臺灣博碩士論文加值系統

現今社會科技發達，家中電器設備及電線插座的使用量日益提高，導致家中用
電量變大，且今大多人工作在外，無法掌握家中用電情況及用電異常，隨之危險也
藏在其中。
本研究模擬家中電器有溫度異常的狀況發生，設置一異常溫度物體，藉由熱影
像及全彩像機搭配旋轉雲台進行左右來回的環境偵測，並將偵測的數據傳輸到
Apache 做資料存取，藉由App 連上家中Wi-fi 使得手機裝置與Raspberry Pi 裝置
同IP 位址，App 即可向Apache 提取資料來做顯示，讓使用者透過App 隨時掌控
居家環境狀況，當溫度異常時，App 通過畫面顯示異常訊息回報給使用者，使用者
可透過全彩相機得知環境資訊並瞭解溫度異常位置，即時做處置以降低災害發生。
未來經過改善若能安裝在家庭中，可隨時監控家中環境溫度狀況，一有溫度異
常的環境變可通知使用者立即處理，對居家環境的安全來說有相當大的幫助。

Recently, the society is well-developed, and the use of electrical equipment and wire
sockets in the home is increasing. The electricity consumption is getting bigger, and most
of the people are unable to grasp the power consumption and power anomalies due to
working outside so home security become dangerous.
This study simulates the abnormal temperature of the appliance in the home,and sets
an abnormal temperature object. The environment is detected by the thermal imaging
device, full color camera combined with the rotating stage. The detected data will
transfer to Apache to save and connect the mobile device to the Raspberry Pi device with
the IP address by connecting the Wi-fi in the home. The App can extract data from Apache
for display, allowing users to control the home environment at any time by this App. When
the temperature is abnormal, the App will report the abnormality message to the user.
Users can learn about environmental information through a full-color camera and
understand the abnormal temperature position We can do immediate treatment to reduce
the occurrence of disasters.
If it can be installed at home in the future, it can monitor the temperature of the home
environment at any time. When the abnormal temperature occure, the APP can notify the
user to deal with it immediately, which is great help to home security.

目錄
中文摘要 i
英文摘要 ii
誌謝 iii
目錄 iv
圖目錄 vi
表目錄 ix
第1章 緒論 1
1.1 研究背景與動機 1
1.2 研究內容 2
1.3 論文架構 3
第2章 文獻回顧 4
2.1 紅外線熱影像 4
2.1.1 紅外線熱影像原理 5
2.1.2 紅外線熱影像應用 6
2.2 智慧家庭應用介紹 8
2.2.1 智慧家庭防災發展之趨勢 9
2.3 基於防災之智慧家庭相關技術 11
第3章 系統整合 12
3.1 硬體架構 12
3.2 軟體介紹 13
3.2.1 樹莓派Raspberry Pi 單板機 13
3.2.2 GPIO接腳 17
3.2.3 MLX90640陣列熱電堆傳感器 18
3.2.4 Raspberry Pi Camera模組 20
3.2.5 伺服馬達 21
3.2.6 旋轉雲台機構 25
3.2.7 電源供應 26
3.3 軟體介紹 28
3.3.1 Raspberry Pi 作業系統 28
3.3.2 系統程式開發 30
3.3.3 Apache使用 30
3.3.4 PHP使用 33
3.3.5 Python使用 35
3.3.6 Pi camera 系統流程 38
3.4 程式Eclipse介紹 42
3.4.1 Andriod APP流程 43
3.5 環境建置 45
第4章 實驗結果 46
4.1 操作流程 47
4.2 APP功能演示 51
4.3 實際場景測試 56
4.4 研究結果探討 62
第5章 結論與未來展望 64
5.1 結論 64
5.2 未來展望 65
參考文獻 66


圖目錄
圖 1.1 108年度1至3月全國火災起火原因分析圖[1] 1
圖 2.1 手持式熱像儀[2] 5
圖 2.2 紅外線與可見光波長分佈圖[3] 6
圖 2.3 智慧家庭應用領域[9] 8
圖 2.4 智慧家庭之裝置互聯協定測試法[10] 10
圖 3.1 硬體接線圖 12
圖 3.2 樹莓派Raspberry Pi架構圖[15] 14
圖 3.3 Raspberry PI 3 結構介紹 15
圖 3.4 GPIO接腳功能介紹[16] 17
圖 3.5 110°陣列熱電堆傳感器 18
圖 3.6 MLX90640腳位圖 19
圖 3.7 Raspberry Pi HD Camera Board V2 實體圖 20
圖 3.8 SG90實體圖 21
圖 3.9 脈衝寬度與旋轉角度關係[18] 23
圖 3.10 工作週期與旋轉角度的關係[19] 24
圖 3.11 雲台套件 25
圖 3.12 SG90伺服馬達及套件 25
圖 3.13 雲台機構組合圖 26
圖 3.14 行動電源實體圖 27
圖 3.15 電源轉換器實體圖 27
圖 3.16 Raspberry pi官網系統安裝頁面[20] 28
圖 3.17 記憶卡製作軟體下載[21] 29
圖 3.18 Raspberry Pi開機畫面 29
圖 3.19 Raspberry Pi IP位址畫面 31
圖 3.20 Apache安裝成功頁面 32
圖 3.21 PHP安裝成功頁面 34
圖 3.22 PHP修改權限畫面 34
圖 3.23 Python語言編輯程式畫面 35
圖 3.24 熱影像感測流程 36
圖 3.25 伺服馬達控制流程 37
圖 3.26 Pi camera流程 38
圖 3.27 Pi camera設定 39
圖 3.28 Eclipse開發介面 42
圖 3.29 Andriod APP控制流程 44
圖 3.30 環境建置 45
圖 4.1 查看IP位址 47
圖 4.2 Pi camera開啟成功畫面 48
圖 4.3 網頁(192.168.1.105:8080/?action=stream)開啟成功畫面 48
圖 4.4 背景程式熱影像開啟畫面 49
圖 4.5 網頁(192.168.1.105/mlx90640.gif)成功取得熱影像畫面 49
圖 4.6 網頁(192.168.1.105/getdata.htm)成功開啟溫度資料 49
圖 4.7 背景程式伺服馬達程式開啟畫面 50
圖 4.8 WI-FI連結成功畫面 51
圖 4.9 APP開啟畫面 51
圖 4.10 設定溫度及設定視窗 52
圖 4.11 全彩資訊顯示 53
圖 4.12 點擊旋轉開/關控制伺服馬達 54
圖 4.13 最大溫度值及環境狀況顯示 55
圖 4.14 異常溫度物體架設 56
圖 4.15 架設裝置及目前狀態 57
圖 4.16 目前裝置位置APP所顯示資訊 58
圖 4.17目前裝置感測到中間位置 59
圖 4.18 中間位置APP顯示資訊 59
圖 4.19 熱像裝置感測到異常目標 60
圖 4.20 感測到目標所顯示資訊 61


表目錄
表 3 1 Raspberry Pi型號參數 16
表 3 2 MLX90640參數 19
表 3 3 Camere V2參數 21
表 3 4 SG90伺服馬達參數 22
表 4 1 本研究測試前參數評估 62
表 4 2 測試過程中得到結果 62
表 5 1 本研究與傳統防災系統比較 64

[1] 中華民國內政部消防署全球資訊網。頁碼1。 https://www.nfa.gov.tw/cht/index.php?code=list&ids=958
[2] 紅外線熱像儀原理及發展。頁碼5。
https://read01.com/zh-tw/3GK6Ok.html#.XPJ8_ogzaUk
[3] 什麼是紅外線熱像儀?。頁碼6。 https://www.etinstw.com/post/%E4%BB%80%E9%BA%BC%E6%98%AF%E7%B4%85%E5%A4%96%E7%B7%9A%E7%86%B1%E5%83%8F%E5%84%80
[4] 張智明。全時紅外線熱影像於故障診斷系統之研製。聖約翰科技大學電機工程研究所。2017年。頁碼6。
[5] 李昆澤。紅外線熱影像在消防預警系統之應用研究。國防大學理工學院電機電子工程學系。2011年。頁碼7。
[6] 曾達成。利用熱影像和可拓方法於配電盤安全評估。國立勤益科技大學電機工程系研究所碩士班。2013。頁碼7。
[7] 陳根。智慧家庭是一個充滿夢想的產業。網易科技。頁碼8。
https://www.stockfeel.com.tw/%E6%99%BA%E6%85%A7%E5%AE%B6%E5%BA%AD%E6%98%AF%E4%B8%80%E5%80%8B%E5%85%85%E6%BB%BF%E5%A4%A2%E6%83%B3%E7%9A%84%E7%94%A2%E6%A5%AD/
[8] 陳昱廷。物聯網推波助瀾 智慧家庭應用家速發展。頁碼8。
https://www.2cm.com.tw/2cm/zh-tw/magazine/-MarketTrend/0DB0E80AC1B74D8E9D7CB1F3735DD58C
[9] 智慧家庭。MoneyDj理財網。頁碼8。http://newjust.masterlink.com.tw/HotProduct/HTML/Basic.xdjhtm?A=PA263-1.HTML
[10] 經濟部標準檢驗局制定智慧家電互通性測試國家標準，提升智慧家電互通性與防災能力。頁碼10。 https://www.bsmi.gov.tw/wSite/ct?xItem=82720&ctNode=8321&mp=1
[11] 邱祥瑋。以Raspberry pi與Arduino 實現智慧家庭消防監控系統。龍華科技大學電機工程系碩士班。2016年。頁碼11。
[12] 薛政雄。智慧型家庭防災整合系統。吳鳳科技大學消防系碩士在職專班。2015年。頁碼11。
[13] 洪婉淇。物聯網智慧居家安全監控系統之設計。高苑科技大學資訊科技應用研究所。2015年。頁碼11。
[14] 認識樹莓派。頁碼13、17。https://raspberrypi.readbook.tw/what.html
[15] 樹莓派架構。頁碼14。https://www.veryarm.com/103582.html
[16] 引腳定義。頁碼17 https://www.yanxurui.cc/posts/project/2017-08-28-login-raspberry3-via-uart-on-mac/
[17] Mlx90640陣列熱電堆感測器。頁碼18。
https://www.taiwansensor.com.tw/product/sparkfun-ir-array-breakout-%E9%99%A3%E5%88%97%E5%BC%8F%E7%86%B1%E9%9B%BB%E5%A0%86%E6%84%9F%E6%B8%AC%E5%99%A8-110-degree-fov-mlx90640-qwiic/
[18] Servo control維基。頁碼23。https://en.wikipedia.org/wiki/Servo_control
[19] Raspberry Pi3 MOBLE B利用PWM控制伺服馬達。頁碼23。
https://blog.everlearn.tw/%E7%95%B6-python-%E9%81%87%E4%B8%8A-raspberry-pi/raspberry-pi-3-mobel-3-%E5%88%A9%E7%94%A8-pwm-%E6%8E%A7%E5%88%B6%E4%BC%BA%E6%9C%8D%E9%A6%AC%E9%81%94
[20] Raspberry Pi官方網站。頁碼28
https://www.raspberrypi.org/downloads/raspbian/
[21] Win32 disk lmager官方網站。頁碼29。
https://sourceforge.net/projects/win32diskimager/
[22] Apache HTTP伺服器。維基百科。頁碼30。 https://zh.wikipedia.org/wiki/Apache_HTTP_Server
[23] 如何安裝Apache。頁碼30。
http://samwhelp.github.io/book-ubuntu-qna/read/case/app/apache2/install
[24] PHP介紹。維基百科。頁碼33。https://zh.wikipedia.org/wiki/PHP
[25] Python介紹。頁碼35。維基百科。https://zh.wikipedia.org/wiki/Python
[26] Eclipse介紹。頁碼42。維基百科。https://zh.wikipedia.org/zh-tw/Eclipse