臺灣博碩士論文加值系統

近代醫療科技進步使人類壽命逐漸增長，人口老齡化的狀況產生了大量的醫護人力，以及長期照護機構的需求。
多數長者在經過老化的過程中，常需要旁人照護伴隨。但因老年人口眾多，造成長照機構及照護人員之需求日增，雖然有些場所，在床頭有緊急呼叫鈴，可以隨時通知監控中心，但依然無法預防不可預期的風險。根據參考資料顯示心臟驟停、呼吸道阻塞、等急症的黃金救援時間都非常短暫，所以即時的緊急呼救顯然十分重要。
可攜式電子裝置結合現今使用率高的無線網路與藍芽模組，針對尚可行走與生活可自理的長者設計。當緊急狀況發生時可自行或由照護者按下呼救按鈕，裝置上的藍芽模組會蒐集呼救者地點資訊，透過網路讓訊息傳遞至監控中心的螢幕上並同時響起警鈴，讓值班人員可在第一時間內接獲通知前往救援。
本論文的目的為設計即時的安全監控系統，讓使用者可即時呼救，減少醫護人力，增進照護安全。達到全面的安全監控以及初步緊急救護之效果。

The long-term living care and health care are more and more important because the average lifetime of mankind is increasing and the birth rate is declining year by year. Aging of population brings the demand of professional healthcare and long-term care institutions.
In the aging process, most of the elderly often need to be accompanied by others in their daily lives. However, long-term living care and human resource are in great demand due to the increasing population of the elderly. Although there are emergency alarms near their bed to call the medical crew in some places, it still can not prevent unpredictable risk sometimes. According to some statics, heart attack, breathing difficulties, and else emergency cases have very short period of goldenwindow. Hence, immediate emergency alarm for rescue is very important.
A new portable electric device combines wireless network and bluetooth module, is designed for the elderly who are able to handle their daily lives. When they push the emergency button on the device, the bluetooth module on the device collects the locate information of the caller. Send the message to the control center and trigger the alarm at the same time, it will notify the security person in control center and be able to help them immediately.
The objective of this thesis is to design an on-line safety monitoring system for the elderly who are able to call for help in a timely manner to reduce human resource and improve safety care.

目錄
中文摘要 I
英文摘要 II
目錄 III
表目錄 VI
圖目錄 VII
第一章 緒論 1
1-1、 前言 1
1-2、 研究動機與目的 2
1-3、 相關文獻 3
第二章 基礎理論 5
2-1、 跳頻展頻 FHSS與藍芽4.0 5
2-2、 Wi-Fi 8
第三章 研究設備 10
3-1、 硬體 10
1、微型控制板Arduino 10
2、Wi-Fi模組 12
3、訊號發射與接收器(Beacon) 15
3-2、 軟體 18
1、Arduino IDE 18
2、Fritzing 20
3、Microsoft Visual Studio 21
第四章 研究方法 22
4-1、 藍芽模組HM-10 25
4-2、 按鈕程式撰寫 31
4-3、 Wi-Fi模組ESP8266 34
4-4、 人機介面設計 40
4-5、 選擇與設計穿戴式裝置 42
1、選擇穿戴式裝置 42
2、設計穿戴式裝置外型 47
第五章 實驗設計與結果 51
5-1、 實驗設計 51
5-2、 實驗過程 57
1、訊號範圍測試實驗 57
2、三地測試實驗 58
3、多個訊號測試實驗 58
5-3、 實驗結果 59
1、訊號範圍測試實驗 59
2、三地測試實驗 60
3、多個訊號測試實驗 62
第六章 結論與研究建議 70
6-1、 結論 70
6-2、 研究建議 71
參考文獻 73
表目錄
表3. 1、Arduino，UNO規格表[21] 11
表3. 2、ESP8266規格表[24] 13
表3. 3、HM-10規格表[27] 17
表4. 1、HM-10、FT232接線表 …………………………………25
表4. 2、Beacon主模式設定 27
表4. 3、Beacon從屬模式設定 28
表5. 1、實驗場地尺寸範圍……………………………………... 54
圖目錄
圖1. 1、醫療穿戴式裝置的資訊傳遞系統架構圖[8] 3
圖1. 2、行動裝置重新定義醫療電子應用[11-12] 4
圖2. 1、跳頻展頻示意圖[13] ……………………………………..5
圖2. 2、工作於2.4GHz IFM頻段無線系統的訊號比較[15] 6
圖2. 3、藍芽耳機與手持裝置連線 7
圖2. 4、Wi-Fi存取點標誌 8
圖2. 5、利用無線網路將各個硬體互聯互通 9
圖3. 1、Arduino，UNO型號[21]………………………………...11
圖3. 2、Wi-Fi模組ESP8266 [23] 12
圖3. 3、負責USB轉TTL的CP2102 13
圖3. 4、FT232與電腦連接需額外的傳輸線 14
圖3. 5、燒錄晶片ESP8266接線圖[24] 14
圖3. 6、各家廠商製造的iBeacon[26] 16
圖3. 7、藍芽模組HM-10 16
圖3. 8、Arduino IDE軟體開啟畫面 18
圖3. 9、Arduino程式範例[30] 19
圖3. 10、監控模式視窗 19
圖3. 11、Fritzing軟體起始畫面 20
圖3. 12、Fritzing軟體使用畫面 20
圖3. 13、Visual Studio軟體起始畫面 21
圖4. 1、論文架構圖 ……………………………………………..23
圖4. 2、穿戴式裝置在安全監控環境下之緊急通報流程圖 24
圖4. 3、HM-10腳位標示圖 25
圖4. 4、FT232腳位標示圖 25
圖4. 5、HM-10與電腦連接 26
圖4. 6、監控模式視窗下達AT指令進行設定 26
圖4. 7、HM-10主從連線圖 30
圖4. 8、透過監控模式視窗搜尋附近的Beacon 30
圖4. 9、四腳按鈕 31
圖4. 10、兩腳按鈕 31
圖4. 11、Arduino UNO、HM-10與按鈕模擬接線圖 32
圖4. 12、Arduino UNO、HM-10與按鈕實際接線圖 32
圖4. 13、按下按鈕後的執行結果 33
圖4. 14、焊接ESP8266部件 34
圖4. 15、燒錄晶片ESP8266接線圖[19] 35
圖4. 16、ESP8266模擬接線圖 35
圖4. 17、MB102可將外部輸入電壓轉換為穩定的3.3V 36
圖4. 18、視窗顯示ESP8266連上的Wi-Fi名稱和IP位址 37
圖4. 19、將ESP8266與HM-10接線並測試 37
圖4. 20、HM-10與ESP8266模擬接線圖 38
圖4. 21、ESP8266、HM-10與按鈕燒錄程式模擬接線圖 38
圖4. 22、網頁上顯示之結果畫面 39
圖4. 23、監控中心頁面 40
圖4. 24、接收到的中文顯示資訊 41
圖4. 25、洞洞板 42
圖4. 26、洞洞板焊接 43
圖4. 27、洞洞板焊接完成圖 44
圖4. 28、利用行動電源滿足MB102獨立供電 44
圖4. 29、9V電池 45
圖4. 30、電池盒的正負極與DC端子焊接 45
圖4. 31、正極加裝熱縮套管(箭頭處) 46
圖4. 32、9V電池與洞洞板連接 47
圖4. 33、穿戴式手環上視圖 48
圖4. 34、穿戴式手環斜視圖 49
圖4. 35、腰帶側斜視圖 50
圖4. 36、腰帶前斜視圖 50
圖5. 1、測試場地……………………………………………… 52
圖5. 2、利用雷射測距儀測量距離 52
圖5. 3、場地A 53
圖5. 4、場地B 53
圖5. 5、場地C 54
圖5. 6、測試場地平面圖[32] 55
圖5. 7、直線無阻擋物測試的走廊 57
圖5. 8、有阻擋物實驗測試示意圖 59
圖5. 9、螢幕顯示實驗者在E811發射訊號 61
圖5. 10、螢幕顯示實驗者在E826發射訊號 61
圖5. 11、一人呼救實驗 63
圖5. 12、重現性實驗 63
圖5. 13、兩人同時呼救實驗 65
圖5. 14、兩人不同時呼救實驗 65
圖5. 15、三人同時呼救實驗 67
圖5. 16、三人不同時呼救實驗 67

參考文獻
[1] 中華民國衛生福利部社會及家庭署，長期照顧十年計劃
[2] Mohamed K.Watfa，“E-Healthcare Systems and Wireless Communications: Current and Future”，University of Wollongong in Dubai，UAE，2011
[3] 中華民國衛生服利部，長照政策專區
[4] 中華民國行政院全球資訊網，十年長照2.0計畫
[5] Jarrett Evans，“Remote Health Monitoring for Older Adults and Those with Heart Failure: Adherence and System Usability ”，
Telemedicine and e-Health，Vol. 22(6)，pp.480-488，2016
[6] 余家杰，“遠距居家照護系統之創新架構與實務應用”
元智大學機械工程學系，博士論文，2009年
[7] 王芳，“穿戴式社區醫療健康監護系統的設計”，
醫療衛生設備期刊，Vol. 30(12)，pp. 28-30，2009年
[8] 朱政豪，“基於可穿戴式感測資料之生活樣式探勘及老人異常偵測應用”，成功大學資訊工程學系研究所，碩士論文，2016年
[9] 張振濤，“無線可穿戴式人體多參數監控系統的研製”，
長春工業大學，碩士論文，2011年
[10] Susan Hong譯，“行動裝置重新定義醫療電子應用”，
EET電子工程專欄，2013年11月
http://archive.eettaiwan.com/www.eettaiwan.com/ART_8800692062_617723_NT_c1763b5e.HTM
[11] K. Dingli，“ Evaluation of a Portable Device for Diagnosing the Sleep Apnoea / hypopnoea Syndrome”，European Respiratory Journal，
Vol. 21(2)，pp.253-259，2003
[12] 林俊一，“物聯網之物件自動配置與智慧連接控制”，台灣科技大學電氣工程系研究所，碩士論文，2015年
[13] JayavardhanaGubbi，“Internet of Things (IoT): A Vision, Architectural elements, and Future Directions”， Future Generation Computer Systems，Vol.29(7)，pp.1645-1660，2013
[14] Feng Liu，“Compressive Detection of Multiple Frequency-Hopping Spread Spectrum Signals”，IEEE， Data Compression Conference (DCC), 2014
[15] Robert T. Mason，“Synchronous Frequency Hopping Spread Spectrum Communications ”， Patent Number：US9698865 B2，2017
[16] Ryan Winfield Wooding，“避免2.4GHz ISM頻段各種類型無線設備干擾的技術”，EET電子工程專輯，2005年4月 http://archive.eettaiwan.com/www.eettaiwan.com/ART_8800364923_617723_AN_2c7e05a9.HTM
[17] Edney，“Real 802.11 Security: Wi-Fi Protected Access and 802.11i” Addison-Wesley Longman Publishing，2003
[18] E. Ferro，“Bluetooth and Wi-Fi Wireless Protocols: a Survey and a Comparison” IEEE Wireless Communications，Vol.12(1)，pp.12-26 ，2005
[19] 林君翰，“基於Arduino 之感測器量測資料擷取裝置”，中央大學土木工程研究所，碩士論文，2015年
[20] 趙英傑，“超圖解Arduino互動設計入門”，旗標出版社，第三版，2016年
[21] Tejas Thaker，“ESP8266 Based Implementation of Wireless Sensor Network with Linux based Web-server”， IEEE，Colossal Data Analysis and Networking (CDAN)，2016
[22] Agus Kurniawan，“Spark Fun ESP8266 Thing Development Workshop”，PE Press.，2015
[23] 深圳安信可科技有限公司，“ESP8266-12F模組規格書”，2015年
[24] 戴志穎，“應用iBeacon技術於長期照護機構中失智症患者的走失預防─初期規劃”，福祉科技與服務管理學刊，Vol.3.3，pp.357-358，2015年
[25] Hui Liu，“Survey of Wireless Indoor Positioning Techniques and
Systems”， IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybernetics,
Part C，Vol.37(6)，pp.1067-1080，2007
[26] 濟南華茂科技有限公司，“HM-10藍芽模組規格書”，版本V206，2013年
[27] Md Sayedul Aman，“Reliability Evaluation of iBeacon for Micro-localization”，College of Science and Engineering，Central Michigan University，Mt Pleasant，MI，USA，Conference Proceedings，2016
[28] 徐德發譯，“Arduino 錦囊妙計”，歐萊禮出版社，第三版，
2012年
[29] 宋楠、韓廣義，“Arduino從零開始學”，碁峰出版社，2015年
[30] Virtual COM Port Drivers，Website
http://www.ftdichip.com/Drivers/VCP.htm
[31] 全國法規資料庫，老人福利機構設立標準，2012年
[32] 淡江大學，北極星服務團，新工學大樓平面圖，2016年
https://sites.google.com/site/tkuexta/04/03/gong-guan-jiao-shi