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建築科技
Tech FUTURE
 
     
  資策會 馮明惠:將資通訊技術帶入建築,讓建築「活」起來  
     
     
  多樣化的智慧產物,如雨後春筍般不斷的浮上檯面,廠商們發揮想像力及創造力,運用科技技術將許多產品新增新的功能,真正有價值的產品必須符合大眾的需求是無庸置疑的,也因此市場研究與技術研發便是產品開發這件事,便成為了最重要的基礎工作  
     
  撰文:周滋靜、張婉玲  
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  我們特別專訪了財團法人資訊工業策進會智慧網通系統研究所的馮明惠所長,及其帶領的研發團隊代表─研發協理蔡坤成博士及專案協理李麗鳳,與我們分享資通訊技術和智慧建築有什麼樣的關聯性?智通所於智慧建築領域有哪些研究成果?



資通訊技術於智慧建築的關聯?
「建築」最原始的意義是提供人們一個遮風避雨、安定生活的場所,「建築」一詞也只是一個概括的意思,其中包含了許多專業技術,如建物結構、建材選擇、機電規劃、室內設計…等等,因此在建築建造時,由各方相關的專家進行設計、規劃,順應時代的改變,人們對於建築的要求,開始講究設計美學、文化意涵…等更高層次的價值,當然,「環保、綠化」的觀念也開始注入,這個全球都相當重視的議題也讓建築朝綠化、永續、節能的方向發展。

馮明惠表示在過去,資通訊並不是建築最主要的一環,也甚少引起重視,只是被歸為「弱電規劃」,屬於建築內的諸多子系統之一而已,但近年來,因為環境變遷、氣候暖化等因素,台灣也不但逐漸重視綠建築,更在追求安全、舒適、便利、節能的目標上,將資通訊技術帶入建築,讓建築「活」起來,變得更聰明、更智慧。資策會智通所過去多年來在經濟部技術處指導下, 與跨資通訊與建築領域的專家合作, 發展智慧建築聯網資通訊技術與解決方案, 並運用於多類型的智慧建築場域。

資通訊如同建築物的神經系統
蔡坤成表示,智通所其實一直在研發建築內的感知功能、無線傳輸技術、資訊分析…等技術,讓建築具感知能力、反應對應事件、控制決策。建築物內,架構不同功能的感知器、感應器如同神經系統從中了解環境和使用者的喜怒哀樂,如環境過熱的感知結果,讓使用者能夠知道建築可能造成熱漲冷縮反應並進行處理、過熱的空間也能促使空調自動運轉以改善環境。



建築內所架設的伺服器等同於是匯集管理者的智慧及管理控制的決策系統,透過感知器所形成的神經系統將末端所感受到的資訊,透過傳輸技術及運算分析達到管理控制。當人的感官系統受到了外部刺激而做出的即時反應,通常是由小腦來控制,建築內的安全防護就像是這樣。另外,再需要透過長期所累積的經驗來做分析進而決策、發號施令,這就是透過資通訊讓原本冷冰冰的建築物活了過來,建立屬於建築的神經系統。

利用資通訊打通任督二脈的關鍵在於標準化
智慧建築內有相當多的子系統,最大的問題在於這些子系統間無法相連,最主要的關鍵在於通訊協定不同、無法連通,人人都知道整合的重要,但要做整合或標準化這件事需要投入相當大的資金,對於廠商來說無法立即看到回收效益的情況下,廠商們皆不敢輕舉妄動。馮明惠表示,標準化也是能夠降低生產成本的一大重點,以家用電話為例來說明,家用電話的晶片、通訊協定甚至在2G、3G、4G訊號的寬頻服務都已標準化、應用市場成熟,市場上任意購買的話機都能夠直接接上電話線使用,市面上所看到的話機百元不等,售價相當的便宜。

過去智通所發展出許多系統,但必須花很長的時間在系統間的垂直整合,當經濟部提出發展「開放式物聯網平台」的想法,智通所便開始將過去所發展的軟體、系統模組化,開放API,打造易於利用、修改的軟體平台,如此能夠加快發展的速度並降低開發成本。

開放的通訊標準,能夠讓不同廠牌不同設備能夠互相溝通,並達到管理及控制的功能,李麗鳳表示在經濟部的協助下「台灣資通訊產業標準協會」已成立一個設備聯網專案小組SIG,致力於訂定屬於資通訊設備、軟體的標準,做到設備串聯,並開發符合OMA國際標準的裝置管理技術,廠商可以用來管理自家產品設備,也可以同時管理其他廠牌的設備,廠商不需要自己花大把成本、時間與其他廠商做整合,透過OMA DM技術,不分國內外廠牌設備都能管理,智通所協助廠商解決了原需花大把成本與時間投注的整合一事,值得大力推廣。

馮明惠進一步提出,無論是智慧家庭、智慧建築甚至到智慧城市,未來都會逐漸走向利用既有的資源連網、讓資訊可互動交換或是將資訊重覆利用,該如何建立連網服務並讓使用者付費、第三方付費,這樣的經營模式,才是產業是否能夠永續發展的關鍵。

智慧化需求,從事件的重大性和急迫性進行規劃
能源管理相信是建物智慧化的首要目的,馮明惠表示,雖然能源管理已發展多年,但目前並沒有一個標準化的平台,有鑑於此,資策會智通所在經濟部技術處的指導,並在台灣資通訊產業標準協會架構下與台灣智慧建築協會溫琇玲理事長與多位專家正在開始合作訂定「智慧建築能源管理資通訊資料格式標準草案」。

訂定智慧能源互通標準的原因為建築內有多個與能源相關不同的系統與設備,如能源監測系統、能源管理系統、能源設備、節能設備、自動需量反應系統等,如各系統資料格式不一整合耗時費力。如能訂定各系統中可互通的資料格式,將對系統整合工程與服務加值有極大幫助。

例如過去資策會在經濟部指導下與工研院及六個公協會合作訂定智慧照明系統國家標準,並於2013年完成。當時蔡坤成便是智慧照明標準草案規劃人之一,蔡坤成表示,「照明」看起來是小事,但其實和人們息息相關,當年LED燈蓬勃發展之際,由於各廠商所製成的LED燈及系統無法跨品牌、跨系統互相溝通連結,且控制和感測的介面也無一定的標準,造成許多配置上的困難,於是工研院、照明相關公協會以及台灣照明工業等單位,開始合作制定智慧照明系統架構及必備的5大標準,如照明系統平台、廣域網路傳輸標準、終端設備端網域標準…等,因照明市場的成熟,產業界對標準化一事不但贊同並大力支持與推廣,已順利的向上發展為國家級的標準。

在智慧化需求下,智通所所發展的技術
李麗鳳說明,智通所作為法人單位,在技術研發上會更快、更多元,例如講求多樣混合式的網路整合,開發軟體、開放式平台、多元的感測網路如無線傳輸技術(ZigBee)、電力線網路(PLC)、無線網路(WiFi)、LTE…等,利用不同網路特性,如距離、網路型態、可靠性、穿透性等,會在不同應用場域發揮不一樣的效果。資料傳輸量的多寡也會影響技術的選擇,以智慧家庭來說,各感知器間傳輸的資料量都相當的小,因此也有廠商針對此開發出新的技術協定。

智通所也研發了「智慧讀錶AMI系統」具通訊功能的智慧電錶,能夠分析用電量、耗電量高低的時段,透過AMI系統便可以進行其它節電相關控制、措施;智慧建築、家庭相關應用,智通所在這一塊已深耕多年,李麗鳳特別介紹「雲端智慧綠能管理系統」,無論是系統軟體或硬體設備都在國際獲得了優異的獎項,智通所也將這套系統提供給相關的業者來使用,透過此系統無論是異質設備的管理、企業能源管理、雲端後台管理甚至運到太陽能管理的監控都能在同一平台進行。

蔡坤成進一步說明「開放異質連網服務平台與智慧低碳應用技術研發計劃」,此計畫是以國際標準架構開放式平台和跨領域與其它領域的廠商合作,例如與火力發電廠合作規劃「配煤系統」及「吹灰系統」,利用資通訊技術優化製造流程、降低成本、節能減碳並提高效率,所謂的配煤系統的開發緣由是基於,從世界各國進口的煤礦,產地不同成份上也會有所差異,藉由配煤系統便可將不同成份的煤礦搭配、組合成能產生足量的熱能進行發電,如此一來便可大大提升燃燒效益。吹灰系統的原理是來自於,管線內流動的水在燃燒過程中會產生煤灰,如不將煤灰吹掉會阻擋熱能,但如果將煤灰吹掉水管容易脆化,透過系統便可控制吹灰機制達到平衡。

最後馮明惠表示,智通所專注於開發軟體與系統,硬體設備則是與國內的廠商合作,物聯網是一個相當龐大的佈局,必須結合政府單位、財團法人、學界、業者…等各方面的專家一同合作,綜觀全球近一季超過六十件的併購案已經發生,國外企業已開始為物聯網佈局,第一步便是整合,設備連網這件事不難,最難也最重要的是整合,設備的整合就是標準化,資策會智通所以宏觀的視野預見此重點,正在快速建立標準化平台,希望能串連各法人、聯盟及產官學界力量,整合台灣優異的資通訊技術與設備,帶領台灣站上國際物聯網趨勢的舞台。
 
     
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