逃生演算法

本研究之演算法將微觀的人群概念帶入宏觀的路徑規劃中，在考量整體路徑規劃 的同時也兼顧大樓內逃生人員的心理狀態，使規劃結果可以同時顧及到大樓的整體情 況以及人群的逃生情形。

逃生導引演算法分為三大部分，分別是環境參數前處理、火災發生時的逃生路線 規劃，以及進行導引時持續的對整體環境做監控。

在演算法前處理部分，先對整個平面進行切割，將平面切割為適當大小距離的區 域，並針對每個區域測量所能容納的人數以及有多個出口的房間計算每個門大小的比 例。並且由出口往內計算每個節點與出口最近的 hop 數，並將這些資料儲存於系統當

中以供之後演算法運算使用。在平面的切割方法上，以每個房間的出口與走廊的相對 關係做為切割的主要依據，以房間出口位於切割之後的區域中心為第一要素，用意是 為了減少人群離開房間時在門口游移不定造成定位誤判的問題，以增加之後系統路徑 規劃的準確度。在進行路徑導引時會先將各個區域給予個別的數值，依照數值高往低 的順序規劃每個區域的逃生路線，依序往出口移動。以內政部建築研究所 13 樓為例，

經由我們的方法轉換之後將圖 3-6 原始的平面圖轉換成圖 3 - 7 的連通圖。

圖 3- 6 內政部建築研究所 13 樓平面圖 (資料來源：內政部建築研究所)

圖 3- 7 轉換後之內政部建築研究所 13 樓連通圖

備註:綠色節點為走廊、藍色節點為房間，空心的節點代表出口 (資料來源：本研究自行繪製)

當系統偵測到火災發生時，首先針對平面中所有區域做人員百分比以及火源發生 點的計算，目的是要確保逃生時不會在某個區域因為人數過多產生壅擠的情況而阻礙

人員的逃生速度，以及在逃生的過程中不會穿越火源以及鄰近的區域。而在計算逃生 路徑的過程中，採用許多不同的環境以及人員的參數進行計算，包括亮度、人群停留 時間、區域出口數、區域高度等，依照這些環境情況將人群依附往適合的逃生路線上 進行逃生導引。特別是在逃生導引時，依據出口的方向將人群往不同的出口導引以進 行分群，減少出口以及路徑的負荷量。路徑及出口的負荷一旦分散，便可減少人群在 逃生時可能發生的阻塞之類問題，讓人群可以更順暢的往出口移動。

在本演算法之中，使用了照度、人群擁擠度、人群停留時間以及火災的發生點做 為路徑規劃的判斷，以下針對這些參數做介紹。

區域密度：每個區域中人群擁擠程度的百分比。若區域中人數為總容納數的 70%，

則於演算過程中將區域密度設定為 70。

事件數值：發生火災區域的數值，在此定義其為 110。

區域高度：將區域密度與事件數值兩者以較高者 80%與較低者 20%的比例結合，

但是當其中某一數值超過 90 時，設為例外情形，直接以數值較高者為 區域高度。

區域高度 = {

區域密度 > 事件數值：區域密度 ∗ 80% + 事件數值 ∗ 20%

事件數值 > 區域密度 ：事件數值 ∗ 80% + 區域密度 ∗ 20%

某一方數值 > 90：取兩數值中較高值

系統所不清楚的危險情況導致人員無法順離逃跑，因此將該區域設定 為危險區域，並將區域高度提高為 100。

區域最低：某區域並非出口，且鄰近區域的區域高度皆不比該區域低。因為使用 的導引模式為數值高往數值低移動，所以會導致該區域人群無法順利 往出口導引，在此提高區域數值的方式讓該區域的人群可以順利往其 他區域移動並導引往出口。

演算法中為了避免人群於逃生時往同一方向移動造成路徑的擁擠，演算法會在計 算完導引路線進行人員導引之前先針對各個區域做檢查，若是檢查到該區域有一個以

上的安全出口，便會將該區域裡的逃生路線進行多方向指引的動作，目的是要減少各 個出口以及之後逃生路線上的的負荷，讓人群在逃生路線上的移動可以更順暢。接下 來以內政部建築研究所為例，進行實際的導引模擬。

1. 本研究將內政部建築研究所 13 樓的平面圖轉換為以下的節點圖，計算每個節 點與出口需要經過幾個節點，當火災發生時，給予火災發生點以及周圍的區域事件數 值，分別為 110、95、85、75。

圖 3- 8 情境展示: 平常狀態與火源發生時 (資料來源：本研究自行繪製)

2.計算每個區域中目前人數占該區域所能容納人數的百分比。(下圖為所假定的人群數 量百分比)，再將事件數值與區域密度以比例結合，成為每個區域的區域高度。

圖 3- 9 情境展示: 設定容納人數並轉換為區域高度 (資料來源：本研究自行繪製)

3. 進行各區域照度的檢查，若是照度因為視線不良以及人類天生對於黑暗有恐懼的因 素，有可能會在逃生過程中會因為路上的障礙物受傷或是太過緊張而產生推擠、暴躁

之行為，影響整體逃生的順暢度。所以將照度過低之區域假定為較危險的區域，並提 高其區域高度，檢查每個區域是否發生了區域最低的問題，並將所有發生問題的區域 由距離出口遠到近的順序依序將數值提升。並重複檢查以及提升的動作直至解決所有 區域最低問題。

圖 3- 10 將問題區域修正並解決死結問題 (資料來源：本研究自行繪製)

4. 依照各區的數值，由高至低將所有區域往出口做不同路線的逃生導引，若是人群在 逃生過程中停留在某區域過久，因此將該區域假定為危險區域，並將該區域之區域高 度提升為 100，接這進行相對應之路徑重新規劃並在逃生導引時避開該區域。

(a) 人群停留過久區域 (b) 重新進行相對應之路線規劃 圖 3- 11 情境展示: 測偵危險區域

(資料來源：本研究自行繪製)

5. 路徑導引時系統會持續進行整體環境以及人員的監控，若是發現異常狀況便會做出 相對應逃生路線的修改，讓人群可以即時的避開危險並往安全的出口逃生。