智慧番茄園

番茄紅了沒

隨著氣候變遷、人口不斷增加、年輕勞動力減少等因素，促使農業尋求更多創新措施來保護和提高農作物產量。因此，如何應用人工智慧技術正成為精緻農業技術發展很重要的力量。智慧農業的概念，即是將農作物所需的生長條件與特徵，利用感測器、深度學習、人工智慧、物聯網及巨量資料探勘分析，以數位的方式有效進行生產管理，監控農作物的生長環境並且導入機器學習，以智慧監控、溫溼度控制等方式打造智慧溫室來達成提升產量與確保農產品食用安全之目的，此作法將對產量有極大的助益，有效避免環境影響，亦可提高消費者對農產品安全的信賴感。以智慧溫室方式，可創造安全便利的生產環境，吸引更多年輕人力投入，使臺灣農業轉向年輕化與高競爭力，提供穩定、新鮮且安全之蔬果，同時促進在地消費與鄉村發展。 透過我們設計之模糊推論系統，可以控制網室之風扇及除濕機等等，目的在於能夠有效的控制番茄生長環境，所開發的系統可將農民經驗法則整合至AIoT系統，成為一套自動化溫溼度監控與辨識系統，有別於以往溫溼度調控風扇只是設定閥值，利用模糊法則將溫濕度與風扇比例調至最好，避免番茄龜裂，以便能有效提高番茄產量。 設計影像辨識主要是可以用辨識番茄的位置、計算數量、成熟度以及蒂頭位置，然後整合機械手臂及夾爪達到自動採收之目的。最後，結合生長環境控制及自動採收實現「智慧番茄園」。

智慧分類垃圾桶

垃圾分類EasyGo

根據聯合國公佈的報告顯示，人類每年製造九十億噸塑膠且回收率僅只有百分之九。在科技日新月異的現今，能運用科技創造環保綠色城市更是值得關注的議題。大多數的無法被大自然分解的垃圾往往被送往焚化爐，或是倒往海裡造成不少空氣與垃圾汙染。其受害者不僅僅是生活在焚化爐周遭的居民們，也危害到其生活在大海中的動物們，尤其是塑膠袋影響最為甚遠。而本專題採用Raspberry3B+為系統的主要核心，搭配Pi Camera圖像擷取，以及結合OpenCV與TensorFlow所訓練出來的圖像分類技術，來完成自動辨識垃圾種類，本專題可分類項目分為一般垃圾、紙類、厚紙板、塑膠類、鐵鋁罐共五種分類項目。而本專題所配置的裝載桶為三個，其儲存方式為紙類與厚紙板、塑膠類、鐵鋁罐與一般垃圾分別放置於個別桶中，透過Python強大的功能完成Firebase資料庫的建立，使得資料記錄得更加完整，並且結合IFTTT與LINE提醒清潔人員分類桶內的狀況方便安排時間將回收垃圾進一步集中處理。再來藉由樹莓派中GPIO接腳控制帶動外部的齒輪軸以及馬達，進而讓垃圾分類功能實體化。最後透過MIT App Inventor 2讓使用者可以隨時觀看垃圾桶的分類紀錄。

基於LoRa之智慧聯網資訊整合

魔特LoRa

LoRa具有低功率且廣域的通訊特性，很適合具遠距傳輸需求的物聯網資訊整合上。然而，市面上雖有許多LoRa傳輸的應用，但LoRa的通訊傳輸架構上，並無法依裝置現況調整傳輸方式，導致無法維持通訊傳輸的服務品質。因此，本作品開發出「基於LoRa之智慧聯網資訊整合系統」，希望能應用在空氣品質的監控上，系統區分為三個部分： 一、智慧型LoRa通訊傳輸架構： 藉由智慧型通訊傳輸演算法，在數個LoRa的星狀網路拓樸下，叢集頭(Cluster Head)可適時協助閘道(Gateway)蒐整終端節點(End Node)資訊，可減少Gateway使用數量與延伸網路涵蓋範圍。 二、可靠傳輸機制： LoRa具有低資料率且無法確保資訊正確傳遞的缺點。因此，本作品針對LoRa封包傳輸，設計出可靠度傳輸機制，讓LoRa網路架構能更穩定地傳輸資訊，提升物聯網應用價值。 三、實現資訊整合系統： 本作品藉由終端裝置進行環境感測，取得GPS及反映空氣品質指標之一的PM 2.5等資訊，並藉由LoRa通訊傳輸到後端的資訊整合系統進行監控作業，讓後端人員能夠掌握終端裝置的位置與環境狀況。 最後，本系統以校園環境為例，並實際部署於校園之中。透過本系統可機動部署的特性，可即時且彈性監控校園內小範圍環境的空氣品質，提供校園使用者真正需要的資訊。此外，亦能更換適當的感測器並部署本裝置於校園中具高危險因子的實驗室周圍。若實驗室發生災難時，可進行即時監控與警示作業，減少人員傷亡。 此架構能改善公部門僅提供特定空氣站且非即時空氣品質資訊的缺點，讓呼吸道敏感的使用者可針對所屬環境提早採取因應措施，維護使用者健康，也能為LoRa的應用場景，提供更有商業價值的應用典範。

文蛤哈哈哈-智慧文蛤養殖

拯救文蛤小隊

氣候變遷，導致靠天吃飯的一級養殖業者苦不堪言，再加上傳統養殖不僅費時又費力，為了改善現狀，所以我開發了此套智慧文蛤養殖系統 - 文蛤哈哈哈(Happy As a Clam)。 系統主要分為三層-感知層、傳輸層與應用層 感知層的部分我們根據向水產試驗所申請到的資料挑選三種水值感測器 – 水溫、ORP、PH作為分析依據，其理論基礎如下 a. 水溫:根據水試所的實驗，文蛤最喜歡的溫度是25-30度，溫度越高成長速度越快，高於35度文蛤開始閉殼，40度開始率續死亡。 b. ORP值(氧化還原電位):偵測底土含氧量堆積在底土的有機物會先做有氧分解，使水中含氧量減少，氧氣用完之後又做厭氧分解，產生氨氣、硫化氫、甲烷等危害水中生物的有毒物質。 c. PH值:根據水試所的實驗7.8~8.3是文蛤最適宜的範圍，高於9或低於7以上會開始因為閉殼過久逐漸死亡。 傳輸層的部分我們提出NB-iot、WIFI兩種傳輸方式，前者適用於沿海養殖或不易架設WIFI基地台之地區，且具低耗電、低網路流量等優勢，後者則是用於室內養殖或校園實驗養殖提供使用者較高的選擇彈性。 應用層的部分我們以ThingSpeak為資料庫做開發，並提出LINE警訊通知、自製手機APP與結合Matlab實作基本的資料分析等多種功能。 此系統優勢在於經設定後使用者便不需再作任何操作且如有相關故障也會自動透過LINE做警訊通知，只需透過手機監控即可，簡易性高。

智慧車天網防護

智慧車安全守衛隊

現代汽車不再僅僅只是機械設備，而是一個由多個電子控制單元(Electronic Control Unit, ECU)組成的車載網絡。這些ECU負責車輛中的大多數功能，包括車輛控制和機動性。但是在他們的底層協議中並未實現安全性，例如用於傳輸即時的關鍵訊息如引擎轉速和煞車系統控制命令的控制器區域網絡(Controller Area Network, CAN)。一旦駭客取得汽車控制權，便能夠隨意控制車窗、關閉安全氣囊…等車內裝置，進而影響駕駛、乘客甚至是其他車輛以及用路人的安全。因此我們設計的作品「智慧車天網防護」利用CAN Bus是車內所有裝置的溝通橋樑的特點，在車用CAN Bus網路及IoT開發版上實作一個車用網路入侵與防護系統。透過SPI串聯兩個Arduino及CAN Bus開發版模擬車內網路節點gateway ECU及在這ECU攔下並丟棄偽造來源ECU的封包。在裝置與CAN Bus之間採用訊息認證碼（Message authentication code, MAC）來建立一道防護，能夠辨識訊息的來源，並丟棄來源不明的訊息，並且能夠保護資料的完整性，達到防止駭客竄改、偽造訊息惡意控制汽車的目的，以強化智慧車、自駕車等連網汽車的安全與品質。

防追撞車門之智慧聯網預警系統

AI守門員

台灣機車總數與日俱增，根據交通部每年的統計資料顯示，至今年7月時，台灣的輕、重型機車已高達約1400萬輛，機車數量將近是汽車的兩倍之多，可見在台灣是以機車作為主要的交通工具，因此身為台灣人的我們就更應該要關切與機車交通安全有關的各種問題，而汽車車門開啟不當正是其中之一。而車子增加的同時也代表著事故發生率也會逐漸增加，根據交通部105年的統計指出，民國96~100年間約有85萬件與機車相關的事故發生，而其中小型車路邊停靠問題導致車禍的事故即占有2成。 在這眾多的靠邊停車所發生的糾紛當中，車門開啟不當所占的比例也是最高的，且傷亡多頗為嚴重，根據警政署統計，在過去5年間，平均每年因車門開啟不當所造成的死傷人數就超過3000人，其中更有6人因此死亡，這正是不容忽視的問題之一。若小型車輛常因違規臨停、未禮讓後方來車等因素而直接開啟車門，不僅造成機車與車門擦撞，甚至可能遭後車追撞後引起連環車禍等重大傷亡。 為了防止車門開啟不當的事故再次發生，本團隊結合AI影像辨識和車門自動上鎖技術完成本系統，在左方車門上的後照鏡加裝了一顆攝影鏡頭，用來擷取後方影像，再透過微電腦裡的AI進行即時辨識，首先OBDII Bridge系統會透過OBDII Bridge讀取CAN訊號取得時速資訊，並藉由UART將時速資訊傳送到車用資訊娛樂系統，再把讀取到的時速資訊顯示在螢幕上以及傳遞訊號至微電腦，而影像辨識系統上的微電腦會啟動攝影鏡頭擷取後方影像進行即時辨識，最後機車警示安全鎖系統透過GPIO控制繼電器鎖上第二道安全鎖及發出語音警示，便能有效的阻止此類事故發生，希望可提供汽車製造業者一個創新的想法，並增加汽車使用上之附加價值，有效確保機車騎士的行車安全，也保護了汽車車主的權益。

深度學習技術之侯鳥自動記錄系統

候鳥觀察者

台灣每年四季，都會有來自各地的候鳥遷徙至此，遷徙是鳥類生命周期中風險最高的行為，受到體能、天敵及氣候等多種因素的限制，而人們往往會在這段時間到候鳥的遷徒地進行拍攝和研究。 而目前記錄候鳥的瓶頸包含賞鳥攝影師和鳥類觀察學者要花費大量時間和金錢做攝影紀錄及研究探討，且紀錄候鳥的鏡頭器材頻繁更換，長時間下來增加了大量的設備及金錢消耗，且攝影以及紀錄大多數為人工處理，需要工作人員自行攜帶器材，並搜尋相關資料。且時常需要研究人員花費大量時間收集資料，加上人員不充足，造成人員無法負荷，另外候鳥遷移的地點往往不是在郊區或是交通便利的區域，需要攝影及記錄人員前往候鳥遷移的地點，而地點多數在山上、溪流、森林及人煙稀少的地方，甚至少數地形及氣候不適合人久留。 因此本作品藉由擷取即時影像，透過深度學習技術來實行影像辨識，進行鳥類影像的偵測，設計一個智慧型侯鳥自動記錄系統。在偵測到鳥時會對目標追蹤並進行截圖，並傳送至雲端電腦做進一步辨識是否為候鳥，確認為候鳥後再對截圖做保存，過程中不會驚嚇到鳥兒。能夠達到紀錄候鳥生態的同時，兼顧環保。且依照周遭環境，使用Web Cam針對候鳥進行自動生態紀錄，並能應用在農田、郊區、住戶及觀察區等。攝像頭可設置在平地上，並在嵌入式版安裝預先以Tiny YOLO訓練鳥類樣本的權重檔進行邊緣運算作為edge平台，並在遠端伺服電腦以Inception V3神經網路訓練黑面琵鷺、白頭翁、台灣藍鵲、蒼鷺、琵嘴鴨及、藍磯鶇六類候鳥。當鏡頭範圍內辨識為鳥類時，將進行追蹤動作並進行紀錄時間及截圖保存，並將截圖影像傳至遠端伺服做再次辨識及分類，其結果將會分為六類，黑面琵鷺、白頭翁、台灣藍鵲、蒼鷺、琵嘴鴨及、藍磯鶇。 透過此方式整合，能有效減少伺服端運算的負載，降低通訊負載，並減少兩邊耗能，增加辨識效率。

山上救援系統 -IoT與無人機

無人機山上救援系統

山域事故救援成本極高，在台灣，直升機的救援成本高達 20 萬/每小時(英國高達 31 萬台幣) 。然而根據內政部統計，僅 107 年間，即發生 237 件山域事故，山難搜尋飛行達 137 架次、救難 時數 251 小時、耗用物資 2085 公斤，相當於 107 年就至少花 5,000 萬在山難搜尋上。山區救難需要大量經費。不只台灣，日本 107 年山難人數更高達 3,129 人。在山域事故中，即使是救災或救護人員，都有可能在一個疏失之下，也成為待救人員。這個待救的人可能是你、我，也有可能是我們的家人、朋友。因此，我們希望透過以往協助公單位執行無人機各種作業的經驗，開發一 個更安全、更低成本的救援方式。 本計畫為一山域事故用之尋困系統，開發範圍包含無人機、無人機控制、登山證、地站控制、加密等軟硬體系統開發，解決傳統山難系統或直升機需要高成本建置、維護費、搜尋風險及成本。 山難者手持 LoRa 之登山證，可於危難時啟動救難鍵。無人機由地站出發，以最高 100km 的速度 進入山區，並以半徑 4km 進行地毯式搜索登山證訊號，接收訊號後通知山難者原地等待，並回傳 山難者座標。無人機系統整合 GPS 導航、Google 圖資、排程式巡邏模式，能夠在不受可視線影響下進行夜間飛行。無人機所有操控及設定皆能透過地站控制暨操作系統完成，地站控制系統皆以加密語言溝通，能夠避免無人機干擾綁架等問題。本計畫完成後，能夠減少搜救人員風險，且降 低搜救成本，並運用於國際各山域事故防範上。

智慧光通訊賣場推車

智慧賣場推車

智慧照明賣場推車系統，包含兩個部分： (1)具可見光通訊(VLC)功能的智慧照明燈具 (2) 傳接訊息與定位功能的智慧推車。 本作品以全省各大量販超市為基礎，從賣場企業端及顧客使用端方面作為出發點，來優化現有賣場使得購物更加方便流暢，企業也能夠提升營運額。在一個智慧型手機滿街跑的時代，消費行為已逐漸轉向科技化，今天當我想買某樣商品時，會擔心時間一過就遺忘了，因此我們可以使用此作品先將預購買的商品加進購物清單裡，直到進入賣場，透過光通訊的導航將路徑直接展示在手機上，除了省下時間外也可以免掉找不到商品的困境，同時還能知道當下賣場裡的哪些商品在限時折扣。 可見光通訊是一種由光為媒介的資料傳送技術，將資料以數位訊號的方式從主機發送至燈座，接著燈座透過光照照至開發板上，開發板再將光訊號解碼成數位訊號並傳送至用戶手機端。 可見光通訊技術以燈具作為室內定位點，因此可以相當精準且達到室內導航之功能。且不需要額外再裝設其他感應發射點。 賣場都需要室內照明，當照明燈具為VLC智慧燈具時，賣場將全面具有智慧化。 當賣場推車跟智慧照明燈具結合，可以讓賣場推車具備導航、商品介紹、廣告推播、折扣推播等功能，而賣場管理端也可以從人流資料知道商品熱門度，空間擁擠度等等資訊。

雨傘一把罩

雨傘一把罩

由於台灣隸屬海島型氣候,常有鋒面、梅雨季、午後雷陣雨與颱風等不同的天候狀況,使台灣各地普遍有較長的降雨時間;在非降雨時節,即便晴空萬里,炙熱的豔陽致使街上不少行人撐傘遮陽。由此可見,「傘具」是社會大眾在日常生活中不可或缺的必需品。然而,民眾出門在外有時也有使用導航、確認有無來電或訊息等需求,在一手持傘、一手操作手機的狀況下,很可能因未注意周遭路況而發生危險。另外,使用者也可能因為生活忙碌或是無察看天氣預報的習慣,導致時有忘記攜帶雨具的窘境。為此,本團隊開發出「雨傘一把罩」系統,希望將傘具結合 App 與音響的應用,以改善民眾用傘上面臨的問題。在 App 方面,除了可查看未來一週的天氣預報,系統會根據使用者的行程規劃,提供相關天氣資訊,適時提醒使用者攜帶雨具。 在傘具設計方面,希望透過在握把上裝設小型藍牙音響裝置,解決當有來電、訊息和使用導航時,須同時手持雨傘和手機的不便與危險性。另外,也可利用手機和雨傘之間的距離是否超出藍牙連線的範圍,防範雨傘失竊或遺落的情況發生。而裝置於把手部分的音響,在平時也可拆卸作為一般音響使用,增添雨傘的附加價值,達到真正方便且實用的「雨傘一把罩」。