模組B-1:家電與能源管理應用開發模組

​教材模組 教學目標

1. 課程模組整體教學目標:

  (1) 本課程模組以智慧家庭為應用場域,將問題導向學習(PBL)之教學模式作為授課方式的核心,引導學生從發現問題、定義問題到解決問題,逐步實現具物聯網技術與應用開發的學習能力。

  (2) 透過一系列底層感測及區域網路技術、物聯網閘道器網路連接技術與上層服務平台技術等教學與實驗單元,教導學生開發物聯網應用的基礎架構與實作經驗。

2. 課程模組:家電與能源管理應用開發模組

教學目標:

  (1) 本課程導入PBL教學模式,以家電與能源管理的問題及需求作為物聯網技術與實作教學的根基。

  (2) 透過一系列實驗,培養學生具終端電力感測物件的部署、閘道器的網路連接,以及雲端平台伺服器之資料存取等三項技術能力。

  (3) 透過分組合作的專題實作與期末競賽,讓學生擁有完整的專案技術開發經驗。

​教材模組 時數

​12小時

​教材模組 課程大綱

單元1:PBL問題定義(針對家電能源管理之需求探討)及家用能源管理系統(HEMS)系統、技術與服務之案例分析

單元2:Raspberry PI樹莓派硬體開發、ZigBee/藍芽數位 IO 控制及LED 燈泡控制之教學,收集電力與光亮度的數據資料

單元3:Node RED軟體開發平台與功能設計流程之教學,套用標準通訊傳輸協定與決定光、電力感測數據資料的流向

單元4:雲端運算平台(Microsoft Azure/IBM Bluemix)之教學,透過API連接雲端,以簡易型AI演算法進行感測數據的分析

單元5:回饋控制方法與功能設計之教學,將雲端運算的分析結果,透過API回傳至家庭場域的嵌入式裝置進行燈泡亮度的控制

實驗:透過Dashboard 儀表板顯示光色感測器和電力計的數據資料和遠端控制家電設備電源

• 範例:簡易型AI演算法自動遠程控制家電設備之實習演練結合LED燈泡+Zigbee/藍芽數位IO控制模組,導入GRNN演算法設計終端資料分析功能。根據感測環境的亮度值,系統自動回報控制命令並調整LED燈泡亮度以達到省電之目的。

可分享教材模組內容

授課投影片教材3份,內含嵌入式系統之軟硬體開發、網路傳輸技術與雲端平台操作、家電能源管理實驗等,可參閱範例教材

所需實作平台配備與經費需求預估(以模組教學實作所需基本軟、硬體平台估算)

實作平台配備說明:(每份供1位同學使用)

建議如下規格之零件:

  1. 物聯網平台:Raspberry PI3 (含電源供應器、記憶卡、螢幕線或USB-to-Serial傳輸線)

  2. GPIO感測與通訊模組:LED燈泡、Zigbee、藍芽模組

  3. 雲端平台租用:Microsoft Azure/IBM Bluemix

  4. 設備經費需求:每份約5,000元。

聯盟/示範教學實驗室可提供之訓練與技術支援(含實驗示範影片)

  1. 示範教學實驗室及聯盟網址:https://saiotc.ee.ncku.edu.tw/project/index.php?CID=0&PID=0

  2. 助教工作坊:20 人/場,共2場

  3. 教師工作坊:20 人/場,共2場

  4. 現場協同教學(協助使用此教材模組的課程教師):2人/場,每場3小時,共3場,總共時數9小時

  5. 實驗示範教學影片:https://drive.google.com/drive/u/0/folders/1UCdjxzHJWdjqfbxEHS65VjfjDODbSbPE

聯絡窗口

負責教師:國立中央大學通訊工程系 胡誌麟教授

負責人員:國立中央大學通訊工程學系 陳思偉博士

聯絡方式:chenssuwei@g.ncu.edu.tw / (03)422-7151 分機35546