本研究實際將無線感測網路、無線射頻技術、數位攝影機等多種傳感技術相互結 合，並運用人流識別、室內定位以及智慧逃生導引演算法等多種演算技術做為智慧型 避難導引系統之逃生依據，並實際將結果透過多種傳播媒介，如：智慧型手機、數位 電子看板以及聲光導引模組等，達到多元化逃生導引模式，而圖 4- 1 為系統整體結構 圖，此整體系統可依照系統特性區分為三大部分，包含環境資訊蒐集、中控系統監控、
動態推播導引等三大類別，以下則針對三大類別分別說明。
圖 4- 1 系統整體結構圖 (資料來源：本研究自行繪製)
第一節 研究成果
壹 環境資訊蒐集
一、ZigBee 環境感測模組
ZigBee 環境感測模組使用 ZigBee 通訊協定進行無線傳輸，基本可分為三種模式，
分別是：固定間隔三秒取樣後自動回傳、依照類比輸入數值或輸入狀態變動的物理量
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取樣後自動回傳、以及主控端詢問後執行取樣回傳，此三種方式皆能夠蒐集環境資訊，
若在環境中佈建較多之感測器時，將容易造成資訊延遲與阻塞問題，進而導致資訊遺 失等問題，因此經評估與測試後選用「主控端詢問後執行取樣回傳」模式進行資料蒐 集及環境狀態的監控，透過詢問後才執行取樣可避免下列問題：
1. 控制資訊回傳之流量：
透過詢問後控制資訊回傳，不僅能夠避免資訊遺失等問題，也能夠控制其回傳資 訊以減少資訊過量而導致接收伺服器負荷不量問題。
2. 資訊排程分區管理：
按照分區回傳，容易理解資訊來源，且監控時也較容易區分，當模組故障或損壞 時能夠在第一時間了解為哪一區的感測器發生問題。
二、RFID 專業人員定位模組
RFID 專業人員定位模組，透過 RFID 在室內定位中非常準確，但是在環境中需要 先建置 RFID 讀取器，並且定位好讀取器之座標點，透過電子標籤訊號強度與距離立 方反比取得與讀取器相對關係，並且透過 VSLS 演算法可得知該電子標籤位置，但是 因為運用 RFID 電子標籤與讀取器定位價格較為高昂，業者或公眾場所無法廣泛架設，
使得定位精確度下降，因此使用此方法定位也相對困難，繼而將此模組扮演位置轉換 為運用於定位在專業人員位置上，引導專業人員至發生現場附近作二重確認，使得系 統更具有準確性。
三、數位監控人流模組
數位監控人流模組是透過攝影機拍攝之影像，並且將影像來源導入至系統中，並 且由 C-means 分群技術與 KLT 特徵點光流法判斷人群位置與人數，並且利用影像中 時間域上的變化以及相鄰真度之間的關係做出對應，從而計算出相鄰之間的人員運動 狀態，再利用時間遇上的變化與上下相鄰幀度之間的亮度遮罩，計算時域的變化，當 人員移動到一定距離後即可以判斷是人而非為招牌或是塑膠模特兒，並將蒐集到之區 域人群數量回傳至資料庫做儲存。
透過此方法蒐集環境人群流動數量與流動位置，作為非特性對象之環境人群定位 方式，使得逃生導引演算法能夠確認環境目前人數與現在位置，作為逃生路徑之依據。
當物體在影片中依時間的變化到一定的距離即可判定是人形的移動而明確的辨識，如 圖 4-2 所示。
圖 4- 2 程式匯入影像實際圖 (資料來源：本研究自行繪製)
將辨識出之人數運用標計方式將拍攝到之影像以藍色假已標示出來，並將計數之 數量以累計方式將其表示出並且存入資料庫中，如圖 4-3 所示。
圖 4- 3 實際計數程式執行畫面 (資料來源：本研究自行繪製)
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為求本系統人數計算之準確率問題，將系統之演算技術匯入不同之影像作為系統 準確度之測試如圖 4- 4 是將台北捷運人群流動影像匯入演算法測試，並且將結果統計 紀錄於表 4-1 中。
圖 4- 4 數位人流演算法測試畫面 (台北捷運測試畫面) (資料來源：本研究自行繪製)
表 4- 1 人流監控演算法結果統計 人流監控模組測試影片結果統計-台北捷運
動線 實際 測試 正確率
下行 21 23 90.476%
20 19 95.000%
上行 12 10 83.333%
14 15 92.857%
背景 43 50 83.721%
(資料來源：本研究自行繪製) 貳 中控系統監控
一、智慧型避難系統
智慧型避難系統是整體逃生系統之中控核心，會將存入資料庫之環境資訊與環境 人流分群位置匯入系統中，管理者可以藉由智慧型避難系統抽換不同地區數位看板之 廣告或相關傳遞資訊，如果區域性有需求，也能將環境中之感測模組所儲存之數據顯 示於數位看板之中。
當環境中發生火災時，智慧型避難系統則會運用環境資訊與人流分群位置與人數
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法更加靈活且大幅提升擴充性問題，可藉由 XML 資訊交換技術配合使得演算法更能 接受不同場域的考驗，讓系統更為強韌，並透過多層次的演算法則，在演算過程中出 了問題並不需要重頭開始重新規劃，只需要從出問題的模塊中下手即可，由此一來也 大幅提升了安全性問題，而圖 4-4 表示出模組演算法錯誤修正時執行步驟之示意圖。
圖 4- 6 模組化演算法錯誤修正示意圖 (資料來源：本研究自行繪製)
三、XML 地圖抽換技術
在設計演算法與系統時，會為了節省運算時間，使得環境地圖資訊必須嵌入於系 統之中，對於需要迅速變遷的環境時，固定式的地圖資訊使得整體系統可塑性非常低，
如大型展覽場每一次的展覽地圖皆有所變化，使系統無法針對變化的地圖資訊做修 正。
因此本研究也提出了一個提升可塑性的概念，與以往不同的方式將地圖資訊獨立 匯入，並且透過節點方式(node)表示各區域，並且使用連線方式(edge)表示每一條路徑 可以行走的走道，並且將地圖資訊轉成可於文字與系統之間相互交換的可延伸標記式 語言(eXtensible Markup Language, XML)使得整體系統能建置於不同場合或與不同環 境相互配合，運用此種方法製作而成的電子地圖資訊本研究稱之為資訊交換電子地圖 (eXtensible Markup Language map, X-map)，將 X-map 運用 Visual Studio 中的 XML 節 點判斷函式庫，即可以直接匯入至系統中，也使得整體系統能夠針對更多的環境做不 同的應用，圖 4- 7 與圖 4- 8 分別說明 X-map 轉換方式與匯入示意圖。
圖 4- 7 電子地圖與 XML 轉換方式 (資料來源：本研究自行繪製)
圖 4- 8 X-map 匯入演算法示意圖 (資料來源：本研究自行繪製)
參 動態推播導引 一、智慧型手機
智慧型手機，是運用智慧型避難系統與 GCM 技術相互配合，環境中的人員若能 夠預先安裝好本研究所開發之應用程式，即可以接收由智慧型避難系統所傳來之環境 相關資訊，且在環境中若有發生變化時，智慧型避難系統則會透過 GCM 方式警告人 員迅速逃離，並且提示人員應按照數位電子看板指示導引進行逃生。
如果環境中專業人員有與 RFID 電子標籤做配對，當環境中已經偵測到火災時，
智慧型避難系統會將火災位置發送給據離火災源最近的位置發送給最近的專業人員，
並且請專業人員即時確認火源狀況，如果發生狀況則會發送緊急訊號給智慧型避難系 統並且轉換為逃生導引模式。
52 二、數位電子看板
數位電子看板是以看板模組與螢幕之結合，運用 APC-ROCK Android 嵌入式模組 系統與無線網卡整合，並且以 HDMI 或者 VGA 方式與螢幕連接，使得螢幕就如同 Android 手機般的平板電腦，並且搭配本系統所開發之應用程式，使得螢幕變成一具 有多媒體能力且高擴充性之數位電子看板，其圖 4- 9 為數位電子看板模組板與裝置連 線示意圖。
在數位看板運作則是透過中央監控系統將數位電子看板傳入資料庫中，而電子看 板模組會定時確認資料庫資訊是否有修正，若有修正則將資訊更新於數位電子看板中，
在兩種模式底下則以不同方式進行更新：
圖 4- 9 數位電子看板模組板與裝置連線示意圖 (資料來源：本研究自行繪製)
安全模式:
確認環境資訊、宣傳、廣告等並且透過螢幕顯示給人員做參考與了解環境中的相 關資訊，在確認過程中也會確認環境中是否法生緊急情形，若中央資料庫發送緊急資 訊警告，則電子看板模組將會轉換成緊急模式。
緊急模式：
以約每分鐘向資料庫確認資訊，比對資料庫目前逃生導引資訊是否與已存在之逃
生導引資訊為相同，若為不同將會更新資訊並且重新顯示逃生方向，顯示過程中則會 以簡單明瞭之箭頭作為顯示方式，原因在於對於避難者來說，在緊急時刻並沒有額外 的精神與思考來解讀數位看板上的資訊，因此呈現方式必須要盡量直覺易懂，且容易 判斷之顯示方式為最佳選擇，當原定路線無法行走時，智慧型避難系統會重新運算新 式逃生路徑給予數位看板，並且讓數位看板在第一時間修改路線。
而本研究為求在整合上便利性使用並且將功能完整獨立，使數位看板模組體積輕 量化，並且整合 GCM 推播強制中斷技術，讓避難導引系統能夠更迅速推送資訊，使 系統在緊急時刻發生時，能夠更即時且迅速讓避難資訊推送提供給避難者逃生導引方 向，讓逃生導引上爭取更多的避難時間。
圖 4- 10 數位看板系統微型模組 (資料來源：本研究自行繪製)
本研究實際將系統建置於中華大學圖書館中，並且讓系統在情境狀況下運作，如 圖 4- 11 為安全無慮之情境，數位電子看板則會撥放廣告或宣導，而圖 4- 12 為當火 災發生時，數位電子看板會被強制推送資訊，並且指示出目前最佳逃生導引方向，讓 避難者能夠在最短時間內判讀環境目前最佳逃生方向，當原定路線無法再繼續逃生時，
數位電子看板則會讀取新式逃生演算法並且更變目前逃生資訊如圖 4- 13 所示，給予避
數位電子看板則會讀取新式逃生演算法並且更變目前逃生資訊如圖 4- 13 所示，給予避