IoT智慧心律監測儀

組員：劉Ｏ文、何Ｏ鈞、高Ｏ宇、王Ｏ凱

運用資訊科技實現個人健康管理的應用是本組這次作品的核心概念，透過對心律的監測，可以讓受測者快速知道自己的心律狀況。近年來國人健康議題備受重視，在一個發展中的國家，必須面對人口結構老化的問題。基於對健康的關心，希望讓每個人都能快速掌握自己的健康變化，所以我們這一組設計了一個IoT智慧心律監測儀。

IoT智慧心律監測儀會將人體心律數據傳送到雲端Web平台，使用者利用瀏覽器可即時顯示心電脈波圖及查看歷史量測記錄。另外，此雲端平台可以同時連線多台心律監測儀。

IoT智慧心律監測儀的設計架構主要分成三部分，第一部分為生理感測訊號的處理，以新唐科技的Nano130 MCU晶片(ARM Cortex-M0@42MHz)作為心律感測器的開發平台。我們設計一個CNY70紅外線感測電路以採集人體心跳訊號，並利用ADC將生理類比訊號轉換為數位訊號後並進行演算法處理以得出人體每分鐘的心跳。同時，轉換後的數位訊號也同步透過ESP8266 WiFi模組傳送到雲端Web平台。

第二部分為雲端Web，其主要負責和心律監測儀進行TCP Socket通訊。接收到的心律數據透過web socket的HTTP通訊技術即時送到前端網頁。 第三部分屬於Web UI的前端網頁，負責將接收的web socket數據，利用Java Script和HTML5進行統計試算與視覺化的處理，讓使用者能在遠端觀看即時量測的心律脈波。

在IoT智慧心律監測儀架構下，未來在健康管理上的應用，使用者不再受地域上的限制，期待能朝向遠端健檢、定期追蹤的預防醫療的概念。 

關鍵字：預防醫療, IoT, CNY70, ARM Cortex-m0, ESP8266, web socket, HTML5 Canvas

保全機器人與居家防護系統實作

組員：姚O祺、朱O霆、葉O豪、林O奇、張O量

由於目前大部分的監控系統都屬於被動的腳色，常常在竊盜或恐怖攻擊事件發生後，才調閱監視器畫面來確認歹徒的樣貌，已經為時已晚，故本專題以主動防護為目標，期望在發生事件的當下，可以做出適當的攻擊防護，防止歹徒繼續動作，為達此目的，本專題利用保全機器人追蹤歹徒並撘載武器對其進行攻擊，同時架構整個居家防護系統，透過這個系統遠端可連線進來觀測即時影像並監看家中各種設備感測器(ex:冰箱、冷氣、溫濕度……等)的狀況。 本專題總體架構如下圖.，保全機器人可以透過WIFI將即時影像傳送致Server端，遠端可透過網頁或手機透過Server對保全機器人進行操作，此居家防護系統的架設不侷限於保全機器人，可透過MCU同時存取多種Sensor的即時狀態也可反向控制家電產品等設備，但本專題專注於保全機器人的設計與Server的架設。

關鍵字：Home Security, robot, IP camera, iBeacon, Bluetooth, Indoor Localization, Wireless charging, IOT, MQTT

ARM ® mbed™ 平台之研究及實作

組員：鄒O豪、何O濂、柯O翔

物聯網（IoT）已經成為當今資訊業界最熱門的話題之一，然而實際的發展上，仍然有許多困難。其中，開發環境以及系統平台的紛亂已成為發展的絆腳石。有鑑於此，晶片架構的領導者ARM提出了一套mbed™ 平台以提供完整的開發與連結方案。本專案主要目的就是讓團隊成員熟悉mbed™ 開發平台，並且實現出一個應用架構，同時展現出mbed™ 平台的威力。

本專案當中，我們的終端聯網裝置以ARM mbed-enable 單片機(NXP FRDM-K64F)及Raspberry Pi 2作為開發平台。聯網終端裝置連接感測裝置，包含溫溼度計、氣壓計、IMU三軸動作感測器，並將讀取感測資訊及系統狀態，傳送到mDS (mbed Device Server)。終端裝置帶有致動器，以控制GPIO及繼電器開關。

本專題也實作一個監控操作Web介面，並以RESTful API的設計架構，讓使用者只須要透過瀏覽器就可以在遠端進行監測及控制各個終端裝置。另外,我們也採用發佈/訂閱（pub/sub）的溝通模式，讓訊息延遲降到最低。

關鍵字：IoT, mbed OS,  ARM mbed-enabled, mbed connector service, yotta ,RESTful API, FRDM-K64F, Raspberry pi, mbed client

額溫槍

組員：董玉杉、連昱、周君謙、蔡政威

近幾年來，微控制器(microcontroller unit, MCU)於醫療電子研究相關領域發展相當積極，而微控制器結合無線化技術為醫療帶來極大便利和改進，已成為研究上的重要技術。 本研究之結合紘康科技 32-bit 單晶片實做非接觸式紅外線數位額溫槍。人體在不同體溫時，輻射出的紅外線頻率會有微量的不同，透過紅外線監測系統，就可以測出人的體溫。 其中感測元件是採用OTP-628D2而成，由前置濾波後，經過類比數位轉換後，再將讀到的數值進行電壓變動的補償，並顯示體溫值在LCD面板上。每次量測的記錄亦同時儲在EEPROM，並可由USB或Bluetooth 傳輸到PC端即時溫度監視分析。希望藉由研究之成果，在生醫檢測上有所貢獻。

關鍵字：額溫槍、紘康、MCU、AndeSight、thermopile、thermistor、紅外線感測器、非接觸式

血糖計

組員：王聖淵、徐瑞廷、呂學佳、李良浜

本專題中我們以HY16F188單晶片實做血醣計進而與資訊網路結合成為一個互動的介面。透過模擬電子試紙的電組測試片組合而成，透過DAC產生模擬觸酶電壓讓電組產生電流以模擬電化學信號再進行前置的OP放大再進行硬體讀值校正。最後再透過HY16F188單晶片的ADC做類比數位轉換後，再將讀到的數值進行電壓變動的補償並將結果顯示在LCD上。每次量測的記錄亦同時儲在EEPROM，並可由USB傳輸到PC端送到資料庫，再上傳到動態網頁上製作個人圖表以便做自我控管分析。本血醣計其電源內部使用電池亦可使用外部電源，可透過USB與資訊網路結合的血醣計。外部電源，可透過USB與資訊網路結合的血醣計。

目的

在專題中希望能經由實際設計血醣計的過程，能了解醫用器材在設計過程中之各項技術與研發注意事項。本系統功能模組共包含微控制器設計、操作按鍵、ADC、DAC訊號轉換、LCD資料顯示、UART傳輸技術及網頁功能設計等項目。
系統架構包含設計模擬血醣試紙電阻，使得HY16F188單晶片能夠讀到電阻量值，再進一步利用OP訊號進行放大、再經由A/D轉換讀取電阻值。在MCU內部進行演算法，並顯示於Lcd(16x2)上、亦可透過USB傳輸至手機或是PC，可利用製作的網頁將其個人血醣紀錄可顯示於網頁上，達到自我控管血醣與分析的目的。

關鍵字：血醣機，AD轉換，OP放大，MCU，HY16F188

血壓計

組員：顏志宏、蔣禮安、林宥廷、盧釔辰

緣起

在眾多生理信號中，血壓是一項重要的參考數據，在高血壓疾病的診斷與監控上扮演重要的角色。本組希望能經由實際設計血壓計的過程，能更進一步了解醫用器材在設計過程中之各項技巧與相關注意事項。本系統功能模組共包含微控制器設計、壓力測量技術、操作按鍵、LCM資料顯示技術、Bluetooth、UART傳輸技術等項目。

目的
系統架構包含裝設打氣幫浦及洩壓閥，使得壓力感測器US9111能夠偵測手臂上的血壓量值，再進一步利用OP訊號進行放大及濾波、再經由A/D轉換讀取袖帶壓力及脈摶讀值。在MCU內部進行演算法，計算得出收縮壓、舒張壓、心跳值，並顯示於液晶螢幕面板上、亦可透過Bluetooth傳輸至手機或是PC顯示量測即時波型圖。手機APP可儲存每次量測的計果，讓使用者可以紀錄並查閱每次量測之血壓結果及心跳。

關鍵字：血壓計、心跳、A/D轉換、Pressure Sensor、US9111、Bluetooth、Android、洩壓閥、MCU、Hycon  HY16F18X board

家庭醫療系統 PCMH

組員：陳英明、吳駿平、吳東林、陳幼剛、黃奕堅

參考丹麥，它是全球推廣遠距醫療照護相當成功的國家之一，主要是透過以病人為中心的「家庭醫療系統」 （Patient-Centered Medical Home, PCMH），不僅運用資通訊科技建置「丹麥個人健康紀錄e化入口網」，還包括了電子病歷、智能化服務平台、與資通訊科技產品的結合等等，在實施醫藥分業的丹麥，利用專業的基層社區藥局，一方面推廣促進健康活動，也兼顧了民眾在健康照護需求上的專業與便利性 而PCMH的主要精神就是依照病人個別狀況，為病人規劃或提供實際所需的醫療照護，強化醫療人員與病患之間的互信與互動性；此外，也特別重視預防性的個人健康管理。

因此，健康照護的地點也從醫院等機構逐漸轉向居家或是社區照護，結合3C等電子產品以及智能化服務平台，民眾不需出門也能在家與醫療人員進行遠距醫療，或是透過網路進入個人健康紀錄e化入口網站，取得所有關於個人的保健相關資料，醫生可將用藥處方直接傳至病患居住地鄰近的社區藥局，民眾取藥時也可以節省排隊等候的時間，這對許多行動不便或年長的病患來說，不但可免於舟車勞頓，也節省交通時間與費用。 家庭醫療照護，是使用穿戴式裝置對照護人監測2大重點:1.人身:包括心律、心率變異、走路、跑步、睡眠品質、跌倒。2.居住環境:溫度、溼度、光線明暗。監控感測數據將透過CNY70(心律Analog)、ADXL345(G-Sensor I2C: 路、跑步、睡眠品質、跌倒)、Si7020(I2C:溫度、溼度)、CM36686(I2C:光線明暗、近接開關)收集至MCU(MicroChip PIC18F46J45)。MCU透過無線模組CC2500(低耗電)傳送至 Raspberry Pi ， Raspberry Pi自動登錄於個人的雲端電子病歷資料庫 (Google App Engine)中並把資料即時上傳Web網站， Andriod手機、PC電腦由藍芽接收，經APP 觀看數據，於緊急狀況時Call out及簡訊通知家人。醫療人員、醫生由Web、網路攝影機、具有視訊功能的3C通訊裝置即時判段是否要緊急處理。未來監測範圍可再增加血氧、血糖、血壓、體溫的測量，而CC2500為多對多無線通訊，固可同時監測全家人，使家庭、醫生的結合更緊密，達到完善家庭健康照護網。

關鍵字心率變異、紅外光感測器CNY70、AD轉換、RaspberryPi、Patient-Centered Medical Home、社區照護、G-Sensor、 Colud Platform、 CC2500 RF通訊、WebIOPi

家庭醫療系統 PCMH from 艾鍗 學院

智慧城市通用交通資訊端點系統

組員：楊松、董孟軒、張勝凱、劉展旭

為實現智慧城市中的智慧交通以及資訊網路系統，在此專題中我們打造一個結合智慧聯網、雲端運算、移動互聯網所需的通用型智慧型終端系統，以期望解決大都會中尖峰時刻的交通壅塞、緊急救護狀況時的交通管制、智慧型交通號誌省電系統。創造城市環境資訊資料庫，以備往後的環境改造工程、城市綠化、新市鎮規劃、交通系統改造所需的資訊分析資料庫。期望為市民創造更好的生活空間之外，並促進城市經濟、社會與環境、自然資源的永續發展。

通用型智慧型終端系統利用Broadcom 公司的ARM 架構BCM2835晶片為基底所設計的開發板Raspberry Pi為實作平台，並配合該開發板的 Linux 作業系統發行版Raspbian來實作數據量測與分析計算和網路系統通訊。該終端系統利用Raspberry Pi整合各種類比及數位的物理量數據探測器如溫度、溼度、亮度、有害放射線強度和空氣微粒密度。終端系統同時也整合Webcam來蒐集系統裝設位置的交通影像、並使用開源影像處理函式庫OpenCV進行影像識別，來獲得車流量和擁擠程度的交通數據資訊。LED陣列顯示面板的整合為終端系統的一個重要功能可用來顯示交通號誌，交通資訊控制中心則可透過網路系統來控制交通並傳遞重要信息。而擴音器的整合可實現重要音訊訊息的傳遞例如警報訊息、救護車通過路徑預先讓道通知。交通資訊控制中心與各個終端系統的各式聯結資訊則是透過網際網路系統進行連結。透過MySQL資料庫系統記錄統合各個型智慧型終端系統所蒐集到的數據。控制中心伺服器上則利用C#語言實作控制介面，並進行初步的數據圖形化作業。

關鍵字：Smart Traffic、OpenCV Traffic density 、 Smart city、Environment Sensor、MySQL、、Raspberry Pi、Embedded Linux、pjsip、VoIP、倚天中文點陣字

智慧城市通用交通資訊端點系統 from 艾鍗 學院

智慧節能 Smart Energy

組員：王俊傑、葉雲享、蔡曜隆、岑治漢

隨著地球上的資源不斷的被開發與使用，能源的相關議題越來越被重視，為了克服能源不足的問題，要從二方面去努力：第一，是尋找和開發天然資源，像是常看到的太陽能和風力，第二，是我們這次的主題“智慧節能”，如何去讓能源去達到最高的效率？

我們這次的專題是由Raspberry Pi作為核心系統並使用Open Cloud Platform 來記錄各電器用品電流的使用狀況。電流取得乃晶片ASC712-20A 是霍爾效應電流感測元件 (Hall Sensor)，具有2.1kVrms 的絕緣耐壓能力，及20Amp 的耐電流能力，電流感測器解析度為１Amp 可以產生100mV的輸出電壓變化，藉由解析度來求出負載所產的電流，進而求得消耗功率。MCP3008晶片是一個SPI界面的類比數位轉換器（Analog-to-digital converter,ADC），Hall Sensor所產生的訊號為類比訊號，須透過它轉成數位訊號。Raspberry Pi是用來處裡數據，也當作伺服器來架設網頁顯示即時數據。當負載(電器)接上電源產生電流，電流流過感測器產生霍爾效應，之後取得霍爾效應產生的電壓差經由MCP3008晶片進行AD轉換成數位訊號，在Raspberry Pi中進行資料處理，透過公式將電壓值轉換成電流值，並將不同時段的數據儲存起來，以供管理者查詢，同時在架設的網頁上顯示即時資訊。 此次專題是希望藉由監控設備中的電流，檢測設備是否有無損壞，以便盡早更換損壞的部分，減少不必要的電源消耗，達到節源並提高使用效能。

關鍵字：Raspberry Pi、霍爾效應、Hall Sensor、電流感測器、水泥電阻、 ADC、 Cloud platform、WebIOPi

智慧節能 Smart Energy from 艾鍗 學院

組員：林志彥、宋烜、蘇冠勳、劉彥佑、邱渝明

摘要

本專題使用物聯網架構，建置一套應用在智慧家庭的物聯網系統。在物聯網的感知層部分，使用嵌入式系統技術與感測介面技術，製作燈光開關器、門鎖控制、窗戶保全，溫濕度與NFC門禁卡等常見家電監控與環境感測裝置；在網路層部分，使用無線感測網路技術，建置一小型家庭用的星狀網路，連接感知層的各個裝置，並透過異質網路整合技術連接Ethernet、Wi-Fi，讓一般家庭生活中常見的家電設備與環境感測器，連接成一整合型網路。在應用層部分，提供平板電腦或智慧型手機進行家電的行動監控功能、利用近端PC電腦做家庭保全監控與管理功能，以及透過網際網路與遠端伺服主機連線，完成家庭雲端監控功能。本專題將可提供目前一般家庭分散在各區域的家電設備、燈光、門鈴、風扇與環境監控裝置的使用，提供更完善的居家智慧生活。

關鍵字：Raspberry pi、PIC18F46J50、無線感測網路、NFC mifare、影像傳輸、CC2500、Si7020、Smtplib、Json、Jquery

組員：郭明欣、 王信杰、 陳家泓、楊鎮魁

本專題基於Raspberry Pi 實做出一個多功能之無線WiFi探測車，並可使用Web控制。我們利用一顆L293D完成H-橋式(H-Bridge)電路以驅動兩個DC馬達並分別透過PWM訊號來控制馬達轉速，以達到不同方向控制的目的。由於車體各位置載重不同、馬達本身可能的誤差及左右車輪受的摩擦力可能不同，會使車體直線前進變成一個要解決的問題。我們運用了自動控制的PID反饋的機制，利用實際測得的車輪轉速(RPM,rounds per minute)，和目前的轉速作比較後，來調節下一次PWM的訊號輸出，促使2顆馬達轉速達到一致。為了量測車輪實際轉速，我們在左右車輸的側邊加裝光遮斷器(Photoswitch)，利用計數光遮斷數來推算出車輪轉速。在我們圓型車體，我們透過個超音波距離感測器，進行前端障礙物偵測。車體上，利用Raspberry Pi USB界面連接802.11 WiFi Dongle及Webcam，達到遠端即時監看畫面。

 

智慧農業及溫室環境監控

組員：李政道、黃士榮、朱敦孝、劉建佑、張育誠

摘要

本專題中以Raspberry Pi、Ardunio和Microchip PIC18F46J50為平台，透過對室內的環境進行溫度、濕度、光照度、土壤含水量等感應與監測技術，讓管理者可以更有效的監控溫室內的環境變化並即時監測環境以及數據管理。本系統以自動化及行動化為主要考量，「自動化」係指系統能夠整合環境及控制設備，即時監控溫室內環境狀況並取得資料，當數據出現異常時，系統會自動鏈接到相對應的設備並觸發警報或自動灑水、調光和空氣流動等控制流程，以便讓溫室始終處於最適狀態，並使產能、耗能及成本都能夠達到最佳化。「行動化」是將環境監測數據上傳至雲端伺服器，管理者可藉由行動化裝置如手機、平板來操作系統，達到遠端操控的目標。

關鍵詞:智慧農業、溫室環境監控、Raspberry Pi、Ardunio、Microchip