[[alternative]]Design and implementation of smart conference room for internet of things

碩士[[abstract]]近年來，物聯網(Internet of Things, IoT)的概念逐漸受到重視，物聯網中物體之間的彼此連結或上網，可使物體的狀態回報或受到操控更加容易。本論文擬建置一「智慧會議室」(Smart Conference Room)，其操控的方式主要分為主動式與被動式。就被動式的操控方式而言，使用者可以利用智慧型手機去控制會議室內的各項設備，包括電腦、投影機、布幕、冷氣、電視及燈光。此外，就主動式的操控方式而言，使用者可事先設定好各種情境模式，透過手機選取或NFC標籤感應，便能夠針對事先設定的演說、討論的情境，來開啟或關閉各項設備，以因應各種情境的需求。同時為了整合各設備間不同的無線通訊技術，本論文將設計一「中央控制系統」(Central Control System)來進行異質性網路的整合，讓各智慧物件之能夠間彼此互連溝通，進而將物聯網的應用實現於智慧會議室。[[abstract]]In recent years, The Internet of Things (IoT) technology has attracted more and more attention. In the IoT technology, smart objects connect each other or the Internet, and they can report their state or be controlled easily. This paper proposes the design and implementation a "Smart Conference Room", the main methods of control divided into active and passive. In passive control, user can used android smart phone to control any devices in conference room, such as computer, projector, screen, air conditioner, television and light. In active control, user can setting any scenario, by choosing scenario in smart phone or sensing NFC tags, it will control any devices according scenario. To integrate heterogeneous networks between devices, this paper will design a "Central Control System", it can help devices communication each other, and then, applications of IoT will be implement in "Smart Conference Room".[[tableofcontents]]目錄 圖目錄 VI 第一章、簡介 1 第二章、概觀 4 第三章、背景知識 6 3.1 Basic Architecture of IoT 6 3.2 ZigBee Technology 8 3.3 Bluetooth Technology 10 3.4 Infrared Technology 13 3.5 NFC Technology 16 第四章、系統架構 17 第五章、硬體設計與整合 21 5.1感測元件與無線通訊模組介紹 21 A.磁簧開關 21 B.被動式紅外線動作感測器 21 C.Arduino微電腦控制板 22 D.Octopus X無線感測器 24 E.ZX-Bluetooth R2藍牙模組 26 F.360度紅外線控制模組 27 G.Music Shield V2.0音樂模組 28 5.2「智慧會議室」軟硬體設計與整合 29 A.「Wireless Communication Module」 31 B.「Sensing Module」 33 C.「I/O Devices」 33 1. 投影布幕 34 2. 投射燈 35 3. 喇叭音效 36 4. 智慧燈控 37 D.「Self-Designed Smart Object」 38 1. 智慧插座 38 2. 電腦控制 39 3. 智慧墊子 40 4. CCD攝影系統 41 E.「Existed Smart Object」 42 F.「手機控制程式」 43 G.「封包格式設計」 44 第六章、系統流程與實作 47 6.1進入會議室 47 6.2智慧坐墊 48 6.3智慧講台 50 6.4電器控制 51 6.5 NFC情境 53 6.6智慧燈控 55 6.7 NFC獎牌 56 6.8社群藝術裝置 57 6.9離開會議室 58 第七章、效能分析 60 第八章、結論 65 參考文獻 66 附錄-英文論文 69 圖目錄 圖1. 智慧會議室情境展示 4 圖2. 物聯網基本架構 7 圖3. ZigBee無線網路協定架構圖 8 圖4. 常見的ZigBee網路架構 9 圖5. Bluetooth 4.0核心架構圖 11 圖6. 紅外線通訊協定階層架構圖 14 圖7. 紅外線三種工作模式 15 圖8.「智慧會議室」系統架構圖 17 圖9. 磁簧開關 21 圖10. 被動式紅外線動作感測器(PIR) 22 圖11. Arduino微電腦控制板 22 圖12. Arduino微電腦控制板硬體系統架構圖 23 圖13. Octopus X無線感測器 24 圖14. Octopus X無線感測器硬體系統架構圖 25 圖15. ZX-Bluetooth 26 圖16. ZX-Bluetooth硬體內部構造圖 27 圖17. 360度紅外線控制模組 27 圖18. Music Shield V2.0音樂模組 28 圖19. Music Shield V2.0音樂模組硬體系統構造圖 29 圖20.「智慧會議室」中央控制系統實體架構圖 31 圖21.「智慧會議室」硬體線路設計與設備整合 32 圖22. 感測模組設計，左圖為PIR動作感測器的設置方式，右圖為磁簧開關的設置方式 33 圖23. 投影布幕的操控設計 34 圖24. 投射燈的操控設計 35 圖25. 喇叭音效的操控設計 36 圖26. 智慧燈控設計 37 圖27. 設備「智慧插座」，右圖為內部線路之設計 38 圖28. 用於控制電腦開關機的控制盒 39 圖29. 用於「智慧墊子」上的控制盒 40 圖30. 設備「CCD攝影系統」 41 圖31. 紅外線設備訊號整合 42 圖32. Android手機控制程式畫面 43 圖33. ZigBee封包格式設計 44 圖34. 藍牙封包格式設計 45 圖35. 進入會議室之系統流程與實作 47 圖36. 進入會議室之情境展示 48 圖37. 智慧坐墊之系統流程與實作 48 圖38. 智慧坐墊之情境展示 50 圖39. 智慧講台之系統流程與實作 50 圖40. 智慧講台之情境展示 51 圖41. 電器控制之系統流程與實作 51 圖42. 電器控制之情境展示 53 圖43. NFC情境之系統流程與實作 53 圖44. NFC情境展示 54 圖45. 智慧燈控之系統流程與實作 55 圖46. 智慧燈控之情境展示 55 圖47. NFC獎牌之系統流程與實作 56 圖48. NFC獎牌之情境展示 56 圖49. 社群藝術裝置之系統流程與實作 57 圖50. 社群藝術裝置之情境展示 58 圖51. 離開會議室之系統流程與實作 58 圖52. 離開會議室之情境展示 59 圖53. 智慧會議室實際展示空間 60 圖54. 通訊距離對封包遺失率之影響 61 圖55. 紅外線與ZigBee之轉換反應時間 62 圖56. 在不同距離下，各紅外線編碼對封包遺失率之影響 63 圖57. ZigBee與藍牙的傳送封包大小與傳輸時間關係 63 圖58. ZigBee通訊距離對反應時間之影響 64[[note]]學號: 601411274, 學年度: 10