基於近場通訊之行動校園巡邏與安全通報系統

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(1)國立臺灣師範大學資訊工程研究所碩士論文. 指導教授：葉耀明博士. 基於近場通訊之行動校園巡邏與安全通報系統 NFC Based Mobile Campus Patrol And Safety Reporting System. 研究生：林奐均. 中華民國. 一零三. 年. 撰. 六. 月.

(2) 摘要. 基於近場通訊之行動校園巡邏與安全通報系統林奐均. 隨著科技的進步，維護場區或校園安全的警衛巡邏也跟著引進各種資訊通訊技術，過去以紙本登錄的傳統巡邏方式逐漸被 RFID 電子簽巡作業所取代。近年可結合智慧型手機行動通訊功能與 RFID 技術的 NFC 近場通訊技術方興未艾，正可以提供 RFID 電子簽巡更強大的功能。. 本研究旨在發展以 NFC 近場通訊技術為基礎並結合 Google Map 及 GPS 定位功能的校園巡邏與安全通報系統。此系統提供巡邏員在校園巡邏時各種智慧型服務，包含室內外 GPS 與 NFC 即時定位與自動監控巡邏路徑的巡檢功能，並透過無線網路可即時查詢與記錄巡邏點的詳細資訊，在必要時並可即時拍照傳至後端管理介面。除此之外，碰到緊急事件時，巡邏員可以使用簡訊做自動安全通報或電話通報。本系統可透過簡便設定套用於各種場域，提供彈性的安全巡邏需求。為了驗證系統可行性，我們並以開南大學校園場域安全巡邏為導入範例，透過校安人員的實地測試，分析系統功能與操作介面的可用性。. 關鍵字:校園巡邏系統、安全通報系統、智慧型手機、近場通訊、RFID. i.

(3) ABSTRACT NFC-Based Mobile Campus Patrol And Safety Reporting System Huan-Chun, Lin With the advance of information technology traditional guard patrol systems, which is committed to protecting the safety of field area or campus site, have been gradually replaced by the RFID sensors based data loggers systems. Near Field Communication(NFC) technology integrating smart phones and RFID have been thriving over the past few years, which offers powerful functions for RFID patrol systems. This study aims to develop campus patrols and safety reporting systems based on Near Field Communication(NFC) technology, combined with Google Map and GPS positioning technologies. This system provides the security guards with various intelligent services, including indoor and outdoor GPS and NFC real-time positioning, the inspection function of automatic monitoring patrol routes. It can also present, track, and record detail information of the real-time guard points and routes via wireless network connection by transmitting to the back-end management system .In addition, when encountering emergencies, the security guards can conduct an automatic safety briefing through SMS or phone calls. The system can be easily set up and applied to all kinds of fields, providing flexible security patrols according to task demands. In order to verify the feasibility of the system, we take the campus patrol of Kainan University as an example, through the field testing done by campus security officers, to analyze the usability of the system functions and system interface.. Keywords: Campus Patrol System, Security Notification Systems, Smart Phones, Near Field Communication, RFID. ii.

(4) 誌謝在XML實驗室兩年的磨練下，在學習上獲益良多，也順利完成本論文。本論文可以順利的完成，首先要感謝我的論文指導教授葉耀明老師能在我學習以及研究的過程中給予指導與啟發、帶領我參與許多計畫，也非常感謝共同指導教授張芳仁老師能夠在我研究及學習過程中指導我正確的研究方向，協助我論文上的指導與提點並提供我所需要的協助，給予我很大的啟發與思考。研究所就學期間在兩位老師的帶領下，讓學生有機會接觸不同的人、事、物，並獲得寶貴的實務經驗，也感謝林耀堂教授，能夠在百忙之中抽空前來擔任口試委員，讓本論文能更加完整。感謝實驗室同學，清晏、醇洋、馨民、聖儒、名甫、念學，於就讀研究所期間，一起參與計畫、討論作業與學習研究；也感謝學長姐，隘同、書銘、文寬、皓中、昱賢、禮衛、志忠、雨曄、哲維的帶領，讓我可以擁有更充分的時間來完成本研究，我非常高興能夠是本實驗室的一份子，更高興能和大家一起參與、分享研究的喜悅與困難。最後要感謝的是我的父母，總是給予我支持與關心，讓我能夠心無旁騖、順利的完成研究所的學業。在此誠心感謝以上所有的人，謝謝你們。. 林奐均謹誌國立臺灣師範大學資訊工程研究所民國 103 年 6 月. iii.

(5) 目錄附表目錄........................................................................................................................ vi 附圖目錄....................................................................................................................... vii 第 1 章緒論................................................................................................................... 1 1.1 研究背景......................................................................................................... 1 1.2 研究動機與目的............................................................................................. 3 1.3 論文架構......................................................................................................... 4 第 2 章文獻探討........................................................................................................... 5 2.1 近場通訊（Near Field Communication，NFC） ......................................... 5 2.2 全球定位系統 (Global Positioning System，GPS) ...................................... 8 2.3 電子地圖 (Electronic Map) ......................................................................... 10 2.4 Android 作業系統 ......................................................................................... 11 2.4.1 Android 系統架構 ............................................................................. 12 2.4.2 應用程式框架(Application Framework).......................................... 13 2.4.3 Android. Google Map 6.0 ................................................................ 14. 2.5 Android 函式庫(Libraries) ............................................................................ 15 2.6 MySQL 資料庫 ............................................................................................. 16 第 3 章系統架構及設計............................................................................................. 17 3.1 系統功能需求............................................................................................... 17 3.2 系統架構與設計方法................................................................................... 21 3.3 巡邏點簽到設計方法................................................................................... 23 3.4 緊急通報系統設計方法............................................................................... 32 iv.

(6) 第 4 章系統實作呈現................................................................................................. 35 4.1 系統開發環境............................................................................................... 35 4.2 使用者操作方法........................................................................................... 37 4.2.1 使用者案例圖................................................................................... 37 4.2.2 使用者循序圖................................................................................... 42 4.2.3 使用者操作流程圖........................................................................... 45 4.3 設置巡邏點功能........................................................................................... 48 4.4 巡邏簽到功能............................................................................................... 58 4.5 巡邏後端管理系統....................................................................................... 66 4.6 訊息通報....................................................................................................... 71 4.6.1 電話通報........................................................................................... 76 4.6.2 檔案上傳........................................................................................... 77 4.7 開南大學實測調查....................................................................................... 80 第 5 章結論與未來發展............................................................................................. 81 5.1 結論............................................................................................................... 81 5.2 未來展望....................................................................................................... 82 參考文獻....................................................................................................................... 84 附錄............................................................................................................................... 85. v.

(7) 附表目錄表 2.1 NFC 標籤總類(資料來源: NFC FORUM) ............................................................. 7 表 2.2 NFC 標籤總類(資料來源: NFC FORUM) ............................................................. 8 表 4.1 CLIENT 端開發環境........................................................................................... 36 表 4.2 SERVER 端架設環境 .......................................................................................... 36. vi.

(8) 附圖目錄圖 2.1 (1)主動模式及(2)被動模式圖片參考來源: ................................................... 6 圖 2.2 AJAX 運作架構 ................................................................................................ 11 圖 2.3. ANDROID 系統架構圖...................................................................................... 13. 圖 2.4 台北車站室內街景圖(1) ................................................................................ 14 圖 2.5 台北車站室內街景圖(2) ................................................................................ 15 圖 2.6 巡邏系統資料庫 ............................................................................................. 16 圖 2.7 巡邏系統資料庫 ............................................................................................. 16 圖 3.1. PDCA 概念 ...................................................................................................... 18. 圖 3.2 系統模組架構 ................................................................................................. 21 圖 3.3 系統整體架構 ................................................................................................. 22 圖 3.4 系統設計圖 ..................................................................................................... 23 圖 3.5 圖左: 確認網路是否開啟. 圖右: 確認定位是否開啟 ....................... 24. 圖 3.6 取得及確認是否開啟 GPS 並更新位置 ........................................................ 25 圖 3.7 巡邏系統架構圖 ............................................................................................. 26 圖 3.8. GOOGLE MAP 上 3D 建築物 ............................................................................. 27. 圖 3.9. MANIFEST 中需設定項目 ................................................................................ 28. 圖 3.10. MANIFEST 中專案 KEY 的設定 ....................................................................... 28. 圖 3.11 開南大學巡邏點 ........................................................................................... 28 圖 3.12 利用 MAP.ADDMARKER( )建立四個 PING 點 ..................................................... 29 圖 3.13 標誌各棟樓之經緯度 ................................................................................... 29. vii.

(9) 圖 3.14 圖左:列表方式呈現巡邏點圖 3.15 圖左:巡邏點資訊. 圖右:圖形化呈現巡邏點 .......... 30 圖右:巡邏點名稱 ..................................... 31. 圖 3.16 巡邏點室內地圖及放置感應標籤位置(紅點處) ........................................ 32 圖 3.17 報案範本 ....................................................................................................... 33 圖 3.18 通報簡訊內容格式 ....................................................................................... 34 圖 3.19 簡訊接收模組的通訊方式 ........................................................................... 34 圖 3.20 允許使用傳送簡訊方法 ............................................................................... 34 圖 3.21 傳送簡訊語法 ............................................................................................... 35 圖 3.22 允許修改傳送簡訊支電話號碼 ................................................................... 35 圖 4.1 巡邏與安全通報系統概略架構 ..................................................................... 37 圖 4.2 建立巡邏點使用者案例圖 ............................................................................. 38 圖 4.3 巡邏簽到使用者案例圖 ................................................................................. 39 圖 4.4 後端系統使用者案例圖 ................................................................................. 41 圖 4.5 建立巡邏點循序圖 ......................................................................................... 42 圖 4.6 巡邏員簽到循序圖 ......................................................................................... 43 圖 4.7 後端管理介面循序圖 ..................................................................................... 44 圖 4.8 建立巡邏點操作流程圖 ................................................................................. 45 圖 4.9 巡邏操作流程圖 ............................................................................................. 47 圖 4.10 緊急通報操作流程圖 ................................................................................... 48 圖 4.11 左圖:主選單，右圖:室外地點表單介面 ................................................... 50 圖 4.12 左圖:室內地點資料填寫，右圖:開南大學各建築物 PING 點 .................. 50 圖 4.13 左圖:SEARCH BAR 搜尋地點功能，右圖:定位目前所在位置 .................... 51. viii.

(10) 圖 4.14 混合圖及地形圖等呈現方式 ....................................................................... 51 圖 4.15 .......................................................................................................................... 52 圖 4.16 第一層的室內圖. 圖 4.17 第二層的室內圖 .................................. 53. 圖 4.18 將資訊寫入標籤內 ....................................................................................... 54 圖 4.19 將左圖:資訊寫入 NFC 標籤內，右圖:將資訊新增置資料庫..................... 54 圖 4.20 讀取標籤訊息 ............................................................................................... 55 圖 4.21 左圖:寫入標籤訊息畫面，右圖:儲存位置設置......................................... 56 圖 4.22 將巡邏點資訊寫入 NFC TAG 畫面 ................................................................ 57 圖 4.23 左圖:將資訊寫入 NFC TAG 內，右圖:將巡邏點資訊寫入後端資料庫 ...... 57 圖 4.24 左圖:帳號登入介面，右圖:地圖功能......................................................... 58 圖 4.25 左圖為列表介面模式，右圖為圖形介面模式 ........................................... 59 圖 4.26 巡邏點內容及資訊顯示 ............................................................................... 60 圖 4.27 (1)~ (4)顯示巡邏內容資訊 ........................................................................... 61 圖 4.28 左圖需巡邏點以藍色表示點擊點位出現資訊 ...................................... 62 圖 4.29 左圖:室內 (巡邏點室內位置)資訊，右圖: 室內 (巡邏點室內資訊)........ 62 圖 4.30 圖左:巡邏點名稱，圖右: 檢查項目 ........................................................ 63 圖 4.31 巡邏點地址 .................................................................................................... 63 圖 4.32 左圖:非巡邏簽到點介面提示圖 4.33 左圖: 異常處理. 右圖:以綠色點標示簽到錯誤的巡邏點 64. 右圖:異常處理可輸入說明文字及上傳照片 ........... 65. 圖 4.34 左圖:第一個巡邏點簽到資料上傳完成右圖:可進行下一個巡邏點簽到 ............................................................................................................................... 65 圖 4.35 巡邏員資料 ................................................................................................... 66. ix.

(11) 圖 4.36 巡邏點資訊 ................................................................................................... 67 圖 4.37. GOOGLE 地圖上查看畫面 ............................................................................. 67. 圖 4.38 巡邏路線 ....................................................................................................... 68 圖 4.39 巡邏路線詳細資訊 ....................................................................................... 68 圖 4.40 巡邏任務資訊 ............................................................................................... 69 圖 4.43 巡邏路徑紀錄 ............................................................................................... 71 圖 4.44 簡訊模組基本資料設定 ............................................................................... 72 需要先設定基本資料如圖 4.45，包含姓名、年齡、緊急聯絡人電話、性別， 72 圖 4.45 基本資料設定 ............................................................................................... 72 圖 4.46 左圖:需求選項右圖:訊息通報類型 ......................................................... 73 圖 4.47 左圖:需求選項右圖:訊息通報類型 ......................................................... 74 圖 4.48 收到報案簡訊 ............................................................................................... 75 圖 4.49 訊息傳至管理後端及發送 EMAIL ................................................................. 75 圖 4.50 撥打電話與法 ............................................................................................... 76 圖 4.51 電話通報功能 ............................................................................................... 76 圖 4.52 左圖:提供拍照 /錄影 /錄音/檔案上傳功能右圖:檔案上傳畫面 ........ 77 圖 4.53 檔案上傳成功提示 ....................................................................................... 78 圖 4.54 拍照圖片檔案上傳 ....................................................................................... 78 圖 4.55 錄影檔案上傳 ............................................................................................... 79 圖 4.56. 錄音檔案上傳 ............................................................................................. 79. x.

(12) 第1章章緒論 1.1 研究背景校園巡邏系統的重要性：校園安全和每個師生、家長和社會有著密切的關係，巡邏通常會透過加強門禁管制與增加巡邏點或巡邏次數等方式提高安全性並配合監視系統，來達到全面監控的目的，而一般犯罪或事故都是發生了我們才發現，若透過主動巡邏的方式將有助於們發現問題及抑制犯罪，如果使用良好的巡邏方式則有助於提高巡邏效率並提升安全性。巡邏系統早期作法：過去的巡邏方式是在各巡邏點放置紙本，以供巡邏員簽到，使巡邏員能按照巡邏的指定路徑進行巡邏，但這種紙本簽到的方式同時也有不少缺點，例如：需到達指定路徑放置紙本，以及巡邏簽到完後，事後檢核紙本的方式皆相當耗時，另外也有可能偽造簽到日期時間及簽到紀錄紙本遺失後無法補救等情形發生。而隨著科技的進步，校安巡邏系統於近期改良甚多，如利用無線射頻辨識（Radio Frequency Identification， RFID）技術及搭配個人數位助理 PDA（Personal Digital Assistant）進行巡邏[9]，巡邏員攜帶 RFID 的讀取器感應巡邏路徑中的 RFID Tag 即可將巡邏簽到資訊存於 PDA 上，目前大多巡邏簽到為此種方式，此方式大致以解決過去在巡邏勤務稽核方式的缺點，若以 RFID 結合 PDA 的方式取代原有紙本簽到的使用方式可解決紙本簽到的一些缺失。雖然 RFID 加上 PDA 的應用可使簽到程序更快速，且可將簽到資訊儲存至電子設備上使得資料不易遺失，但是卻無法做到即時上傳簽到資訊及即時知道巡邏員目前簽到位置的資訊，因為使 1.

(13) 用 RFID 加上 PDA 的應用需要等待至巡邏完畢後，巡邏人員才會將巡邏機或 PDA+RFID 傳輸到電腦上，因此，巡邏者與後端管理者得到的資訊就無法即時同步，當有緊急事件發生時，後端管理者就無法即時得到資訊而立即做回應處理。巡邏系統近期作法：近期出現含有 NFC 裝置的智慧型手機，因目前國內 NFC 的興起，多數智慧型手機皆已內建支援 NFC 功能，形成大量的相關應用。運用 NFC 其短距離交換資料的方式，能夠使資料直接確實的進行交換，且因資料交換的距離短，不易受周圍雜訊的影響，所以其安全性高且極不易被竄改，用於巡邏系統中相當的合適。目前的智慧型手機都擁有相當多的感應裝置和強大的計算處理，相當於個人電腦的能力，能夠將得到的資料立即處理或運用網路進行資料交換及儲存，所以運用智慧型手機及 NFC 的功能，勢必將逐漸取代一般 RFID 電子巡簽或巡邏棒的巡邏方式。本研究做法：本研究以運用 NFC 智慧型手機強大的功能輔助校安巡邏系統，加上配合後端的管理系統將可使巡邏者及管理者都能以更有效率更多元的方式進行控管，並結合管理 PDCA[11]的概念建立了一個巡邏安全通報的系統。. ，由. 使用本研究開發的巡邏系統，不只是室外巡邏，也可兼顧到室內的部分. 於過去到達建築物外巡邏點簽到後即算完成，在建築物內部方面的檢查卻相當少，對於存放危險物品的建築物就形成死角，如化學或物理教室的危險物品，而若能將室內的巡邏檢查整合到巡邏檢查中，將可提升巡邏區域的安全性，並將 NFC 整合室內外校安巡邏系統的功能應用於校園環境中，此研究是以開南大學為例，並以 GPS 做準確定位及預設於開南大學環境中，可以監視巡邏員目前所在位置，以讓巡邏員能於特定時間內確實簽到，並能同時將簽到資訊及臨時狀況即時傳至後端，以方便後端管理及處理突發事件，而在設置巡邏地點時，此系統也在. 2.

(14) 設置端地圖加入了開南大學建築物地點經緯度連結，也可以直接點選地圖上開南大學個建築物的 ping 點，即可進行巡邏點設置。除了巡邏功能外，另外整合通報系統在校安巡邏程式中，功能包含了一般訊息通報、電話通報（如：撥打 110）、檔案上傳（拍照、錄影、錄音、或選擇原有檔案），並將檔案傳至後端、資料設定等，通報系統包含簡訊模組，即可將 SMS 訊息即時同步至電腦後端管理系統，並傳遞簡訊與 Email 於通報單位手機中。. 1.2 研究動機與目的最新的 Android Google Maps 6.0 App，已經擁有室內導航的功能，使用 Android Google Maps 6.0 App 能夠帶你去捷運或地鐵中的洗手間，快速找到百貨公司中的櫃位，或是在機場中順利找到登機門等等，但可惜目前的「Google 地圖室內導航」在使用範圍上還有一些限制，除了只出現在 Android 上的 Google Maps 6.0 App，現在只支援部分國家，主要是城市中的博物館、購物中心、車站等，如在台灣台北車站的室內街景服務，只要找到支援室內地圖的建築，並且持續拉近，就能看到詳細的各樓層平面圖，接著可以看到位置會以「藍點」標明，當你移動到不同樓層時也能自動切換到該層地圖。因為目前仍不支援台灣許多地方，所以在校安巡邏系統中加入室內地圖，可再設定校園巡邏點位置時清楚設定每個建築物室內的教室位置，由外到內的整合方式，將使巡邏檢查更加的完整，對於檢查的項目也能夠更細微。本研究目的是開發出整合室內及室外地圖，並且整合安全通報系統，可使用手機和 NFC 功能取代 RFID[1][2]和 PDA，使得 NFC 校安巡邏系統能夠在開南大學校園中結合室內外地圖進行巡邏，可得到即時回應[3]，並應用於開南大學校園的巡視中。在室外方面，運用 GPS 定位及 Google Map，巡邏者可以參照設定在 3.

(15) 及 Google Map 上的巡邏點依序巡邏，而巡邏時可以將問題及拍攝的照片立即傳至後端，在後端的管理者也可以立即得知目前巡邏點是否有狀況發生，且能夠透過 GPS 馬上知道巡邏者所在位置 ; 在室內方面，將自行開發室內地圖系統，讓巡邏者能夠在室內檢查各項物品，並且了解需特地注意的細節，例如門窗是否損壞。. 1.3 論文架構本論文一共分為五個章節，各章節內容敘述如下: 第一章緒論介紹研究背景、研究動機與目的和論文架構。第二章文獻探討介紹本系統所需用到的相關背景知識及研究項目，包含:近場通訊、全球定位系統、電子地圖、Android 作業系統、Android 函式庫、MySQL 資料庫等等。第三章系統架構及設計分析巡邏系統所需內容項目及依需求規劃和制訂系統內容和規格項目。第四章系統實作呈現本章節將說明系統之功能及其操作方式，透過圖文的講解及分析，讓使用者更易瞭解系統內容。第五章結論與未來發展總結研究成果及討探未來發展。. 4.

(16) 第2章章文獻探討 2.1 近場通訊（，NFC））近場通訊（Near Field Communication，近場通訊（Near Field Communication，NFC）又稱為近距離無線通信[4][5][6]，是於 2004 年由 Philips 與 Sony 共同開發的短距離高頻無線通訊技術而來， NFC 技術是以 NFC 由 RFID (Radio Frequency Identification）及互連的技術為基礎，因為 NFC 是由 RFID 所演變來的，因此 NFC 也可向下兼容 RFID 技術，而近場通信是一種短距高頻的無線電技術，使用的頻率為 13.56MHz，在此頻率下可運行於有效距離 20 公分內，傳輸資料可以在十到十五公分內進行傳輸。 NFC 的傳輸速度有 106Kbit/秒、212Kbit/秒或者 424Kbit/秒三種。目前 NFC 已通過成為 ISO/IEC IS 18092 國際標準、EMCA-340 標準與 ETSI TS 102 190 標準。 NFC 分為主動和被動兩種讀取的方式，若 NFC 已主動的方式，設備兩端都必須支援雙向資料的交換，若是以被動的方式 NFC 啟動端將要發送的訊息發送至接收端，接收端本身並不需有電源供應，如同悠遊卡，而接收端會利用發送端產生的電場回應給 NFC 的啟動端，簡單圖 2.1 說明如下： (1) 主動模式. 5.

(17) (2) 被動模式. 圖 2.1. (1)主動模式及(2)被動模式圖片參考來源:. http://itmgm.blogspot.tw/2010/12/nfc-near-field-communication.html. 而 NFC 工作模式有分為三種:. . 卡片模式(Card Mode): 卡片模式就像是一張有 RFID 技術的 IC 卡，所以可以透過近距離非接觸的方式就可以讀取或交換設備的資訊，包括門禁卡、信用卡、悠遊卡、車票等。在此模式下有個很大的優點是，卡片是用無線射頻來供電，所以可以不依賴其他裝置（如手機或平板等）提供電能，在沒有電源下也可以運作，只需簡易轉換就能切換卡片模式。. . 讀寫模式(Reader/Writer Mode): 作為非接觸讀卡器使用，像是從海報上的 NFC Tag 讀取信息，NFC. Tag 適用穿透性的感應方式，使用擁有 NFC 功能. 的裝置，可主動對任何接近 NFC . Tag 的卡片做讀取與寫入資料。. 點對點模式(P2P Mode): 運用兩台具備 NFC 功能的手機或平板可進行資訊交換，資訊可以在兩裝置間進行資訊傳遞。此模式的傳輸距離極短，但傳輸的速度相當快且功耗相當低，常用於名片的交換，文字、圖片、音樂的分享及 6.

(18) 不同裝置互動的遊戲中。. NFC 電子標籤的種類[7][8]，由 NFC Forum 定義了 Type1 到 Type4 共四種類別，主要差異包括了記憶容量的大小以及傳輸的速度等等如表 2.1 所示，可依照需求選擇類型，本研究儲存資訊大多存餘後端，後以 NFC 標籤的 UID 作為辨認，目前存於. 址，目前本研究所使用的 Tag 標籤格視為 Type 4，儲存容量為 4096 bytes，目前本研究所使用的 Tag 標籤格視為 Type 4，儲存容量為 4096 bytes，詳細規格如表 2.2。 NFC 標籤的資訊只有巡邏地. 表 2.1. NFC 標籤總類(資料來源: NFC forum). 7.

(19) 品號. 714001. 品名. Disc TagNXPMIFARE DESFire EV1 2K. 規格. PVC, 25mm (Type 4). 表 2.2. NFC 標籤總類(資料來源: NFC forum). 另外，本研究所使用的測試裝置有：平板：Nexus 7（Android 版本: 4.4）智慧型手機：Galaxy nexus（Android 版本: 4.2.1）、bungbungame wolf（Android 版本: 4.4）。. NFC 技術可以用於兩裝置間的傳輸，其優點是操作使用可以相當自動化及人性化，如同 RFID 之使用方式，但是 RFID 因傳輸感應距離可較長。本論文採用 NFC 技術，因相對來說 NFC 較具有安全性，且 NFC 可自己編寫及主動傳送訊息內容，讓整體使用的自由度提高很多，只需要簡單的接觸，加上使用者的確認，即可以完成整個應用服務流程，這對過去 RFID 有相當大的改變及方便性的提升，同時也能夠使巡邏系統安全度提高及增加安全效率。. 2.2全球定位系統，GPS) 2.2全球定位系統 (Global Positioning System，全球定位系統(Global Positioning System，GPS)，又稱為全球衛星定位系統， GPS 剛開始是由美國國防部來主導建制並提供免費的服務，GPS 因在全球覆蓋率 8.

(20) 達 98%，所以能夠在地球大多數的地方進行定位、測速、定時以及導航的功能， GPS 不但可取代舊有的導航系統，也可以接收到手機基地台的信號，並且搭配傳統 GPS 衛星信號，使定位更加迅速。 GPS 的使用操作簡易，所以一般使用者只需有 GPS 接收器就可使用此功能帶來的服務。GPS 是一個中距離圓型軌道的衛星導航系統，它擁有二十四顆 GPS 衛星，至少於三顆衛星的情況下，就能夠使用三角定位的方式算出所在者的位置和海拔高度。 GPS 的優點如下:. . 使用低頻訊號. . 穿透性高，不易受白天黑夜會氣候的影響. . 可節省人力及經費. . 可以擁有較高精準度的座標值、定速和定時. . 可依據所在位置移動即時定位. . 全球覆蓋率達 98%. 另外還有一種輔助全球衛星定位系統(Assisted Global Positioning System AGPS)，它會運用特定輔助伺服器進行 GPS 的定位方式。傳統 GPS 使由衛星和訊息接收器組成，而 AGPS 還會支援移動網路的基地定位，所以 AGPS 會利用手機基地的信號加上傳統的 GPS 衛星信號可更快速的定位，在用 AGPS 定位時，定位的計算皆由輔助定位伺服器來做，所以如果以 GPS 再加上 AGPS 的輔助還可使定位的速度更快速。本論文使用 GPS 的定位方式作為可定位巡邏員目前所在位置，以及做為系統中. 9.

(21) 開啟定位，可追蹤巡邏員移動路徑，並將巡邏員移動紀錄傳至後端網頁做為管理紀錄。. 2.3電子地圖 2.3電子地圖 (Electronic Map) 電子地圖可以用數位的方式來查閱及儲存地圖，通常儲存地圖時會以向量的方式儲存，所以地圖在放大或縮小時並不會影響其顯示效果，因行動裝置的普及，電子地圖的功能也日趨重要，電子地圖可用於桌上型電腦外，手機和平版的使用者也相當多。早期線上地圖相當不方便，因為當時的網路地理資訊系統所使用的技術可能是 Microsoft ActiveX 或是 Sun Java Applet 技術，但近電子地圖大多都用 AJAX (Asynchronous JavaScript and XML)的技術進行開發，AJAX 指的是有多項技術的瀏覽器端網頁開發技術，AJAX 以僅向伺服器發送並取回必須的資料，使用者在等待資料回傳的同時也能繼續在頁面中進行操作，使得使用者沒有感覺到自己正在等待資料回傳。這種方式用於電子地圖時，就可以使得即使搜尋的地圖資訊內容還未回傳給使用者，但使用者仍然可以對地圖進行移動位置、縮放大小等其他活動，其優點為能夠在不更新整個頁面的前提下維護資料而不會被換頁的動作給中斷。圖 2.2 為 AJAX 的運作架構:. 10.

(22) Client. 端. Server. 端. XMLHttpRequest. Internet Javascript Controller. DOM CSS Model HTML. View. 圖 2.2. AJAX 運作架構. 目前市面上有許多免費的電子地圖，如 Google Map、GIS、UrMap 等，地理資訊系統（Geographic Information System， GIS），大多是利用電子地圖且以 Web 方式呈現，配合電子地圖與地理資訊系統等功能，可以提供使用者有關食、衣、住、行、育、樂等相關生活資訊服務，其中以 Google Map 最受歡迎，它也提供了 Google Map. API[12]等，使得開發者能夠自行利用 Google Map 實作程式的. 混搭應用，本研究也使用了 Google Map 提供的 AP 來加入程式中，以告知校安人員巡邏點及設置巡邏點及運用於通報系統中。. 2.4 Android 作業系統 Android 系統為 Andy Rubin 及其夥伴的公司所開發，於 2005 年時被 Google 公司所收購，此後由 Google 領導 Android 的開發內容。2007 年時，由 Google 所領導的開放手持設備聯盟(Open Handset Alliance)成立，聯盟結合了眾多的公司，. 11.

(23) 如: HTC、Intel、LG 等，並發表了搭載 Android 作業系統的手機。Android 系統為開放式的資源，加上其可跨平台易移植的特性，使多數的智慧型手機大廠都投入開發，目前的智慧型手機市場中，Android 作業系統的市佔率已達到第一。 Android 系統為 Andy Rubin 及其夥伴的公司所開發，於 2005 年時被 Google 公司所收購，此後由 Google 領導 Android 的開發內容。2007 年時，由 Google 所領導的開放手持設備聯盟(Open Handset Alliance)成立，聯盟結合了眾多的公司，如: HTC、Intel、LG 等，並發表了搭載 Android 作業系統的手機。Android 系統為開放式的資源，加上其可跨平台易移植的特性，使多數的智慧型手機大廠都投入開發，目前的智慧型手機市場中，Android 作業系統的市佔率已達到第一。. 2.4.1 Android 系統架構 Android 是完全免費的手機作業系統，與 Nokia 的 Symbian OS 微軟的 Windows 、蘋果電腦的 iOS、及 RIM 使用的 BlackBerry OS 等手機作業系統處於同一級別，Android 架構是用軟體層疊的分層設計方式，它優點是能夠獨立開發，各層之間依賴性低，Android 擁有完整的開發環境，如模擬器、除錯等，此應用程式的框架提供了可重覆使用和取代的開發元件。 Android 的內部架構如圖 2.3，主要分為三個部分:藍色部分為應用程式 (Application)，綠色及黃色部分為中介軟體(Middleware)，紅色部分為操作系统 (Linux Kernel)。. 12.

(24) 圖 2.3. Android 系統架構圖. 2.4.2 應用程式框架(Application 應用程式框架 Framework) 應用程式框架提供 API 框架讓程式開發者進行存取，使開發可以較為簡易。此外，任何應用程式都可發佈此框架的功能區塊給應用程式使用，且可重復利用此框架作出的應用程式。Android 提供框架包含了視圖，視圖可建立應用程式，包括清單、表格等，而內容提供器可以讓應用程式能存取或共用其它應用程式的資料，除此之外，還包含了視窗管理器、封包管理器、資源管理器、通知管理器以及活動管理器等。. 13.

(25) 2.4.3 Android Google Map 6.0 Android 系統近期推出的 Google Maps 6.0 擁有室內空間的導航的功能，讓使用者在使內也可以輕易找的到位置，Google Maps 6.0 可以提供日本或美國等某些特定地點，例如：機場、百貨公司、IKEA 等，室內空間的導航，在有支援室內導航的建築裡，使用者可以將地圖持續拉近就可看到各樓層的平面圖，會以「藍點」來標明目前使用者位置，也會依據使用者移動到不同樓層，自動切換到該圖層。. 推出了的室內地圖（indoor map）功能，主要是針對一些百貨公司、主題樂園來繪製建築物內部的地圖，讓使用者輕易找到所要尋找的地方，後來也加入了室內的街景功能；不過這個室內地圖的功能尚未應用於台灣，但室內街景已經有了，如台北車站，請參閱圖 2.4 台北車站室內街景圖(1) 、圖 2.5 台北車站室內街景圖(2)，本研究使用的室內巡邏系統可以補足 Google Map6.0 尚未能進行室內導行之功能，此外，在開南大學設置巡邏點時，以 Ping 上建築物的方式彌補 Google Map 未於台北市外有 2.5D 建築物之問題。 Google Map. 圖 2.4. 台北車站室內街景圖(1). 14.

(26) 圖 2.5. 台北車站室內街景圖(2). 圖 2.4 、圖 2.5 來源: http://www.eprice.com.tw/mobile/talk/102/4884056/1/). (. 2.5 Android 函式庫(Libraries) 函式庫程式庫提供 Android 系統的各種元件所使用，包含了 C/C++程式庫，手機應用程式開發時能夠透過 Android 的函式庫方便進行系統設計及實作，下列為部分常見的程式庫：. . C 程式庫 : 專為嵌入式 Linux 設備制定的標準 C 程式庫。. . 媒體庫 : 支援多種錄放音樂和影片的格式，也支援靜態圖片檔，例如:MPEG4、JPG、PNG 等。. . 3D 程式庫 : 運用 OpenGL ES1.0 APIs 來支援硬體 3D 的加速或是將 3D 光柵掃描程式進行優化。 15.

(27) . Surface Manager : 提供應用程式中 2D 及 3D 圖層的接合。. . LibWebCore : 支援 Web 瀏覽器引擎和 Web 視圖. . SQLite : 提供輕型關聯式資料庫. . SGL : 支援 2D 影像處理的引擎。. 2.6 MySQL 資料庫本論文系統以 MySQL 為本系統資料庫，包含所有後端介面需求的顯示資料以及應用程式所需的資料或是資料上傳的位置。巡邏系統資料庫內容包含了巡邏點資訊、巡邏路徑、巡邏員帳號密碼、巡邏任務等，如下圖 2.6，緊急通報系統資料庫，包含通報者的手機、性別、年紀、身分證字號、通報類型如偷竊、搶劫等，如圖 2.7。. 圖 2.6. 巡邏系統資料庫. 圖 2.7. 巡邏系統資料庫. 16.

(28) 第3章章系統架構系統架構及設計架構及設計 3.1系統功能需求 3.1系統功能需求系統功能包含了巡邏系統與安全通報系統，本研究將校安巡邏與安全通報兩部分整合，但也可以將校安巡邏與安全通報兩的模組個別使用，此系統功能分為設置巡邏點、巡邏簽到、安全通報三個部分。在巡邏方面，管理員需先到設置巡邏點的 APP 去設置要巡邏的地點以及巡邏的內容，如注意門窗、桌椅等，並將其資料寫入 Tag 標籤內，而設置資料也會傳回後端資料庫，並以網頁 PHP 抓取資料庫內容來作為後端的呈現。巡邏員在巡邏時，可開啟巡邏簽到 APP 進行巡邏簽到任務，依照設定好的巡邏路徑，到達路徑地點後可感應 Tag 能完成簽到作業；巡邏員簽到後，後端會呈現巡邏完成，但巡邏作業為常態性的，巡邏員需在固定時間即需巡邏一次，所以長期累積下來，會產生大量的資料，為解決此問題，需要有一個巡邏資料控制中心，將資料進行整理後存在資料庫中，即可增加人員巡查巡邏資料和紀錄之方便性，另外，此巡邏簽到系統內整入了安全通報系統，此功能可以讓巡邏人員在巡邏的同時，能快速解決緊急問題，通報程式包含了訊息通報、電話通報、傳送檔案(照片、錄音、錄影等)、以簡訊及寄 Mail 等方式通報[10]，並且在後端可以立即收到新增的通報消息，無論是設置巡邏點、巡邏簽到、安全通報皆會將資訊立即傳回資料庫，於巡邏簽到 APP 端也增加了安全通報後端網頁的按鈕連結，方便巡邏員可直接查詢安全通報事件，進一步進行處理，而其它各項使用需求則是在此三大功能下再作細部的延伸。. 本研究以 PDCA 的概念建立了一個巡邏安全通報的系統，PDCA 循環指的就 17.

(29) 是由 P 計畫（Plan）、D 執行（Do）、C 查核（Check）及 A 處置（Action）四大步驟過程所構成的一連串追求改善的行動，亦有人稱為「戴明循環」（Deming Cycle）或「戴明轉輪」（Deming Wheel）。 P（Plan）--計畫，確定方針和目標，確定活動計畫. D（Do）--執行，實地去執行，實現計畫中的內容 C（Check）--檢查，總結執行計畫的結果，瞭解效果為何，及找出問題點 A（Action）--行動，根據檢查的問題點進行改善，將成功的經驗加以適當推廣、標準化；將產生的問題點加以解決，以免重複發生，尚未解決的問題可再進行下一個 PDCA 循環，繼續進行改善，將 PDCA 概念如圖 3.1。. 圖 3.1. PDCA 概念. 圖 3.1 參考來源: http://www.docstoc.com/docs/73845927/Pdca-Template-PDCA-Cycle-Source 18.

(30) 本研究導入 PDCA 概念，除了改善原有巡邏程式、也另加入其他整合之功能中: 一、. PLAN(計畫): 本研究目的是開發出整合室內[13]及室外地圖，並且整合. 安全通報系統，可使用手機和 NFC 功能取代 RFID 和 PDA，使得 NFC 校安巡邏系統能夠在開南大學校園中結合室內外地圖進行巡邏，可得到即時回應，並應用於開南大學校園的巡視中。本巡邏系統與加入整合部分計畫如下: (1)改善系統前端 . 整合校園巡邏系統&安全通報系統&簡訊通報程式. . 設置巡邏點時(設置端)，做壓力測試，鎖住後面屏幕，使視窗不會在未輸入完整的情況下結束，也會提醒室內圖片為上傳，或輸入不完整等訊息. . 做 search bar 在 google map 上，增加搜尋地點方便性. . 室內圖片可以選擇任何資料夾的內容，並複製一分到 patrolPhoto，並非只能選 patrolPhoto 特定資料夾內的圖. . ping 巡邏地點，暫解決 map 上沒有 2.5D 建築物的問題，直接點選 ping 後就選擇好經緯度，直接可以按確定設地完畢. . 可以在每分鐘定位巡邏員目前的位置，確認巡邏員確實在巡邏，可了解巡邏員巡邏路徑. . 一個上傳時會顯示 upload 提示給巡邏員知道，關掉 APP 可以再背景. . 增加”後端管理”按鈕連結，可以直接從手機端 app 看到後端管理. 19.

(31) . 製作滑軸，可以改善：因手機螢幕小讓使用者介面隨手機大小調整，而造成按鈕變小，字體不清楚的問題. (2)改善系統後端 . 整合後端，同一個 server 可同時管理校園巡邏及安全通報系統. . 後端資料庫及前端 app，只要用到 map，開啟的預設皆為開南大學經緯度. . 後端可以觀看在每分鐘定位巡邏員目前的位置，以及巡邏路徑紀錄. . 增加”後端管理”按鈕連結，可以直接從手機端 app 看到後端管理. . 後端管理製作滑軸實際測試及改善使用者介面. . 請開南大學警衛人員實際場域測試，並評估測試使用的結果，有利後續改善. 二、DO(執行): 依據上述 P 的計畫的方式，實作了一個擁有巡邏系統、安全通報，後端管理模組的巡邏安全通報系統，此系統可以使用於設置巡邏點、讓巡邏員實實於校園中巡邏、並提供緊急通報(發送簡訊、Mail、撥打電話、檔案上傳、資料設定)等功能。. 三、CHECK(檢查):當 DO 執行完，可以檢查總結執行計畫的結果，是否有依照需求計畫去執行並瞭解效果為何，若有程式問題或實做問題需另找出問題點，最後使開南大學警衛實際使用測試是否有問題。. 四、ACTION(行動): 根據巡邏員實際測試巡邏檢查的問題點來進行改善，並將系統標準化及簡單化讓巡邏員容易使用；最後后冠管理模組，因增強管理面可使系 20.

(32) 統更容易管理也較容易找出功能問題所在，加強系統管理後端是重要的一環。. 3.2系統架構與設計方法 3.2系統架構與設計方法本研究的系統架構的部分，主要分為三個部分分別包含了：Server 端、Client 端和資料庫。系統模組可以分為: 巡邏系統、安全通報，後端管理等等，系統模組架構如圖 3.2，本系統整體架構流程如圖 3.3。. 圖 3.2. 系統模組架構. 21.

(33) 圖 3.3. 系統整體架構 22.

(34) 校園巡邏及安全通報系統的設計概念如. 圖 3.4，首先管理員設置巡邏. 地點相關資料，將資料在寫入 NFC 標籤，此時會將 NFC 標籤 UID 作比對，最後將此次寫入配對的資料上傳至後端 Server，當 Server 接收到資料後，以固定格式儲存於回資料庫中。. 圖 3.4. 系統設計圖. 3.3 巡邏點簽到巡邏點簽到設計方法簽到設計方法管理員在設置巡邏點時，會以智慧型手機設置好巡邏地點，再將資訊傳回後端 Server 及資料庫中。當巡邏員開始巡邏任務時，先運用智慧型手機連線至後端 Server，此時會藉由後端 Server 下載巡邏所需資訊，同時本系統也加入了驗證程式，可在巡邏時會先確認網路(如圖 3.5 圖左)及 GPS 是否開啟(如圖 3.5 圖右)，. 23.

(35) 驗證程式如圖 3.6，開啟後再開始進行簽到，每當完成一次簽到作業，可選擇立即傳回簽到資料或是存於本機(智慧型手機)後再一次上傳全部巡邏資料，而後端 Server 也需處理緊急通報系統所傳來的資訊，如簡訊接受處理、檔案上傳等，並記錄詳細的通報紀錄於資料庫中，並於後端管理網頁呈現。. 圖 3.5. 圖左: 確認網路是否開啟. 24. 圖右: 確認定位是否開啟.

(36) 圖 3.6. 取得及確認是否開啟 GPS 並更新位置. 而在此系統中，Client 端與後端 Server 端的連接傳輸方式都是以 JSON 的格式進行資料交換，因使用此方式 Client 端和 Server 端在收送資料時都能夠快速解析及處理，本系統使用 MySQL 當作後端資料庫，MySQL 為目前常用的資料庫之一，能夠處理複雜的關聯式資料，方便使用且擁有強大的內部功能讓使用者能夠快速上手，巡邏系統架構圖如圖 3.7。. 25.

(37) 圖 3.7. 巡邏系統架構圖. 另外，在設置經緯度的設計方面，採用了 Google Map 的 API 以視覺的方式呈現。本研究是使用 Google 提供在 Android 上的 Google Map 第二版進行開發，而 Android 上的 Google Map 第二版與第一版差異相當大，在程式的撰寫上，變得相當簡潔，載入的速度也變得相當快，在台北市的部分還有 2.5D 的建築物，如圖 3.8。. 26.

(38) 圖 3.8. Google Map 上 3D 建築物. 使用 Google Map 需先至 Google APIs Console 打開其服務並進行 key 的申請，在所用專案的 Manifest.xml 檔案上加入如圖 3.9 的設定，並加入 Key 的設定如圖 3.10。. 27.

(39) 圖 3.9. 圖 3.10. Manifest 中需設定項目. Manifest 中專案 Key 的設定. 而本系統主要以桃園縣的開南大學為例，但因為台北市之外 Google Map 尚未提供 2.5D 地圖方便辨認建築物，因此加入了地圖上的 Ping 點的設計，Ping 點標示了開南大學的各個建築物名稱及建築物的經緯度，可以方便巡邏點設置的時候辨認建築物，並可以點選地圖上開南大學建築物經緯度連結直接進行巡邏點設置，開南大學實際巡邏點有 18 個地點，順序如圖 3.11，. 圖 3.11. 開南大學巡邏點 28.

(40) 寫法主要是用 map.addMarker( )建立四個 Ping 點，因為 18 個巡邏點分別行政樓 N 棟、行政樓 S 棟、教學大樓 A 棟(至誠樓)、教學大樓 B 棟(卓越樓)四個地方，並標誌開南大學中個棟樓之經緯度，此經緯度連結使管理員設置巡邏點時方便連結建築物位置之經緯度，如圖 3.12 及圖 3.13，包含行政大樓 N 棟、行政大樓 S 棟、至誠樓- 教學大樓 A 以及至誠樓- 教學大樓 B，接著在 layout 檔上加入 <fragment>標籤，此時可用 FragmentActivity 搭配 SupportMapFragment MapFragment 搭配 Activity 兩種方式來建立 MapView，但後者僅支 Android3.1(API 12)以後的版本。當完成後，我們可撰寫點擊地圖的函式，取得地圖上的經緯度，達到視覺化取得資訊的方式。. 圖 3.12. 利用 map.addMarker( )建立四個 Ping 點. 圖 3.13. 標誌各棟樓之經緯度. 29.

(41) 巡邏或是設置巡邏點時，可藉由 Google Map 所提供的 API，可讓室外點位呈現在電子地圖上，亦可將巡邏相關資訊用點擊點位的方式來呈現該點位的所有資訊。本研究中，將系統設計成讓巡邏員在進行巡邏時，可依巡邏員需求，以列表介面(如圖 3.14 圖左)或圖形介面(如圖 3.14 圖右)來呈現巡邏點及相關位置。使用列表介面的方式是將所有巡邏點表列方式呈現，可將巡邏點資訊直接呈現在列表上，細節資訊則是當要查詢該點位時，再點擊選擇所要查詢項目，即可呈現室外點在 Google Map 上的位置或是其它相關巡邏資訊，另外圖形介面則是直接將巡邏點位置呈現在地圖上，再以點擊該點位的方式，跳出相關查詢資訊如圖 3.15 圖左，另外為巡邏點資訊舉例說明，如圖 3.15 圖右的巡邏點名稱，巡邏點室內地圖及放置感應標籤位置(紅點處)如圖 3.16。. 圖 3.14. 圖左:列表方式呈現巡邏點. 圖右:圖形化呈現巡邏點 30.

(42) 圖 3.15. 圖左:巡邏點資訊. 圖右:巡邏點名稱. 31.

(43) 圖 3.16. 巡邏點室內地圖及放置感應標籤位置(紅點處). 3.4 緊急通報系統設計方法在巡邏系統中，也加入了緊急安全通報的部分[14]，為達成新形態之通報機制，必須要讓報案者在第一時間就能簡單、快速的將報案資訊發送給報案管理單位，且可將現場完整狀況記錄下來，並即時發送給救援單位來處理[15]。. 通報系統包含了檔案傳輸(語音、相片)、打電話及發 Mail、簡訊等功能，而在開發簡訊通報的功能時，必須要有能接收及處理通報訊息的系統，目前能利用電腦接收簡訊的功能需購置專用 SMS 簡訊接收系統，將此系統接上電腦並搭配管理後端，簡訊接收模組的通訊方式如圖 3.17，但這整套系統相當昂貴，故本研 32.

(44) 究希望能利用多功能的 Android 智慧型手機，來開發能接收處理 SMS 訊息並且提供即時同步至電腦的系統，而後端管理系統能夠負責接收、儲存以及顯示相關的報案訊息等等，簡訊及 Mail 收到範本設計如圖 3.18，本系統設計通報簡訊內容格式如圖 3.19，將標頭加入”#ER”作為通報系統用之識別碼，每筆資料中間利用分隔符號”@”將資料分開，這種方式可以讓簡訊接收系統判斷每個欄位的資料，讓管理人員收到相關資訊。本研究將此安全通報系統結合巡邏系統，來完成一套多功能的巡邏安全通報系統。. 圖 3.17. 報案範本. 33.

(45) 圖 3.18. 圖 3.19. 通報簡訊內容格式. 簡訊接收模組的通訊方式. 在Android開發環境中，若需使用傳送簡訊的服務，需在AndroidManifest.xml中允許android.permission.SEND_SMS這個權限，語法如圖 3.20。傳送簡訊的主程式中須先取得SmsManager，再利用當中的sendTextMessage執行傳送語法如圖 3.21，若需要修改傳送簡訊的電話號碼可以至程式碼中SMS.java進行修改，如圖 3.22。. 圖 3.20. 允許使用傳送簡訊方法. 34.

(46) 圖 3.21. 圖 3.22. 傳送簡訊語法. 允許修改傳送簡訊支電話號碼. 第4章章系統實作呈現 4.1 系統開發環境本研究主要使用 Eclipse 作為整合開發工具，以 Android SDK 及其相關套件進行開發，並且使用擁有 NFC 裝置的智慧型手機作為測試裝置，其詳細開發環境如表 4.1 在 Server 端使用的架設環境則如表 4.2。. 35.

(47) 表 4.1. Client 端開發環境. 名稱. 用途. 版本. 作業系統. 系統開發平台. Window 8. JDK. Java 開發環境. 7.0.250. Eclipse IDE. 開發工具. 3.9.0. ADT. Android 擴充套件. 22.3.0. Android Platform. Android 程式平台. 4.4. Android API. 19. Android程式開發套件. 表 4.2. Server 端架設環境. 名稱. 作業系統. Windows8. Apache. 2.2.17. PHP. 5.2.17. MySQL. 5.0.51a. 36.

(48) 4.2 使用者操作方法此小節將說明系統的操作流程，包括建立巡邏點位、巡邏、緊急通報及後端介面操作，並以使用者案例圖、使用者循序圖、使用者操作流程圖的方式加以輔助，巡邏與安全通報系統概略架構，如圖 4.1。. 圖 4.1. 巡邏與安全通報系統概略架構. 4.2.1 使用者案例圖建立巡邏點的使用者案例圖如圖 4.2 所示，主要功能分為四部分:. 37.

(49) 圖 4.2. 建立巡邏點使用者案例圖. (1) 建立 NFC 室內標籤若巡邏點建置在室內區域，則需有樓層、地址、室內平面圖等，使後端管理員及巡邏員能夠獲得資訊。 (2) 建立 NFC 室外標籤室外標籤的建立可以利用經緯度和地址來建立室外標籤。 (3) 讀取 NFC 標籤資訊當建立巡邏點位完成時，會將地址資訊放入 NFC 標籤中，可用此功能判斷寫入是否正確。 (4) 上傳本機資料建立室內外標籤後，可將建立的資訊先存入手機的資料庫中，等到完成所有點位建置時，再透過此功能一次上傳完整資料。. 而巡邏簽到系統的使用者案例圖則如圖 4.3，其主要功能如下: 38.

(50) 圖 4.3. 巡邏簽到使用者案例圖. (1)帳號登入巡邏員在開始巡邏前需登入使用帳號，後端伺服器會依帳號判斷在此時間有屬於此帳號的巡邏任務才予登入。 (2)巡邏檔案下載及更新巡邏任務開始前，需將所需資料進行下載及更新，包括室內圖、樓層，建築物名稱、地址等資料。 (3)GPS 及 WiFi 定位開啟 GPS 及 WiFi 的定位，每幾分鐘固定上傳。 (4)NFC 感應簽到作業此為巡邏系統最主要的功能，透過感應 NFC 標籤後，代表確實到此點位進行 39.

(51) 巡邏。此外，在感應簽到後，還能將周遭的狀況回傳給後端。 (5)巡邏點資料查詢系統中，可藉由感應 NFC 標籤得知標籤含有的資訊或是透過視覺化的地圖及列表介面點選所需相關資料。 (6)緊急通報系統: 在緊急的情況下，可以使用此系統，此系統又細分成訊息通報、電話通報、檔案上傳、資料設定，其中訊息通報可發送 Email、簡訊，訊息通報及檔案上傳可將資料傳至後端資料庫。. 圖 4.4 為後端系統使用者案列圖，管理員可透過伺服器存取資料庫以獲得巡邏相關資訊，並針對巡邏人員和巡邏任務進行配給。. 40.

(52) 圖 4.4. 後端系統使用者案例圖. 41.

(53) 4.2.2使用者循序圖 4.2.2使用者循序圖圖 4.5 為建立巡邏點循序圖，使用者在主頁面上選擇要建立巡邏點的類別後，即開始輸入相關資料。當完成設定後感應 NFC 標籤即出現將資料存於手機資料庫或後端資料庫的選項，並依照選項將巡邏點資料存於資料庫中。. Android UI. 輸入巡邏點資料. 上傳介面. 伺服器. MySQL資料庫. 建立室內點位 {或}. 建立室外點位選擇經緯度確認資料. {或}. 資料存入手機資料上傳儲存資料. 資料上傳儲存資料. 圖 4.5. 建立巡邏點循序圖. 圖 4.6 為巡邏員簽到循序圖，巡邏員在巡邏時間先透過帳號驗證登入後，即開啟定位功能以利追蹤，接著選擇輔助簽到介面進行巡邏，當感應簽到的同時，即立刻回傳簽到資料。. 42.

(54) 圖 4.6. 巡邏員簽到循序圖. 後端管理介面的循序圖則如圖 4.7，管理者可查詢巡邏資料、目前巡邏進度或新增巡邏相關項目至資料庫中。. 43.

(55) 電腦介面UI. 伺服器查詢巡邏資料. {或}. 取得查詢資料. 新增巡邏資料. 新增巡邏資料回傳新增或查詢資料. 回傳新增或查詢資料. 圖 4.7. 資料庫. 後端管理介面循序圖. 44.

(56) 4.2.3 使用者操作流程圖. 巡邏系統的部分可以分為兩個部分，設置巡邏點以及巡邏簽到兩個系統，第一部分，建立巡邏點的操作流程如下圖 4.8，在建立巡邏點時需將資料寫入 NFC 標籤，並分為室內或室外兩種巡邏地點；在設立室內地點標籤時，需先選擇樓層，以方便輸入接下來的室內資訊，將標籤設定完成後，將可選擇將資料直接上傳至後端 Server 亦或是儲存在手機內，存在手機內可在網路收訊不良時先存於手機系統中，而當所有點位都完成設定後，透過網路將所有巡邏點設至的資料一次上傳。. 圖 4.8. 建立巡邏點操作流程圖 45.

(57) 第二部分為巡邏系統，巡邏系統操作流程圖則如圖 4.9，巡邏員需在巡邏時間內登入帳號密碼確認身分，才能開始進行巡邏。當身份確認正確時，智慧型手機的 Client 端將會抓取後端管理資訊，後端管理會依巡邏員身份判斷目前屬於此巡邏員的巡邏任務，並將此巡邏任務的相關資料傳送至手機端，接著，巡邏員可選擇以 Map View 的圖形介面或列表式的圖形介面開始巡邏作業。而巡邏簽到資料和標籤 UID 資料裡存取資料比對，每簽到一個標籤，將立即回傳簽到內容至後端，使控管中心能瞭解狀況，簽到完成即會餘後端呈現巡邏完成訊息，巡邏過程中巡邏員可開啟開始定位功能，可讓後端得知目前巡邏員位置，而在手機端也會有 Log 提示訊息，以讓巡邏員知道目前所在位置將會傳至後端讓管理者知道，關閉巡邏程式時，若定位仍開啟時，定位仍在背景程式中執行，使管理者在巡邏員開啟定位時，能夠隨時可監控巡邏員位置。. 46.

(58) 圖 4.9. 巡邏操作流程圖. 另外，若在巡邏簽到時遇到緊急狀況時，可使用通報系統進行通報，如緊急通報操作流程圖如圖 4.10。. 47.

(59) 圖 4.10. 緊急通報操作流程圖. 4.3設置巡邏點功能 4.3設置巡邏點功能建立巡邏點系統選單呈現圖 4.11 的左圖，清單選項包含了:上傳本機資料庫巡邏點資料、建立 NFC 室內地點標籤、建立 NFC 室外地點標籤、讀取 NFC 標籤訊息以及離開等，讓使用者選擇所要進行的事項。上傳本機資料庫巡邏點資料的 48.

(60) 選項是在建立室內外巡邏點後，可將資料存於手機本機端，再一次上傳的選項，此作法可以在無網路的情況下先將巡邏點資料存至手機端，等待有網路時再一次上傳，也較每次分別上傳巡邏點資料省時。若在圖 4.11 選擇建立室內巡邏點，則會呈現圖 4.11 的左圖。一開始即跳出選單讓使用者選擇一層或是兩層的巡邏點如圖 4.11 的右圖，第一層指的是建築物平面圖，如開南大學行政大樓 S 棟一樓，第二層指的是一樓的某個教室平面圖，使用者可依序填入巡邏資料。經緯度及地址方面同樣有地圖視覺畫面幫助使用者進行選擇，本研究以開南大學為例，因為 Google Map 尚未有 2.5D 建築物平面圖，因此在辨認校園建築物實較困難，本研究確認開南大學巡邏員將巡邏的建築物後，在開南大學地圖上設置各棟建築物之 Ping 點如圖 4.12 右圖，並且將各個建築物標上經緯度，因此設置巡邏點時可以直接點選 Ping 點進行設置，另外本研究在地圖功能上增加了 Search Bar 地點搜尋欄位，可方便管理者直接打上地址或地點，此功能會以搜尋到的第一筆資料經緯度做為顯示結果，方便管理者進行設置其他巡邏地點，如圖 4.13 左圖，另外，也可以使用定位，定位至目前所在位置如圖 4.13 右圖，以及更換其他顯示方式如一般圖、混合圖、衛星圖、地形圖等等，如圖 4.14。建築物名稱在巡邏點位置是多棟建築物共用一個地址或經緯度時，可以以每棟建築物的名稱填入以作為區別 ; 若為單一建築物多地址或單一地址，則使用地址的按鈕，使同一棟建築物的名稱能夠一致如圖 4.12 左圖，再設置時也做了完整性的檢驗，剛開始出現選擇樓層數一、二層時，若無進行選擇則無法至下一步填寫資料內容，另外，系統也在未設定完整資料時，會提示室內設定尚未完成，因此若管理員沒有將資料填寫完整，點選確定按鈕並無法到達下一頁繼續將資訊. 49.

(61) 寫入 Tag 的動作。. 圖 4.11. 圖 4.12. 左圖:主選單，右圖:室外地點表單介面. 左圖:室內地點資料填寫，右圖:開南大學各建築物 Ping 點 50.

(62) 圖 4.13. 左圖:Search Bar 搜尋地點功能，右圖:定位目前所在位置. 圖 4.14. 混合圖及地形圖等呈現方式 51.

(63) 當文字項目填入完成時，可選擇室內設定，接下來可點擊選擇圖檔，選擇巡邏點所需的室內平面圖，如圖 4.15 的左圖。當選擇室內圖完成時，可以長按螢幕的方式將巡邏點位置放置在平面圖上，如圖 4.15 的右圖，藍色 NFC 圖案即為選擇放置位置。當設定都完成後，接下來會跳回原本輸入資料的畫面，按確定按鈕，即完成室內設定。. 圖 4.15 混合圖及地形圖等呈現方式. 若在圖 4.11 右圖畫面上，選擇二層的選項，則在設定室內圖時須設定兩張室內圖，第一次為設定第一層的室內圖如圖 4.16，選擇的點位並非 NFC 標籤點位，而是成為進入第二層的按鈕位置，在第二次設定室內圖時如圖 4.17，才是 NFC 標籤點位的設置。. 52.

(64) 圖 4.16. 第一層的室內圖. 圖 4.17 第二層的室內圖. 設置好平面圖之後可以回到填寫資料的清單中，如圖 4.4 左圖，按下確定後，需將資料寫入標籤內圖 4.18，接著將標籤貼緊裝置後會出現寫入 NFC 標籤成功的提示如圖 4.19 左圖，接著會將資訊寫入資料庫如 4.19 右圖。. 53.

(65) 圖 4.18. 圖 4.19. 將資訊寫入標籤內. 將左圖:資訊寫入 NFC 標籤內，右圖:將資訊新增置資料庫. 54.

(66) 另外，圖 4.11 的左圖為系統主畫面，當選取讀取 NFC 標籤按的按鈕，在進入後即可對 NFC Tag 進行感應，即會看到如圖 4.20 的畫面。此功能主要是能知道 NFC 標籤的內容是否有被正確寫入或得知標籤內的其它訊息。. 圖 4.20. 讀取標籤訊息. 而在當點選建立室外地點標籤時(圖 4.11 中的左圖)，點入後會進到如圖 4.21 左圖畫面，接著可填入巡邏點所需資訊。當點擊經緯度選項時，會呈現畫面如圖 4.21. 左圖:寫入標籤訊息畫面，右圖:儲存位置設置的左圖，運用視覺化呈現地圖. 的方式，讓使用者方便輸入經緯度。在設置巡邏位置時，可以 Google Search bar 直接打入文字搜尋位置，也可短按地圖畫面可使上方呈現經緯度及地址 ; 長按地圖某一點時，則代表使用者選擇此點作為巡邏點，會出現紅色點位告知。當填入資料完成時，按下確認按即會跳至將巡邏點資訊寫入 NFC Tag 畫面如圖 4.21，此 55.

(67) 時即可將含有 NFC 裝置的智慧型手機靠近 NFC 標籤，當手機感應到 NFC 標籤時，即取得 NFC 標籤的 UID 會將資訊內容寫入標籤中如圖 4.21 左圖，接著會將資訊寫入後端資料庫如圖 4.21 右圖。. 圖 4.21. 左圖:寫入標籤訊息畫面，右圖:儲存位置設置. 56.

(68) 圖 4.22. 圖 4.23. 將巡邏點資訊寫入 NFC Tag 畫面. 左圖:將資訊寫入 NFC Tag 內，右圖:將巡邏點資訊寫入後端資料庫 57.

(69) 4.4 巡邏簽到功能圖 4.24 的左圖為巡邏功能進入時的主畫面，巡邏員需先登入帳號密碼，帳號密碼是於後端管理系統設定的，系統會回傳至後端資料庫進行比對。當登入系統時需按下更新資料的按鈕，即開始將次此巡邏的資料進行下載和更新，並呈現此次巡邏所有的點位。在進行巡邏前可按下開始定位的按鈕，即會進行 GPS 或 WiFi 擇一良好訊號的方式進行定位功能。在巡邏方面，有兩種模式可進行選擇，預設是列表模式，將巡邏點依順序以表列出，但可透過”轉為圖形”的按鈕，即可轉為圖形模式，將以 Google Map 的地圖的方式進行，如圖 4.25。. 圖 4.24. 左圖:帳號登入介面，右圖:地圖功能. 58.

(70) 圖 4.25. 左圖為列表介面模式，右圖為圖形介面模式. 在使用列表模式進行簽到時，上面會列出巡邏點名稱、檢查項目、巡邏點地址。當選擇巡邏點時，即可瞭解此點位的資訊，如圖 4.26 的左圖所示，在建立巡邏點時的資料將在此時呈現出來，圖 4.26 的右圖為點擊地址後告知的訊息，圖 4.27 為顯示資訊。此外，目前該簽到的巡邏點在列表上會以不同的顏色告知並在上方有文字說明。. 59.

(71) 圖 4.26. 巡邏點內容及資訊顯示. (1). (2). 60.

(72) (3). (4) 圖 4.27. (1)~ (4)顯示巡邏內容資訊. 在圖形模式下，則如圖 4.28 的左圖所示，藍色 Ping 點代表目前需前往巡邏簽到的點位，點擊巡邏點可顯示此建築物名稱，並且會告知為室內或室外，接著可以點選巡邏點資訊，則也會如同圖 4.28 右圖，可選擇資訊觀看，若是室內點擊點位後，出現資訊如圖 4.29，巡邏點名稱如圖 4.30 圖左，檢查項目如圖 4.30 圖右，巡邏點地址如圖 4.31。當感應標籤並非資料庫裡的標籤資料時，皆會提示告知並非巡邏標籤呈現方式如圖 4.32 左圖。而若為巡邏標籤但順序錯誤時，則在圖形介面時，是發出錯誤提示並以綠色標籤告知此點位位置，藍色點位才為正確巡邏簽到標籤，如圖 4.32 右圖。. 61.

(73) 圖 4.28. 左圖需巡邏點以藍色表示點擊點位出現資訊. 圖 4.29 左圖:室內 (巡邏點室內位置)資訊，右圖: 室內 (巡邏點室內資訊). 62.

(74) 圖 4.30. 圖左:巡邏點名稱，圖右: 檢查項目. 圖 4.31 巡邏點地址 63.

(75) 圖 4.32. 左圖:非巡邏簽到點介面提示. 右圖:以綠色點標示簽到錯誤的巡邏點 (藍色點表示目前應巡邏位置). 當感應 NFC 標籤時，會跳出如的左圖選項，當選擇異常狀況時，則會跳出圖 4.33 的左圖，可將異常狀況記錄以文字說明下來，並運用手機拍照的功能，如圖 4.33 的右圖，將異常狀況拍下來後，回傳給後端系統，上傳完成後會顯示巡邏點"簽到資料上傳完成"並且藍點會跳到下個巡邏點如圖 4.34 左圖，接著可繼續進行下一個巡邏點的簽到作業如圖 4.34 右圖，而當巡邏完成時，系統會以畫面告知已完成巡邏任務。. 64.

(76) 圖 4.33. 圖 4.34. 左圖: 異常處理. 右圖:異常處理可輸入說明文字及上傳照片. 左圖:第一個巡邏點簽到資料上傳完成右圖:可進行下一個巡邏點簽到. 65.

(77) 4.5巡邏後端管理系統 4.5巡邏後端管理系統後端的管理系統是網頁方式呈現，伺服器透過 SQL 語法將資料從資料庫取回並以網頁方式呈現出來。管理系統主要呈現: . 巡邏員資料在巡邏員介面上，除了能知道每位巡邏員帳號及密碼外，還能新增巡邏員的帳號密碼，如圖 4.35。. 圖 4.35 . 巡邏員資料. 巡邏點資料巡邏點資料主要是呈現建立巡邏點時，輸入的資料，如圖 4.37 所示。除了顯示資料外，可點擊 Google 地圖上查看，可巡查看網頁版 Google 街景畫面如圖 4.37。. 66.

(78) 圖 4.36. 圖 4.37 . 巡邏點資訊. Google 地圖上查看畫面. 巡邏路線巡邏路線除了可顯示巡邏經過的點位及資訊外，還可新增巡邏路線，如圖 4.38，點擊路線可看到詳細資訊，如圖 4.39。. 67.

(79) 圖 4.38. 圖 4.39. . 巡邏路線. 巡邏路線詳細資訊. 巡邏任務在巡邏任務的項目中，依時間列出過去及目前已完成及未完成的巡邏任務，以方便管理員追蹤，如圖 4.40。. 68.

(80) 圖 4.40. . 巡邏任務資訊. 巡邏紀錄巡邏紀錄以列表方式列出每個任務的每個巡邏點，圖 4.41 為示範其中一巡邏任務，現場相片如圖 4.42。巡邏紀錄將是否簽到、簽到時間及異常內容呈現在網頁上，管理員能夠一目瞭然。. 圖 4.41 巡邏紀錄. 69.

(81) 圖 4.42 巡邏紀錄(現場相片). . 巡邏路線紀錄巡邏路線紀錄則是顯示每次巡邏的走過的路徑，透過巡邏員開啟定位系統，. 每隔固定時間即回傳至後端，而此頁面也每隔一分鐘即更新一次，讓管理員能即時掌握行蹤，圖 4.43 為其畫面呈現。. 70.

(82) 圖 4.43. 巡邏路徑紀錄. 4.6 訊息通報初次進入此系統時，可至簡訊模組先設定好通報時收件的信箱，以及輸入信箱密碼及後端資料庫位置，如圖 4.44。. 71.

(83) 圖 4.44. 簡訊模組基本資料設定. 需要先設定基本資料如圖 4.45，包含姓名、年齡、緊急聯絡人電話、性別，. 圖 4.45. 基本資料設定 72.

(84) 訊. 息通報介面列出不同的通報內容如圖 4.46 左圖: 供使用者選擇，點選進入後可以選擇報案類型，如偷竊、滋事、搶劫、交通事故等，如圖 4.46 右圖。. 圖 4.46. 左圖:需求選項右圖:訊息通報類型. 選擇某一通報類型如搶劫，點選後系統會自動載入原先資料設定之訊息，此時使用者需再填寫地點或備註即可如圖 4.47，接下來按確定發送按鈕，即可將訊息發送至 Email、管理後端網頁以及簡訊發送。. 73.

(85) 圖 4.47. 左圖:需求選項右圖:訊息通報類型. 送之通報簡訊內容格式標頭會加入通報系統用之識別碼”#ER”，每筆資料中間利用分隔符號”@”將資料分開，以作為簡訊接收系統判斷各個欄位的資料。收到簡訊狀況如下如圖 4.48，後端管理介面收到資料及收到 Email 通知如圖 4.49。發. 74.

(86) 圖 4.48. 圖 4.49. 訊. 收到報案簡訊. 息傳至管理後端及發送 Email. 75.

(87) 4.6.1電話通報 4.6.1電話通報. 環境中，若需使用撥打電話的服務，需在 AndroidManifest.xml 中允許 android.permission.CALL_PHONE 這個權限，當使用者按下撥出，則呼叫 Android 內建撥打電話的 Activity 語法如圖 4.50，進行撥打當地報案電話，實際操作為圖 4.51。在 Android. 圖 4.50. 撥打電話與法. 圖 4.51. 電. 話通報功能. 76.

(88) 4.6.2 檔案上傳此功能提供拍照 /錄影 /錄音如圖 4.52 左圖或是選擇已有之檔案，可將檔案上傳至救援單位伺服器，上傳檔案時會因檔案大小有不同的上傳時間，畫面如圖 4.52 右圖，拍照 /錄影 /錄音或選擇已有檔案上傳成功會有訊息提示已傳輸成功如圖 4.53。. 圖 4.52. 左圖:提供拍照 /錄影 /錄音/檔案上傳功能右圖:檔案上傳畫面. 77.

(89) 圖 4.53. 檔案上傳成功提示. 接著可以到後端管理介面查看檔案是否傳至後端，拍照 /錄影 /錄音皆可在網頁右方視窗進行撥放及預覽，上傳的照片圖片檔呈現如圖 4.54，錄影檔如圖 4.55 ，錄音檔如圖 4.56。. 圖 4.54. 拍照圖片檔案上傳 78.

(90) 圖 4.55. 錄影檔案上傳. 圖 4.56. 錄音檔案上傳. 79.

(91) 4.7 開南大學實測調查本研究依據開南大學實際 18 個巡邏點，請開南大學校安人員實際操作本系統來進行巡邏，測試分析如下: 分析: 1.認為對校園安全有實質幫助。 2.巡邏點資訊足夠。 3.認為 NFC 能夠增加巡邏效率。建議: 1.巡邏點不一定會依照順序巡邏。 2.沒網路造成的問題，搭乘電梯或是地下室 B1 網路不穩時造成系統問題。第一項解決方式可以到後端“巡邏路線”依據不同需求路線來更改改路線順序，可依彈性化方式來做調整，第二項解決方式為未來可以再無網路狀態下將巡邏資料存至手機端，當回到校安室或其他有網路的地方，可自動連結網路後將資訊傳至後端，實測調查如附錄。. 80.