全球正朝向六大趨勢方向發展,智慧化居住空間也順應潮流,成為國內外廠商積極投入的產業,而能夠讓多種資通訊技術互通的平台將是該產業發展的重要關鍵,台灣智慧化居住空間產業聯盟的成立可望整合產業上中下游,推動市場成長。
2015年全球將朝向六大趨勢發展,分別是人口結構轉變、經濟全球化風潮、網路化世界、跨領域科技整合、重視環保與精敏製造以及追求資源效能提升等,這六大趨勢間不僅環環相扣、彼此影響,也為居住空間產業帶來龐大市場商機。工研院IEK副組長林金雀表示,在人口結構轉變方面,由於高齡化與人口移動而造成勞動力質量轉變,須以知識力提升生產力,同時研發抗老科技,提升老人照護福利,及開發軟硬體俱全的都市建設。
而在經濟全球化風潮下,國際價值鏈重新洗牌,須重新思考如何資源分配,加上人才通常會往生活品質較好之地移動,為了爭取國際人才,須提升國民生活品質;在網路化世界,線上服務促進傳統服務整合與轉型,加上工作型態改變帶來配套需求,因此全新的商業模式與分眾行為規範應運而生。在跨領域科技整合方面,應從需求端思考如何跨領域整合創新,將生物、資通訊、微型化與智慧化材料等技術結合服務,成為多元複合技術,例如將新塗料技術結合奈米科技,或將原本車用的隔熱紙結合感測器,提供居家隔熱應用。
在重視環保與精敏製造方面,可朝綠建築、建材方向永續發展,並進行資源再生,化廢物為黃金;至於在追求資源效能提升部分,以永續觀點重新思考資源之配置與運用,尤其是水潔淨、再利用之議題討論愈演愈烈,以及在石油價格飆漲影響下,對替代能源之需求迅速攀升。
亟待整合消費者需求
從上述六大趨勢對居住空間產業的影響可知,居住空間產業將涵蓋食、衣、住、行、育、樂等層面,在建築物內導入永續環保觀念與智慧化等相關產業技術,建構主動感知及滿足使用者需求之建築空間,以創造及享有安全、健康、便利、舒適、節能與永續的生活環境。
從產業價值鏈來看,可分成家庭加值服務、社區大樓服務、平台服務、建築空間及服務等商品服務,而這些商品服務又各有其元件、服務內容/設備、系統、服務組合、流通/銷售以及客戶關係管理/收費/結算等供應商。林金雀表示,由於智慧居住空間產業涉及的技術、服務及行業過於廣泛,因此迫切需要能夠針對消費者需求,整合所需應用的顧問公司,但目前未有這類公司出現。
而智慧居住空間產業所涉及的技術則包括家庭網路應用、行動通訊、無線寬頻、無線感知網路(WSN)及網路網路通訊協定(IP)等資通訊技術,同時,包括感知環境、智慧材料、環保節能與替代能源技術、醫療器材以及機器人等科技在內。
國內外廠商積極投入開發
看好智慧居住空間產業的龐大商機,國內外廠商皆積極投入相關研發,生產力科技總經理張芳民表示,日本NTT DoCoMo主張2010年後智慧化空間情境,整合屋內外各種空間應用,美國業者也投入開發數位廚房及所謂的健康衛浴應用,而德國相關業者則在2007年ISH展覽中展示標榜「健康心靈合一」的衛浴空間,例如在未來廚房內設置數位烤箱、電視冰箱、吸塵機器人與觸控面板等,或在衛浴空間內結合數位馬桶、淋浴設計面板、數位體重計及高科技牙刷等。
在台灣,也有愈來愈多的建案以智慧化居住空間為號召,例如遠雄建設的林口未來城,即與中華電信、友訊、大眾電信等廠商共同研發,將自動控制與行動通訊結合;還有愈來愈多建築以符合智慧化建築標章評估基準為訴求,或推動數位化建築,例如士電仰德大樓、寶鋐雙璽大樓等,但因台灣缺乏完整解決方案與系統,因此多數業者直接從國外引進完整系統。
林金雀指出,台灣網通設備及資訊家電產品多已齊備,但建築物主要的自動化系統、監控保全系統及資通訊系統等整合尚待開發,而安全監控產業多為原始設備製造商(OEM)/原始設計製造商(ODM) ,大型建築的自動化系統標準則掌握在國際大廠,部分保全服務廠商如新光保全、中興保全等也已投入智慧化保全服務研發。網通與資訊家電產品所採用的無線技術多為專屬射頻、藍牙、ZigBee及RFID等。
在能源管理方面,廠商多為能源設備如空調、照明、太陽能等設備或系統組裝、製造,林金雀表示,能源管理及整合服務能量則多掌握在法人研發機構手裡,雖然政府與產業界也積極投入健康照護服務產業,但缺乏共通的架構平台及整合系統。
ZigBee成就智慧化居住空間
在資通訊技術中,自從ZigBee問世以後,由於其低耗電量、低傳輸速率等特性,又可支援大量網路節點與多種網路拓撲,因此在不少智慧居住空間中獲得應用。舉例來說,目前ZigBee最受歡迎的用途之一,就是照明應用。雖然相較於藍牙(Bluetooth)動輒1Mbit/s的傳輸速率,ZigBee的傳輸速率不過20k~250kbit/s,然而其一百公尺的傳輸距離,已可以滿足一般家用或是辦公室內的智慧應用。且其低功耗的特性,更使該項技術逐漸當紅。
德州儀器(TI)為支援低耗電ZigBee在IEEE 802.15.4無線感測器網路應用,就推出內建硬體定位引擎(Location Engine)的系統單晶片解決方案,可用於資產與設備追蹤、庫存控管、病患監控、遙控、安全和啟用網路等應用。
德州儀器半導體行銷協理科技委員會委員杜王平福指出,由於近期家電裝置逐漸出現內建ZigBee的風潮,加上人手一支手機的趨勢在未來仍將延燒,因此ZigBee晶片與手機結合後,除了低功耗不會對手機帶來電源負擔,更可進一步完成智慧家庭的夢想。
杜王平福舉例,消費者若隨身攜帶ZigBee晶片手機,而在燈光、音響等家電裝置也都配有ZigBee感應器的情境下,消費者只要步入家門,感應器偵測到ZigBee晶片,就會開啟燈光,同樣可以設定音響與其他家電,讓消費者輕鬆享受數位家庭的便利。
德州儀器強調,由於ZigBee應用多半需要長時間啟動,因此對於功耗的要求極為嚴苛,卻同時需要整合射頻收發器與微控制器,因此如何同時達到上述目標,將是一大挑戰。日前該公司推出一款名為CC2431的低耗電射頻應用單晶片解決方案,以前一代產品CC2430為基礎,將CC2420射頻收發器核心和加強型8051微控制器整合到7mm×7mm的封裝中,同時具備128KB快閃記憶體、8KB RAM記憶體,讓ZigBee的效能往上提升。
除了家用以外,在醫療應用、資產監控上,也可透過ZigBee的無線資訊傳輸,讓管理單位知道病患、藥品或是其他物料的所在位置,一旦脫離監控距離以外就會警示,確保管控合乎流程。
而前文提及的定位引擎,也正是得以順利管控的主因。杜王平福說,CC2431的定位引擎主要是利用接收訊號強度指標(RSSI)進行計算,根據以CC2430為基礎且位置已知的參考節點傳來的訊號強度計算節點位置,再把位置資料送到其他資訊蒐集裝置。
相較於集中式定位系統,這項功能減少網路流量和通訊延遲時間,一般應用的定位精準度可達到五公尺。
專屬射頻/ZigBee殺出重圍
除了採用802.15.4/ZigBee外,低速、低功耗、簡單的應用例如自動抄表(AMR)、家庭自動化、感測網路、門禁系統、警報系統與遙控裝置等,也能利用專屬(Proprietary)射頻達成。由於對這些簡單的應用而言,目前ZigBee晶片方案的價格過於昂貴,因此不少廠商紛紛利用專屬射頻結合ZigBee應用類別,而非採用802.15.4傳輸技術,Micrel射頻暨混合訊號產品總監John T. Lee表示,ZigBee市場發展確實非想像中順利,除了成本居高不下外,阻礙發展的原因還包括2.4GHz頻道干擾問題,專屬射頻通常利用900MHz或其他頻段以避開雜訊,且能傳輸較長距離,因此成為現階段突破ZigBee應用發展瓶頸的方法之一。包括盛群、達盛及Micrel等晶片廠商都已投入專屬射頻/ZigBee晶片市場。
ICT平台加速智慧化居住空間發展
除了ZigBee市場發展不順遂外,許多科技也僅停留在技術創新的階段,無法順利獲得市場的廣大認同,例如射頻辨識(RFID)、電力線通訊(PLC),因此首開先例,由內政部主導成立智慧化居住空間產業聯盟,可望讓許多資通訊技術能夠復活,或者整合創新,再創造更多應用,同時,也能加速智慧化居住空間產業發展。
工研院材化所組長林澤勝指出,該聯盟成立的目的在於提供異業整合的平台,促進電子、電機、資通訊、自動化及材料等相關產業技術導入居住空間,以建構主動感知及滿足使用者需求之智慧化居住空間,並因應人口結構改變及社會變遷之真實生活情境。
不同於以技術為導向的聯盟,智慧化居住空間產業聯盟則以市場需求出發,並結合特殊人文、社會及生態特色,台灣電力綜合研究所蒲冠志表示,該聯盟聚集各行各業的廠商例如網路服務提供者、電信業者與建築廠商等,以及開發各種資通訊技術的廠商,透過該聯盟平台的整合與推動,許多胎死腹中的技術將有機會起死回生。