TWI821994B - 一種使用數位分身之區域災害防治系統、方法及其電腦可讀媒介 - Google Patents
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Abstract
本發明係提供一種使用數位分身之區域災害防治系統、方法及其電腦可讀媒介，係包括複數智慧建築裝置及智慧城市管理平台，其中，複數智慧建築裝置分別傳送相對應之建築物的複數建築物環境資訊，以由智慧城市管理平台接收複數建築物環境資訊，進而判斷是否有建築物發生災害。當有建築物發生災害時，本發明能有效評估災害的影響範圍，進而即時地通報民眾及防災相關單位，以保障人們的生命安全。
Description
本發明關於一種區域災害防治技術，尤其指一種使用數位分身之區域災害防治系統、方法及其電腦可讀媒介。
現今智慧建築系統中，皆採取獨立且封閉式管理，發生災難的第一時間，建築物將所收集之資料回傳至管理室再藉由管理員或系統自動通報救難單位與民眾以進行救援與避難。
然而，這樣的管理流程衍生出了許多的問題，例如：無法於災難發生的第一時間轉知相關單位與居民，進而導致延誤救災與錯失黃金逃難時間，或是建築管理員便宜行事將災難受信總機手動關閉，導致建築防災系統失效，造成生命財產嚴重損失。
因此，如何提供一種區域災害防治技術，能將智慧建築資訊進行雙向整合，並結合數位分身與物聯網技術，以得到更安全及可靠的建築防災系統，遂成為業界亟待解決的課題。
為解決前述習知的技術問題或提供相關之功效，一種使用數位分身之區域災害防治系統，係包括：複數智慧建築裝置，係分別設置於複數建築物中，且接收相對應的建築物之偵測資訊，以分別形成複數建築物環境資訊；以及一智慧城市管理平台，係通訊連接該複數智慧建築裝置，以分別接收該複數建築物環境資訊，且該智慧城市管理平台具有一區域建築群之樹狀拓譜資料結構，其中，該智慧城市管理平台包括：一建築資訊管理模組，係利用該區域建築群之樹狀拓譜資料結構及該複數智慧建築裝置建立該複數建築物之數位分身於該智慧城市管理平台中，且依據該區域建築群之樹狀拓譜資料結構記錄該複數建築物環境資訊，以將該複數建築物環境資訊整合於相對應之該複數建築物之數位分身中；一資訊分析模組，係依據經整合於該複數建築物之數位分身中之該複數建築物環境資訊或歷史資料進行分析，以產生該複數建築物之災害分析結果，俾於該資訊分析模組判斷出該複數建築物其中至少一者之災害分析結果為有災害發生時，該資訊分析模組依據該災害分析結果產生一防災指令與一防災資訊；及一災難通報告警模組，係依據該複數建築物其中至少一者之數位分身發送該防災指令至相對應之該複數建築物其中至少一者之智慧建築裝置中及發送該防災資訊至該複數建築物其中至少一者附近的防災裝置。
本發明復提供一種使用數位分身之區域災害防治方法，係包括：由分別設置於複數建築物中之複數智慧建築裝置接收相對應的建築物之偵測資訊，以分別形成複數建築物環境資訊；由智慧城市管理平台分別接收該複數建築物環境資訊；由該智慧城市管理平台利用一區域建築群之樹狀拓譜資料結構及
該複數智慧建築裝置建立該複數建築物之數位分身於該智慧城市管理平台中；由該智慧城市管理平台依據該區域建築群之樹狀拓譜資料結構記錄該複數建築物環境資訊，以將該複數建築物環境資訊整合於相對應之該複數建築物之數位分身中；由該智慧城市管理平台依據經整合於該複數建築物之數位分身中之該複數建築物環境資訊或歷史資料進行分析，以產生該複數建築物之災害分析結果；於該智慧城市管理平台判斷出該複數建築物其中至少一者之災害分析結果為有災害發生時，由該智慧城市管理平台依據該災害分析結果產生一防災指令與一防災資訊；由該智慧城市管理平台依據該複數建築物其中至少一者之數位分身發送該防災指令至相對應之該複數建築物其中至少一者之智慧建築裝置中；以及由該智慧城市管理平台依據該複數建築物其中至少一者之數位分身發送該防災資訊至該複數建築物其中至少一者附近的防災裝置。
於一實施例中，該複數智慧建築裝置具有相對應的建築物之建築資訊，以及該智慧城市管理平台具有複數地區之地區資訊及位於該複數地區中之該複數建築物之建築資訊，且該智慧城市管理平台依據該複數地區之地區資訊與該複數建築物之建築資訊建立該區域建築群之樹狀拓譜資料結構。
於一實施例中，該建築資訊管理模組係透過一3D圖形化介面(或其應用程式)管理該複數建築物之建築資訊模型圖資及四維地理資訊系統圖資，其中，透過該四維地理資訊系統圖資為基礎結合該建築資訊模型圖資、地形與天氣系統，將該複數地區及該複數建築物以視覺化呈現。
於一實施例中，該建築資訊管理模組利用該建築資訊模型圖資及該四維地理資訊系統圖資透過時間維度呈現該資訊分析模組所分析之災害分析結果。
於一實施例中，該複數智慧建築裝置之各者包括一設備控制模組，係於該複數智慧建築裝置其中一者接收到該防災指令時，該複數智慧建築裝置其中一者之該設備控制模組依據該防災指令控制該複數建築物其中一者的避難與防災設備作動。
於一實施例中，該智慧城市管理平台更包括一用於收集來自氣象單位、災防中心或/及縣市政府單位所發出之災害資訊的災難資訊收集模組。
於一實施例中，該資訊分析模組依據該災害資訊或該歷史資料進行分析，以產生該複數建築物之災害分析結果。
本發明又提供一種電腦可讀媒介，應用於具有處理器及/或記憶體的電腦或計算裝置中，該電腦或該計算裝置透過處理器及/或記憶體執行一目標程式及電腦可讀媒介，並用於執行電腦可讀媒介時執行如上所述之使用數位分身之區域災害防治方法。
由上可知，本發明之使用數位分身之區域災害防治系統、方法及其電腦可讀媒介，主要透過設置於複數建築物之智慧建築裝置與後端之智慧城市管理平台建構區域建築群之樹狀拓譜資料結構，以建立建築群之數位分身，藉此管理一個區域中的複數建築物，且當建築物發生災害時，智慧建築裝置能快速地將資訊傳送至智慧城市管理平台，並藉由智慧城市管理平台依據複數建築物之數位分身評估建築物本身的災害情況及災害的影響範圍，進而即時地通報民眾及防災相關單位，且控制建築物中之避難與防災設備作動，以疏散人群並保障人們的生命安全。
1:使用數位分身之區域災害防治系統
10:智慧建築裝置
11:感測資料收集模組
12:設備控制模組
13:中介模組
20:智慧城市管理平台
21:災難資訊收集模組
22:資料庫
23:建築資訊管理模組
24:資訊分析模組
25:災難通報告警模組
S31至S35、S41至S46、S51至S56:步驟
圖1係為本發明之使用數位分身之區域災害防治系統架構示意圖。
圖2A係為電信大樓之樹狀拓譜資料結構示意圖。
圖2B係為台北市之樹狀拓譜資料結構示意圖。
圖3係為本發明之使用數位分身之區域災害防治方法之建築物環境資訊上傳流程示意圖。
圖4係為本發明之使用數位分身之區域災害防治方法之資料分析流程示意圖。
圖5係為本發明之使用數位分身之區域災害防治方法之另一資料分析流程示意圖。
以下藉由特定的具體實施例說明本發明之實施方式，熟悉此技藝之人士可由本說明書所揭示之內容輕易地瞭解本發明之其他優點及功效。
須知，本說明書所附圖式所繪示之結構、比例、大小等，均僅用以配合說明書所揭示之內容，以供熟悉此技藝之人士之瞭解與閱讀，並非用以限定本發明可實施之限定條件，故不具技術上之實質意義，任何結構之修飾、比例關係之改變或大小之調整，在不影響本發明所能產生之功效及所能達成之目的下，均應仍落在本發明所揭示之技術內容得能涵蓋之範圍內。同時，本說明書中所引用之如「一」、「第一」、「第二」、「上」及「下」等之用語，亦僅為便於敘述之明瞭，而非用以限定本發明可實施之範圍，其相對關係之改變或調整，在無實質變更技術內容下，當視為本發明可實施之範疇。
圖1係為本發明之使用數位分身之區域災害防治系統1架構示意圖，係包括：複數智慧建築裝置10及一智慧城市管理平台20，其中，複數智慧建築裝置10皆包括一感測資料收集模組11、設備控制模組12及中介模組13，以及智慧城市管理平台20包括一災難資訊收集模組21、一資料庫22、一建築資訊管理模組23、一資訊分析模組24及一災難通報告警模組25。
具體而言，複數智慧建築裝置10係可為平板電腦、筆記型電腦、個人電腦或其他電子裝置等，以及智慧城市管理平台20可建立於伺服器(如通用型伺服器、檔案型伺服器、儲存單元型伺服器等)及電腦等具有適當演算機制之電子設備中，其中，複數智慧建築裝置10及智慧城市管理平台20中之各個模組均可為軟體、硬體或韌體；若為硬體，則可為具有資料處理與運算能力之處理單元、處理器、電腦或伺服器；若為軟體或韌體，則可包括處理單元、處理器、電腦或伺服器可執行之指令，且可安裝於同一硬體裝置或分布於不同的複數硬體裝置。
所述之複數智慧建築裝置10分別設置於複數建築物(如公寓、大樓)中，且複數智慧建築裝置10分別具有複數建築物之建築資訊，其中，建築資訊係為樹狀拓譜資料結構，透過樹狀拓譜資料結構之各節點建立建築物空間、感測設備、避難與防災設備之關係。
具體而言，圖2A係為電信大樓(即建築物)之樹狀拓譜資料結構(即建築資訊)示意圖，其中，一電信大樓設置有一智慧建築裝置10，且智慧建築裝置10具有電信大樓之樹狀拓譜資料結構(即建築資訊)，而電信大樓之樹狀拓譜資料結構至少包含電信大樓之1樓至5樓等樓層、1樓中之101室、102室、103室與大廳等建築物空間，以及101室中之煙霧感測器、震動感測器與門控器等設備。是以，透過各樓層、各建築物空間及各設備所形成之節點建構電信大樓之樹狀拓譜
資料結構(即建築資訊)。此外，樹狀拓譜資料結構可依據建築物環境的不同，彈性擴增垂直節點層數與水平節點數量，且每個節點皆具有一唯一識別碼。
在一實施例中，感測資料收集模組11係通訊連接(電氣連接)佈建於建築物內外部空間之複數感測器，且感測資料收集模組11收集複數感測器所偵測之偵測資料，以形成一建築物環境資訊，其中，複數感測器包含但不限於煙霧感測器、溫溼度感測器、攝影機、紅外線感測器、加速度感測器、水位感測器、氣體感測器等，而建築物環境資訊係包含建築物中各樓層及各建築物空間的煙霧濃度、溫溼度、拍攝畫面等偵測資料(偵測數值)，於此不限何種類型的偵測資料。
在一實施例中，建築物環境資訊之建築物中各樓層及各建築物空間透過唯一識別碼綁定偵測資料，藉此透過唯一識別碼可確認複數感測器所偵測資料係對應哪一層樓或哪一個建築物空間。此外，每筆建築物環境資訊皆包括時間戳記，以供後續分析使用。
在一實施例中，設備控制模組12係通訊連接(電氣連接)複數避難與防災設備，且設備控制模組12依據一防災指令動態控制複數避難與防災設備，其中，複數避難與防災設備包含但不限於電梯控制器、門控器、廣播系統、防火捲門控制器、消防設備控制器、緊急出口標示控制器、排煙設備控制器等。
在一實施例中，中介模組13係為軟體閘道模組，提供在不同的通信協定之間進行資料交換，整合複數智慧建築裝置10與智慧城市管理平台20之間的異質資料格式、通訊協定或/及位址轉換等，藉此中介模組13將複數智慧建築裝置10之建築物環境資訊轉換為統一格式後，傳送至智慧城市管理平台20。
所述之智慧城市管理平台20係透過有線或無線通訊方式通訊連接(或電氣連接)複數智慧建築裝置10，且智慧城市管理平台20管理與整合複數智慧建築裝置10所形成之建築群，以利用一簡單雙向資料訊息的傳輸層協定，接收中介模組13傳來的複數智慧建築裝置10之建築物環境資訊。再者，智慧城市管理平台20具有複數地區之地區資訊，以及位於複數地區中之複數建築物之建築資訊，其中，地區資訊係為樹狀拓譜資料結構，透過樹狀拓譜資料結構之各節點建立地理區域與建築物之關係。
具體而言，圖2B係為台北市(即地區)之樹狀拓譜資料結構(即地區資訊)示意圖，其中，智慧城市管理平台20具有台北市(即地區)之樹狀拓譜資料結構(即地區資訊)，而台北市之樹狀拓譜資料結構包含複數區(如大安區、中正區等)、區(如大安區)中之路段(如忠孝東路三段、忠孝東路四段等)，以及路段(如忠孝東路三段)上之建築物(如敦南忠孝新生大樓、凱統飯店大樓等)。是以，透過各區、各路段及各建築物所形成之節點建構台北市之樹狀拓譜資料結構(即地區資訊)。此外，樹狀拓譜資料結構可依據地區中鄉鎮市區的劃分不同以及建築物數量的不同，彈性擴增垂直節點層數與水平節點數量，且每個節點皆具有一唯一識別碼。
在一實施例中，災難資訊收集模組21係收集定期(如每分鐘)收集氣象單位、災防中心或/及縣市政府單位所發出之災害資訊。
在一實施例中，資料庫22係儲存複數建築物環境資訊、災害資訊或/及歷史資料，且每筆資訊皆帶有時間戳記，以提供後續分析使用。
在一實施例中，建築資訊管理模組23係透過一3D圖形化介面(或其應用程式)管理各棟建築物之建築資訊模型(Building Information Modeling,
BIM)圖資及四維地理資訊系統(Global Information System,GIS)圖資，其中，透過四維GIS圖資為基礎(即以經度、緯度、高度與時間為基礎)結合高精度的建築資訊模型(BIM)圖資、地形與天氣系統，將地區及建築物以視覺化呈現。
再者，建築資訊管理模組23依據建築資訊及地區資訊建立區域建築群之樹狀拓譜資料結構(亦即將圖2A及圖2B之建築資訊及地區資訊串接起來所形成之)，且區域建築群之樹狀拓譜資料結構的深度並無特別限制，根節點為此樹狀架構之頂層，依管理之規模可以為城市名稱或國家名稱，父節點依照根節點之定義可為區域名稱等，兄弟節點依照上述節點定義之內容可為建築名稱，再往深層之子，樹葉節點為大樓之各樓層，房間與各空間所包含之各項感測器與可控制之避難與防災設備等。又，每個節點以輕量化JavaScript Object Notation(JSON)格式進行屬性描述與儲存，資料屬性之內容包括名稱、唯一識別碼、上下節點之唯一識別碼及介接外部資料之連結。
再者，建築資訊管理模組23利用區域建築群之樹狀拓譜資料結構及複數智慧建築裝置10建立複數建築物之數位分身(Digital Twin)於智慧城市管理平台20中，以藉由區域建築群之樹狀拓譜資料結構之設計，使複數建築物之數位分身能結構性地建立彼此之間的關係，且建築資訊管理模組23依據區域建築群之樹狀拓譜資料結構記錄複數智慧建築裝置10所上傳之建築物環境資訊，以將複數智慧建築裝置10所上傳之建築物環境資訊整合於相對應之複數建築物之數位分身，並儲存於資料庫22中。須說明之，相較於習知技術僅是個別地記錄建築物的資訊於雲端中，本發明藉由數位分身(Digital Twin)能明確描述複數建築物之間的關連性。
詳言之，建築資訊管理模組23將視覺化呈現之建築物及地區結合上區域建築群之樹狀拓譜資料結構，且以利用唯一識別碼將複數智慧建築裝置10之建築物環境資訊與區域建築群之樹狀拓譜資料結構分別映射對應，亦即將複數建築物環境資訊將記錄於區域建築群之樹狀拓譜資料結構之各節點(如圖2A中1樓等，或圖2B中大安區等)中，以使區域建築群之樹狀拓譜資料結構與各節點之偵測資料進行前後端串整，並提供上層應用介接，進而讀取整體架構與各節點資料屬性、資料內容及偵測資料等，藉此建立複數建築物之數位分身。舉例而言，透過管理人員向建築資訊管理模組23所視覺化呈現之建築物及地區進行點擊或輸入指令等動作，以令建築資訊管理模組23依據複數建築物之數位分身及區域建築群之樹狀拓譜資料結構，進而提供各節點資料屬性及資料內容(如偵測資料)等。
在一實施例中，資訊分析模組24係依據複數建築物之數位分身從資料庫22中取得其建築物環境資訊及災難資訊收集模組21之災害資訊進行分析，以產生複數建築物之數位分身的災害分析結果，進而判斷複數建築物之數位分身所相對應之建築物是否有災害發生，當有複數建築物之其中一者有災害發生時，資訊分析模組24依據複數建築物之其中一者的災害分析結果產生其防災指令及防災資訊。
具體而言，資訊分析模組24採用時間序列分析演算法(包含加權移動平均演算法)進行短期與長期趨勢預測，其中，短期預測以歷史資料(包含歷史的建築物環境資訊或災害資訊)與當下的建築物環境資訊或災害資訊以加權移動平均演算法預估短期之災害分析結果，且短期之災害分析結果將用於災難發生
時，即時預測各空間可能受到災難的影響，進而依據短期之災害分析結果產生防災指令及防災資訊。此外，加權移動平均演算法如下所示：
其中，F t ：下一期的預測值；N：移動平均的時期個數；A t-1~A t-n ：分別表示前一期、前兩期直至前n期的實際值；及W t-1~W t-n 分別表示前一期、前兩期直至前n期的權重值，且權重值以經驗法則與實驗後決定，越接近下期預測值之前期實際值，其權重值越高，即W t-1>W t-2>W t-n 。
舉例而言，如圖2A所示，當發生火災時，感測資料收集模組11收集到電信大樓中的煙霧感測器採集頻率為每秒一次輸出之煙霧濃度實際值(即偵測資料)並形成建築物環境資訊，以透過中介模組13傳送至智慧城市管理平台20後，資訊分析模組24依據歷史資料及當下的建築物環境資訊並利用加權移動平均演算法運算進行短期趨勢預測，其中，電信大樓的1樓之101室的歷史資料之煙霧濃度實際值(即A t-10~A t-2)及當下的建築物環境資訊之煙霧濃度實際值(A t-1)分別為10、12、15、20、23、28、30、38、48及55ppm，且煙霧濃度實際值相對應之權重值(即W t-10~W t-1)分別為1、1.1、1.3、1.7、2、2.5、3.2、3.5、3.8及4，由資訊分析模組24利用加權移動平均演算法進行短期趨勢預測，以預測出下一秒(t)的煙霧濃度預測值(F t )為82.4，再比較當下的時點(t-1)的煙霧濃度實際值(A t-1=55)與煙霧濃度預測值(F t =82.4)後，資訊分析模組24推斷出101室濃煙呈上升趨勢，以此方法同時預測鄰近101室之空間，如大廳與102室等煙霧濃度即可得到火勢延燒方向之災害分析結果。
再者，長期預測以歷史資料(包含歷史的建築物環境資訊及災害資訊)分析為主，長期預測主要運用於決策輔助，由於災害事件具有空間分布與時
間序列特性，由資訊分析模組24依據區域建築群之樹狀拓譜資料結構所建立之建築物空間與設備間之關係(即數位分身)，且搭配感測設備所蒐集的歷史資料，以機器學習方法訓練預測模型，預估長期之災害分析結果，提供如環境整治決策建議等，例如淹水災害防治，運用建立於拓譜資料結構中之建築空間分布關係，歷史資料與歷史災害事件作為訓練模型之元素，找出使用者欲評估之區域之淹水機率，作為環境整治之決策參考。
舉例而言，當淹水時，資訊分析模組24利用降雨量評估某一區域水位高度，且資訊分析模組24依據區域建築群之數位分身收集欲預測區域之歷史降雨量，水位變化等歷史資料(亦即歷史的感測資料)，以自然法則經驗得知水位高度與降雨量成正比具有線性關聯性，故資訊分析模組24利用機器學習中的線性回歸演算法訓練一預測模型，且線性回歸演算法說明如下：
Y t =aX t +b
其中，Y t ：預測值；X t ：輸入參數；a：斜率；及b：截距，且a與b之值以最小平方法求的。
是以，資訊分析模組24利用由雨量與水位感測器所分別量測出的10筆歷史資料，如10筆歷史資料中之歷史雨量(X)為100、113、80、73、150、123、120、92、50及45mm，而相對應的歷史水位(Y)感測值為5、5.12、4.77、4.56、8.3、6.2、5.8、5、3.8及3.3cm，且透過線性回歸演算法可推斷出線性模型為：
Y t =0.0389X t +1.5034
因此，資訊分析模組24利用線性模型即可預測出降雨量與水位之間的關係，例如：當降雨量達到450mm時，水位將會達到19cm之災害分析結果，藉此提供災害分析結果輔助相關決策施行。
再者，建築資訊管理模組23利用四維GIS圖資結合建築資訊模型(BIM)圖資以透過時間維度呈現資訊分析模組24所分析之災害分析結果，且提供以時間軸拖拉之方式可展示過去、現在與未來的環境變化，例如：大樓火災發生可藉由四維GIS圖資結合建築資訊模型(BIM)圖資以透過視覺化呈現災害發生現場即時狀況、過去火災發生進程以及未來可能延燒之區域。
在一實施例中，災難通報告警模組25係接收資訊分析模組24所產生之複數建築物之其中一者的防災指令及防災資訊，以將複數建築物之其中一者的防災指令發送至複數建築物之其中一者(即發生災害的建築物)之智慧建築裝置10，其中，防災指令包含建築物(即發生災害的建築物)位置資訊、需控制之避難與防災設備、災害地點或/及樓層等資訊，且建築物位置資訊係由資訊分析模組24依據複數建築物之數位分身所設定之，以使災難通報告警模組25依據建築物位置資訊將防災指令發送至複數建築物之其中一者之智慧建築裝置10。
於另一實施例中，災難通報告警模組25利用細胞簡訊或國家級警報將防災資訊通報給複數建築物之其中一者附近建築物之智慧建築裝置10，或是民眾及防災相關單位之防災裝置(例如：手機、個人電腦等能接收防災資訊之裝置，於此不限)，以警示有建築物發生災害或是建築物將受到災害的影響，其中，防災資訊包含通報區域、災害地點或/及樓層等資訊，且通報區域係由資訊分析模組24依據複數建築物之數位分身所設定之，以使災難通報告警模組25依據通報區域將防災資訊發送至複數建築物之其中一者附近建築物的智慧建築裝置10，或是民眾及防災相關單位之防災裝置。例如：如圖2B所示，若電信大樓發生火災，則資訊分析模組24依據電信大樓之數位分身判斷出鄰近的世紀明珠大樓係為通報區域，以使災難通報告警模組25依據通報區域將防災資訊發送至世紀
明珠大樓之智慧建築裝置10。是以，透過複數建築物之數位分身所建立複數建築物之間的關係，可明確地判斷可能發生災害之區域，以預先通知且避免災害擴大。
再者，複數建築物之其中一者之智慧建築裝置10接收來自災難通報告警模組25的防災指令，且設備控制模組12依據防災指令控制複數避難與防災設備作動。
舉例而言，如圖2A所示，當感測資料收集模組11收集到電信大樓中的煙霧感測器與溫度感測器之偵測資料並形成建築物環境資訊，以透過中介模組13傳送至智慧城市管理平台20後，資訊分析模組24依據歷史資料及建築物環境資訊(包含偵測資料)並利用移動平均演算法運算後，發現電信大樓的1樓之101室之煙霧濃度及溫度數值往上攀升至預先設定之臨界值，且電信大樓的1樓之大廳煙霧與溫度感測器亦有數值上升之趨勢，進而產生災害分析結果，例如：災害分析結果為判定火煙將朝向大廳方向延燒。
此時，資訊分析模組24產生防災指令及防災資訊，並透過災難通報告警模組25利用防災資訊通知電信大樓中之民眾及防災相關單位有災害發生，且災難通報告警模組25將防災指令傳送至電信大樓之智慧建築裝置10中之設備控制模組12，以使設備控制模組12依據防災指令控制如逃生方向標誌之指向、解除101室及大廳附近之門控器以及控制電梯使用避停1樓層等。
圖3係為本發明之使用數位分身之區域災害防治方法之建築物環境資訊上傳流程示意圖，且一併參閱圖1、圖2A及圖2B說明，其中，該方法流程包含下列步驟S31至步驟S35：
於步驟S31中，複數建築物之智慧建築裝置10中之感測資料收集模組11分別收集複數建築物之複數感測器之偵測資料，以分別形成複數建築物環境資訊。
於步驟S32中，複數建築物之智慧建築裝置10中之中介模組13將其建築物環境資訊轉換成統一格式後，傳送至智慧城市管理平台20。
於步驟S33中，智慧城市管理平台20接收複數智慧建築裝置10之建築物環境資訊。
於步驟S34中，智慧城市管理平台20之資料庫22依據複數建築物之數位分身儲存複數智慧建築裝置10之建築物環境資訊。
於步驟S35中，智慧城市管理平台20之建築資訊管理模組23即時地將複數建築物之建築物環境資訊藉由建築資訊模型(Building Information Modeling,BIM)圖資及四維地理資訊系統(Global Information System,GIS)圖資，以視覺化呈現。
圖4係為本發明之使用數位分身之區域災害防治方法之資料分析流程示意圖，且一併參閱圖1、圖2A及圖2B說明，其中，該方法流程包含下列步驟S41至步驟S46：
於步驟S41中，智慧城市管理平台20接收複數智慧建築裝置10之建築物環境資訊。
於步驟S42中，智慧城市管理平台20中之資訊分析模組24依據複數智慧建築裝置10之建築物環境資訊及歷史資料產生災害分析結果，以透過災害分析結果判斷複數建築物中是否發生災害(如火災)，其中，若複數建築物中至少一者發生災害，則至步驟S43；反之，若無建築物發生災害，則回到步驟S41中。
在一實施例中，以火災為例，感測資料收集模組11接收到如煙霧感測器之偵測資料，以形成建築物環境資訊，且由資訊分析模組24依據當下的建築物環境資訊判斷是否超過預先設定之閥值，如濃煙實際值大於100時，資訊分析模組24產生火災已經發生之災害分析結果。
於步驟S43中，智慧城市管理平台20中之災難通報告警模組25傳送防災指令傳送至發生災害的建築物之智慧建築裝置10中，以由智慧建築裝置10中之設備控制模組12依據防災指令控制發生災害的建築物中的避難與防災設備(如門控器等)作動，使在建築物中的民眾盡快疏散。
於步驟S44中，智慧城市管理平台20中之災難通報告警模組25傳送防災資訊，以通知民眾及防災相關單位災害地點及樓層等資訊。
於步驟S45中，資訊分析模組24持續分析由複數智慧建築裝置10後續上傳之建築物環境資訊，並持續產生災害分析結果及其防災指令與防災資訊，以控制發生災害的建築物中的避難與防災設備作動。
於步驟S46中，智慧城市管理平台20之建築資訊管理模組23即時地將災難情況藉由建築資訊模型(BIM)圖資及四維地理資訊系統(GIS)圖資顯示於智慧城市管理平台20上。
圖5係為本發明之使用數位分身之區域災害防治方法之另一資料分析流程示意圖，且一併參閱圖1、圖2A及圖2B說明，其中，該方法流程包含下列步驟S51至步驟S56：
於步驟S51中，智慧城市管理平台20中之災難資訊收集模組21係收集定期(如每分鐘)收集氣象單位、災防中心或/及縣市政府單位所發出之災害資訊(如天然災害資訊)。
於步驟S52中，智慧城市管理平台20中之資訊分析模組24依據災害資訊及歷史資料產生災害分析結果，以透過災害分析結果判斷是否有天然災害(如暴雨)於複數建築物之至少一者所在區域發生，其中，若有天然災害於複數建築物中至少一者所在區域發生，則至步驟S53；反之，若無天然災害發生，則回到步驟S51中。在一實施例中，以水災為例，災難資訊收集模組21收集政府天然災害即時訊息如時雨量或風力之災害資訊，由資訊分析模組24依據災害資訊及歷史資料(如過去水位感測器所量測之水位資料等)利用加權移動平均演算以分析歷史災難發生時之時雨量、風力與持續時長，藉此預測災難發生機率，且產生災難已經發生之分析結果。
在一實施例中，資訊分析模組24依據災害資訊(包含可能發生天然災害之縣市鄉鎮區其中至少一者之位置訊息)及複數建築物之數位分身，以分析受影響的地區與範圍，進而判斷是否有天然災害(如暴雨)於複數建築物之至少一者所在區域發生。
於步驟S53中，智慧城市管理平台20中之災難通報告警模組25傳送防災指令傳送至受影響的建築物之智慧建築裝置10中，以由智慧建築裝置10中之設備控制模組12依據防災指令控制受影響的建築物中的避難與防災設備(如水閘門等)作動，以避免建築物淹水。
於步驟S54中，智慧城市管理平台20中之災難通報告警模組25傳送防災資訊，以通知民眾及防災相關單位災害地點及樓層等資訊。
於步驟S55中，資訊分析模組24持續分析由複數智慧建築裝置10後續上傳之建築物環境資訊或災難資訊收集模組21後續收集之災害資訊，並持
續產生災害分析結果及其防災指令與防災資訊，以控制發生災害的建築物中的避難與防災設備作動。
於步驟S56中，智慧城市管理平台20之建築資訊管理模組23即時地將災難情況藉由建築資訊模型(BIM)圖資及四維地理資訊系統(GIS)圖資顯示於智慧城市管理平台20上。
此外，本發明還揭示一種電腦可讀媒介，係應用於具有處理器(例如，CPU、GPU等)及/或記憶體的計算裝置或電腦中，且儲存有指令，並可利用此計算裝置或電腦透過處理器及/或記憶體執行此電腦可讀媒介，以於執行此電腦可讀媒介時執行上述之方法及各步驟。
綜上所述，本發明之使用數位分身之區域災害防治系統、方法及其電腦可讀媒介，藉由設置於複數建築物之智慧建築裝置與後端之智慧城市管理平台建構區域建築群之樹狀拓譜資料結構，以建立建築群之數位分身，藉此管理一個區域中的複數建築物，且當建築物發生災害時，智慧建築裝置能快速地將資訊傳送至智慧城市管理平台，並藉由智慧城市管理平台依據複數建築物之數位分身評估建築物本身的災害情況及災害的影響範圍，進而即時地通報民眾及防災相關單位，且控制建築物中之避難與防災設備作動，以疏散人群並保障人們的生命安全。
此外，本發明之使用數位分身之區域災害防治系統、方法及其電腦可讀媒介，係具備下列優點或技術功效。
一、本發明利用複數建築物之智慧建築裝置與智慧城市管理平台之間的雙向連結流程，故相較於傳統建築物獨立管理，本發明之智慧城市管理平台可透過區域建築群之樹狀拓譜資料結構統一納管多棟建築物，並建立建築群
之數位分身，以構成多個建築物彼此之間的關連性，以提升建築群之管理效率及準確度。
二、本發明利用複數建築物之智慧建築裝置與智慧城市管理平台於災難發生時的通報流程，取代傳統人工通報，進而避免救災延遲，且提升避難及救援效率。
三、本發明利用智慧城市管理平台依據複數建築物之智慧建築裝置所傳送之建築物環境資訊或氣象單位、災防中心或/及縣市政府單位所發出之災害資訊，且依據歷史資料進行分析，以即時模擬災難發生進程，進而輔助決策者做決策，並協助救援人員搜救及動態控制民眾避難路線，藉此降低災難發生時所遭成之傷害。
四、本發明利用智慧城市管理平台依據災害分析結果產生防災指令與防災資訊，以於災難發生時主動提供告警建築物之智慧建築裝置，並透過如細胞簡訊通知附近民眾避難。
五、本發明透過複數建築物之智慧建築裝置將收集的大量資訊並傳輸智慧城市管理平台，藉由智慧城市管理平台依據複數建築之數位分身並透過其自身強大的運算能力、儲存能力、分析決策能力及管理能力以提供決策輔助、救災支援及避難與防災設備控制，進而減少災害所造成之損失。
上述實施形態僅例示性說明本發明之原理及其功效，而非用於限制本發明。任何熟習此項技藝之人士均可在不違背本發明之精神及範疇下，對上述實施形態進行修飾與改變。因此，本發明之權利保護範圍應如申請專利範圍所列。
1:使用數位分身之區域災害防治系統
10:智慧建築裝置
11:感測資料收集模組
12:設備控制模組
13:中介模組
20:智慧城市管理平台
21:災難資訊收集模組
22:資料庫
23:建築資訊管理模組
24:資訊分析模組
25:災難通報告警模組
Claims (7)
- 一種使用數位分身之區域災害防治系統，係包括：具有設備控制模組之複數智慧建築裝置，係分別設置於複數建築物中，且接收相對應的建築物之偵測資訊，以分別形成複數建築物環境資訊；以及一智慧城市管理平台，係通訊連接該複數智慧建築裝置，以分別接收該複數建築物環境資訊，且該智慧城市管理平台具有一區域建築群之樹狀拓譜資料結構，其中，該智慧城市管理平台包括：一建築資訊管理模組，係利用該區域建築群之樹狀拓譜資料結構及該複數智慧建築裝置建立該複數建築物之數位分身於該智慧城市管理平台中，且依據該區域建築群之樹狀拓譜資料結構記錄該複數建築物環境資訊，以將該複數建築物環境資訊整合於相對應之該複數建築物之數位分身中；一資訊分析模組，係依據經整合於該複數建築物之數位分身中之該複數建築物環境資訊或歷史資料進行分析，以產生該複數建築物之災害分析結果，俾於該資訊分析模組判斷出該複數建築物其中至少一者之災害分析結果為有災害發生時，該資訊分析模組依據該災害分析結果產生一防災指令與一防災資訊，其中，該資訊分析模組依據當下的該建築物環境資訊及該歷史資料，且利用一加權移動平均演算法進行短期趨勢預測，以得到預估短期的該災害分析結果；及一災難通報告警模組，係依據該複數建築物其中至少一者之數位分身發送該防災指令至相對應之該複數建築物其中至少一者之智慧建築裝置中及發送該防災資訊至該複數建築物其中至少一者附近的防災裝置， 其中，於該複數智慧建築裝置其中一者接收到該防災指令時，該複數智慧建築裝置其中一者之該設備控制模組依據經預估短期的該災害分析結果所得到之該防災指令，以控制該複數建築物其中一者的避難與防災設備作動，其中，該複數智慧建築裝置具有相對應的建築物之建築資訊，以及該智慧城市管理平台具有複數地區之地區資訊及位於該複數地區中之該複數建築物之建築資訊，且該智慧城市管理平台依據該複數地區之地區資訊與該複數建築物之建築資訊建立該區域建築群之樹狀拓譜資料結構。
- 如請求項1所述之使用數位分身之區域災害防治系統，其中，該建築資訊管理模組係透過一3D圖形化介面管理該複數建築物之建築資訊模型圖資及四維地理資訊系統圖資，且透過該四維地理資訊系統圖資為基礎結合該建築資訊模型圖資、地形與天氣系統，將該複數地區及該複數建築物以視覺化呈現。
- 如請求項2所述之使用數位分身之區域災害防治系統，其中，該建築資訊管理模組利用該建築資訊模型圖資及該四維地理資訊系統圖資透過時間維度呈現該資訊分析模組所分析之災害分析結果。
- 一種使用數位分身之區域災害防治方法，係包括：由分別設置於複數建築物中之具有設備控制模組之複數智慧建築裝置接收相對應的建築物之偵測資訊，以分別形成複數建築物環境資訊；由智慧城市管理平台分別接收該複數建築物環境資訊；由該智慧城市管理平台利用一區域建築群之樹狀拓譜資料結構及該複數智慧建築裝置建立該複數建築物之數位分身於該智慧城市管理平台中； 由該智慧城市管理平台依據該區域建築群之樹狀拓譜資料結構記錄該複數建築物環境資訊，以將該複數建築物環境資訊整合於相對應之該複數建築物之數位分身中；由該智慧城市管理平台依據經整合於複數建築物之數位分身中之該複數建築物環境資訊或歷史資料進行分析，以產生該複數建築物之災害分析結果，其中，依據當下的該建築物環境資訊及該歷史資料，且利用一加權移動平均演算法進行短期趨勢預測，以得到預估短期的該災害分析結果；於該智慧城市管理平台判斷出該複數建築物其中至少一者之災害分析結果為有災害發生時，由該智慧城市管理平台依據該災害分析結果產生一防災指令與一防災資訊；由該智慧城市管理平台依據該複數建築物其中至少一者之數位分身發送該防災指令至相對應之該複數建築物其中至少一者之智慧建築裝置中；由該智慧城市管理平台依據該複數建築物其中至少一者之數位分身發送該防災資訊至該複數建築物其中至少一者附近的防災裝置；以及於該複數智慧建築裝置其中一者接收到該防災指令時，由該複數智慧建築裝置其中一者之該設備控制模組依據經預估短期的該災害分析結果所得到之該防災指令，以控制該複數建築物其中一者的避難與防災設備作動，其中，該複數智慧建築裝置具有相對應的建築物之建築資訊，以及該智慧城市管理平台具有複數地區之地區資訊及位於該複數地區中之該複數建築物之建築資訊，且由該智慧城市管理平台依據該複數地區之地區資訊與該複數建築物之建築資訊建立該區域建築群之樹狀拓譜資料結構。
- 如請求項4所述之使用數位分身之區域災害防治方法，其中，該智慧城市管理平台透過一3D圖形化介面管理該複數建築物之建築資訊模型圖資及四維地理資訊系統圖資，且透過該四維地理資訊系統圖資為基礎結合該建築資訊模型圖資、地形與天氣系統，將該複數地區及該複數建築物以視覺化呈現。
- 如請求項5所述之使用數位分身之區域災害防治方法，更包括由該智慧城市管理平台利用該建築資訊模型圖資及該四維地理資訊系統圖資透過時間維度呈現該災害分析結果。
- 一種電腦可讀媒介，應用於計算裝置或電腦中，係儲存有指令，以執行如請求項4至6之任一者所述之使用數位分身之區域災害防治方法。
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