智慧家庭成市場注目焦點，連帶引發能源管理與熱處理應用的感測技術需求。據調查分析，智慧家庭感測控制領域的專利應用著重於能源管理和熱處理，未來相關廠商可在感測控制技術解決方案中植入人工智慧級的運算能力，以達到居家節能和安全的要求。
2014年初Google以32億美元併購智慧家庭(Smart Home)感測控制裝置廠商--Nest Labs，消息一出旋即引來科技界的揣測與關注。由此併購案透露出Google有強烈企圖心，欲透過Nest Labs跨入家庭自動化(Home Automation)市場進行相關硬體、軟體與服務的布局與整合。
智慧家庭是透過家庭網路系統(Home Network System)、運算處理系統(Computing Process System)、感測器(Sensor)及感測控制裝置(Sensing Control Device)等，將各種家庭自動化設備予以連結，使其執行自動化與智慧化服務功能，確保居家環境安全、節能與便利，提供舒適的生活品質與人性化居住環境。
家庭自動化系統為結合資通訊科技(ICT)與居住環境的一項新興科技產品，其涵蓋五大項目，包括居家保全(Home Security)、居家能源與水/電/瓦斯管理(Home Energy and Utility Management)、溫控與警報系統(Thermostats and Alarm Systems)、照明(Lighting)，以及娛樂(Entertainment)。
整合居家環境訊息 感測器扮系統中樞
值得一提的是，負責偵測與蒐集居家環境訊息狀態與變化的感測器是家庭自動化系統中一項重要元件，因為感測器所具備的環境訊息偵測與蒐集能力會直接影響家庭自動化服務功能良莠表現。
上述項目涵蓋的感測器種類及應用量測技術有：
居家保全
居家能源與水/電/瓦斯管理
溫控與警報系統
照明
娛樂
感測控制裝置在自動化家庭系統中扮演居家環境訊息蒐集、數據監控、自主運算，以及自主傳輸等角色，該裝置結合了感測單元(Sensor Unit)、處理單元(Process Unit)、無線傳輸單元(Wireless Transmission Unit)，以及電力供應單元(Power Unit)。
感測單元
感測單元是由感測器與類比數位訊號轉換器(ADC)所組成，感測器負責居家環境訊息偵測與蒐集，像是溫度感測器、濕度感測器等，並且感測單元內部可存在著複數個感測器。其次，類比/數位訊號轉換器則是將感測器所蒐集到的類比訊號轉換成數位訊號，並將訊號傳送到處理單元進行運算處理。
處理單元
由儲存器(Storage)與處理器(Processor)所組成，儲存器的功能類似個人電腦中的儲存裝置，感測器將蒐集到的居家環境訊息儲存在儲存器中。其次，處理器的功能則類似個人電腦的中央處理器(CPU)，負責執行事先置入的程式碼，協調並控制感測元件內部的感測器。
無線傳輸單元
由於感測控制裝置大多布建於居家環境中，在成本考量下，無法以有線網路將諸多感測控制裝置予以連結。因此，為了將蒐集到的訊息能夠透過家庭網路系統進行傳輸，在感測控制裝置內部會配置一組無線傳輸單元，負責訊息傳輸、存取與控制。
值得一提的是，目前應用於家庭網路系統的無線傳輸技術包括：ZigBee、無線區域網路(Wi-Fi)及藍牙(Bluetooth)等。其中，ZigBee由於具有低耗電、低成本、使用網狀(Mesh)網路、可連結大量傳輸點及低資料傳輸速率等技術優勢，極適合應用於指令簡單的家庭自動化系統，近年來已逐漸成為市場主流規格之一。
電力供應單元
為了降低布建線路成本，感測控制裝置通常不以插電方式做為電力供應源；而為了提供感測控制裝置執行居家環境訊息偵測、蒐集與傳輸，電力供應單元會配備一組電池做為電力供應源，像是鋰電池、鹼性電池及太陽能電池等。
為針對智慧家庭感測控制(Smart Home Sensing Control)進行專利探勘分析，本文選定美國專利暨商標局(USPTO)專利資料庫做為此次分析的主要資料來源。
首先，透過技術論文、新聞報導、關鍵廠商、訴訟案件、關鍵詞彙、專利分類及科技部落格等相關訊息的搜尋與瀏覽，標定出智慧家庭感測控制專利檢索重要特徵訊息，並採用地圖分析探勘平台來進行專利檢索與分析任務。
其次，進一步設定專利分類碼、關鍵廠商、關鍵詞彙等做為智慧家庭感測控制專利探勘的檢索條件。另外，搭配專利請求項(Claim)、專利摘要(Abstract)及專利說明(Description)等欄位進行關鍵詞彙的輸入與檢索。
針對專利檢索初步結果進行研判與調整，另外，再加上相關引證專利進行探勘資料補強，最後，共篩選出一千八百八十一件智慧家庭感測控制相關專利進行探勘分析。
紅外線感測技術具市場潛力
智慧家庭的發展可以分為兩個層面；若以技術層面來看，智慧家庭感測控制以節能、安全為訴求重點，感測器量測技術以紅外線、超音波、熱傳導及電化學較具發展潛力。
由The UK Gas Detection Community發布的「Micro Nanotechnology Gas Sensor Roadmap」中發現，應用於居家安全偵測、火災偵測、瓦斯偵測、煙霧偵測及室內與戶外空氣品質偵測的感測器，其量測技術類型以紅外線、超音波、熱導式和電化學(Electrochemical)較具發展潛力，並且資料顯示，上述量測技術也可應用於居家能源與水/電/瓦斯管理的感測器上。
研究建議，有意投入家庭自動化系統感測器技術開發的科技業者，可以直接鎖定紅外線、超音波、熱導式及電化學等量測技術進行相關感測器產品的開發與市場布局。至於專利層面，以控制、運算、電信及測量為技術開發重點；能源管理、熱處理、娛樂及機器為應用布局重心。
透過資料探勘功能進行比對分析與整理，發現，智慧家庭感測控制領域相關專利技術開發重點集中於控制、運算、電信，以及測量，合計比重達到74.5%。
另一方面，智慧家庭感測控制領域相關專利應用布局重心則集中於能源管理、熱處理、娛樂及機器，合計比重也達到18.5%。
對剛開始跨入智慧家庭感測控制領域廠商而言，可鎖定能源管理與熱處理等重要應用項目提出更佳的感測控制技術解決方案，像是導入人工智慧等級運算處理能力，讓感測控制裝置具備智慧化處理能力，更加符合居家安全與節能需求，同時積累關鍵技術進行專利布局，如此才得以藉由獨特創新技術專利權來爭取與大廠進行交互授權機會。
(本文作者為資策會MIC資深產業分析師)