智慧家居 與 物聯網 整合應用實務班
課程規劃
🟨 上課日期
- 班級: 智慧家居與物聯網整合應用實務班 第01期 42小時
- 起訖: 110年 6月20日 至 8月1日 (7/10、7/11停課)
- 時段: 週六、日 9:00-12:00、13:00-16:00 (1天6小時)
- 日期: 6/20(日)、6/27(日)、7/3(六)、7/4(日)、7/18(日)、7/25(日)、8/1(日)
🟨 課程大綱 (7 天 * 6 小時)
- 單元 一： Home Assistant 簡介、安裝、設定、及操作
- 課程簡介
- 智慧家居與物聯網實作技術簡介
- Home Assistant 官網及 DEMO 網站導覽
- VirtualBox 虛擬主機軟體安裝
- Home Assistant 系統安裝
- Home Assistant Console ～ Shell Command 簡介及操作
- Home Assistant 基本設定、操作介面、及系統架構說明
- 安裝 Home Assistant 附加組件 ～ File Editor / Visual Studio Code / Samba Server
- YAML 及 Home Assistant 設定檔 簡介
- 添加 Helper 助手 設定 ～ 以便於「總覽」頁面中輸入資料
- 單元 二： Home Assistant (HA) 基礎應用
- HA 客製化網頁面板 ～ 設計各種面板供資料輸入、顯示狀態/圖表/地圖、或執行按鍵
- HA 系統內建及擴充模組 ～ Integration 整合、Service 服務
- HA 系統自動運作的關鍵元素 ～ Script 腳本、Scene 場景、Automation 自動化
- 單元 三： 透過 MQTT 通訊架構 與 HA 整合
- 物聯網通訊架構首選 ～ MQTT 簡介
- 安裝 Mosquitto Broker 做為 MQTT Server
- MQTT Client 安裝、設定
- 在 HA 添加 腳本 Script 設定 ～ Publish MQTT
- 在 HA 添加 感測器 Sensor 設定 ～ Subscribe MQTT
- 在 HA 添加 自動化 Automation 設定 ～ 於特定事件發生時，自動 Publish MQTT
- MQTT Server 存取權限 及 安全性 設定
- 多台 MQTT Server 之間的橋接設定
- 單元 四： 透過 ESPHome 開發 微控板應用程式 與 HA 整合
- 開發板(微控板) 與 HA 最佳整合方案 ～ ESPHome 系統架構 ＆ 官網簡介
- ESPHome 開發環境的安裝、程式編譯和部署、並於 HA 中加入 ESPHome 的裝置和實體
- ESPHome 基本應用 ～ 內建單色 LED、全彩 LED、手觸按鍵、光敏感測器、DHT11 溫濕度感測器、紅外線接近感應開關、繼電器
- ESPHome 更多變化的應用程式 展示 ～ 紅外線傳輸器、Camera 相機、空污偵測器
- ESPHome 搭配 Lambda 擴充程式碼 應用展示 ～ 控制 Servo 伺服馬達、LCD/OLED 顯示器
- ESPHome 進階應用 ～ 編寫 Script 腳本, Automation 自動化, 及 Template 模板
- ESPHome 在 MQTT 上的整合應用
- 單元 五： 透過 行動裝置 Mobile App 與 HA 整合
- 添加 OwnTracks 設定 ～ 偵測手機之 地理座標 及 移動軌跡，並於全頁模式的地圖面板中顯示
- 添加 Zone 區域 及 Person 人員 設定 ～ 在人員進出圈選的區域時，可自動觸發後續的動作
- 客製化 HA 面板 ～ 為 Frontend 前端頁面 添加 Theme 主題、並為 Entity 實體 添加 專屬的圖檔
- 安裝 Home Assistant 手機 App ～ 結合 軌跡追蹤、App 訊息通知、及更多傳感器的應用
- 添加 標籤 設定 ～ 使用手機 掃瞄 QR-Code 或感應 NFC，以自動觸發指定的動作
- 添加 Camera 設定 ～ 以 Android / iOS 手機 做為 IP Camera 進行監控
- 單元 六： 透過 異質系統 或 雲端服務 與 HA 整合
- JSON 及 Open Data 簡介
- 以 RESTful Sensor 做為 Platform，將 Open Data 接入 HA
- 透過 IFTTT 整合 雲端服務 範例
- 透過 Notify 發佈 特定型式的訊息 到 外部裝置 或 異質系統平臺
- 在家架站 會遇到哪些問題
- 透過 HA Cloud 服務 轉接自架的 HA 主機
- 單元 七： 更多整合應用展示 與 專題製作
- 添加 Media Player 媒體 (Audio/Video) 播放設備
- 添加 TTS 文字轉語音 的播放功能
- 添加 Light 以控制 LED 智慧燈泡
- 添加 Remote 以透過 紅外線智能遙控裝置 將 傳統家電 導入 HA
- Home Automation 場景想像與練習
- 專題製作 與 討論
規劃與執行能力
訓練需求調查
（是否瞭解區域產業需求）
1. 產業人力需求調查：
(應論述調查期間、區域範圍、調查對象、產業發展趨勢及該產業之訓練需求)
本課程規劃依經濟部工業局2018-2022年重點產業專業人才需求推估調查，評估目前產業發展現況與未來趨勢加以規劃，行動終端微創新：物聯網時代來臨，行動終端功能面創新有限，創新應用服務驅動通訊產業變革，應用涵蓋廣泛而多元；智慧手持裝置跨界發展，與物聯網應用的多元載具進行互動，角色更形吃重。
2. 區域人力需求調查：
(依產業人力需求調查結果，進行區域性的人力需求調查，應論述調查期間、區域範圍、調查對象及該產業於該區域之訓練需求)
經濟部工業局2018-2022年重點產業專業人才需求推估調查，調查針對通訊暨物聯網裝置與設備產業鏈中主要業者為調查對象，總營業額為2.61兆元，佔產業總體營業額3.02兆元的86.4%。整體產業因為物聯網應用多元化趨勢影響，因應物聯網產能增加，人才需求將有所成長。長期關注產業人才需求變化，國內廠商確因景氣復甦帶動產能。
3. 訓練需求概述：
智慧家居可說是物聯網在生活上最貼切的一種應用，但目前市面上商業化的智慧家居產品開放性有限，對於習慣DIY的創客而言，整合度和彈性不足。
本課程採用開源軟體 Home Assistant 為智慧家居的控制中心，並以 ESPHome 開源軟體來與開發板(微控板)進行絕佳的物聯網整合。
上述兩項開源軟體均以 YAML 語法來進行設定即可，學員無需事先學習特定的 C++ 或 Python 程式語言的基礎。只要對智慧家居或物聯網主題有興趣，就能在課程中學習上手。
瞭解其實際人才需求應具備之專業技能所規劃之課程，聘請專業且具實務經驗之師資授課，規劃理論與實務兼具之授課內容、以密集訓練方式，加強培訓其專業知識，期使學員結業後，能在最短時間內應用於職場上。
訓練目標
（是否符合需求並配合訓練單位核心能力）
1. 單位核心能力介紹：
(了解單位與課程是否具關聯性)
在此波數位變革引領下，整體環境隨之驟變，影響學校發展之重大因素，如何營造符合大趨勢變革之教育環境；由各院所專業發展掌握大數據、智慧家居、物聯網、智慧化、移動化、雲端運算及互動技術等外界環境變化，使教與學能與產業需求有更緊密結合，達到養成具國際觀之高競爭力人才之目標。
2. 知識：
(論述學員於課程結束後，所學習之知識內涵)
瞭解智慧家居與物聯網實作技術，能使用 Home Assistant 及 ESPHome 開源軟體，也能瞭解「智慧家居操控智慧化」最重要的核心元素，包含：整合 Integration、服務 Service、腳本 Script、場景 Scene、自動化 Automation 等機制，用以達成各類智慧家居、物聯網、雲端整合的應用目標。
3. 技能：
(論述學員於課程結束後，所學習之技能應用)
在智慧家居與物聯網的整合應用中，有許多技術彼此互相有所關聯，本課程擬打好各項技巧之基礎，並整合成為完整的應用。
學員將具備 Home Assistant 與 ESPHome 的安裝、設定、開發應用能力，並能以 YAML 設定檔來量身打造客製化的智慧家居主控台面板，同時具備 MQTT 物聯網通訊的整合應用能力。
4. 學習成效：
(綜合論述學員於學習結束後，可如何運用哪些知識、技能，產出哪些成果)
- 能整合的感測元件，包含：繼電器、全彩 LED、光敏感測器、紅外線感應開關、溫濕度感測器、紅外線發射接收器、按鍵、LCD 顯示器、OLED 顯示器、Servo 伺服馬達、Camera 相機、空污偵測器 等整合應用。
- 能整合到手機App應用的服務，包含：手機內建感測器、App 訊息通知、GPS 軌跡追蹤、QR-Code 掃瞄、IP Camera 監視器 等。
- 能與異質系統或雲端應用服務整合，包含：RESTful API 介紹與範例實作、HA Cloud 服務轉接、IFTTT 雲端服務整合範例、發佈訊息到手機 LINE 群組
5. 職能級別：
- □級別1(能夠在可預計及有規律的情況中，在密切監督及清楚指示下，執行常規性及重複性的工作。且通常不需要特殊訓練、教育及專業知識與技術)
- □級別2(能夠在大部分可預計及有規律的情況中，在經常性監督下，按指導進行需要某些判斷及理解性的工作。需具備基本知識、技術)
- ■級別3(能夠在部分變動及非常規性的情況中，在一般監督下，獨立完成工作。需要一定程度的專業知識與技術及少許的判斷能力)
- □級別4(能夠在經常變動的情況中，在少許監督下，獨立執行涉及規劃設計且需要熟練技巧的工作。需要具備相當的專業知識與技術，及作判斷及決定的能力)
- □級別5(能夠在複雜變動的情況中，在最少監督下，自主完成工作。需要具備應用、整合、系統化的專業知識與技術及策略思考與判斷能力)
- □級別6(能夠在高度複雜變動的情況中，應用整合的專業知識與技術，獨立完成專業與創新的工作。需要具備策略思考、決策及原創能力)
學員資格
（是否明確敘述必備條件與適合對象）
學歷：
資格條件：
- 1、具電腦基本操作能力，且對智慧家居/物聯網/互動科技/感測器/程式設計/網頁技術/App有興趣者。2、建議自備智慧型手機。
訓練模式
教學方法
- ■講授教學法（運用敘述或講演的方式，傳遞教材知識的一種教學方法，提供相關教材或講義）
- □討論教學法（指團體成員齊聚一起，經由說、聽和觀察的過程，彼此溝通意見，由講師帶領達成教學目標）
- ■演練教學法（由講師的帶領下透過設備或教材，進行練習、表現和實作，親自解說示範的技能或程序的一種教學方法）
- □其他教學方法：
課程安排
- 日期：
- 授課時段： □早上 □下午 ■晚上
- 授課時間：
- 時數： 3
- 課程進度/內容：
- 學/術科： 學科
- 授課地點： 基河校區J509電腦教室
- 授課師資： 謝文欽
- 助教：