推動智慧化居住空間水、電、瓦斯數位讀表系統示範案例建置作業結案報告書
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(3) 推動智慧化居住空間水、電、瓦斯數位讀表 系統示範案例建置作業結案報告書. 受委託案者 ： 財團法人台灣建築中心 研究主持人 ： 謝照明 共同主持人 ： 蒲冠志 研. 究. 員 ： 黃健瑋、沈明德、吳宗龍. 研 究 助 理 ： 蔡宜珊. 內政部建築研究所補助研究報告 中華民國九十六年十二月.
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(5) 目次. 目 次 目 次............................................................. I 摘. 要............................................................ 1. 第一章 緒 論 ...................................................... 9 第一節 計畫緣起與目的 ............................................ 9 第二節 章節概要 ................................................. 12 第二章 自動讀表示範系統選定 ...................................... 13 第一節 前言 ..................................................... 13 第二節 示範系統選定 ............................................ 133 第三節 示範系統現場勘查 ........................................ 166 第三章 招標採購作業說明 .......................................... 25 第一節 前言 ..................................................... 25 第二節 採購作業概況 ............................................. 25 第四章 示範系統規劃 .............................................. 27 第一節 第二節 第三節 第四節. 前言 ..................................................... 27 示範系統規劃原則 ......................................... 27 示範系統架構及設備規劃 ................................... 32 預期成果及評估基準 ....................................... 47. 第五章 自動讀表示範系統建置 ...................................... 49 第一節 第二節 第三節 第四節 第五節. 前言 ..................................................... 49 辦公大樓類示範系統 ....................................... 49 工廠、機關與學校類 ....................................... 52 一般住宅類 ............................................... 62 監控中心建置 ............................................. 77. 第六章 自動讀表示範系統評估與推動策略研擬 ........................ 87 第一節 第二節 第三節 第四節 第五節 第六節. 前言 ..................................................... 87 自動讀表於水資源評估 ..................................... 87 自動讀表於電力能源評估 ................................... 89 自動讀表於瓦斯能源評估 ................................... 91 示範系統評估 ............................................. 93 自動讀表推動策略 ........................................ 944. I.
(6) 推動智慧化居住空間水、電、瓦斯數位讀表系統示範案例建置作業. 第七節 計畫執行說明 ............................................. 96 第七章 結論與建議 ................................................ 99 第一節 結論 ..................................................... 99 第二節 建議 .................................................... 102 附錄一 「推動智慧化居住空間水、電、瓦斯數位讀表系統示範案例建置作業」 期中審查會議意見回覆表 .................................. 104 附錄二 招標相關文件 ........................................... 105 附錄三「96 年度智慧化居空間水、電、瓦斯數位讀表系統示範案例建置」委託專 業服務第一次採購評選會議紀錄 ............................ 109 附錄四 上網公告資料 ........................................... 141 附錄五 「96 年度智慧化居空間水、電、瓦斯數位讀表系統示範案例建置」委託 專業服務第二次採購評選會議紀錄 .......................... 145 附錄六 電子水表說明書 ......................................... 139 附錄七 負載記錄電力表說明書.................................... 143 附錄八 智慧型 ZIGBEE 通訊瓦斯表使用手冊 ......................... 147. II.
(7) 圖次. 圖. 次. 圖 2-1 內政部建築研究所建築材料實驗中心..............................................................17 圖 2-2 台灣科技大學水表 1...........................................................................................18 圖 2-3 台灣科技大學水表 2..........................................................................................188 圖 2-4 台灣科技大學電表............................................................................................199 圖 2-5 台灣科技大學瓦斯表 1.....................................................................................199 圖 2-6 台灣科技大學瓦斯表 2.......................................................................................20 圖 2-7 承德首長宿舍水表 1...........................................................................................21 圖 2-8 承德首長宿舍水表 2...........................................................................................21 圖 2-9 承德首長宿舍電表 1...........................................................................................22 圖 2-10 承德首長宿舍電表 2.........................................................................................22 圖 2-11 承德首長宿舍瓦斯表 1 .....................................................................................23 圖 4-1 自動讀表整合連結系統架構..............................................................................33 圖 4-2 辦公大樓類示範系統架構..................................................................................35 圖 4-3 學校機關類之示範系統架構...............................................................................39 圖 4-4 住宅類示範系統架構..........................................................................................42 圖 4-5 智慧居家系統架構..............................................................................................46 圖 5-1 電表裝置位置.......................................................................................................50 圖 5-2 數位電表連線測試..............................................................................................50 圖 5-3 水表介面管線建置..............................................................................................51 圖 5-4 水表遠端通訊介面..............................................................................................52 圖 5-5 電表裝置位置.......................................................................................................53 圖 5-6 數位電表表頭......................................................................................................54 圖 5-6 電表比流器安裝...................................................................................................54 圖 5-7 數位電表區域網路介面轉換..............................................................................55 圖 5-8 數位電表讀表現場測試.......................................................................................55 圖 5-9 水表介面管線建置（1）....................................................................................56 圖 5-10 水表介面管線建置（2）..................................................................................57 圖 5-11 區域網路連結點（1） ......................................................................................57 圖 5-12 區域網路連結點（2）......................................................................................58 圖 5-13 第一宿舍瓦斯表換裝........................................................................................59 圖 5-14 第一宿舍瓦斯表讀表介面................................................................................59 圖 5-15 第二宿舍瓦斯表換裝........................................................................................60 圖 5-16 第二宿舍瓦斯表讀表介面................................................................................60 圖 5-17 餐廳瓦斯表換裝................................................................................................61. III.
(8) 推動智慧化居住空間水、電、瓦斯數位讀表系統示範案例建置作業. 圖 5-18 餐廳瓦斯表讀表介面........................................................................................61 圖 5-19 數位電表表頭集中盤設備組裝........................................................................63 圖 5-20 數位電表表頭集中盤安裝(1) ...........................................................................64 圖 5-21 數位電表表頭集中盤安裝(2) ...........................................................................64 圖 5-22 電力線傳輸測試（信號接收端）....................................................................65 圖 5-23 電力線傳輸測試（信號發送端）....................................................................65 圖 5-24 電力線通訊傳輸測試(1) ...................................................................................66 圖 5-25 電力線通訊傳輸測試(2) ...................................................................................66 圖 5-26 水表輸出訊號轉換介面（1）...........................................................................67 圖 5-27 水表輸出訊號轉換介面（2）...........................................................................67 圖 5-28 瓦斯表安裝（1）..............................................................................................68 圖 5-29 瓦斯表安裝（2）..............................................................................................69 圖 5-30 瓦斯表安裝（3）..............................................................................................69 圖 5-31 圖 5-32 圖 5-33 圖 5-34 圖 5-35 圖 5-36. 瓦斯表安裝（4）..............................................................................................70 瓦斯表安裝（5）..............................................................................................70 瓦斯表安裝（6）..............................................................................................71 數位瓦斯表 Coordinator（Zigbee） ................................................................71 數位瓦斯表 Gateway（Zigbee） .....................................................................72 數位瓦斯表傳輸測試畫面................................................................................72. 圖 5-37 圖 5-38 圖 5-39 圖 5-40 圖 5-41 圖 5-42 圖 5-43 圖 5-44 圖 5-45 圖 5-46 圖 5-47 圖 5-48 圖 5-49 圖 5-50 圖 5-51 圖 5-52 圖 5-53. 資料集中器........................................................................................................73 資料集中器連線測試........................................................................................74 資料集中器連線測試畫面................................................................................74 監控中心硬體安裝............................................................................................77 監控中心軟體安裝............................................................................................78 監控中心連線測試............................................................................................78 監控中心展示螢幕安裝....................................................................................79 首頁一般用戶登入............................................................................................80 一般用戶登入基本資料....................................................................................80 一般用戶能源使用列表....................................................................................81 一般用戶記錄查詢............................................................................................81 公司機構登入....................................................................................................82 公司機構登入基本資料....................................................................................82 公司機購表號列表............................................................................................83 能源公司登入....................................................................................................83 水電瓦斯使用顯示畫面(1) .............................................................................835 水電瓦斯使用顯示畫面(2) ...............................................................................86. IV.
(9) 表次. 表 表 2-1 表 4-1 表 4-2 表 4-3 表 4-4 表 4-5 表 4-6. 次. 瓦斯用戶申請使用表........................................................................................15 設備與傳輸規劃表..............................................................................................33 辦公大樓類讀表設備規劃一覽表......................................................................36 學校機關類讀表設備規劃一覽表......................................................................40 住宅類讀表設備規劃一覽表..............................................................................43 智慧居家系統建置設備一覽表..........................................................................46 各工作項目與預期完成進度表..........................................................................48. V.
(10) 推動智慧化居住空間水、電、瓦斯數位讀表系統示範案例建置作業. VI.
(11) 摘要. 摘. 要. 隨著資訊與通訊科技(Information and Communication Technology, ICT)的快速發展與普及，人們的日常生活作息已與資通訊科技緊密的 結合在一起。有鑑於此，行政院 2005 年產業科技策略會議，特別針 對高科技的電子、電機、材料、資訊及通信等 ICT 產業與傳統營建 產業結合，提出「智慧居住空間發展策略」的議題，運用我國現有機 電、電子、材料、資訊、通訊、自動化及控制產業與技術優勢，掌握 智慧化居住生活科技發展趨勢與機會。 基於此，結合能源問題、政府政策與 ICT 的快速發展，發展出 一套完整智慧化居住生活空間為本研究目標。在此目標下，建置一套 能源（水、電與瓦斯）自動讀表系統以確實有效且安全的使用能源為 重要的一環，另外結合家庭自動化與住家安全等項目而形成完整智慧 化居住生活空間。 內政部建築研究所自 80 年起針對全國智慧建築作全面性的調 查研究，並陸續制定智慧建築相關準則、規範，期以務實的方式逐 步推動本土化智慧化建築的發展，95 年度更推動智慧化居住空間產 業創新整合與系統建構計畫，其中一分項計畫即規劃研擬可行的智 慧化居住空間水電瓦斯自動讀表系統建置與推動作業。本計畫之實 施主要係延續 95 年度「智慧化居住空間產業創新整合與系統建構計 畫－智慧化居住空間水電瓦斯數位讀表系統建置推動作業規劃研 擬」之成果，依據上述規劃成果，實際建置水電瓦斯數位讀表示範 系統，進而評估與推動全面實施之參考，促使我國建築自動化技術 迎合 21 世紀資訊化都市發展與提升國家建築品質與競爭力。. 關鍵詞：自動讀表，資訊與通訊科技，智慧化居住空間. 1.
(12) 推動智慧化居住空間水、電、瓦斯數位讀表系統示範案例建置作業. 一、研究緣起 隨著資訊與通訊科技(Information and Communication Technology, ICT)的快速發展與普及，人們的日常生活作息已與資通訊科技緊密的結 合在一起。有鑑於此，行政院 2005 年產業科技策略會議，特別針對高 科技的電子、電機、材料、資訊及通信等 ICT 產業與傳統營建產業結合， 提出「智慧居住空間發展策略」的議題，運用我國現有機電、電子、材 料、資訊、通訊、自動化及控制產業與技術優勢，掌握智慧化居住生活 科技發展趨勢與機會。 早期由於能源危機問題不明顯，加上一般能源公司對於民眾能源的 應用採累計的方式，用戶對於能源的使用習慣並無法全盤得知，也就是 事後才得知能源使用情形，所以無形之中已經浪費了許多能源，尤其電 能的應用，因為電能無法有效的大量儲存，所以若不能控制用電情形， 將造成尖、離峰用電差異甚大，為了應付尖峰用電而必須投入大量電廠 的建設，無形之中是一種浪費。近年來由於能源的短缺，國際上已經針 對如何就能源有效運用投入大量研究，以期能夠有效應用能源外，又能 避免對環境造成不必要的破壞。為了達到此目的，建立一套自動讀表系 統方能掌握用戶能源使用習慣與即時進行有效能源管控。 基於此，結合能源問題、政府政策與 ICT 的快速發展，發展出一套 完整智慧化居住生活空間為本研究目標。在此目標下，建置一套能源 （水、電與瓦斯）自動讀表系統以確實有效且安全的使用能源為重要的 一環，另外結合家庭自動化與住家安全等項目而形成完整智慧化居住生 活空間。. 2.
(13) 摘要. 二、研究方法及過程 1.選定示範系統標的物 為了使示範系統能夠具有代表性，對於標的物的選定將考慮較為 典型如機關、住商混合區與一般住宅區等，以水、電與瓦斯各種表頭 坐落位置（分散或集中）來選定。 依據內政部建築研究所 2006 年委託研究「智慧化居住空間產業 創新整合與系統建構計畫－智慧化居住空間水電瓦斯數位讀錶系統 建置推動作業規劃研擬」研究結果，依照此研究規劃準則選擇二到三 處不同類型示範系統標地物作為本研究示範系統建置目標。 2.示範系統建置 依據前項示範系統標的物選定之後，接著需規劃完整系統，為了 使示範系統能夠具代表性，將依據不同示範系統標的物設計適當自動 讀表系統。在整個示範系統建置過程中進行方式包含合作能源公司選 定，系統選定與系統安裝、測試。 3.評估系統運作情形 一旦系統建置完成，整個自動讀表系統將進入實際整體測試與穩 定性、可靠度測試。在測試過程中盡量發現待改善之處進行修改，以 期能夠得到穩定、可靠的系統與友善、好用的人機操作介面，如此方 能達到示範系統目的，以作為未來各能源公司進行建置之參考。 4.訂定推動策略 經由對示範系統運作情形的了解，從中探討能源公司、用戶與國. 3.
(14) 推動智慧化居住空間水、電、瓦斯數位讀表系統示範案例建置作業. 家三方面都能獲益的最佳方案，如此方能進而規劃未來結合家庭自動 化，住家安全與水電瓦斯數位讀表系統而形成智慧型生活空間的推動 方案。 三、重要發現 經由本計畫之實際規劃與建置工作執行後，本計畫有以下幾點重 要發現： 以自動讀表發展歷史來看，自動讀表的成功並無法從單一技術或 政策方面就能完成，大致上必須由一、政府的政策配合，二、技術層 面的發展，三、相關法令的研修，四、相關業者的共識等方面互相配 合才能達成目標。 四、主要建議事項 根據研究發現及本計畫之執行成果，提出下列具體建議，以下分別 從立即可行的建議及中長期行建議加以列舉： (一)立即可行建議 1.設置專責機構以統一標準與管理機制 主辦機關：經濟部標準檢驗局 協辦機關：內政部建築研究所、台灣建築研究中心 自動讀表系統應由政府單位設置一專責機構，其必須負責進行 標準之統一與研擬管理機制，方能落實推動自動讀表系統與錶頭認. 4.
(15) 摘要. 證標準。 2.自動讀表系統之建置費用應由業者與政府共同負擔 主辦機關：行政院 協辦機關：經濟部標準檢驗局 為有效推行自動讀表系統，並早日促使其普及，相關系統之建 置費用應由業者與政府共同負擔，並由政府補助業者建置差額的費 用，其維護費與通信費應由業者自行吸收，但通信模式附加功能之 費用應使用者自行負擔。 (二)中長期建議 1.由內政部組成跨部會小組，進行整體性研議與規劃 主辦機關：內政部 協辦機關：內政部營建署、內政部建築研究所 可將自動讀表之軟硬體建設與運作機制列為國家基礎建設，投 入持續性資源投資，大力推動民生安全與數位化生活的國家競爭力 總體目標。 2.扶植本土化產業與技術以提升業者之國際競爭力 主辦機關：經濟部標準檢驗局 協辦機關：內政部建築研究所、財團法人台灣建築中心 政府單位推廣自動讀表產業時，應積極思考未來技術移轉之廠. 5.
(16) 推動智慧化居住空間水、電、瓦斯數位讀表系統示範案例建置作業. 商應永續經營為原則，建立本土化技術，而不依附外來商品，以提 升業者之國際競爭力為主要目標。. 6.
(17) 摘要. ABSTRACT keywords：automatic meter reading，Information and Communication Technology(ICT)， Intelligent Dwelling Space By progressing of the information and communication technology (ICT), this technology provides a tool to build a secure, suitable and friendly living environment. Since 2005, the government announced a policy to encourage the ICT industry and building constructor for improving the living environment. Based on the government policy and word wild energy problem, this project integrate the metering technology and ICT to demonstrate an automatic meter reading（AMR） system. By integrating meters(water, electricity and gas) and ICT, this system has shown to provide a lot of the benefits, including avoid energy wastage, device fault detection, and greater access to data, increased system up-time as well as the path for system growth. This project not only pure automatic meter reading for energy company, it could be integrated as a part of smart living space. It also promotes the ICT industry.. 7.
(18) 推動智慧化居住空間水、電、瓦斯數位讀表系統示範案例建置作業. 8.
(19) 第一章 緒論. 第一章 緒 論 第一節 計畫緣起與目的 隨著資訊與通訊科技(Information and Communication Technology, ICT)的快速發展與普及，人們的日常生活作息已與資通訊科技緊密的結 合在一起。有鑑於此，行政院 2005 年產業科技策略會議，特別針對高 科技的電子、電機、材料、資訊及通信等 ICT 產業與傳統營建產業結合， 提出「智慧居住空間發展策略」的議題，運用我國現有機電、電子、材 料、資訊、通訊、自動化及控制產業與技術優勢，掌握智慧化居住生活 科技發展趨勢與機會。 早期由於能源危機問題不明顯，加上一般能源公司對於民眾能源的 應用採累計的方式，用戶對於能源的使用習慣並無法全盤得知，也就是 事後才得知能源使用情形，所以無形之中已經浪費了許多能源，尤其電 能的應用，因為電能無法有效的大量儲存，所以若不能控制用電情形， 將造成尖、離峰用電差異甚大，為了應付尖峰用電而必須投入大量電廠 的建設，無形之中是一種浪費。近年來由於能源的短缺，國際上已經針 對如何就能源有效運用投入大量研究，以期能夠有效應用能源外，又能 避免對環境造成不必要的破壞。為了達到此目的，建立一套自動讀表系 統方能掌握用戶能源使用習慣與即時進行有效能源管控。 內政部建築研究所自 80 年起針對全國智慧建築作全面性的調查研 究，並陸續制定智慧建築相關準則、規範，期以務實的方式逐步推動本 土化智慧化建築的發展，95 年度更推動智慧化居住空間產業創新整合 與系統建構計畫，其中一分項計畫即規劃研擬可行的智慧化居住空間水. 9.
(20) 推動智慧化居住空間水、電、瓦斯數位讀表系統示範案例建置作業. 電瓦斯自動讀表系統建置與推動作業。本計畫之實施主要係延續 95 年 度「智慧化居住空間產業創新整合與系統建構計畫－智慧化居住空間水 電瓦斯數位讀表系統建置推動作業規劃研擬」之成果，依據上述規劃成 果，實際建置水電瓦斯數位讀表示範系統，進而評估與推動全面實施之 參考，促使我國建築自動化技術迎合 21 世紀資訊化都市發展與提升國 家建築品質與競爭力。 基於此，結合能源問題、政府政策與 ICT 的快速發展，發展出一套 完整智慧化居住生活空間為本研究目標。在此目標下，建置一套能源 （水、電與瓦斯）自動讀表系統以確實有效且安全的使用能源為重要的 一環，另外結合家庭自動化與住家安全等項目而形成完整智慧化居住生 活空間。 本計畫執行主要目的如下： 一、落實行政院 2005 年產業科技策略會議提出「智慧居住空間發展策 略」的議題，運用我國現有機電、電子、材料、資訊、通訊、自 動化及控制產業與技術優勢，掌握智慧化居住生活科技發展趨勢 與機會。 二、經由對示範系統建置與運作情形的了解，從中獲得未來推動自動 讀表之參考。 三、能掌握用戶能源使用習慣與即時進行有效能源管控與有效應用能 源外，又能避免對環境造成不必要的破壞。 四、偵測水資源的破管流失與電力線路損失，提供改善方案訂定參考。. 10.
(21) 第一章 緒論. 五、結合家庭自動化，住家安全與水電瓦斯數位讀表系統而形成完整 智慧型生活空間。 六、能源有效能源管控為國際趨勢，藉由示範系統的建立，可結合國 內資訊與通訊科技(ICT)及相關自動化技術發展整體解決方案進 軍國際市場，提振相關產業發展。 針對上述目標，本文主要工作內容為： 一、選定合適示範系統標的物。 二、規劃完整讀表系統。 三、住家安全與自動讀表結合示範案例建置招標事宜。 四、評估示範系統建置後各項效益。 五、就技術標準、示範系統、產業合作等議題與對應推動策略，提出 建議。 六、撰寫報告，提出示範案例建置成果。. 11.
(22) 推動智慧化居住空間水、電、瓦斯數位讀表系統示範案例建置作業. 第二節 章節概要 本文共分四章，各章節概要如下所述， 第一章為緒論，其主要內容為本文研究動機與研究目標，另外也提 到主要研究內容。 第二章為自動讀表示範系統標的物選定，在此將介紹本研究如何選 定示範系統類型，另外介紹各種自動讀表系統規劃原則。 第三章為招標採購作業說明，本計畫含有示範計畫實際建置，所以 必須與廠商合作就所選定示範系統標的物進行自動讀表示範系統建 置。本章及針對此部分介紹整個招標過程。 第四章為自動讀表示範系統規劃，在此將介紹針對選定之示範地點 規劃整個系統細部內容。 第五章為自動讀表示範系統建置，本章將分別依辦公大樓類示範系 統、學校機關類示範系統、住宅類示範系統與控制中心等介紹示範系統 建置情形。 第六章為自動讀表評估與推動策略研擬，本章將就水、電與瓦斯自 動讀表示範系統建置後評估，同時擬定如何推動此項工作。 第七章為結論與建議事項，在此將介紹本計畫成果、心得與提出各 種建議事項。. 12.
(23) 第二章 自動讀表示範系統選定. 第二章 自動讀表示範系統選定 第一節 前言 由於國內建物型態眾多，而自動讀表系統又將依不同建物而會有所 不同，所以本章首先將針對國內幾種類型用戶環境作系統規劃原則介 紹，接著將進一步介紹如何選定幾個示範標的物進行實際規劃自動讀表 示範系統。 第二節 示範系統選定 就能源公司角度而言，用戶依使用量來說，基本上用戶可分為大型 用戶與一般住家用戶。如以電力公司來說，用戶分為高壓供電用戶與低 壓供電用戶，以水與瓦斯公司則分為大口徑與小口徑用戶。然而就自動 讀表系統而言，表頭大小並不是影響自動讀表系統規劃方式的考量，其 考量重點在於表頭設置位置與分散方式，譬如表頭分散或集中。所以考 量國內環境與用戶建物型態，基本上用戶可區分為工廠、機關與學校類 （建物分散，表頭少且分散） ，大型建物類（建物集中，表頭少且分散） 與一般住宅類（建物集中，表頭多且集中）等。本研究為能使示範系統 能夠具代表性，故特地挑選符合上述原則之用戶進行示範系統規劃，以 下將就挑選出之用戶進行說明。 一、 大型建物類（建物集中，表頭少且分散） 大型建物類的選擇以位於台北市文山區景福街 100 號內政部建築研 究所建築材料實驗中心為主，該楝建築為地下一層、地上五層的建築 物。以一般公有建築物而言，其電力系統均是高壓供電，經降壓再分給. 13.
(24) 推動智慧化居住空間水、電、瓦斯數位讀表系統示範案例建置作業. 各層各區使用，因此針對台電而言，其是一個用戶，因此只有一個電表。 以用水而言規劃採直接表ϕ75mm=1 只供水，目前現場裝設口徑 40mm 計量水表（螺紋式機械表頭 1 只)作為工程用水，未來實施自動讀 表，需安裝口徑 75mm 電子式水表。考量本址僅有單獨 1 只水表，且設 置在建物一樓騎樓，比較經濟可行實施方式，應該是在水表旁直接安裝 「 網 路 讀 表 介 面 」， 再 透 過 無 線 寬 頻 網 路 （ WiFLY ） 或 行 動 數 據 （GSM/GPRS）等通訊技術，將表值資料傳送到遠端的讀表中心，此建 物未申請使用瓦斯。 二、 工廠、機關與學校類（建物分散，表頭少且分散） 此類型建築物示範系統標地物的選擇以位於台北市基隆路四段 43 號台灣科技大學。以學校類型之建築物型態而言(大專院校)，其幅員相 當遼闊而且建物配置分散，一般其電力系統是接受台電一條饋線或多條 饋線供應全校之用電，因此一個學校可能擁有多個電號。就其電力系統 配置來說，一般都設有一主受電站接受台電之饋線，然後再經變壓供應 給各館舍之分電盤，因此在受電站內，除了台電電表之外，學校也會裝 設各館舍之分電表，因此針對台電而言，它是一個用戶(可能有多個電 表) ,它是屬於獨立電表的方式，但針對學校本身，其電表設置是屬於分 區集中的類型。 用水方面，經查本案共設口徑 150mm 專用水表 2 只，採螺旋漿式 機械表頭。未來實施自動讀表，需將現有水表換裝為同口徑電子式水 表。考量本址水表分散設置在校園內，比較經濟可行實施方式，應該是 在水表旁直接安裝「電話讀表介面」 ，再透過校園網路（有線電信 ADSL）. 14.
(25) 第二章 自動讀表示範系統選定. 方式將表值資料傳送到遠端的讀表中心。 瓦斯方面，此用戶申請使用六處，詳細使用如下表。 表 2-1 用戶名稱. 瓦斯用戶申請使用表. 表別 （m3/h）. 地址. 使用地點. 1. 國立台灣科技大學. 40. 基隆路 4 段 43 號地下室. 學生第 2 宿舍，表在 B1，B1 使用. 2. 國立台灣科技大學. 100. 基隆路 4 段 43 號 1F. 教員餐廳，表在 1F， 1F 使用. 3. 國立台灣科技大學. 40. 基隆路 4 段 43 號 1F. 學生第 1 宿舍，表在 1F，B1 使用. 4. 國立台灣科技大學. 16. 基隆路 4 段 43 號地下室. 學生第 3 宿舍，表在 1F，B1 使用. 5. 國立台灣科技大學. 100. 基隆路 4 段 43 號 1F. 學生第 3 宿舍，表在 1F，12F 使用（鍋爐 房）. 6. 國立台灣科技大學. 100. 基隆路 4 段 43 號 1F. 游泳池旁鍋爐房，表 在 1F，1F 使用. 此用戶目前使用傳統瓦斯表，未來實施自動讀表，需將現有瓦斯表 換裝為加裝 ERT 之同流量瓦斯表。考量本址瓦斯表分散設置在校園內， 比較經濟可行實施方式，應該是在瓦斯表旁直接安裝「電話讀表介面」 ， 再透過校園網路（有線電信 ADSL）方式將表值資料傳送到遠端的讀表 中心。 三、 住宅類 住宅類型示範地點選定人事行政局位於台北市承德路四段「承德首 長宿舍」，查該址計七棟建築，每棟建築均為七樓雙拼，本研究選取其. 15.
(26) 推動智慧化居住空間水、電、瓦斯數位讀表系統示範案例建置作業. 中兩棟辦理「住宅類」示範系統建置。其中共計有電表 28 只。水表部 分多兩只總表，故合計 30 只水表(螺紋式機械表頭)，其設置地點及數量 統計如下： 設置於一樓：總表ϕ25mm=2 只 設置於屋頂：分表ϕ25mm=28 只 另外共有 28 只瓦斯表分散於各用戶。. 第三節 示範系統現場勘查 經過建物篩選與可行性考慮後，依據分為工廠、機關與學校類（建 物分散，表頭少且分散），大型建物類（建物集中，表頭少且分散）與 一般住宅類（建物集中，表頭多且集中）等型態，選定上述三個示範系 統標的物。因為各個建物表頭設置地點並非一致，為了進一步了解標的 物實際情形以利後續規劃，研究人員實地勘查標的物以進一步作為建置 規劃準備。 大型建物類的內政部建築研究所建築材料實驗中心，該楝建築為地 下一層、地上五層的建築物。該建物並無瓦斯表，電表置於該建物受電 室內，水表則置於建物外圍如圖 2-1 所示。. 16.
(27) 第二章 自動讀表示範系統選定. 圖 2-1 內政部建築研究所建築材料實驗中心. 工廠、機關與學校類示範系統標地物的選擇以台灣科技大學為標地 物。此標的物有一個電表，口徑 150mm 專用水表 2 只，採螺旋漿式機 械表頭，及 4 個瓦斯表，如圖 2-2~圖 2-6 所示。以學校類型之建築物型 態而言(大專院校)，其幅員相當遼闊而且建物配置分散，一般其電力系 統是接受台電一條饋線或多條饋線供應全校之用電，因此一個學校可能 擁有多個電號。. 17.
(28) 推動智慧化居住空間水、電、瓦斯數位讀表系統示範案例建置作業. 圖 2-2 台灣科技大學水表 1. 圖 2-3 台灣科技大學水表 2. 18.
(29) 第二章 自動讀表示範系統選定. 圖 2-4 台灣科技大學電表. 圖 2-5 台灣科技大學瓦斯表 1. 19.
(30) 推動智慧化居住空間水、電、瓦斯數位讀表系統示範案例建置作業. 圖 2-6 台灣科技大學瓦斯表 2. 圖 2-2~圖 2-3 所示為水表所在位置，此兩位置分屬校園「西」與「東 南」方兩側，圖 2-4 為電表所在位置，此兩位置分屬校園「東北」方側， 圖 2-5~圖 2-6 所示為瓦斯表所在位置，此兩位置分屬校園「中」與「東 南」方兩側。由上述各表所在位置可發現水、電與瓦斯表散落在校園各 地方，如此將增加系統規劃上的困難度。 住宅類型示範地點選定「承德首長宿舍」，查該址計七棟建築，每 棟建築均為七樓雙拼，本計畫選取其中兩棟辦理「住宅類」示範系統建 置，現場如圖 2-7~圖 2-11 所示。. 20.
(31) 第二章 自動讀表示範系統選定. 圖 2-7 承德首長宿舍水表 1. 圖 2-8 承德首長宿舍水表 2. 21.
(32) 推動智慧化居住空間水、電、瓦斯數位讀表系統示範案例建置作業. 圖 2-9 承德首長宿舍電表 1. 圖 2-10 承德首長宿舍電表 2. 22.
(33) 第二章 自動讀表示範系統選定. 圖 2-11 承德首長宿舍瓦斯表 1. 圖 2-7~圖 2-8 所示為承德首長宿舍水表所在位置，這些水表置於頂 樓，樓梯兩側分別各有 7 個（七層樓建築），共 14 個。圖 2-9~圖 2-10 所示為電表所在位置，電表全部集中置於 1 樓樓梯牆上。圖 2-11 所示 為瓦斯表所在位置，瓦斯表置於各屋子後陽台牆上。. 23.
(34) 推動智慧化居住空間水、電、瓦斯數位讀表系統示範案例建置作業. 24.
(35) 第三章 招標採購作業說明. 第三章 招標採購作業說明 第一節 前言 本計畫為「推動智慧化居住空間水、電、瓦斯數位讀表系統示範案 例建置作業」，其中重點為建置一套自動讀表示範系統，所以計畫中包 含了實際建置過程。本章即介紹如何辦理自動讀表示範系統合作建置廠 商甄選與甄選結果。 第二節 採購作業概況 為辦理 96 年度「智慧化居住空間水、電、瓦斯數位讀表系統示範 案例建置」(以下簡稱本案)內政部建築研究所補助計畫，其中該計畫工 作內容之一為必須完成示範案例之建置，然其涉及專業技術且須投入大 量人力，擬委由具備水、電、瓦斯數位讀表系統建置能力之專業服務廠 商辦理，以臻完善。所需費用約為新臺幣 320 萬元，由已核定之補助經 費中勻支辦理。 本案委辦工作涉及水、電、瓦斯數位讀表系統建置之專業服務，依 政府採購法第 22 條第 1 項第 9 款規定得採限制性招標方式辦理，財團 法人台灣建築中心（以下簡稱本中心）經過多次討論後訂定委託專業服 務投標須知、契約文件與補充說明等必須相關文件（如附錄二）。另因 本案件採最有利標，故依採購法組成評選委員會辦理評選。本中心已於 今(96)年 8 月 14 日招開第一次採購評選委員會議(會議紀錄如附錄三)， 並依評選委員建議修正招標文件後於 8 月 21 日上網公告(上網公告資料 如附錄四)，9 月 3 日截止投標作業，9 月 4 日招開第二次採購評選委員. 25.
(36) 推動智慧化居住空間水、電、瓦斯數位讀表系統示範案例建置作業. 會議(會議紀錄請詳附錄五)。 本次投標商計 1 家，開標前合格投標廠商計 1 家，審標結果 1 家符 合招標文件規定，為極致電子(股)公司。依評選程序首先由投標廠商進 行計畫書說明，然後由評選委員提問，接著由投標廠商進行答辯。最後 經第二次採購評選委員會議評選後，依投標須知第十條第(四)項第 3 點 規定：「將各評審委員所核給各參與廠商之序位合計後為總序位，總序 位最低者為得標廠商(第一名)」，故極致電子(股)公司為得標廠商(第一 名)。. 26.
(37) 第四章 示範系統規劃. 第四章 示範系統規劃 第一節 前言 自動讀表系統基本上規劃原則乃考慮表頭所在與傳輸方式的可用 性，所以大致可分為集中式與分散式。經過示範系統標的物選定後，接 著本章將配合示範系統所選定之標的物類型進行系統規劃。. 第二節 示範系統規劃原則 由於科技的進步，數位化已經是各種產業革新的發展目標，本自動 讀表示範案例的建置，將依照如第二章目前選定示範系統依不同類型所 選定 1、內政部建築研究所建築材料實驗中心（大型建物類） ，2、台灣 科技大學（工廠、機關與學校類）與 3、承德首長宿舍（住宅類型）等 三處依設置案例的地點、建築物環境特性、規模等情況，導入最佳化的 水、電、瓦斯整合式之數位化讀表系統，其考量之規劃重點與原則分別 敘述如下： 一、在表頭方面： 採用國內外之水、電、瓦斯計費用數位表計。 依照示範案例之建築特性與能源使用量，採用相符計量之數位表 款。 數位表頭應用具標準化通訊傳輸介面，可利未來傳輸與整合。. 27.
(38) 推動智慧化居住空間水、電、瓦斯數位讀表系統示範案例建置作業. 其中水與瓦斯表其表頭輸出訊號為脈衝訊訊號（pulse），經轉換器 將脈衝訊訊號轉換成數位訊號，然後連接至資料集中器。另外電表因為 目前數位式電表已經具有數位輸出功能，所以可以採用此類型電表以省 略轉換器的使用。 二、資料集中器部分 假使系統主站單獨對每一個電表讀取資料，那麼通訊的交通量將會 非常大，此時所造成的交通壅塞將導致系統非常沒有效率，所以採用資 料集中器當緩衝。也就是說於各表與主站間控制中心間多了一層資料集 中器，這些資料集中器先各自收集所管轄的表頭資料然後經過整理，最 後等待主站的讀取，或者扮演傳遞主站訊息的橋樑。其主要功能如下： （一）各表頭讀數收集整理。 （二）表頭破壞紀錄自動上傳。 （三）主站訊息的傳遞。 （四）系統時間校對廣播。 為達到上述資料集中器的功能，此設備內部擁有處理器處理資料與 通訊模組與主站系統進行訊息的傳遞。為了資料記錄避免流失與讀寫頻 繁等特性，資料集中器採用快閃記憶體(Flash memory)與不揮發讀寫記 憶體(NV RAM)互相搭配。另外為了有時間的標示，資料集中器也必須 有即時時間計數器（Real Time Clock, RTC）。. 28.
(39) 第四章 示範系統規劃. 三、控制中心主站部分 主站系統為自動讀表的神經中樞，此系統包括用於監控方面的網路 與資料庫乙太網路等兩個網路（若採用寬頻 ADSL 傳輸則只有乙太網 路）。整個主站系統包含網路管理伺服器、資料庫伺服器與應用程式工 作站（包括資料讀取與其它應用電腦）三個子系統。 (一)其中網路管理的主要功能如下： 1.系統內各設備的安裝、更新與移除。 2.設備軟體程式的更新。 3.網路設備故障偵測記錄。 4.表頭參數（如時段變更等）更改。 (二)資料庫伺服器主要功能為： 1.用戶基本資料的儲存。 2.電表資料的儲存。 3.資料安全性的管理。 4.表頭資料勘誤。 5.使用者優先權管理。 (三)應用程式工作站主要功能如下： 1.電表資料讀取。. 29.
(40) 推動智慧化居住空間水、電、瓦斯數位讀表系統示範案例建置作業. 2.用戶基本資料的建立與查詢。 3.電表斷電與復電控制。 4.表頭資料讀取時間設定（手動與自動）。 5.不同時段費率計算與計費單列印。 6.提供用戶資料於網際網路以便用戶查詢。 為了系統資料的安全性與穩定性，系統資料庫最好採用具有備援功 能(Redundancy)的資料庫系統。另外在資料庫架構方面採用關連性資料 庫立―防止同一表號同一時間有不同資料存入或不當刪除資料等功能。 四、在系統通訊傳輸方面： 對建築物內部傳輸上： 對數量多、小用量且集中之數位表頭，設置一讀表專用之資料集 中器並採用不同之通訊傳輸介面與各能源表頭連結。 對數量少、大用量且分散的數位表頭，則採用具有 TCP/IP 通訊 介面的數位表頭，經由建築內部的區域網路加以連結。 對建築物外部傳輸，均採用固定 IP 之 TCP/IP 傳輸方式。 五、在智慧居家方面： 針對住宅類之建築空間，導入一套家庭網路自動化系統，包括門 禁對講、照明控制、窗簾控制、緊急求救等功能，並能透過手機、 或 PDA 或電腦等遠端管理來操作使用，使用戶能體驗能源管. 30.
(41) 第四章 示範系統規劃. 理、安全監控等之便利舒適效益。 管理主機可連結自動讀表系統，使用戶也可體驗自動讀表的效 益。 六、在系統整合技術方面： 配合建築物類別與數位表頭性質種類之不同，本案將引用各類專業 系統整合技術，包括有 LonWorks、電力線、Zigbee、RS232、SQL 資料庫、Web Page 等，除了必要的硬體開發外，並客製化相關應 用程式，來呈現水、電、瓦斯應用與智慧居家系統整合之功能。 七、在系統與設備安裝架設方面： 考量既有用戶端能源使用安全特性與能源公司之營運權責，本案將 協調裝置地點相關權責之能源公司，並派專業機電施工人員，會同 能源公司人員且根據能源公司之裝表之作業方式，實施數位表與相 關設備之安裝，並做區域性測試，保障住戶使用權利與安全。 設置地點之能源公司如下： 水錶：台北自來水事業處 電表：台灣電力公司 瓦斯表：大台北瓦斯、欣隆瓦斯 八、在效益呈現方面： 以既有水、電、瓦斯能源公司的服務項目為基礎，區分消費者與 能源公司的使用權限，透過人性化的人機介面，展現各種在自動. 31.
(42) 推動智慧化居住空間水、電、瓦斯數位讀表系統示範案例建置作業. 讀表機制上可能性的應用，使自動讀表的產業能在政府與消費者 的支持下，蓬勃發展。 與智慧居家服務應用結合，呈現居住生活空間的應用情境。. 第三節 示範系統架構及設備規劃 由於招標文件所訂定之水、電、瓦斯數位讀表系統示範案例的所在 地點與其建築類型各有不同，包括辦公大樓類、學校機關類、集合住宅 類三種，形成具有「用戶能源使用量」 、 「用戶能源公司所屬管轄機關」、 「表頭設置位置與分散方式」等特性上的差異，這些差異將影響表頭的 選定與通訊系統的選擇，也會影響數位讀表系統的架構方式，因此，考 量這些特性，本案對於各設置處所所設置的表頭設備與通訊傳輸的規 劃，將根據上一節所擬定之示範系統建置之規劃重點與原則來處理，其 相關之設備與傳輸規劃如表 4-1 所示。 此外，為了自動讀表整合應用展示，此三個地點之示範案例將規劃 以網際網路方式連結至內政部建築研究所建築材料實驗中心內之監控 中心，進行遠距讀表資料蒐集與整合應用，其整體數位自動讀表整合連 結系統架構規劃如圖 4-1 所示。. 32.
(43) 第四章 示範系統規劃. 建築研究所材料實驗中心 辦公大樓. 內政部建築研究所建築材料實驗中心 能源監控中心. 承德首長宿舍 集合住宅. 圖 4-1 自動讀表整合連結系統架構. 建築材料實驗中心. 承德首長宿舍. 表 4-1 設備與傳輸規劃表. 綜合以上，有關各示範地點之自動讀表之詳細的建置方式與內 容，將在以下各節中加以說明。 一、辦公大樓類示範系統 (一)案例環境特性說明： 地點：台北市文山區景福街 100 號內政部建築研究所建築材料. 33.
(44) 推動智慧化居住空間水、電、瓦斯數位讀表系統示範案例建置作業. 實驗中心，該楝建築為地下一層、地上五層的建築物。 大型建物類（建物集中，表頭少且分散） 。 電表部分：電力系統均是高壓供電，經降壓再分給各層各區使 用，因此針對台電而言，為一個用戶，因此只有一個電表。 水錶部分：本址僅有單獨 1 只水表，且設置在建物一樓騎樓， 採直接表ϕ75mm 供水。 瓦斯表部分：本處所未申請設置瓦斯能源之使用，故將不予設 置。 (二)讀表系統建置方案說明： 本場所兼有建築物內讀表設備與未來示範自動讀表系統的後 端之監控系統主機端的成果展示，因為是屬大型建築物類，因此本 場所建置使用的表頭為大口徑之水錶與高壓端之總電表各一個，每 個都採用具有 TCP/IP 的網路介面，透過本棟建築物內之區域網路， 連結至在本大樓之中央監控室的數據資料處理伺服器，並轉換成標 準資料庫與另一部能源管理主機串連，在能源管理主機中，以客製 化方式，呈現自動讀表的機能與效能的人機操作畫面，系統詳細架 構圖如圖 4-2 所示。 數位電表表頭是安裝在地下一樓的總電表之二次測，資料轉換 成 TCP/IP 封包，透過網路線連接至大樓之區域網路，與中央監控 室之主機連結，表頭詳細規格如表 4-2 所示。 數位水錶表頭，是屬於大口徑的表頭，將與當地之台北自來水. 34.
(45) 第四章 示範系統規劃. 公司協調配合更換，安裝「網路讀表介面」 ，表頭也是轉換為 TCP/IP 封包透過大樓內之區域網路傳送至中央監控室主機，表頭詳細規格 如表 4-2 所示。 在監控中心之讀表數據處理伺服器將與三個示範案例的現場 所有表頭做雙向溝通，讀取數據，並加以記錄，建立標準資料庫， 而能源管理主機，則與數據資料處理伺服器溝通，建立客製化的人 機操作介面，界定用戶與能源公司使用權限與功能範圍，以展現數 位讀表的示範效益。. 建築所建築材料實驗中心 建築材料實驗中心. 監控中心. (景美). 圖 2-2 辦公大樓類之示範系統架構 圖 4-2 辦公大樓類示範系統架構. 35.
(46) 推動智慧化居住空間水、電、瓦斯數位讀表系統示範案例建置作業. 表 4-2 辦公大樓類讀表設備規劃一覽表 項次. 1. 設備名稱. 設備規格. 數位水表表頭 1. 使用電源：外接式交流電 110V-120V 60Hz。 2. 顯示器： (1). 內建電池 (2). 液晶數字顯示型，分別選擇積算值及瞬間流量值，其 中積算流量以立方公尺為計量單位，瞬間流量以立方 公尺/小時為計量單位。 (3). 電子式水量計與自動讀表介面間，具備同步顯示功能。 3. 訊號轉換單元： 電子式水量計之數位編碼訊號，轉換成 RS-232 輸出， 於固定時距(以 1 分鐘為單位)自動以 RS-232 通訊格式 傳送一次水量計的相關資料。. 數量 1. 4. 傳輸網路通訊：RS-232 輸入轉換成輸出 RJ-45 接頭 （TCP/IP 通訊協定）. 5. 具電源指示燈裝置。 2. 數位電表表頭 1. 型式：三相三(四)線式，量測電壓：0-400V、量測電流 0-5A。 2. kW 精度 0.5%(pF=1)。 3. 量測項目：V、I、kW、pF、kWh、kVar、kVarh 4. 附 kWh 精度測試輸出接點或 LED 燈號 5. 網路通訊界面：Ethernet，支援 Modbus over TCP/IP 通 訊協定 6. 電表安裝施工與配件(線材、比流器、控制盤) 7. Ethernet 網路配線 (線材、PVC 管、接頭). 1. 3. 數位讀表系統 1. 專用主機（建 立為數據資料 處理伺服器）. 2. 2. 3. 4. 5. 6.. 36. 作為本計畫教室耗能監測系統之系統管理中心，具有 建立資料庫伺服器功能與轉換標準化 LonWorks 與 TCP/IP 通訊界面之能力，以網頁化之監控方式作為人 機操作之介面，提供具有遠端及近端的即時監控功能。 支援 OPC 與 Active X 標準界面。 可與多種廠牌 LonWorks、PLC 通訊介面並能連接至 Ethernet 環境。 Intel® 946GZ + ICH7DH Chipset、支援 Viiv 技術 16 倍 PCI Express 插槽 處理器：Intel® Core 2 Duo 處理器.
(47) 第四章 示範系統規劃. 7. 8. 9. 10. 11.. L2 cache 1M 90 奈米新製程 支援 HT 多工技術 記憶體：DDR2 667 SDRAM 可擴充至 4GB (2 slots) 硬 碟：S-ATA 80GB 7200RPM 光碟機：52X CD-ROM 顯示卡：整合型 Intel GMA 3000 顯示晶片、支援 DVMT. 4.0 12. 16 倍 PCI Express 顯示卡插槽 13. 網路介面：Gigabit 乙太網路控制器 14. 軟體作業平台：Windows Vista™ Home Premium 15. 19" 之 16:10 寬螢幕 16. 2 個 USB 2.0 連接埠 17. 麥克風及耳機插孔 18. 10 合 1 讀卡機 (選配) 19. 後面板 (1).4 個 USB 2.0 連接埠 (2).2 個 PS/2 埠 (3).VGA 埠 (4).RJ-45 網路連接埠 (5).平行埠 (6).序列埠 20. 6 個音源輸出/輸入插孔 ˙1394 埠(6-pin) 4. 資訊展示用主 1. 機 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.. Intel® 946GZ + ICH7DH Chipset、支援 Viiv 技術 16 倍 PCI Express 插槽 處理器：Intel® Core 2 Duo 處理器 L2 cache 1M 90 奈米新製程 支援 HT 多工技術 記憶體：DDR2 667 SDRAM 可擴充至 4GB (2 slots) 硬 碟：S-ATA 80GB 7200RPM 光碟機：52X CD-ROM 顯示卡：整合型 Intel GMA 3000 顯示晶片、支援 DVMT. 1. 4.0 9. 16 倍 PCI Express 顯示卡插槽 10. 網路介面：Gigabit 乙太網路控制器 11. 軟體作業平台：Windows Vista™ Home Premium 12. 42" 螢幕. 37.
(48) 推動智慧化居住空間水、電、瓦斯數位讀表系統示範案例建置作業. 二、學校機關類示範系統 (一)案例環境特性說明： 地點：台北市基隆路四段 43 號台灣科技大學，該楝建築為地 下一層、地上五層的建築物。 幅員相當遼闊而且建物配置分散（建物分散，表頭少且分散） 。 電表部分：對學校本身，其電表設置是屬於分區集中的類型， 對台電而言，它是一個用戶，單一收費單，故屬於 單一獨立電表的方式。 水錶部分：本址經查共設口徑 150mm 專用水表 2 只，採螺旋 漿式機械表頭，需將現有水表換裝為同口徑電子式 水表，一個在校區內，一個在校區外。 瓦斯表部分：用戶使用 4 處，均屬於大口徑流量，需將現有瓦 斯表二次測加裝同流量數位轉換器。 (二)讀表系統建置方案說明： 基於本建築類型之特性，原水、電、瓦斯設置地點均很分散， 也是屬於大用戶，因此本場所建置使用的表頭為大口徑之水錶有 2 個，校區之總電表一個，瓦斯表 4 個，每個都採用具有 TCP/IP 的 網路介面，對內先透過校園內之區域網路，連結至 IP 分享器，再經 由對外則在屋頂申請一條可供上網的 ADSL 以 TCP/IP 介面方式連 結，透過網際網路連結至內政部建築材料實驗中心大樓之中央監控 室的數據資料處理伺服器，並轉換成標準資料庫與另一部能源管理 主機串連，在能源管理主機中，以客製化方式，呈現該示範點之自 動讀表的機能與效能的人機操作畫面，系統詳細架構圖如圖 4-3 所. 38.
(49) 第四章 示範系統規劃. 示。 數位電表表頭是安裝在校園之配電機房總電表之二次測，資料 轉換成 TCP/IP 封包，透過校園區域網路線連接至警衛室之 IP 分享 器，表頭詳細規格如表 4-3 所示。 數位水錶表頭，是屬於大口徑的表頭，將與當地之台北自來水 事業處協調配合更換，安裝「網路讀表介面」，表頭也是轉換為 TCP/IP 封包透過校園區域網路線連接至警衛室之 IP 分享器，表頭 詳細規格如表 2-3 所示。 瓦斯表頭，是屬於大口徑的表頭，在原機械表二次測安裝「瓦 斯表表頭數位轉換器」與「網路讀表介面」，將信號轉換為 TCP/IP 封包透過校園區域網路線連接至警衛室之 IP 分享器，表頭詳細規格 如表 4-3 所示。 建研所建築材料實驗中心 監控中心. 圖 4-3 學校機關類之示範系統架構. 39.
(50) 推動智慧化居住空間水、電、瓦斯數位讀表系統示範案例建置作業. 表 4-3 學校機關類讀表設備規劃一覽表 項次. 1. 2. 3. 4. 40. 設備名稱. 設備規格. 數位水表表頭 1. 使用電源：外接式交流電 110V-120V 60Hz。 2. 顯示器： (1). 內建電池 (2). 液晶數字顯示型，分別選擇積算值及瞬間流量 值，其中積算流量以立方公尺為計量單位，瞬 間流量以立方公尺/小時為計量單位。 (3). 電子式水量計與自動讀表介面間，具備同步顯 示功能。 3. 訊號轉換單元： 電子式水量計之數位編碼訊號，轉換成 RS-232 輸 出，於固定時距(以 1 分鐘為單位)自動以 RS-232 通訊格式傳送一次水量計的相關資料。 4. 傳輸網路通訊：將 RS-232 輸入轉換成輸出 RJ-45 接 頭（TCP/IP 通訊協定） 5. 具電源指示燈裝置。 數位電表表頭 1. 型式：三相三(四)線式，量測電壓：0-400V、量測 電流 0-5A。 2. kW 精度 0.5%(pF=1)。 3. 量測項目：V、I、kW、pF、kWh、kVar、kVarh 4. 附 kWh 精度測試輸出接點或 LED 燈號 5. 網路通訊界面：Ethernet，支援 Modbus over TCP/IP 通訊協定 6. 電表安裝施工與配件(線材、比流器、控制盤) 7. Ethernet 網路配線 (線材、PVC 管、接頭) 瓦斯表表頭數 1. Aluminum box with slot sensor pulser 2. Supply Voltage: 120VAC, +-15% 45~50Hz 位轉換器 3. Relay output: (1).AC rating Max. Voltage 250v , Max. Current 4A (2).DC rating Max. Voltage 250v , Max. Current 4A (3).Max Switching Frequency 10Hz 以網頁化之監控 方式作為人機操作之介面，提供具有遠端及近端 的即時監控功能。 數位瓦斯表信 1. 具有可連結 pulse input 到 TCP/IP Ethernet 網路之 介面 號集中器 2. inputs for electric, gas, or water impulse meters 3. 工作電壓爲 110V VAC， 4. 16 Bits, 40MHz CPU 5. DRAM: 512K Bytes 6. FLASH: 512K Bytes 7. EEPROM : 128 Bytes 8. TCP, UDP, BOOTP, HTTP, SNMP. 數量 2. 1. 4. 4.
(51) 第四章 示範系統規劃. 三、住宅類示範系統 (一)案例環境特性說明： 地點：位於台北市承德路四段承德首長宿舍，每棟建築均為七 樓雙拼公寓，本案選擇兩棟做示範。 建物集中，表頭多且集中。 電表部分：電力系統均是低壓用戶，每棟電表 14 只，兩棟共 28 只。 水錶部分：集中於屋頂，用戶分表為 25mm，每棟水表 14 只， 兩棟共 28 只。 瓦斯表部分：28 只瓦斯表分散於各用戶各個樓層，每棟電表 14 只，兩棟共 28 只。 (二)讀表系統建置方案說明： 基於本建築類型之特性，水、電、瓦斯表各有規定設置的地點， 因此本場所規劃在該棟建築屋頂內，設置具有多重通訊傳輸介面之 讀表資料集中器，以集中器為核心，對內以 RS232 與集中在屋頂的 水錶做通訊，以 LonWorks 電力線與集中在 1 樓的低壓用電的電表 做通訊，以 Zigbee 與分散在各樓層之數位瓦斯表做通訊，對外則在 屋頂申請一條可供上網的 ADSL 以 TCP/IP 介面方式連結，透過網 際網路連結至內政部建築研究所建築材料實驗中心大樓之中央監 控室的數據資料處理伺服器，並轉換成標準資料庫與另一部能源管 理主機串連，在能源管理主機中，以客製化方式，呈現該示範點之 自動讀表的機能與效能的人機操作畫面，系統詳細架構圖如圖 4-4 所示。. 41.
(52) 推動智慧化居住空間水、電、瓦斯數位讀表系統示範案例建置作業. 因此，在水錶方面，在屋頂所裝置的數位水錶，集中裝置在目 前已裝置的機械水錶的二次測，並採用具有 RS232 之通訊介面，連 結至屋頂之資料集中器，表頭詳細規格如表 4-4 所示。 在電表方面，在 1F 的所裝置的數位電表，也是集中裝置在目 前已裝置各用戶電表的二次測，每個均具有 LonWorks 電力線的傳 輸介面，訊號傳輸至屋頂資料集中器，表頭詳細規格如表 4-4 所示。 在瓦斯表方面，在各戶內的瓦斯表二次測裝置數位瓦斯表，每 個均具有 Zigbee 的傳輸介面，透過 Zigbee 無線傳輸技術連結至屋 頂之資料集中器，表頭詳細規格如表 4-4 所示。 建研所建築材料實驗中心 監控中心. 圖 4-4 住宅類示範系統架構. 42.
(53) 第四章 示範系統規劃. 表 4-4 住宅類讀表設備規劃一覽表 項次. 設備名稱. 1. 數位水表表 頭. 2. 數位電表表 頭. 3. 瓦斯表表頭. 設備規格. 數量. 型式：濕式冷水水表 使用條件：水溫：≦40℃ 水壓：≦1Mpa 計量等級：公稱口徑(mm)有 15、20、25 最大示值：99999.9999 傳感器的工作參數： (1).傳感器的數型：磁簧管 (2).工作電壓：≦28V.DC (3).工作電流：≦110mA (4).封裝形式：環氧樹脂封裝 6. 通訊界面：傳感器包括磁性指針和磁控電路， 當 安裝在給水管道的遠傳水表有水流流過 時，水流進入水表推動旋轉並經減整齒輪帶動 機械計數機的指針傳動，記錄流經水表的水總 量；同時磁性指針在轉動過程中，使磁控元件 的開始狀態產生變化而發出脈衝信號，即磁性 指針每旋轉一周，磁控電路送出兩個開始信號。 7. 含水表安裝施工與配件(線材、控制盤)相關設 備 1. 採用低壓多功能電力表 2. 型式：單相二線、單線三線、三相三(四)線式， 接線方式可自動判斷 3. 量測電壓：0-400V、量測電流 0-60A、外接開口 式 CT。 4. kW 精度 0.5%(pF=1)。 5. 量測項目：V、I、kW、pF、kWh、kVar、kVarh 6. 附 kWh 精度測試輸出接點或 LED 燈號 7. 通訊界面：RS-485 支援 Modbus 通訊協定與 LonWorks 電力線通訊模組 8. 含電表安裝施工與配件(線材、控制盤)相關設 備 1. 最大流量：4m3/hr(以密度 1.2Kg/M3 之空氣為 介質總壓力吸收值≦242Pa) 2. 流量表型式：皮膜式 3. 計量室：一周期容量 0.9L/rcv 以上 4. 計數器：直讀式，公制 5. 計數器數字位數：0000.000 位數以上 6. 錶外殼材質：鋁合金或金屬材質 7. 檢定公差：±3%以內 8. 使用最大壓力：1000mmH2O 9. 防止逆(倒)轉裝置 10.進出口中心點距離：120mm - 160mm 11.度量衡檢定合格證明通訊界面：Zigbee Mesh Network. 2. 1. 2. 3. 4. 5.. 28. 2. 43.
(54) 推動智慧化居住空間水、電、瓦斯數位讀表系統示範案例建置作業. 4. 12.含瓦斯表安裝施工與配件(線材、控制盤)相關 設備 AMR 資料集中 1. 型式： 具有 220V/110 三相橋接耦合功能，可經由電力 器(PLC、 線讀取分別位於不同相位模組或採集終端的資 TCP/IP、無線 料，自存於記憶體中，提供 RJ-45，直接連上互 連網，區域網等寬帶網。主站透過寬帶網進入 傳輸介面) 集中器來抄收資料。主站透過電力線直接進行 系統安裝和設置。可線上進行資料及警報資訊 上傳。 2. 工作電源： (1)輸入 AC90V~AC260V, 50Hz~60Hz(±10%) (2)總消耗功率 < 2W 3. 電氣規格 (1)電力載波傳輸：LonWorks PLC (2)發送信號幅值：7Vp-p (3)發送信號電流：1Ω負載下輸出 1A 電流 (4)電力載波傳輸速率：5.4Kbps 4. 通訊界面：兼具 LonWorks 電力線通訊、 TCP/IP、Zigbee. 2. 四、智慧居家系統建置規劃 本智慧居家系統的規劃是以住宅類為對象提供相關自動化之居家 服務與應用，呈現居住生活空間的應用情形，因此本系統將以這次的住 宅類數位讀表的示範場地為設置地點，協調該區之兩戶住宅來加以建 置，使住戶可以體驗智慧居家的實際相關應用，並作為住宅智慧化居住 空間之參考案例，系統規劃主要包括能源管理、家庭保全、安全監控、 便利舒適四大領域，對室內以無線通訊傳輸為主，對外以網際網路為傳 輸平台，並應用行動通訊技術，使用戶可以不受空間、地點限制，體驗 到智慧居家系統之服務，智慧居家系統架構如圖 4-5 所示，而每戶之使 用之設備項目與數量如表 4-5 所示，詳細說明如下：. 44.
(55) 第四章 示範系統規劃. (一)能源管理方面： 以無線傳輸方式，在室內空間規劃設置一組照明迴路與窗簾之 控制設備，透過時間與事件程式，建立能源管理的機能。 (二)家庭保全方面： 以無線傳輸方式，在室內空間規劃設置一組大門開門警報感應 與緊急求救設備，透過事件程式，建立居家保全的機能 (四)安全監控方面： 以無線傳輸方式，在室內空間規劃設置一組電器插座設備，提 供電器安全的管控，並設置一個室內攝影機以有線方式連結到網路 集線器，利用行動通訊技術達到遠距之安全監控。 (五)便利舒適方面： 以無線傳輸方式，在室內空間規劃設置一組可以調整照明光源 的回路，使區域照明光源可依照使用者需求達到舒適的感覺，另外 透過外加之門禁對講設備，對於住戶人員外出時，也能體驗透過遠 端與訪客交談，提供便利與安全的便利舒適生活。. 45.
(56) 推動智慧化居住空間水、電、瓦斯數位讀表系統示範案例建置作業. 圖 4-5 智慧居家系統架構. 表 4-5 智慧居家系統建置設備一覽表 項次. 46. 名. 稱. 數量. 單位. 1. 手機. 1. 台. 2. 無線監控主機. 1. 台. 3. 集線器. 1. 台. 4. 嵌入式無線遙控開關. 1. 組. 5. 無線遙控插座(Switch). 1. 式. 6. 無線遙控插座(Dimmer). 1. 台. 7. 無線緊急按鈕. 1. 台. 8. 無線門窗保全感測. 1. 台. 9. 大樓門禁對講控制器. 1. 組. 10. 窗簾無線遙控器. 1. 組. 11. 固定式攝影機. 1. 台.
(57) 第四章 示範系統規劃. 第四節 預期成果及評估基準 一、預期成果 (一)展現能源三表整合之可行性與未來能源公司資源整合需克服的問 題。 (二)示範不同建築類型與不同自動讀表系統的應用方案。 (三)建築物內的能源使用狀況與比例常是做能源管理的重要依據，也 是政府公共事業在能源調度必須獲得的基本數值，電表、水錶、 瓦斯表之讀值是能源監測的依據，獲取日常使用能源的狀況與比 例，以便能明確訂定能源管理策略，做好資源管理與分配。 (四)將自動讀表之效益與成果介紹分享給國人，體認自動讀表所帶來 的多樣化應用服務，進而支持自動讀表政策發展。 (五)以住宅類之建築空間，運用家庭網路自動化系統，包括門禁對講、 照明控制、窗簾控制、緊急求救等功能，並能透過手機、或 PDA 或電腦等與自動讀表連結，進行遠端管理操作，使住戶能體驗能 源管理、安全監控等之便利舒適效益。 二、評估基準 本示範案例建置，依照應執行的需求內容，包括示範系統規 劃、設計與建置，因此規劃訂定以下之查核點與查核產出物，以供 台灣建築中心對本案之品質、時程、經費可以明確管控： (一)完成不同示範地點的現地會勘。 (二)完成管線配置規劃設計。. 47.
(58) 推動智慧化居住空間水、電、瓦斯數位讀表系統示範案例建置作業. (三)完成設備採購與開發。 (四)完成管線配置與設備安裝。 (五)完成網際網路申請。 (六)完成系統測試與驗收。 (七)完成教育訓練與移交。 三、工作項目與預期完成之進度 本示範系統建置案依照招標文件所需之完成日期，規劃訂定的工作 項目與完成進度如表 4-6 所示： 表 4-6 各工作項目與預期完成進度表 月份 項目. 九. 月 十. 月 十 一 月. 備. 註. 規劃讀表系統管線配置. 確 定 位 置. 相 關 設 備 採 購 與 開 發. 確 定 設 備. 管 線 配 置 與 設 備 安 裝. 完 成 施 工. 軟. 作. 完成人機畫面. 網 際 網 路 申 請 安 裝. 建立通訊網路. 系. 統. 測. 試. 與. 驗. 收. 完 成 系 統. 教. 育. 訓. 練. 與. 移. 交. 完 成 移 交. 體. 與. 程. 式. 製. 點. ▲. ▲. 預 定 進 度 ( 累 積 數 ). 55%. 85%. 階. 48. 段. 查. 核. 100%.
(59) 第六章 自動讀表示範系統評估與推動策略研擬. 第五章 自動讀表示範系統建置 第一節 前言 本計畫所建置示範系統考量國內環境與用戶建物型態，基本上區分 為 1、辦公大樓類（建物集中，表頭少且分散） ，2、工廠、機關與學校 類（建物分散，表頭少且分散）與 3、一般住宅類（建物集中，表頭多 且集中）。其中工廠、機關與學校類包含兩個水表，三個瓦斯表與一個 電表。辦公大樓類包含一個水表與一個電表。一般住宅類包含 28 個水 表，5 個瓦斯表與 28 個電表。以下將就此三系統分別介紹建置情形。 第二節 辦公大樓類示範系統 一、電表安裝 此類型建築物示範系統標地物為內政部建築研究所建築材料實驗 中心，該楝建築為地下一層、地上五層的建築物。以一般公有建築物而 言，其電力系統均是高壓供電，經降壓再分給各層各區使用，因此針對 台電而言，是一個用戶，因此只有一個電表，該建物電表置於該建物受 電室內。其安裝情形如圖 5-1~圖 5-2 所示。 圖 5-1 所示為電表安裝，位於配電室配電盤邊，此為三相多功能數 位電表，為使安裝簡易與安全考量，採用貫穿式比流器，以避免破壞原 來線路。為進行遠端讀表時能確定電表一切正常，所以當電表安裝完後 先進行現場讀表測試，測試結果一切正常，如圖 5-2 所示。本系統進行 遠端讀表時先連接上大樓區域網路，然後採用 ADSL 網際網路與監控中 心進行通訊。此電表相關詳細規範、功能與通訊格式如附錄七所示。. 49.
(60) 推動智慧化居住空間水、電、瓦斯數位讀表系統示範案例建置作業. 圖 5-1 電表裝置位置. 圖 5-2 數位電表連線測試. 50.
(61) 第六章 自動讀表示範系統評估與推動策略研擬. 二、水表安裝 本建物為新建築，只有口徑 150mm 專用水表 1 只（如圖 5-3） ，為 配合本次示範系統建置，特地向自來水公司接洽，直接採用有數位訊號 輸出新型水表。為達到遠端讀表功能，在水表旁安裝「網路讀表介面」 （如圖 5-4），透過本建物本身區域網路網路，然後採用 ADSL 網際網 路與監控中心進行通訊。此水表相關詳細規範、功能與通訊格式如附錄 六所示。. 圖 5-3 水表介面管線建置. 51.
(62) 推動智慧化居住空間水、電、瓦斯數位讀表系統示範案例建置作業. 圖 5-4 水表遠端通訊介面. 第三節 工廠、機關與學校類 一、電表安裝 此此類型建築物示範系統標地物的選擇以位於台北市基隆路四段 43 號台灣科技大學。以學校類型之建築物型態而言(大專院校)，其幅員 相當遼闊而且建物配置分散，電力系統是接受台電一條饋線或多條饋線 供應全校之用電，因此一個學校可能擁有多個電號。就其電力系統配置 來說，一般都設有一主受電站接受台電之饋線，然後再經變壓供應給各 館舍之分電盤，因此在受電站內，除了台電電表之外，學校也會裝設各 館舍之分電表，因此針對台電而言，它是一個用戶(可能有多個電表) ,. 52.
(63) 第六章 自動讀表示範系統評估與推動策略研擬. 它是屬於獨立電表的方式，但針對學校本身，其電表設置是屬於分區集 中的類型。本示範計畫台灣科技大學僅有一個高壓用戶電表，其安裝情 形如圖 5-4~圖 5-7 所示。 圖 5-4 所示為電表安裝位置，位於學校配電室配電盤邊。圖 5-5 為 實際數位電表表頭，此為三相電力所用數位電表，為使安裝簡易與安全 考量，電流輸入選擇採用貫穿式比流器，以避免破壞原來線路，如圖 5-6 所示。另外，欲進行遠端讀表必須有網際網路通訊介面，本系統因 選擇利用學校網路進行通訊，所以必須將電表通訊介面連接上學校網 路，圖 5-7 即為通訊介面轉換設備。為進行遠端讀表時能確定電表一切 正常，所以當電表安裝完後先進行現場讀表測試，測試方式乃以筆記型 電腦安裝簡易測試程式進行近端讀表程序，測試結果一切正常。圖 5-8 為現場測試情形。. 圖 5-4 電表裝置位置. 53.
(64) 推動智慧化居住空間水、電、瓦斯數位讀表系統示範案例建置作業. 圖 5-5 數位電表表頭. 圖 5-6 電表比流器安裝. 54.
(65) 第六章 自動讀表示範系統評估與推動策略研擬. 圖 5-7 數位電表區域網路介面轉換. 圖 5-8 數位電表讀表現場測試. 55.
(66) 推動智慧化居住空間水、電、瓦斯數位讀表系統示範案例建置作業. 二、水表安裝 本示範系統共設口徑 150mm 專用水表 2 只，採螺旋漿式機械表頭。 未來實施自動讀表，需將現有水表換裝為同口徑電子式水表。考量本址 水表分散設置在校園各處，比較經濟可行實施方式為在水表旁直接安裝 「網路讀表介面」，然後透過校園網路方式將表值資料傳送到遠端的讀 表中心。其安裝情形如圖 5-9~圖 5-12 所示。. 圖 5-9 水表介面管線建置（1）. 56.
(67) 第六章 自動讀表示範系統評估與推動策略研擬. 圖 5-10 水表介面管線建置（2）. 圖 5-11 區域網路連結點（1）. 57.
(68) 推動智慧化居住空間水、電、瓦斯數位讀表系統示範案例建置作業. 圖 5-12 區域網路連結點（2）. 由於水表本身並不具備遠端讀取通訊介面，所以欲達到遠端讀取功 能時必須加裝通訊介面，圖 5-9~圖 5-10 所示即水表加裝通訊介面情 形。另外，欲進行遠端讀表必須有網際網路通訊介面，本系統因選擇利 用學校網路進行通訊，所以必須將電表通訊介面連接上學校網路。因本 系統有兩處水表，圖 5-11 與圖 5-12 分別為連接學校區域網路連結點。 此水表相關詳細規範、功能與通訊格式如附錄六所示。 三、瓦斯表安裝 瓦斯方面，本案共設三處（第一宿舍、第二宿舍與餐廳）。此用戶 目前使用傳統瓦斯表，所以需將現有瓦斯表換裝為加裝 ERT 之同流量 瓦斯表。考量本址瓦斯表分散設置在校園內，根據原先規劃在瓦斯表旁 直接安裝「網路讀表介面」，再透過校園網路方式將表值資料傳送到遠 端的讀表中心。其安裝情形如圖 5-13~圖 5-18 所示。. 58.
(69) 第六章 自動讀表示範系統評估與推動策略研擬. 圖 5-13 第一宿舍瓦斯表換裝. 圖 5-14 第一宿舍瓦斯表讀表介面. 59.
(70) 推動智慧化居住空間水、電、瓦斯數位讀表系統示範案例建置作業. 圖 5-15 第二宿舍瓦斯表換裝. 圖 5-16 第二宿舍瓦斯表讀表介面. 60.
(71) 第六章 自動讀表示範系統評估與推動策略研擬. 圖 5-17 餐廳瓦斯表換裝. 圖 5-18 餐廳瓦斯表讀表介面. 61.
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