u-indoor Evacuation Planning System The 8 th ISA Workshop University of Seoul Feb. 6, 2009
Contents 연구개요 추진일정및진행사항 세부진행사항 활용방안 2
연구개요 필요성 실내공간데이터모델, 공간데이터베이스, 실내센서등 u-indoor 기반기술의활용사례로써 evacuation planning 시스템개발 공간구조및대피자특성 ( 밀집도 ) 을반영한시뮬레이션을통해획득한결과 ( 출구별대피가용인구수 ) 를 DB의형태로저장함으로써활용시스템 ( 공간 routing 시스템 ) 과의연계를도모함 화재와같은재난발생시에대피경로및구제경로를위한기반데이터로써활용 3
연구개요 연구목표 u-indoor Evacuation Planning System 개발 세부수행내용 보행파라미터의정의및개선을위한방법론연구 대피알고리즘개발및테스트를위한 2 차원시뮬레이터구현 공간 DB(PostGIS) 를활용한실내공간저장및질의 2 차원대피시뮬레이터를 3 차원으로확장 출구별대피가용인구의산출및산출데이터의 DB 화방안연구 4
추진일정및진행사항 현재진행내용 실내공간대피알고리즘개발 Static Field 및 Dynamic Field 를고려한알고리즘개발 3 차원실내공간및시뮬레이션을위한 Viewer 및 Interface 개발 OpenGL 기반의 3 차원공간및이동객체표현을위한시스템구성 1 차프로토타입개발 대피알고리즘이적용된 3 차원실내대피시뮬레이션시스템 2 차프로토타입및시뮬레이션결과저장을위한데이터베이스구축 알고리즘의개선을통한 2 차프로토타입및시뮬레이션산출값저장을위한데이터베이스설계 구축된시스템과데이터베이스간상호연계 시뮬레이션을통한결과값 ( 보행인원수및응집도에따른출구별 Capacity) 의 DB 저장 테스트베드와의연동을위한시스템테스트및수정보완 시뮬레이션결과를이용한테스트베드와연계를위한시스템수정작업 5
세부진행사항 1 - 대피알고리즘개발 - 6
세부진행사항 : 대피알고리즘개발 Floor Field Model 모든 Agent 들에대한영향대신 Local interaction 을고려 decentralized processing by independent agents Cellular automata (CA) and agent-based models 보행자를나타내는 agent 들이 grid 셀에분포 Social Force Model 과상당히유사한결과보임 예 : lane formation, oscillations of the direction at bottlenecks, and the faster-isslower effect. 7
세부진행사항 : 대피알고리즘개발 Static & Dynamic 두가지의 floor field: static and dynamic Static field : 출구까지의거리, 가시성등의구조적인접근성을 grid에연속적으로할당한값 agent는셀에부여된이값에의해목표출구결정 Dynamic field : agent의단계적움직임에영향을주는가변적요소의필드 Static field 와더불어, 주변셀의다른 agent 값을참조함으로써어떤셀로움직일지결정됨 확산 (diffuse) 및소멸 (evaporate) Dynamic field 의민감도 (sensitivity) 를조정함으로써화재등여러상황별시뮬레이션가능 Herding behaviors: dynamic field sensitivity 증가 익숙하지않은환경 : static 및 dynamic field sensitivity 감소 8
세부진행사항 : 대피알고리즘개발 연산프로세스 Dynamic field는출구와의거리및가시화정도로정해지는 Static field와달리매이동단위시간마다인접한보행자와보행자, 보행자와주변환경과의작용하는힘 매단위시간마다보행자의보행행태에직접적인영향을미치는값 기존의셀기반실내 evacuation 모델 및알고리즘은인접한셀간의관계만 을한정하여적용 이는비현실적인움직임을야기함 인접셀이상의범위를하나이상의단 위시간동안서로영향을미치고사라짐을반복함 이를통한보다사실적인움직임의표현이가능함 9
세부진행사항 : 대피알고리즘개발 알고리즘테스트 10
세부진행사항 2-3 차원실내공간구축및가시화 - 11
세부진행사항 :3 차원실내공간구축 PostgreSQL 오픈소스로제공되고있는객체 - 관계형데이터베이스관리시스템 (ORDBMS) PostgreSQL 은기본적으로소스수준까지의정보도공개를하며, 사용, 복사, 수정, 배포에있어서자유로우며무료로구할수있고, 객체 - 관계형데이터모델과 ADT 에기반한확장성의특징을가지고있다 [PostgreSQL, 2008] PostGIS PostgreSQL 에서지리적객체들을저장하고연산하기위한오픈소스 GIS 소프트웨어프로그램 PostGIS는 OGC의 SQL을위한Simple Features Specification을기반으로구현되어있다 [PostGIS, 2008] 12
세부진행사항 :3 차원실내공간구축 공간 DB 를활용한 3 차원실내공간저장 ShapeFile 단위의테이블저장 CAD floor plan Conversion to 2D vector layers Storing in a spatial DB 13
세부진행사항 :3 차원실내공간구축 공간질의를통한 3 차원가시화기법 기존의파일기반의실내공간구축에서공간DB를이용한저장및쿼리를통해실내공간구성 PostGIS에저장되어있는공간객체들의가시화를위해 OpenGL을활용 14
세부진행사항 3-3 차원대피시뮬레이터개발 - 15
세부진행사항 :3 차원대피시뮬레이터개발 질의를통한 3 차원실내공간추출 Evacuation Simulation 을위한데이터의가공 DB 데이터가공 Floor Plans Grid Cells 16
세부진행사항 :3 차원대피시뮬레이터개발 2 차원시뮬레이터에서 3 차원으로확대 OpenGL 기반 2D 및 3D View 제공 마우스를이용한핸들링 ( 확대, 축소, 이동, 회전 ) 파라미터의편집및보행자의위치지정 ( 구현예정 ) 17
세부진행사항 :3 차원대피시뮬레이션개발 인터페이스 ( 메뉴 - 파일 ) 맵파일열기 에이전트파일열 종료 18
세부진행사항 :3 차원대피시뮬레이션개발 인터페이스 ( 메뉴 - 보기 ) Border - 각셀의경계 G-Score - Static Field Value H-Score Dynamic Field Value F-Score = G-Score + H-Score First Floor 1 층건물과에이전트를보여줌 Second Floor Plan View 3D View 2 층건물과에이전트를보여줌 2 차원시점의실내공간 View 3 차원시점의실내공간 View 19
세부진행사항 :3 차원대피시뮬레이션개발 인터페이스 ( 메뉴 - 동작 ) 재생 정지 대피시뮬레이션의실행 대피시뮬레이션의정지 다음경로로이동 이전경로로이동 재생속도설정 시뮬레이션의실행속도의결정 20
세부진행사항 :3 차원대피시뮬레이션개발 인터페이스 ( 메뉴 - 데이터 ) 지도데이터편집 파라미터편집 21
주요클래스다이어그램 22
_3DViewer 클래스 3D를표현하기위한 OpenGL의 Wrapper 클래스로, 화면에건물과에이전트를표시하기위한메소드들과, 마우스이벤트에대한시점이동에대한메소드들이정의되어있음 각오브젝트를그리는메소드 각마우스이벤트에대한동작을정의하는메소드 23
MapInfo 클래스 화면에표시될맵의정보를보관하기위한클래스로, Agent 리스트와각층의구조, 계단구조, 각종파라미터변수들을보관하고조작하는클래스 FloorInfo 클래스 각층마다의셀정보, 각층의너비, 높이, 출구좌표등을가지고있는클래스 모든에이전트를이전좌표 / 다음좌표로이동시킨다. 24
DataFileParser 클래스 각데이터파일 ( 층구조, 계단파일, 에이전트파일 ) 을읽어들여프로그램의데이터를생성하는클래스 Agent 클래스 각에이전트의위치와각종파라미터를보관하는클래스 에이전트를다음좌표 / 이전좌표로이동시키는메소드 25
CellInfo 클래스 각셀의지형정보와셀의 static, dynamic 값, 각종파라미터값을보관하는클래스 Stair 클래스 계단의좌표, 너비, 진입점과출구좌표등의정보를가지고있는클래스 26
세부진행사항 :3 차원대피시뮬레이터개발 시스템구현 27
활용방안 개별적소프트웨어시스템으로상품화 개발된시스템을개별화된시스템으로상품화하여활용 특허출원및소프트웨어등록 Before Construction 시장에서의활용 건설산업의기술과결합하여건설산업의기술적경쟁력을재고하기위한요소기술로써활용 설계및디자인단계에서대피상황을고려하여건축물내보행자의안전을도모함 After Construction 시장에서의활용 실내공간상황인지서비스의 Total Solution 으로상품화에활용 센서기반의실시간공간라우팅서비스에화재및대피상황시대피안내시스템으로써의활용가능 28