第三章 系統架構與規劃
第一節 系統架構
本數位電子地圖結合影像處理人群分流導引系統，是將無線感測網路、數位攝影 機、數位電子看板與智慧型行動裝置並加入無線射頻系統做為系統輔助之逃生導引系 統，為求系統可靠性與功能完整性，因此各功能面向及需求皆以模組化作為基礎開發，
將系統分為五大模組，分別中央監控模組、無線感測網路模組、人流監控模組、RFID 人員定為模組及資訊廣播模組並個別分工後使各模組工作項目及目標明確，已完成完 整的逃生導引系統。圖 3-1 為系統架構關係圖，各模組功能描述如下：
圖 3- 1 系統架構圖 (資料來源：本研究自行繪製)
運用模組方式切割後，並將模組分為三大類，如圖 3-2 所示：
1. 資料蒐集：將環境感知、人員位置監控蒐集並回傳於資料庫中。
2. 中控系統：將資訊由資料庫分析，並運算整體避難路線導引。
3. 資訊廣播：由中控系統將資訊傳送至看板廣播或傳至行動應用程式，可將資訊 廣播給使用者。
圖 3- 2 整體系統流程架構圖 (資料來源：本研究自行繪製)
以下將會根據各子系統架構、規格與功能作介紹；
壹、資料蒐集
一、無線感測網路ZigBee 無線感測網路目前已被廣泛應用於室內、外多種不同環境的資料蒐集以及 傳遞上。本研究亦利用 ZigBee 無線感測網路進行環境資訊的蒐集，並藉以蒐集到的資 訊判斷環境的狀態是否正常亦或是需要進行人員的緊急疏散，當環境中溫度濕度或照 度感測已達到或超越環境安全值時，將會傳送警告訊息於主控端系統中告知警示，並 由主控端判斷其資訊，以下對於本研究所設置之 ZigBee 無線感測網路模組特色及平 台進行介紹。
功能特色：
1. 管理者可依需要監控特定區域的環境狀態。
2. 即時且不間斷的蒐集整體環境狀態。
3. 使用分階段回傳的方式以減輕資料庫的負擔。
4. 依照需求以不同頻率回傳所感測的資料，避免資料碰撞。
軟硬體平台
ZigBee 感測部分採用 TICC2530 為核心的無線通訊模組進行環境資訊的傳遞以及 指令的發送，並在無線通訊模組硬體上加載照度、溫度、濕度不同功能的環境感測器 以測量環境變化。而控制平台則是以 Microsoft .NET Framework 進行開發並成為一套 獨立的 ZigBee 控制模組，詳細的使用平台如表 3-1 所示。
表 3- 1 ZigBee 規格表
名稱 描述
ZigBee Sensor AO-1503 採用 TI CC2530 為核心的 ZigBee 通訊模組 控制平台 Microsoft .NET Framework
(資料來源：本研究自行繪製) 二、人流監控模組
目前已有許多公共場所裝設封閉式網路攝影機，運用其裝置來監控人群流動，並 搭配人群流動演算法，即可將空間內人群的移動紀錄至資料庫中，再將其資料與逃生 規劃作結合，其功能特色如下：
功能特色
1. 人群流向定位 2. 人數計算 軟硬體平台
人數計算系統利用 DCS-2210 網路攝影機與自行架設的人數計算伺服器結合而成，
攝影機為此系統中扮演著獲得環境影像的重要角色，其擁有簡易的外觀設計與一應俱 全硬體設備。此 DCS-2210 網路攝影機能夠利用多種程式語言以及多種影像串流格式 做開發，將獲得的環境影像透過有線網路交換器傳輸至人數計算伺服器中，再由人數 計算伺服器做計算。
表 3- 2 網路攝影機與監控技術規格表
名稱 描述
軟體開發 Visual Studio 2013 C# 5.0 硬體設備
D-Link DCS-2210 網路攝影機 D-Link DES-3200-10 交換器 人數計算伺服器
(資料來源：本研究自行繪製) 三、無線射頻技術
無線射頻技術常用於室內定位，在本研究中運用虛擬標籤作為參考標記之 VSLS 室內定位法，其功能特色如下：
功能特色
1. 輔助定位環境人員位置或重要人員位置 2. 降低定位機制設備耗費成本
3. 動態顯示空間中 Tag 的數量
4. 改善定位的環境干擾，減少訊號跳動的誤差狀況 軟硬體平台
RFID 定位模組的開發上本研究採用 SYRiS 公司所提供的 SY245-1N 網路型 RFID 讀取器以及主動式 RFID 感應電子標籤做為定位環境設置的硬體，並且依據硬體應用 自行開發符合需求之控制軟體，關於 RFID 模組的軟硬體平台如表 3-3 所示。
表 3- 3 RFID 讀取器及 RFID 控制模組軟硬體平台
名稱 描述
RFID Reader SY245-1N 網路型 RFID 讀取器
RFID Tag SYTAG245-2C 主動式 RFID 感應電子標籤 控制平台 Xtive Utility_v0260
(資料來源：本研究自行繪製)
貳、中控系統
中控資料庫與中控系統中控系統及中空資料庫模負責控制系統整體狀態的切換以及資訊的傳遞，系統所 蒐集到的資料皆會經由中央監控模組蒐集至資料庫中且同時藉由所蒐集到的資料對環 境狀態進行判斷，以下將針對中央監控模組以及資料庫模組的功能特色以及開發使用 的軟硬體平台進行介紹。
功能特色：
1. 智慧預警導引系統的中央監控中心及資訊流傳遞中心。
2. 依環境及事件特性，與 ZigBee Controller 進行資訊傳遞。
3. 依環境及事件特性，與 RFID Controller 進行資訊傳遞。
4. 事件發生時，即時收集環境資訊及人員資訊並執行逃生演算法。
5. 事件發生時，即時與部屬於環境中的電子看板溝通，並導引逃生路徑。
6. 環境安全時，提供電子看板所需要播放的廣告等資訊。
軟硬體規格
中央監控模組使用 Ubuntu 做為伺服器平台，並將管理者所使用的網站平台架設於 伺服器內，而且與資料庫保持緊密聯繫隨時存取資料以保持對於整體環境的即時監控，
軟硬體平台如表 3-4 所示。
表 3- 4 中央監控模組及資料庫模組軟硬體平台
名稱 描述
作業系統 Ubuntu 12.04 網站框架平台 Python 2.7
Django 1.4 資料庫系統 PostgreSQL 9.1 (資料來源：本研究自行繪製)
參、資訊廣播
一、數位電子看板數位電子看板目前已經相當廣泛的應用於我們的日常生活中，有專門傳播廣告的 看板、傳播公共資訊的看板等，而本系統有別於其他的數位電子看板新增加了許多功 能，以下為本研究所設計之數位電子看板介紹。
功能特色
本系統設計 2 種不同模式分別於安全情況以及需要疏散導引的情況，管理者可由 中央控制模組選擇後電子看板會隨管理者之設定自動切換不同模式。自動切換模式機 制讓數位電子看板可以被外部事件主動觸發及啟動。基本上包含編號、讀取/比對、轉 換三個階段。
1. 給予電子看板編號：
初期使用時，必須針對數位電子看板所在資訊給予編號，並與中央監控系統 為製作設定。
2. 讀取/比對模式
資訊比對、是否有狀況發生，若有將會修正模式，若否會繼續與資料庫比對 是否要更新資訊或相關內容。
3. 轉換模式
當資料庫中模式有所修正時，將會轉換數位電子看板模式：
轉換為緊急模式：
數位電子看板會依照資料庫中逃生路線規畫做引導。
轉換為平常模式：
數位電子看板會讀取資料庫中是否有資訊更新，或宣導資訊修改等。
軟硬體平台
本數位電子看板系統利用 22 吋及 18 吋液晶顯示器與 APC Rock 開發版結合而成，
嵌入式 Android 開發板-APC Rock 為此系統扮演著輸入與輸出的重要角色，其擁有簡 易的外觀設計與一應俱全的硬體設備。
數位電子看板系統，不僅能獨立架設於各場所，也能夠與該場所已經存在之電子 看板進行結合。APC Rock 開發版設備在顯示輸出端提供兩種輸出端子，分別為 VGA 輸出端與 HDMI 輸出端，此二種輸出端子能夠連接市售的顯示器並輸出畫面。其硬體 實體，圖如圖 3-3 與硬體規格如表 3- 5 所示。
圖 3- 3 數位電子看板架構示意圖 (資料來源：本研究自行繪製)
表 3- 5 數位電子看板規格表
名稱 描述
數位電子看板系統開發 Eclipse 3.7 Android SDK R18 APC Rock 版本 Android 4.0
硬體設備
22 吋液晶顯示器、18 吋液晶顯示器 APC Rock
D-Link DWA-125 (資料來源：本研究自行繪製)
二、智慧型行動裝置
行動手持應用程式為本系統與使用者之間連接的關鍵，利用應用程式可將系統所 有資訊以及運算結果以無線行動之方式在適當時機提供給使用者，主要功能特色敘述 如下：
功能特色
1.即時更新：當使用者觸碰系統上的各點時，能夠即時提供最新的資訊給使用者。
2.背景喚醒：當火災發生時，能夠發出警訊告知使用者並提供逃生路線。
3.個人化逃生路線：每個使用者都有各自的逃生路線，避免耽誤逃生的時間。
4.電子羅盤：當火災發生時，讓使用者能夠在濃霧之中也能看清方向。