工程學科(一)科

本研究旨在設計一套中長程列車可使用的磁浮系統。目前，成功的磁浮列車無線供電系統都是於大範圍內進行供電，這會導致許多電力的浪費，縮小範圍必須要感測是否需要供電，目前能做到的，主要是手機的無線充電器。然而，其從接觸負載到真正開始供電，過程大約需要1.2秒。所以本次實驗的首要目標就是製作一套能在5ms內進行供電的距離感應式供電系統。 中長程列車多數包含不同車種，而這些車種的行駛速度各不相同，導致列車需要在過彎時調整不同的傾斜角度，以確保乘客受到最小的離心力影響。因此，本研究的第二個目標是製作一套能自主傾斜的磁浮系統，並設計一款App，使我們能透過Esp32調整列車四角的磁力，進而控制傾斜。

為解決傳統物聯網監測系統過度依賴中央伺服器所引發的隱私外洩、單點故障與缺乏彈性等問題，本研究提出一套創新的去中心化監測系統「環語鏈」。其核心創新在於整合本地大型語言模型(LLM)與三層式模組化基地台，實現了數據的本地處理與彈性的分層協作。透過低成本小型基地台進行資料蒐集，由中型基地台負責情報交換與暫存，最終由大型基地台運行本地LLM進行意圖分析與生成自然語言回應。本系統不僅能被動查詢，更能主動發送警示，並具備自動記憶與可自訂人格的功能，打造真正個人化的智慧管家體驗。所有資料儲於本地，使用者可依需求靈活配置感測器，確保了系統的安全性、擴充性與高穩定性，為新世代智慧生活提供了一個兼具人性化與高韌性的解決方案。

在科技進步的年代，電晶體成為組成高效能晶片不可或缺的元件，其發展影響著電子產品的效能與功耗。隨著製程技術節點縮小至2nm以下，傳統鰭式場效電晶體 （FinFET）架構逐漸面臨短通道效應與漏電流增加等挑戰，而環繞式閘極場效電晶體（GAAFET）技術則因其優異的電流控制能力與低功耗特性，成為新一代電晶體的主流。本研究探討在固定有效寬度與垂直間距的條件下，不同奈米片堆疊數量對電晶體電性的影響，透過科技電腦輔助設計（TCAD）軟體模擬分析次臨界擺幅（SS）與臨界電壓（Vt）等參數，對下世代環繞式閘極奈米片場效應電晶體(NSFET)進行最佳化研究，提供未來半導體技術發展之設計方針。

磷污染及重金屬的累積被確認為引發水體富營養化及生態毒性的關鍵因素，對接觸受污染水的動物和人類造成危害[1]。磷酸鹽作為磷污染的主要形式，傾向於促進藻類的過量繁殖，而重金屬離子因其高度毒性及生物累積性，對水生生物的影響尤為嚴重。由於一般檢驗方式過於耗時、費力，所以我們想研究出可以實現快速檢測出水是否遭受到汙染的系統。 本作品將化學、光學、電機、機械、AI、微電腦領域知識進行「光-電-機-智」深度整合，使用AI輔助補償演算法提高作品方便性，提升水溶液的定性定量分析效率，使本作品能快速檢測水源是否遭受磷或重金屬鉛污染，並且計算濃度，無需將樣本送回實驗室，捕捉污染動態。降低成本與操作門檻，達到良好監測及做好水土保護。

在高速公路上，駕駛者若遇到車輛故障或事故，必須依照交通規定，在事故發生點後方100公尺處擺放三角警示牌，以提醒後方來車。然而，在高速公路環境中，車輛行駛速度較快，駕駛者下車擺放警示牌的過程中，極易發生二次事故。因此我們設計「智慧定點式道路警示牌」，本裝置安裝於公路路肩，透過網路遠程開啟。這樣一來就可以避免下車擺放警示牌的過程中發生意外。本次設計運用到Wi-Fi做為與雲端通訊之媒介，也達成了物聯網與雲端化。使用者可用網頁進行遠端開啟警示牌或在車內加入車禍自動回報系統，不僅如此，我們還可以用來檢視警示牌狀態。

本研究建構一套具即時定位、風險感知與智慧路徑規劃功能的火場應變系統，以提升緊急情境下的人員生存率與消防調度效率。針對火場中濃煙遮蔽與視線受限等問題，系統整合UWB無線定位技術、可拋式多感測探測球與自建危險係數模型，突破既有應變限制。探測球可即時回傳火場中氫氣、一氧化碳、瓦斯、粉塵與溫度等感測數據，並依據IDLH標準轉換為風險係數，生成即時危機地圖。 系統進一步結合風險模型與Dijkstra演算法進行加權路徑搜尋，避開高風險區域，提供最安全之撤離與救援路徑。資料處理採用SQLite本地儲存並搭配視覺化模組呈現，經模擬場景實測後，可即時更新環境資訊與路徑結果，展現高度準確性與實用性，未來可作為高風險場域智慧應變之技術基礎。

本研究旨在開發一套以影像辨識為主、結合生理徵象監測之「工業廠房作業人員智慧型即時安全監控與危害預防平台」，以實現對作業人員 的即時保護與風險預警，成為基層勞工免於職災威脅守護者，保障工作權益的最佳防線。 此平台具備多工作場域模組化功能，首先以重電設備場域作為研究起點，透過有限狀態機（FSM）架構，系統性地建立作業流程的狀態圖。平台結合YOLO模型於狀態圖之啟始狀態進行防護裝備穿戴辨識，預防狀態之設備通電警示，作業狀態則以長短期記憶神經網路（LSTM），搭配心率與聲音感測器偵測。 此外，本研究亦於車床機械與高處施工場域展現良好的監控預警與可擴性成效。未來期望進一步推廣平台至更多工業環境，提升整體職場安全管理之智慧化。

本研究開發之特斯拉線圈驅動的空氣清淨機單顆成本為3199元，而雙顆成本6269元，相較市售高價且僅能過濾污染物的清淨機，我們的技術透過高能電場與負離子，主動殺滅細菌與病毒，有效破壞病原體結構，降低其存活率，特別適用於醫療環境如急診、病房與實驗室，可降低交叉感染風險。實驗顯示，特斯拉線圈產生等離子體能使懸浮微粒帶電，促進凝聚與沉降，顯著改善空氣品質。研究亦指出，臭氧生成需透過參數調整以確保安全性。整體而言，本技術具低成本、高效能優勢，未來可結合其他淨化手段，提升使用穩定性與長效安全性。

透過右手開掌定則與磁流體動力學，我們得知當我們在電解水中施加磁場可以使水流動。基於這一點，我們探討了電流對水流流速的影響，並假設勞倫茲力公式吻合此實驗，即電流與流速會呈正比關係。 實驗結果證實了我們的假設，當電流增強時，水流的速度也會隨之增加。隨後我們開始探討電極片間距離及磁場是否也會對流速產生影響，最後實驗結果顯示流速與電極片距離會成負相關，與磁場強度呈正相關。這些研究成果讓我們對磁流體推進學的應用有了更加深入的了解，並希望能藉由這種方式為未來海上交通方式增添新的可能。