安全防災與建築物自動化系統智慧連動之現況研究 - 以十四廠七期辦公室為例

前言

安全防災為智慧建築的八大指標之一，主要核心目標為保命護產^[1]，結合資訊通訊科技自動偵測與防災科技，即時正確掌握災害狀況、警報訊息、自動滅火、避難引導或安全防災技術強化，達到保護人員生命與財產的安全防災行為，近幾年來極力推動智慧建築概念，發展出許多異業結盟與系統整合之成果，其中安全防災技術更是日新月異，在目前建築系統發展越來越成熟，如空調系統(HVAC)、燈控系統、電梯系統以及消防系統，藉由系統之間溝通整合，進一步提升建築安全防災技術，以達到智慧防災目標。

智慧型安全防災發展

現行建築防火架構

目前建築物防火系統架構主要透過五大項目建構防火系統^[2]：預防、通報、逃生、包圍、撲滅，其中依據內政部建研所計畫報告書^[3]提出將火災分為：正常期、火災發生期、火災初期、火災成長期、火災最盛期與滅火及事後處理等六個階段，並針對各項階段彙整與建議消防設備具備之功能性。

智慧型建築防火技術

內政部建研所委託報告，鄭紹材etal. ^[4]研究報告說明，將智慧型防火防災技術區分歸納為：極早偵測、自動滅火、引導避難、消防救災、系統整合等五大類別，作為未來智慧型防火技術研發策略擬定之基礎。而防火防災智慧型技術的功能應包含：提供早期偵測且正確警報的能力、可準確啟動滅火機制、可正確與快速引導避難、輔助消防救災資訊、有效的系統整合發揮聯動機制。

另依據Wong, J. ^[5]研究歸納指出，發展智慧防災主要技術與系統為：自動火災警報系統與自動滅火系統(AFA)、安全監控系統(SEC)、中央空調監控系統(HVAC)、定址式照明燈控系統(DALI)、通訊系統(ITS)、建築物自動化系統(IBMS)、智慧型電梯傳送系統(LS)、電腦化維護管理系統(CMMS)。智慧型防火防災強調各系統間功能性整合，其中包含了感測、分析、判斷、決策與動作之能力，以確保在於災害發生初期達到預警之效果。

台積電於智慧建築既有「安全防災」架構分析

安全防災指標主要著重在「主動性防災」及「各自動性系統間整合及連動程序的評估」，其中分項指標包含“建築物防災”與“人身安全”，台積電目前辦公室建築設計符合智慧建築的安全防災架構之細部分項內容如 表一。

智慧建築安全防災細部分項共分為七項分項指標，以台積電南科廠區F14P7辦公室為例：

防火系統

設置緊急防災應變中心(ERC) 圖一

緊急防災應變中心ERC內設置系統主機、監控主機、火警廣播設備控制裝置及消防專用通信設備，提供智慧化監控系統警報之整合介面，納入整合式監控系統集中管理，自動探測各種火災徵兆、自動確認火災警報與通報、顯示火災發生樓層區位、可自動滅火及防止火災擴大、引導人員避難並建立定期建築安全及消防設備檢查。

自動火警警報系統

當火災發生時，系統將主動啟動火警自動警報，並發出火警警鈴、緊急疏散廣播與燈號顯示等避難系統機制。系統設置火警自動探測設備，以探測煙霧濃度、溫度差、光電或其他可燃性氣體濃度，並設置智慧型複合式受信總機，配合極早型偵煙裝置及各種定址式探測器來自動探測煙霧濃度、溫度差、光電或其他可燃性氣體濃度。系統能顯示火警區域、火警點的狀態信號與平面位置，當定址式探測器動作時訊號隨即傳至模組，模組再傳至受信總機將火警警報作動，並由消防監測系統顯示火災觸發樓層及位置。建築物各樓層區域設置「室內消防栓箱」與裝設「火警綜合盤」其標示燈平時常亮，異常時閃爍與火警警鈴同時作動。

自動火警探測滅火系統

緊急應變中心(ERC)設有消防監測系統，其系統能顯示所有消防設備之狀態，並能擔負整體滅火的聯絡與調度功能，亦能監控排煙設備，防火門及防火鐵捲門等。除前述各空間之消防滅火功能外，本大樓因設有餐廳與廚房，因此，針對此空間亦也導入專屬滅火系統，亦也納入消防監測系統中進行日常監測與管理。大樓內設置自動撒水滅火系統、泡沫滅火系統、Inergen（惰性氣體滅火）、室內消防栓等各類滅火設備，可防止火災漫延擴大。

避難引導

當火災發生時，系統將主動啟動火警自動警報，並發出火警警鈴、緊急疏散廣播與燈號顯示等避難系統機制。系統採用具有聲響的避難方向指示燈，樓層火警警鈴均響，透過日常定期舉辦各類型災害逃生與救災演練，人員將依據各樓層所設置之避難方向指示燈、出口標示燈沿「標示設備」往雙側安全梯避難，同時火警警報語音告知裝置、自動啟動廣播、電梯召回、解除門禁與啟動排煙等系統連動，即時有效引導人員避難及延長逃生時間。

防震抗風系統

設置地震記錄儀

建築物設置地震紀錄儀，以記錄地震反應本大樓採筏式基礎，在地震發生時，因其本身設計耐震力高且相較於獨立基礎與聯合基礎，建築物結構體較不易產生結構變化。由緊急應變中心進行日常監測，地震時發出警報聲響及緊急廣播告知人員進行避難，其人員將依避難逃生路線，迅速往建築物外部所規劃之緊急避難廣場進行避難。

採用抗風結構與筏式基礎設計

台積電建築物採筏式基礎，對於所屬之辦公廠房，於規劃設計階段，即考量結構耐震設計與建築可抗風壓設計。

建築物及管路、管線防震設計

建築物結構體本身除了有防震設計之外，建築物內系統、管路、管線亦具有足夠防震能力及韌性，防止系統因地震力作用而造成斷裂與損壞。

防水系統

機電設備設置漏水警告設備

重要機電設備空間（如變電站、UPS機房）以及高架地板（CCD電腦機房）下皆設有漏水偵測裝置，自動監測異常漏水狀況，並連線至監控系統組，即時監視與紀錄各空間漏滲水狀況。

地下樓層設置防汛偵測與排水設施

建築物之地下室或低窪地區設置淹水偵測設備，地下室停車入口處設置截水溝，並於地下筏基蓄水池設置水位偵測、淹水偵測及抽排水設施，將監控訊號即時回傳至監控主機，發生淹水狀況時，將主動進行抽排水工作。

設置防水閘門

地下出入口設有防水閘門 圖二，並有CCTV監視系統進行監控。此外亦有緊急應變中心設有專屬天然災害預警系統，可持續性的針對全國各地氣候環境狀況監視，當外部發生天然災害時，將可主動發出簡訊與郵件通知告警，提供台積電所屬各廠辦大樓緊急應變處理，達成提早預警，啟動防災應對，避免災害損失擴大。

防盜系統

設置防盜自動警報設備

建築物於重要之出入口及區域，均安裝紅外線防盜警報設備 圖三，系統能顯示警報位置和相關警報資訊，並能紀錄及提供連動控制所需之介面信號，當不明人士入侵時，除將觸發紅外線監測告警保全人員外，系統亦將主動進行監視連動記錄，以提供後續查證使用。外部主要進出安全門，皆安裝磁簧功能檢測及設定定時警戒功能。

設置人車自動監視設備

對主要公共活動場所、通道以及重要區域能進行有效監視並錄影記錄。系統的監視畫面能夠自由組合，可自動或手動切換畫面，在畫面上應有攝影機編號、位置、錄影時間等相關資訊，系統能與防盜報警系統、門禁管制系統連動。此外人員與車輛進出皆需透過門禁管理系統申請登記核可進入。

設置自動門禁管制設備

依據安全防範管理之需要，在通行門、出入口通道 圖三、昇降機等位置設門禁管制設備系統能對門禁管制區域的範圍、通行對象以及通行時間進行即時控制，並設定程序使控制門禁系統能與消防系統連動，在發生火災時能即時開啟消防通道、安全門、排煙設備及解除門禁管制，提供人員逃生。主要通行門、出入口、電梯樓層管制及重要機房等，當管制時段偵測到非法入侵時，系統會自動發出告警訊息，通知保全人員前往查看。

設置停車管理設備

系統具有汽車停車場出入口柵欄門自動控制，停車管系統能即時顯示車位狀態，行車信號指示及柵欄，由保全人員看管監守，柵欄具備自動控制功能。由於嚴格實行門禁管制，訪客若要進入停車皆需由員工申請停車位，保全人員於門口警衛哨核對車號後核可進入，停車場入口處並設有攝影機可記錄車輛和車牌號碼。

防破壞系統

設置金屬探測門與自動監測系統

系統具有偵測各種金屬物品，以防止通行人員攜帶違禁物品入內之功能，有效達成人員進出管理，除門禁管制與通關機外，主要出入口設有金屬探測門 圖四與保全人員進行檢查，可避免不明人士夾帶違禁品或其他維安禁品進入，現場也配置監視錄影全日記錄。

防有害氣體系統

設置瓦斯(NG)偵測器、一氧化碳偵測器、防止擴散設計（NG自動關斷閥）

餐廳廚房空間，均設置瓦斯偵測器連動火警自動警報設備及滅火系統，如瓦斯偵測器測到瓦斯漏氣時，啟動瓦斯遮斷閥 圖五關閉瓦斯，將訊號傳至緊急應變處理中心，同時警報告知；此外地下空間亦設有一氧化碳偵測裝置，並與誘導式風機連動設計，現場一氧化碳濃度升高時，啟動誘導式風機進行排換氣。

緊急求救系統

無障礙廁所設置緊急按鈕

無障礙廁所內設有求助鈴 圖六，意外發生時可直接按下求助鈴，現場警報聲響作動，同仁聽聞警報聲立即通知緊急應變中心之外，系統同步發送簡訊通知管理人員，應變人員將依求助位置前來救助。因設置於廁所之內，為顧及個人隱私，則不設置監視系統。

電梯設置緊急對講機與CCTV監控

電梯內部均設有緊急對講機與CCTV監控，電梯運轉狀態由緊急應變中心作全天候監視，當遇到緊急事件時，語音及警報立即傳送至緊急應變中心。地下室梯廳亦即設置緊急求救電話供緊急時使用。

系統整合計畫與方法

本研究以F14P7辦公室為例，針對現行的防災防火系統，進行智慧化連動評估與檢討，包含電梯系統、照明系統以及火警系統，透過BA區域網路(LAN: Local area network)進行系統整合 圖七，並針對四個獨立監控系統，局部重點資料、資訊同步檢討進一步系統連動。

安全防災系統與BA系統連動架構

安全防災系統主要包含，防火系統、防汛系統、防有害氣體以及緊急求救系統，偵測系統為整個防災系統的最上層，當防災系統作動時系統經過區域網絡，連動指令下達至BA整合平台，進行相關防災機制並及時發送簡訊，通報系統異常狀況。

對於一個典型的辦公室而言，維持整個辦公室運轉機能主要系統為MEP (Mechanical Electric and Plumbing)其中細部系統包括：空調通風系統、電力系統、給排水系統，該MEP系統皆由同一個BA系統平台監測與控制，然而對於辦公室其它附屬設備以及安全防護設施，包含了電梯系統、照明控制系統以及火警系統。

智慧防災系統連動機制

以辦公室防災系統角度而言，火災為常見災害檢討項目，而針對一般型火警防護機制，主要功能為：ERC緊急防災應變中心、自動火警警報、緊急廣播系統、自動探測設備滅火系統以及避難引導，當建築物內發生火災，防火系統偵測後啟動防護機制；基本上目前台積電辦公室消防系統設計已符合現行消防法規設計，甚至更優於法規規範。

當辦公室BA系統導入智慧連動後，相較以往的防火防災處理機制，除了原本存在機制外，系統將連動燈控系統將辦公室照明全亮，並進行簡訊通報，此機制不僅利於避難逃生引導，更能協助現場災害狀況確認 圖八，以下為智慧連動程序。

• 火警廣播警報，火警排煙系統開始啟動。
• 警報通報ERC，應變人員前往處理並確認現場狀況。
• 電梯往逃生避難層移動後暫停使用。
• 樓層燈控系統下達全亮模式以利人員逃生。
• 空調系統偵測煙霧後停止運轉，防止火災產生煙霧經由回風管路送往樓層全區域。

結果與討論

以台積電台南廠區為分析案例，目前台南廠區分為五個主要辦公室，從1999年迄今2015年度，分別由四個不同時期所建置完成，所建置之辦公室BA監控系統與設備功能內容不盡相同；如早期F6至F14P1/P2，皆以FAB工廠為主體監控概念，辦公室依附在工廠端維運，2008年F14P3/P4開始正式規劃將辦公室建築自動化系統(BA)與FAB工廠分開各自監控，當時已導入智慧建築設計概念 圖九，但系統細部智慧化尚未有完整架構，直至F14P5 ＆P7辦公室才對於建築物智慧化有較完整架構 圖十。

以F14P7辦公室為例，辦公室內規劃並建置智慧監控中心 圖十一，建築物自動化BA系統為主要平台，整合火警系統、電梯系統、燈控系統、空調系統、異常簡訊通報以及智慧停車管理系統，並且結合影像管理系統加強防汛機制，透過智慧監控中心管理與掌握辦公室主要系統機能。

結論與建議

台積電在現行安全防災範疇與法規設計下，將辦公室內系統透過適當系統規劃、整合，將安全防災加入系統智慧連動，提升安全防災等級，使得建築物內人員與財產更有保障。於既有防災機制與架構搭配系統智慧化的成果 圖十二，進一步強化智慧建築規範下之“建築物防災以及人身安全”，F14P7辦公室整合了既有系統、連動機制與架構，其中歸納五項重點：

• 火警連動機制：連動電梯、空調循環系統、廚房區域遮斷瓦斯與發送簡訊。
• 地震連動機制：連動電梯、廚房區域遮斷瓦斯，發送簡訊通知。
• 停電連動機制：電力異常連動電梯，電源自動切換開關(ATS)作動，維持辦公室基本電源。
• BA系統整合：整合火警系統、電梯系統、燈控系統、空調系統以及異常時簡訊通報機制。
• 設置智慧監控中心：BA系統為主要平台、結合影像管理系統以及智慧停車管理系統。

智慧化之技術與應用日新月異，未來在智慧安全防災更為精確與快速，歸納以下四項要點，期望辦公室防災機制更完整：

• 避難系統：逃生標示系統整合進入BA系統，結合火災系統進行逃生避難指示引導。
• 防火系統：重點區域結合火警系統連動影像監視系統(CCTV)，第一時間顯示現場狀況。
• 防汛系統：防水閘門與監控設備連動。
• 智慧停車系統：結合車牌辨識系統，確實掌握人員入廠資訊。

安全防災與BA系統透過建築智慧化過程，進而產生更適化的系統連動機制，朝向建築物系統整合、創新技術以及工法精進之目標前進，並且建議歸納進新廠初期設計與規劃，希冀智慧化後，使整個辦公室安全防災系統發揮「保命護產」之最大效能。