智慧家庭
Smart Home
成員: 陳o田、何o慶、周o卿
2019 物聯網平台開發人才養成班

Outline
摘要
專題動機
應用情境
智慧家庭市場分布
功能描述
智慧家庭系統架構圖
硬體架構
軟體架構
參考資料
團隊介紹

摘要
本專題提供一解決方案滿足以下智慧家庭需求：
 漏水防制：針對家庭用水區域異常漏水問題，連
動伺服馬達去關閉其水管，完成自動化處置。
 瓦斯安全：針對廚房瓦斯外洩問題，連動伺服馬
達去關閉天然氣開關，完成自動化處置，避免意
外發生。
 智能音控：利用語音控制家庭中燈具等設備；未
來可延伸至其他家電之控制，落實智慧家庭的理
想。

專題動機 –漏水防制
用途 公升/每人每天
盥洗沐浴 100公升
廁所 50公升
廚房 50公升
洗衣 50公升
其它 40公升
水是維持生命的必須物質，我們天天用水，卻很少
愛惜它，造成浪費而不自覺，造成缺水的窘境。
因此，產生開發漏水偵測與關閉水源的設備。
資料來源：經濟部水利署

應用情境 – 水位感測器
水位感測發生地板漏水，啟動伺服馬達關閉水龍頭水管

專題動機 –瓦斯安全
 內政部消防署的火災起火處
所統計數據，得知廚房發生
火災的數據最高。
 為避免重要災害發生，故希
望當瓦斯爐有異常漏氣時，
啟動連動，關閉天然氣管路。
廚房
52%
資料來源：內政部消防署

應用情境 –氣體感測器
瓦斯感測發生瓦斯外洩，啟動伺服馬達關閉瓦斯開關

專題動機 –智能音控
現代科技水準與日俱增；隨著科技的進步一日千里，民眾對於生
活品質的要求也越來越高，為了滿足民眾對於科技的慾望與生活
的便利性與安全性和更加的智慧化，因此我們整合了各自的想法
並做出此產品。目前本專題先以語音辨識系統控制燈具設備，未
來亦可延伸至其他家電產品之控制，落實智慧家庭的理想。

應用情境 –智能音控
語音辨識並控制家裡的燈具

Smart Home Devices by Category, 2018 and 2022 (Shipments in millions)
Product Category
2018
Shipments
2018
Market Share
2022
Shipments
2022
Market Share
Home Monitoring/Security 97.7 15.2% 244.9 19.4%
Lighting 37.7 5.9% 104.6 8.3%
Others 84.5 13.1% 189.3 15.0%
Smart Speaker 99.8 15.5% 230.5 18.2%
Thermostat 13.6 2.1% 37.5 3.0%
Video Entertainment 310.5 48.2% 457.5 36.2%
Total 643.9 100.0% 1,264.5 100.0%
Source: IDC Worldwide Quarterly Smart Home Device Tracker, October 1, 2018
智慧家庭市場分布
資料來源：IDC

1. 水位感測器：水位異常，水管關閉，避免過度漏水。
2. 氣體感測器：瓦斯外洩，關閉瓦斯，避免發生火災。
3. 辨識與控制：語音辨識控制燈具。
4. 感測器裝置為Client ，Raspberry Pi 為Server。
5. 網頁為數據顯示與監控。
功能描述

WiFi
Water水位感測器
CO氣體感測器
VR3 語音辨識
HTTP
智慧家庭系統架構圖
HTTP
Server
Client

Front end : html, css,
Java script
Back end : node.js
Web based
智慧家庭系統架構圖

本專題使用的硬體：
1. 水位感測器 *1
2. MQ-2氣體感測器 *1
3. Servo motor *2
4. VR3語音辨識開發版 *1
5. MCU 開發版 *2
6. WiFi Module (ESP8266) *2
7. Raspberry Pi *1
儀器設備：
示波器、三用電表
硬體設備需求

ADC0
PWM
MCU感測架構
100
0
ESP8266
PWM_REV
ONOFF
Server Threshold
ADC1 水位感測器
氣體感測器
HTTP
ON
UART

硬體架構 – 語音辨識
UART
Relay
開
關
0 : Lamp ON
1 : Lamp OFF
Voice input
開 / 關
UART
Train VR3
Trained VR3
開開
關關

軟體架構 - 感測裝置
Water/CO輸入
ADC 轉換
準位判斷
驅動Servo Motor
AT command
傳送數據
Level judge
PWM_FWD()
PWM_REV()
AT command
send_data(water level)
send_data(co level)
ADC_START_CONV()
water level = get_water(level)
co level = get_co(level)
Web App
UI I/F
Webside
IP:port/smarthome?device=water&level=value
IP:port/smarthome?device=co&level=value

軟體架構 – 語音辨識
Arduino
Voice Input
Train
控制Relay
Voice Input
Raspbeery Pi
語音判斷
資料處理
Control 110V Lamp
ON/OFF
Web App
UI I/F
Trained VR3
Train VR3
Train VR3 Trained VR3

Web UI

參考資料
 艾鍗學院-物聯網平台開發人才養成班課程講義
 NuMicro™ Family Nano100 Series Technical
Reference Manual
 ESP8266 AT 指令集
 VR3_manual
 經濟部水利署
https://www.wcis.org.tw/Home/Reuse_2
 內政部消防署
http://www.nfa.gov.tw/upload/ckfinder/files/107年度全
國住宅火災統計分析報告(奉核).pdf
 IDC
https://www.idc.com/getdoc.jsp?containerId=prUS443
61618

團隊介紹
陳有田
專長
硬體電路設計
MCU韌體設計
負責
系統架構規劃
硬體電路
MCU韌體設計
何家慶
專長
JavaScript, C,
Linux
負責
語音辨識
周麗卿
專長
分析問題, 追根究底,
解決問題
負責
Web UI

Thank you