投稿類別：工程技術類

篇名：

雲監控與汽車防盜

作者：

歐鎧豪。高雄市立高雄高級工業職業學校。資訊三乙

黃泓諭。高雄市立高雄高級工業職業學校。資訊三乙

蘇佳佑。高雄市立高雄高級工業職業學校。資訊三乙

指導老師：

蔡志宏 老師

雲監控與汽車防盜

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壹●前言

日前於新聞中得知某失竊車輛中留有車主的 iPhone，因此警方透過「Find

My iPhone」，這套手機 App 迅速抓到竊賊，並找回失竊的車輛。

從這個事件使我們想到可以透過雲端系統，去監控車內狀況。讓車主不必購

買昂貴的防盜裝置，也能擁有強大的防失竊功能。有了這套防盜裝置，就可以即

時通知車主，車內有小偷。車主也能迅速找回失竊的愛車，並有機會將小偷逮個

正著。

貳●正文

一、研究過程

二、系統概念圖

決定設計一個「雲端監控汽車防盜系統」後，分析整個系統概念，如圖 1。

圖 1 雲端監控汽車防盜系統概念圖

準備期

• 閱讀大量相關書籍

• 構思研究內容

研究期

• 探索Arduino、App Inventor 2 開發方式

成品期

• 討論問題

• 撰寫報告

有人進入車輛則執行：

(一)拍下車內狀況並上傳 Dropbox

(二)傳送 Email 給車主

(三)傳送經度、緯度到 Google 試算表

(一)傳送照片至手機

(二)傳送經緯度至手機

控制電瓶是否斷開

使車輛無法發動！

雲監控與汽車防盜

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三、研究開始前的準備工作

首先本專題需要用到三種網路服務（Google、Dropbox、Temboo）的帳號，

及這些網路服務所提供的一些金鑰資訊。

（一）、申請 Google、Dropbox、Temboo 帳號

（二）、建立第一個 Temboo 應用程式，記錄紅色框內的資料，本專題往後將用

到，如圖 2。

圖 2 建立第一個 Temboo 應用程式

（三）、連線到 https://www.dropbox.com/developers/apps 在 Dropbox 建立應

用程式，如圖 3。

圖 3 Dropbox 建立應用程式

（四）、記錄你的 Dropbox 應用程式資訊，本專題往後將用到，如圖 4。

圖 4 記錄 Dropbox 應用程式資訊

（五）、1.連線到

https://temboo.com/library/Library/Dropbox/OAuth/InitializeOAuth/

填入剛剛記下來的DropboxAppKey和DropboxAppSecret，按下Run。

2.紀錄 CallbackID 和 OAuthTokenSecret，並進入 AuthorizationURL 之

網頁，按下 Allow。

（六）、1.連線到

https://temboo.com/library/Library/Dropbox/OAuth/FinalizeOAuth/

填入 DropboxAppKey、DropboxAppSecret、

CallbackID、OAuthTokenSecret

2.記錄下 AccessToken、AccessTokenSecret、UserID

雲監控與汽車防盜

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四、Linux 配置與腳本檔

（一）、以指令設定 Linux

1.開啟終端機（由於 Windows 沒有內建，所以我們使用 PieTTY 來代替）

2.輸入 Arduino Yun 之 IP 來進行連線

3.輸入指令 (1) root 選擇要登入 Linux 之身分

(2) 輸入 Arduino 密碼 輸入 root 身分之密碼

(3) opkg update 更新 opkg 套件管理器

(4) opkg install kmod-video-uvc 安裝 UVC 驅動程式

(5) opkg install python-openssl 安裝 python-openssl 套件

(6) opkg install fswebcam 安裝 fswebcam 軟體來拍照

(7) cd /mnt/sda1 進入 SD 卡目錄

(8) fswebcam test.png 拍張照，命名為 test.png

(9) ls 列出 SD 卡中的資料，應該會有一個 test.png 的圖片檔

（二）、接著我們要以 Python 語言寫一個腳本檔，放到 SD 卡的根目錄，如圖 5，

讓 Arduino 來呼叫，而 Linux 可以利用 Python 腳本來存取 Dropbox API，達到

上傳照片之目標。

圖 5 Python 語言寫一個腳本檔

（三）、最後，我們必須到 https://www.temboo.com/download/下載 Temboo

Python SDK 函式庫，並將它解壓縮到 SD 卡的根目錄，如圖 6 所示。

圖 6 解壓縮 Temboo Python SDK 函式庫目錄

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五、硬體接線圖

將整個開發環境預設為有 Wi-Fi 的情況下。硬體接線如圖 7 所示：

圖 7 硬體接線圖

六、系統設計流程圖

對於整個系統設計流程，如圖 8。

GPS連線

切斷電瓶E-mail通知車主

開啟Arduino Yun

P I R

是否有人

經緯度上傳Google Docs

WebCam

照片上傳Dropbox

接收App指令

斷電？

是 否

否

關閉Arduino Yun手機 App

是

接上電瓶

顯示地圖

圖 8 系統設計流程圖

七、Arduino Yun 程式設計之重點部分

(一)腳位設定、腳位宣告、開啟功能，的重要部分，如表 1。

表 1，腳位設定、腳位宣告、開啟功能

YunServer server; // 建立YunServer物件，它會持續進行，並等待後續指令

SoftwareSerial gpsSerial(2, 3); //指定GPS輸出入輸入訊號之腳位

//(GPS之RX接到3，GPS之TX接到2)

TinyGPS gps; //啟用GPS

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(二)、設定程式初始化，如表 2。

表 2，程式初始化之重要部分

void setup() {

gpsSerial.begin(9600); //設定Arduino與GPS模組之通訊速率

Bridge.begin();//使ArduinoYun上的Linux機器與Atmel微控制器之間進行橋接

server.listenOnLocalhost();//設定讓伺服器聆聽本地端IP位址的連線

server.begin();//啟動伺服器

}

(三)、程式主迴圈部分，不斷重複執行，直到關機，如表 3。

表 3，程式主迴圈部分

void loop(void) {

//如果PIR有偵測到人影，則執行以下動作(拍照、傳Email、定位)

if (digitalRead(pir_pin) == true) {

//命令Linux機器，上傳照片至Dropbox

picture.runShellCommand("python " + path + "upload_picture.py " +

path + filename);

//呼叫寄送警告Email之副程式

sendTempAlert(EMAIL_MESSAGE);

//用GPS模組獲取車輛之經緯度

while(gpsSerial.available()){ //等待GPS接收到資料進來

if(gps.encode(gpsSerial.read())){ //把讀進來的GPS訊號解碼

//獲取經緯度

gps.f_get_position(&flat,&flon);

Str_lat = String(flat == TinyGPS::GPS_INVALID_F_ANGLE ? 0.0 :

flat, 6);

Str_lon = String(flon == TinyGPS::GPS_INVALID_F_ANGLE ? 0.0 :

flon, 6);

}

}

runAppendRow(); //呼叫傳送經緯度之副程式

}

YunClient client = server.accept();//有客戶端連線進來了

if (client) {

process(client);//開始處理，分析API

client.stop();//處理完，停止

}

}

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八、Android 手機 App 程式設計之重點部分

（一）、由使用者選擇要查詢的 GPS 位置，並開啟地圖我們藉由

ActivityStarter 物件讓 APP 呼叫地圖。先將「android.intent.action.VIEW」這個

活動放到 ActivityStarter 的 Action 屬性中，使得呼叫此 ActivityStarter 物件時會

開啟網頁，如圖 9。

再來我們要指定網頁網址給 ActivityStarter 的 DataUri 這個屬性，讓

ActivityStarter 知 道 動 作 發 生 時 要 前 往 哪 一 個 網 頁 。 當 手 機 開 啟

「https://www.google.com.tw/maps/place/緯度,經度」時，會自動出現您要指定

這個動作開啟的應用程式，您可以選擇手機內建的 Google 地圖來開啟。

圖 9 查詢的 GPS 位置，並開啟地圖

（二）、控制電瓶是否連接上車輛

在電腦中，只要開啟瀏覽器，並輸入「Arduino Yun之 IP / arduino / digital

/ 腳位編號 / 腳位狀態」即可設定該腳位的狀態（HIGH / LOW）。因此我們一

樣透過 ActivityStarter 這個物件讓 APP 呼叫瀏覽器。如圖 10。

當「關」這個 Button 被按下時，瀏覽器就會開啟「Arduino Yun 之 IP /

arduino / digital / 7 / 0」，使得控制繼電器的腳位 7，之狀態設為 0（LOW）。

當「開」這個 Button 被按下時，瀏覽器就會開啟「Arduino Yun 之 IP /

arduino / digital / 7 / 1」，使得控制繼電器的腳位 7，之狀態設為 1（HIGH）。

圖 10 控制電瓶是否連接上車輛

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參●結論

一、研究結果

（一）PIR 偵測到動作後，Arduino Yun 確實將照片上傳 Dropbox，如圖 11。

圖 11 PIR 偵測到動作後，照片上傳 Dropbox

（二）PIR 偵測到動作後，Arduino Yun 確實以 Gmail 傳送警告訊息，如圖 12。

圖 12 PIR 偵測到動作後，Gmail 傳送警告訊息

（三）PIR 偵測到動作後，Arduino Yun 確實將正確的經緯度上傳 Google Docs，

如圖 13。

圖 13 PIR 偵測到動作後，經緯度上傳 Google Docs

（四）Android 手機 App 查看網路攝影機拍下的即時照片，如圖 14。

圖 14 App 查看網路攝影機拍下的即時照片

（五）Android 手機 App 查看目前車輛位置，如圖 15。

圖 15 手機 App 查看目前車輛位置

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（六）Android 手機 App 控制車輛與電瓶的連結，當按下「開」，測試電壓，如

圖 16。當按下「關」，測試電壓，如圖 17。

圖 16 手機 App 控制車輛與電瓶，按下「開」，測試電壓

圖 17 手機 App 控制車輛與電瓶，按下「關」，測試電壓

（七）硬體電路設置

我們將微控器與周邊感測器裝配在電路板上，完成如圖 18。

圖 18 硬體電路設置

二、討論

（一）以 GPS 獲取經緯度

這是本套系統開發過程中，碰到最大的困難，最後發現問題主要出在以下兩

點：

１、室內無訊號

整套專案的開發主要在教室內進行，剛開始，GPS 模組上的定位燈號一直都沒

有閃爍（代表沒有接收到 GPS 訊號）。本來懷疑模組故障，後來我們跟老師借

了筆電，拿到戶外去做測試，結果 GPS 模組上的定位燈號就開始閃爍了（代表

有接收到 GPS 的訊號）。

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２、鮑率（Baud rate）

定位燈號開始閃爍以後，我們可以知道 GPS 模組已經收到衛星的訊號。接著我

們便參考網路上的範例程式，欲在 Serial Monitor 中獲取時間與經緯度。試過好

幾個程式碼後，結果只有一支用來獲取 GPS 時間的程式能成功獲取相關資訊。

於是我們便開始比對這些程式碼的差異與共通性，發現最大的差異在於 GPS 序

列傳輸速率，如圖 19。

圖 19 GPS 序列傳輸速率

只有在這個速率下，VK16U6 才能夠正確地接收我們要的資訊。接著我們近一步

求證這個 GPS 的 Datasheet，發現此模組默認的序列傳輸速率就是 9600bps，

因此可以得知，每個 GPS 有不同的 Baud rate，需要特別去做設定。

二、繼電器模組

為了節省經費，我們本來想以單純的繼電器去取代 Arduino 專用模組。但是

我們發現一接上繼電器後，Arduino PIN7 之 Relay 輸出腳位之電位瞬間由 5V 降

低至 3V。

據我們目前學過的基本電學與電子學知識來分析，可能的原因有兩種：

１、以電腦之 USB 供電給 Arduino Yun 模組的電流太小，不足以推動 Relay

２、Relay 中的線圈在接上 5V 的瞬間，產生了反電動勢

最後我們仍然決定去購買加有二極體等保護電路之 Arduino 專用模組來解決這

個問題。

三、結論

（一）研究特色

１、嘗試將原本用於視訊的 Web Cam，轉為本雲端監控防盜裝置之鏡頭。使

物聯網得以應用在車輛防盜上面，讓使用者隨時遠端監控車內狀況，可說是本研

究最大的創新。

２、系統提供除了能透過 E-mail 即時讓使用者知道車內發生狀況外，還提供自

動記錄犯人長相，及提供遠端斷開電瓶之功能，使車輛無發發動。

３、傳送 E-mail 之功能，能依使用者之設定，重複傳送以及自行定義 E-mail

內容。

４、本系統可由 GPS，即時找出車輛位置，將犯人繩之以法，並找回失竊的愛

車。

（二）擴展與研發

未來，我們可以將本研究中所有的功能與車上的音響系統做結合，換句話說，

就是以一台「中控電腦」取代汽車音響的地位。

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但是這需要車商與科技廠商有密切的合作才有可能完美地實現，因為如果車

商不願意公佈車體結構，科技廠商也不願意提供產品內部線路設計圖，要將這兩

種不同專業領域的功能緊密地結合在一起，卻時是有它的困難性存在的。

（三）功能改進

１、針孔攝影機

本專題使用 Web Cam 作為監控的鏡頭，但是讀者可能會問說：那麼大一個

鏡頭，怎麼可能沒有被竊賊發現？

礙於經費不足，我們只能用現有的網路攝影機，取代監控鏡頭來表達一個重

要的功能，當然日後產品製造商可依消費者需求，將網路攝影機以針孔攝影機取

代，那麼這個專題將會更完美。

２、行車紀錄器

本專題使用一個鏡頭就只為了拍下偷車賊的面貌，說起來真的有點浪費。因

此，未來我們可以將這個鏡頭與行車紀錄器結合。開車時就當成一般的行車紀錄

器，停車後把鏡頭轉個方向，即可當成雲端監控的鏡頭。

這樣的優點是可以讓行車畫面即時上傳雲端，如此一來就不用擔心事故發生

後記憶卡損毀而造成重要資料無法讀取。

肆●引註資料

張繼聖（民 103）。詹文男：智慧家庭，其實還不夠智慧。PChome，227，171。

張繼聖（民 103）。簡立峰：未來五年，物聯網大數據帶來的改變。PChome，

227，173。

趙英傑（民 103）。超圖解 Arduino 互動設計入門(第二版)。臺北市：旗標。

柯博文（民 103）。Arduino 互動設計專題與實戰。臺北市：碁峰。

曾吉弘（民 103）。實戰物聯網開發：使用 Arduino Yún。臺北市：碁峰。(原著

出版年：2014 年)

文淵閣工作室（民 102）。手機應用程式設計超簡單：APP Inventor 初學特訓班。

臺北市：碁峰。

文淵閣工作室（民 102）。手機應用程式設計超簡單：App Inventor 專題特訓班。

臺北市：碁峰。

旗立理工研究室、宋由禮與陳柏宏（民 100）。職校電子學 I。臺北市：旗立。

Arduino 官方網站。民 104 年 2 月 6 日，取自：http://www.arduino.cc/

維基百科。民 104 年 2 月 6 日，取自：http://zh.wikipedia.org/

App Inventor 2 。民 104 年 2 月 6 日，取自：http://ai2.appinventor.mit.edu/

Tandy 購物網。民 104 年 2 月 6 日，取自：http://www.tandyonline.co.uk/

華碩官網。民 104 年 2 月 6 日，取自：http://www.asus.com/