災害會迅速影響人類福祉和地球環境。無論是颶風、洪水等天災，或是工業事故等人為活動，突發的災難性事件都可能造成人員傷亡、環境破壞和經濟損失。

但未雨綢繆非常重要。災害預防系統在拯救生命和減輕經濟損失方面，可以發揮關鍵作用。採用感測器的物聯網技術日益普及，能夠提供危險事件的重要預警，並在災後管理中發揮關鍵作用，從而減少進一步的損害。

聯合國減災辦公室（UNDRR）指出，災害預防和預警系統可以將重點從災害管理轉移到風險管理，從而打破「災難-應對-依賴」（catastrophe–response–dependency）的惡性循環。這種方法的經濟效益巨大。UNDRR表示，投資一美元用於基礎建設的抗災能力建設，就能節省原本用於重建的四美元。

從洪水到石油洩漏：災害類型分類

那麼，最常見的災害類型有哪些呢？它們會造成哪些影響？災害可分為兩大類：自然災害和人為災害。兩者都會造成重大影響，包括人員傷亡、經濟損失和環境破壞。最常見的自然災害包括洪水、乾旱、野火、地震（圖 1）和海嘯。 2023 年，全球自然災害造成約 95,000 人死亡，經濟損失約 3,800 億美元。

2023 年，一場 7.7 級地震摧毀了安塔基亞地區 70% 的房屋。

同時，人為災害包括工業事故、石油外洩、建築物倒塌、高層建築火災、交通事故和恐怖主義行為。人為災害造成的死亡人數，會因其性質和規模而異，但全球的死亡人數可能高達數萬人。

因此，人們對技術和災害預防/預警策略非常關注。基於感測器的物聯網、無線技術和人工智慧分析的結合，是該領域許多進步的關鍵。這些技術能夠使連網設備收集和共享數據，從而徹底改變災害預防方式。收集到的資訊可以為更明智的決策奠定基礎。

物聯網在災害預防中的積極作用

讓我們更詳細地了解這些技術，是如何協同工作的。低功耗感測器和設備，構成了災害預防系統的基本組成部分，使其能夠在偏遠或惡劣環境中長期佈署，而無需頻繁維護。這些感測器能夠偵測特定條件的變化，例如溫度、振動和氣壓，從而為地震、海嘯等即將發生的自然災害提供關鍵的早期預警指標。

它們還可以測量和監測易遭遇水災地區的水位，使當地居民能夠在風險較高時，轉移到地勢較高的地區。佈署感測器還有助於預防人為事故。例如，煙霧偵測器可以發出火災警報，空氣品質監測器可以指示有害物質的釋放或空氣污染程度過高。

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先進感測器、人工智慧和通訊技術的作用

技術進步意味著感測器現在更小巧、更節能，從而可以應用於更多領域。微機電系統 (MEMS) 技術的發展實現了感測器的微型化。同時，新型電池架構提高了能量密度，使其在實際應用中續航時間更長。感測器還可以整合太陽能、熱能和振動能採集系統，使設備能夠在更廣泛的環境中獨立運作。

但基於感測器的數據採集，只是整個難題的一部分。佈署整合人工智慧和機器學習的軟體系統，對於分析數據、預測和檢測潛在災害非常重要。人工智慧可以在模式辨識、預測分析和異常檢測方面發揮關鍵作用 —— 通常是即時檢測 —— 從而盡快向相關部門和公眾發出警報。基於人工智慧的運算，可以在雲端或邊緣進行，具體取決於安全性、延遲，和對大數據儲存容量的需求等因素。

第三，對於基於雲端的系統，5G 和 LoRa® 等先進通訊技術，顯著提高了災害場景下的資料傳輸速度和可靠性。這些協定各有其效能特點：5G 在資料速率、覆蓋範圍和延遲方面更勝一籌，而 LoRa 則在電池續航時間、功耗和成本方面表現出色。因此，災害預防和預警系統的開發人員，可以根據自身需求選擇合適的物聯網技術。

突顯實際專案效益

在本節中，我們將探討災害預防技術，在現實世界中的應用案例。例如，在美國，加州大學聖地牙哥分校的 ALERTCalifornia 公共安全計畫，利用物聯網感測器、攝影機、無人機和人工智慧技術，在加州佈署並監測野火（圖2），從而提高早期預警和應變能力。

ALERTCalifornia 是高效能無線研究與教育網路（HPWREN）的第三代產品，該系統在美國已發展了約 20 年。早在 2003 年的雪松山火燒期間，緊急管理人員就已經開始使用預先安裝的高解析度運動偵測攝影機和感測器，拍攝的即時野火影像，凸顯了無線技術在有效管理野火方面的實用性。

一張圖片顯示了加州野火造成的破壞

這些高畫質攝影機可進行平移、傾斜、縮放，並大約每兩分鐘進行一次 360° 全景掃描，每次掃描拍攝 12 張高畫質影像，從而全面監控火災風險。這些攝影機還具備近紅外線夜視功能，可提供 24 小時不間斷監控。同時，配備掃描儀的無人機，可產生掃描表面的 3D 資訊，而雷射雷達遙感技術，則使 ALERTCalifornia 能夠勘察易燃環境。人工智慧用於數據融合和分析，以解讀所提供的數據。

同時，英國正在佈署基於物聯網的基礎設施，以提供洪水威脅的早期預警，確保公共安全和基礎設施保護。例如，在劍橋郡的亨廷頓郡地區，由劍橋郡和彼得伯勒聯合管理局，以及亨廷頓郡區議會資助的「洪水感測器試點計畫」，利用透過 LoRa 網路連接的感測器收集即時河流流量和水位資料。當洪水風險被偵測到時，居民和企業會收到預警，以便他們採取措施保障自身安全，並最大限度地減少房屋和其他基礎設施的損失。

災後重建

ALERTCalifornia 和洪水感測器計畫，只是眾多全球性災害預警和預防計畫中的幾個例子。物聯網網路已在多次災害中發揮了重要作用，不僅有助於減少或避免損失，還能為災後重建提供關鍵支援。

颶風或洪水期間，蜂窩網路受損導致的通訊中斷會嚴重阻礙災後重建進程。2017 年波多黎各遭受颶風瑪莉亞襲擊後，當地佈署了臨時蜂巢設備，來恢復被風暴摧毀的通訊網路。利用太陽能感測器和衛星連接的通訊樞紐，建立了臨時通訊鏈路，使緊急應變團隊能夠有效地協調救援工作，並抵達需要援助的偏遠社區。

在 2017 年大西洋颶風季的一份報告中，全球行動通訊系統協會（GSMA）強調了實施增強預警系統的重要性。此外，他們還指出，利用預警系統啟動可折疊式網路基地台具有潛在優勢，即在颶風到來之前有效降低基地台高度。這種主動措施不僅可以防止損失，還能在風暴過後簡化網路復原工作。

隨著感知、通訊和分析技術的進步，物聯網在協助應對人為災害和自然災害方面的價值將日益凸顯。透過佈署低成本、高可靠性的解決方案，各機構可以加快關鍵基礎設施的修復，支援重要的救援行動，並收集寶貴數據，從而推動未來預防策略的制訂，例如加強防洪設施或建造抗震建築。