈狀況，並將資訊提供人流監控演算法計算與判斷。透過兩種影像處理演算法在擁擠環境中偵測、追蹤個別的目標物，以及將群體運動軌跡進行偵測分類，以計算區域內活動人數。
- 智慧型避難系統與資料庫：本系統是整體系統的主要核心模組，透過此模組可以控制所有之運行與調整。平時管理者可以透過該系統監控環境資訊，設定數位看板播放廣告等內容，緊急模式啟動時，系統將發送緊急警告給所有模組，並同時轉換模式，持續蒐集環境資訊並開始運算規劃逃生路徑並發送。本系統具有地圖資訊轉換技術，可輕鬆修正建築物平面地圖資訊。本系統採用研究團隊研發之具人群分流能力之逃生導引演算法(DBCS)，運用微觀角度運算整體逃生路徑，當逃生演算法中發生瓶頸現象時，演算法會作分流機制以減緩逃生路徑堵塞的問題。資料庫為儲存環境蒐集數據與運算結果之儲存裝置，可稱為整體系統之儲存核心，在各模組之間做資料交換時，都必須透過資料庫儲存後調用才能使用。
- 智慧型手機與數位電子看板：智慧型手機是一種複合式導引模組，可作為逃生導引用，個人手機將顯示警示通知，使用者按照手機指示方向或地圖導引離開。也可作為提醒推播用，當環境中發生緊急火災時，智慧型手機應用程式會透過GCM推播技術，通知人員開啟逃生導引應用程式，並遵照指示看板或聲光指示模組逃離。數位電子看板負責提供使用者環境相關資訊，環境安全模式下，數位看板模組可提供室內環境品質監控資訊，如溫度、濕度、照度或CO/CO2濃度等相關訊息，或播放商業廣告、政令宣導短片等。發生緊急事件時，數位看板模組將切換至緊急逃生模式，將由資料庫讀取最新逃生路徑，並顯示撥放簡易式箭頭指示，通知逃生者迅速離開現場。
- 多功能聲光避難指示模組：採用字型顯示模組與聲音模組整合方式，當環境中發生火災時，多功能聲光避難指示模組會由無線網路接收指示路徑，變換指示方向並且指向逃生指標，並配合聲音模組分區廣播，做聲控導引，為解決數位看板裝設位置無法在人群低姿態下導引，因此可考量將多功能聲光避難指示模組裝於踢腳板上方之高度最為適宜。
- 全方位智慧感知避難引導系統」係整合本所近四年相關研究成果所彙整的智慧化產品雛型，目前已獲得我國專利2項，並有多項相關專利審查中，亦曾參加2015年臺北國際發明展、德國紐倫堡世界發明展皆有獲獎。儘管各項子系統經過多次小規模測試證實功能優異，然仍持續進行系統改良及提升，精益求精。本年度進行煙霧狀態下火災及人員偵測定位技術開發，並將與消防單位合作選擇一百貨商場大樓進行實境避難演練及系統完整功能測試，將是國內消防逃生演練與智慧化避難導引系統首度聯合驗證。結果預計將可評估出本系統提升人員避難效率(減少避難所需時間等)及各子系統平行運作之協調性，同時期待本系統早日可以應用於國內外之超高層建築、大型商場、地下軌道車站及共構大樓、大型表演及展場等場所。