智慧科技如何於各垂直市場（Vertical Market）落地應用，一直是大家最關注的焦點。本文以智慧環境管理平台與AI及雲端大數據進行對接，並結合校園日常作息使用的多媒體公共廣播系統進行整合，更進一步在平台上提供資料服務的創新商務模式，值得參考！

 
2020年中，天氣持續炎熱高溫，政府宣布將透過前瞻計畫預算協助全台灣的中小學教室在2年內「班班有冷氣」，讓學生能夠在溫度舒適的環境中提高學習效益。但是，當教室啟動空調、緊閉教室門窗，雖然溫度變涼了，卻也產生室內空氣不流通、二氧化碳濃度飆升、空氣品質不良的問題。這些問題不僅會讓學生昏昏欲睡、影響學習效率、阻礙健康發展;加上冷氣等設備使用，隨之而來的是室內外溫差大、耗能增加等問題。
 
卡訊電子（BXB）在洞察到上述問題後，提出一個結合資料服務的創新解決方案，以一套兼具資訊傳遞、空氣品質監控、健康照護及節能的智慧管理平台，提供一個舒適節能的高效學習環境。該計畫也獲得經濟部科技研究發展專案－民生公共物聯網（Civil IoT Taiwan）資料應用的專案補助。
 

結合政府Open Data，創新智慧校園資料服務模式

以「多媒體公共廣播系統平台」為基礎
卡訊電子投入公共廣播市場超過10年以上，以影音網聯網（AVIoT）技術為基礎，提供一套完整的多媒體公共廣播系統，協助校園等公共場域的日常作息，透過影像、聲音、多媒體達到更有效的訊息傳遞。在國內已有上千所學校採用卡訊的系統，市占率高，是校園智慧情境應用要能落地的最佳平台。
 
如果能在這種普及的基礎建設下，再將空氣品質監控、災害預警及能源管控納入其中，將減少許多重複建置的基礎設備投資，提升整體系統的使用效益，也提高校園決策者落實智慧環境建置的意願。卡訊電子早在幾年前就已經在多媒體公共廣播系統平台上，與中央氣象局地震中心、國震中心地震預警速報的開放資料（Open Data）進行對接，用於有感地震發生時，發布地震預計到達秒數及地震規模，提醒民眾提早應變、降低災害損失。
 
導入空氣品質Open Data，提升為「智慧環境管理平台」
因此，利用上述成功經驗，在專案計畫中引用「民生公共物聯網」的開放資料作為室外環境數值來源、並對接「環保署國家空氣品質測站」與「智慧城鄉空品微型感測器」的資料等，作為雲端大數據資料來源。同時，將自行開發可同時偵測包含溫度、濕度、二氧化碳（CO2）、細懸浮微粒（PM2.5）及具備RS485通訊介面的感測器，作為物聯網應用節點，收集室內數據且連結至智慧環境管理平台。
 
再將這些開放資料導入「BXB 智慧環境管理平台」，將室內空氣品質感測器與開放數據一起納入統計分析形成AI演算法，來自動調控各項室內設備。智慧環境管理平台包含3個子系統：舒適節能子系統、空氣品質警示子系統、AI 自動回饋子系統。其中，主要透過空氣品質警示子系統所產生的數據，來提供給AI自動回饋子系統，進而提供舒適節能子系統進行環境控制（例如：冷氣、新風機、窗簾等），達到舒適、健康、節能的環境需求（參考圖1）。
 

 

智慧環境管理平台核心：空氣品質警示子系統

以溫度智慧控制為例，當室內、外溫度皆高於／等於28度時，空氣品質警示子系統會提出影音警訊，並經AI演算後，由舒適節能子系統下命令給環境閘道器，開啟空調並將溫度維持在26度;若戶外溫度低於26度，空氣品質警示子系統會提出影音訊息，告知戶外溫度已在舒適程度，將關閉空調、並提醒開啟窗戶。
 
再以二氧化碳智慧控制為例，當教室內二氧化碳濃度隨著上課時間逐漸累加，濃度超過 1000ppm時，空氣品質警示子系統會發出影音提醒室內人員濃度已超過標準，並由舒適節能子系統下指令給環境閘道器，啟動新風機進行換氣。如果室內二氧化碳濃度仍然超標，則併以語音系統透過喇叭直覺式的語音告警，提醒人員開窗讓空氣對流或勿在該室內長時間逗留。當室內二氧化碳濃度已降低至標準值內，舒適節能子系統也會下命令給環境閘道器，關閉新風機。
 
同時，智慧環境管理平台也會進行AI深度學習自動反饋機制。如果使用者對於自動調控的溫度仍覺得過冷或過熱，使用者會手動調整空調溫度，此時智慧環境閘道器會將手動調整值回傳AI自動回饋子系統，並紀錄當時的各項室內外空氣品質，用以訓練屬於該環境的 AI 演算，以便能在不同的環境都能提供用戶喜愛的舒適環境（參考圖2、圖3）。
 

 

 

場域驗證：系統從工具使用，提升至決策支援

以資料服務驅動的智慧環境應用，概念相當的前瞻，在概念驗證階段即獲得台中市立惠文高級中學王沛清校長的肯定，因此攜手卡訊電子將原先「管理資訊系統」（Management Information System, MIS）的系統思維，也就是一種工具性的使用方式，提升至「決策支援系統」（Decision Support Systems, DSS）與服務，實現該智慧環境系統的實現與落地。
 
我們在101間教室中布建3模的空氣品質感測器，可偵測溫度、濕度、二氧化碳等空氣品質因子，及2間智慧環境的實驗教室，裝置4模的空氣品質感測器，可偵測溫度、濕度、二氧化碳、細懸浮微粒（PM2.5）等空氣品質因子，並實際運行智慧環境系統的環境管控。第一階段先蒐集目前的教室空氣品質狀況，在充分了解空氣品質狀況之後，才進行環境改善設備的建置，以達到聰明建置、提高投資效益。
 
同時，利用智慧監測和室內環控，避免設備運轉量起伏震盪。當教室內偵測到二氧化碳濃度超標，透過演算法結合外部資料，若判別戶外空氣品質優良，則直接取用自然乾淨的室外空氣做對流;若戶外空污嚴重，則再啟動相關潔淨設備，並同步調節空調系統。同時兼顧舒適性與健康性，提高學習成效，並降低校方電費支出成本。
 
此計畫執行以來，國內已有6所學校的實績案例，包含台中惠文高中已建置大範圍的應用場域，也於高雄中學、新北泰山高中等提供實證班級，讓校方了解智慧和健康環境的重要性及效益。國外雖受疫情影響，在積極努力下，目前也有3所學校的實績案例，包含香港聖約翰小學、澳門聖心中學與勞工子弟學校。
 

智慧情境落地的最後一哩路，才是關鍵

目前市場上許多智慧環境解決方案，大都是以單一產品的概念在市場推廣。而單一產品最缺乏的，就是沒有一個平台能夠讓產品在應用情境中落地，難以走完解決方案的最後一哩路。
 
卡訊以BXB 智慧環境管理平台，建構3個子系統與AI及雲端大數據進行對接，並將結合校園日常作息使用的多媒體公共廣播系統進行整合及實際落地，進一步在平台上提供資料服務的商務模式，這目前在市場是極為領先的。在這樣的優勢下，日後不僅能應用於智慧校園，也能廣泛應用於智慧商辦、社區、航站、商場、應變指揮中心等大範圍智慧管理場域，是一套可拓展至智慧城市的解決方案。
 
該計畫透過資料驅動將資訊系統由工具使用提升至決策支援，並以創新的資料服務商業模式進入未端通路，在單純硬體買斷的生意上提供資料服務的新商業模式。未來將持續結合終端客戶的應用情境，對接更多AI及大數據應用，讓更多人體驗到資料服務的優勢及效益，並聯手更多合作夥伴，將資料服務商務模式推廣至海外市場。