用目前已經發展成熟的Arduino、Raspberry PI、感應器建置溫室監控制系統之硬體；以 Open Source 之 Raspbian 為 Raspberry PI 作業系統，運用 Apache、MySQL、PHP 技術建置資料 接收與查詢之網站伺服器並整合無線通訊技術開發出一套完整的簡易型溫室環境監控系 在控制系統中，例如Embedded Linux；「開源硬體」則是開放詳細硬體設計，如電路圖、
材料清單等，藉由開放資源所帶來的知識共享使得監控系統的設計技術不再只有專業人士 擁有，監控系統製造生產的門檻也大大地被降低。本研究使用目前典型開源硬體代表 Arduino、Raspiberry PI 作為監控系統硬體設計的基礎；軟體則是以Linux 為架構開發簡易 型溫室環境監控系統所需功能，在使用者端方面，使用現有之智慧手機或平板電腦與 Arduino Nano如圖1所示，額定電壓5V、電流40mA，具有14組數位輸出、數位輸入埠及8 組類比訊號輸入埠；溫濕度感應器AM2302如圖2所示，工作電壓3.5–5.5V、工作範圍濕度
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0-100%RH、溫度-40~80℃、濕度精度±0.2%RH、溫度精度±0.5℃、濕度分辨率0.1%RH、溫 度0.1℃；藍芽無線傳輸器如圖3所示，工作電壓3.3-6V、最大傳輸速度1Mbps、藍芽4.0BLE 最大傳輸距離100公尺。感應器之軟體部分以Arduino Software (IDE)為開發介面編寫溫濕度 感應器、藍芽無線傳輸器、微控制器之間資料接收與傳輸功能，如圖4所示。感應器模組通 常置放於溫室室內，因此所有的組成元件必須置於具有防水防塵等級之裝置內以防溫室室 內濕度過高時感應無法運作並提供電力供應，感應器模組封裝完成如圖5所示。
2.2 伺服器模組
伺服器由以單板電腦Raspiberry PI 2Model B為主體，硬體規格為CPU 900MHz、記憶體 1GB、供電電壓5V、耗電量3W，具有40組通用型輸入輸出（GPIO，GeneralPurpose I/O）
可以連結藍芽或Wi-Fi無線傳輸模組，如圖6所示。伺服器之作業系統Raspbian安裝於16G Micro SD記憶卡內並在該作業系統架構下以MySQL、Apache、PHP等工具架設資料庫與監 控網頁，如圖7所示。為使伺服器得到較好的執行效能，將Raspiberry PI 的內存1GB記憶體 只保留16MB給圖型顯示介面使用，其餘記憶體為系統執行所使用。由於系統之需電量僅為 3W，因此伺服器之電源可以市電或高容量鋰電池供電，在網路傳輸方面，伺服器模組配合 3G無線網路發送警示簡訊。
圖1 Arduino Nano微控制器 圖2 AM2302溫濕度感應器
圖3 藍芽傳輸模組 圖4 Arduino IDE
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2.3 使用者介面
使用者介面以使用者現有之智慧手機或平板電腦作為監控螢幕，程式開發工具以 Google 公司所推出的應用軟體App Inventor做為開發工具，此工具可開發Android 系列的智 慧型裝置，包含智慧型手機與平板電腦，操作介面如圖8 所示。智慧型裝置以Wi-Fi 方式 連接至伺服器，系統所有的設定包含伺服器運作狀態監控，溫、濕度監控與警示溫度設定 值等功能，皆可透過智慧型裝置進行控制，為讓使用者方便操作，建議智慧型裝置螢幕至 少有1280*720 pixels 以上解析度並配合內建無線通訊功能進行資料顯示、查詢、警戒值設 定等監控工作。
三、結果與討論
本研究在通訊方面，感應器與伺服器端之無線傳輸可支援藍芽與Wi-Fi二種通訊方式；
伺服器與使用者端主要以Wi-Fi作為傳輸方式，簡易型溫室環境監控系統使用者介面如圖9 所示，以AM2302數位式溫、濕度感應器為例，至少可以接二組以上感應器，除了顯示即時
圖5 感應器模組封裝完成圖 圖6 伺服器模組
圖7 mysqladmin網頁介面
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溫、濕度及歷史資料統計圖外，結合3G網路可以設定溫度警戒值，當感應器接收資料超過 警戒值時可以即時發送簡訊通知使用者進行必要的措施。
四、結論
本系統經實際測試，以單板電腦Raspiberry PI為主體之伺服器連續運作超過三個月無當 機記錄，累計接收資料超過160萬筆，可見應用開放資源設計溫室監控系統在未來應有相當 大的發展空間。在後續研究部分，硬體方面建議規劃於將單板電腦Raspiberry PI封裝成可以 使用太陽能發電板供電之裝置並提升硬體防水等級；軟體方面朝向結合其他研究計畫之經 驗將作物生理參數與環境控制參數等資料內建於MySQL資料庫中以利後續應用。
圖8 App Inventor操作介面
圖9 簡易型溫室環境監控系統使用者介面
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五、參考文獻
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2. 徐德發。2012。Arduino錦囊妙計。美商歐萊禮台灣分公司，台北、台灣。
3. 柯博文。2015。Raspberry Pi超炫專案與完全實戰。碁峰出版社，台北、台灣。
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Proceedings of the Symposium on Agricultural Engineering and Automation Project Achievements, 2015