雲端設施管理作業實例

透過 3D 全景點雲掃瞄後的完整 BIM 模型可再進一步將雲端設施導入於空間之中，並進 行歸納與管控，本研究預計透過：(1)建置竣工模型，(2)智慧電錶及智慧節電系統，(3)環境與 空氣品質監測系統，(4)C-HUB 資料主機，(5)整合成大雲端資料平台，以及(6)建築資訊互動 裝置藝術等，共同組成雲端設施管理架構系統，進行本實驗建築物的雲端設施管理測試，從 完整的竣工模型與詳細的智能設施進行維運管理的進階實作。本實作的執行時程如下：

• C-HUB 大樓 BIM 竣工模型建置：105 年 8 月~11 月

• 智慧系統規劃及研擬資訊規範：105 年 9 月~10 月

• 智能電錶及環境感測器佈建工程：105 年 10 月~12 月

• 建築資訊互動裝置藝術建置工程：105 年 11 月~12 月

• C-HUB 主機及雲端主機資訊整合：105 年 12 月

一、 實驗場域說明

雲端設施管理作業之實驗場域「C-HUB 大樓」位於：國立成功大學光復校區建築系館後 棟量體，位於臺南市小東路與前鋒路交叉口，隸屬於成大規劃設計學院，內部展覽空間、會 議空間、典藏中心、文創育成中心。本實作場域的範圍包含：

(1) C-HUB 大樓：建築物一到五層樓室內區及頂樓，

(2) C-HUB 中庭區：C-HUB 大樓東側戶外中庭區，以及

(3) 建築資訊互動裝置藝術：位置預定於鄰近 C-HUB 大樓之戶外空間。

位置關係如下圖所示。

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圖 7-20 雲端設施管理實作場域關係圖

（本研究繪製）

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圖 7-21 C-HUB 大樓竣工模型

（本團隊以 Revit 建置中）

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二、 系統架構

C-Hub 智慧系統之系統架構，由幾個主要子系統構成 (如下圖所示)：

 智能電錶：能監測本建物的其中五個用電迴路，能配合 GATEWAY 來進行電力控制

 環境感測站：能監測本建物的溫濕度及空氣品質，能以無線網路回傳數據給 GATEWAY。

 GATEWAY：作為資料中繼站，能匯整智能電錶及環境感測站的數據，再把資料同時傳送 給 C-Hub 主機及成大雲端主機等二個資料平台。

 C-HUB 資料主機：能整合數據，再配合相關資料處理軟體，能進行數據儲存、呈現分析報 表、數據轉換，以及終端設備硬體管理。

 成大校園雲端資料平台：為虛擬主機，與 C-HUB 資料主機同時存取資料。

 互動裝置藝術：將 C-HUB 大樓之環境資訊及用電資訊，轉換為視覺互動藝術，成為一種揭 露建築資訊的嶄新介面。

圖 7-22 C-HUB 大樓智慧系統架構圖

（本研究繪製）

上圖紅色箭頭為資料傳輸方向，GATEWAY 先匯整環境感測站及智能電錶的數據資料，再把資料同時回傳到 C-HUB 資料主機及成大校園雲端資料平台進行儲存，C-C-HUB 資料主機則再進一步把特定形式的資料提供給互動裝 置藝術。

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三、 智能電錶與智慧電控

本「智能電錶及智慧節電系統」能監測並控制 C-HUB 建築物的內部用電，以及戶外景 觀區的用電狀況。本系統藉由佈設「智能電錶」以監測各樓層的特定電器迴路之用電狀況，

藉由一個「電錶集中器」來匯整各個智慧電錶的數據資料，再傳送至 C-HUB 資料主機及成大 計網中心資料平台，以進行資料儲存、分析並產生報表。「電錶集中器」除了能蒐集用電數 據，亦能對有裝設電錶的特定迴路進行用電控制。

● 智能電錶之功能：智能電錶能監測所在迴路之用電狀況，具備有線網路或適宜之通訊介 面，能與電錶集中器進行雙向資料傳輸。在 C-HUB 大樓之中，智能電錶設置於以下用電 迴路：

5. 建築總用電迴路 1 個 6. 一樓照明用電迴路 1 個 7. 一~三樓空調用電迴路 1 個 8. 五樓空調用電迴路 1 個 9. 中庭照明用電迴路 1 個

● 電錶集中器(Gateway)之功能：電錶集中器具有資料匯整功能，能匯整 C-HUB 大樓所有智 能電錶以及環境感測站的監測資料，以有線網路及無線 Wi-Fi 通訊能力，傳輸至 C-HUB 資料主機。電錶集中器亦具備電力控制功能，能管理各個智能電錶之電控設定，能切換 有設置電錶之用電迴路的電力開關，且具有人機介面以對電控條件機制進行設定。

● 數據資料的儲存與傳輸：各個智慧電錶的監測資料，可藉由電錶集中器，傳送至本案所建 置的 C-HUB 資料主機，以進行用電狀況的計錄、分析、圖面顯示。用電數據資料能輸出 成文字檔(如：txt 檔、csv 檔或 xls 檔)，以及不同時間尺度(如：每分、每日、每月、每年) 之用電報表。

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四、 環境與空氣品質監測系統

本團隊將在 C-HUB 建築物室內及室外中庭區，選定 15 個地點設置環境感測 站。環境感測器整合了以下幾種感測器：PM2.5 監測器、CO2 監測器、揮發性有機 物濃度(VOCs) 監測器、溫度感測器、濕度感測器。透過無線通訊與中央資料平 台，將散布的終端設備整合為感測器網絡，環境因子與用電數據因而能夠互相整合 對照，期能藉此發展出更有效率的環境控制與能源控制機制。

圖 7-23 環境感測站系統架構

（由本研究繪製）

環境感測站中具有一個控制器，能匯整各類感測器的數據資料，轉換成特定 的封包格式，通過 Gateway 定時回傳數據至本案所建置的 C-HUB 資料主機。 環境 感測站具備有線網路及無線 Wi-Fi 通訊能力，能被賦予固定 IP，將資料以有線或無 線網路方式回傳到外部資料主機。

在本案的 C-HUB 資料主機上建置有配套資料處理軟體，使該軟體成為環境感 測站之後端監控介面，用以呈現環境感測站之數據、分析圖表，以及感測站體的硬 體運作狀況。

126 字檔(*.txt)或逗號分隔值檔(*.csv)。

• 整體建築物的電錶或感測站之「統計報表」，以每分鐘為間隔，即時儲存為 單一文字檔(*.txt)或逗號分隔值檔(*.csv)。

• 整體建築物的電錶或感測站之「時報表」、「日報表」、「月報表」、「年 報表」，儲存為單一文字檔(*.txt)或逗號分隔值檔(*.csv)。

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六、 與成大校內雲端資料平台整合

研究團隊運用本校計算機及網路中心之虛擬主機及雲端儲存空間，於雲端虛 擬主機上建置與 C-HUB 資料主機相同功能之資料平台，亦即能對本案各項電錶及 感測器建立雙向資料鏈結，以進行資料匯整與資料儲存，能輸出報表及圖形化介 面，能進行原始資料之格式轉換。

由於 C-HUB 的各項感測器數據及監測資料(包含:環境感測站數據、用電監測 數據)，均必須能被本校計網中心的主機進行讀取及儲存，因此在本智慧系統的規 劃初期即力求各項感測器數據之資料傳輸、資料儲存、資料格式、通訊協定，均必 須相容於本校計網中心之系統。

七、 建築資訊互動裝置藝術

本實作將建置”建築資訊互動裝置藝術”一座，可將 C-HUB 大樓之環境資訊及 用電資訊，轉換為視覺互動藝術，成為一種揭露建築資訊的嶄新介面。本裝置藝術 整合多個團隊合作而成，由本團隊進行資訊整合工作，由參數式設計專家 Kane Yanagawa 進行造型設計，由 E-Ink 元太科技提供電子紙顯示技術。

本團隊在 C-HUB 感測系統建置完成後，將運用原始數據資料進行後續相關開 發，本互動裝置藝術即是其中之一，因此在 HUB 智慧系統規劃初期，即在 C-HUB 資料主機上建置相關資訊處理軟體，能將數據資料輸出成文字檔或報表檔 (如：txt 檔、csv 檔)，在單一文字檔案中，以逗號分開列出環境感測站內含的五項 環境因子的數據，或是智能電錶之幾項重要用電數據。這些文字檔案中的資料，經 由本團隊所開發之中介軟體進行轉譯，就能提供給互動裝置藝術作為視覺化圖像呈 現。

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