相關研究

2.3.1 UPnP階層式架構及室內燈控系統

國立交通大學碩士—劉育志的研究「適用於家庭自動化的通用隨插即用感測與促動器基 礎架構」[7] 裡曾經提及以通用隨插即用(UPnP)的技術建立一套家庭自動化網路裝置，

這篇論文主要貢獻在於將UPnP的架構階層化，其功能模塊如同圖 5。圖中將高、中、

低三層裝置，低層介面直接與廠商自訂裝置介面作互動，中層為通用裝置介面與低層聯 繫，高層為即時反應服務介面控制中層的裝置。數位家庭伺服器(eHome Server)這個高 層系統的控制中心，與階層化架構這兩部份將會與我們的研究有密切的相關性，接下來 的部份將會詳細說明。

圖 5: 感測與促動器基礎架構功能模塊

™ 低層：廠商自訂裝置與服務介面

實作 UPnP 低層裝置主要是做為一個與實體裝置溝通的介面，描述的實體裝置可為無線 感測網路的微型監測器(Node)、感測裝置(Sensor)或促動器裝置(Actuator)等。由於是與 實體裝置接觸，所以 UPnP 裝置介面必須描述製造實際硬體的廠商所提供的所有功能及

服務。除此之外，低層裝置也提供與環境相關的資訊，例如放置地點、裝置狀態、及管 理功能等。而每一個微型監測器(Node)、感測裝置與促動器裝置都會具有一個對應的 UPnP 裝置。

™ 中層：通用裝置與服務介面

中層裝置是一個標準化介面，目的是提供各種控制系統一套標準的功能介面，如燈光控 制系統具有一套標準的燈光控制功能，具備調整光亮值功能、燈光開關控制；空調控制 系統標準功能，具備偵測調控溫度，調整風速，開關控制等等。由於是一個標準的裝置 介面，UPnP 論壇對於某些控制裝置以提供了標準描述文件(Standardized Description)來 使用，如促動器裝置；而 UPnP 論壇無提供標準裝置的部份，則可以自行開發標準定義。

中層的介面所提供的服務，都會與低層的 UPnP 裝置作對應，藉由低層裝置服務真正的 來控制實體裝置。

™ 高層：虛擬裝置與服務介面

高層裝置為一個虛擬裝置，可以作為與實際使用者溝通的介面，此層裝置是發展即時反 應系統所需要具備。當開發者知道有哪些中層裝置時，則可以挑選欲控制的裝置系統加 以開發高層系統。開發高層裝置也提供了模組化的概念，使系統易於開發、維護及增加 可利用性。

™ 數位家庭伺服器(eHome Server)

數位家庭伺服器(eHome Server)是利用高層裝置介面做自動化系統的流程與控制，而藉 由標準化的中層裝置來實際調整裝置參數。此伺服器中為了控制中層的裝置服務所以具 有 UPnP 控制點(Control Point)，以及啟動高層虛擬裝置自動化的控制系統。自動化控制 流程也在伺服器中的操作模組(Operation Module)中來實作。

™ 室內燈控系統(Indoor Luminance System)

劉育志的研究中，以他自己的架構完成了裝置在UPnP架構上的室內燈控系統，此室內 燈控系統可以自動化的調控室內中各不同區域的亮度，藉由遍佈在室內各個區域的感測 器所感測到的外界光亮值，來與區域的燈光控制器作一個協調的自動控制。此外界光亮

值包括了燈光所給予的光亮度及外界環境(陽光)所給予的光亮度，透過演算法計算後得 到對應的自動化控制 [圖 6]。

圖 6: 室內燈光控制方法

階層化的 UPnP 裝置讓開發及維護一個智能系統變得更容易且便利。對於實體裝置而言，

不同的廠商所提供的功能以及與實體裝置的溝通協定會有所不同，當智能系統中的實體 裝置有所改變，也就是可能換了一個不同廠商的實體裝置時，此階層化使得智能系統只 需要調整低層與實體裝置溝通的介面，中高層完全不需要重新修改；而當開發者重新定 義高層自動化控制流程的時候，也只需抽離高層裝置重新改過即可。此階層化架構讓智 能系統具有更大的彈性，也因此讓我們的研究能更好的在其架構上進行擴充。

在自動化控制的開發中，劉育志的研究以大量程式碼開發出控制流程，對於要去維護此 自動化控制流程的其他開發者來說，並不容易被瞭解，甚至對於僅僅只是想利用舊有自 動化控制流程來開發新流程的智能家電開發商來說，還需要去瞭解舊有程式碼內容，重 新編寫其程式碼。而在我們的研究中，將會把數位家庭伺服器(eHome Server)中的自動 化流程部份以 Workflow 的技術來取代大量程式碼編寫的流程，圖形化介面不但讓開發 者更快瞭解整體的流程，且將操作中、高層 UPnP 裝置的部份用 Workflow 封裝，讓未 來的開發者透過 Workflow 技術的好處快速維護及使用自動化流程。

2.3.2 智慧型置物櫃(Smart Pantry)

智慧型置物櫃出自於「Smart Pantries for Homes」[8]這篇論文，目的在於增進居家環境 生活的便利性，讓智能環境走入一般家庭，提昇生活品質。此論文中的智慧型置物櫃分 為兩種，其中一種稱為BAC Pantry，是因為此置物櫃將會以物品的bar code作為判別物 品的依據。BAC Pantry的每個櫃子都佈有感測器，是為了偵測櫃子是否有物品放置在其 中，當放入新物品到置物櫃時，會啟動bar code掃描器，掃描物品的bar code，並提示哪 些櫃子是空的。接著將物品放入空置物櫃中，感測器則會收到物品放入的訊息，儲存物 品資訊(包括bar code、物品名稱、放入日期等)[圖  7]；而當物品從置物櫃中被取走後，

感測器即會反應告知使用者物品已用完，是否需要重新填補等等的訊息[圖  8]；當然因 為由於牽扯到人類行為，所以還會有很多例外狀況的處理，在這篇論文皆有討論到。

圖  7: Load Pantry 流程 

圖  8: Remove Pantry 流程