小鐘同學---自動控制家電之智慧系統(Hackathon Division)

系統實體圖2
系統實體圖1
系統電路連接圖

Division: Hackathon division

Inspiration

隨著現代社會的發展，獨居人口逐漸增加。雖然獨居生活帶來了自由與獨立，但同時也伴隨著許多生活不便。例如：出門後才發現忘記關閉電燈。回家後發現室內空氣悶熱潮濕，但無法提前通風。為了幫助獨居人士解決這些問題，我們結合 STEM（科學、技術、工程與數學）的跨學科思維，設計了一套智能家電控制系統 —— 「小鐘同學」。這套智慧系統應用科學原理、技術工具、工程設計與數據分析，旨在改善日常生活品質，提供更便利的居家環境。

What it does

「小鐘同學」融合 STEM 的核心理念，整合創新技術並提供以下功能：多樣化控制：支持多種類型家電的操作與管理。智慧物聯網：結合技術與數據，透過手機 App 遠端控制家電。輕量化設計：硬體設備結構緊湊，充分運用工程設計的空間優化原則。即時反饋：基於科學感測器與即時數據分析，監控家電狀態。低功耗系統：運用數學模型進行節能設計，降低能源消耗。

How we built it

本系統將 STEM 原則融入整體開發流程，分為以下兩部分： App 端（技術與數學）：開發 App，用於接收使用者指令並傳送至伺服器。利用雲端伺服器，實現用戶與設備之間的雙向即時互動。樹莓派端（科學與工程）：利用GPIO 接口，進行硬體控制與感測數據讀取。使用 DHT22 溫濕度感測器收集環境數據，結合演算法控制家電設備。攝像頭負責偵測房間內是否有人來操控燈光控制。

Challenges we ran into

挑戰： STEM 知識的整合：需將科學、技術、工程和數學領域的知識應用於一個實際的系統中。工具與技術的熟悉：新技術的學習與應用是一大挑戰。解決方案：通過團隊分工合作，發揮各自專長，解決跨領域挑戰。在設計中持續測試與改進，平衡系統功能與節能目標。

Accomplishments that we're proud of

硬體整合：將樹莓派、DHT22 溫濕度感測器、攝像頭等硬體元件結合，實現智能家電控制功能。跨領域應用：利用 STEM 方法，從數據感測到設備控制。核心功能：控制三種家電設備（燈光、除濕機、空調，以 LED 模擬）。自動模式：基於感測數據調節設備運行，提升使用便利性。攝像頭實現室內人員動態監測，智能控制燈光。