臺灣博碩士論文加值系統

近日以來，全球各地都飽受熱浪肆虐，此衝擊造成不少人因熱衰竭而喪命，也在各地引發森林大火，進而加劇此現象，氣候科學研究中心指出，森林的覆蓋率，與地區性氣溫具有相當性的關係，為緩解此問題。
本論文提出以物聯網(Internet of Thing，IOT)之概念結合ZigBee 、5G無線網路通訊系統傳送飛行資訊及環境監測資料如PM2.5感測器、雨量感測器、空氣溫度與其他環境資料，設計一套可提供管理員藉由地面監控站顯示器監測環境資料，並結合無人機製作一套環境即時監控系統。本系統同時也提供災害定位及辨識功能，地面站管理員透過地面監控站畫面得知無人機當前位置及該地區環境監測資料，當監控站管理員發現環境監測數值異常，可透過回傳資料之位置得知災害地點，並迅速做出處置以防止災害繼續發生進而阻止災害擴散。
本論文所提出之系統建構一套具多功能且人性化之整合式系統，可以有效地提高森林資料蒐集速度，將資料即時回傳至雲端及地面站，在降低災害損失的同時也能夠將資料保存至雲端，以達到維護森林永續之目標及數據保存以便後續人員做資料分析。

Recently, the world has been suffering from heat waves, which have caused many deaths due to heat exhaustion and forest fires, further aggravating the phenomenon.
This paper proposes the use of the Internet of Thing (IOT) concept combined with ZigBee and 5G wireless network communication systems to transmit flight information and environmental monitoring data such as PM2.5 sensors, rain sensors, air temperature and other environmental data, to design a system that allows administrators to monitor environmental data through ground-based monitoring station monitors and integrate with drones to create a The system is designed to allow the administrator to monitor environmental data via ground-based monitoring station displays and to create a real-time environmental monitoring system in conjunction with a drone. The system also provides disaster location and identification functions. The ground station manager learns the current location of the drone and the environmental monitoring data of the area through the ground monitoring station screen, and when the monitoring station manager finds the environmental monitoring value is abnormal, he can learn the location of the disaster through the returned data, and make prompt action to prevent the disaster from continuing and prevent the spread of the disaster.
The system proposed in this paper is a multi-functional and user-friendly integrated system that can effectively improve the speed of forest data collection, and send data back to the cloud and ground stations in real time, reducing disaster losses while saving data to the cloud to achieve the goal of maintaining sustainable forests and saving data for subsequent analysis.

摘要 ………………………………………………………….. i
Abstract ………………………………………………………….. iii
誌謝 ………………………………………………………….. v
目錄 ………………………………………………………….. vi
表目錄 ………………………………………………………….. ix
圖目錄 ………………………………………………………….. x
第一章 緒論……………………………………………...……... 1
1.1 前言...………………………………………………….... 1
1.2 研究動機………………………………………………... 2
1.3 研究方法………………………………………………... 3
第二章 文獻探討……………………………...………………… 4
2.1 環境監測分析…………………………………………... 4
第三章 研究方法………………………………………………... 6
3.1 系統架構………………………………………………... 6
3.2 自然環境監控裝置……………………………………... 7
3.3 無人機飛行載具………………………………………... 9
3.4 第五代連網通訊器……………………………………... 11
3.5 地面監控站……………………………………………... 13
第四章 硬體設計………………………………………………... 15
4.1 單晶片微處理器………………………………………... 15
4.1.1 單晶片微處理器規格…………………………………... 16
4.2 溫溼度感測器…………………………………………... 18
4.2.1 溫溼度感測器原理……………………………………... 18
4.2.2 溫溼度感測器…………………………………………... 19
4.2.3 溫溼度感測器單晶片微處理器設計…………………... 22
4.3 空氣中粒狀感測器……………………………………... 22
4.3.1 粉塵感測器原理………………………………………... 22
4.3.2 PM2.5粉塵感測器……………………………………… 23
4.3.3 PM2.5粉塵感測器單晶片微處理器設計……………… 25
4.4 土壤溼度感測器………………………………………... 26
4.4.1 土壤溼度對森林的影響………………………………... 26
4.4.2 土壤感測器原理………………………………………... 26
4.4.3 土壤溼度感測器………………………………………... 29
4.4.4 土壤溼度感測器單晶片微處理器設計………………... 29
4.5 太陽紫外線強度感測器………………………………... 29
4.5.1 紫外線對森林的影響…………………………………... 29
4.5.2 紫外線感測器原理……………………………………... 30
4.5.3 紫外線感測器單晶片微處理器設計…………………... 33
4.6 大氣壓強度感測器……………………………………... 33
4.6.1 大氣壓力對於森林的影響……………………………... 33
4.6.2 大氣壓強度感測原理…………………………………... 34
4.6.3 大氣壓強度感測器……………………………………... 36
4.6.4 大氣壓強度感測器單晶片微處理器設計……………... 39
4.7 降雨量感測器…………………………………………... 39
4.7.1 降雨量對森林的影響…………………………………... 39
4.7.2 降雨量感測原理………………………………………... 40
4.7.3 降雨量感測器…………………………………………... 40
4.7.4 雨量筒…………………………………………………... 43
4.7.5 雨量感測器單晶片微處理器設計……………………... 43
4.8 風速計及風向儀………………………………………... 44
4.8.1 風速……………………………………………………... 44
4.8.2 風向……………………………………………………... 45
4.8.3 風速感測器原理………………………………………... 45
4.8.4 風向感測原理…………………………………………... 46
4.8.5 風速風向感測器………………………………………... 46
4.8.6 風向風速儀單晶片微處理器設計……………………... 49
4.9 全球定位系統…………………………………………... 50
4.9.1 全球定位系統原理……………………………………... 50
4.9.2 全球定位系統單晶片微處理器設計…………………... 51
4.10 Zigbee…………………………………………………… 51
4.10.1 Zigbee原理…………………………………………….... 51
4.10.2 ZigBee單晶片微處理器設計…………………………... 52
4.11 微處理器………………………………………………... 53
4.11.1 微處理器簡介…………………………………………... 53
第五章 軟體應用………………………...……………………… 55
5.1 雲端資料庫……………………………………………... 55
5.1.1 資料庫架構……………………………………………... 55
5.1.2 資料庫架設……………………………………………... 56
5.1.3 虛擬網域網路…………………………………………... 56
5.2 地面監控站……………………………………………... 57
5.2.1 實現圖形化介面………………………………………... 57
5.2.2 圖形化地面監控站……………………………………... 58
第六章 系統測試………………………………………………... 60
6.1 系統功能設計…………………………………………... 60
6.2 無人機設計 65
第七章 結論………………………………………………........... 68
參考文獻 ………………………………………………………….. 69
Extended Abstract………………………………………………………… 72

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