112年_艾鍗學院_AIoT智能行動服務物聯網班 第一組_居家雲端照護系統 組員：黃○宏、陳○賢、曾○峰、田○君、王○瑄 專題網頁：https://bit.ly/3GjxALU 艾鍗官網：https://bit.ly/3ESwHdW 聯絡信箱：service@ittraining.com.tw <專題摘要> 在2018年台灣老年人口比率達 14%，成為「高齡社會」；2025年， 將跨過 20%門檻，成為「超高齡社會」。 而高齡社會中長者生活支援與健康照護需求日益增加，如何促進生活安全性與便利性成為重要的課題。 而在居家空間內廣泛應用智慧科技，並導入智慧控制設備以促進生活安全與便利成為了趨勢。 本專題應用Raspberry Pi 以及元件達成居家照護系統，主要製作有智能水杯、壓力感測地毯及智慧溫濕度環境警示器。 智能水杯功能為感測水溫及水量，在杯袋中放入溫溼度感測器和重量感測器，用來監控被照護者每日飲水的狀況和飲用水的狀態。 壓力感測地毯裡具有壓力感測器，將地毯放在被照護者床邊腳下，每當被照護者醒來下床時踩下地毯，地毯便會感測到重量，提醒家人被照護者已經起床。 智慧溫濕度環境警示器使用溫溼度感測器評估被照護者當下的環境，如果達到中暑條件或是氣溫異常，會使用蜂鳴器提醒家人被照護者注意保暖及調節氣溫，有助於預防中暑和感冒等疾病。 而使用者介面則是用一個網站呈現，只要註冊一個帳戶，並成功連接硬體設備，家人便可以透過這個網站即時監控被照護者的狀態。 這個居家照護系統可以提供家庭成員對被照護者的更多關心和支持，同時提供實時信息，以確保被照護者的福祉。該專題結合了硬體設計、感測技術和程式開發，為居家照護領域帶來了有價值的創新。

1. 居家雲端照護系統
第一組
組長：09黃O宏
組員：02陳O賢、13曾O峰、18田O君、21王O瑄
2023年11月23日

2. 研發動機
• 2023年台灣老年人口比率已達 19.2%，預計在2025年將跨
過 20%門檻，成為「超高齡社會」。
• 高齡社會中長者生活支援與健康照護的需求將日益增加，如
何促進居家照護生活的安全性與便利性成為當前重要的課題。

3. 研發目的
• 希望在居家空間應用智慧科技，從被動訊息取得(Pull)能提升
到事先主動提醒警示(Push)的照護系統，此系統結合樹莓派
(Raspberry Pi Pico )及相關感測元件，組成內容包含智能飲
水提醒杯墊、離床警示器、環境溫濕度警示器及Web Server，
實現具安全性與便利性居家雲端照護系統。

4. 熱危害風險事先預警
資料來源：勞動部職業安全衛生署
Note: 若居家室內高溫(>33°C) 或熱危害係數達
40.6【熱危害風險係數公式：室外溫度(°C)+室
外相對溼度(%)*0.1】事先警示，並建議補充水
分，以避免熱危害。

5. 溫度劇烈變化事先預警

6. 離床事先預警

7. WiFi
IoT Cloud
MySQL
HTTP
Flask
MQTT
Broker
MQTT
UART
智能飲水提醒杯墊
離床警示器
系統架構圖
Browser
溫濕度警示器
溫濕度警示器

8. 智能飲水提醒杯墊+溫溼度警示器

9. 智能飲水提醒杯墊系統架構
重量感測器
HX711
Raspberry Pi PICO
OLED
SSD1306
I2C
UART
WiFi
ESP01S
Buzzer
PWM
MQTT
Send飲水量資料
Get戶外溫濕度資料
壓力感測器
Button
GPIO
溫溼度感測器
DHT11
GPIO
IoT Cloud
I2C

10. 功能：智能飲水量建議
根據當天環境
溫溼度預測建
議每天飲水量
提醒今日建議飲水量
若熱危害風險係數等級32以下：2500 CC
若熱危害風險係數等級達32：3000 CC
若熱危害風險係數等級達40：5000 CC
Note：
1. 人體每日基本飲水量不得低於2500㏄；每小時最大飲水量不超過1500㏄及每日最大飲水量不超過12公升
等因素限制。
資料來源：國軍飲水量參考表。
MQTT
Today Water:
2500 CC
OLED顯示
IoT
Cloud

11. 功能：飲水量偵測與提醒
每次飲水後計算及顯
示飲水量及飲水進度
若水杯水量不足水杯量
5%，發出一 聲警示聲並
提醒重新裝水
Please refill the
bottle.
OLED顯示

12. HX711 是一款專為高精度電子秤而設計
的24位元A/D轉換器芯片。根據金屬受
力以後的微弱形變來計算其受力的大小，
而以應變片測量金屬的微弱形變。通過
材料表面不同方位，不同角度貼附的應
變片，就可以測量出當前材料所受到拉
彎扭的力，算成感測重量。
重量感測器 HX711
I2C

13. 程式演算流程(1/2)
1) 進行初始化，量測無水杯與滿水杯感
測數值。
1
2
3
2) 判斷HX711上有無水杯。
3) 若有水杯則進行三次量測。

14. 程式演算流程(2/2)
4
5
6
7
4) 計算出這次量測值與最後量測值的差異，即為
每次飲水量。提醒及一聲警示聲。
7) 若最後量測值低於滿水杯量測值5%，發出裝
水提醒及一聲警示聲。
5) 若每次飲水量超過上次量測值的10%，
則將每次飲水量加總在當天飲水量內，並
更新最後量測值。
6) 輸出今日飲水量及飲水進度。

15. 功能：熱危害風險及溫度劇烈變化警示
顯示”Heat Warning”及響起蜂鳴
器三聲警示聲，由Web Server
發出LINE訊息通知家人
室內溫度已達33 °C
或熱危害風險指係
數超過40.6或室內
外溫差超過10 °C
Note：【熱危害風險係數公式：室外溫度(°C)+室外相對溼度(%)*0.1】
資料來源：勞動部職業安全衛生署
Heat Warning
OLED顯示

16. 功能：緊急狀況通知
Webserver發出LINE訊
息通知家人
在家居家照護者遇到緊
急狀況，按下緊急按鈕

17. 離床警示器+溫溼度警示器

18. 離床警示器
• 透過壓力感測，能啟動電燈(LED模擬)，提供照明預防跌倒，
並發出Line notify，提醒家人被照護者已經起床。

19. 溫濕度警示器
• 熱危害風險係數超標時，蜂鳴器會警示，OLED會顯示‘heat warning!!!’，
提醒被照護者注意溫濕度的調節，同時也會發出Line notify ‘熱中暑提
醒！！’給被照護者及其家人
熱危害風險係數（大於40.6表示危險）
公式：溫度(°C)+溼度(%)*0.1

20. 離床警示器/溫濕度警示器
電阻式薄膜壓力感
測器FSR402
樹莓派
Raspberry Pi PICO
OLED
SSD1306
I2C
SPI
UART
WiFi
ESP8266 WiFi
蜂鳴器
Buzzer
PWM
MQTT
溫度/濕度/壓力值
LED
WS2812
PWM
溫濕度感測器
DHT11
ADC
壓力值 溫度/濕度
IoT
Cloud

21. 樹莓派脚位（Raspberry Pi PICO）

22. ThingSpeak 界面
• 溫度值及其折線圖
• 濕度值及其折線圖
• 飲水量值及其折線圖

23. ThingSpeak 界面
• 壓力值及其指示燈(有接觸壓力值為0時亮燈)
• 熱指數及其指示燈(熱指數>40.6時亮燈)

24. Web Server

25. 網頁技術
HTML, CSS, JavaScript

26. 網頁架構圖

27. 照護者網頁 - 首頁

28. 照護者網頁 - 關於我們系統介紹(1/1)

29. 照護者網頁 - 關於我們系統介紹
(2/2)

30. 裝置-連線狀態

31. 後續研發方向
1. 可自動偵測使用者地點，並可依照使用者地點，抓取當地溫溼度資料。
2. 可增加機械或感測開關，使用不同飲水杯換杯飲水並當地統計飲水量。
3. 記錄緊急通報時當時室內溫濕度，分析溫濕度變化對居家照護者影響，
調整事先預警發出條件的設定。
4. 網頁增加帳戶功能，使得資料可以按照帳號存於個別的資料庫
5. 增加論壇功能，使得製作團隊可以知道使用者想法以讓作品可以變得更
好

32. 謝謝您的聆聽！
歡迎蒞臨指導！