臺中城市脈動 展示系統 系統架構書

v3.1 變更摘要：2-B 城市儀表版面定案為 04 儀表原型排版（12 欄格線、八個區塊），原「29 行政區色階方塊」改為城市道路地圖（每支相機一個點，顏色與大小為擁擠指數，可切偏離倍數、區名下鑽、點相機看指標、摘要表點列聚焦）；新增相機座標服務（網關無座標時以道路名稱地理編碼近似並標註精度，正式版以 TDX／市府開放資料座標為準）；新增純 HTML POC 交付（三頁單檔、不需伺服器、資料與地圖內嵌）。

v3.0 變更摘要：影像改由本地「影像來源網關」逐張取得（GET /cameras、GET /image/{cctv_id}），不再直接拉 MJPEG 串流；新增 Thor 資源監控（CPU、GPU、記憶體、儲存）與分析進度並上傳雲端；支援多台 Thor 平行運算（每台為一個 node）；VLM 以 vLLM 執行、預設 Qwen3.8，模型與雲端 host 皆由 .env 設定；雲端拆為 2-A 影像分析監控後台、2-B 城市儀表、2-C AI 語音答詢三個子系統，各有對應上傳 API。

1. 系統總覽

┌── 影像來源網關（:8200，既有或由本團隊以開放資料包裝） ─────────────────────────────────────────┐
│ GET /cameras → 台中市相機列表     GET /image/{cctv_id} → 一張 JPEG                                │
└───────────────┬───────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┘
                │ 逐張輪詢（每路 1 至 2 張／秒，可設）
┌───────────────▼── 平台一：影像資料分析平台（地端 Jetson AGX Thor，node-01 … node-N） ───────────┐
│ 相機同步 ─► 影像取得 ─► 解碼 ─► 偵測 YOLO26 ─► 追蹤 ─► 去識別化 ─► 指標與基線 ─► 事件            │
│                                              └─► 情境摘要 VLM（vLLM，預設 Qwen3.8）              │
│ 節點監控：分析中相機數、已分析時長、CPU／GPU／記憶體／儲存 ─► 每 10 秒心跳                          │
│ 本地保存：SQLite ＋ Parquet ＋ 事件縮圖（原始影像不保存）                                          │
│ 上傳：CLOUD_HOST（.env）─► 系統狀態、分析結果、事件、縮圖                                          │
└───────────────┬───────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┘
                │ HTTPS（REST）＋ MQTT over TLS
┌───────────────▼── 平台二：雲端儀表系統（雲端，台灣區域） ─────────────────────────────────────────┐
│ 2-A 影像分析監控後台：多節點心跳、資源曲線、分析進度、相機在線表；上傳 API                            │
│ 2-B 城市儀表：指標、事件、治理資訊接收 API；聚合與六分項指數；三層視角儀表；對外唯讀頁                    │
│ 2-C AI 語音答詢：OpenAI Realtime 語音對話；工具呼叫即時調閱 2-A／2-B 資料並以酷炫畫面呈現；可文字輸入     │
└───────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┘

2. 影像來源網關（:8200）

• 網關由市府或 TDX 提供；若無，本團隊以開放資料包裝一個相容服務部署在 Thor 同機。
• 相機數以 GET /cameras 即時值為準（目前 356；POC 期間以公開來源快照 392 路驗證流程）；平台一每 10 分鐘同步，儀表路數皆為即時值。
• 逐張取像的流量：356 路 × 1 張／秒 × 20 KB ≈ 57 Mbps，遠低於 MJPEG 串流（約 0.45 Gbps），且可精準控制每路取樣率；代價是每張一次 HTTP 請求，網關需承受約 356 至 712 req/s，平台一以 keep-alive 連線池與每主機併發上限保護網關。

2.1 相機座標服務（新增）

道路地圖需要每支相機的經緯度，但 GET /cameras 目前不一定回傳 lat、lon。處理順序：

• 地理編碼一次性離線執行（POC 用 Nominatim，1 req/s 並遵守使用條款；正式版改用 TDX 或市府圖資），結果存 cameras_geo.json，超出臺中市範圍框（緯 24.03 至 24.48、經 120.45 至 121.05）的結果視為錯誤並回退到行政區中心點。
• 儀表只呈現座標，不改變分析；geo_precision 隨相機資料上傳，地圖上以點的樣式區分。

3. 平台一：影像資料分析平台（地端）

3.1 硬體與部署單元

• 每台 Jetson AGX Thor 為一個 node（NODE_ID 由 .env 設定），可多台平行，各自負責一組相機（由雲端 2-A 分派或 .env 的 CAMERA_FILTER 指定行政區／ID 範圍）。
• 規格：Blackwell GPU 2,560 CUDA、96 Tensor Core，2,070 TFLOPS FP4／1,050 TFLOPS FP8；14 核 Arm；128 GB LPDDR5X；NVJPG ×2；40 至 130 W。外接 NVMe 4 TB、10GbE、UPS。

3.2 模組

3.3 情境摘要模型（vLLM）

提示詞固定：繁體中文 60 至 120 字，只描述空間狀態與交通行為，禁止描述人的外貌、性別、年齡、車牌；禁詞命中重生一次，再命中捨棄。

3.4 本地保存與上傳

• 本地：metric_1m、event、node_status、hourly_summary 於 SQLite；每小時 Parquet；事件縮圖 JPEG；RETENTION_DAYS 後自動清理並產生銷毀紀錄。
• 上傳：REST 為主（POST {CLOUD_HOST}/v1/nodes/{node_id}/heartbeat 每 10 秒；/v1/ingest/metric_1m 每分鐘；/v1/ingest/event 即時；/v1/ingest/governance 每小時；/v1/thumbs 事件觸發），MQTT 為選配；離線寫入 outbox 依序重送。

3.5 隱私與治理

五項不做（同前版）；/health 回報 frames_persisted=0、reid_disabled=true；對外人數 <5 由平台二遮罩。

4. 平台二：雲端儀表系統（雲端）

4.1 元件

4.2 2-A 影像分析監控後台

• 多節點：以 node_id 區分；節點註冊、心跳（10 秒）、離線判定（60 秒無心跳）、相機分派（可由後台指定各節點負責的行政區或 ID 清單，平台一下次同步生效）。
• 監控內容：每節點分析中相機數、已分析時長、已處理幀數、平均延遲、CPU、GPU、GPU 記憶體、系統記憶體、儲存使用率、溫度、功耗；全體節點合計相機數與吞吐；相機在線／離線／品質異常表。
• 告警：GPU >85% 持續 5 分鐘、儲存 >90%、節點離線、相機在線率 <95%。
• 上傳 API：POST /v1/nodes/{node_id}/register、POST /v1/nodes/{node_id}/heartbeat、GET /v1/nodes、GET /v1/nodes/{node_id}/status?from&to。

4.3 2-B 城市儀表

• 上傳 API：POST /v1/ingest/metric_1m（批次）、POST /v1/ingest/event（upsert）、POST /v1/ingest/governance（治理資訊：派工、結案、重複發生、誤報標記）、POST /v1/thumbs。
• 聚合：每 5 分鐘分區與全市；每小時六分項與複合指數（權重公開可調）。
• 讀取 API：/v1/aggregate/city|district、/v1/index、/v1/events、/v1/ranking、/v1/cameras、/v1/public/summary；WS /v1/ws。
• 儀表版面（定案，沿用 04 儀表原型）：12 欄格線，依序為 ① 城市空間健康指數（5 欄：儀表環、大數字、六分項走勢）② 全市脈動每 5 分鐘（7 欄：車流／人流／偏離分頁）③ 29 行政區擁擠指數（4 欄：城市道路地圖）④ 熱點排行前 10（4 欄）⑤ 事件流（4 欄）⑥ 影像牆去識別化縮圖（8 欄）⑦ 設備與資料健康（4 欄，連到 2-A 節點心跳）⑧ 分區摘要表（12 欄）。
• 城市道路地圖：Leaflet 向量點圖層疊在深色底圖上（POC 用 Esri World Dark Gray，免金鑰；正式版可自架 OSM 圖磚或 TDX 底圖，離線時降級為純色底）。每支相機一個點，顏色四級（順暢 <50、略擠 50 至 69、擁擠 70 至 84、嚴重 ≥85）、半徑隨指數；可切換「擁擠指數／偏離倍數」；行政區標籤可下鑽（縮放到該區並顯示區摘要）；點相機顯示單路指標；分區摘要表點列聚焦地圖；「全市」鍵回到全市視野。
• 純 HTML POC：2-A、2-B、2-C 各一個單檔 HTML（poc/POC_01…03），內嵌 Leaflet、相機清單與座標、示範資料，雙擊即可開啟、不需伺服器；由 poc/build_poc.py 產生，作為投標展示與正式版的版面規格。

4.4 2-C AI 語音答詢

• 語音：OpenAI Realtime gpt-realtime，語音 marin，辨識 gpt-4o-transcribe（zh），semantic_vad 可打斷；文字輸入送同一會話。
• 工具（即時調閱）：show_city_index、show_district、show_timeline、list_events、show_ranking、compare_districts、show_health（改讀 2-A 多節點狀態）、新增 show_nodes（各 Thor 節點資源與相機數）、show_camera（單路指標與最新去識別化縮圖）。
• 畫面：音訊球隨音量變形；舞台以進場動畫、數字跳動、曲線描繪切換視圖；節點資源以即時環形量表呈現。
• 備援：純 HTML 腳本版。

5. 資料模型（新增與變更）

create table node(node_id text primary key, name text, site text, registered_at timestamptz, last_seen timestamptz,
  camera_filter jsonb, versions jsonb /* jetpack, yolo_model, vlm_model */);
create table node_status(node_id text references node(node_id), ts timestamptz, cameras_active int, cameras_total int,
  run_started_at timestamptz, analyzed_seconds bigint, frames_processed bigint, avg_latency_ms real,
  cpu_pct real, gpu_pct real, gpu_mem_used_gb real, gpu_mem_total_gb real, mem_used_gb real, mem_total_gb real,
  disk_used_pct real, temp_c real, power_w real, primary key(node_id, ts));
select create_hypertable('node_status','ts');
create table governance(id text primary key, event_id text, ts timestamptz, action text check (action in ('dispatch','close','repeat','false_alarm')), actor text, note text);
-- metric_1m、event 增加 node_id 欄位

6. 設定檔（.env）總表

7. 部署與時程

8. 風險