臺灣博碩士論文加值系統

在台灣，由於經濟水平的進步，使得國民平均GDP增加、教育水準高。現代人生活型態忙碌，但對於生活的品質要求越來越高。電腦硬體技術與網路速度的進步，使得晶片的成本越來越便宜，促使發展出了物聯網。生活與居住品質的提升，使得智能家電變成近年來非常重要且熱門的研究議題。智能家電除可避免電力的浪費外，也可以針對環境上的差異，來作出判斷並且執行家電控制。本研究將使用樹莓派和藍芽智慧插座來進行實作智能家居系統。使用模糊邏輯，針對環境感測資訊，作出智能家電系統開關的控制。本系統收集環境變數數據，根據室內環境的變數，透過模糊邏輯規則來控制各種家電開關，以自動開啟電子產品，達成智能家電的目標。初步實驗證明，本系統具居家環境資訊的收集、雲端分析與智能開關控制與手機操控功能，可以協助完成居家智能的初步功能。

關鍵詞：樹莓派、模糊邏輯、智慧住宅、藍芽4.0、物聯網

In Taiwan, due to the economic level of progress, making the national average GDP increased and high level of education. , Modern life is busy, but the quality of life requirements for more and more demanding. Due to the computer hardware technology and network speed technology advances, making the cost of the chip more and more become cheap which help to promote the development of the Internet of things. Life and living quality of the upgrade, making smart appliances has become very important in recent years and become the popular research topics. Smart home appliances are not only to avoid the waste of electricity, but also for environmental differences to make judgments and make the implementation of home appliances control actions. This study will use raspberry factions and Bluetooth smart sockets to implement smart home systems. Using fuzzy logic for environmental sensing information makes intelligent home appliance system by switch control to determine the switch for the smart home appliances system. The system collects environmental variable data. According to the indoor environment variables, the system will use fuzzy logic rules to reason the indoor environment variables to control a variety of home appliances switch. The collected environmental variable data are used to automatically open the electronic products to achieve the goal of smart home appliances. Preliminary experiments show that the system can be used to home environment information collection, cloud analysis, intelligent switch control and mobile phone control home devices. The system can help complete the initial functions of home intelligence.

Keywords: Raspberry Pi、Fuzzy Rule、Smart Home、Bluetooth、Internet of Thing

目錄
中文摘要 I
第一章 前言 1
1.1 研究背景 1
1.2 研究動機 2
1.3 研究目的 3
1.4 論文架構 3
第二章 文獻探討 5
2.1模糊邏輯 5
2.2物聯網 6
2.4樹莓派 8
2.5 環境對人體的影響 9
2.6.藍芽智慧插座 10
第三章 實作與研究方法 11
3.1 研究方法 11
3.2 系統架構 14
3.3系統建置 15
3.3.1 伺服器 15
3.3.2 控制中心 15
3.3.3 藍芽智慧插座 24
3.3.4 環境資料的收集 25
3.4 模糊邏輯控制器 27
3.5 模擬環境 32
第四章 實驗與結果 37
4.1 實驗環境 37
4.2實驗與結果 38
第五章 結論及未來研究 44
參考文獻 45
附錄 49

表目錄
表格2-1藍芽技術規格 10
表格3-1傳感器列表 18
表格3-2電扇模糊邏輯演算法虛擬碼 31
表格3-3情境模擬-參數輸入 32
表格3-4空氣濾淨機邏輯演算法虛擬碼 35
表格3-5情境模擬-參數輸入 36
表格4-1設備開啟資料與環境數據-辦公室電扇 41
表格4-2設備開啟資料與環境數據-空氣濾淨機 43

圖目錄
圖3-1 環境資料紀錄流程圖 12
圖3-2模糊邏輯控制流程圖 13
圖3-3系統架構圖 14
圖3-4樹莓派3 B型主機板 16
圖3-5控制中心機殼設計圖 17
圖3-6控制中心實體 17
圖3-7.GrovePi Shield 介面裝置 18
圖3-8空氣品質感測器 19
圖3-9 溫溼度感測器 20
圖3-10光線感應感測器 21
圖3-11 聲音傳感器 22
圖3-12藍芽智慧插座電路板 24
圖3-13藍芽智慧插座3D設計圖 25
圖3-14藍芽智慧插座Android App操控介面 26
圖3-15 溫度的隸屬函數 27
圖3-16濕度的隸屬函數圖表 28
圖3-17光線的隸屬函數 29
圖3-18.切換開關的隸屬函數 30
圖3-19空氣品質的隸屬函數 33
圖3-21.噪音的隸屬函數 34
圖4-1實驗室環境圖 37
圖4-2 2017年01月11日 溫度濕度圖表 38
圖4-3 2017-01-17光線聲音監控圖表 39
圖4-5空氣品質 40

[1]施驊原，2017年，基於模糊邏輯與決策樹使用螢幕觸壓之手機身分識別系統，資訊管理系，朝陽科技大學，台中。
[2]周劭岳，2011年，應用模糊邏輯評估影響網路購物忠誠度之因素，資訊經營學系，大同大學，台北。
[3]陳冠竹，2010年，自主飛行無人定翼機之高性能GPS導引模糊邏輯控制器設計，電機工程系碩士班，國立雲林科技大學，雲林。
[4]陳世昕，2015年，物聯網智慧住宅 APP 與藍牙安全實作，碩士論文，僑光科技大學，資訊科技研究所，台中。
[5]柯博斌，2014年，嵌入式感測盒的實作議題-Raspberry Pi系統模組案例，碩士論文，國立臺灣科技大學，自動化及控制研究所，台北。
[6]江元喻，2014年，以 Raspberry Pi 與 Arduino 實作之空氣品質系統，碩士論文，聖約翰大學，電機工程研究所，淡水。
[7]余建志，2010年，例室內濕度與溫度對舒適度指標影響之研究，碩士論文，國立屏東科技大學，環境工程與科學系，屏東。
[8]丁元昱，2016年，實作Android手機操作藍芽智慧插座，第十屆資訊科技國際研討會，朝陽科技大學，台中。

[9]交通部統計調查網，統計氣溫圖表,
http://stat.motc.gov.tw/mocdb/stmain.jsp?sys=100
[10]交通部統計調查網，統計濕度圖表,
http://stat.motc.gov.tw/mocdb/stmain.jsp?sys=100
[11]L.A. Zadeh(1965), “Fuzzy Sets”, Information and Control,Vol.8,No 3,pp. 338-353.
[12]Azim Keshtkar , Siamak Arzanpour, “An adaptive fuzzy logic system for residential energy management in smart grid environments,” Applied Energy ,Vol. 186,pp. 68–81, November 2016.
[13]Sajid Hussain, Hossam A. Gabbar, Daniel Bondarenko, Farayi Musharavati, Shaligram Pokharel, “Comfort-based fuzzy control optimization for energy conservation in HVAC systems,” Control Engineering Practice, Vol. 32,pp. 172-182, September 2014.
[14]Internet of Things ,Luigi Atzori,Antonio Iera, Giacomo Morabito. “The Internet of Things: A survey (PDF). Computer Networks,” 2010.
[15]smart home定義,
http://www.t3.com/features/the-smart-home-guide

[16]Andreas Jacobsson,Martin Boldt, Bengt Carlssonb, “A risk analysis of a smart home automation system,” Future Generation Computer Systems ,Vol. 56,pp 719-733, June 2015.
[17]Arif Ahmed , Ejaz Ahmed,”A Survey on Mobile Edge Computing,” India: 10th IEEE International Conference on Intelligent Systems and Control(ISCO』16), India, November 2016
[18]Sheikh Ferdoush, Xinrong Li, “Wireless Sensor Network System Design using Raspberry Pi and Arduino for Environmental Monitoring Applications,”The 9th International Conference on Future Networks and Communications (FNC-2014),pp.103–110, University of North Texas, Denton, Texas, September 2014
[19]Raspberry Pi, https://www.raspberrypi.org/help/faqs/
[20]Vladimir Vujovic, Mirjana Maksimovic, “Raspberry Pi as a Sensor Web node for home automation,” Computers and Electrical Engineering, Vol. 44, pp. 153–171, May 2015.
[21]Bluetooth,https://www.bluetooth.com/what-is-bluetooth-technology
[22]Leandro Y. Mano ,Bruno S. Faiçal ,Luis H.V. Nakamura ,Pedro H. Gomes,Giampaolo L. Libralon ,Rodolfo I. Meneguete,“Exploiting IoT technologies for enhancing Health Smart Homes,” Computer Communications, Vol. 89–90, pp. 178–190, September 2016.
[23]Air Quality Sensor specification,
http://wiki.seeed.cc/Grove-Air_Quality_Sensor_v1.3/
[24]Temperature And Humidity_Sensor specification,
http://wiki.seeed.cc/Grove-TemperatureAndHumidity_Sensor/
[25]light Sensor specification,http://wiki.seeed.cc/Grove-Light_Sensor/
[26]Sound Sensor specification,http://wiki.seeed.cc/Grove-Sound_Sensor/
[27]Scikit-Fuzzy Document,http://pythonhosted.org/scikit-fuzzy/
[28]Bluepy Document,http://ianharvey.github.io/bluepy-doc/index.html
[29]GrovePi Document,https://github.com/DexterInd/GrovePi
[30]Wikipedia:Cron ,https://en.wikipedia.org/wiki/Cron