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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:蔡鈞全
研究生(外文):Tsai, Chun-Chuan
論文名稱:基於網路控制之智慧家庭靈活配置模組系統
論文名稱(外文):A Reconfigurable Smart Home Module System Based on Network Control Techniques
指導教授:鄭智湧鄭智湧引用關係
指導教授(外文):Cheng, Chih-Yung
口試委員:余國瑞柳世民盧晃瑩鄭智湧
口試委員(外文):Yu, Gwo-RueyLiu, Shih-MimLu, Hoang-YangCheng, Chih-Yung
口試日期:2016-06-27
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺灣海洋大學
系所名稱:電機工程學系
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2016
畢業學年度:105
語文別:中文
論文頁數:55
中文關鍵詞:智慧家庭模組系統NodeMCU網路控制Processing
外文關鍵詞:Smart HomeModule SystemNodeMCUNetwork ControlProcessing
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本論文主要在於設計並且實現一整合手機、網頁、與可經由網路操控之智慧家庭模組系統。整體系統的建構包括機構、電路與軟體的設計。
機構包括移動軌道和特殊功能的移動模組,軌道部分包括了多組轉向盤和若干連接軌道,並設置在天花板上。可移動功能模組部分為方塊型外觀,內部依不同的功能放置所需的元件,並加裝兩馬達驅動輪使其可移動於軌道上。
主控核心使用具備Wi-Fi功能的NodeMCU控制板,主要用來控制轉向盤的轉向、雙軸馬達的驅動、燈光開關和感測器資訊的上傳;另外使用聯發科Smart 7688 Duo來做即時視訊串流。使用者可以利用瀏覽器連至架設在個人電腦上的網頁伺服器,進行遠端觀看和控制。
影像處理部分使用Processing程式語言,在擷取即時視訊串流後利用背景相減的處理方法來偵測可能的入侵的移動物體,必要時並可寄出警告E-mail通知提醒使用者。

This thesis is to design and implement a reconfigurable module system for smart home use, which integrates the smart phones, web pages, and various devices via the network control. The overall system construction consists of mechanism, circuits and software design.
The mechanism design includes the steering tracks situated on the ceiling and various movable modules of different functions. The shape of a movable module is designed to be a cube or block with different circuits inside according to different functionality. Each module is installed with two dual-axis motors and wheels so that it can move on the track freely.
The key component inside the each module is the NodeMCU which has the Wi-Fi connection capabilities. NodeMCU can control the steering wheels, light, track motors and upload the sensor data into networks. Furthermore, MediaTek Smart 7688 Duo board is used to perform live image streaming. Under this framework, the users can access the remote data and control modules remotely by using browsers to connect to the web server developed in the thesis.
An autonomous vision system is also developed by using the Processing programming language. After capturing the live streaming and using the background subtraction method to detect the potential invaders , the system will send an E-mail to notify the users.

誌謝.......................I
摘要.......................II
Abstract..................III
目錄.......................IV
圖目錄.....................VI
表目錄.....................VIII
第一章 緒論...............1
1.1 研究動機............1
1.2 研究目的............2
1.3 論文架構............2
第二章 系統軟硬體介紹...........3
2.1 系統架構...........3
2.2 系統機構介紹與設計...........4
2.3 核心處理系統...........10
2.3.1 控制核心NodeMCU 開發板...........10
2.3.2 Linkit Smart 7688 Duo...........12
2.4 馬達...........13
2.4.1 AI馬達...........13
2.4.2 直流馬達...........14
2.4.3 馬達IC TA7279P...........15
2.4.4 伺服馬達...........16
2.5 PWM...........17
2.6 電源供應...........17
2.6.1 鋰電池...........17
2.6.2 降壓模組LM2596...........18
2.7 溫溼度感測器...........18
2.8 Webcam...........19
2.9 網頁伺服器和影像處理核心之個人電腦(PC)...........20
2.10 軟體開發工具...........21
2.10.1 Arduino IDE...........21
2.10.2 Notepad++...........22
2.10.3 Processing視覺程式語言...........23
2.10.4 SolidWorks...........25
2.10.5 MakerBot...........25
2.10.6 網站伺服器 Appserv...........26
2.10.7 PuTTY...........26
第三章 網路通訊...........28
3.1 網路通訊協定 TCP/IP...........28
3.2 HTTP協定...........29
3.3 網頁結構...........30
3.4 AJAX...........32
3.5 MJPG-Streaming...........33
第四章 視覺處理...........35
4.1 影像處理流程...........35
4.2 RGB色彩空間...........36
4.3 影像灰階化...........37
4.4 二值化...........37
4.5 形態學處理-侵蝕與膨脹...........37
4.6 背景相減法(Background Subtraction Method)...........39
第五章 實驗結果...........40
5.1 實驗成果一:透過手機瀏覽器操控軌道轉向盤...........40
5.1.1 實驗目的...........40
5.1.2 任務流程...........40
5.1.3 實驗成果...........41
5.2 實驗成果二:家中溫溼度感測...........45
5.2.1 實驗目的...........45
5.2.2 實驗流程...........45
5.2.3 實驗成果...........46
5.3 實驗成果三:透過瀏覽器控制燈光移動...........48
5.3.1 實驗目的...........48
5.3.2 任務流程圖...........48
5.3.3 實驗成果...........49
5.4 實驗成果四:透過影像處理進行家中監控...........51
5.4.1 實驗目的...........51
5.4.2 任務流程圖...........51
5.4.3 實驗成果...........52
第六章 結語與未來展望...........54
6.1 結論...........54
6.2 未來展望...........54
參考文獻...........55



[1]郭冠宏,“利用Arduino及Wi-Fi實現具無線遠端監控功能的掃地機器人”,國立台灣海洋大學電機工程學系碩士論文,2014。
[2]卓元裕,“具有電腦視覺及遠端監控之自主式智慧型多機器人系統”,國立台灣海洋大學電機工程學系碩士論文,2008。
[3]吳承哲,“實現具教育性之組裝式模組機器人系統”,國立台灣海洋大學電機工程學系碩士論文,2015。
[4]曾怡達,“智慧型多功能之自組式模組化機器人”,國立台灣海洋大學電機工程學系碩士論文,2010。
[5]曾靖惠,“視覺影像導引之智慧型吸附式移動機器人設計與應用”,國立台灣海洋大學電機工程學系碩士論文,2012。
[6]郭金銘,“基於視覺伺服之桌球機器人設計與實現”,國立台灣海洋大學電機工程學系碩士論文,2015。
[7]趙英傑,“超圖解物聯網IoT實作入門”,旗標出版股份有限公司,2016。
[8]趙英傑,“超圖解Arduino互動設計入門”,旗標出版股份有限公司,2013。
[9]施威銘研究室,“網頁程式設計的16堂課”,旗標出版股份有限公司,2016。
[10]河村雅人/大塚紘史 等著,吳嘉芳譯,“圖解物聯網-感測器的架構與運用”碁峯資訊股份有限公司,2016。
[11]毛星雲 等著,“OpenCV3編成入門”電子工業出版社,2015。
[12]https://github.com/esp8266/Arduino
[13]http://labs.mediatek.com/site/znch/developer_tools/mediatek_linkit_smart_7688/whatis_7688/index.gsp
[14]https://developer.mozilla.org/en-US/docs/AJAX/Getting_Started
[15]http://docs.opencv.org/3.1.0/d1/dc5/tutorial_background_subtraction.html#gsc.tab=0
[16]http://linux.vbird.org/linux_server/0110network_basic.php
[17]https://thingspeak.com/

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