臺灣博碩士論文加值系統

由於近年環保意識逐漸上升與網路技術的蓬勃發展，因此許多國家利用物聯網的概念，開發應用於智慧電網之技術，其中智慧家庭為智慧電網的應用之一。智慧家庭是利用閘道器與家中電器或感測器相互連結，透過閘道器監控家電設備，可整合設備資訊於能源管理系統。但是閘道器與家電設備之間並沒有統一的通訊標準，許多機構因此制定相關規範，使家電設備與閘道器可以互相溝通以整合電器之間的通訊。日本的ECHONET聯盟於2012年推出ECHONET Lite通訊協定，該協定利用乙太網路及無線網路作為通訊媒介以建置智慧家庭的環境；而閘道器與智慧電表之間的通訊，則透過Wi-SUN技術進行封包交換。本論文實作智慧家庭閘道器，對於閘道器與家電設備之間的通訊利用ECHONET Lite通訊協定，可使用Wi-Fi或Wi-SUN無線通訊作為傳遞封包的媒介；而上層應用程式則使用RESTful API以便進行監控管理。

Due to the increasing awareness of environmental protection and development of network technologies in recent years, many countries develop technologies for smart grids by utilizing concept of Internet of Things. Smart Homes play the energy prosumer role in Smart Grids. A Smart Home uses a gateway to connect the household appliances in a house through communication network. The appliances are monitored and controlled by an Energy Management System(EMS) through a gateway. However, no unified communication standard exists between gateway and devices. Many organizations have established communication standards so that devices can communicate with each other. ECHONET Alliance launched the ECHONET Lite standard in 2012, which can be used to build a smart home environment in the house by using exist Ethernet and wireless network. The communication between gateway and smart meter utilizes Wi-SUN wireless communication while the Ethernet or Wi-Fi are used for connecting between home appliances and the gateway. The implementation of a smart home gateway that communicates between gateway and household appliances by ECHONET Lite in this thesis. Wi-Fi and Wi-SUN are applied on various home appliances and smart meters in a smart home environment. The gateway also provides management and monitoring to upper-layer application through RESTful API.

摘要 i
ABSTRACT ii
誌謝 iv
目錄 v
表目錄 vii
圖目錄 ix
第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 研究動機與目的 2
1.3 文獻探討 3
1.4 論文架構 4
第二章 智慧家庭技術發展 5
2.1 智慧家庭通訊技術 5
2.1.1 無線網路通訊技術 6
2.1.2 有線網路通訊技術 13
2.2 家庭能源管理系統 16
第三章 研究方法 21
3.1 WI-SUN通訊協定 21
3.2 ECHONET LITE通訊協定 22
3.2.1 ECHONET Lite系統結構 23
3.2.2 ECHONET Lite通訊層 23
3.2.3 ECHONET物件 24
3.2.4 ECHONET Lite封包格式 26
3.2.5 ECHONET Lite基本通訊執行流程 35
3.3 RESTFUL API 42
第四章 系統實作結果與驗證 44
4.1 系統架構 44
4.2 系統設計與流程 46
4.2.1 ECHONET Lite 通訊設計 46
4.2.2 WebServer 設計 49
4.2.3 互斥鎖機制 53
4.3 系統測試環境 55
4.4 測試結果與功能驗證 65
4.4.1 Wi-SUN效能測試 65
4.4.2 閘道器功能驗證 77
第五章 結論與未來展望 122
5.1 結論 122
5.2 未來展望 123
參考文獻 124

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