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勞動部勞發署 產業人才投資方案 ～ 委辦職訓課程規劃草案

微控板、物聯網、車隊管理 整合平臺應用實務班

訓練班別計畫表

🔸 訓練需求調查

　3. 訓練需求概述：

• 近年來，因氣候變遷加劇，引起了全球社會的關注，為了環境永續，節能減碳及能源轉型的相關政策或議題已成為國際性的主流盛事。
• 身為地球公民或背負企業社會責任的一份子，除了配合政府政策之外，還有哪些層面是我們可以再進一步著墨改善的呢？
  或許從「智能建築、智慧家居、智慧能源、智能農業、智能工廠、環境監測、車隊管理、智能運輸」等幾個主題來下手會是個解方。
• 開始探究這些技術時發現它們有個共同點，也就是都有一個「物聯網整合平臺」做為管理基礎。透過這個平臺，即時的環境監控訊息或裝置訊息才得以收集，自動化的應對策略或演算法才得以運行，進而達到節能減碳最佳化的目標。
• 本訓練課程可以激發更多的公眾的來參與這項盛事，透過學習「微控板、物聯網、車隊管理 整合平臺」的相關技術並應用於職場上，讓企業更有能力、也更積極來參與節能減碳的實踐，提升企業形象，滿足社會對永續發展的期望。

🔸 訓練目標

　1. 單位核心能力介紹：

　2. 知識：

• 本課程涵蓋四大單元，分別為：㈠ 基礎導論、㈡ ESP32 微控板 ＋ MicroPython 應用程式開發、㈢ OwnTracks / Traccar 人車追蹤管理平臺、㈣ Node-RED 物聯網整合平臺，並於結訓前採分組方式進行專題製作及展示。
• 課程設計旨在將「微控板、物聯網、車隊管理」等同一系列的相關技術，整併於一個課程中來加以闡述及實作，以使學員能融會貫通物聯網的相關知識及應用。
• 單元一：先從各類微控板及感測裝置的組裝配線講起，然後介紹常用的微控板開發工具，再談到物聯網常用的幾種通訊協定。
• 單元二：採用 MicroPython 來開發應用程式，以示範微控板如何驅動各類型的感測裝置，並展示如何透過各種網路通訊協定來與外部系統連結，以形成物聯網架構。
• 單元三：介紹了 OwnTracks App 和 Traccar 平臺，分別用於 人員定位追踨 及 車隊管理，將物聯網的應用推及至「人車即時位置的感知」層面。
• 單元四：引進了知名的 Node-RED 視覺化 IoT 應用程式開發工具，它是以 Web Application 的形式來扮演 IoT 的訊息控制中心，並提供簡易且可客製化的頁面設計，為「物聯網中央控制平臺」提供了快速導入的解決方案。
• 課程最後，再透過分組專題實作來集思廣益、應證所學，並期許學員回到工作崗位上能應用在其他相關的領域，如：智慧能源、智能農業、智慧工廠、環境監測、車隊追蹤、智慧家居、智能零售、智慧物聯網 等。

　3. 技能：

• 能理解各類微控板及感測裝置的各種 GPIO 引腳配置、規格、及用途，如：Digital, Analog, Touch, PWM, UART, I²C, SPI 等。
• 能操作 Thonny 或 Arduino Lab for MicroPython 整合開發工具，來管理或執行 微控板中的 MicroPython 程式。
• 能善用 MicroPython 來開發 ESP32 微控板 及 各類感測裝置的 應用程式
• 能善用各種物聯網常用的通訊協定，如：TCP Socket, MQTT, HTTP, CoAP, RTSP 等，來開發應用程式，並與外部系統相互溝通。
• 能擷取網路上的 Open Data 開放資料，來模擬 IoT Sensor。
• 能透過手機 OwnTracks App 經由 MQTT Server 將 GPS 即時經緯度座標傳給任何接收端。
• 能在網頁中透過 MQTT over WebSocket 取得資料來源中的經緯度座標，並更新至網頁地圖上。
• 能架設 Traccar Server 建構車隊管理系統，在網頁地圖中實現車輛的位置追蹤、資料收集和管理。
• 能架設 Node.js 後端 JavaScript 程式開發工具，亦能架設 Node-RED Server。
• 能透過 Node-RED 視覺化開發工具，來建置各類 IoT 應用程式的 Flow 流程。
• 能客製化 Node-RED Dashboard 儀表板，來與使用者進行互動，或與外部系統整合。
• 能使用 Node-RED 開發 MVC 架構的網頁應用程式，並將感測器資料存入資料庫中。

　4. 學習成效：

• 培養實務經驗： 透過課程中豐富的實作範例，學員將能夠實際動手應用所學知識，獲得實戰經驗。
• 問題解決技巧： 課程中留有諸多的衍生題目，學員將面臨各種挑戰，也將提升解決問題的能力。
• 團隊協作能力： 分組專題的設計和實作，將培養學員的團隊協作與溝通能力。
• 創意思維培養： 學員透過設計和展示專案，培養創意思維，將理論知識轉化為創新的實踐應用。

　5. 職能級別：

🔸 學員資格

• 學歷：高中/職(含)以上
• 資格條件：
  1. 具備電腦基本操作能力。
  2. 對 Python、JavaScript、或 C++ 等，任一程式語言稍具概念者。
  3. 對 微控板、各類感測裝置、物聯網通訊協定、物聯網整合平臺、人員定位追踨、車隊管理平臺 等，任一主題有興趣者。

🔸 訓練費用編列說明

• 材料費估計： 每位學員約 $666 ~ $700
  • 課程使用之材料清單

課程大綱

🔸 課程進度/內容 ~ 最新版 (8天，待2025提案用)

• 總時數： 48 小時 (8 天，每天 6 小時)

  • day 1 ~ am
    • 課程主題及課綱說明、使用硬體材料清單、作品展示。
    • 常見的 微控制器(MCU) 及 微控板 簡介。
    • 通用型輸入輸出介面(GPIO)簡介：Digital, Analog, Touch, PWM, UART, I2C, SPI 等。
    • 微控板應用程式開發工具 C++ @Arduino IDE、MicroPython @Thonny、YAML @ESPHome 簡介。
    • 物聯網概論：通訊技術、運作概念、系統架構、應用領域、及資訊安全議題

  
  

  • day 1 ~ pm
    • 物聯網常用的網路通訊協定 TCP Socket / MQTT / HTTP / CoAP 簡介，並使用 Python 實作。
    • 應用 Line Notify 發送文字、照片、螢幕截圖、或即時影像 至 LINE App。
    • 應用 Python Flask 框架，執行 HTTP Server 以提供 RESTful API 服務

  
  

  • day 2 ~ am
    • 使用手機 App 來模擬 Web Camera / USB Camera / IP Camera。
    • 常用的視訊串流協定 RTSP / M-JPEG 簡介，並使用 Python 實作。
    • 使用 Python ＋ OpenCV 擷取 Camera 影像 或 Media Streaming 媒體串流。
    • 課程硬體材料發放、組裝、腳位配置說明

  
  

  • day 2 ~ pm
    • 安裝 ESP32 專用的 USB 驅動程式
    • 安裝 Python ＋ ESPHome Module 以編譯 YAML 代碼、並將 Firmware 燒錄至 ESP 微控板
    • 課程作品 接電實測及解說

  
  

  • day 3 ~ am
    • MicroPython 開發環境安裝、準備。
    • 管理、執行 微控板中的 Python 程式碼。
    • MicroPython IDE 整合開發環境 Thonny 簡介、安裝。
    • MicroPython 基礎應用，搭配：
      LED、繼電器、手觸按鍵、紅外線接近感應開關、光敏感應開關、溫濕度感測器、超音波測距模組、LED 全彩燈條、數字時鐘 LED 顯示器、紅外線發射器/接收器、亮度感測器。

  
  

  • day 3 ~ pm
    • MicroPython 應用在 PWM 介面，包含：PWM 呼吸燈、使用無源蜂鳴器撥放 RTTTL 旋律、Servo 伺服馬達。
    • MicroPython 應用在 Touch 介面，包含：七彩水果燈、水果電子琴。
    • MicroPython 進階應用，包含：
      在 OLED 螢幕中顯示文字及圖檔、RFID / NFC 感應模組、經由 UART 與其他微控板進行資料傳輸。

  
  

  • day 4 ~ am
    • MicroPython 網路通訊應用程式開發：TCP Socket / MQTT / HTTP / CoAP
    • MicroPython 範例實作：網路校時、發送 LINE Notify 圖文訊息。
    • 在 ESP32 微控板中使用 Bluetooth (BLE) 與手機通訊。
    • 在 ESP32 微控板中使用 ESP-NOW 專屬協定來與其他 ESP 微控板進行無線通訊。
    • MicroPython Multi-Threading 多執行緒(多工/非同步/非同線程) 應用。(僅供參考)

  
  

  • day 4 ~ pm
    • 擷取 Open Data 開放資料，來模擬 IoT Sensor。
    • 採用 JSONPath 剖析、過濾 Open Data JSON 格式中所需的部份資料。
    • Mobile Device Tracking 軌跡追蹤 (by OwnTracks 手機 App ~ MQTT)

  
  

  • day 5 ~ am
    • 安裝 Traccar Server 開源軟體，應用在 Fleet Management 車隊管理。
    • 手機安裝 Traccar Client App，以回報經緯度座標至 Traccar Server。
    • 在 Browser 取得「經緯度座標」並更新在網頁地圖上。(僅供參考)

  
  

  • day 5 ~ pm
    • Node.js 開發工具 簡介、安裝、及 npm 套件管理。
    • Node.js 後端 JavaScript 範例程式實作。
    • 採用 Node.js 的 http 或 https 套件來實作 Web Server 網頁服務 及 HTTP Client Rquest 網頁請求。
    • Node-RED 簡介、線上學習資源、執行環境安裝、啟動。
    • Node-RED 基本操作 ～ Node 節點、Flow 流程、Icon 圖
    • Node-RED Manage Palette ～ 管理擴充模組 Modules 以加入更多樣的 Node 節點

  
  

  • day 6 ~ am
    • 在 Node-RED 中使用 Dashboard 儀表板，快速產製各式表單或圖表。
    • Node-RED 進階操作 ~ 「功能」類型的節點
    • 使用 Node-RED 內建的網路通訊 Node 節點，如：TCP, UDP, MQTT, Websocket, HTTP 等，來與外部系統交換訊息。
    • 使用 Node-RED 發送 LINE Notify。
    • 在 Node-RED 中解析 Open Data / API 回傳的特定資料格式，如：CSV, JSON, HTML。

  
  

  • day 6 ~ pm
    • 透過 Dashboard 儀表板客製化的 UI 來與 外部系統 交換訊息
    • 應用 Dashboard 儀表板的互動式表單，來查詢 Open Data / Open API、並顯示結果，如：
      YouBike、河川水位、各縣市人口密度等範例。
    • 定時讀取 Open Data / Open API 以繪製圖表：
      1. 臺北市河川之水位 即時資料，並以 Line Chart 定時更新顯示「某河川的水位變化狀況」。
      2. 臺灣 各鄉鎮市區人口密度 資料集，並以 Bar Chart 顯示「臺北市 各行政區 人口數」。
      3. YouBike 2.0 臺北市公共自行車 即時資訊，並以 Pie Chart 定時更新顯示「某站點之可借車、可還車數量」。
      4. 將 YouBike 2.0 臺北市公共自行車 所有站點的即時資訊，透過 web-worldmap 節點，展現在網頁地圖中。
    • 更多 Flow & Dashboard 範例實作、展示
    • 使用 Node-RED 的 Template 節點，來製作客製化的全版頁面。

  
  

  • day 7 ~ am
    • 在 Node-RED 與 ESP32 微控板 之間，透過 MQTT 來交換訊息

  
  

  • day 7 ~ pm
    • 將來自 感測器 或 Open Data 的資料存入 Database 資料庫中。
    • 在 Node-RED 中開發 MVC 架構的網頁應用程式。

  
  

  • day 8 ~ am
    • 分組專題 選題討論。
    • 分組專題 製作。

  
  

  • day 8 ~ pm
    • 分組專題 展示。
    • 討論、補充 ＆ 回饋。

🔸 課程進度/內容 ~ 新版 (8天。2024已申報)

• 總時數： 48 小時 (8 天，每天 6 小時)

  • day 1 ~ am
    • 課程主題及課綱說明、使用硬體材料清單、作品展示。
    • 常見的 微控制器(MCU) 及 微控板 簡介。
    • 通用型輸入輸出介面(GPIO)簡介：Digital, Analog, Touch, PWM, UART, I2C, SPI 等。
    • 微控板應用程式開發工具 C++ @Arduino IDE、MicroPython @Thonny、YAML @ESPHome 簡介。

  
  

  • day 1 ~ pm
    • 物聯網概論：通訊技術、運作概念、系統架構、應用領域、及資訊安全議題
    • 物聯網常用的網路通訊協定 TCP Socket / MQTT / HTTP / CoAP 簡介，並使用 Python 實作。
    • 應用 Line Notify 發送文字、照片、螢幕截圖、或即時影像 至 LINE App。
    • 應用 Python Flask 框架，執行 HTTP Server 以提供 RESTful API 服務

  
  

  • day 2 ~ am
    • 常用的視訊串流協定 RTSP / M-JPEG 簡介，並使用 Python 實作。
    • 使用手機 App 來模擬 Web Camera / USB Camera / IP Camera
    • 使用 Python ＋ OpenCV 擷取 Camera 影像 或 Media Streaming 媒體串流

  
  

  • day 2 ~ pm
    • 課程硬體材料發放、組裝、腳位配置說明
    • 安裝 ESP32 專用的 USB 驅動程式
    • 安裝 Python ＋ ESPHome Module 以編譯 YAML 代碼、並將 Firmware 燒錄至 ESP 微控板
    • 課程作品 接電實測及解說

  
  

  • day 3 ~ am
    • MicroPython 開發環境安裝、準備。
    • 管理、執行 微控板中的 Python 程式碼。
    • MicroPython IDE 整合開發環境 Thonny 簡介、安裝。
    • MicroPython 基礎應用，搭配：
      LED、繼電器、手觸按鍵、紅外線接近感應開關、光敏感應開關、溫濕度感測器、超音波測距模組、LED 全彩燈條、數字時鐘 LED 顯示器、紅外線發射器/接收器。

  
  

  • day 3 ~ pm
    • MicroPython 應用在 PWM 及 Touch 介面，包含：
      PWM 呼吸燈、使用無源蜂鳴器撥放 RTTTL 旋律、Servo 伺服馬達、七彩水果燈、水果電子琴。
    • MicroPython 進階應用，包含：
      在 OLED 螢幕中顯示文字及圖檔、RFID / NFC 感應模組、經由 UART 與其他微控板進行資料傳輸。

  
  

  • day 4 ~ am
    • MicroPython 網路通訊應用程式開發：TCP Socket / MQTT / HTTP / CoAP
    • MicroPython 範例實作：網路校時、發送 LINE Notify 圖文訊息。
    • 在 ESP32 微控板中使用 Bluetooth (BLE) 與手機通訊
    • 在 ESP32 微控板中使用 ESP-NOW 專屬協定來與其他 ESP 微控板進行無線通訊。
    • MicroPython Multi-Threading 多執行緒(多工/非同步/非同線程) 應用

  
  

  • day 4 ~ pm
    • 擷取 Open Data 開放資料，來模擬 IoT Sensor。
    • 採用 JSONPath 剖析、過濾 Open Data JSON 格式中所需的部份資料。
    • 使用手機 OwnTracks App 讀取手機所在的經緯度座標，透過 MQTT 推播，並更新在 PC 端的網頁地圖上。
    • 透過手機 Browser 提供的 GeoLocation API 取得手機所在座標，並更新在手機端的網頁地圖上。

  
  

  • day 5 ~ am
    • 安裝 Traccar Server 開源軟體，應用在 Fleet Management 車隊管理。
    • 手機安裝 Traccar Client App，以回報經緯度座標至 Traccar Server。

  
  

  • day 5 ~ pm
    • Node.js 開發工具 簡介、安裝、及 npm 套件管理。
    • Node.js 後端 JavaScript 範例程式實作。
    • 採用 Node.js 的 http 或 https 套件來實作 Web Server 網頁服務 及 HTTP Client Rquest 網頁請求。
    • Node-RED 簡介、線上學習資源、執行環境安裝、啟動。
    • Node-RED 基本操作 ～ Node 節點、Flow 流程、Icon 圖
    • Node-RED Manage Palette ～ 管理擴充模組 Modules 以加入更多樣的 Node 節點

  
  

  • day 6 ~ am
    • 在 Node-RED 中使用 Dashboard 儀表板，快速產製各式表單或圖表。
    • Node-RED 進階操作 ~ 「功能」類型的節點
    • 使用 Node-RED 內建的網路通訊 Node 節點，如：TCP, UDP, MQTT, Websocket, HTTP 等，來與外部系統交換訊息。
    • 使用 Node-RED 發送 LINE Notify。
    • 在 Node-RED 中解析 Open Data / API 回傳的特定資料格式，如：CSV, JSON, HTML。

  
  

  • day 6 ~ pm
    • 透過 Dashboard 儀表板客製化的 UI 來與 外部系統 交換訊息
    • 應用 Dashboard 儀表板的互動式表單，來查詢 Open Data / Open API、並顯示結果，如：YouBike、河川水位、各縣市人口密度等範例。
    • 更多 Flow & Dashboard 範例實作、展示
    • 使用 Node-RED 的 Template 節點，來製作客製化的全版頁面。

  
  

  • day 7 ~ am
    • Open Data 整合應用範例實作：
      1. 臺北市河川之水位 即時資料，並以 Line Chart 定時更新顯示「某河川的水位變化狀況」。
      2. 臺灣 各鄉鎮市區人口密度 資料集，並以 Bar Chart 顯示「臺北市 各行政區 人口數」。
      3. YouBike 2.0 臺北市公共自行車 即時資訊，並以 Pie Chart 定時更新顯示「某站點之可借車、可還車數量」。
      4. 將 YouBike 2.0 臺北市公共自行車 所有站點的即時資訊，透過 web-worldmap 節點，展現在網頁地圖中。

  
  

  • day 7 ~ pm
    • 將來自 感測器 或 Open Data 的資料存入 Database 資料庫中。
    • 在 Node-RED 中開發 MVC 架構的網頁應用程式。

  
  

  • day 8 ~ am
    • 分組專題 選題討論。
    • 分組專題 製作。

  
  

  • day 8 ~ pm
    • 分組專題 展示。
    • 討論、補充 ＆ 回饋。

🔹 課程進度/內容 ~ 舊版 (8天)

• 總時數： 48 小時 (8 天，每天 6 小時)

  • day 1 ~ am
    • 物聯網、車隊追蹤管理 實作技術簡介。
    • 各式微控板、及各式感測元件簡介。
    • 通用型輸入輸出介面(GPIO)簡介，如：Digital, Analog, Touch, PWM, UART, I2C, SPI 等。
    • 微控板應用程式語言及開發工具簡介，含：C++ @Arduino IDE、MicroPython @Thonny、YAML @ESPHome。

  
  

  • day 1 ~ pm
    • 物聯網常用的網路通訊協定簡介，含：TCP Socket / MQTT / HTTP / CoAP，並使用 Python 實作。
    • 應用 Line Notify 發送文字、照片、螢幕截圖、或即時影像 至 LINE App。
    • 透過 Mobile App 將手機變身為 IP Camera，並使用 OpenCV 擷取 Video Streaming 媒體串流。

  
  

  • day 2 ~ am
    • 課程材料組裝，含：NodeMCU-32S、各類傳感器、及引腳配置。
    • 安裝 Python 及 ESPHome Module 做為編譯 YAML 代碼的工具，並將 Firmware 燒錄至 ESP 微控板。
    • 採用 ESPHome 製作範例腳本，進行所有元件的實測及操作。

  
  

  • day 2 ~ pm
    • Thonny 整合開發環境簡介。
    • 管理、執行 微控板中的 MicroPython 程式碼。
    • MicroPython 基礎應用程式開發，搭配：
      LED、繼電器、手觸按鍵、紅外線接近感應開關、光敏感應開關、溫濕度感測器、超音波測距模組、LED 全彩燈條、數字時鐘 LED 顯示器、紅外線發射器/接收器。

  
  

  • day 3 ~ am
    • MicroPython 進階應用程式開發，包含：
      PWM 呼吸燈、使用無源蜂鳴器撥放 RTTTL 旋律、Servo 伺服馬達、在 OLED 螢幕中顯示文字及圖檔、RFID / NFC 感應模組、經由 UART 與其他微控板進行資料傳輸。

  
  

  • day 3 ~ pm
    • MicroPython 網路通訊應用程式開發，包含：
      TCP Socket / MQTT / HTTP / CoAP 網路通訊、網路校時、發送 LINE Notify 圖文訊息。
    • 在 ESP32 微控板中使用 Bluetooth (BLE) 與手機通訊、及 ESP-NOW 專屬協定來與其他 ESP 微控板進行無線通訊。
    • MicroPython 多執行緒(多線程/非同步)應用程式開發技術實作。

  
  

  • day 4 ~ am
    • 擷取 Open Data 開放資料，來模擬 IoT Sensor。
    • 採用 JSONPath 剖析、過濾 Open Data JSON 格式中所需的部份資料。
    • GPS Device Tracking 軌跡追蹤 ～ 手機 OwnTracks App 讀取經緯度座標，透過 MQTT 發送，並更新在網頁地圖上。

  
  

  • day 4 ~ pm
    • 安裝 Traccar Server 開源軟體，應用在 Fleet Management 車隊管理。
    • 手機安裝 Traccar Client App，以回報經緯度座標至 Traccar Server。

  
  

  • day 5 ~ am
    • Node.js 開發工具 簡介、安裝、及 npm 套件管理。
    • Node.js 後端 JavaScript 範例程式實作。
    • 採用 http 或 https 套件來實作 Web Server 網頁服務 及 HTTP Client Rquest 網頁請求。

  
  

  • day 5 ~ pm
    • Node-RED 簡介、線上學習資源、執行環境安裝。
    • Node-RED 基本操作，包含：
      1. Node ～ 各類型節點、
      2. Manage Palette ～ 管理擴充模組 Modules、
      3. Flow 流程 ～ 以視覺化的方式開發應用程式、

  
  

  • day 6 ~ am
    • 使用 Node-RED 內建的網路通訊 Node 節點，如：TCP, UDP, MQTT, Websocket, HTTP 等，來與外部系統交換訊息。
    • 在 Node-RED 中解析 Open Data / API 回傳的特定資料格式，如：CSV, JSON, HTML。

  
  

  • day 6 ~ pm
    • 在 Node-RED 中使用 Dashboard 儀表板，快速產製各式表單或圖表。
    • 應用 Dashboard 儀表板的互動式表單，來查詢 Open Data / Open API、並顯示結果。
    • 使用 Node-RED 的 Template 節點，來製作客製化的全版頁面。

  
  

  • day 7 ~ am
    • Open Data 整合應用範例實作：
      1. 臺北市河川之水位 即時資料，並以 Line Chart 定時更新顯示「某河川的水位變化狀況」。
      2. 臺灣 各鄉鎮市區人口密度 資料集，並以 Bar Chart 顯示「臺北市 各行政區 人口數」。
      3. YouBike 2.0 臺北市公共自行車 即時資訊，並以 Pie Chart 定時更新顯示「某站點之可借車、可還車數量」。
      4. 將 YouBike 2.0 臺北市公共自行車 所有站點的即時資訊，透過 web-worldmap 節點，展現在網頁地圖中。

  
  

  • day 7 ~ pm
    • 將來自 感測器 或 Open Data 的資料存入 Database 資料庫中。
    • 在 Node-RED 中開發 MVC 架構的網頁應用程式。

  
  

  • day 8 ~ am
    • 分組專題 選題討論。
    • 分組專題 製作。

  
  

  • day 8 ~ pm
    • 分組專題 展示。
    • 討論、補充 ＆ 回饋。

🔹 課程進度/內容 ~ 舊版 (7天)

課程簡介