日本智慧家庭大數據應用環境整備

日本發展智慧家庭的相關資訊標準，是日本歷經 311 東日本大地震之 後，利用再生能源、節能、防災為重點的智慧住宅(Smart House)在日本成為

經濟產業省

顯學，其中扮演核心地位的家庭能源管理系統(HEMS)最受關注；至今日本經產 省已投入 40 億日圓以上預算大規模推 HEMS，並由政府方面主導規劃 AMI 至 HEMS 通訊技術相關發展，開發 ECHONET Lite 標準介面，同時配合日本電業自 由化的實施，促使日本在 AMI 至 HEMS 的通訊裝置布建進展快速，應用服務發展 亦相當多元[16]。

一、ECHONET Lite 通訊協定與 HEMS 推動概況[17]

由於近年來無線連網技術越來越發達，加上智慧型裝置與雲端運算的普 及，智慧應用漸漸被使用於一般家庭中。智慧家庭是以智慧家電為基礎，透過 連網技術將家電設備加入到家庭網路中，利用網路監控和管理進一步達到家庭 自動化。然而由於各種家電設備的訊息傳遞間並沒有統一的標準，在應用上造 成一些限制與管理困難，因此各家廠商除了積極推出自家智慧產品與解決方案 外，更透過策略聯盟的方式建構出智慧家庭的生態圈。ECHONET 聯盟為日本多 家家電業者為了制定智慧住宅之通訊協定標準所組成，該聯盟於 2012 年推出 簡化版的 ECHONET Lite 通訊標準，並在日本政府的支持下躋身為國際標準。

ECHONET Lite 是以家庭中現有的有線或無線網路為基礎，同時又具有容易建置 與簡易的操作性為特色之通訊協定。

ECHONET Lite 規範，此規範同時具備了四大特色：

1.可支援發展跨供應商的家庭系統：

當家庭網路能夠提供不同製造商的設備進行無障礙的互連及操作時，家庭 網路才能實現真正的價值。ECHONET Lite 規範不僅確保了設備之間的通用通 信協議，還確保了系統級別的互連性，用戶可以選擇並安裝最適合其供應商提 供的各種 ECHONET Lite 兼容產品的設備。

2.可支援長期使用和家庭網路系統的變遷：

雖然家庭網路系統的特性在於使用壽命長的網路與家電設備，但還是會有 設 備新 增 、 更 換 或 是 搬遷 等 系 統 配 置 的 變化 。ECHONET Lite 通 信 中介 層 (middleware)適配器通信接口可以在為設備帶來極小負擔的同時，能夠輕鬆的 連接上家庭網路。

隨插即用的功能允許任何人設置系統並安裝、更換和移動系統設備。

4.支援與其他系統互通的相容性：

ECNONET Lite 通訊建構於傳統 IP 網路架構，供應商可以自由開發符合 ECHONET Lite 的系統或應用程式，實現低成本的系統相容。

ECHONET Lite 是基於 ECHONET 開發的，但其設計使家庭網絡系統製造商 和服務系統開發人員更容易的進行開發。符合 ECHONET Lite 規格的設備和符 合 ECHONET 規範的設備不能互相連接，但可能共存於同一系統中。ECHONET Lite 應用情境通常為家庭區域網路下，訊息在不同設備間進行傳遞，目前已 經能夠支援超過 100 種設備種類。

二、ECHONET Lite 是智慧家庭 HEMS 介接各種設備協定標準[18]

ECHONET Lite 已經推動成為 ISO/IEC 14543-4-3 的國際標準，也是日本智 慧家庭中 HEMS 介接各種家電設備的標準通訊協定，藉此能夠成為整合家庭智 慧化控制的應用平排，並促進智慧家電設備的開發和擴散。

目前 ECHONET Lite 相關智慧住宅系統、建築標準、事業推進的參考標準 化，召集了產官學各界及關鍵的設備、能源、建築各大產業包括：電子信息技 術產業協會、汽車工業協會、日本電氣工業協會、燃料電池商業化推進委員 會、日本冷凍空調產業協會、電池工業協會、太陽能發電協會、日本燃氣協 會、日本燃氣石油裝備工業協會、預製建築協會、日本佈線系統工程協會、資 訊通信技術委員會、電氣安全與環境研究所、電氣企業聯盟協會、Echo Net Consortium(聯盟)，以及所屬日本各大關鍵製造廠商、建設公司、電力公司、

技師等領導團體，仍在持續進行檢討中。

圖 3-9 日本智慧家庭的構成(本研究譯釋)

為了達成此一連接目的，目前於 ECHONET Lite(ISO/IEC14543-4-3)標準 下，為日本家庭中相關設備定義控制命令(超過 90 種)定期更新目標設備和命 ECHONET Lite (ISO/IEC 14543‐4‐3)

ECMONET Lite可以連接家中的電源設備，"可視化"能源使用狀態，控 制每個設備，自動控制能源，節省電力。

HEMS

(Home Energy Management System)

家庭工程能源管理系統

一種系統，通過將其連接到家用電器和電氣設備，智慧地管理家庭 中使用的能量，以”可視化”監視器屏幕上使用的電量和氣體量等，

或”最佳地控制(管理)”家用電器。

ECHONET Lite

節能家庭照護理網絡精簡版

它是將家庭中的電器產品與家庭網路連接在一起的通訊協定標準

三、智慧住宅和 HEMS 市場概述

資料來源：南裕介,《Business Realization and Cyber Security for the Smart Life》,

「建築數據與智慧生活」國際研討會, 內政部建築研究所,台北,2019。

圖 3-11 數據目錄應用架構與基本構造(本研究譯釋) 猛進的發展，通過網際網路將所有事物串聯在一起的 IoT (Internet of Things, 物聯網)時代來臨。從原有業務範圍以電子元件、電子設備為首，擴大至以電 子機器、IT 解決方案及服務等為核心,連接所有產業，成為結合利害關係者的 平台，超越行業、業界，正視社會問題，不斷進化成解決問題型態的業界團 體。

此外，更配合日本政府認知網路空間和現實空間的資訊融合，新價值因此 問世的重要性，所推動實現社會全體最佳化的超智慧社會"Society 5.0"，該 會議配合推動 Connected Industries (關聯產業)，致力創造新的商機因此也 與 IT·電子產業以外的業界攜手合作。以進一步促進和其他業界的共創，積極 通訊方式(協定) https (RESTful API)，不包括web

socket

選配

切入前景看好的領域，因此於 2017 年新設了"先進交通系統部"、"醫療保健產 業部"和"智慧家庭部"[19]。

為了執行前述日本經產省訂定智慧家庭數據目錄的任務，於該會智慧家庭 部之下特別成立了"智慧家庭數據目錄工作小組"。以下摘述其所數據目錄相關 內容、使用構想等[20]。

1.智慧家庭領域的數據目錄定義

「數據目錄」不是數據本身的列表，而是定義為數據分類，縮寫格式等。

將「用於搜索的元(屬性 metadata)數據」匯總為每種數據類型。「智慧家庭數 據目錄」作為服務供應業者搜索的目標(人員、住宅、區域等)中的可用數據列 表及其數據屬性，其數據、元數據、數據目錄組成如圖 3-12 所示。

圖 3-12 智慧家庭數據目錄的定義(本研究譯釋)

資料來源：日本電子資訊技術産業協会(JEITA）,《JEITA スマートホームデータカタ ログ項⽬定義書Ｖ1.0》,2019

2.智慧家庭數據目錄的必要性

圖 3-13 智慧家庭數據目錄的必要性(本研究譯釋)

資料來源：日本電子資訊技術産業協会(JEITA）,《JEITA スマートホームデータカタ ログ項⽬定義書Ｖ1.0》,2019

因此，實現智慧家庭的環境，首先要改善的是建立一個所有參與者可以共

圖 3-14 智慧家庭數據目錄擴大市場應用的實現(本研究譯釋)

資料來源：日本電子資訊技術産業協会(JEITA）,《JEITA スマートホームデータカタ ログ項⽬定義書Ｖ1.0》,2019

4.智慧家居數據目錄項目通用化的意義

資料來源：日本電子資訊技術産業協会(JEITA）,《JEITA スマートホームデータカタ ログ項⽬定義書Ｖ1.0》,2019

✓ 與各種設備製造商合作，以確保更多鏈接數據使用

5.智慧家庭數據目錄項目

智慧家庭數據內容主要包括相關資訊項目，納入「數據目錄主要部分」，

該「數據目錄主要部分」包括目錄、目錄記錄、數據集和分發的四個項目組，

具有如下圖 3-16 結構。

圖 3-16 智慧家居數據目錄的結構圖(本研究譯釋)

資料來源：日本電子資訊技術産業協会(JEITA）,《JEITA スマートホームデータカタ ログ項⽬定義書Ｖ1.0》,2019

6.增刪智慧家庭所需數據目錄項目的規定

添 加 或 刪 除 智 慧 家 庭 數 據 目 錄 項 目 時 ， 要 依 據 「 ECHONET Lite 」 或

「Continua Design Guidelines」所涉及的國際標準(W3C DCAT)，以便與國際 標準保持一致。而所附加的指南項目，則係為增進與現有標準的親和性。因 此，搜尋數據目錄者不僅可以知道所需數據的輪廓，同時可以詳細了解設備資 訊的數據基礎，相關說明如圖 3-17 所示。

圖 3-17 智慧家居數據目錄的說明(本研究譯釋)

資料來源：日本電子資訊技術産業協会(JEITA）,《JEITA スマートホームデータカタ

數據目錄主要部分

• 例如：「ECHONET Lite」，

「Continua設計指南」等。

7.智慧家庭數據目錄項目列表例

表 3-4 智慧家庭數據目錄項目列表(本研究摘譯)

資料來源：日本電子資訊技術産業協会(JEITA）,《JEITA スマートホームデータカタ ログ項⽬定義書Ｖ1.0》,2019

8.智慧家庭數據目錄操作基本要求 150 用於傳遞數據集接取的URL

費用的給付方法 在智慧家庭業務領域中數據使用時，考慮相關契約項目是必需的

資料來源：日本電子資訊技術産業協会(JEITA）,《JEITA スマートホームデータカタ ログ項⽬定義書Ｖ1.0》,2019

9.數據提供者運用智慧家庭數據目錄

資料來源：日本電子資訊技術産業協会(JEITA）,《JEITA スマートホームデータカタ ログ項⽬定義書Ｖ1.0》,2019

數據供應業者

五、智慧家庭數據的品質與隱私權保障

相關數據的使用，各國莫不鼓勵開放共享及創新加值服務，然而，推動速 度不如預期的原因，如數據彙集登錄的技術、步驟之外，最重要的影響因素無 非是如何確保數據的品質、可用性並保障數據來源隱私權，甚至示衍伸利益的 分配問題。

1.確保智慧家庭數據品質

數據的產出、參考與數據品質相關的國際標準(ISO/IEC 25012 等)所規範 的品質特性，篩選出在智慧生活領域有實用性的特性，並且針對這些特性，在 實際驗證中篩選出具體的資訊。各方利害關係人的數據品質考量依據如下分析 圖 3-19。

圖 3-19 智慧家庭數據品質確保依據分析圖(本研究譯釋)

資料來源：三菱總合研究所 平田直次,《スマートホームからスマートライフへ 〜 実証から社会実装に向けて〜》,「建築數據與智慧生活」國際研討會,內 政部建築研究所, 2019,台北。

依據數據品質相關國際標準(ISO/IEC 25012 等)之觀點，從智慧生活領域 的各種利害關係人(第一方、第二方、第三方)的角度，分別彙整確保評估數據 品質的手法。

評估數據品質的手法，可以從與數據的取得及提供等相關架構、以及與數