設計與實現雲端數據整合管理之智慧水族設備.

Design and Implementation of Cloud Data Integration Management for Smart Aquarium Device.

劉騏源(Chui-Yuan Liu)

指導教授 ： 涂世雄

中原大學/電機資訊學院/電機工程研究所/碩士(2017年)

https://doi.org/10.6840/cycu201700299

摘要

本論文是設計一種，接收水族箱內感測訊息，上傳至雲端後建立數據庫進行整合，將其資料庫做為收集以及轉化成儀表板供使用者查詢，並加入即時串流服務讓使用者可以更加瞭解水族箱內狀況。使用者可利用手機或者網頁，調控換水的功能來達到水質的穩定。其二是使用致冷晶片控制水族箱內的水溫。運用兩種不同的Arduino微控制器撰寫網路資訊傳送程式，來達到數據整合的功效。
本論文分為三大部份，第一，將水族箱內的感測資訊上傳至兩種不同雲端建立資料庫，針對兩種不同的數據庫，分別用於轉換儀表板以及後端分析。第二，我們使用PWM調整MOSFET輸出，控制TEC達到水溫的恆定。第三，我們設計了一種換水設備在水質上出現不穩定時即可經由換水達到水質穩定。最後，我們針對整體控制進行流程圖製作，並且將水質及水溫的實驗進行比較及分析。
本文的貢獻如下：
1. 彈性與智慧化控制換水系統：
市面上是以缺乏彈性的定時換水功能及多數論文中是以化學藥劑做水質調整。因此我們運用智慧型UI介面讓使用者自行控制達到換水的功能，穩定水質來讓魚的生命延長。
2. 雲端數據整合與即時觀測：
將雲端數據轉換成儀錶板，加入使用即時串流的服務，讓使用者更能快速瞭解水質及溫度的狀況。
3. 運用TEC升溫並降低TEC的損毀：
以TEC熱端進行升溫控制，能夠快速在短時間達到升溫功能。在TEC中 最大問題在於開關的問題，容易使得晶片溫度浮動與損毀，因此在溫度控制中使用PWM搭配MOSFET高速開關輸出減少TEC損毀。

關鍵詞：雲端數據、水質調整、即時串流、致冷晶片

關鍵字

雲端數據 ； 水質調整 ； 即時串流 ； 致冷晶片

並列摘要

In this thesis, we design and implement a smart aquarium system combining cloud data integration management with temperature control and aquarium water system to improve flexibility of aquarium water exchange system and user can understand the aquarium state through the smart control interface.
In this smart aquarium integration control device with cloud data integration has six parts. First, the construction of cloud database is collection the aquarium state to upload google spreadsheet. Second, the temperature control by using PWM with TEC can make the aquarium temperature stably. Third, the real-time charts from cloud data can exchange the dashboard that makes users understand the state of the aquarium. Fourth, the streaming service real-time display can use website or smart phone to observe the aquarium state. Fifth, the smart aquarium water system can improve water quality in the aquarium. Finally, we experiment temperature and water quality to make a flow chart of cloud data managements system.
In these studies, the contribution of the research is as follows:
1. We design aquarium water exchange system by flexibility smart UI control which can extend fish-life longer.
2. We integrate cloud of data and change to the dashboard which can make the user understand state in the aquarium.
3. We use Thermoelectric Cooler (TEC) to rapid heating by PWM technology in the aquarium.

Keywords: Cloud data、smart control、streaming service、Thermoelectric Cooling Chip

並列關鍵字

Cloud data ； smart control ； streaming service ； Thermoelectric Cooling Chip

參考文獻

[28] 周旻儀，「致冷晶片之熱效率研究」，虎尾科技大學光電與材料科技學系，碩士論文，民國一百零三年。

[1] Kevin Ashton Describes “the Internet of Things”

[6] Getting Connected: The Rise of Smart Cities and The IoT

[7] Statista company

[9] 鄭揚翰，「物聯網與大數據技術支援下設計與實作居家健康照護平台」，淡江大學資訊工程學系碩士班，碩士論文，民國一百零四年。