博碩士論文 106553003 詳細資訊




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姓名 楊松儒(SungJu Yang)  查詢紙本館藏   畢業系所 通訊工程學系在職專班
論文名稱 基於無伺服器運算之智慧農業雲端系統設計與研究
(Design and Research of Smart Agriculture Cloud Systems Base On Serverless Operation)
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摘要(中) 近年來智慧農業的實現,不論是感測數據的分析、無人機巡田後影像上傳的處理、乃至與物聯網的農業相關應用或農業自動化的實現,最終多數仍需仰賴雲端服務的幫助,然而雲建置的成本高昂,絕非多數企業與農民所能負擔。即便有些現有的雲服務可使用,如感測器模組供應商所提供的雲服務,仍需受限於供應商對雲系統的相關限制,缺乏彈性。
  本論文提出以無伺服器運算(Serverless)為開發核心的雲架構,能有效降低企業及農民佈建智慧農業雲端系統的成本,取代傳統伺服器架構的雲服務,除了省去傳統伺服器與網路設備及相關軟硬體購置與佈建的費用,也降低了雲佈署的難度與後續維護的維運成本,且大幅提升了系統的收縮彈性與高可用性,在實際與LoRa node農業感測器搭配佈署並針對其使用成本進行演算後,實驗結果驗證了其適用性。
  此種模式的雲架構並不受限於農業運用,也適用於任何以事件而觸發運算的情境,例如: 使用者點選軟體應用程式上的功能、互動式機器人等;此種抽象化式的雲架構佈署,提供企業與農民一個佈署成本或使用雲服務時,成本更低廉的智慧農業雲端系統架構。
摘要(英) Recently, the realization of smart agriculture, whether it is data analyzing, or image uploading to the cloud after drone tracking, or even the implementation of agricultural related applications or automation, ultimately are all utilizing cloud services. But the high cost of cloud implementation is not affordable by most enterprises and farmers. Even if some existing cloud services are available, such as the sensor module suppliers, the service is still constrained by the cloud system feature limitations and lack of flexibility.
This paper proposes a cloud architecture with serverless as the core development, which can effectively reduce the cost of enterprises and farmers deploying smart agriculture cloud systems to replace the existing traditional server architecture services. The lower cost of hardware and software implementation also reduces the difficulty of cloud implementation and the subsequent maintenance cost. In the meantime it also improves the flexibility and usability of the system significantly. After the deployment and the cost reduction of its use, the experimental result of the LoRa node agricultural sensor does help improving farmer’s crop productivity.
This model is not limited to agricultural applications, but it can potentially be applied to other areas, such as: software applications, interactive robots, etc., to improve business performance and productivity.
關鍵字(中) ★ 智慧農業
★ 物聯網
★ 無伺服器運算
關鍵字(英) ★ Smart agriculture
★ IoT
★ Serverless
★ LoRa
論文目次 目錄
摘要 I
Abstract II
誌謝 III
目錄 IV
圖目錄 VII
表目錄 IX
第一章 序論 1
1.1. 前言 1
1.2. 研究動機 1
1.3. 研究方向 2
1.4. 論文架構 3
第二章 相關研究背景 4
2.1. 資料感測與LoRa傳輸 4
2.1.1. 微型電腦–樹莓派 4
2.1.2. 農業環境感測器 6
2.1.3. LoRa傳輸技術簡介 11
2.2. AWS相關雲服務介紹 14
2.2.1. EC2(Elastic Cloud Computing) 17
2.2.2. API Gateway 21
2.2.3. Lambda 24
2.3. Line服務介紹 26
2.4. Mongo DB 28
2.5. 農業雲端系統架構探討 29
2.5.1. 實體伺服器佈建架構探討 29
2.5.2. 虛擬伺服器佈建架構探討 32
2.5.3. 無伺服器化農業雲端系統架構探討 33
2.5.4. 傳統農業雲架構與無伺服器運算農業雲架構比較 34
第三章 系統架構設計 36
3.1. 系統架構設計 36
3.2. 基礎設施端設計 37
3.3. 雲服務端設計 38
3.4. 互動式機器人端設計 40
第四章 系統驗證 42
4.1. 本實驗系統架構驗證 42
4.1.1. 系統與裝置驗證 44
4.2. 雲端系統架構驗證–基礎設施端 45
4.2.1. 驗證結果 - LoRa node 45
4.2.2. 驗證結果 - LoRa Gateway 50
4.3. 雲端系統架構驗證–雲服務端 50
4.3.1. 驗證結果 - AWS API Gateway 50
4.3.2. 驗證結果 - 無伺服器運算 51
4.4. 雲端系統架構驗證 - 互動式機器人端 55
4.4.1. 驗證結果 - Line_bot機器人 55
4.5. 雲端系統架構驗證–無伺服器運算成本演算 57
4.5.1. 實驗成本演算 - AWS API Gateway 57
4.5.2. 實驗成本演算 - AWS Lambda 60
4.6. 實驗成本總結 62
第五章 結論與未來展望 63
5.1. 結論 63
5.2. 未來展望 65
參考文獻 66
參考文獻 〔1〕 樹莓派 Raspberry Pi 3 Model B
https://goods.ruten.com.tw/item/show?21824208833461
〔2〕 台灣物聯網科技
https://www.taiwaniot.com.tw/product/土壤濕度傳感器模組-土壤濕度計檢測模組-類比信號/
〔3〕 台灣物聯網科技
https://www.taiwaniot.com.tw/product/grove-sunlight- sensor-陽光感測器/
〔4〕 台灣物聯網科技
https://www.taiwaniot.com.tw/product/dht22-溫度模組-濕度模組-溫濕度模組-dht22/
〔5〕 台灣物聯網科技
https://www.taiwaniot.com.tw/product/dht22-am2302-奧松電容式數字溫濕度感測器/
〔6〕 台灣物聯網科技
https://www.taiwaniot.com.tw/product/water-sensor-水位感測器/
〔7〕 kknews,5分鐘搞清楚LoRa技術是什麼
https://kknews.cc/zh-tw/tech/8m2glpl.html
〔8〕 吳柏穎,運用LoRa技術實現IoT平台之開發,義守大學電子工程學系,碩士學位論文,106級
〔9〕 商周,熬十年,變Amazon金雞母!亞馬遜的雲端服務公司
AWS,獲利竟超過母公司電商事業
https://www.businessweekly.com.tw/article.aspx?id=18794&type=Blog&p=1
〔10〕 中時電子報,雲端商機大亞馬遜AWS年營收達8000億元
https://www.chinatimes.com/realtimenews/20190201001812-260410?chdtv
〔11〕 關於AWS
https://aws.amazon.com/tw/about-aws/
〔12〕 科技新報,耗時 7 年,Netflix 終將數據資料搬移至AWS
https://technews.tw/2016/02/16/completing-the-netflix-cloud-migration/
〔13〕 AWS雲端產品
https://aws.amazon.com/tw/products/
〔14〕 eWays,不靠黑科技,AWS坐穩雲端龍頭的秘訣是什麼
https://www.e-ways.com.tw/index.php?option=articles&task=showpage&id=437
〔15〕 台灣的WEB工程師,(八)API Gateway-AWS經驗教學
akuma1.pixnet.net/blog/post/306807820-(八)api-gateway--aws經驗教學
〔16〕 Amazon API Gateway 功能
https://aws.amazon.com/tw/api-gateway/features/?nc1=h_ls
〔17〕 AWS Lambda大躍進的真義:Part 1
https://www.ithome.com.tw/news/112427
〔18〕 LINE Engineering,開發LINE聊天機器人不可不知的十件事
https://engineering.linecorp.com/zh-hant/blog/line-device-10/
〔19〕 Moko365,Android、HTML5、Node.js、IoT 與 Blockchain高 品質訓練課程供應者
https://www.moko365.com/enterprise/html5-web-frontend-suite
〔20〕 kknews,針對中小企業 戴爾推出R230機架伺服器
https://kknews.cc/zh-tw/digital/j6kl4gp.html
〔21〕 AWS Lambda定價
https://aws.amazon.com/tw/lambda/pricing/
〔22〕 AWS API Gateway 定價
https://aws.amazon.com/tw/api-gateway/pricing/
〔23〕 AWS API Gateway資料傳輸定價
https://aws.amazon.com/tw/ec2/pricing/on-demand/
〔24〕 GSN 政府網際服務網 機房租用(IDC)費率表
https://gsn.nat.gov.tw/idc_6.html
指導教授 吳中實 審核日期 2019-7-25
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