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研究生:連禹睿
研究生(外文):LIAN, YU-RUEI
論文名稱:實現物聯網化機器對機器之自動感測與控制
論文名稱(外文):An Implementation of Machine-to-Machine Automatic Sensing and Control over Internet
指導教授:蔡文宗蔡文宗引用關係
指導教授(外文):TSAI, WEN-CHUNG
口試委員:王能中蔡文宗林傳筆
口試委員(外文):WANG, NENG-CHUNGTSAI, WEN-CHUNGLIN, CHUAN-BI
口試日期:2020-07-27
學位類別:碩士
校院名稱:朝陽科技大學
系所名稱:資訊與通訊系
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:2020
畢業學年度:108
語文別:中文
論文頁數:105
中文關鍵詞:物聯網紅外線血氧感測可程式化系統晶片嵌入式系統
外文關鍵詞:Internet of ThingsInfrared SignalBlood Oxygen SensingFPGAEmbedded System.
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本論文所提出的健康照護方法,是將感測器所感測到的生理訊號,經由無線網路傳送到一系統開發板進行數據運算及判斷,再透過網路進行穿戴裝置或家電設備的操作控制,以實現機器對機器之自動健康照護功能。依此作法可解決現代人在生活中會遇到的健康問題,例如上班族經常久坐或久站,可能導致小腿靜脈曲張的產生,或是年長者在冬天寒流來襲時,血氧過低可能造成休克的危險,此時若有機器幫忙提醒並能自動操作,即可預先保養以改善身體健康。因此本論文提出並完成一命名為「健康照護從手到腳」的自動化運作系統,讓人們在健康危害發生前,就能事先獲得提醒並能即時進行改善。
A health-care method proposed in this report is to realize a machine-to-machine automatic control system. In which, signals are sent to an embedded system board by sensor devices for further corresponding controls. These signals are received by a programmable system chip in the system board to perform data analyses and perform corresponding function reactions and required controls. The proposed method can solve health problems that modern people often encounter health problems in their lives. For example, office workers often sit or stand for a long time, which could lead to a risk of varicose veins. Besides, elders may suffer from low concentration of blood oxygen when its temperature suddenly drops. At this time, if there is a handheld device helping to remind user the abnormal condition, and then automatically operates necessary health-care machines, as such diseases can be prevented in advance. Accordingly, we implemented a health-care system to take care people’s healthies from hand to leg.
摘要......................................I
Abstract.................................II
致謝.....................................III
目錄......................................IV
圖目錄....................................VI
表目錄...................................VIII
第一章 緒論................................1
1.1 研究背景與動機..........................1
1.2 研究目的...............................2
第二章 開發環境.............................3
2.1嵌入式系統開發板.........................3
2.1.1 Quartus II..........................4
2.1.2 SOPC Builder........................5
2.1.3 Nios II.............................8
2.2 紅外線接收與發射器......................9
2.3 邏輯分析儀.............................10
2.4血氧感測器..............................11
2.5 NodeMCU控制板..........................11
2.6樹莓派..................................12
第三章 嵌入板的實作.........................13
3.1 Altera DE2-115嵌入板的網路介面..........14
3.2 NodeMCU嵌入板的網路介面.................15
3.3嵌入板的網路傳輸協定......................16
第四章 系統系統自動偵測與控制功能架構..........18
4.1血氧感測器數值的表示情形...................18
4.2系統如何協助處理缺氧問題...................18
4.3系統如何協助處理靜脈曲張問題................20
第五章 系統語音訊息處理與控制架構..............23
5.1系統建立語音處理方法.......................23
5.2系統語音訊息無線控制.......................25
5.3系統推播提醒..............................25
第六章 研究成果...............................27
6.1系統架構與功能 ............................27
6.2操作實例..................................28
6.2.1 預防缺氧實作............................28
6.2.2 預防靜脈曲張實作.........................29
6.2.3 Line家電控制實作........................29
第七章 結論...................................31
參考文獻.....................................32
附錄一 血氧感測器與泡腳機之間的自動化操作手冊.....34
附錄二 加熱襪與De2-115系統的功能操作手冊.........76

圖2.1嵌入式開發板Altera DE2-115................4
圖2.2 Quartus II開發環境.......................5
圖2.3 System-on-a-Programmable-Chip(SOPC).....6
圖2.4建立紅外線SOPC元件.........................7
圖2.5 SOPC Builder............................7
圖2.6 Nios II開發環境..........................8
圖2.7 (左)紅外線接收器(右)紅外線發射器...........9
圖2.8 IRM-V538N7/TR1紅外線接收器...............9
圖2.9 ADIO-IR3W紅外線發射器....................10
圖2.10 (左)邏輯分析儀(右)紅外線遙控器............10
圖2.11 Arduino MAX30100 脈搏血氧儀.............11
圖2.12 NodeMCU Lua (ESP8266 CP2102)...........12
圖2.13樹莓派 Raspberry Pi 3 Model B............12
圖3.1 SOPC Builder的乙太網路MAC控制器...........13
圖3.2 嵌入板上的Web server程序軟體架構圖.........14
圖3.3 NodeMCU開發板架構.........................16
圖3.4 系統傳送資料架構...........................17
圖4.1穿戴式血氧感測器穿戴前(左)穿戴後(右).......18
圖4.2血氧異常通知與泡腳機控制流程圖 ...............19
圖4.4血氧異常通知與泡腳機控制架構圖 ...............20
圖4.5加熱襪控制流程圖............................21
圖4.6加熱襪原型.................................22
圖5.1語音辨識流程圖..............................24
圖5.2基於Line語音之遠端家電控制流程圖..............25
圖5.3預防缺氧的Line通知訊息.......................26
圖5.4預防靜脈曲張的Line通知訊息....................26
圖6.1系統架構圖..................................27
圖6.2預防血氧操作影片.............................28
圖6.5加熱襪控制與提醒.............................29
圖6.3口述控制家電,且手機會回傳使用狀況.............30
圖6.4當使用者離開家門也可遠端控制家電...............30

表4.1血氧數值判斷表...............................18
[1] 避免久站久坐,防止靜脈曲張
https://playing.ltn.com.tw/print/13042
[2] DE2_115_User_manual
https://www.terasic.com.tw/cgibin/page/archive.pl?Language=Taiwan&CategoryNo=145&No=542&PartNo=4
[3] Lin F.Y., Jiao X.X., Guo Y.H., Zhang J.C., Qiao W.M., "System on Programmable Chip Development System", Second International Workshop on Education Technology and Computer Science, pp. 471-474, May 2010.
[4] IRM-V538N7/TR1 http://www.order168.com/item2/LED/Ir%20LED/High%20Data/smd/IRM_V538N7_TR1.pdf
[5] ADIO-IR3W
http://shop.cpu.com.tw/product/47587/info/
[6] 孕龍科技邏輯分析儀
http://www.zeroplus.com.tw/logicanalyzer_tw/products.php?pdn=1&pdnex=59
[7] MAX30100心率血氧模組
https://www.itread01.com/content/1547138917.html
[8] NodeMCU使用介紹,
http://web.htjh.tp.edu.tw/B4/106iot/NodeMCU%E4%BD%BF%E7%94%A8%E4%BB%8B%E7%B4%B9.pdf
[9] Triple-Speed Ethernet Mega Core Function User Guide
https://www.altera.com/ja_JP/pdfs/literature/ug/ug_ethernet.pdf
[10] NodeMCU與 Zumo IoT 開發板軟硬體平台
http://iot.ttu.edu.tw/wp-content/uploads/2016/06/10_NodeMCU_and_Zumo_IoT.pdf
[11] Socket programming 筆記
http://kezeodsnx.pixnet.net/blog/post/27462696-socket-programming-%E7%AD%86%E8%A8%98
[12] 這個指標與身體很多疾病有關,你一定不能忽視
https://kknews.cc/health/63x536v.html
[13] 避免久站久坐,防止靜脈曲張,
https://playing.ltn.com.tw/print/13042
[14] Youtube (2019), 血氧異常感測, [onLine]
https://www.youtube.com/watch?v=YBd23irtgSM
[15] Youtube (2020), 基於LINE語音之遠端家電控制, [onLine]
https://www.youtube.com/watch?v=89VbXndGPF8&t=1s
[16] Youtube (2019), 系統預防靜脈曲張處理, [onLine]
https://www.youtube.com/watch?v=_ZydmRlRNyY&feature=youtu.be
[17] 不容忽視的銀網族!淺談台灣熟齡族群數位需求,
https://www.brain.com.tw/news/articlecontent?ID=22110

QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
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