本發(fā)明是關(guān)于一種區(qū)域監(jiān)控系統(tǒng)，特別是應(yīng)用于無線通訊技術(shù)的區(qū)域監(jiān)控系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

現(xiàn)代社會根基于工業(yè)發(fā)展，工廠作業(yè)環(huán)境與原物料生產(chǎn)場所等作業(yè)場域往往具有潛在職災(zāi)傷害的風(fēng)險，以礦坑為作業(yè)場域為例，礦產(chǎn)區(qū)多位于地下深處，作業(yè)人員可能遭受有害氣體泄漏或礦坑崩塌等風(fēng)險，以工廠的廠房為作業(yè)場域為例，作業(yè)人員可能遭受機具傷害或廠房的易燃物引發(fā)火災(zāi)等風(fēng)險，除作業(yè)人員之外，作業(yè)場域中的機具、貨物亦具極高的資產(chǎn)價值，因此，作業(yè)場域?qū)τ诎踩砸蠛芨?，為將作業(yè)場域造成災(zāi)害的風(fēng)險降低，人員與物的監(jiān)控、災(zāi)害發(fā)生時的救援、應(yīng)變導(dǎo)引乃至于坑內(nèi)空氣品質(zhì)的偵測皆具必要性。

然而，由于作業(yè)場域可能環(huán)境較為復(fù)雜，例如礦區(qū)因坑道特性而具有屏障與礦物金屬干擾問題，或是工廠廠區(qū)較廣且廠區(qū)中的作業(yè)人員及貨物的數(shù)量龐大，習(xí)知的無線通訊技術(shù)例如使用無償費用頻段的Wi-Fi、Zigbee或藍(lán)芽，因其通訊距離較短，且容易受場域環(huán)境因素干擾而通訊品質(zhì)不佳，難以實現(xiàn)作業(yè)場域整區(qū)布建而無法形成一個有效率的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控架構(gòu)。而使用收費頻段的3G、4G、5G等通訊技術(shù)需對各個收發(fā)裝置支付通訊費用，大量布建成本高昂。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明提出一種區(qū)域監(jiān)控系統(tǒng)。

在一些實施例中，區(qū)域監(jiān)控系統(tǒng)適用于監(jiān)控一監(jiān)控區(qū)域中的至少一標(biāo)的，區(qū)域監(jiān)控系統(tǒng)包含定位單元、偵測單元、網(wǎng)關(guān)及服務(wù)器。定位單元用以根據(jù)各標(biāo)的的位置進(jìn)行擴(kuò)頻處理以發(fā)射一定位信號，其中定位信號包含識別碼，并且定位信號的識別碼互不相同；偵測單元偵測監(jiān)控區(qū)域的一環(huán)境信息，并將環(huán)境信息進(jìn)行擴(kuò)頻處理以發(fā)射一環(huán)境信號；網(wǎng)關(guān)連線于定位單元及偵測單元，網(wǎng)關(guān)接收并轉(zhuǎn)發(fā)定位信號及環(huán)境信號；服務(wù)器連線于網(wǎng)關(guān)以接收定位信號及環(huán)境信號，并根據(jù)一地理信息系統(tǒng)取得監(jiān)控區(qū)域的一地理信息，服務(wù)器根據(jù)定位信號、環(huán)境信號及地理信息以產(chǎn)生圖形化界面以顯示各標(biāo)的的位置及環(huán)境信息。

在一些實施例中，前述網(wǎng)關(guān)經(jīng)由長距離無線傳輸技術(shù)通訊連線于偵測單元及定位單元。

在一些實施例中，前述的區(qū)域監(jiān)控系統(tǒng)，更包含生理感測單元，以獲取各標(biāo)的的一生理信息，并將生理信息進(jìn)行擴(kuò)頻處理以發(fā)射一生理信號，網(wǎng)關(guān)接收并轉(zhuǎn)發(fā)生理信號至服務(wù)器，服務(wù)器更根據(jù)生理信號產(chǎn)生圖形化界面以顯示各標(biāo)的的生命狀態(tài)。

在一些實施例中，前述監(jiān)控區(qū)域包含一工作區(qū)域與一非工作區(qū)域，區(qū)域監(jiān)控系統(tǒng)更包含一照明系統(tǒng)設(shè)置于工作區(qū)域與工作區(qū)域，照明系統(tǒng)耦接于一開關(guān)電路，服務(wù)器根據(jù)定位信號發(fā)出控制信號以控制開關(guān)電路關(guān)閉非工作區(qū)域中的照明系統(tǒng)，且開啟工作區(qū)域中的照明系統(tǒng)。

在一些實施例中，前述偵測單元選自氣體偵測器、煙霧偵測器、溫度偵測器、震動偵測器、亮度偵測器、音量偵測器與濕度偵測器，環(huán)境信息選自特定氣體濃度信息、煙霧信息、溫度信息、震動信息、亮度信息、音量信息與濕度信息。

在一些實施例中，前述服務(wù)器更用以分析定位信號及環(huán)境信號以判斷是否發(fā)生一異常事件，當(dāng)異常事件發(fā)生時，服務(wù)器發(fā)出一警告信號并根據(jù)異常事件產(chǎn)生一導(dǎo)引信息顯示于圖形化界面。

在一些實施例中，前述區(qū)域監(jiān)控系統(tǒng)，更包含一個人移動裝置連線于服務(wù)器，服務(wù)器更用以將警告信號發(fā)送至個人移動裝置以顯示警告信號。

在一些實施例中，前述服務(wù)器更將圖形化界面發(fā)送至個人移動裝置以顯示圖形化界面。

在一些實施例中，前述服務(wù)器更用以根據(jù)定位信號計算識別碼的數(shù)量，且判斷識別碼的數(shù)量是否等于一預(yù)設(shè)數(shù)量，當(dāng)識別碼的數(shù)量不等于預(yù)設(shè)數(shù)量時，服務(wù)器發(fā)出一警告信號。

在一些實施例中，前述定位單元包含時鐘產(chǎn)生器及信號發(fā)射模塊，前述網(wǎng)關(guān)包含另一時鐘產(chǎn)生器，定位單元的時鐘產(chǎn)生器及網(wǎng)關(guān)的另一時鐘產(chǎn)生器產(chǎn)生一實時時鐘信號，信號發(fā)射模塊根據(jù)實時時鐘信號于一發(fā)射時間發(fā)射定位信號，網(wǎng)關(guān)根據(jù)實時時鐘信號于一接收時間接收定位信號，服務(wù)器更用以根據(jù)下式計算定位單元與網(wǎng)關(guān)之間的一第一估算距離d：

d＝c×t；

其中，c代表定位信號自定位單元至網(wǎng)關(guān)之間的傳遞速度，t代表發(fā)射時間與接收時間的時間差，且服務(wù)器以類神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)演算法根據(jù)第一估算距離d、網(wǎng)關(guān)接收的定位信號的信號強度對應(yīng)的第二估算距離、網(wǎng)關(guān)接收的定位信號的信噪比對應(yīng)的第三估算距離及網(wǎng)關(guān)與定位單元之間的實際距離訓(xùn)練網(wǎng)關(guān)與定位單元之間的距離誤差，以產(chǎn)生網(wǎng)關(guān)與定位單元之間的第四估算距離。

在一些實施例中，其中前述定位單元、偵測單元及網(wǎng)關(guān)之間的通訊品質(zhì)根據(jù)下式來決定：

α₁P1×α₂P2^-1×α₃P3^-1×α₄P4^-1

其中，α₁、α₂、α₃、α₄表示權(quán)重，P1代表網(wǎng)關(guān)與定位單元及偵測單元之間的一每單位時間的封包成功率、P2代表網(wǎng)關(guān)與定位單元及偵測單元之間的一每單位時間的總封包次數(shù)、P3代表網(wǎng)關(guān)與定位單元及偵測單元之間的一每單位時間的失敗封包次數(shù)，及P4代表網(wǎng)關(guān)與定位單元及偵測單元之間的一每單位時間的成功封包最長耗時，每單位時間的封包成功率、每單位時間的總封包次數(shù)、每單位時間的失敗封包次數(shù)及每單位時間的成功封包最長耗時相應(yīng)于網(wǎng)關(guān)的每單位時間的數(shù)據(jù)傳送量、網(wǎng)關(guān)的每單位時間的數(shù)據(jù)接收量、網(wǎng)關(guān)的每單位時間的發(fā)射功率、定位單元的每單位時間的數(shù)據(jù)傳送量、定位單元的每單位時間的數(shù)據(jù)接收量、定位單元的每單位時間的發(fā)射功率、定位單元的每單位時間的休眠時間、偵測單元的每單位時間的數(shù)據(jù)傳送量、偵測單元的每單位時間的數(shù)據(jù)接收量、偵測單元的每單位時間的發(fā)射功率及偵測單元的每單位時間的休眠時間。

綜上所述，根據(jù)本發(fā)明的區(qū)域監(jiān)控系統(tǒng)的一實施例，定位單元及偵測單元在具金屬物質(zhì)及高磁場等環(huán)境復(fù)雜的作業(yè)區(qū)域中亦可有效將數(shù)據(jù)傳送至網(wǎng)關(guān)而具出色的抗干擾性；并且，服務(wù)器根據(jù)定位信號、環(huán)境信號及監(jiān)控區(qū)域的地理信息后所產(chǎn)生的圖形化界面可供管理者直覺明了監(jiān)控區(qū)域內(nèi)人員狀態(tài)及監(jiān)控區(qū)域的空間信息，如此一來，可提升人員于監(jiān)控區(qū)域的作業(yè)安全，進(jìn)而降低職業(yè)災(zāi)害。

附圖說明

圖1為根據(jù)本發(fā)明的監(jiān)控系統(tǒng)的一實施例的裝置示意圖。

圖2為圖1的服務(wù)器使用的類神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)演算法的示意圖。

圖3為圖1的定位單元及生理感測單元使用于標(biāo)的的示意圖。

圖4為圖1的服務(wù)器產(chǎn)生的圖形化界面的一實施例的示意圖。

【符號說明】

10 定位單元

11 偵測單元

12 網(wǎng)關(guān)

13 服務(wù)器

14 個人移動裝置

15 網(wǎng)絡(luò)

16 生理感測單元

N1 輸入層

N11～N19 神經(jīng)元

N2 隱藏層

N21～N23 神經(jīng)元

N3 輸出層

N31～N34 神經(jīng)元

具體實施方式

圖1為根據(jù)本發(fā)明的監(jiān)控系統(tǒng)的一實施例的裝置示意圖，揭露一區(qū)域監(jiān)控系統(tǒng)，適用于監(jiān)控一監(jiān)控區(qū)域中的至少一標(biāo)的。請參閱圖1，區(qū)域監(jiān)控統(tǒng)包含定位單元10、偵測單元11、網(wǎng)關(guān)(gateway)12以及服務(wù)器13，定位單元10及偵測單元11經(jīng)由無線通訊的方式連線于網(wǎng)關(guān)12，網(wǎng)關(guān)12經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)15無線連接于服務(wù)器13。在一些實施態(tài)樣中，標(biāo)的可為真人、機器人、動物、貨物、運輸工具等可移動的物體。

值得說明的是，圖1中定位單元10、偵測單元11、網(wǎng)關(guān)12及服務(wù)器13的數(shù)量僅為示意，定位單元10、偵測單元11、網(wǎng)關(guān)12及服務(wù)器13的數(shù)量可為一個、兩個甚至超過三個，設(shè)計者可根據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)的建置范圍來設(shè)計。

定位單元10一對一設(shè)置于標(biāo)的，以定位各標(biāo)的在監(jiān)控區(qū)域中的位置。定位單元10根據(jù)標(biāo)的的位置進(jìn)行擴(kuò)頻處理以發(fā)射具封包形式且為寬頻的定位信號至網(wǎng)關(guān)12。其中，前述的擴(kuò)頻處理可為直接序列(direct-sequence)擴(kuò)頻或隨機序列(random-sequence)擴(kuò)頻。

定位單元10所發(fā)送的定位信號具識別碼(ID)，于定位單元10發(fā)送定位信號之前，定位單元10將前述識別碼填入定位信號的一封包欄位中，使定位信號包含前述識別碼，且不同定位單元10所發(fā)射的定位信號具不同的識別碼，以區(qū)別各標(biāo)的；在實作上，識別碼可包含硬件地址(MAC地址)、定位單元10的裝置發(fā)射碼(Device ID)或其他專屬于定位單元10的編碼(Unique Identification Number；UID)，或是由使用者自行設(shè)定的碼。

偵測單元11設(shè)置于監(jiān)控區(qū)域中，以偵測監(jiān)控區(qū)域的環(huán)境信息。偵測單元11對前述環(huán)境信息進(jìn)行擴(kuò)頻處理以將環(huán)境信息轉(zhuǎn)換為具封包形式且為寬頻的環(huán)境信號，且偵測單元11將環(huán)境信號進(jìn)行發(fā)射以無線發(fā)送至網(wǎng)關(guān)12，而前述的擴(kuò)頻處理亦可為直接序列擴(kuò)頻或隨機序列擴(kuò)頻。在一些實施態(tài)樣中，偵測單元11選自氣體偵測器、溫度偵測器、震動偵測器、亮度偵測器、音量偵測器與濕度偵測器，而環(huán)境信息選自特定氣體濃度信息、溫度信息、震動信息、亮度信息、音量信息與濕度信息。

在實作上，定位單元10及偵測單元11包含至少一個擴(kuò)頻碼碼片(chip)，以產(chǎn)生寬頻的定位信號及環(huán)境信號，且定位單元10及偵測單元11可通過付費頻段或免費頻段(以臺灣為例，免費的頻段可為920MHz頻段)來發(fā)射。再者，定位單元10及偵測單元11經(jīng)由長距離無線傳輸技術(shù)(Long Range)通訊連線于服務(wù)器13，定位單元10及偵測單元11包含長距離無線傳輸芯片(例如Samtech LoRa芯片)而具低功耗，定位信號及環(huán)境信號可傳輸距離達(dá)10km以上，且其感度(sensitivity)可達(dá)至少-130.5dBm。

網(wǎng)關(guān)12連接于定位單元10及偵測單元11，網(wǎng)關(guān)12接收定位信號及環(huán)境信號并轉(zhuǎn)發(fā)至服務(wù)器13。其中，網(wǎng)關(guān)12對定位信號及環(huán)境信號進(jìn)行解調(diào)后再經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)15轉(zhuǎn)發(fā)至服務(wù)器13。在實作上，網(wǎng)關(guān)12可藉由移動通訊技術(shù)例如3G、3.5G、4G移動通訊技術(shù)連線至網(wǎng)絡(luò)15。并且，以前述的定位單元10及偵測單元11包含長距離無線傳輸芯片為例，網(wǎng)關(guān)12亦包含長距離無線傳輸芯片，以對定位信號及環(huán)境信號進(jìn)行解調(diào)；于此，因長距離無線傳輸芯片的傳輸特性，網(wǎng)關(guān)12與定位單元10之間的距離位于100m至10km的范圍間，且網(wǎng)關(guān)12與偵測單元11之間的距離位于100m至10km的范圍間。設(shè)計者可根據(jù)區(qū)域監(jiān)控系統(tǒng)的建置區(qū)域來調(diào)整，舉例來說，若區(qū)域監(jiān)控系統(tǒng)建置于復(fù)雜作業(yè)場域或建筑物密集的都會區(qū)，網(wǎng)關(guān)12與定位單元10及偵測單元11之間的距離位于100m至2km的范圍間，若區(qū)域監(jiān)控系統(tǒng)建置于建筑物密度一般的都會區(qū)，網(wǎng)關(guān)12與定位單元10及偵測單元11之間的距離位于3km至5km的范圍間，若區(qū)域監(jiān)控系統(tǒng)建置于郊區(qū)時，網(wǎng)關(guān)12與定位單元10及偵測單元11之間的距離位于5km至10km的范圍間。

服務(wù)器13經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)15連線于網(wǎng)關(guān)12，以接收定位信號及環(huán)境信號，并根據(jù)地理信息系統(tǒng)(Geographic Information System；GIS)取得監(jiān)控區(qū)域的地理信息，服務(wù)器13根據(jù)定位信號、環(huán)境信號及監(jiān)控區(qū)域的地理信息以產(chǎn)生圖形化界面來顯示各標(biāo)的的位置狀態(tài)及環(huán)境信息。再者，服務(wù)器13儲存并分析定位信號及環(huán)境信號來判斷監(jiān)控區(qū)域中是否發(fā)生異常事件。在一些實施態(tài)樣中，服務(wù)器13可為搭載有運算能力的中央處理器(Central Processing Unit；CPU)、微控制器(Micro Control Unit；MCU)或微處理器(Micro Processing Unit；MPU)的個人計算機或工業(yè)計算機(Industrial PC；IPC)。

在本實施例中，服務(wù)器13更可計算定位單元10與網(wǎng)關(guān)12之間的相對距離，服務(wù)器13以類神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)演算法根據(jù)定位單元10與網(wǎng)關(guān)12之間的第一估算距離、網(wǎng)關(guān)12接收定位信號的信號強度對應(yīng)產(chǎn)生的第二估算距離及網(wǎng)關(guān)12接收的定位信號的信噪比對應(yīng)產(chǎn)生的第三估算距離來改善網(wǎng)關(guān)12與定位單元10之間的距離誤差，以計算出網(wǎng)關(guān)12與定位單元10之間較第一估算距離、第二估算距離及第三估算距離更為精準(zhǔn)的第四估算距離。于此，服務(wù)器根據(jù)公式1.4來計算前述的第一估算距離：

d＝c×t……公式1.1

其中，d代表第一估算距離，c代表定位信號自定位單元10至網(wǎng)關(guān)12之間已知的傳遞速度，t代表定位信號自定位單元10至網(wǎng)關(guān)12的時間差；在實作上，定位單元10及網(wǎng)關(guān)12分別包含一時鐘產(chǎn)生器，用以產(chǎn)生一實時時鐘(real-time clock；RTC)信號，兩時鐘產(chǎn)生器之間經(jīng)過校正而產(chǎn)生可表示相同時間的實時時鐘信號，且兩時鐘產(chǎn)生器于一預(yù)設(shè)時間間隔自動進(jìn)行校正以產(chǎn)生實時時鐘信號。定位單元10根據(jù)其時鐘產(chǎn)生器產(chǎn)生的實時時鐘信號將可表示發(fā)射時間的數(shù)位碼填入定位信號的一封包欄位并進(jìn)行發(fā)射，于網(wǎng)關(guān)12接收定位信號后，網(wǎng)關(guān)12根據(jù)其時鐘產(chǎn)生器產(chǎn)生的實時時鐘信號將可表示接收時間的數(shù)位碼填入定位信號的另一封包欄位并進(jìn)行發(fā)射，于服務(wù)器13接收定位信號后，服務(wù)器13根據(jù)定位信號的兩封包欄位可計算出定位信號由定位單元10傳送至網(wǎng)關(guān)12之間的時間差，服務(wù)器13再根據(jù)預(yù)先可測得的定位信號的傳送速度即時計算出定位單元10與網(wǎng)關(guān)12之間的第一估算距離(即，d＝c×t)。

前述的網(wǎng)關(guān)12接收的定位信號的信號強度可為RSSI(Received Signal Strength Indicator)值，于網(wǎng)關(guān)12轉(zhuǎn)發(fā)定位信號的前，網(wǎng)關(guān)12將偵測得定位信號的RSSI值填入定位信號的封包欄位；于服務(wù)器13自網(wǎng)關(guān)12接收定位信號后，服務(wù)器13可根據(jù)RSSI值與第二估算距離之間已知的對應(yīng)關(guān)系來產(chǎn)生定位單元10與網(wǎng)關(guān)12之間的第二估算距離。

并且，前述的網(wǎng)關(guān)12接收的定位信號的信噪比可為SNR(Signal to noise ratio)值，于網(wǎng)關(guān)12轉(zhuǎn)發(fā)定位信號的前，網(wǎng)關(guān)12將定位信號的SNR值填入定位信號的封包欄位；于服務(wù)器13自網(wǎng)關(guān)12接收定位信號后，服務(wù)器13可根據(jù)SNR值與第三估算距離之間已知的對應(yīng)關(guān)系來產(chǎn)生定位單元10與網(wǎng)關(guān)12之間的第三估算距離。

基此，服務(wù)器13以前述的第一估算距離、由RSSI值對應(yīng)產(chǎn)生的第二估算距離、由SNR值對應(yīng)產(chǎn)生的第三估算距離來作為訓(xùn)練數(shù)據(jù)而提供給類神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)演算法中位于輸入層的神經(jīng)元，以改善定位單元10與網(wǎng)關(guān)12之間的推估距離精度。并且，以定位單元10與網(wǎng)關(guān)12之間的實際距離與量測誤差作為類神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)演算法中位于輸出層的神經(jīng)元以作為目標(biāo)值。類神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)演算法中隱藏層的神經(jīng)元連結(jié)于輸出層及輸入層的神經(jīng)元的連結(jié)權(quán)重是根據(jù)前述目標(biāo)值來調(diào)整，以進(jìn)行反復(fù)校調(diào)，使連結(jié)權(quán)重收斂而產(chǎn)生第四距離。而前述的作為目標(biāo)值的定位單元10與網(wǎng)關(guān)12之間的實際距離可經(jīng)由人工量測而得。

圖2為圖1的服務(wù)器13使用的類神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)演算法的示意圖，請參照圖2，其中隱藏層N2的數(shù)量不以一層為限，在其他實施態(tài)樣中，隱藏層N2的數(shù)量亦可為兩層以上，而輸入層N1、隱藏層N2、輸出層N3的神經(jīng)元的數(shù)量可根據(jù)網(wǎng)關(guān)12的數(shù)量來調(diào)整。以服務(wù)器13根據(jù)至少三個網(wǎng)關(guān)12所接收的定位信號來計算同一定位單元10的位置為例，其中，于類神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)演算法的三個神經(jīng)元N11～N13分別接收三個網(wǎng)關(guān)12根據(jù)公式1.1所計算得的第一估算距離，神經(jīng)元N14～N16接收三個網(wǎng)關(guān)12產(chǎn)生的三個RSSI值對應(yīng)產(chǎn)生的三個第二估算距離，神經(jīng)元N17～N19接收三個網(wǎng)關(guān)12產(chǎn)生的三個SNR對應(yīng)產(chǎn)生的三個第三估算距離，輸出層N3的神經(jīng)元N31～N33的輸出分別表示三個網(wǎng)關(guān)12與定位單元10之間的第四估算距離，神經(jīng)元N34的輸出表示前述距離的誤差程度。于此，在區(qū)域監(jiān)控系統(tǒng)運行數(shù)日后，服務(wù)器13匯整數(shù)日所得的多個定位單元10與多個網(wǎng)關(guān)12間的第一估算距離、第二估算距離及第三估算距離作為樣本數(shù)據(jù)，服務(wù)器13取樣本數(shù)據(jù)的一部分(例如，80％)反復(fù)訓(xùn)練各神經(jīng)元N21～N23與其他神經(jīng)元之間的連結(jié)權(quán)重，且服務(wù)器13取樣本數(shù)據(jù)的另一部分(例如，20％)作為測試檢驗，當(dāng)各神經(jīng)元之間的連結(jié)權(quán)重收斂并通過測試檢驗后，服務(wù)器13根據(jù)輸出層N3的神經(jīng)元N31～N33分別輸出的第四距離計算出定位單元10的位置，并顯示于圖形化界面，其精確度可達(dá)5公尺等級。

請重新參照圖1，為方便監(jiān)控區(qū)域的管理者更方便監(jiān)控標(biāo)的，區(qū)域監(jiān)控系統(tǒng)可包含個人移動裝置14，且其連線于網(wǎng)絡(luò)15，服務(wù)器13可經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)15將圖形化界面?zhèn)魉椭凉芾碚咚钟械膫€人移動裝置14，個人移動裝置14可為筆記本電腦、個人移動助理(Personal digital assistant；PDA)或手機。

在一些實施態(tài)樣中，當(dāng)標(biāo)的為具生命的標(biāo)的時，區(qū)域監(jiān)控系統(tǒng)可包含生理感測單元16設(shè)置于各標(biāo)的，以獲取各標(biāo)的的生理信息，并對獲取得的生理信息進(jìn)行擴(kuò)頻處理以產(chǎn)生具封包形式且為寬頻的生理信號，且生理感測單元16將生理信號進(jìn)行發(fā)射以發(fā)送至網(wǎng)關(guān)12，網(wǎng)關(guān)12將生理信號轉(zhuǎn)發(fā)至服務(wù)器13；而服務(wù)器13更根據(jù)生理信號產(chǎn)生圖形化界面以顯示各標(biāo)的的生命狀態(tài)。生理感測單元16可為心跳感測裝置、血壓感測裝置或體溫感測裝置，用以偵測各標(biāo)的的心跳、血壓或體溫。

在實作上，服務(wù)器13根據(jù)下式調(diào)整網(wǎng)關(guān)12與定位單元10及偵測單元11之間的通訊品質(zhì)：

ENE＝α₁P1×α₂P2^-1×α₃P3^-1×α₄P4^-1……公式1.2

其中，ENE代表網(wǎng)絡(luò)層評估參數(shù)，α₁、α₂、α₃、α₄代表權(quán)重，各權(quán)重可依據(jù)區(qū)域監(jiān)控系統(tǒng)建置場地的實務(wù)現(xiàn)況調(diào)整，P1代表網(wǎng)關(guān)12與定位單元10及偵測單元11之間的每單位時間的封包成功率、P2代表網(wǎng)關(guān)12與定位單元10及偵測單元11之間的每單位時間的總封包次數(shù)、P3代表網(wǎng)關(guān)12與定位單元10及偵測單元11之間的每單位時間的失敗封包次數(shù)，及P4代表網(wǎng)關(guān)12與定位單元10及偵測單元11之間的每單位時間的成功封包最長耗時；而前述的每單位時間的封包成功率、每單位時間的總封包次數(shù)、每單位時間的失敗封包次數(shù)及每單位時間的成功封包最長耗時相應(yīng)于網(wǎng)關(guān)12的每單位時間的數(shù)據(jù)傳送量、網(wǎng)關(guān)12的每單位時間的數(shù)據(jù)接收量、網(wǎng)關(guān)12的每單位時間的發(fā)射功率(以上三者簡稱為網(wǎng)關(guān)12的優(yōu)化因子)、定位單元10的每單位時間的數(shù)據(jù)傳送量、定位單元10的每單位時間的數(shù)據(jù)接收量、定位單元10的每單位時間的發(fā)射功率及定位單元10的每單位時間的休眠時間(以上四者簡稱為定位單元10的優(yōu)化因子)、偵測單元11的每單位時間的數(shù)據(jù)傳送量、偵測單元11的每單位時間的數(shù)據(jù)接收量、偵測單元11的每單位時間的發(fā)射功率及偵測單元11的每單位時間的休眠時間(以上四者簡稱為偵測單元11的優(yōu)化因子)。

于此，設(shè)計者可調(diào)整定位單元10的優(yōu)化因子、偵測單元11的優(yōu)化因子與網(wǎng)關(guān)12的優(yōu)化因子及不同的權(quán)重α₁、α₂、α₃、α₄的值來產(chǎn)生多個相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)層評估參數(shù)ENE，并且，服務(wù)器13再藉由公式1.3及公式1.4進(jìn)行多次迭代群尋求網(wǎng)絡(luò)層評估參數(shù)ENE的全域較佳解，進(jìn)而找到前述的網(wǎng)關(guān)12的優(yōu)化因子、定位單元10的優(yōu)化因子以及偵測單元11的優(yōu)化因子等11個優(yōu)化因子的彼此值域的較佳組合。

V_i＝w×V_i-1+2×r₁×(pbest-X_i-1)+2×r₂×(gbest-X_i-1)……公式1.3

X_i＝X_i-1+V_i……公式1.4

在實作上，多組網(wǎng)絡(luò)層評估參數(shù)ENE可視為一求解空間中的多個粒子，V_i表示第i個粒子的移動速度，V_i-1表示第i個粒子的前次迭代的移動速度，w表示慣性因子，r₁與r₂表示均勻分布的隨機亂數(shù)，位于0至1的范圍間，X_i-1表示第i個粒子的前次迭代的位移，pbest表示第i個粒子的最佳解，gbest表示所有粒子的最佳解，而X_i表示第i個粒子的前次迭代的位移?；?，經(jīng)公式1.3及公式1.4多次迭代后，多組網(wǎng)絡(luò)層評估參數(shù)ENE收斂于求解空間中的一點而可得較佳的網(wǎng)絡(luò)層評估參數(shù)ENE?；耍?wù)器13于長時間運行后自動調(diào)整網(wǎng)關(guān)12的優(yōu)化因子、定位單元10的優(yōu)化因子以及偵測單元11的優(yōu)化因子以改善網(wǎng)關(guān)12、定位單元10及偵測單元11之間的通訊品質(zhì)。

在一些實施態(tài)樣中，若監(jiān)控區(qū)域的范圍較大，監(jiān)控系統(tǒng)更可包含至少一中繼單元，中繼單元連線于定位單元10與網(wǎng)關(guān)12之間，且連線于偵測單元11與網(wǎng)關(guān)12之間，且連線于生理感測單元16與網(wǎng)關(guān)12之間，而各中繼單元與網(wǎng)關(guān)12之間的距離不同，如此一來，與網(wǎng)關(guān)12距離較遠(yuǎn)的中繼單元可接收定位信號、環(huán)境信號及生理信號并轉(zhuǎn)發(fā)至與網(wǎng)關(guān)12距離較近的另一中繼單元，以將定位信號、環(huán)境信號及生理信號經(jīng)由多重跳接(multi-hop)的方式傳送至網(wǎng)關(guān)12。以前述的定位單元10及偵測單元11包含長距離無線傳輸芯片為例，中繼單元亦包含長距離無線傳輸芯片，使信號傳輸距離達(dá)10km以上。

以下舉例說明本實施例的具體實施態(tài)樣，以監(jiān)控區(qū)域為礦坑為例，但本發(fā)明不以此為限，監(jiān)控區(qū)域亦可為工廠的大門口、電梯口、工作區(qū)域或建筑大樓等區(qū)域。圖3為圖1的定位單元10及生理感測單元16使用于標(biāo)的的示意圖，圖4為圖1的服務(wù)器13所產(chǎn)生的圖形化界面的一實施例的示意圖，請同時參照圖3及圖4，標(biāo)的可為礦坑中的礦工，定位單元10一對一設(shè)置于礦工，如圖3所示，定位單元10可結(jié)合于各礦工的安全帽、腰帶或工作證，以定位各礦工的位置，且自每一礦工的定位信號的識別碼可分別表示不同的礦工。并且，各礦工亦可穿戴有生理感測單元16，以獲取各礦工的生理信號。具氣體偵測器的偵測單元11可設(shè)置于礦坑中的水平礦道及垂直礦道中，并沿各礦道中的各路線配置，以偵測礦坑中各礦道的空氣品質(zhì)。

網(wǎng)關(guān)12可設(shè)置于礦坑外；服務(wù)器13可設(shè)置于礦坑外的管制中心。基此，服務(wù)器13可據(jù)以產(chǎn)生圖形化界面，如圖4所示，服務(wù)器13產(chǎn)生的圖形化界面包含各礦工的位置及生命狀態(tài)，在其他實施態(tài)樣中，圖形化界面亦可顯示礦坑中的空氣品質(zhì)，使管理者可根據(jù)圖形化界面掌握礦工及作業(yè)場域的環(huán)境信息。

服務(wù)器13分析生理信號、定位信號及環(huán)境信號以判斷是否發(fā)生一異常事件，當(dāng)異常事件發(fā)生時，舉例來說，當(dāng)其中一礦工的生理數(shù)據(jù)低于正常范圍，或礦工的定位信號消失，或礦工非位于其工作崗位，或礦坑中一氧化碳的濃度大于臨界值時，或服務(wù)器13根據(jù)來自每一礦工的定位信號的識別碼計算識別碼的數(shù)量后發(fā)現(xiàn)位于工作區(qū)域中的礦工數(shù)量大于或小于應(yīng)有的預(yù)設(shè)數(shù)量時，服務(wù)器13產(chǎn)生警告信號且可顯示于圖形化界面，并同時將警告信號發(fā)送至個人移動裝置14，即便管理者并未位于管制中心，管理者可藉由其持有的個人移動裝置14來監(jiān)控礦工，并接收警告信號以即時進(jìn)行應(yīng)變處理。

并且，當(dāng)異常事件發(fā)生時，以礦坑內(nèi)部崩塌毀壞而淹埋礦工為例，管理者可根據(jù)圖形化界面顯示的礦工的位置信息來推算礦工被淹埋的位置，若礦坑發(fā)生大規(guī)模崩塌導(dǎo)致礦工的定位信號消失時，服務(wù)器13可根據(jù)最后紀(jì)錄的定位信號來推算人員被淹埋的位置，并根據(jù)礦坑的地理信息進(jìn)行救難路徑優(yōu)化以產(chǎn)生導(dǎo)引信息。如圖4所示，圖形化界面包含救難路徑的導(dǎo)引信息。在一些實施態(tài)樣中，服務(wù)器13亦可搭配慣性導(dǎo)航演算法來推算礦工最大機率的所在信息。

進(jìn)一步，礦坑中均具有照明系統(tǒng)，且照明系統(tǒng)耦接于開關(guān)電路，服務(wù)器13可根據(jù)定位單元10所產(chǎn)生的定位信號來控制礦坑中的照明系統(tǒng)，也就是說，在礦坑中包含工作區(qū)域與非工作區(qū)域，具礦工的區(qū)域為工作區(qū)域，不具礦工的區(qū)域則為非工作區(qū)域，服務(wù)器13根據(jù)定位信號來判斷工作區(qū)域與非工作區(qū)域，服務(wù)器13發(fā)出控制信號至開關(guān)電路來關(guān)閉非工作區(qū)域中的照明系統(tǒng)，并開啟工作區(qū)域中的照明系統(tǒng)。

再者，以前述的礦坑為例，標(biāo)的亦可為礦坑中的臺車，定位單元10可設(shè)置于臺車上，基此，定位單元10所傳送的定位信號可表示臺車于礦坑中所在的位置，并顯示于服務(wù)器13所產(chǎn)生的圖形化界面，使管理者可據(jù)以監(jiān)控臺車的位置來管理臺車的運行狀況，當(dāng)臺車并非位于其工作區(qū)域時，管理者可即時進(jìn)行處理。

綜上所述，根據(jù)本發(fā)明的區(qū)域監(jiān)控系統(tǒng)的一實施例，定位單元及偵測單元在具金屬物質(zhì)及高磁場等環(huán)境復(fù)雜的作業(yè)區(qū)域中亦可有效將數(shù)據(jù)傳送至網(wǎng)關(guān)而具出色的抗干擾性；并且，服務(wù)器根據(jù)定位信號、環(huán)境信號及監(jiān)控區(qū)域的地理信息后所產(chǎn)生的圖形化界面可供管理者直覺明了監(jiān)控區(qū)域內(nèi)人員狀態(tài)及監(jiān)控區(qū)域的空間信息，如此一來，可提升人員于監(jiān)控區(qū)域的作業(yè)安全，進(jìn)而降低職業(yè)災(zāi)害。

雖然本發(fā)明已以實施例揭露如上然其并非用以限定本發(fā)明，任何所屬技術(shù)領(lǐng)域中的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的更動與潤飾，故本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視后附的權(quán)利要求書所界定者為準(zhǔn)。