智慧建築╳物聯應用

智慧建築╳物聯應用
智慧建築可說是匯聚現代科技的主要載體之一,以國內核定「智慧建築標章」的8大指標--綜合佈線、資訊通信、系統整合、設施管理、安全防災、節能管理、健康舒適、智慧創新來看,無一不依託於各種資訊科技的運用。而隨著數位化、網路化及各種感測元件(Sensor)技術的普及,萬物聯網(Internet of Things,IoT)的環境逐漸成形,雲端(Cloud)運算服務、大數據(Big Data)分析、人工智慧(Artificial Intelligence,AI)⋯等新式科技發展更是一日千里。當這些物聯科技與智慧建築相遇時會碰撞出什麼樣的新火花?市場上實際應用的情況又是如何呢?

物聯科技在智慧建築各展所長

實際上,各種物聯新科技早以迅雷不及掩耳的速度在智慧建築的規劃、設計、建造、營運等各階段各有展現。

BIM是基礎建設

以建築資訊模型(Building Information Modeling, BIM) 為例, 西門子(SIEMENS)股份有限公司樓宇科技事業部協理洪泰隆表示,主要是透過借助虛擬數據模型,一舉全面規劃整座樓宇,然後進行模擬並根據需要加以修正。從本質而言,建築被建造了兩次--從電腦上虛擬構造以及在現實世界中建造,可說是建築業中的數位雙胞胎(Digital Twin,又稱數位分身)。這種方式不僅有利於智慧建築優化能效、節約成本並實現可持續發展。

在台灣,BIM的推廣已有10年以上,某些政府建案也陸續被要求使用BIM。相信在政策加持、進一步與IoT相關技術的結合下,BIM將逐漸發揚光大。

Big Data為應用寶庫

透過已廣設於智慧建築內、外的終端感測設備,包括:監控攝影機、出/入口門禁控制器、防盜報警感測器、火警煙霧偵測器及機電、水電、空調、照明⋯等相關控制元件所收集到的Big Data,則可就近在伺服器(Server)或傳送至Cloud進行各種演算及分析。不僅能衍生其他應用技術(例如:搭配建築物內部地圖資訊及行動裝置而成為「室內定位系統」),亦可視使用者需求進一步轉化為有價值的資訊(例如:行為識別、消費模式),從而協助使用單位作出正確的判斷、及時行動,以提升建築整體表現、強化企業競爭力。

據了解,目前Big Data分析技術的應用場域以百貨商場(零售業)、工業廠房、醫療機構為主。台達電子(Delta)工業股份有限公司樓宇自動化事業群智慧安防事業處負責人鄭嘉仁認為,在網路時代零售市場的傳統行銷手法對消費者已不具吸引力,需要大數據分析創造新的營收,因此運用上較為成熟。就其他應用來看,大概都只有單點技術上的突破,例如:車牌辨識技術由於大數據的餵入,整體辨識準確度有明顯提高。

不過,目前已有許多使用端(User)主動提出希望能使用大數據分析來解決問題。在需求不斷累積、各種解決方案應運而生後,「殺手級」應用的出現與商業化也就指日可待。

AI加持如虎添翼

此外,人工智慧的機器學習、深度學習等長足發展也讓大數據分析的成效如虎添翼,目前AI在一些棋類遊戲(以AlphaGo為代表)、語言分析、影像辨識等方面的能力甚至已達到了超越人類的水準。市場普遍認為:像AlphaGo這種真正意義上的AI要全面落實到智慧建築領域,還有一段不小的距離;但如樓宇節能系統的某些控制、安防監控系統的影像辨識⋯等較單純的AI應用則已持續在發展當中。

漢威聯合(Honeywell)股份有限公司環境與能源解決方案事業處技術經理管立清表示,以前智慧建築在電量控制部分可能只著重關注每個月耗電量有多少,但現在除了可以把去年同期耗電量叫出,還可透過開放資料(Open Data)平台去撈最新的氣象資料,預測未來的天氣狀況及氣溫高低,就可透過去年同期數值比較來決定要開多少冰水主機及空調強弱。

台達電子鄭嘉仁則指出,目前台達正在嘗試將異質感測器資料進行混合使用,例如:將eTag和車牌辨識資料利用機器學習演算法將特定車牌和某個eTag進行配對,未來在特定場域(如停車場)中即可用最具效益的方式來配置不同的感測器或攝影機,將大大降低設備布建成本。

AI的發展和應用是大家一致看好的未來方向,而其速度的快慢則要仰賴USER端需求。

整合平台+開放架構 軟體與服務是決勝關鍵

為因應物聯科技時代市場的變化與需求,針對智慧建築領域的各種解決方案也不斷推陳出新。我們觀察到,無論是解決方案本身或是供應商提供服務的作為都明顯產生「質」的轉變。時下整合式系統平台除了突顯可納入樓宇控制、消防防災、安防管理、能源管理⋯等不同系統外,更強調開放式架構,尤其是提供類似安卓(Android)這類可供第三方夥伴自行開發的開放性作業系統,以滿足User的各種需求。而市場也逐漸由供應商主導逐漸轉為從User端主動反饋需求、供應端再提出量身訂制服務的模式。因此供應商解決問題的能力、及時性與提供第一線服務的「軟實力」更形重要。這些改變在國內、外大廠的身上更為明顯。

以Honeywell為例,其Tridium Niagara Framework ® 4(簡稱N4)整合平台即是基於Java 語言的開放式軟體架構,可以使用IT各種標準進行即時控制和數據管理,第三方人員亦可在此平台上開發設備或建置雲端整合平台。Honeywell智能建築與家居事業處總經理王秀美表示,2009年的IoT是Internet of Things,2020年的IoT則是Intelligent of Things,Honeywell也跳脫了傳統的架構,將繼續朝網格化、區塊鏈、終端設備AI化(把Niagara微型化放入很小的設備上)的方向發展。

而西門子也於今年推出開放式物聯網雲端平台MindSphere,可透過物聯網連結不同領域的基礎設施,包括能源、交通運輸、工業製造、樓宇科技、醫療等等,將設施所有資料快速連接至雲端,運用多元的應用程式將基礎設施的Big Data分析轉化為價值。並以開放式平台即服務(Platform as a Service, PaaS)的方式讓西門子及第三方夥伴都能不斷開發新的產業應用程式與數位服務。西門子洪泰隆指出,雲端平台的重點是將平台的資料轉換為資訊,可快速輕鬆地將真實事物連結至數位世界,並提供強大的應用與數位服務以滿足使用者需求以及幫助更多企業達成商業目標。

此外,台達電子則強調以人為本(Human Centric)。鄭嘉仁表示,整個建築產業的演進從一開始只關注性能(Performance)、要求營運成本要最低,到逐漸重視對建物環境的友善,開始走向綠能、環保;現在則要把焦點放回到在智慧建築裡活動的「人」身上。以往為了節能,某種程度會犧牲人的舒適感,現在則希望利用IoT技術在兩者間取得平衡。這也是為何台達把智慧安防、照明管理、樓宇管理與控制甚至分散式空調等單位整合在一個樓宇自動化事業群裡,共同打造整體解決方案的原因。

智慧建築尚未普及 User觀念仍待加強

從2003年智慧建築標章正式啟動、2010年的「智慧綠建築推動方案」、2013年強制造價在2億元以上公有建築落實「智慧綠建築概念」到「智慧綠建築與社區推動方案」⋯雖然政府對智慧建築一直有相關政策持續推廣,但不可諱言的,目前台灣智慧建築的數量仍不算多。以公有建築來看,除非是頗具代表性的指標建案,絕大多數對智慧化系統的要求大概都仍停留在基本款──有就好。

民間業主則大多是將本求利,在原有系統該擴充/升級時難以大刀闊斧更新換代,只願以較少的預算進行簡單的更新。而在全新建案的智慧、節能規劃上對於最新物聯科技的運用也偏向保守、不夠創新。即使有部分對新科技、新觀念接受程度較高的業主,對時下具備IoT、AI技術的智慧設備/系統感興趣,也往往將其視為花俏的消費品。

然而,若建築物本身不具備智慧化功能,要談「節能」應屬緣木求魚,而安全防災、健康舒適⋯等也可能較難顧及全面。業主(User)在既有建物維護、改善及新建物規劃、設計之初,若能嘗試了解物聯新科技將可為您帶來哪些直接、間接甚或衍生的效益,以長遠眼光攤提預算、評估回收效益,或許會有令人驚喜的發現!

迎向打破界線的IoT未來

IoT時代可說是打破界線的時代,不僅打破設備/系統間的界線,也打破產業模式的界線。不久的將來(或者應該說是現在進行式),在一棟智慧建築中所有的設備都成了終端的Sensor,收集到平台或雲端的數據資料交互應用,達到更多的應用功能、也產生更大的價值。監控攝影機不再只是單純的監控攝影機,它收集到的影像資料經過交互作用可做人員識別、出/入口控管、調控適宜的場域空調、燈光⋯以及更多其他的商業應用價值。

就產業模式來看,以前是業主先找上建築師,再從結構、機電、水電⋯等一路往下的垂直式作業,但IoT時代來臨將成為以User需求為主的扁平式架構,彼此分散式作業,但可在同一個平台上進行連結、交換資訊,進而產出更多的應用工具。也就是說,IoT時代無法再單打獨鬥,必須開放、串連、整合才能有更多的突破和成功的機會。

IoT時代也是要學習改變的時代,您準備好了嗎?
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