LoRaWAN長距離低功耗網路與應用實驗模組

教材模組教學目標 ●課程模組整體教學目標:

訓練與培育智慧聯網與智慧校園應用開發人才,經由建置 LoRaWAN 校園網路 (LoRaWAN基地台 + LoRa 微型震動感應器+ LoRa 環境感應器集中器 sensor hub),以及開發智慧校園創新應用軟體APP,讓同學學習 LoRaWAN 長距離低功耗網路基礎知識以及累積智慧校園創新應用 APP 開發經驗,協助建置具創新服務應用的智慧校園。

●教學目標:

以 LoRaWAN 核心技術為基礎,物聯網概論為輔助,透過小型智慧溫室來使用LoRa 通訊模組進行雙向控制的實驗, 讓學生熟悉 LoRaWAN 的運作原理. 最後帶領學生建置 LoRaWAN 校園網路 (LoRaWAN基地台 + LoRa 微型震動感應器+ LoRa 環境感應器集中器 sensor hub),以及開發智慧校園創新應用軟體 APP。

教材模組課程大綱
  • 課程大綱

1. 物聯網基礎架構

2. LPWAN 低功耗廣域網路特性

3. LoRaWAN 通訊協定與網路架構介紹

4. LoRaWAN 效能提升機制

5. LoRaWAN 產業應用

6. LoRaWAN智慧校園建置與創新應用設計案例

實驗一:物聯網平台 Linkit 7697 介紹. 感測器平台的基礎認識,軟體安裝以及韌體更新等等前置作業。

實驗二:LoRaWAN 通訊模組介紹. 熟習使用 LoRaWAN 通訊模組將傳送數據至雲端平台接收顯示數據。

實驗三:LoRaWAN雙向控制系統實習. 透過小型智慧溫室來使用LoRaWAN 通訊模組進行雙向控制的實驗。

實驗四:LoRaWAN 網路建置與智慧校園創新應用軟體 APP 開發. 帶領學生建置 LoRaWAN 校園網路 (LoRaWAN基地台 + LoRa 微型震動感應器+ LoRa 環境感應器集中器 sensor hub), 以及開發智慧校園創新應用軟體 APP (已建置之雲端智慧校園 LPWAN創新應用數據平台可提供多種 API 給 APP 呼叫使用)。例如:

  1. 各類球場 (籃球場/網球場/羽球場/桌球場等等) 使用管理系統。
  2. 宿舍洗衣機/烘乾機/浴室使用管理系統。
  3. 校園電梯使用數據分析與管理系統。
  4. 校園人員 (老人/小孩) 以及寵物 (校狗) 追蹤管理系統。
  5. 校園環境 (溫溼度, CO2, 光照度) 管理系統。
  6. 校園交通 (單車, 摩托車, 汽車, 校園巴士) 追蹤管理系統。
  7. 校園安全管理系統等等。
可分享教材模組內容說明 課程講義投影片約200頁,實習介紹投影片約200頁
所需實作平台配備與經費需求預估
實驗套件 單位 單價 備註
LinkIt 7697 開發板 600 (可供兩人使用)
感應器套件 (約十種感應器) 2000 (可供兩人使用)
LoRaWAN 通訊模組 1200 (可供兩人使用)
雙向控制智慧小型溫室(含溫溼度感應器/風扇/控制器等) 5000 (可供四人使用)
LoRaWAN Outdoor Gateway (包含場勘以及安裝) 120000 (可供2000人使用, 全班或全校共用一台),依校園大小與建築分布等等。建議可建置 1-2 台
LoRaWAN Indoor Gateway 12000 (可供 20 人使用) 也可用來補強戶外基地台信號較弱的地區(如大樓的阻隔等等),建議可建置 3-5 台
LoRaWAN震動感知微型感應器

(GPS 衛星定位 + LoRaWAN 通訊 + BLE 藍芽通訊 + 3軸加速器 + 9軸加速器:收集震動、體感、相關種類創新應用的數據)

50000 可供 20 人使用 (一組 30 個震動感知微型感應器,可依照校園創新應用APP 功能(如籃球場管理系統) 需求機動分配並建置於校園中)
LoRaWAN 環境感知感應器集中器 (sensor hub) (Linkit 7697+ LoRaWAN 通訊 + WiFi通訊 + 太陽能板+ 溫溼度感應器 + CO2 感應器 + 光照度感應器:收集環境相關種類創新應用的數據) 50000 可供 20 人使用 (一組 2 個感應器集中器 sensor hub,可依照校園創新應用APP 功能(如校園空氣溫溼度等等管理系統) 需求機動分配並建置於校園中)
LoRaWAN 微型感應器程式燒錄器 2000 可供 2-4 人使用 (將程式燒錄於微型感應器中)
雲端智慧校園 LPWAN 物聯網數據收集與分析平台 (包含 API) 30000 可供 1000 人使用, 平台每年服務使用費
聯盟/示範教學實驗室可提供之訓練與技術支援 1. 課程教學磨課師影片 (約 6-9小時) 置放於清華大學學聯網磨課師平台 (www.sharecourse.net)

2. 提供智慧校園 LPWAN創新應用數據收集與分析平台 APIs,並提供同學設計創新應用網頁或是APP 呼叫使用

3. 課程助教培訓 (預計於清華大學舉辦)

4. 提供補充教材 “物聯網概論” 講義約 200 頁以及磨課師課程影片約 3-6 小時

聯絡窗口 專任助理:徐維蓴助理 (國立清華大學資訊工程系)

TEL:(03)571-5131 #80078

Mail: hsuwc@mx.nthu.edu.tw

【示範教材】Lab4 – LoRa雙向控制智慧溫室(LoRa)_0112_2017

【示範教材】Lab4a_LoRa智慧溫室製作(LoRa)_0112_2017

【示範教材】LoRaWAN(清大課程)_0430_2018