2025年4月8日 星期二

2025風之城、光之島、水之都(智慧城市模型)建置

 2025風之城、光之島、水之都(智慧城市模型)建置


20250311(二)
【城市介紹】建立風之城、光之島、水之都的地標介紹,解釋能源如何在這些地標中進行利用,以智高積木建構能源模型,進行電路運轉測試。


20250318(二)

【能源介紹】進行風力發電能源測試,利用風扇測試力學能轉為電能,電能再轉為光能。


603任務

20250325(二)
【智慧電網大挑戰——如何讓電力更智慧?】


運用資訊、通信與自動化科技,在發電、輸電、配電,裝設電腦監控設備及系統,透過這些設備「雙向溝通」能力,讓供電量及用電量的數據數位化、可視化,並對其中資訊加以整合分析,達到電力資源的最佳配置,解決電力業者在電力輸送及個別用戶在電力使用可能出現的問題,提升電力系統運轉效率、供電品質及電網可靠度,並促進再生能源擴大運用與節能減碳。

探究活動:
使用智高積木建置用電單位。設計圖卡標明用電基本需求。
使用microbit控制發電機運轉效能。

突發事件卡(由老師隨機宣布)

  1. 熱浪來襲(全市冷氣需求上升)住宅區需求+100

  2. 風力發電機故障總供電量減少 150 單位

  3. 醫院緊急手術增加醫院需求 +50

  4. 某工廠加班生產緊急物資工廠需求 +50

  5. 晚間停電抗議要求維持住宅區與公共設施供電



各組參考下方範例為自己的智慧城市設計5分鐘劇本。

請設計一個關於【智慧電網】的劇本5分鐘。
ChatGPT 說:

劇本:智慧電網的未來城市

時長:約 5 分鐘
角色:

  • 小明(學生,好奇科技發展)

  • AI 智慧助理(智慧電網系統的擬人化 AI)

  • 李博士(能源專家)

  • 市長(決策者,關心城市能源)


第一幕:停電危機(時間:晚上 8:00)

(場景:城市中的一個住宅區,家家戶戶燈火通明,突然……停電!)

小明:(驚訝)怎麼回事?剛剛還在看直播呢!媽媽,家裡的電沒了嗎?

(智慧助理的聲音響起)

AI 智慧助理:您好,小明!本市的電力負載過高,導致部分區域停電。我正在嘗試重新分配能源……

小明:(困惑)負載過高?我們不是還有風力發電和太陽能嗎?為什麼還會停電?

AI 智慧助理:傳統電網無法即時調整電力供應,因此當用電量激增時,供應可能無法跟上需求。但如果我們有一個智慧電網……

小明:(好奇)智慧電網?那是什麼?


第二幕:李博士的解釋(時間:次日早晨,能源研究中心)

(場景:李博士正在向市長介紹智慧電網技術,小明偷偷溜進會議室聽講。)

李博士:(指著螢幕)市長,智慧電網能讓我們的能源系統更有效率。它能即時監測電力需求,並根據用電狀況調整供應,避免像昨晚那樣的停電事故。

市長:(點頭)那它是怎麼運作的?

李博士:智慧電網依靠智能電錶、AI 分析儲能系統來調節電力。例如:

  • 智能電錶:即時監測家庭與企業的用電量,回傳給電網管理系統。

  • AI 分析:預測用電高峰,提前調整電力分配。

  • 儲能系統:在電力需求低時儲存能量,需求高時釋放,平衡供應。

小明:(興奮地插話)這不就是「電力界的智慧分配員」嗎?

李博士:(笑)沒錯!智慧電網還能結合太陽能、風能等再生能源,自動調整供電,讓我們更環保、更省電。


第三幕:智慧電網的即時應用(時間:晚上 7:00,高峰用電時段)

(場景:市政府監控中心,市長正在觀看智慧電網的實時調整。)

AI 智慧助理:市長,現在是高峰時段,但我們已啟動智慧調度:

  1. 調整工廠與商業區的用電,避免過載。

  2. 啟動電池儲能系統,補充供電。

  3. 優先確保醫院、消防與公共設施的電力,提高安全性。

市長:(滿意)太棒了!這樣市民就不用擔心突然停電了。

小明:(興奮)所以未來我們的電力會更穩定,還能更節能對吧?

李博士:沒錯,小明!智慧電網就是未來的能源管理模式,讓我們用更少的能源,創造更大的效益!


第四幕:未來願景(時間:未來 10 年後)

(場景:城市變得更綠能化,天空中有大量太陽能板與風力發電機。)

小明(長大後):哇,現在幾乎沒有人經歷停電了,因為我們的智慧電網能預測並調整電力!

AI 智慧助理:現在,全市 80% 的電力來自再生能源,並透過 AI 進行最優調配。

市長(回顧過去):當初的決策是正確的,智慧電網確實改變了我們的城市。

(畫面漸暗,標語浮現:)
「智慧電網——讓能源更智慧,讓未來更永續!」

(劇終) 🎬✨

2025/04/01(二)
【智慧電網】使用不同大小齒輪串接組合,模擬工廠運轉情形。再利用microbit遙控測試小馬達運轉效能。撰寫程式,控制小馬達轉速快慢或是LED燈色光變換,模擬說明發電機運轉效能。



2025/04/08(二)
【智慧電網】利用Micro:bit遙控測試小馬達運轉效能。修改程式,控制小馬達轉速快慢搭配LED燈色光變換,說明發電機運轉效能。進行小組發表。















2025年2月10日 星期一

2025智慧城市專題說明


20250211(二)

移民後的重新布局

123456789
城市名稱1.荷蘭阿姆斯特丹2.美國芝加哥3.巴西庫里提巴
4.英國倫敦5.尼泊爾加德滿都6.德國弗賴堡7.加拿大多倫多8.美國波特蘭9.冰島雷雅未克
平方公里219.3600432157250.67153.1630.2380274.51
發電系統
城市佈局
電網控制
交通觀光


20250218(二)任務分配





課程以「智慧城市」為目標,引領學生探索如何運用人工智慧和數位技術,為城市生活帶來更多便利和創新,學生們將從理論到實踐,探索各種智慧化應用,將科技融入未來城市生活中。結合綠色能源的環保概念,設計綠能機關王的機構作品,並結合數位智能課程所學的程式設計,控制機構的運作,搭配綠色能源的產電、輸電、儲電介紹,同時包含離岸風力、水力能、太陽能等的綠能優勢說明。


將分成3大主題做展示,風之城、海島城和光之城,分別展示風力、水力和太陽能發電的應用,在城市的規畫中要考量水路、電路、交通運輸以及環保生態。


主題

設計說明

課程內容

學習成效

智慧城市

風之城(風力發電)

以「智慧城市」主題進行創作,並以綠能發電、產電、輸電、儲電等製作機構與關卡,呈現綠能機關的科學概念與主題機構。運用AI提供智慧城市布局建議,使用智高積木呈現建築物、綠地、交通系統、供水與供電系統的配置。通過感測器的應用,獲取更精細的管理。

上網收集資料,認識世界上著名的智慧城市。整合數位智能所學的感測器、程式設計,外加Micro-Bit與擴充板,並結合科學原理、能源項目、機構與結構等,設計製作智慧城市模型,介紹智慧城市設計理念與特色。


  1. 永續能源發展與現況

  2. 探討綠能優缺點、綠色能源全球vs在地應用

  3. 小組主題實作作品藍圖-能源基建、科學原理、永續應用

  4. 主題綠能作品製作(數位智能感測器、機構組裝與造型設計)

  5.  跨域整合應用(機構整合+程式設計動作、造型美工+文字看板)

光之島(太陽能)

水之都(潮汐能、水壩能)




風之城~風力能

水之都~水能源

光之島~太陽能

風力發電智慧城市的設計包含以下特點:


1.風力發電系統:


在海岸線設置了三個大型離岸風力發電場。

在陸地靠近海岸的地方設置了兩個陸上風力發電機。

2.城市布局:

住宅區分佈在城市的四個區域,避開了風力發電機可能產生的噪音區。商業區位於城市北部中心位置,便於居民訪問。工業區設在城市東西兩側,靠近風力發電設施,便於直接使用清潔能源。

3.智能電網控制中心:

位於城市中心,負責管理和分配風力發電產生的電能。

4.公園和綠地:

分佈在城市中部,提供休憩空間和改善城市微氣候。

5.交通系統:

主要道路呈十字形分佈,連接城市各個區域。

海岸線:

城市南部是海岸線,這為離岸風力發電提供了理想的位置。

水力發電智慧城市的設計包含以下特點:


1.水力發電系統:

一條主要河流貫穿城市,兩條次要河流/運河縱貫南北。在主要河流上設置了一個大型水力發電站。在兩條次要河流上各設置一個小型水力發電站。兩個大型蓄水池用於調節水量和儲能。魚梯:在主要水力發電站旁設置魚梯,確保魚類能夠自由遷徙,保護生態系統。

2.城市布局:

住宅區分佈在城市的四個角落,靠近水源但避開洪水風險區。商業區位於城市的東西兩端,靠近主要交通幹道。工業區位於城市南部,靠近水源和交通要道,便於取水和運輸。

3.智能電網控制中心:

位於城市中心,負責管理和分配水力發電產生的電能。

4.公園和綠地:

分佈在城市中心區域,提供休憩空間和改善城市微氣候。

5.交通系統:


主要道路呈十字形分佈,連接城市各個區域。

太陽能發電智慧城市的設計包含以下特點:

1.太陽能發電系統:

兩個大型太陽能發電場位於城市東西兩側。所有住宅區的屋頂都安裝了太陽能板。

2.城市布局:

住宅區分佈在城市的四個角落,屋頂都安裝了太陽能板。商業區位於城市中心位置,便於居民訪問。工業區設在城市南部,靠近太陽能發電設施,便於直接使用清潔能源。

3.智能電網控制中心:

位於城市中心,負責管理和分配太陽能發電產生的電能。

4.公園和綠地:

兩個圓形公園位於城市北部,一個長方形公園位於南部,提供充足的綠色空間。

5.交通系統:

主要道路呈十字形分佈,連接城市各個區域。

 




9座智慧城市

風之城(風力發電)

專題城市

1.荷蘭阿姆斯特丹:219.3平方公里

2.美國芝加哥:600平方公里

3.巴西庫里提巴:

432平方公里

主題方向

探索荷蘭如何利用離岸風力發電技術供應可再生能源,結合運河與低地城市的特點,提升城市的能源效率。


研究芝加哥的智慧城市建築如何結合風力發電,滿足其高樓建築的能源需求,並應對氣候挑戰。

庫里提巴以公共交通著名,學生將探討風能如何為綠色公共交通系統提供能源支持。

任務細項

  • 設計離岸與近岸風力發電場模型。
  • 規劃風力與水路結合的能源運輸系統。
  • 研究風力發電對當地氣候和環保的影響,並設計相關的智能監控系統。

  • 設計風力發電與高層建築結合的能源系統。
  • 探討風能如何支撐智慧建築中的節能需求。
  • 模擬城市風力發電的智能電網控制中心,提升能源分配效率。

  • 設計基於風能的公共交通能源供應系統。
  • 探討風能如何融入庫里提巴的低碳城市交通解決方案。
  • 開發能量監測系統,確保風力發電與交通需求的協調運作。









光之島(太陽能發電)

專題城市

  1. 英國倫敦:1572平方公里

  1. 尼泊爾加德滿都:50.67平方公里

  1. 德國弗賴堡:153.1平方公里

主題方向

探索倫敦在智慧城市中的太陽能應用,結合智慧交通與建築設計,降低碳排放。

加德滿都是高海拔地區,學生將探討如何將太陽能應用於偏遠地區,並結合災害預警系統。

弗賴堡是太陽能應用的典範,學生將設計全面應用太陽能的智慧城市,並探討可持續發展。


任務細項

  • 設計太陽能發電的城市供電系統,支援公共交通與建築能源需求。
  • 使用智慧感測器,提升太陽能的效率監控。
  • 探討太陽能在城市不同區域的應用(如商業區與住宅區),並設計相應的電力分配網絡。
  • 設計適合山區的太陽能發電站模型,滿足偏遠社區的能源需求。
  • 探討如何結合太陽能系統與地震等災害預警系統,提升城市韌性。
  • 設計基於太陽能的智慧基礎設施,例如公共照明與通訊塔。

  • 設計城市太陽能供應網絡,將住宅區與工業區的能源需求結合。
  • 探討智慧建築如何最大化使用太陽能,並減少能源浪費。
  • 探討太陽能發電的存儲與分配機制,並設計智能電網系統。







水之都(水力發電)

專題城市

  1. 加拿大多倫多:630.2平方公里

  1. 美國波特蘭:380平方公里

  1. 冰島雷雅未克:274.51平方公里

主題方向

探討多倫多如何利用水力發電來提供城市能源,並結合智慧電網技術進行能源管理。

波特蘭是一個重視綠色生態的城市,學生將探索如何利用水力發電技術來支援其綠色社區。

雷雅未克擁有豐富的水資源與地熱能,學生將設計結合水力與地熱能源的智慧能源系統。

任務細項

  • 設計城市水力發電系統,包含大壩、河流水能站與蓄水池。
  • 探討如何通過智能電網技術進行水力發電的高效分配。
  • 設計結合水力發電的智能電力管理系統,提升能源利用率。
  • 設計小型水力發電系統,適用於城市公園或社區內的綠色設施。
  • 探討如何將水力發電與社區的能源需求結合,創造零碳排的社區。
  • 使用水力發電系統來支援城市的綠色交通工具,例如電動自行車與電動巴士。
  • 設計結合水力與地熱能的城市能源系統,滿足住宅區與工業區的能源需求。
  • 探討如何在寒冷氣候下最大化水力與地熱能的應用。
  • 設計智慧能源管理系統,平衡地熱與水力發電的能源供應。






20250224(二)
完成城市佈局中的交通運輸規劃,透過交通工具(自行車)的視野導覽智慧城市。