2024 地震斷電系統 - 專題製作

本專題旨在開發一套地震斷電系統，利用現代物聯網技術，實現快速反應與智慧化控制。本系統由手機應用程式、控制面板、ESP8266 開發板及 MQTT 通訊協議共同組成，並搭配 SQLite 資料庫進行數據管理，實現了高效、穩定的地震警報與自動斷電功能。此外，為提升系統安全性，MQTT 通訊使用帳號和密碼進行認證，確保數據傳輸的安全。 --- ## 目錄 1. [手機 App](#手機-app) 2. [控制面板](#控制面板) 3. [ESP8266 開發板](#esp8266-開發板) 4. [MQTT 通訊](#mqtt-通訊) 5. [資料庫管理](#資料庫管理) --- ## 手機 App **手機應用程式負責提供用戶操作介面，整合系統功能並實現與機器互動。** ### 技術細節 1. 使用 **Android Studio** 開發，提供高效能且易於維護的 Android 應用程式。 [下載 Android Studio](https://developer.android.com/studio?hl=zh-tw) 2. 透過 **WebView** 嵌入控制面板，使得用戶能在 App 中直接操作系統功能。 3. 支援返回鍵與網站的交互操作，提升用戶體驗與流暢性。 --- ## 控制面板 **控制面板為本系統的核心邏輯處理模組，負責數據管理、前後端交互及操作指令發送。** ### 運行環境 - **開發語言**：Python - **框架與工具**：Flask、Flask-Login、Flask-SQLAlchemy、Paho-MQTT。 ### 功能特點 - **模擬地震**：測試系統對地震信號的反應。 - **復電功能**：地震結束後，可執行安全檢查並恢復電力。 - **關門功能**：模擬智能門鎖，地震期間自動關閉。 - **用戶管理**：支持註冊、登入、密碼重置，並需綁定產品編號。 - **數據交互**：與 MQTT 通訊實現數據發布與接收。 - **安全性**：通過 MQTT 帳號密碼驗證，確保數據傳輸安全。 - **實時監控**：地震警報與電力狀態。  --- ## ESP32 開發板 **ESP32 是本系統的硬體核心，負責感測器數據的收集與通訊模組的控制。** ### 功能 1. **地震數據收集**：與感測器聯動，實時傳輸數據。 2. **指令執行**：接收控制面板指令，如斷電、復電操作。 3. **數據傳輸**：通過 WiFi 與 MQTT 伺服器進行通信。 ### 技術實現 - 使用 **Arduino IDE** 進行程式設計。 - 配置 WiFi 功能，實現高效的無線數據傳輸。 - 支援 **OTA（Over-the-Air）更新**，便於系統升級與維護。 --- ## MQTT 通訊 **MQTT 是本系統的通訊骨幹，負責數據的高效傳遞與消息發布，並採用帳號密碼驗證以增強安全性。** ### MQTT 伺服器 1. **運行環境**：使用 **JavaScript** 建立 MQTT 伺服器，選用輕量級 Broker（如 Mosquitto 或 EMQX）。 2. **功能**： - 管理消息的接收與分發。 - 支援帳號和密碼認證，限制未授權設備訪問。  ### MQTT 客戶端 1. **運行環境**：使用 Python 開發，與控制面板結合運作。 2. **功能**： - 接收地震感測器數據，並發布到伺服器。 - 確保 ESP8266 與控制面板之間的實時通信。 --- ## 資料庫管理 **本系統使用 SQLite 作為輕量化資料庫，負責存儲用戶數據、警報記錄及系統設置。** ### 技術特點 1. **輕量簡便**：SQLite 是嵌入式資料庫，適合小型應用，無需額外伺服器支援。 2. **整合性強**：與 Flask-SQLAlchemy 無縫結合，方便數據操作。 3. **資料結構**： - **用戶表**：儲存用戶帳號、密碼（加密存儲）、產品編號等信息。 - **警報記錄表**：儲存地震時間、強度、執行的操作（斷電或復電）。 - **系統設置表**：記錄 MQTT 配置（伺服器地址、帳號密碼等）。  --- ## 安全設計 1. **MQTT 帳號密碼驗證**：限制未授權設備訪問，防止數據攔截與非法操作。 2. **密碼加密存儲**：用戶密碼經加密（如 SHA-256 或 bcrypt）存儲，防範數據洩露。 3. **SSL/TLS 加密**：可選擇在 MQTT 通訊中啟用 SSL/TLS，確保數據傳輸安全。 --- ## 系統架構圖 ```plaintext [ESP8266 開發板] <--> [MQTT 伺服器] <--> [控制面板] <--> [手機 App] | [SQLite 資料庫] ``` --- ## 總結 本系統結合物聯網技術與輕量化開發工具，實現了智慧化地震斷電系統的設計，具備以下特點： 1. 整合軟硬體，實現數據的實時交互。 2. 安全設計到位，防止未授權訪問與數據洩露。 3. 支援用戶友好操作界面，提供多樣化功能如模擬地震、智能復電。 此系統適用於地震頻發地區，能有效提升用戶的安全感與便捷性。