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LinkIt ONE穿戴式裝置與物聯網應用:GSM與GPRS功能──簡訊控制LED亮滅

馥林文化_96
・2015/09/16 ・1613字 ・閱讀時間約 3 分鐘 ・SR值 520 ・七年級
相關標籤: LinkIt ONE (7)

文/CAVEDU教育團隊

各位讀者,本系列專欄要介紹如何使用LinkIt ONE 這塊Arduino 相容板來進行各種穿戴式裝置與物聯網專題,歡迎和我們一起動手做。不過只把LinkIt ONE 當作Arduino 來用的話就太可惜了,因此我們會直接切入它的聯網功能,之後再回頭結合各種電子元件,讓製作各種物聯網專題更輕鬆。

LinkIt ONE 的GSM/GPRS 功能

LinkIt ONE 的聯網功能共有Wi-Fi、GPRS 行動網路、藍牙與GPS等。通用封包無線服務技術(General Packet Radio Service ,簡稱GPRS)是GSM 行動電話用戶可用的一種移動數據業務, 有時候也稱為2.5G」。這也就是說,這項技術是介於第二代(2G)和第三代(3G)移動通訊技術之間, 提供了一般速度的資料傳輸。早期在還沒有iPhone 之前, 就是藉由GPRS 來收發email 或下載小遊戲,計費方式可是用MB 來計算,下載個小遊戲就得花費60 元。

LinkIt ONE 背面有一個SIM 卡與SD 記憶卡的雙用插槽。如果您的SIM 卡已經開通行動上網的話,請將它插入本插槽,並安裝本文最後的程式即可。LinkIt ONE 只支援2G 行動網路,不過目前市面上的3G SIM 卡也還是可用於2G 網路,有需要就去電信公司辦一張吧。
請注意您的SIM 卡不可上鎖,否則將無法使用。

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所需零件:

  • LinkIt ONE 開發板
  • GPRS天線
  • 已開通門號的SIM卡,無SIM卡鎖
  • LED,1個,顏色不限。正極接到LinkIt ONE D13 腳位
  • 220或330Ω電阻,1 個,限流用

接線完成如圖3 , 其實D13 的內置電阻相當大,因此直接把LED 插入LinkIt ONE 的D13 與GND 也是可以的。

圖1 GSM 天線。
圖1 GSM 天線。
圖 2 將 SIM 卡插入 LinkIt ONE 背面的插槽並接上。您也可以裝上電池,就是一臺獨立裝置了。
圖 2 將 SIM 卡插入 LinkIt ONE 背面的插槽並接上。您也可以裝上電池,就是一臺獨立裝置了。
圖 3 將 LED 連接在 D13 腳位。
圖 3 將 LED 連接在 D13 腳位。

程式說明

本範例中,LinkIt ONE 將藉由SIM卡來接收另一支行動電話所發送過來的簡訊,除了可以將寄件人號碼與簡訊內容顯示在Serial Monitor 之外,還能根據簡訊內容是否包含「ON」或「OFF」來點亮或關閉LED 燈。接著介紹程式中幾個比較重要的指令:
1. LSMS.available():檢查是否收到簡訊
2. 顯示簡訊內容:

3. LSMS.flush(); :刪除本筆簡訊
4. 在Ser ial Moni tor 中顯示簡訊內容:使用while無窮迴圈,接著透過LSMS.read() 指令逐一讀取簡訊內容之後存入整數變數v,接著再把v轉為字元格式後依序存入dtaget[]陣列中,並顯示於Serial Monitor裡。

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5. 判斷簡訊內容: 在上一步中, 我們藉由LSMS.read()指令把簡訊內容逐個字元存到dtaget[]陣列中,接著就要判斷簡訊中是否包含了[ON]、[on]、[OFF]與[off]這幾個控制碼, 前兩者只要檢查陣列的第一個與第二個元素即可, 後兩者則要檢查到第三個元素。請注意陣列的第一個元素編號為0,例如dtaget[0]。
您可以根據這樣的架構在同一封簡訊中塞入更多控制碼, 比較省錢。最後就是根據簡訊內容為ON或OFF來開關LED。本專欄末有完整程式碼。

執行程式時, 會在Serial Monitor中看到一個個字元飛快地跳出來。當您有移動需求, 又沒辦法幫 LinkItONE 準備一張 SIM 卡來行動上網的話,可以讓LinkIt ONE 藉由智慧型手機的無線網路熱點功能來上網。完整程式碼請參考下圖。

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小訣竅:為什麼要使用GPRS 功能?

既然Wi-Fi 這麼方便,為什麼還要用SIM 卡來發送簡訊?這是因為Wi-Fi 還是受限於WAP 存取點, 但是SIM 卡只要在收得到訊號的地方就可以通訊,在非都會地區來講還是有其必要。

參考資料:

文章原文刊載於《ROBOCON》國際中文版2015/9月號

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馥林文化_96
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馥林文化是由泰電電業股份有限公司於2002年成立的出版部門,有鑒於21世紀將是數位、科技、人文融合互動的世代,馥林亦出版科技機械類雜誌及相關書籍。馥林文化出版書籍http://www.fullon.com.tw/

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從認證到實踐:以智慧綠建築三大標章邁向淨零
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2024/11/15 ・4487字 ・閱讀時間約 9 分鐘

本文由 建研所 委託,泛科學企劃執行。 


當你走進一棟建築,是否能感受到它對環境的友善?或許不是每個人都意識到,但現今建築不只提供我們居住和工作的空間,更是肩負著重要的永續節能責任。

綠建築標準的誕生,正是為了應對全球氣候變遷與資源匱乏問題,確保建築設計能夠減少資源浪費、降低污染,同時提升我們的生活品質。然而,要成為綠建築並非易事,每一棟建築都需要通過層層關卡,才能獲得標章認證。

為推動環保永續的建築環境,政府自 1999 年起便陸續著手推動「綠建築標章」、「智慧建築標章」以及「綠建材標章」的相關政策。這些標章的設立,旨在透過標準化的建築評估系統,鼓勵建築設計融入生態友善、能源高效及健康安全的原則。並且政府在政策推動時,為鼓勵業界在規劃設計階段即導入綠建築手法,自 2003 年特別辦理優良綠建築作品評選活動。截至 2024 年為止,已有 130 件優良綠建築、31 件優良智慧建築得獎作品,涵蓋學校、醫療機構、公共住宅等各類型建築,不僅提升建築物的整體性能,也彰顯了政府對綠色、智慧建築的重視。

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說這麼多,你可能還不明白建築要變「綠」、變「聰明」的過程,要經歷哪些標準與挑戰?

綠建築標章智慧建築標章綠建材標章
來源:內政部建築研究所

第一招:依循 EEWH 標準,打造綠建築典範

環境友善和高效率運用資源,是綠建築(green building)的核心理念,但這樣的概念不僅限於外觀或用材這麼簡單,而是涵蓋建築物的整個生命週期,也就是包括規劃、設計、施工、營運和維護階段在內,都要貼合綠建築的價值。

關於綠建築的標準,讓我們先回到 1990 年,當時英國建築研究機構(BRE)首次發布有關「建築研究發展環境評估工具(Building Research Establishment Environmental Assessment Method,BREEAM®)」,是世界上第一個建築永續評估方法。美國則在綠建築委員會成立後,於 1998 年推出「能源與環境設計領導認證」(Leadership in Energy and Environmental Design, LEED)這套評估系統,加速推動了全球綠建築行動。

臺灣在綠建築的制訂上不落人後。由於臺灣地處亞熱帶,氣溫高,濕度也高,得要有一套我們自己的評分規則——臺灣綠建築評估系統「EEWH」應運而生,四個英文字母分別為 Ecology(生態)、Energy saving(節能)、Waste reduction(減廢)以及 Health(健康),分成「合格、銅、銀、黃金和鑽石」共五個等級,設有九大評估指標。

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我們就以「台江國家公園」為例,看它如何躍過一道道指標,成為「鑽石級」綠建築的國家公園!

位於臺南市四草大橋旁的「台江國家公園」是臺灣第8座國家公園,也是臺灣唯一的濕地型的國家公園。同時,還是南部行政機關第一座鑽石級的綠建築,其外觀採白色系列,從高空俯瞰,就像在一座小島上座落了許多白色建築群的聚落;從地面看則有臺南鹽山的意象。

因其地形與地理位置的特殊,生物多樣性的保護則成了台江國家公園的首要考量。園區利用既有的魚塭結構,設計自然護岸,保留基地既有的雜木林和灌木草原,並種植原生與誘鳥誘蟲等多樣性植物,採用複層雜生混種綠化。以石籠作為擋土護坡與卵石回填增加了多孔隙,不僅強化了環境的保護力,也提供多樣的生物棲息環境,使這裡成為動植物共生的美好棲地。

台江國家公園是南部行政機關第一座鑽石級的綠建築。圖/內政部建築研究所

第二招:想成綠建築,必用綠建材

要成為一幢優秀好棒棒的綠建築,使用在原料取得、產品製造、應用過程和使用後的再生利用循環中,對地球環境負荷最小、對人類身體健康無害的「綠建材」非常重要。

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這種建材最早是在 1988 年國際材料科學研究會上被提出,一路到今日,國際間對此一概念的共識主要包括再使用(reuse)、再循環(recycle)、廢棄物減量(reduce)和低污染(low emission materials)等特性,從而減少化學合成材料產生的生態負荷和能源消耗。同時,使用自然材料與低 VOC(Volatile Organic Compounds,揮發性有機化合物)建材,亦可避免對人體產生危害。

在綠建築標章後,內政部建築研究所也於 2004 年 7 月正式推行綠建材標章制度,以建材生命週期為主軸,提出「健康、生態、高性能、再生」四大方向。舉例來說,為確保室內環境品質,建材必須符合低逸散、低污染、低臭氣等條件;為了防溫室效應的影響,須使用本土材料以節省資源和能源;使用高性能與再生建材,不僅要經久耐用、具高度隔熱和防音等特性,也強調材料本身的再利用性。


在台江國家公園內,綠建材的應用是其獲得 EEWH 認證的重要部分。其不僅在設計結構上體現了生態理念,更在材料選擇上延續了對環境的關懷。園區步道以當地的蚵殼磚鋪設,並利用蚵殼作為建築格柵的填充材料,為鳥類和小生物營造棲息空間,讓「蚵殼磚」不再只是建材,而是與自然共生的橋樑。園區的內部裝修選用礦纖維天花板、矽酸鈣板、企口鋁板等符合綠建材標準的系統天花。牆面則粉刷乳膠漆,整體綠建材使用率為 52.8%。

被建築實體圍塑出的中庭廣場,牆面設計有蚵殼格柵。圖/內政部建築研究所

在日常節能方面,台江國家公園也做了相當細緻的設計。例如,引入樓板下的水面蒸散低溫外氣,屋頂下設置通風空氣層,高處設置排風窗讓熱空氣迅速排出,廊道還配備自動控制的微噴霧系統來降溫。屋頂採用蚵殼與漂流木創造生態棲地,創造空氣層及通風窗引入水面低溫外企,如此一來就能改善事內外氣溫及熱空氣的通風對流,不僅提升了隔熱效果,減少空調需求,讓建築如同「與海共舞」,在減廢與健康方面皆表現優異,展示出綠建築在地化的無限可能。

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島式建築群分割後所形成的巷道與水道。圖/內政部建築研究所

在綠建材的部分,另外補充獲選為 2023 年優良綠建築的臺南市立九份子國民中小學新建工程,其採用生產過程中二氧化碳排放量較低的建材,比方提高高爐水泥(具高強度、耐久、緻密等特性,重點是發熱量低)的量,並使用能提高混凝土晚期抗壓性、降低混凝土成本與建物碳足跡的「爐石粉」,還用再生透水磚做人行道鋪面。

2023 年優良綠建築的臺南市立九份子國民中小學。圖/內政部建築研究所
2023 年優良綠建築的臺南市立九份子國民中小學。圖/內政部建築研究所

同樣入選 2023 年綠建築的還有雲林豐泰文教基金會的綠園區,首先,他們捨棄金屬建材,讓高爐水泥使用率達 100%。別具心意的是,他們也將施工開挖的土方做回填,將有高地差的荒地恢復成平坦綠地,本來還有點「工業風」的房舍告別荒蕪,無痛轉綠。

雲林豐泰文教基金會的綠園區。圖/內政部建築研究所

等等,這樣看來建築夠不夠綠的命運,似乎在建材選擇跟設計環節就決定了,是這樣嗎?當然不是,建築是活的,需要持續管理–有智慧的管理。

第三招:智慧管理與科技應用

我們對生態的友善性與資源運用的效率,除了從建築設計與建材的使用等角度介入,也須適度融入「智慧建築」(intelligent buildings)的概念,即運用資通訊科技來提升建築物效能、舒適度與安全性,使空間更人性化。像是透過建築物佈建感測器,用於蒐集環境資料和使用行為,並作為空調、照明等設備、設施運轉操作之重要參考。

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為了推動建築與資通訊產業的整合,內政部建築研究所於 2004 年建立了「智慧建築標章」制度,為消費者提供判斷建築物是否善用資通訊感知技術的標準。評估指標經多次修訂,目前是以「基礎設施、維運管理、安全防災、節能管理、健康舒適、智慧創新」等六大項指標作為評估基準。
以節能管理指標為例,為了掌握建築物生命週期中的能耗,需透過系統設備和技術的主動控制來達成低耗與節能的目標,評估重點包含設備效率、節能技術和能源管理三大面向。在健康舒適方面,則在空間整體環境、光環境、溫熱環境、空氣品質、水資源等物理環境,以及健康管理系統和便利服務上進行評估。

樹林藝文綜合大樓在設計與施工過程中,充分展現智慧建築應用綜合佈線、資訊通信、系統整合、設施管理、安全防災、節能管理、健康舒適及智慧創新 8 大指標先進技術,來達成兼顧環保和永續發展的理念,也是利用建築資訊模型(BIM)技術打造的指標性建築,受到國際矚目。

樹林藝文綜合大樓。圖/內政部建築研究所「111年優良智慧建築專輯」(新北市政府提供)

在興建階段,為了保留基地內 4 棵原有老樹,團隊透過測量儀器對老樹外觀進行精細掃描,並將大小等比例匯入 BIM 模型中,讓建築師能清晰掌握樹木與建築物之間的距離,確保施工過程不影響樹木健康。此外,在大樓啟用後,BIM 技術被運用於「電子維護管理系統」,透過 3D 建築資訊模型,提供大樓內設備位置及履歷資料的即時讀取。系統可進行設備的監測和維護,包括保養計畫、異常修繕及耗材管理,讓整棟大樓的全生命週期狀況都能得到妥善管理。

智慧建築導入 BIM 技術的應用,從建造設計擴展至施工和日常管理,使建築生命周期的管理更加智慧化。以 FM 系統 ( Facility Management,簡稱 FM ) 為例,該系統可在雲端進行遠端控制,根據會議室的使用時段靈活調節空調風門,會議期間開啟通往會議室的風門以加強換氣,而非使用時段則可根據二氧化碳濃度調整外氣空調箱的運轉頻率,保持低頻運作,實現節能效果。透過智慧管理提升了節能效益、建築物的維護效率和公共安全管理。

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總結

綠建築、綠建材與智慧建築這三大標章共同構建了邁向淨零碳排、居住健康和環境永續的基礎。綠建築標章強調設計與施工的生態友善與節能表現,從源頭減少碳足跡;綠建材標章則確保建材從生產到廢棄的全生命週期中對環境影響最小,並保障居民的健康;智慧建築標章運用科技應用,實現能源的高效管理和室內環境的精準調控,增強了居住的舒適性與安全性。這些標章的綜合應用,讓建築不僅是滿足基本居住需求,更成為實現淨零、促進健康和支持永續的具體實踐。

建築物於魚塭之上,採高腳屋的構造形式,尊重自然地貌。圖/內政部建築研究所

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LinkIt ONE穿戴式裝置與物聯網應用卷七【雲端氣象站(上)︰上傳資料到Media Tek Sandbox】
馥林文化_96
・2016/03/18 ・2170字 ・閱讀時間約 4 分鐘 ・SR值 535 ・七年級
相關標籤: LinkIt ONE (7)

文/CAVEDU教育團隊

各位讀者好, 認識了如何用MCS來控制LinkIt ONE 的腳位狀態之後,接下來兩期會帶領您實作雲端氣象站專題。本期要介紹的是智慧居家或植物照護系統中常用的溫濕度感測模組,也會告訴您如何將感測器讀取到的溫度與濕度變化顯示於Arduino IDE 的Serial Monitor 中。到了下一期,就要把資料上傳到MCS 雲服務上囉。想像一下,走到哪裡都可以監控家裡的狀況,這樣也會心安一點吧。本專題可以在MCS 上檢視家中溫度、濕度與氣壓的變化。您可以根據這樣的架構加裝更多您想要的感測器與受控裝置。
MCS 也一併提供了Android 應用程式, 請由此連結(https://mcs.mediatek.com/v2console/supports/
mobile_application)或在Google Play搜尋「 MediaTek Cloud Sandbox」,接著安裝到您的Android 裝置上。開啟程式後只要登入您先前所註冊的MediaTek Labs 帳號, 就能在手機端即時檢視或控制開發板的狀態。
所需零件:
• LinkIt ONE開發板,1片
• Wi-Fi/藍牙天線,1組
• Grove溫濕度感測器模組(Grove – Temperature and Humidity Sensor Pro)
• DHT11/22溫濕度感測模組(根據上一零件選用)
• Base Shield擴充板
• 麵包板與線材(根據上一零件選用)

Grove 溫濕度感測器模組
本專題會在LinkIt ONE 上加裝一個Grove 溫濕度感測器( 圖1a) 來量測溫度與濕度的變化。其中的Grove溫濕度感測器, 實際上就是整合了DHT11 溫濕度感測器( 圖1b) 的模組。請注意, 如果您是自行購買DHT11 溫濕度感測器的話, 需要匯入DHT 函式庫(http://playground.arduino.cc/Main/DHTLib)。另一方面,由於Grove 溫濕度感測器模組有針對LinkIt ONE 進行最佳化, 也有自己的函式庫(https://github.com/Seeed-Studio/Grove_Temperature_
And_Humidity_Sensor),您如果直接在LinkIt ONE 上使用DHT11 感測器時,有時候讀到的數值會不規則跳動。

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圖1a Grove 溫濕度感測器。

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圖1b D H T 1 1溫濕度感測器。

擷取1

表1 Grove 溫濕度模組規格

硬體接線

請將Grove 溫濕度感測器接到Base Shield 上標示A0 的Grove 接頭,如下圖:

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圖2 將溫濕度感測器裝在A0 的Grove 接頭。

如果您自行購買DHT11 感測器的話, 請將左側1 號腳位接5V ,2 號腳位串聯一個4.7KΩ 電阻之後接到LinkIt ONE 的數位腳位, 如圖2 的D6 腳位。請注意, 使用獨立的DHT模組時需連接到開發板的數位腳位,但使用Grove 溫濕度感測模組則是連到類比腳位,例如本範例的A0。這是兩者的主要差異所在。

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圖3 連接DHT11 與開發板。

擷取2

表1 溫濕度感測器範例

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單機版程式

本範例首先要透過MCS 來切換一個連接到繼電器模組的家電裝置(例如檯燈或風扇)。在此需要一個Data Channel , 請依照表2 的說明新增Data Channel ,完成如圖3。

以下是重要程式解說:

• 宣告DHT類型

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06 行的語法代表我們要使用的溫濕
度感測模組為DHT22 , 請根據您所
使用的模組來修改此處。

擷取3

• 宣告DHT物件

程式中必須先宣告一個DHT 物件才能進行後續的讀取感測器值操作,由以下指令可以看到我們宣告了一個名為DHT 的dht 物件,同時要指定連接腳位DHTPIN , 也就是03 行的A0 ,以及指定DHTTYPE。

擷取4

• 讀取溫度與濕度

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宣告之後,就可以透過以下語法來分別讀取濕度與溫度,由以下指令可看到回傳值為浮點數。

擷取5

• 錯誤檢查

使用if 搭配 isnan 語法來檢查t 與h 是否有效,如果並非數字就表示有地方出錯, 會在Serial Monitor 顯示
錯誤訊息。

擷取6

• 顯示於Serial Monitor

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如果一切OK 的話,就透過Serial.print(h); 與Serial.print(t); 在Serial Monitor 顯示濕度與溫度。請注意在39 行,我們使用delay(5000); 讓程式每5 秒鐘循環一次,畢竟溫度與濕度不會在短時間大幅度變化,因此不需要頻繁更新。

操作

執行時, 將可在Arduino IDE 的Serial Monitor 視窗中看到溫度與濕度的變化(圖4),在此為每5 秒鐘更新一次,因為這兩個物理量不會變化太快。您可以對它用嘴呵氣,或用手指輕輕捏住感測器本體,來看看濕度與溫度的變化。

^5BE3B74DC4B8F4A6DC99AA3468DA373296558F217BBE886D55^pimgpsh_fullsize_distr

圖4 顯示溫度與濕度資訊於Serial Monitor 。

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本期介紹了如何讓LinkIt ONE 開發板藉由Grove 溫濕度感測器模組來讀取環境中的溫濕度變化,下一期將會把這些資料上傳到MCS 雲服務, 期待您與我們一起動手製作有趣的物聯網專題。

參考資料:

Seeed Studio 溫濕度感測器函式庫與範例程式載點:
https://github.com/Seeed-Studio/

MediaTek Labs
http://labs.mediatek.com

Seeed Studio Wiki
http://www.seeedstudio.com/wiki/LinkIt_ONE

CAVEDU LinkIt ONE 教學
http://blog.cavedu.com 搜尋linkit

文章原文刊載於《ROBOCON》國際中文版2016/5月號

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馥林文化是由泰電電業股份有限公司於2002年成立的出版部門,有鑒於21世紀將是數位、科技、人文融合互動的世代,馥林亦出版科技機械類雜誌及相關書籍。馥林文化出版書籍http://www.fullon.com.tw/

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如何避免無人機自殺攻擊事件?Linkit One讓無人機不再亂亂飛!
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2016/01/26 ・2675字 ・閱讀時間約 5 分鐘 ・SR值 536 ・七年級

本篇文章由 聯發科技創意實驗室 (MediaTek Labs) 贊助,泛科學策畫執行。

2015年是無人機蓬勃發展的一年,同時也是各種無人機自殺攻擊事件頻傳的一年,如果有個恐怖組織名稱叫做「無人機」,ISIS大概可以收一收了,因為無人機的戰力實在太強大啦!這一年來無人機陸續攻擊了台北 101、美國白宮、日本首相官邸與世界文化遺產姬路城,並且差點擊中正在參加高山滑雪世界盃競賽的選手,這一連串的意外凸顯出無人機的安全問題,目前世界各國與企業都在從技術與法規面著手,確保未來世界可以享受無人機帶來的便利,又不會三不五時就被暴走的無人機攻擊。

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在意大利舉行的高山滑雪世界盃比賽中發生了無人機墜毀,險些砸中參賽選手的意外狀況。

在 2015年的世界通訊大賽物聯網及穿戴式組的冠軍,正是由來自南台灣的學生團隊所研發出的無人機飛行安全監控平台,這支名為 Sky Sentry的團隊,年紀雖然不輕,但是創意完全不輸年輕人,加上多年的實戰經驗,開發出來這套平台,獲得評審們的一致好評,而開發的靈感其實是來自於團員的切身之痛。

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LinkitOne開發板威力無窮

目前就讀南台科技大學電子工程系博士班的蔡博智,最近幾年開始接觸無人機,但是已經走失了兩台;他的朋友更慘,買了一台 36,000元的無人機後,第一次升空拍了一張照片,就再也不見蹤影。

「問題出在連線的方式,無人機與控制器之間的連線就像紅外線或 Wi-Fi,以點對點的方式連接,一旦飛行超過連線距離,或是被建築物干擾訊號,無人機就會開始迷航。」蔡博智說,在都市裡面更容易因為玻璃帷幕的反射,造成訊號混亂而失控。

團隊想出來的解決方法就是,讓無人機擁有跟手機一樣的訊號,透過 GPRS或 3G連線接上 Internet,即使短暫失聯,只要附近有基地台就可以恢復連線,找到回家的路,從這個概念出發,他們開始著手設計這個飛行監控平台。

實際製作時,他們在硬體設計上,先比較了 Arduino和 LinktOne兩塊開發板。而 LinkitOne的強項在於內建了完整功能,不僅有 GPRS連線功能,還有 GPS、藍牙與 micro-SD卡,只要在無人機上加裝這塊板子,與飛行控制系統結合,就可以大幅強化無人機的通訊能力,如果失蹤墜落,還可以透過藍牙訊號搜救,micro-SD卡還能儲存飛行紀錄,就像是大型飛機的黑盒子一樣,可以判斷飛行過程中發生了什麼問題來進行調整。

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「實際操作上,LinkitOne還有兩個巨大的優勢,便宜跟重量較輕。」蔡博智說,無人機體積小、重量輕,對於重量必須斤斤計較,要加裝在上面的開發板必須要夠輕巧;而 LinkitOne的價格也許比陽春版的 Arduino開發板貴,但是 Arduino要加裝各種元件才能達到 LinkitOne的功能,價格卻遠遠超過 LinkitOne,這樣一比 LinkitOne的 CP其實蠻高的。

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蔡博智設計的飛行監控平台使用LinkIt One為主要開發版,並與無人機之飛行控制板進行連結。

飛行監控平台:後台雲端運算+資料庫

帶領團隊的李志清老師任教於南台科大電子工程系,這次他將自己在航太技術及系統整合十多年的經驗,結合即時監控及無人機通訊與控制技術,與學生們合作開發,完成了這套國內首創的無人機飛行安全監控平台。

這一套飛行監控平台除了透過 LinkitOne來溝通、控制無人機之外,更關鍵的是後台的運算與資料庫系統。這套平台主要有三個重點功能,首先是透過系統設定座標,將某些區域設定為禁航區,無人機便不能在區域內起飛或飛進此區域,以此避免撞建築物或飛進人群密集處造成安全隱憂。台灣政府若採用這套系統來管控全台的無人機,只要將機場、軍事禁區、建物密集區等高敏感地帶設定為禁航區,內建在雲端資料庫裡,只要無人機連上這個資料庫便能辨識出禁航區的位置,就可以輕鬆減少誤闖禁區的意外。

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第二,設置電子圍籬,限定無人機只能在某一個範圍內飛行,一旦飛出這個範圍,就會強制返航,如此便能解決迷航亂飛的問題。電子圍籬非常適合新手們試飛,也很適合開發者實驗新機器,只要碰觸到電子圍籬的訊號範圍,無人機就會收到返航訊號,接著拉升高度後,返航並自動降落到指定的位置。

第三,萬一無人機迷航或墜落在視線外,也可以透過這個平台尋找,只要透過 LinkitOne上的 GPS、GPRS和藍芽訊號,就能夠幫助使用者找回無人機。LinkitOne內建的 GPRS可以直接連網回報位置,若是掉落在沒有基地台的地方,也可以透過藍牙訊號(除非像電影一樣,在墜落時就把所有通訊功能都摔壞)慢慢逼近位置,縮小搜索範圍。

雖然整個監控平台是基於 LinkitOne開發板的功能來設計,不過未來,即使無人機上沒有安裝 LinkiOne開發板,團隊也將 API完全開放,無人機使用者、開發商或玩家,都可以自行運用,讓自己的無人機(必須具備連接 internet功能)也能配合這個雲端判別系統與資料庫,來確保安全。團隊也有提供包套式的服務,協助安裝 LinkitOne開發板,讓幾乎所有的無人機都可以使用這套系統。

「我們準備好了!」

目前世界各國都在摸索一套無人機的監控方案,希望在開放與安全間取得平衡。美國 FAA去年中推出了一套法案,針對無人機的飛行高度、速度與重量都設定限制,操作者必須年滿 17歲,且只能在白天於可目視範圍內操作。台灣也正在修訂《民用航空法》,設下種種限制,包括:必須以目視方式操作且高度不得超過 400呎(約 40層樓高),須在白天操作,不得在禁航區、限航區及航空站與飛行場四周作業,且不得在露天集會遊行人群上空(商用無人機的專業空拍,可以提出申請即可在夜間、露天集會人群上空拍攝)。

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然而這些規定如何落實執行?日本去年推出無人機獵捕系統,由一組攜帶網子的無人機,在空中搜捕違規飛行的無人機,這樣的作法顯然只能應急,而且聽起來非常不高科技。

日本的無人機
日本的無人機獵捕系統是用網子捕捉違規的無人機。

從訊號端進行控制,讓無人機都能乖巧聽話才是真正治本之道。無人機大廠 DJI大疆已經陸續推出一系列的安全措施,來回應這些需求,不過台灣團隊的成果,顯然是最超值又能達成目標的極佳選擇。

「這套系統能得獎的一大原因是,我們已經完全 ready了。」蔡博智說,現在整套系統的功能已經完備,只差使用者介面與網頁的優化,只要未來無人機管制法案通過後,無人機將會需要登記註冊才能起飛,登記時,可能就必須要包含這套飛安平台的註冊證明,因此無人機的市場有多大,這套系統的商機就有多大。

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蔡博智(右)認為他們獲獎的原因在於:整套系統的功能已經完備了。

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