智慧社區物聯網應用案例調查

1. 日本藤澤社區之 ClouT 平台

以日本藤澤市為例，社區有五大特色雲服務，包括能源、移動性、保全、健 康照護、社區、財務、資產管理等全方位服務，以提供社區智慧化資訊流、居民 健康智慧化預防與服務管理系統等的完整實現，例如：物聯網及智慧化應用(屋 內的智慧電視、戶外太陽能、燃料電池、監視系統、管委會等)的系統連結，住 戶可隨時了解目前太陽能電池發電及用電狀況，以進一步調整節電使用習慣，社 區管委會亦可透過網路智慧系統公布相關訊息。此外，住戶可透過監視器觀看在 公園玩耍的小孩，發揮遠端照顧功能，節省人力、物力，充分利用雲端科技發揮 最大功效，藤澤社區之雲端服務涵蓋內容如下：

(1) 能源雲：以省能、蓄能及創能為訴求，家戶除了基礎建設之外，均加設太陽 能電池及蓄電池，初期提供緊急用電的最小容量蓄電池，再依家戶人數改變 蓄電池容量，以社區能源雲管理節能數據及發電量，蒐集節能狀態以擬定能 源計畫達到省電節能功效。

(2) 監控雲：透過社區雲端監控來掌握社區安全資訊，採用具監視攝影及感測的 LED 街燈，聯動安全系統讓社區更安全。

(3) 通訊雲：自製 SEG(Smart Energy Gateway)通訊協定，串聯各式設備，從家 庭到公共設施均透過該協定互通訊息。

(4) 健康雲：將社區居民的健康資訊上傳至社區健康雲中，透過社區健康中心、

藥局、地方醫院連線，隨時監控社區居民健康數據。

(5) 交通雲：建立社區內公用電動車概念(利用太陽能板進行充電)，透過社區首 頁來預約共用車，於社區成立多人分享制度，與大學及企業合作進行的電動 公共汽車實證實驗、及引進單車共用（Bike Sharing）。

上述雲端服務平台係以ClouT 為核心，為歐洲和日本聯合建構的 ICT 項目，ClouT 的整體理念是利用雲計算服務將人與物聯網連接起來，建立一個高效的溝通協作 平台，利用所有可能的資訊來源使城市變得更加智慧。ClouT 試點目前部署於四 個城市：Santander（西班牙聖坦德），Genova（意大利熱拿亞）以及 Mitaka（日 本東京都三鷹市）和 Fujisawa（日本神奈川縣藤澤市）。驗證了在智慧城市社區 之資源管理、安全與應急管理、公民健康與福祉等領域的創新應用。

圖 2-10. ClouT的智慧社區服務平台架構及實驗場域 [40]

社區導入物聯網及智慧化服務之調查研究

28

2. 義大利帕多瓦 (Padova) 之 Urban-IoT 平台 [5]

Padova 透過「城市物聯網」 (Urban-IoT)平台的部署, 提供統一、簡單、經 濟的公共服務的通信基礎設施,揭漏隱含的資訊現況,對傳統公共服務的管理和優 化帶來許多好處, 例如：建物結構安全、垃圾收集、噪音汙染、交通和停車、照 明、公共區域的監視和維護、文化遺產的保存、能源管理等； 此外, 還可以利 用城市各種不同類型資料的大量收集, 提高資訊透明度以促進地方政府對公民 的互動, 增進人們對城市地位的認識, 激發公民積極參與公共行政管理與服務創 新。Padova 案例之物聯網模式可應用於智慧城市, 作為一個城市總體設計應有的 參考框架，以描述城市物聯網的具體特徵,及當地政府可於城市中大量採用推動 的服務。並探討以 web 為主的服務設計方法及相關的協定和技術，是否適合於 智慧城市環境。

專案中所採用的「城市物聯網」 (Urban-IoT) 技術解決方案，透過鏈接層 (Link Layer)將物聯網系統分為 Constrained Device 及 Unconstrained Device (如表 2-6)；前者 Constrained Device 如： 8-bit MCU、Wi-Fi Module 與 32-bit MCU ， 由於硬體資源（處理器頻率、記憶體與、電力與儲存裝置）受限的環境，因此透 過CoAP、MQTT、6LoWPAN、LWM2M 等協定標準技術，通常包含 IEEE 802.15.4、

藍芽、IEEE 802.11 Low Power、 PLC、NFC、RFID 等類型，具有實體層低速、

省電及週期性短暫作用等特性；而後者 Unconstrained Device 則為傳統 LAN、

MAN、WAN 等網路傳輸技術，包含 Ethernet、WiFI、光纖及寬頻 PLC、及 UMTS、

LTE 等行動通訊技術，傳輸速率較高、較複雜且耗能，較不適合物聯網周邊設備 來使用。Padova 大學在城市的試點範圍中，部署了超過 300 個物聯網感測節點，

以作為智慧電網及健康照護的概念實證示範，同時也透過智慧路燈系統進行溫濕、

噪音、空氣品質等環境監測及室外照明控制。如圖 2-11，Padova 的城市物聯網 架構圖中呈現傳統網路資訊與窄頻低功之感測控制資訊並行之架構。

圖 2-11. Padova的智慧城市物聯網架構圖[5]

29

表 2-6. 傳統網路資訊與窄頻低功之感測控制資訊並行之架構 Constrained Device Unconstrained Device 資料類型 EXI HTML/XML

應用/傳輸 CoAP/UDP HTTP/TCP 網路類型 IPv6/6LoWPAN IPv4/IPv6

(本研究整理)

讓整個城市成為物聯網服務的實驗場域。除了 LoRa、Sigfox 之外，專為窄頻、

低功、遠距、大量連接而設計的低功耗廣域網路（LPWAN），還包含三大電信業 者近期力推的NB-IoT 等類型，由於不同於傳統的 Wi-Fi、Bluetooth 等短距離通 訊協定，預料未來三大技術將依不同應用場域交叉應用，茲將其應用特色及案例 特許營運商為UnaBiz，每個裝置一 天最多只能傳送140 則訊息，每則 訊息最大容量12bytes，因此相對省 電。通訊範圍可達 50 公里。因上 的因子。頻寬小（180～200 KHz）

支援三種運行模式，易部署。室內

社區導入物聯網及智慧化服務之調查研究

除了裕廊東地鐵站附近的裕廊商業區（Jurong Gateway）和提供休閒設施的湖畔 區（Lakeside）之外，還有一個全新的湖畔商業區（Lakeside Gateway）。湖畔商 業區內地下計畫設置區域供冷系統、氣動垃圾收集系統、城市物流設施等，提高

31

劃、設計和維護。而這種使個人和國家雙贏的計劃模式，在新加坡Smart Nation 的應用實例中相當多元。

圖 2-12. 新加坡裕華社區的物聯網應用面向[12]

永續智慧社區之物聯網實證應用

目前獲選內政部建築研究所補助建置發展中的永續智慧社區實證案例[14][15]，

其智慧應用申請內容，所強調的物聯網導入概念如下：

– 不同頻寬需求的無線網路熱點服務：搭配廣域通訊、低數據頻寬傳輸、低 頻低功率(Low Power Wide Area, LPWA，如 LoRa、SIGFox)及 GSM、WiFi，

提供高效能的互聯網服務

– 雲端GIS 大數據整合平台，協助社區及城市治理、災害預警監測、水資源 管理、公設空間使用預約、公共資訊推播、社區內行車監控與管理 – 資源移動定位服務(Location Based Service, LBS)：包括被動與主動的及時

安全報警或預警服務、社區導覽、特色行程規劃、氣象、自助交通運具、

視障定位導引…等應用。

– 智慧停車導引服務系統：以影像分析技術蒐集停車格位剩餘資訊。或於停 車格位埋設無線地磁偵測器，提供地磁車輛偵測與資料傳輸，集結的資訊 可立即發布於戶外指示標誌，並可進入伺服器(資料庫)內做資料處理分析，

在應用於網路或APP 發布。

– 智慧家庭、社區微電網及節電控制系統：EMS 系統，由負載(家電設備或 電動車充電)、電源(小型再生能源系統)與儲能設備(蓄電池或電動車電池) 構成家庭電力架構。依負載特性、使用者舒適度(如照度、溫度、溼度 等) 與用電習慣等問題，研究電能控制與管理技術，並開發所需關鍵零組件與 系統。

– 智慧運輸：無人接駁車、電動共享汽車、公共腳踏車租借、智慧站牌等。

– 智慧路燈(柱)加值運用：再生發電、照明、安防緊急求助、影像監視、微 氣候及空氣品質監測、登革熱警訊監測、老樹保存監測

社區導入物聯網及智慧化服務之調查研究

32

– 建築物自動化控管系統：浮力通風開窗控制、雨水回收再利用、物業管理 等。

臺北市公共住宅示範性智慧社區架構 [

臺北市政府所訂定的公共住宅智慧社區實踐計畫，預計在2018 年前完成建 置46 處 2 萬戶公共住宅，並推動利用創新智慧科技、物聯網及雲端服務來解決 居住者的生活需求。臺北市示範性智慧社區的實證場域，包括大同區明倫國小基 地、萬華區青年營區、內湖區瑞光市場基地等6 處。將科技智慧應用於公共住宅 之設計興建與管理維護，未來成就青銀共居、老幼共融的生態、智慧城市。依內 政部建築研究所『推動智慧社區實證計畫可行性』 報告推估，台北市 6 處示範 性智慧社區帶動營建與智慧設施產業產值約 23 億元。並投入總營建經費的 3%~5%，建置基本智慧化設施。新建公宅分為「公共智慧住宅」及「示範性智 慧社區」兩大類，公宅採購手冊及簡報中提出了應具備的項目內容如下：

– 智慧公宅：一萬兩千多戶，設置「智慧三表（水表、電表、瓦斯表）」並取 得智慧建築標章。達到建築自動化(BA)、通訊自動化(CA)、安全自動化(SA)、

家庭自動化(HA)、能源管理系統(EMS)等五項標準。

– 公宅智慧社區：合計約6 千戶，導入節能(能源與節能、智慧微電網)、社區 安全(安全防災)、 智慧化停車管理、智慧管理雲(物業管理、智慧生活服務)、

及智慧家庭照護等相關智慧服務。

如圖 2-13(右)，以台北市某公宅智慧社區為例，規範了主體統包工程 ICT 標之施作內容，及其所須介接訊號監控之應用服務範圍，包含：

– 設備系統(Facilities)：消防、電梯、電力、空調、照明、給排水、通風換氣；

– 環境監控 ：防有害氣體、室內環境品質、智慧農園；

– 智慧安防：防盜保全、門禁管制、緊急求救、監視影像、住戶大門電子鎖；

– 資通訊系統：光纖網路、WiFi、行動強波器、多媒體佈告欄；

– 智慧電網：能源管理、太陽能、充電樁設備；

– 智慧停車：車牌辨識、e-Tag 辨識、智慧尋車、在席偵測；

– 中央監控整合管理：智慧建築整合管理平台、中央監控系統、行動管理、智 慧化物業管理系統、物業服務APP；

– 行動管理：E-HOME 整合、住戶行動裝置；

– 智慧宅管：IP 影像對講 、公共訊息推播 、公共空間預約。

圖 2-13. 臺北市政府公宅示範性智慧社區之評估內容及 ICT 統包項目案例 [16]

33

圖 2-14. 臺北市政府公宅示範性智慧社區的智慧電網系統 [16,40]

台北市公宅社區所規劃的智慧電網是在傳統電力系統下，加入智慧科技應用

（ICT）及儲電設備，運行尖峰時間供電，離峰時間儲電之運作概念，以提供電 能調度與管理等各種智慧化控制，有效提升供需雙方使用效能。智慧微電網將太 陽能光電發電系統、智慧電表、移動式變電站及分散式電網整合，期能提供完整

（ICT）及儲電設備，運行尖峰時間供電，離峰時間儲電之運作概念，以提供電 能調度與管理等各種智慧化控制，有效提升供需雙方使用效能。智慧微電網將太 陽能光電發電系統、智慧電表、移動式變電站及分散式電網整合，期能提供完整