本所自民國101年開始即持續研究建築防火避難與智慧化技術整合迄今，持續推動以物聯網(IoT)技術架構為基礎之智慧型避難引導系統相關應用研究，如結合行動通訊、電子地圖、影像辨識、廣播及標示系統與避難引導系統等，目前所完成之智慧型避難系統，堪稱得上是「全方位智慧型避難引導系統」。本系統以無線感測網路(WSN)技術進行自組網路(Self-Organizing network)與監視環境安全，並結合環境人流計數技術獲取環境人數與分布位置，配合聲光(Audiovisual)技術進行動態指引(Dynamic Guiding)，提供避難者在火場環境安全路徑指引，使避難者能迅速逃離現場。其基本架構示意圖如圖1所示。
圖1. 全方位智慧型避難引導系統架構示意圖
為進一步了解掌握本系統實際裝設於建築室內環境中的表現，本年度研究重點之一便是進行實體現場驗證，藉以對系統進行客觀評估、重構與強化，使系統能更加穩定運作與減低容錯率，並能在實際環境應用下有更卓越的表現。本項驗證工作始於104年8月，透過本所聯繫，本案研究團隊(中華大學)與基隆市消防局共同合作展開人員消防避難演練與避難引導系統驗證計畫的規劃，並獲得基隆市某建築物之百貨商場同意。事前準備工作繁雜瑣碎，僅僅本所人員與中華大學研究團隊便多次密集會議商討驗證演練計畫內容，對情境設定、人員動作、人力支援及分配、器材規劃等細節再三檢視以求完善。同時研究團隊更多次赴該場地現勘紀錄，反覆討論避難演練情境及各項器材之規劃，終於定於今年5月26日上午進行避難演練與系統驗證。演練前3天起開始派員至現場安裝各項環境感測、傳輸、監視、推播等器材或設備，並招募30位大學生擔任避難行動人員。同時為不影響商家營業，每天利用上午非營業時間(10點半前)密集趕工，終於順利完成驗證。有關本避難演練與系統驗證計畫，摘要說明如下:
一、演練場所
基隆市某百貨公司某樓商場，其平面圖如圖2。
圖2. 基隆市○○百貨○樓部分區域平面圖
二、避難導引系統
配合場所空間條件，本系統安裝各項模組器材如下：(1)環境感測模組：感測器模組13套、中繼模組4套，共17套；(2)人流監控模組：人流中控系統1套、網路監控攝影機3套；(3)智慧型避難系統模組：智慧型避難系統1套；(4)聲光導引模組：多媒體數位電子看板1套、聲光導引模組2套。
三、演練編組
為使演練過程順利，參予人員依據以下分組任務分配，(1)指揮組:下達任務，指揮演練；(2)動作組:以煙霧在煙霧探測器下或以加熱器在ZigBee附近加熱，模擬火源；(3)防災中心人員:於防災中心確認起火處所並確認火災現場，並啟動火警廣播；(4)量測與紀錄組:監控避難演練全程，並量測火災發生時間、避難開始時間、最後完成避難時間，由基隆市消防局支援。另有固定攝影機及機動人員攝影機紀錄人員行動及引導設備動作情形；(5)演練組: 30位學生擔任模擬避難人員，經穿戴編號依不同情境分散於商場內，配合火警廣播後進行避難；(6)避難引導人員:商場既有的避難引導人員，在演練時，以LED指揮棒引導演練組人員避難；(7)機電人員:商場既有的機電人員，在演練時，聽到火警警報器鳴動後，即關閉燈光電源，模擬火災時斷電或濃煙造成黑暗的環境。
四、演練情境
本次演練共有6次情境，各次演練詳表1所示。由於場所乃是借用營運中商場，可演練時間有限，每種情境只能演練單次。模擬避難人員事前被規劃分散於5個區域，起火區附近10人，另4個區域各5人，且每次演練採亂數分配方式，且皆重新分布，以減低避難人員熟悉場地環境之影響。
表1. 避難演練計畫概要及說明
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演練編號
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概要說明
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備註
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既有設施
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智慧型避難引導系統
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出口數
3個
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出口數
2個
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引導人員
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1
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○
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○
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模擬一般情況，但無引導人員
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2
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○
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○
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模擬一般情況，但無引導人員，而且某一出口受阻
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3
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○
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○
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○
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既有設施再加入本研究之智慧型系統
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4
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○
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○
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○
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當出口受阻時，本研究之智慧型系統之應變情形
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5
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○
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○
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○
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○
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既有設施再加入本研究之智慧型系統，搭配引導人員
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6
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○
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○
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○
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○
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既有設施再加入本研究之智慧型系統，搭配引導人員，對於出口受阻時的應變情形
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演練及驗證結果，分述如下：
- ZigBee環境感測模組：穩定度及回傳速度可再加強，以因應環境瞬時升溫不夠迅速。
- 影像人流計數模組：攝影機架設角度、高度位置與人流計數有極大關係，至少須離地3公尺以上。
- 智慧型避難系統演算：本次實地驗證只需0.74秒時間即完成演算，接近於即時。
- 各子系統模組相互搭配狀況：表現如預期良好，從感測器至導引設備啟動不到11秒即可完成，並於每5秒進行循環一次。
- 數位看板與聲光避難模組之搭配情形：數位看板螢幕亮度以及聲光避難模組指引亮度足夠提供避難者於夜間判讀，避難者會因為亮光刺激更容易被吸引而成為注視的目標，如此方式更能夠傳達避難指引。
- 設置本系統避難導引之效應：加入本系統之電子看板與聲光模組較無設置之情境，確實可縮短避難行動時間，經比較分析可縮短避難行動時間約25~30%。
本次是國內消防避難演練與智慧化避難引導系統首度聯合驗證，感謝基隆市消防局大力支持，讓智慧型避難引導系統的效能及各子系統平行運作之協調性得以真實呈現，結果不負期望顯示本系統確實能夠提升人員避難效率(減少避難所需時間)，未來將再接再厲持續精進研發。