崑 山 科 技 大學

資訊工程系

學 生 專 題 製 作 報 告

智慧冰箱食物狀態查詢系統

The Smart Refrigerator Of

Food Status Inquiry System

指導教授：林建良

專題組員：陳諭萱 學號： 4010E002

黃志雄 4010E018

中華民國 105 年 07 月

I

II

智慧冰箱食物狀態查詢系統

陳諭萱 黃志雄

崑山科技大學資訊工程系

摘 要

「民以食為天」，食物對於生物來說，便是最基本的生存條件之一，而自古

保存的食物方式千百種，例如：製成醃漬品、秋末冬初的時河道旁掘一深穴並一

旁鋪稻草後引其河水入內，深冬結冰等。而隨著科技的進步，發明了冰箱，甚至

邁入滿街喊著物聯網的現今，我們則有更聰明的保存、以及管理方式。

本研究專題主題為近幾年開始慢慢越來越多人使用的「智慧冰箱」，冰箱是

日常生活中必備電器之一，並且是二十四小時運作的電器產品。傳統的冰箱功能

很簡單：確保食物新鮮及保溫。但常會出現一個問題，以往家庭中的冰箱都堆積

許多食品，在許多雜亂食品的冰箱裡尋找自己想要的食材都會花上較長時間，而

冰箱門打開會造成冰箱內的溫度升高，冰箱則會消耗更多電能來保持冰箱內的溫

度。甚至會忽略了冰箱內的過期食材，若我們在每天使用的冰箱下一點功夫，使

它更有智慧。且在繁忙外出中，若想買點食材回家，也可以隨時用手機查看冰箱

食物的庫存及狀態，更省時且達到節能省碳的效果，也減少不必要的時間與資源

浪費。

現今雲端技術已深入到各個領域，缺少不了的網路與生活緊緊聯繫著，所以

促成了物聯網的時代來臨，智慧家電、智慧雲插座，而冰箱是否也能用雲端來管

理呢？答案是肯定的。本研究以手機 NFC掃描冰箱裡的食材條碼，將食材的名

稱、放入時間、保存期限、數量等資訊存入雲端，再結合智慧型手機瀏覽網頁系

統，使用者可隨時了解冰箱現況，也會從 APP發出食物過期時間追蹤預警，讓使

用者更能隨時掌握冰箱的狀態

關鍵字 : 雲端運算、智慧家電、智慧冰箱、NFC。

III

The Smart Refrigerator Of

Food Status Inquiry System

Chen Yu Hsuan Huang Chih Hsiung

Department of Information Engineering , Kun Shan University of Technology

Abstract

“ Food is the first necessity of the people ” , Food for the creatures, is one of

the most basic living conditions, and the food has always been saved in countless

ways, for example: made pickles, when the river next to Qiumodongchu dig a deep

hole and a Lead after laying next to their straw into the water, the depths of

winter icing. With the advancement of technology, the invention of the

refrigerator, or even into the streets shouting of things now, we will have to save

smarter, and management.

In this study, a topical theme for the past few years, more and more people

began to slowly use "wisdom fridge" refrigerator is one of the essential electrical

appliances in daily life, and twenty-four-hour operation of electrical products.

Traditional refrigerator function is very simple: to ensure the food fresh and warm.

But often there will be a problem in the past, the family refrigerator are stacked

many foods, many messy food in the refrigerator to find their desired ingredients

will take a long time, and the refrigerator door open causing the temperature inside

the refrigerator will increase, refrigerator it will consume more energy to maintain

the temperature inside the refrigerator. Even ignore the expired ingredients in the

refrigerator, if we use every day in the fridge some effort to make it more wisdom.

In a busy and out, if you want to buy the ingredients to go home, you can always

use the phone to view the status of inventory and food refrigerator, but also save

time and achieve energy-saving effect of carbon, but also reduce the unnecessary

waste of time and resources.

IV

Today the cloud has penetrated into all areas, not lack of network life closely

linked, it contributed to the era of things, wisdom appliances, wisdom cloud outlet

and whether the refrigerator can also use the cloud to manage it? The answer is

yes. In this study, mobile phone NFC to scan the barcode fridge ingredients, the

name of the ingredients, add time, shelf life and quantity of information stored in

the cloud, combined with the smartphone browsing system, users can keep abreast

of the status of the refrigerator, will emanating from APP food expiration warning

track, allowing users to better keep track of the status of the refrigerator

Keywords: cloud computing, smart appliances, smart refrigerators, NFC

V

誌 謝

本專題報告得以順利完成，首先必須感謝本組的夥伴共同努力，更感謝林建

良老師的指導，以及給予我們很多的協助，並且不厭其煩地與我們討論本專題細

節事項，一路上來修修改改，以及碰到許多困難，或者想法轉不過來，林建良老

師都非常非常耐心的引導我們，並鼓勵我們可以從多個角度，以及方式去解決當

前遇到的困難。

接著感謝同組夥伴這段時間的努力，雖然偶有爭吵，或者時間上無法配合，

我們還是一起面對並處理，討論出讓專題能順利進行，夥伴們也認真對於自己負

責的範圍，互相包容和體諒，所以才能夠順利的完成此專題到結束。

最後再次感林建良老師的指導，讓我們能在這大學中的最後一年，不只

學以致用，也藉此學到新的、甚至更深入的專業知識，在此獻上最大謝意。

VI

目 錄

頁數 專題報告授權同意書------------------------------------

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I

中文摘要 -------------------------------------------

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II

英文摘要 -------------------------------------------

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III

誌謝 -------------------------------------------

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VI

目錄 -------------------------------------------

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VI

圖目錄 -------------------------------------------

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VI

符號說明 -------------------------------------------

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IX

一、 緒論 1

1.1 研究動機與目的 1

1.2 研究背景 1

1.3 研究方法與系統概述 2

1.4 論文內容概述 2

二、 研究背景與文獻探討 3

2.1 冰箱系統部分 3

2.1.1 物聯網應用 3

2.1.2 RFID 3

2.1.3 NFC近場通訊 3

NFC應用基本類型 4

NFC應用實例 5

2.1.6 MIFARE讀卡機 6

2.2 手機 APP部分 6

2.2.1 Android系統架構 6

2.2.2 Android Studio 7

2.3 網頁管控部分 8

2.3.1

XAMPP 8

2.3.2 HTML 8

2.3.3 PHP 9

2.3.4 MariaDB 9

2.4 現代冰箱趨勢 9

三、 系統與架構 12

3.1 系統架構

12

VII

頁

3.2 系統功能圖 13

3.3 網頁管控樹狀圖 14

3.4 手機 APP樹狀圖 15

四、 系統實現 16

4.1 使用工具與軟體開發版本 16

4.2 MIFARE讀卡機 PIMF-18 16 4.2.1 MIFARE讀卡機工作流程

17

4.2.2 MIFARE讀卡機 PIMF-18規格 17

4.3 手機 APP系統實現 18

4.4 網頁管控資料庫系統實現 20

4.4.1 XAMPP建置 20

4.4.2 XAMPP Port常見問題排除 24

五、 結論與未來展望 27

5.1 未來展望與其他技術 27

5.1.1 視覺影像偵測技術 27

5.1.2 紅外線清理 27

5.2 結論 28

參考文獻 29

VIII

圖 目 錄

頁

數 圖 2.1 NFC裝置流程 5

圖 2.2 LG電子 NFC 應用圖 5

圖 2.3 Android 系統架構圖 7

圖 2.4 Android Studio開發介面 UI 7

圖 2.5 HTML語法範例 9

圖 2.6 現代智慧冰箱 10

圖 2.7 現代冰箱溫度感應 11

圖 2.8 冰箱標籤辨識圖例 11

圖 3.1 系統架構圖 12

圖 3.2

系統流程

圖

系統功能圖 13

圖 3.3 網頁管控樹狀圖 14

圖 3.4

手機使用

流程圖

手機 APP樹狀圖 15

圖 4.1 軟硬體需求 16

圖 4.2 MIFARE讀卡機 17

圖 4.3 MIFARE規格 18

圖 4.4 手機 APP登入畫面 18

圖 4.5

NFC近場

通訊應用

流程圖

手機主畫面及食材顯示 19

圖 4.6 冰箱資訊與食材筆記 19

圖 4.7

XAMPP

Control

Panel

v3.2.2版

本

XAMPP Control Panel v3.2.2 版本 20

圖 4.8

TCP位置

及 Port

顯示

XAMPP Netstst 顯示 21

圖 4.9

Netstst

打開 Port

顯示圖

XAMPP TCP 位置及 Port顯示圖 21

圖 4.10 XAMPP成功開啟範例 22

圖 4.11 phpMyAdmin 資料庫頁面 22

圖 4.12

搜尋類

搜尋類別圖 23

圖 4.13 資料庫顯示 23

圖 4.14 食材詳細營養標示資訊圖 24

圖 4.15 XAMPP Port 問題 24

圖 4.16 XAMPP修正第一步 25

圖 4.17 XAMPP修正第二步 25

圖 4.18 XAMPP修正第三步 26

圖 4.19 XAMPP修正完成圖 26

圖 5.1 視覺型火災偵測技術 27

圖 5.2 專題連結示意圖 28

IX

符 號 解 說

W:瓦

Hz:頻率

DC:直流

BPS:傳

1

一.緒論

冰箱是每個家庭中不可或缺的家電之一，隨著環境的變遷與氣候的異變，環

保這件事，開始讓人們在意，甚至投注更多的資源去關注這一塊。節能是現在所

有家電的基本功能，而除了節能的議題，科技日新月異的進步，也使智慧家電越

來越盛行，除了溫控、天氣、加入跟家中的家電互聯的應用等。家庭主婦最重視

的非食材新鮮以及數量控管莫屬，因此本專題將針對這兩個議題做探討與實現。

此章節介紹本專題研究動機以及目的，有時奔波在外，往往一忙碌，有些事

情容易忘記，要做食材的採買時，會出現不確定冰箱是否有該食材，甚至數量以

及保存期限不確定的狀況，造成時間上浪費或者採買上的不便。

現代人手一隻智慧型手機，我們利用手機聯結冰箱，將冰箱內所有時才訊息

及時傳送至手機，能隨時查看冰箱情形，更能控管食材數量到達不浪費與節能的

目標。

1.1 研究動機與目的

近年來資訊科技的快速發展，各式各樣的３C產品一件件的推出，加上能源

耗竭與綠色能源等環保問題都是必須正視的課題，為了確保食物新鮮及保溫，以

往家庭中的冰箱都堆積許多食品，在繁雜許多物品的冰箱裡尋找自己想要的食材

都會花上較長時間，而冰箱門打開會造成冰箱內的溫度升高，冰箱則會消耗更多

電能來保持冰箱內的溫度，甚至會忽略了冰箱內的過期食材，若我們在每天使用

的冰箱下一點功夫，使它更有智慧，就可以達到節能省碳的效果。

此專題目的為提醒使用者食物的保存期限警示，食物庫存量提醒使用者購買

食材，手機 NFC與冰箱資料庫傳輸資料讓使用者外出時方便得知冰箱內容物，以

利使用者即時得知方便在外添購食材。

1.2 研究背景

現代的冰箱大多開始出現恆溫控溫冰箱，綠能科技開始漸漸發展，提倡節約能源為主要，但如果冰箱內容物過於繁多時，相對的使用者才冰箱中找尋食材

時，除了花費相當多的時間之外，冰箱門在開啟當中，溫度流失也相當迅速，冰

箱也需花更多的電力維持原來的冰箱溫度，因此我們在這專題當中，增加了冰箱

資料庫供管理者使用之外，也增加了手機 APP即時掌控冰箱現有資訊以及現有食

材，供使用者在外出時即時得知冰箱內現有食材，也減少使用者買過多的食材，

減少不必要的浪費，手機在現代當中為人們重要的工具，因此我們也在手機這工

具上增加 APP的使用，讓使用者攜帶更方便。

2

1.3 研究方法與系統概述

智慧冰箱食物狀態查詢系統主要分成三大使用端，分別為冰箱使用端，手機

APP使用端與網頁管控端。

冰箱使用端 :

1. 冰箱面板顯示有兩部分，分別為查詢現有食材資訊與食譜查詢。

2. 也利用 NFC傳輸可將手機直接感應傳輸資料於手機中。

手機 APP端 :

1. 登入系統採 Facebook 帳號綁定方式登入及帳密記憶協助使用者登入。

2. 主畫面分為四個部分，分別冰箱資訊，食材查詢，食材筆記本與帳號登出。

3. 冰箱資訊為即時得知冰箱現有溫度資訊。

4. 食材筆記本為供使用者外出添購食材前可方便記錄。

網頁管控端 ：

1. 資料管控分別為三個部分，分別為食材資訊，食譜資訊以及帳號管理。

2. 食材資訊需打入食材名稱，數量，購買日期及賞味期限才能新增食材。

3. 食譜資訊需打入食材需求以及烹調做法才能新增食譜。

4. 帳號管理為使用者使用手機 APP與 Facebook 帳號綁定的登入記錄。

1.4 論文內容概述

本專題第二章將會依據運用的關鍵技術以及環境來探討其特色及相關應用，第三章介紹本專題的主要功能及系統硬體和軟體的架構，第四章將會展示本專題

系統實現之過程與系統畫面，第五章為整套系統之結論及未來目標。

3

二.研究背景與文獻探討

此章節主要介紹本專題冰箱系統，介紹手機 APP系統與網頁管控資料庫系統

所使用到的開發軟體與相關研究，第一章介紹冰箱系統我們則需用到 NFC 近場通

訊技術，第二章介紹手機 APP使用 Android Studio 軟體開發及 Android 架構環

境，第三章介紹網頁管控資料庫使用 XAMPP做開發，以及介紹有關資料庫開發相

關應用軟體，最後第四章介紹現代目前冰箱系統的科技趨勢。

2.1 冰箱系統部分

冰箱部分，則運用現在科技趨勢流行的物聯網應用及短距離高頻無線通訊

技術 NFC近場通訊應用，之所以採用 NFC近場通訊技術是看在他擁有許多在科技

上的應用與高效率的傳輸方式，及無須密碼的高安全性傳輸及快速驗證的功能。

2.1.1 物聯網應用

現代科技趨勢大多以物聯網方式來給人類更加方便的生活方式，此專題主要

以物聯網方式來監控冰箱食材內容物及冰箱內現況。在物聯網上，每個人都可以

應用電子標籤將真實的物體上網聯結，在物聯網上都可以查出它們的具體位置，

物聯網拉近分散的資訊，統整物與物的數位資訊，物聯網的應用領域主要包括以

下方面：運輸和物流領域、健康醫療領域範圍、智慧環境（家庭、辦公、工廠）

領域、個人和社會領域等，具有十分廣闊的市場和應用前景。

2.1.2 RFID

無線射頻辨識（英語：Radio Frequency IDentification，縮寫：RFID）是

一種無線通訊技術，可以通過無線電訊號識別特定目標並讀寫相關數據，而無需

識別系統與特定目標之間建立機械或者光學接觸。 無線電的訊號是通過調成無

線電頻率的電磁場，把數據從附著在物品上的標籤上傳送出去，以自動辨識與追

蹤該物品。某些標籤在識別時從識別器發出的電磁場中就可以得到能量，並不需

要電池；也有標籤本身擁有電源，並可以主動發出無線電波（調成無線電頻率的

電磁場）。標籤包含了電子儲存的資訊，數公尺之內都可以識別。與條形碼不同

的是，射頻標籤不需要處在識別器視線之內，也可以嵌入被追蹤物體之內。

2.1.3 NFC 近場通訊

NFC是一種短距離的高頻無線通訊技術，允許電子設備之間進行非接觸式點

對點資料傳輸。手機 NFC開啟即可接收資料，此專題運用手機 NFC近場通訊來接

收冰箱內資料庫，當將兩個裝置彼此碰觸，如智慧型手機和其他擁有 NFC 智慧型

家電，NFC 就會立即連接兩者，僅 4cm 的短傳輸距離可強化安全性且不需密碼

驗證。

4

2.1.3.1 NFC 應用基本類型

本章節主要介紹 NFC應用基本四大類型與應用硬體規格條件，以及介紹目前

可支援的作業系統與軟體。

以下為四大應用類型 :

接觸通過（Touch and Go）

門禁管理、車票和門票等，用戶將儲存著票證或閘控密碼的設備靠近讀卡

器即可，也可用於物流管理。

接觸支付（Touch and Pay）

非接觸式移動支付，用戶將設備靠近嵌有 NFC模組的 POS機可進行支付，

並確認交易。

接觸流覽（Touch and Explore）

用戶可將 NFC手機接靠近街頭有 NFC功能的智慧公用電話或海報，來流覽

交通資訊等。

接觸連接（Touch and Connect）

如把兩個 NFC設備相連接，進行點對點（Peer-to-Peer）資料傳輸，例如

下載音樂、圖片互傳和交換通訊錄等。

可利用 NFC通訊的作業系統與軟體

1.Android 4.0以上版本。

2.Android Beam由 Google 及 OHA製定，利用內建 NFC晶片、並使用 Android 作

業系統的裝置間互相通訊、傳輸網址、Google 地圖資訊、聯絡人資訊（vCard）

或圖片。此功能限定 Android 4.0以上的裝置才可使用。

3.Windows Phone 8 輕觸+傳送適用於內建 NFC 功能的 Windows Phone 8 裝置，

可利用 NFC與藍芽功能傳輸網址、圖片、影片或聯絡人資料。

4.Windows 8輕觸並傳送部分發售的 Windows 8 筆記型電腦內建 NFC功能，使其

能與其他 Windows 8筆記型電腦、行動裝置進行通訊。

5

(圖 2.1 NFC裝置流程)

2.1.3.2 NFC應用實例

NFC應用實例我們以 LG電子來實例他們在近場通訊應用的技術。

LG電子將展出一系列為消費者提供便捷生活和提高生活效率智能家電產

品。，消費者可以通過點擊 LG智能遙控應用中的進場通訊標簽(NFC)，就可輕鬆

註冊，並且還可以遠程操控冰箱，洗衣機，智能機器人吸塵器或微波爐等電器。

LG的智能冰箱還同時裝載有全方位的智能技術。其中首當其衝的就是智能管理，

它把冰箱轉化成一個智能的食物管理系統。

LG智能產品更好的進行自我檢測並通知用戶。通過 Wi-Fi連接，NFC 追蹤標

簽以及聲音診斷警報，當有類似於制冰機被關掉了這樣的細小的問題發生後，將

透過網路告知或是用 NFC告知使用者冰箱發生問題，避免食物因為冰箱故障導致

腐壞。

(圖 2.2 LG電子 NFC應用圖)

6

2.1.4 MIFARE讀卡機

MIFARE是恩智浦半導體公司（NXP Semiconductors）在非接觸式智慧型卡

及近場感應卡領域的註冊商標。MIFARE是依循 ISO/IEC 14443-A規格建立的非接

觸式智慧型卡，利用無線射頻識別（頻率為 13.56MHz）來完成驗證。這項技術是

最早是 1994年由米克朗集團（Mikron Gorup）開發，在 1998年轉售給飛利浦電

子公司（2006年更名為恩智浦半導體公司）。近年來 MIFARE已經普遍在日常生活

當中使用，如大眾運輸系統付費、商店小額消費、門禁安全系統、借書證等。

2.2 手機 APP 部分

手機 APP部分，則選擇 Android環境開發，而採用 Android環境開發的原

因，是看在 AndroidStuido是 Google推出，專門為 Android量身訂做的，是

Google大力支持的一款，速度上面及更完善的開發系統工具更為方便快速，以下

將會介紹手機 APP所使用的 Android環境開發與 Android系統架構。

2.2.1 Android 系統架構

Android作業系統的系統架構像是個多層蛋糕一樣，在行動裝置的硬體和使

用者之間是 Android軟體堆積(Android Software Stack)，可以分成很多層，堆

疊的最上層是應用程式，中間層的中介軟體包含應用程式框架，函數庫和

Android執行環境，最底層是 Linux核心(Linux Kernel)，詳細介紹如下。

1.應用程式 : 使用者在 Android作業系統執行的是應用程式。

2.應用程式框架 : 這一層提供高階的建構原件，即一組類別集合來建立 Android

應用程式。

3.函數庫 : 負責支援應用程式框架各原件的執行。

4.Android執行環境 : 是由 Dalvik VM虛擬機器和核心 Java函數庫所組成的。

5.Linux核心 : 在 Android 系統架構中扮演硬體與其他軟體堆疊之間的抽象層，

負責提供系統的核心服務。

7

(圖 2.3 Android 系統架構圖)

2.2.2 Android Studio

Android Studio是一個為 Android平台開發程式的整合式開發環境，由

Google推出的是它的最大優勢，也是 Google大力支持的一款，擁有更加快速的

開發平台，以及更加智能的開發環境，更能提升開發效率，強大 UI編輯器並且

基於 JetBrains IntelliJ IDEA，為 Android開發特殊客製，並在 Windows、OS

X和 Linux平台上均可執行。

(圖 2.4 Android Studio 開發介面 UI)

8

2.3 網頁管控部分

網頁管控的部分，則選擇 XAMPP環境開發及架設網頁資料庫，而所以採用

XAMPP環境開發，是看在 XAMPP特有的安全、快速、易用、易於開發的建站集成

軟體，也結合了 Apache，MySQL，PHP，PERL，在三種作業系統下(Windows、

Linux、Solaris)都能安裝使用。以下則介紹網頁管控部分所應用的軟體開發及

相關軟體 HTML，PHP與 MariaDB的介紹。

2.3.1 XAMPP

XAMPP（Apache+MySQL+PHP+PERL）是一個功能強大的建站集成軟體包。這個

軟體包原來的名字是 LAMPP，但是為了避免誤解，最新的幾個版本就改名為

XAMPP 了。它可以在 Windows、Linux、Solaris 三種操作系統下安裝使用，支持

多語言：英文、簡體中文、繁體中文、韓文、俄文、日文等。LAMP (Linux +

Apache + MySQL + PHP) 作為與 Windows、IIS 和.NET等專有和商業軟體進行競

爭的一種開源軟體解決方案，以其特有的安全、快速、易用、易於開發以及大量

的開源代碼，受到了人們越來越多的關注。

軟體優點 : 易於安裝和設置。

包含很多有用的軟體包，可以簡化諸如生成流量報告和加速 PHP 內容之類

的任務。 也已經在 SUSE、Red Hat、Mandrake、Debian Linux 發行版以及

Windows和 Solaris 上進行了完整的測試。

2.3.2 HTML

HTML是一種用於建立網頁的標準標示語言，常與 CSS、JavaScript 一起被

眾多網站用於設計應用，而 HTML描述了一個網站的結構語意隨著線索的呈現，

使之成為一種標示語言而非程式語言。而它跟一般的文書處理器不同的地方在

於，它具有超文字 (HyperText)、超連結 (HyperLink)、超媒體 (HyperMedia)

的特性，透過 HTTP ( HyperText Transfer Protocol) 網路通訊協定，便能夠

在世界各地透過 WWW (World Wide Web) 的架構做跨平台的交流。

9

(圖 2.5 HTML語法範例)

2.3.3 PHP

PHP即超文字預處理器，是一種開源的通用電腦手稿語言，尤其適用於網路

開發並可嵌入 HTML中使用。而 PHP的語法吸收 C語言、Java和 Perl等流行電腦

語言的特點，也易於一般程式設計師學習。PHP 在 windows上有專門的官方移植

編譯專案，並且分多個 VC編譯器版本和執行緒安全特性來提供不同的版本支

援，而目前大多開發使用者都採用 PHP來開發。

2.3.4 MariaDB

MariaDB的目的是完全相容 MySQL，包括 API 和命令列，使之能輕鬆成為

MySQL的代替品。在儲存引擎方面，10.0.9版起使用 XtraDB來代替 MySQL 的

InnoDB。而 MariaDB的 API和協定相容 MySQL，且另外又新增了一些功能，以支

援原生的非阻塞操作和進度報告，所有使用 MySQL 的連結器、程式庫和應用程式

也將可以在 MariaDB下工作。目前有 Windows、Linux等版本。許多 Linux 套件

管理系統現在已包含了 MongoDB的套件。 2.3.5 phpMyAdmin

phpMyAdmin 是一個以 PHP為基礎，以 Web-Base方式架構在網站主機上的

MySQL的資料庫管理工具，讓管理者可用 Web介面管理 MySQL資料庫。藉由此

Web介面可以成為一個簡易方式輸入繁雜 SQL語法的較佳途徑，尤其要處理大量

資料的匯入及匯出更為方便。

10

2.4 現代冰箱趨勢

本章主要探討現代冰箱科技的技術供本專題做為參考，而本專題以智慧冰箱

裝置有關，進一步而言，為食物控管系統，增加冰箱食材管控的功能及食譜查

詢，供使用者在使用上更有效率及達到節能的效果。

目前科技冰箱系統

AIE智慧節能；最適運轉，省電節能

冷凍室五段溫控

等離子瀑保鮮脫臭

雙抗菌、雙脫臭

(圖 2.6 現代智慧冰箱)

調解冰箱溫度，可透過物聯網使用手機來監控冰箱現況來調節溫度。

而藉由 PAD面板操控可增加冰箱控溫等級，時間預約，服務較修及留言功

能，而本專題在 PAD部份增加了食材管控及食譜查詢功能，也增加了手機 APP在

外可直接得知冰箱現況，來增加冰箱管控的效率。

11

(圖 2.7現代冰箱溫度感應)

食材管理可方便尋找冰箱內的食物是否存在，減少開冰箱門的次數，已確保

冰箱內的溫度達最佳狀態，也有節能的效果，並且也有管理食物的保存期限的問

題。現代 AIE智能節能模式，這模式可利用環境溫度達到冰箱不同溫度的運轉，

同時也能達到食物保鮮的效果，更能輕鬆省下看不見的浪費，夏季最高可省下

15%的電能，冬季最高可省下 18%得電能。

(圖 2.8 冰箱標籤辨識圖例) 目前科技使用標籤來辨識食物放入冰箱的食材。

12

三.系統與架構

本章節系統與架構部分，主要分成四個章節，分別為第一章節介紹系統架構

圖，來說明本專題主要系統架構，第二章節系統功能圖來詳細介紹本專題三個使

用端的功能，第三章節手機樹狀圖及第四章節網頁管控樹狀圖，主要來介紹手機

與網頁的應用功能解說，透過以上四個章節來實現本專題目的完成要素。

3.1 系統架構

本系統架構分為三個部分，第一部分為冰箱使用者，冰箱使用者可使用冰箱上面板所顯示的食材查詢及食譜查詢的功能來得知冰箱資訊及食譜查詢協助使用

者烹調料理，第二部分為手機 APP使用者，手機 APP使用者在外可利用手機方式

得知冰箱現有資訊，APP 登入方式採 FaceBook 帳號綁定登入，登入即可到達主化

面進行操作，可操作項目包涵冰箱資訊，食材查詢，食材筆記本及登出帳號，第

三部分為網頁資料庫管理者，管理者可進行三種操作來管理資料庫，分別為新增

食材，新增食譜及帳號管理等三種操作，以上三部分詳細功能均在以下章節系統

功能圖來做詳細說明。

(圖 3.1系統架構圖)

13

1. 標籤辨識需成產不同標籤碼來供不同食物感應。

2. 食物進出冰箱都需刷讀條碼。

3. 透過網頁資料庫來新增刪除食材。

4. 可利用手機來檢視資料庫冰箱內現有食材及現況。

3.2 系統功能圖

冰箱部分可經面板顯示出網頁資料庫所存放的資料，也可以透過 NFC 感應

將冰箱現有的食材資料傳輸到手機中，冰面板可顯示冰箱內現有的食材，食材數

量，食材期限及食譜查詢與食譜烹調做法。

網頁管控部分採管理者監控使用，透過藍芽傳輸至冰箱，給予冰箱現有的資

訊，手機也可以透過 Wifi無線網路讀取網頁管控資料，網頁管控中的資料庫可

新增使用者在外添購食材進入冰箱食材資訊，食材資訊項目有食材名稱，食材數

量，食材有效期限，及依使用者喜好新增食譜儲存在資料庫裡，可供使用者之後

在烹調料理上得到方便的協助。

手機 APP部分採使用者 FaceBook登入直接綁定的方式登入，登入後即可進

入主畫面進行操作，操作功能有食材查詢，可在外查詢家中冰箱現有食材資訊，

讓使用者在外添購食材時不會買過多的食材或是冰箱內已經有的食材還去添購。

以下為網頁管控及手機 APP功能樹狀圖。

(圖 3.2系統功能圖)

14

3.3 網頁管控樹狀圖

網頁管控採管理者方式管理，當管理員需要儲存而新增食材，新增食材中必

須填寫食材資訊，食材資訊需填入食材名稱，食材數量，食材購買日期及賞味期

限，如資料尚未填寫完整則無法新增食材，網頁管控當中也能新增食譜供使用者

新增，而食譜新增的資料類別需要填入使用食材及烹調做法，才能順利完成新增

食譜的功能。

管理帳號的部分，則是儲存使用者在手機 APP執行登入動作時，與 FaceBook

同時綁定登入，供怕忘記帳號密碼的使用者使用記憶密碼的功能來協助使用者在

登入上忘記密碼的困擾，當使用者在手機 app解除帳號綁定，則資料庫將會刪除

使用者的帳號密碼紀錄。

(圖 3.3 網頁管控樹狀圖)

15

3.4 手機 APP 樹狀圖

手機 APP才使用者直接使用手機方式使用，使用者開啟智慧冰箱食物狀態查

詢 APP時，立即進入登入系統，而登入系統我們採用 FaceBook登入同步的方式

登入，使用者則不需要再另設新增帳號密碼，而帳號密碼的管控及修改密碼則直

接由 FaceBook管理，如登入怕之後忘記帳號密碼的使用者，可使用記憶帳密的

功能協助使用者，登入後即可進入主畫面。

主畫面的功能包涵有冰箱資訊，食材查詢，食材筆記本及登出帳號。

冰箱資訊 : 即時得知冰箱現有狀態，馬上得知冰箱現在溫度。

食材查詢 : 透過手機得知冰箱現有食材，而食材資訊包含有名稱，數量，購

買日期及賞味期限等資訊，供使用者在外添購食材食可及時得知家中冰箱限有食

材，以及不需打開冰箱也能一覽得知冰箱內容物。

食材筆記本 : 供使用者在外出之前筆記要出門添購食材的紀錄。

登出帳號 : 使用者立即登出慧冰箱食物狀態查詢 APP。

(圖 3.4手機 APP樹狀圖)

16

四.系統實現

本章節來實現以上第二章節的文獻及第三章節的系統架構介紹，本章節介

紹分為四個部分，分別為使用工具介紹，冰箱 NFC讀卡機使用，手機 APP 使用介

面與使用流程，XAMPP 網頁管控架設流程及 Port 位置問題排除方法。

4.1 使用工具與軟體開發版本

本專題所使用的工具介紹分為硬體與軟體兩部分來介紹，軟體部分的開發我

們選擇使用 Android Studio 來做開發手機 APP 的部分，MySQL架設資料庫的部分

我們則使用 XAMPP Control Panel v3.2.2 版本來做開發，冰箱部分採用 NFC近

場通訊系統來做冰箱與手機的資料傳輸，硬體部分的開發，智慧型手機需要的規

格因需要符合支援 NFC 功能的作業系統，故需要在作業系統 Android 4.0 以上版

本的手機才能開發，MIFARE 讀卡機我們所使用的型號為 PIMF-18，以下將會做

MIFARE讀卡機 PIMF-18 型號規格的介紹。

(圖 4.1軟硬體需求)

4.2 MIFARE 讀卡機 PIMF-18

PIMF-18及 PIMF-H(具 ABS外殼)為 Mifare 13.56MHz 讀序號模組，

支援 Wiegand 26/34 bits，USB，UART輸出。輸入電源只需 DC4.5~5.4V 即可、

USB版本則由 USB線供電。

17

(圖 4.2 MIFARE讀卡機)

可在 PCB上表面黏著或插件於 PCB板上與產品結合，其體積輕巧、固定孔設

計，不論是手持式或固定式機種皆易於結合應用。

提供完整的軟硬體支援，簡 化各式 RFID產品開發時程，亦提供 OEM/ODM 服務。

4.2.1 MIFARE讀卡機工作流程

當卡片接近讀寫卡機進入通訊天線的感應範圍（約 2.5公分至 10公分）之

後，讀寫卡機便會提供微量電力（約達 2伏特之後）驅動卡片上的電路。此時

卡、機各以曼徹斯特編碼（MANCHESTER Encoding）及米勒編碼（Miller

encoding）加密通訊內容後再以振幅偏移調變（Amplitude Shift Keying，

ASK）透過調變解調器收發無線電波信號互相驗證是否為正確卡片，如果驗證結

果正確讀寫卡機就會確認要存取的資料存儲區塊，並對該區塊進行密碼校驗，在

卡、 機三重認證無誤之後，就可以透過加密進行實際工作通訊。這個過程大約

只需要 0.1秒就可以完成。如果同時有多張卡片進入讀寫卡機感應範圍，讀寫卡

機會將卡 片編號並選定 1張卡片進行驗證直到完成所有卡片驗證（稱為防碰撞

機制）或是離開感應範圍為止。

4.2.2 MIFARE讀卡機 PIMF-18 規格

以下規格分別有三種型號，每種型號皆為 MIFARE 讀卡機，主要不同為輸出格

式不同及外殼材質，本專題選擇 USB格式的 PIMF-18SN/U來做開發，工作溫度皆

可允許日常生活中的溫度進行工作。

18

(圖 4.3 MIFARE規格)

4.3 手機 APP 系統實現

此章節主要介紹手機 APP系統實現，來說明手機 APP使用流程及功能介

紹，從登入系統至主畫面功能介紹。

(圖 4.4 手機 APP登入畫面)

本專題手機 APP登入採 FaceBook綁定方式登入，如果使用者怕忘記密碼登

入的話，可點擊登入旁邊的與 FaceBook連結做帳號密碼的記憶功能，點擊登入

後即可進入主畫面。

19

(圖 4.5手機主畫面)

進入主畫面後，分別有四個選項功能，依序分別為冰箱資訊，食材查詢，食

材筆記本與登出帳號，冰箱資訊為遠端得知冰箱現況，即時掌握冰箱內的溫度，

食材查詢為一覽得知冰箱現有食材數量及食材期限，食材筆記本為供使用者在外

出添購食材前做筆記用，登出帳號即解除 FaceBook 綁定並且登出。

(圖 4.6冰箱資訊與食材筆記)

在主畫面當中點選食材查詢即可進入冰箱資訊欄位，即可顯示食材名稱，保

存期限及食材數量，點選下一頁即可前往下一個食材資訊，另一個食材筆記部分

可點選新增來新增事項，如需要修改已經新增的事項即點選修改，需要刪除事項

則選擇刪除選項。

20

4.4 網頁管控資料庫系統實現

本章節介紹分成兩部分，第一部分介紹資料庫架設流程及頁面功能介紹，第

二部分則說明 Port位置的疑難排除方法，以下開始介紹管理者應用功能選項及

新增刪除介紹。

4.4.1 XAMPP 建置

本專題使用的版本為 XAMPP Control Panel v3.2.2 版本，將 Apache 及

MyAQL兩個選項點選 Start 開始鈕後即可開始伺服器架構工作，而開啟會有可能

遇到一些問題及障礙，導致無法架設伺服器，將在下一個章節介紹解說問題排除

的方法。

(圖 4.7 XAMPP Control Panel v3.2.2 版本)

點選 Module下方的 Apache Actions下方選項 Start即可開始執行開啟資料

庫的工作。

21

(圖 4.8 XAMPP Netstst 顯示)

點擊右邊 Netstst 選項即可開啟 TCP/Port 位置圖，確認位置 TCP/Port 是否

衝突到，導致無法順利開啟資料庫。

(圖 4.9 XAMPP TCP位置及 Port顯示圖)

通常部分通訊軟體如 Skype通常會占用 80 Port 的位置。將在以下難以排解

部分有解決方法供開發者解決這問題。

Apache與 MySQL 的 Port(s)顯示 4433.8080 與 3306皆為正常開啟資料庫成

22

功。成功範例如下圖。

(圖 4.10 XAMPP成功開啟範例)

順利開啟 Apache 與 MySQL部分後將可以來到 phpMyAdmin資料庫頁面網業管

控的部分，如下圖所示，將會介紹網頁管控各項功能。

(圖 4.11 phpMyAdmin 資料庫頁面)

phpMyAdmin資料庫可使用功能如下 :

1. 新建資料 : 可新增食材，食譜，會員帳號等資料。

2. 刪除資料 : 刪除食材，食譜，會員帳號等資料。

3. 資料歸類 : 可依管理者喜好設定將資料歸類成自己理想的類別。

4. 匯出入資料 : 管理者可匯入及匯出資料。

5. 設定觀看編輯權限 : 管理者有權限編輯及觀看資料庫訊息。

6. 搜尋 : 搜尋現有所新增的資訊。

23

phpMyAdmin可設定搜尋條件，本專題設定搜尋食材項目分別為，食材 ID，

食材名稱，食材數量及可保存天數。之後可以 ID，名稱，數量，可保存天數來顯

示食物搜尋類別方式搜尋。

(圖 4.12搜尋類別圖)

如果依照搜尋類別圖方式搜尋食材的話，輸入 ID，名稱，數量，可保存天數

等其中幾項條件再加以執行，將顯示依管理者所輸入的條件顯示食材資訊出來，

如下圖所示。

(圖 4.13資料庫顯示)

以 ID設置為條碼的編號寫入資料庫，使用者也可以使用條碼編號來增加至

資料庫中，或是使用條碼掃描器掃描直接輸入。

24

(圖 4.14食材詳細營養標示資訊圖)

透過 XAMPP建置資料庫在 phpMyAdmin網頁頁面顯示食材資訊，使用者可依照

自己的喜好設定來將食材更詳細的資訊顯示出來，以上食材資訊均在食材營養標

示中查詢，網路也能查詢到很多食物的營養標示，均可加入在資料庫中，供使用

者往後查詢食材資訊。

4.4.2 XAMPP Port 常見問題排除

本章節介紹 XAMPP 配置 PHP環境和 Apache80 Port 被佔用的解決方法，

Apache無法啟動時，部分通訊軟體如 Skype通常會占用 80 Port的位置。這種情

況對許多開發者來說，相信一定是很常遇到的問題。如下圖所示

(圖 4.15 XAMPP Port 問題)

25

我們將 Apache的 80 Port 改成其他 Port，以下為做法:

步驟 1: 開啟 XAMPP Control Panel 點擊 Apache(httpd.conf)

(圖 4.16 XAMPP修正第一步)

步驟 2: 彈出一個 httpd.conf 的記事本文件 修改裡面的組態內容並儲存。

(圖 4.17 XAMPP修正第二步)

26

步驟 3: 搜尋 ServerName localhost: 80 =>80 改成 8080。

(圖 4.18 XAMPP修正第三步)

步驟 4: 在 XAMPP Control Panel 點擊 Start 發現正常啟動 對應的 Port 也被

改成 8080，即可正常執行了。

(圖 4.19 XAMPP修正完成圖)

27

五.結論與未來展望

此章節分成兩部分，分別為本專題結論探討及未來展望兩部分，未來展望的

部分主要說明本專題希望未來可以增加其他技術能使這本專題功能更加完善，或

是改善本專題還目前缺失及更好的解決方法，而本章節為最後的結論部分，來說

明這次專題的結論探討。

5.1 未來展望與其他技術

本專題在進行上面臨了許多問題，其中最難以解決的是冰箱內對於食物的判

定方式。目前已經有許多的技術讓我們做選擇，但困難的是整合於一台智慧家電

上，以及使用者的便利性。我們嘗試了：視覺影像偵測技術、紅外線掃瞄、RFID

等等技術，其中各項技術的優缺都是顯而易見的。以下是我們未來展望的新技術

應該可運用在這個專題上。

5.1.1 視覺影像偵測技術

視覺影像偵測技術（VID, Video Image Detection）是將影像輸入至分析的

儀器中來進行影像分析，尤其廣泛應用在影像監控系統。透過影像分析設定，回

傳到本機在立即做出下一步得處理動作。

(圖 5.1視覺型火災偵測技術)

5.1.2 紅外線清理

紅外線清理(Infrared cleaning)是一種為菲林底片清除塵埃及花痕的技

術。大部分新型號的掃描器已設有此功能。紅外線清理會以紅外線光束掃描菲

林，可以掃描出阻隔紅外線通過的塵埃及花痕，並以其位置、大小、形狀等資料

自動去除塵埃及花痕。

28

經過多次實驗，以及考慮成本的問題，最後本專題選擇了以 NFC搭配 RFID

的方式作為記錄食物的方式。

(圖 5.2 專題連結示意圖)

5.2 結論

在重視環保與節約能源的時代，還要兼顧消費者的便利性，要達到這個目標實

在不容易，我們透過這次的專題發現很多事情有時候是無法做到百分之百的兼

顧，甚至在結合上遇到了不少困難。魚與熊掌不可兼得的情況下，我們只能盡可

能將目前能做的的技術做結合。

透過 XAMPP資料庫儲存食材來以網頁顯示出來，以利使用者迅速得知冰箱線

有食材及任何資訊，甚至也可以依使用者喜好來新增使用者喜歡的食譜，紀錄食

譜於資料庫中，儲存烹調方法，供使用者能夠更有效率的查詢自己要烹調的料

理，也是未來智慧科技的趨勢上，達成使用者再使用智慧產品時得到更有效率又

方便的生活。

而目前最大問題為影像辨識，在我們專題進行當中，我們多次討論影像辨識

運用在冰箱科技當中，但始終因為影像辨識無法在黑暗中進行，而曾經討論出紅

外線的方式辨識，但紅外線成本較高的情況下，故最後我們採取標籤辨識的方式

來研究這次的專題。

科技日新月異的現今，智慧家電也慢慢在崛起，為了使生活更加便利。我們

的智慧冰箱食物狀態查詢系統，希望能幫助使用者輕鬆達到節能與便利兼顧的最

佳狀態。這是我們這次專題最大的目標，以及讓更多新興技術更能融入到我們的

生活中，為生活品質加分。

29

參 考 文 獻

[1] 居家物聯網—智能冰箱的革命

http://iknow.stpi.narl.org.tw/post/Read.aspx?PostID=11196

[2] SAMPO聲寶 560公升 AIE智慧節能絕 PAD四門變頻冰箱

SR-NW56PI(B3)

https://tw.buy.yahoo.com/gdsale/SAMPO-

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[3] LG家電智能管理系統 遠程遙控一鍵連接便捷生活

http://it.big5.enorth.com.cn/system/2013/09/09/011294290.sht

ml

[4] NFC 近距離無線通訊| 台灣索尼 NFC

http://store.sony.com.tw/NFC/

[5] RFID 13.56MHz Mifare讀取序號感應模組

http://www.pongee.com/webls-zh-tw/product-Mifare-UID-Module-

PIMF-18.html

[6] NFC 是什麼？如何開啟／關閉 NFC？

http://www.samsung.com/tw/support/skp/faq/1099559

http://iknow.stpi.narl.org.tw/post/Read.aspx?PostID=11196https://tw.buy.yahoo.com/gdsale/SAMPO-%E8%81%B2%E5%AF%B6560%E5%85%AC%E5%8D%87AIE%E6%99%BA%E6%85%A7%E7%AF%80%E8%83%BD%E7%B5%95PAD%E5%86%B0-5562275.htmlhttps://tw.buy.yahoo.com/gdsale/SAMPO-%E8%81%B2%E5%AF%B6560%E5%85%AC%E5%8D%87AIE%E6%99%BA%E6%85%A7%E7%AF%80%E8%83%BD%E7%B5%95PAD%E5%86%B0-5562275.htmlhttps://tw.buy.yahoo.com/gdsale/SAMPO-%E8%81%B2%E5%AF%B6560%E5%85%AC%E5%8D%87AIE%E6%99%BA%E6%85%A7%E7%AF%80%E8%83%BD%E7%B5%95PAD%E5%86%B0-5562275.htmlhttp://it.big5.enorth.com.cn/system/2013/09/09/011294290.shtmlhttp://it.big5.enorth.com.cn/system/2013/09/09/011294290.shtmlhttps://www.google.com.tw/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&ved=0ahUKEwjNiPT044jPAhUHupQKHUlOCdsQjhwIBQ&url=http%3A%2F%2Fstore.sony.com.tw%2FNFC%2F&psig=AFQjCNFe97YSFe4Onx3z3gBdQgnywY7FlQ&ust=1473733675166967http://store.sony.com.tw/NFC/http://www.pongee.com/webls-zh-tw/product-Mifare-UID-Module-PIMF-18.htmlhttp://www.pongee.com/webls-zh-tw/product-Mifare-UID-Module-PIMF-18.htmlhttp://www.samsung.com/tw/support/skp/faq/1099559

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[7] What Is NFC?

http://nfc-forum.org/what-is-nfc/

[8] 何謂 NFC 什麼是 NFC 的應用功能以及技術規格

http://s90304a123.pixnet.net/blog/post/37873677-

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[9] Tom Igoe, Don Coleman, Brian Jepson，江良志，初探 NFC：近

距離無線通訊與 Arduino、Android和 PhoneGap，歐萊禮，2014

[10] 趙波，一手掌握：Android NFC 開發技術，佳魁資訊，2014

[11] 智慧家電的全球市場預測 2020年：智慧洗衣機、智慧烘乾機、

智慧空調、智慧吸塵器、智慧廚房家電，MarketsandMarkets

[12] PHP+MySQL 教學: CH08 MySQL 資料庫入門 1

https://www.youtube.com/watch?v=Z45UvrIf4sw

[13] [教學] PHP & MySQL 學習筆記 第八堂（資料庫建置：

phpMyAdmin資料庫建置並呈現於網頁）

https://pjchender.blogspot.tw/2015/03/php-mysql-

phpmyadmin.html

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[14] MySQL

https://www.mysql.com/downloads/

[15] Android Studio

https://developer.android.com/studio/index.html

[16] Android SDK | 教學講義集

http://www.sdk.tw/2013/05/android-sdk.html

[17]近場通訊技術

http://ejournal.stpi.narl.org.tw/NSC_INDEX/Journal/EJ0001/10408/10408-03.pdf

[18]NFC近場無線通訊拉「近」生活

http://www.technical-direct.com/2013-

01/nfc%E8%BF%91%E5%9C%BA%E6%97%A0%E7%BA%BF%E9%80%9A%E4%BF

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/

[19] 快速認識 NFC近場無線通訊

https://www.cool3c.com/article/46282

[20] MySQL 超新手入門（1）重新開始

http://www.codedata.com.tw/database/mysql-tutorial-getting-

started

[21] MySQL中文參考手冊

https://www.mysql.com/downloads/https://developer.android.com/studio/index.htmlhttp://www.sdk.tw/2013/05/android-sdk.htmlhttp://ejournal.stpi.narl.org.tw/NSC_INDEX/Journal/EJ0001/10408/10408-03.pdfhttp://www.technical-direct.com/2013-01/nfc%E8%BF%91%E5%9C%BA%E6%97%A0%E7%BA%BF%E9%80%9A%E4%BF%A1%E6%8B%89%E3%80%8C%E8%BF%91%E3%80%8D%E7%94%9F%E6%B4%BB/http://www.technical-direct.com/2013-01/nfc%E8%BF%91%E5%9C%BA%E6%97%A0%E7%BA%BF%E9%80%9A%E4%BF%A1%E6%8B%89%E3%80%8C%E8%BF%91%E3%80%8D%E7%94%9F%E6%B4%BB/http://www.technical-direct.com/2013-01/nfc%E8%BF%91%E5%9C%BA%E6%97%A0%E7%BA%BF%E9%80%9A%E4%BF%A1%E6%8B%89%E3%80%8C%E8%BF%91%E3%80%8D%E7%94%9F%E6%B4%BB/http://www.technical-direct.com/2013-01/nfc%E8%BF%91%E5%9C%BA%E6%97%A0%E7%BA%BF%E9%80%9A%E4%BF%A1%E6%8B%89%E3%80%8C%E8%BF%91%E3%80%8D%E7%94%9F%E6%B4%BB/https://www.cool3c.com/article/46282http://www.codedata.com.tw/database/mysql-tutorial-getting-startedhttp://www.codedata.com.tw/database/mysql-tutorial-getting-started

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http://twpug.net/docs/mysql323/

[21] MySQL 語法匯整

http://note.drx.tw/2012/12/mysql-syntax.html

[22] 近場通訊 (NFC) 解釋

https://www.firstdatams.hk/fdms/zh_hk/home/news-and-

insights/insights/Near-Field-Communication-Explained.html

[23] 工研院「視覺型火災偵測技術」，千里眼守護防災

http://technews.tw/2016/05/25/itri-prevention-technology/

http://twpug.net/docs/mysql323/http://note.drx.tw/2012/12/mysql-syntax.htmlhttps://www.firstdatams.hk/fdms/zh_hk/home/news-and-insights/insights/Near-Field-Communication-Explained.htmlhttps://www.firstdatams.hk/fdms/zh_hk/home/news-and-insights/insights/Near-Field-Communication-Explained.htmlhttp://technews.tw/2016/05/25/itri-prevention-technology/