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博碩士論文 etd-0623111-200529 詳細資訊
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論文名稱
Title
應用Lab VIEW於智慧型家庭監控系統之研製
Application of Lab VIEW in Smart Home Surveillance Systems
系所名稱
Department
畢業學年期
Year, semester
語文別
Language
學位類別
Degree
頁數
Number of pages
142
研究生
Author
指導教授
Advisor
召集委員
Convenor
口試委員
Advisory Committee
口試日期
Date of Exam
2011-06-22
繳交日期
Date of Submission
2011-06-23
關鍵字
Keywords
智慧型家庭、模糊理論、遠端監控、Lab VIEW、CGI
Smart Home, Fuzzy Theory, Remote Monitoring, Lab VIEW, CGI
統計
Statistics
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中文摘要
隨著科技的日新月異以及家電用品的普及化,使得家庭的用電量逐年增加,因此如何降低家庭之用電量,已是刻不容緩的議題之一。以現今科技而言,實現智慧型家庭已不是難事,家電用品邁向智慧化發展並能互相溝通,而讓家庭以節能、便利等綜合機能邁進。

本論文以研製智慧型家庭監控系統為目的,應用Lab VIEW圖控軟體開發人機介面(MMI),將傳統儀錶以虛擬儀錶取代,以降低硬體資源的消耗。節能方面則以MATLAB之fuzzy toolbox作為運算中心,並應用於照明系統與冷氣系統上。最後以Lab VIEW的CGI工具開發遠端監控功能,並使用網路相關語法將程式嵌入至網頁中,使用者除了使用電腦設備外,也能使用行動裝置(手機、PDA、Pad等)連結網路後進行遠端監控,提升便利性與安全性。

硬體設備使用有線控制(PCI、乙太網路)與無線控制(ZigBee),將監控元件所獲得的資訊藉由上述之方式傳送至電腦進行處理,最後送至控制端以完成監控之目的,無線控制選擇ZigBee原因為它較其他無線設備省電、網路簡易等優勢,未來將有機會能大量運用於家庭中。

本論文最後以實際案例測試,並比較有/無模糊控制之用電量,實驗結果顯示加入模糊控制的用電量確實能夠降低。除了使用電腦測試遠端監控之功能外,也使用手機與 Pad測試遠端監控。
Abstract
The objective of this research is to study smart home network systems and the application of Lab VIEW to develop man machine interface (MMI) so that traditional instrument panels can be replaced with virtual panels to reduce the consumption of hardware resources. For energy efficiency, the focus is on using MATLAB’s fuzzy toolbox as the computing center and applying it to both lighting and air-conditioning systems. This thesis also looks into the use of Lab VIEW’s CGI tools to develop remote monitoring functions as well as embedding the network related syntax into the Web pages. The user not only can use his/her computer equipment, but also their mobile devices (cell phone, PDA, pad, etc.) to link up to the networks and conduct remote monitoring, which enhances convenience and security.
Hardware using wired control (PCI, Ethernet) and wireless control (ZigBee) could monitor the information from the components and transmit it to the computer for processing using the aforementioned method, and finally send it to the control end to complete the monitoring process. Choosing ZigBee wireless control is because it is more energy saving and network friendly than other wireless devices.It will have were opportunities to be used in home applications in the future.
This thesis also integrates a fuzzy control for the power consumption. Test results show that adding fuzzy control can reduce power consumption. Besides using computers for remote monitoring functions, cell phones and pads were used as well.
目次 Table of Contents
中文摘要………………………………………………………….………………....... i
英文摘要………………………………………..……………………….…...………. ii
目錄……………………………………..……………………….…...………...…. iii
圖次………………………………………..…………………………...…...…..….vii
表次………………………………………..……………………………...…...…..…xv
第一章 緒論…………………………………………………………….…….……..1
1.1 研究背景………………………………….…………….………………..….1
1.2 研究動機………………………………….…………………….………..….1
1.3 研究目的與方法…………………………………...………………………....2
1.4 論文內容概述…………………………………………………...……………3
第二章 硬體系統架構……………………….………………………………………5
2.1 前言……………………………………………………….………………5
2.2 系統架構說明……………………...……………………..…………………..6
2.3 硬體簡介………………………….………………………………….…..6
2.3.1 PCI卡……………………………..……………….……….………….…..6
2.3.2 乙太網路與ZigBee……………………………………………….…....7
2.4 電流放大器…………………………………………………….……………..9
2.5 監控元件之電路設計…...………………………..…………………….....11
2.5.1 照明擷取系統……………...……………………………………….....11
2.5.2 溫度擷取系統……………...……………………………………….....14
2.5.3 紅外線人體感應系統……………………………………………........16
2.5.4 網路攝影機(Webcam)………………………………. ………….........18
2.5.5 氣體檢測………………………………. …………………….….........19
第三章 模糊理論…………………………………. ……………………...….........22
3.1 前言……….…………….…….……..…. ………………………...….........22
3.2 模糊理論之介紹…….………………..…. ………………………...….........22
3.3 明確集合與模糊集合………….……..…. ………………………...….........23
3.4 歸屬函數…..…. ……………….....................................................….........26
3.5 模糊系統之規則..................................….......................................................27
3.6 模糊系統之解模糊化.....................................................................................28
3.7 模糊系統之應用…………………………………………………………29
3.7.1 模糊控制-照明………………………………………………………....30
3.7.2 模糊控制-冷氣………………………………………………………....34
第四章 軟體系統架構與人機介面……………………………………………..…38
4.1 前言……………………………..……………………………..……..…..…39
4.2 軟體系統架構……………………………………………………..…...…39
4.3 各系統之人機介面…………………………………………..………..…40
4.3.1 登入系統……………………………………………..………….…..…40
4.3.2 功能選單…………………………………………..……..…….…..…43
4.3.3 溫度監控……………………………………..………………….…..…44
4.3.4 天氣資訊……………………………………..………………….…..…45
4.3.5 股票查詢……………………………………..………………….…..…50
4.3.6 監視系統……………………………………..………………….…..…51
4.3.7 防盜系統……………………………………..………………….…..…53
4.3.8 氣體檢測系統……………………………..………………….……..…55
4.3.9 資料庫與帳密管理………………………..………………….……..…56
4.3.10 家庭能源管理系統…………………..……………..………………..…58
4.3.11 智慧型照明系統……………...………………………………….…..…61
4.3.12 冷氣節能系統………….....………………………..…………….…..…64
4.2.13 撥放器……………..……………………..…………….…………..…66
4.2.14 ZigBee控制介面..………………………..…………….……………..…67
4.2.15 乙太網路控制介面..…………………..…………….…………...…..…69
第五章 建置遠端監控與網頁.………………………..………….……………..…71
5.1 前言………………..………..……………………….….……………..…71
5.2 傳統架構………………………..……………………….….……………..…71
5.3 網路概述………..……………..……………………….….…………..…..…72
5.4 DataSocket簡介.……………..……………………….…..………..…..…..…73
5.5 遠端人機介面……………………..……..…………...………..……...…..…75
5.5.1 SIS遠端……………………..……..………….………….………...…..…75
5.5.2 防盜遠端………………..……..………….………….……….....…..…77
5.5.3 氣體檢測遠端…………..……..………….………….……….....…..…79
5.6 網路應用程式…………………..……….……..…….………............…..…80
5.6.1 CGI概述…………..……..………….………….………............…………80
5.6.2 CGI功能與環境變數…..………….………….………............………….81
5.6.3 建置CGI網路應用程式.………….………….………............………….82
5.6.4 建置人機介面於網頁.……….………….………...............…...……….86
第六章 結果與系統測試.………….………….………............………………..….89
6.1 SIS實際測試.………….……….………..............………………………….89
6.2 冷氣節能模擬測試….….….….…….….............……………………...….….96
6.3 遠端監控實測…………….……….………...........………...……………….98
6.4 硬體測試與實體圖….…….…….…..…….............………...……...……….111
第七章 結論與未來研究方向
7.1 結論….……….…….............…….…....……….....……………………….116
7.2 未來研究發向.…………...........………....……...………….……………….117
參考文獻.………….............………...……...………….………………………..….118
附錄.………….............………...……...……………….………………………..….123
參考文獻 References
[1] N. Papadopoulos, A. Meliones, D. Economou, I. Karras, and I. Liverezas, “A Connected Home Platform and Development Framework for smart home control applications,” IEEE International Conference on Industrial Informatics, pp.402-409, June 2009.
[2] L. Jiang, D.Y. Liu, and B. Yang, “Smart home research,” IEEE International Conference on Machine Learning and Cybernetics, Vol.2, No.26-29, pp. 659 - 663, Aug. 2004.
[3] M. Inoue, T. Higuma, Y. Ito, N. Kushiro, and H. Kubota, “Network Architecture for Home Energy Management System,” IEEE Trans. on Consumer Electronics, Vol. 49, No. 3, pp. 606-613, Aug. 2003.
[4] D.M. Han, and J.H. Lim, “Smart home energy management system using IEEE 802.15.4 and ZigBee,” IEEE Trans. on Consumer Electronics, Vol.2, No3, pp. 1403-1410, Aug. 2010.
[5] D.M. Han, and J.H. Lim, “Design and Implementation of Smart Home Energy Management Systems based on ZigBee,” IEEE Trans. on Consumer Electronics, Vol.56, No.3, pp. 1417-1425, Aug. 2010.
[6] 謝澄漢、陳楷明、黃嘉宏, “LabVIEW介面控制實習” ,宏友圖書開發有限公司,2003.
[7] 泓格科技,“規格與操作手冊”, 泓格科技,2005。
[8] 徐照夫,“光感測器及其使用法”,全華科技圖書,1993。
[9] Analog Devices, “Two-Termimal IC:AD590, ” Analog Devices.
[10] Seising R, “40 years ago: "fuzzy sets" is going to be published, ” IEEE International Conference on Fuzzy Systems, Vol.3, No.25-29, pp.1589-1593, July 2004.
[11] R.E. Bellman and L.A. Zadeh, “Decision-making in fuzzy ennviromment,” Management Science, pp. 141-164, 1970.
[12] 王進德, “類神經網路與模糊控制理論入門與應用” ,全華圖書有限公司, 2008。
[13] 孫政治, “應用人工智慧於變電所自動化故障診斷” ,國立中山大學碩士論文,2002。
[14] K.H. Kim, J.K Park, K.J. Hwang, and S.H. Kim, “Implementation of Hybrid Short-term Load Forecasting System Using Artificial Neural Network and Fuzzy Expert systems ,” IEEE Trans. on Power Systems, Vo1.10, No.3, pp.1534-1539, Aug 1995.
[15] A.G. Bakirtzis, J.B. Teocharis, S.J. Kiartzis, and K.L. Satsios, “Short Term Load Forecasting Using Fuzzy Set Approach ,” IEEE Trans. on Power Systems, Vo1.10 , No.3, pp. 1518-1523, Aug 1995.
[16] H.C. Kuo, and Y.Y. Hsu, “Distribution System Load Estimation and Service Restoration Using Fuzzy Set Approach ,” IEEE Trans. on Power Delivery, Vol. 8, No. 4, pp. 1950-1957, Oct. 1993.
[17] A. Ferrero, S. Sangiovanni, and E. Zappitelli, “A Fuzzy-Set Approach To Fault-Type Identification Digital Relaying ,” IEEE Trans. on Power Delivery, Vol. 10, No.1, pp. 169-175, Jan 1995.
[18] P. Jarventausta, P. Verho, and J. Partanen, “Using Fuzzy Sets to Model the Uncertainty in Fault Location Process of Distribution Network ,” IEEE Trans. on Power Delivery, Vol. 9, No. 2, pp. 954-960, Apr 1994.
[19] 蔡明勳, “電力變壓器故障偵測與諧波分析” ,國立中山大學碩士論文,2003。
[20] 王文俊, “認識fuzzy”,全華科技圖書,2001。
[21] 孫宗瀛、楊英魁, “Fuzzy 控制理論、實作與應用”,全華科技圖書,1994。
[22] 蘇木春、張孝德, “類神經網路、模糊系統以及基因演算法” ,全華圖書有限公司,2004。
[23] 羅欽煌,吳永村, “工業配電” ,全華圖書有限公司,2004。
[24] 李碩重,“照明設計學”,全華圖書有限公司,1993。
[25] 蔡見福,“類神經網路於照明設計之最佳化研究” , 國立臺灣科技大學碩士論文,2006。
[26] 富士通,“冷房能力參考表” ,富士通。
[27] 陳瓊興, “LabVIEW 8.X與感測電路應用” , 台科大圖書有限公司,2010。
[28] 王智昱、蕭子健、儲昭偉, “虛擬儀控程式設計-LabVIEW 8X”, 高立圖書有限公司, 2009。
[29] Y. Suhara, T. Nakabe, G. Mine, and H. Nishi, “Distributed Demand Side Management System for Home Energy Management,” IEEE Industrial Electronics Society, No.7-10, pp. 2430-2435, Nov 2010.
[30] 陸光中、蕭子健, “LabVIEW&Microsoft的整合實例(I) ” , 高立圖書有限公司,2004。
[31] Z. Wei, S. Qin, D. Jia, and Y. Yang, “Research and design of Cloud architecture for smart home, ” IEEE International Conference on ICSESS, No.16-18, pp. 86-89, July. 2010.
[32] M. Shaheen, A.k. Loparo and, M.R. Buchner, “Remoto Laboratory Exerimentation”, Proceedings of American Control Conference Philadelphia Pennsylvania, Vol.2, No.21-26, pp. 1326-1329, June 1998.
[33] 謝佳盛, “網際網路為基礎之遠端微控制器系統” ,國立中山大學碩士論文,2001。
[34] J.J. Shea, “Internet Applications in LabVIEW”, IEEE Electrical Insulation Magazine, Vol.17, No.1, pp.45, Jan 2001.
[35] 王隆誠, “結合網際網路之分散式電力監控系統” ,國立中山大學碩士論文,2002。
[36] W.K. Park, C.S. Choi, and J.H. Jang, “Energy Efficient Multi-Function Home Gateway in Always-On Home Environment,” IEEE Trans. on Consumer Electronics, Vol. 56, No. 1, pp. 106-111, Jan. 2010.
[37] R. Kango, P.R Moore, and J. Pu , “Networked smart home appliances - enabling real ubiquitous culture, ” IEEE International Workshop on Networked Appliances, No.30-31, pp.76-80, Oct. 2002.
[38] V.N. T., J. G. Kim, and D. Choi, “ISS: The Interactive Smart home Simulator,” IEEE ICACT, pp. 1828-1833, Feb. 2009.
[39] 蕭子健、劉建昇、楊雅齡,“LabVIEW網路篇”, 高立圖書有限公司, 2001。
[40] 朱朔嘉、孫家偉、蕭子健, “自動化量測與控制-LabVIEW” ,高立圖書有限公司,2007。
[41] 雷振山、魏麗、趙晨光、湯小嬌, “LabVIEW高級編程與虛擬儀器工程應用” ,中國鐵道出版社,2009。
[42] W. J. Palm, “Introduction to Matlab 7 for Engineers, ” 美商麥格羅希爾國際股份有限公司,2005.
[43] 魏毓蘭, “結合行動通訊之智慧型遠端安全管理系統之研製” ,國立中山大學碩士論文,2003。
[44] 黃品勳, “應用模糊控制理論於太陽能儲能充電系統之研製” ,國立中山大學碩士論文,2005。
[45] 吳一農, “應用模糊控制理論於熱泵熱水器系統之研製” ,國立中山大學碩士論文,2008。
[46] 賴忠進, “應用人工智慧於太陽能追日系統之研製” ,國立中山大學碩士論文,2008。
[47] 郭義祥, “花卉培植溫室環境控制系統之研製” ,國立雲林科技大學碩士論文,2009。
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