社區導入物聯網及智慧化服務之調查研究

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計畫編號：10715B0010

社區導入物聯網及智慧化服務

之調查研究

資料蒐集分析報告

內政部建築研究所協同研究報告

中華民國

107 年 12 月

（本報告內容及建議，純屬研究小組意見，不代表本機關意見）

計畫編號：10715B0010

社區導入物聯網及智慧化服務

之調查研究

資料蒐集分析報告

計 畫 主 持 人 ：

羅時麒

協 同 主 持 人 ：

陳嘉懿

研 究 員 ：

馬瑜嬪、許閔揚、林谷陶、張怡文

研 究 助 理 ：

鍾佳君、饒啓書

研 究 期 程 ： 中華民國 107 年 3 月至 107 年 12 月

內政部建築研究所協同研究報告

中華民國

107 年 12 月

（本報告內容及建議，純屬研究小組意見，不代表本機關意見）

社區導入物聯網及智慧化服務之調查研究

I

目次

表次... II 圖次... III 摘要... V 第一章 緒論... 1 第一節 研究緣起與背景... 1 第二節 研究方法... 5 第三節 相關用語定義... 9 第二章 物聯網國際標準、案例及產業技術發展調查... 13 第一節 全球物聯網的發展趨勢... 13 第二節 相關國際標準... 21 第三節 智慧社區物聯網應用案例調查... 27 第四節 物聯網生態系技術發展資料調查... 37 第五節 物聯網相關應用產業專家訪談... 55 第三章 智慧建築及社區物聯網服務之未來應用情境... 77 第一節 智慧生活服務系統的應用情境... 77 第二節 建築物控管之物聯網應用情境... 88 第三節 智慧建築社區之物聯網應用情境描繪... 95 第四章 社區導入物聯網智慧服務之發展架構研擬... 107 第一節 專家座談意見彙整... 107 第二節 發展架構建議... 115 第五章 後續研究課題... 121 第六章 結論與建議... 125 第一節 結論... 125 第二節 建議... 126 附錄一 審查意見回應表... 129 附錄二 歷次工作會議記錄... 139 附錄三 案例調查暨專家訪談紀錄... 161 附錄四 專家座談會議紀錄... 195 附錄五 國外前瞻技術發展現況... 203 附錄六 台北市南港機廠公共住宅先期規畫內容摘要... 205 參考書目... 211

社區導入物聯網及智慧化服務之調查研究 II

表次

表 1-1. 研究主題與預期成果內容摘要 ... 3 表 1-2. 本計畫的關鍵用語定義 ... 12 表 2-1. ISO /TS37151 標準相關內容 ... 22 表 2-2. ISO /TS37152 標準相關內容 ... 22

表 2-3. ISO /IEC TR 29181-9:2017(en) 標準相關內容 ... 22

表 2-4. ISO /IEC TR 29182:2017 標準相關內容 ... 23 表 2-5. CIB 智慧社區發展藍圖之中文對照表... 26 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 ... 29 表 2-7. 國內低功耗廣域網路實驗平台之特色與應用案例 ... 29 表 2-8. LPWAN 六大主要技術差異比較表[52] ... 39 表 2-9. 中華電信的社區終端應用實例 ... 42 表 2-10. 中華電信的社區終端應用實例 ... 43 表 2-11. 物聯網平台功能比較摘要表 [47] ... 45 表 2-12. 專家訪談摘要表 ... 55 表 2-13. 成大永續智慧校園實驗場域所應用之站點傳輸技術 ... 65 表 2-14. 成大永續智慧校園智慧服務團隊組成 ... 66 表 3-1. 建築物設施設備以機能分類之項目內容 [19]... 88 表 3-2. 第一階段社區需求及情境規劃建議表 ... 99 表 3-3. 第一階段之物聯網智慧應用技術項目統計表 ... 99 表 3-4. 第一階段社區空間載體統計表 ... 99 表 3-5. 案例情境工作坊之與會專家名單 ... 100 表 3-6. 第二階段社區需求及情境規劃建議表 ... 103 表 3-7. 第二階段之社區需求所對應的物聯網技術類型 ... 104 表 3-8. 住宅社區導入物聯網智慧化應用服務項目建議表 ... 105 表 4-1. 第一次專家會議主辦單位意見回應表 ... 110 表 4-2. 從「物聯網應用產業技術架構」探討「智慧建築社區應用」 ... 117 表 4-3. 智慧建築或社區導入物聯網及相關服務之發展架構 ... 119 表 5-1. 智慧建築或社區導入物聯網智慧化服務之立即可行建議課題 ... 121 表 5-2. 智慧建築或社區導入物聯網智慧化服務之中長期建議課題 ... 122

III

圖次

圖 1-1 本計畫架構說明圖 ... 1 圖 1-2. 本計畫之執行流程 ... 5 圖 1-3. 本計畫之執行進度甘特圖 ... 7 圖 2-1. 全球物聯網設備成長趨勢 [23]... 14 圖 2-2. 物聯網發展三階段 [10]... 15 圖 2-3. 國際物聯網標準制定之相關組織聯盟 [4]... 15 圖 2-4. 邊緣運算設備與雲端資料中心的連結關係 (Lance Eliot, 2018) ... 16 圖 2-5. 物聯網智慧路燈及公共資訊顯示面板示意圖 [13,14]... 18 圖 2-6. 住宅類智慧綠社區規劃要項 [13,14]... 19 圖 2-7. ISO/TC 268 智慧社區標準工作組織與標準發展圖 [13, 14] ... 21 圖 2-8. CIB 智慧社區發展願景 [28] ... 25 圖 2-9. CIB 智慧社區發展藍圖 [28] ... 26 圖 2-10. ClouT 的智慧社區服務平台架構及實驗場域 [40] ... 27 圖 2-11. Padova 的智慧城市物聯網架構圖[5] ... 28 圖 2-12. 新加坡裕華社區的物聯網應用面向[12] ... 31 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 . 32 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]... 33 圖 2-15. 臺北市政府公宅智慧社區及住戶的相關設施 [16,40]... 34 圖 2-16. 中華電信學院智慧運籌中心 (IOC) 園區動態資訊介面[23] ... 35 圖 2-17. 物聯網架構與關鍵技術之關聯 [11]... 37

圖 2-18. 網絡實體系統的建議架構 (Pradilla and Palau, 2016 ) ... 38

圖 2-19. 物聯網的網路通訊協議 [33]... 38 圖 2-20. 環境中常見的智慧物件[55]... 40 圖 2-21. MEMS 感測器的各大廠牌生態系[45] ... 40 圖 2-22. BA 系統前端感測控制裝置 ... 41 圖 2-23. IoT 大平台目前可相容的協定及終端設備 ... 44 圖 2-24. AWS IoT 平台架構[52] ... 48 圖 2-25. AWS IoT 的裝置狀態即時可視化介面 [52] ... 48 圖 2-26. 中華電信 IoT 大平台 CMP (雲端管理)服務[23] ... 50 圖 2-27. 智慧服務類型[56]... 51 圖 2-28. 網際網路與物聯網的協定比較圖[33]... 52 圖 2-29. 設備和雲端協作架構應用[33]... 52 圖 2-30. 中華電信「IoT 大平台」架構圖 ... 58 圖 2-31 智慧化物管及機電維護系統的案例 ... 61 圖 2-32. 國霖公司之大樓智慧系統架構圖 ... 62 圖 2-33 成大永續智慧校園實地參訪照片(本研究拍攝) ... 65 圖 2-34. 成大永續智慧校園組織架構圖 ... 67 圖 2-35. 空間軌跡攝影機及喇叭 ... 70 圖 2-36. iBeacon 室內定位系統 ... 70 圖 2-37. 新舊兩式智慧藥盒 ... 70

社區導入物聯網及智慧化服務之調查研究 IV 圖 2-38. 衛浴輔具及緊急求救紐、水流感測器 ... 70 圖 2-39. 受恩照護大樓四樓的中央監控中心 ... 71 圖 3-1. 中華電信 e-home 系統 [23]及財團法人資訊工業策進會的 iFamily 系 統... 78 圖 3-2. 中保無限+智慧居家設備裝設情境展示看板 (本研究拍攝) ... 78 圖 3-3. 台灣受恩日間照護安全監控系統(本研究拍攝) ... 79 圖 3-4. 中華電信智慧建築系統 [23]... 79 圖 3-5. 國霖機電- 智慧化整合架構(北屯金鑽社區) ... 80 圖 3-6. 中保無限+的智慧地震防護服務 ... 81 圖 3-7. 火災智慧避難動態導引系統 ... 81 圖 3-8. 中保無限+智慧情控中心搭配無人機巡邏 ... 82 圖 3-9. 台灣受恩居家照護服務人員派遣管理系統 ... 83 圖 3-10. 中保無限+社區健康站與 AED 盒子(本研究拍攝) ... 83 圖 3-11. 共享停車的雲平台系統架構 [53,54] ... 84 圖 3-12. 台北市內湖區的智慧路燈試辦計畫 [57] ... 85 圖 3-13 台北市大安森林公園的智慧公廁 [58]... 85 圖 3-14. 台北市中正區社區導入的智慧垃圾桶 [59]... 86 圖 3-15. 台北市政府及台大水源校區試營運中的自動駕駛接駁車 ... 86 圖 3-16. 台北市明倫公宅社區之智慧服務項目 ... 87 圖3-17. 智慧建築設施管理架構示意圖[41]... 89 圖 3-18. 中華電信智慧建築整合平台[23]... 90 圖 3-19. 智慧建築設備系統與物聯網應用之關聯 [7,8]... 91 圖 3-20. 淹水預警實例照片 ... 92 圖 3-21. 異常通報(防災系統、中央控制系統、BA 系統)示意圖 ... 92 圖 3-22. 智慧社區物業管理導入 BIM-MR-IoT 整合案例 – 台灣億集科技 ... 93 圖 3-23. 智慧電梯維護保養的各種情境 ... 94 圖 3-24. 社區導入物聯網之建議發展流程 ... 95 圖 3-25. 情境場域模擬- 台北南港機廠智慧公共住宅 ... 96 圖 3-26 情境描繪分析表：需求(x) /技術(y) 矩陣表 (本研究整理) ... 100 圖 3-27 工作坊專用表單：需求(x) /技術(y) 矩陣表 (本研究整理) ... 101 圖 3-28 專家參與案例情境工作坊並填寫工作表單 ... 102 圖 3-29 案例情境工作坊表單彙整結果 ... 103 圖 3-30 案例情境構想示意圖 ... 106 圖 4-1 國霖機電的故障偵測應變標準流程 ... 110 圖 4-2 ABRI 智慧建築及社區整合管理平台 ... 115 圖 4-3 對照技術地圖盤查 2018 年物聯網產業發展趨勢 ... 117

V

摘要

關鍵詞：智慧社區、物聯網、智慧化服務 ㄧ、研究緣起 物聯網科技應用於智慧化居住空間，為現階段智慧化環境發展之重要課題，本案 在「107 年度智慧化居住空間產業發展推廣計畫」之下，辦理建築物智慧聯網、 大數據整合應用之研究，期配合行政院推動政府開放資料、物聯網之政策目標， 加強探討建築物智慧聯網及大數據應用發展課題。本研究將就物聯網架構進行綜 合比對與檢討，提出需求架構及推廣策略，作為後續推展智慧建築或社區結合物 聯網應用之參考。藉由本研究完成國際物聯網之標準資料及重要產業技術發展調 查。透過對我國未來10 年智慧建築或社區導入物聯網及相關服務之應用情境描 繪，研提我國智慧建築或社區導入物聯網及相關服務之發展架構及後續研究課題 建議。 二、研究方法及流程 本研究將透過文獻蒐集分析、案例調查分析、專家訪談、情境建構、智慧建築物 聯網專業服務之跨領域諮詢合作(窄頻物聯網系統、建築物控管系統、智慧服務 系統)等方法，進行物聯網於智慧社區應用服務之案例推演與發展建議分析，根 據本研究過程所累積之調查與成果歸納，透過研究團隊討論、情境案例推演與專 家座談意見驗證，提出後續研究方向與細部發展之建議。本案依原服務建議書所 規劃之研究時程進度，完成預定之工作項目，如下： 1. 物聯網國際標準、案例及產業技術發展調查(詳見第二章)：包含國際標準、 權威期刊書籍等文獻蒐集分析。物聯網相關技術架構分析、專家訪談及案例 調查(完成全球相關應用案例及北、中、南共四處案例 6 位專家之現地訪談 調查。詳見附錄三之調查紀錄)。 2. 智慧建築及社區物聯網服務之未來應用情境(詳見第三章)：包含智慧生活服 務系統及建築物控管系統之應用情境，物聯網之應用情境描繪、案例情境衍 生之社區需求與技術發展架構等。 3. 社區導入物聯網智慧服務之發展架構研擬(詳見第四章)：包含兩次專家座談 會意見彙整、社區導入物聯網智慧服務之發展架構建議及課題探討、後續研 究課題的跨領域工作會議討論結論。 三、重要發現 1. 本研究運用本次所蒐集之 ISO 文獻，提出第二章第二節之社區導入物聯網 智慧服務之發展流程，並作為第三章第三節中發展應用情境描繪之方法依 據。 2. 台灣目前智慧建築及社區在導入物聯網應用上，仍屬實驗場域測試階段，測 試項目以單項技術或產品為中心的服務為主，尚未進到以居民為中心的跨技 術整合服務概念。目前整合型服務仍以既有穩定的自動化工控及網際網路技

社區導入物聯網及智慧化服務之調查研究 VI 術為主。各大電信公司在付費頻段的窄頻物聯網仍在應用服務開發及用戶探 索的階段，對於住宅社區用戶尚未形成清楚的服務內容及商業模式。因此以 台北市政府為例，成立智慧辦公室以鼓勵透過PPP(公私參與) 的方式來進行 實境測試。透過跨界溝通，由政府、社區主管單位，邀集相關廠商業者、產 業公協會等，一同研商社區相關的整合如何進行，以形成住宅社區應用領域 之物聯網生態系，共創社區福祉及產業商機。 3. 未來十年情境描繪的部分，專家多數同意案例情境中所呈現優先以智慧公宅 社區作為物聯網導入試點的概念，未來再普及到民間新建及既有住宅社區。 從大街廓千戶公宅社區場域中，本研究將應用服務的規畫，區分為住宅建築 物內專有及共用空間、社區外部空間三類型，由於住宅內專有空間需求差異 大，需個別客製化設計。因此情境中主要針對建築物內共用部分及社區外部 空間進行物聯網智慧服務導入項目之建議，透過專家及專業服務團隊一同參 與案例情境工作坊腦力激盪後，收斂成為第三章第三節所建議之發展架構內 容。 4. 針對社區導入物聯網智慧服務發展架構的探討，本研究透過由下而上 (bottom-up)及由上而下(Top-down)兩種方式加以進行，先由智慧公宅社區案 例情境，進行智慧應用的垂直服務架構及短中長期發展模擬；隨後，再由目 前科技發展趨勢及物聯網層級架構，檢討場域、載體、感測、網路、資安、 平台、AI、服務等各面向之短中長期發展架構建議。(請參見表 4-3. 智慧建 築或社區導入物聯網及相關服務之發展架構) 5. 針對未來研究課題建議，本研究透過專家意見收斂，歸納為五項立即可行及 三項中長期可行之建議，此八大課題足作為政府思考推動社區物聯網智慧化 服務時，需要深入面對的挑戰及解決的議題。最後研究團隊再由五項立即可 行之建議，收斂為三項具體工作項目，作為本年度主要建議事項，提列於第 五章第二節中作為本研究之總結。 四、主要建議事項 建議一： 進行《建築及社區雲公共資訊應用指引》研究：立即可行建議 主辦機關：內政部建築研究所 協辦機關：內政部營建署、財團法人國家實驗研究院高速網路與計算中心、交通 部、衛生福利部、財團法人資訊工業策進會智慧系統研究所 說明：提供社區智慧應用開發單位及社區管理單位，作為開發社區雲之參考，使 社區雲可逐步銜接政府既有公共開放資訊應用項目，如：民生公共物聯網、ptx (公 共運輸整合資訊流通服務平台-公車、計程車服務)、台灣健康雲等。 建議二： 進行《建築及社區雲之物聯網資料庫架構》研究：中長期建議

VII 主辦機關：內政部建築研究所

協辦機關：財團法人資訊工業策進會智慧系統研究所、財團法人工業技術研究院、 台灣智慧城市產業聯盟

說明：從資訊運用實務面，分析既有建築系統資料格式，擬定建築及社區雲資料 庫之架構，建構物聯網社區的共通資訊模型(Common Information Model)，提供 多系統整合的介接橋梁，建構資源與數據的統整應用架構，作為有關單位溝通後 續發展擴充、及訂定相關資訊開放架構法令之依據。 建議三： 進行《住宅社區資安應用技術規劃準則》研究：中長期建議 主辦機關：內政部建築研究所 協辦機關：內政部內政部營建署、行政院資通安全處、國家通訊傳播委員會、財 團法人資訊工業策進會科技法律研究所、財團法人資訊工業策進會資安科技研究 所、(台灣電力股份有限公司、台灣自來水公司、自來瓦斯公司、中華民國電梯 協會、經濟部工業局) 說明：建議參考「資訊安全管理法(1070606)」、「行動應用 App 基本資安檢測基 準」、歐盟GDPR 等規範，據以檢討《社區智慧化服務關鍵基礎設施所衍生資訊 安全問題》，並檢討水、電、瓦斯自動讀表、電梯智慧化服務所需讀取之關鍵資 訊，於住戶資料的使用授權及業管單位之權責關係。

社區導入物聯網及智慧化服務之調查研究

VIII

ABSTRACT

Keywords: Smart Community, Internet of Things (IoT), Smart Services

I、Introduction

IoT technology applications to the construction of smart living space is an important issue for current development in intelligent environment. This project, as a sub-project of "ABRI Industrial Promotion Plan for Intelligent Residential Space 2018 ", will focus on the integrated applications of intelligent building network and big data. Following the objectives of the Executive Yuan policy in promoting the government's open data and IoT, we should strengthen killer-apps development of building IoT and big data, in order to enlarge the influence of the research achievements on society and industry. This study will be based on the framework of IoT and provide in-depth review for the relevant requirements framework and promotion strategy, as a follow-up reference, for the implementation of intelligent building/community combination of IoT applications. The expected objectives of this project are: (1) to cmplete the survey of international standards and important Industrial technology development; (2) to develope related smart services scenarios for the next 10-years IoT-embedded intelligent building/community; and (3) to develope the framework and follow-up research proposals for Taiwan's intelligent building/ community with IoT-enabled smart services.

II. Research Methods and Process

The research process of this study will be through the methods of literature review, case studies, expert interviews, service scenario depictions, integration of professional adivisory services (from LPWAN IoT system, building control system, intelligent service system and so on), then to achieve the use case deduction and suggestion analysis of the IoT-enabled smart services development in the Smart Community Applications. Based on the investigation and results accumulated in the process of this study, and the research team will come up with a few proposed IoT-enabled smart service scenarios and have the concepts proven by the expert consultation. The project is completed based on the previous proposed schedule with work items as follows: 1. International IoT standards, use cases and industrial technology development

survey (see Chapter 2): including international ISO standards, important journals, books and other literature collection and analysis. IoT-ecological technical architecture analysis, expert interviews and case studies (complete global application cases and local interviews with 6 experts from northern, central and southern Taiwan. See the survey records in appendix III).

2. The future IoT-enabled service scenarios for smart buildings and communities (see Chapter 3), including scenarios of Smart Daily Living Service System and of Building Control System applications and IoT-enabled scenario depictions derived from the Community Demand-Technology Matrix Table.

3. The Development Roadmap of IoT-enabled Smart Services (see Chapter 4): including two expert symposium and several cross-domain work meetings over the topics for future studies, in order to provide insights on integration and

IX

develope the final outcome of this project – the Roadmap of IoT-enabled Smart Services that will introduce to the community in the near future.

III. Major Outcomes

1. This study uses the ISO documents introduced in Chapter 2.2, and achieved an IoT smart service development process, as the basis for developing the depictions of IoT application scenarios in Chapter 3.3.

2. At present, in Taiwan, IoT-enabled smart buildings and residential areas are still in pilot field testing stage, and the testing project is mainly based on technology-specific or product-centric services, and has not yet entered into a resident-centric cross-technology integration service concept. At present, the integrated services still use the traditional BA control plus Internet technology as the main. The LPWAN IoT applications is still in service development and user exploration stage. It has not formed a clear service content and business model for residential community users. So take the Taipei City government as an example, they set up a smart office to encourage real-environment testing through PPP (public-private participation). Through the cross-border communications, the Government, district authorities, invited related manufacturers, industrial associations and so on, together with the relevant integration of the community stakebolders, to form an IoT ecosystem for residential area to create community welfare and industrial opportunities.

3. In the context of the next decade, the majority of experts agree to choose public housing community as the concept proof site of the IoTs. Then it will be popularized to the new and existing residential community in the future. In a thousand households communitiy project, this study divided the design of the service into three space types, ie. Private space in buildings and public space in buildings, and the outdoor space of the community. Exclusive of the private customized space designs, shared part of the building and the community outside space are two types for the IoT Intelligent Service recommended in this project . Through the expert and professional consultancy participated in the case-based brainstorming workshop, it convergenced into a proposed development framework in Chapter 3.3.

4. Based on the study of the development structure of the IoT Intelligent Service, this research is carried out by the bottom-up and top-down approaches, and the vertical service architecture and short-to-long-term development simulation of intelligent application are carried out by the case scenario of intelligent public housing community. From the current technology development trend and the IoT hierarchy, we will review the short- to long-term development architecture proposals of test field, carrier, sensing, network, security, platform, AI and service. (see Table 4.3)

5. In view of the proposals for future research, this study, based on the convergence of expert opinions, has been summarized into five immediate and three mid-/long-term proposals, which are sufficient for concerning the challenges and issues that the government needs to face in order to promote the IoT-enabled smart services in the community. Finally, the research team, with five immediate and feasible suggestions, converges into three specific work items as the main suggestions for the current year, and is summarized in the Chapter 5.2 as a conclusion of this study.

社區導入物聯網及智慧化服務之調查研究

X IV. Suggestions

1. To initiate the research of "Guidelines for the Application of Cloud Open Data in Buildings and Communities": an immediate and feasible proposal.

Organizer: ABRI

Co-organizer: CPAMI, NCHC, MOTC, MOHW, III.

It is suggested to provide a “Cloud Development Guide for Residential Community Management”, in order to gradually enhance the community’s utilizations of government's existing public open data, such as: Civil IoTs in Taiwan, PTX (public transport integrated information, bus & taxi circulation service platform), and Taiwan’s Health Cloud, etc.

2. To initiate the research of “an IoT Database Framework for Smart Building and Community Cloud”: a mid-term or long-term proposal.

Organizer: ABRI

Co-organizer: III, ITRI, Taiwan Smart City Solutions Alliance.

It is suggested that, from the perspective of information application, to analyse the existing building system data format, to establish the framework of data architecture of the building and Community Cloud, to build the Common Information Model (CIM), and to provide an interface bridge for multi-system integration in order to integrate the resources and data application into a basic framework for further expansion and related-regulation legislation.

3. To initiate the research of "The Information Security Planning Guidelines for Residential Community Applications": a mid-term or long-term proposal. Organizer: ABRI

Co-organizer: CPA, Ministry of Interior, Executive Yuan Security Department, NCC, III, etc.

It is suggested to refer to "Information Security Management Act (1070606)", "Basic Safety Testing Benchmark for Mobile Apps", and the EU GDPR, to review the information security issues arising from the key infrastructure of Community intelligent service, and review the water, electricity, gas automatic metering service. To make sure the key household data in Intelligent service is leagally authorized and released.

1

第一章 緒論

第一節 研究緣起與背景

壹、研究緣起

本計畫根據內政部建築研究所 104-107 年度 『智慧化環境科技發展推廣計 畫』加以執行。 隨著資通訊科技在智慧建築領域之應用日益成熟，物聯網結合雲端大數據與 開放資料應用為近年來重要的發展課題，然而目前由國內已有之建築與智慧空間 相關應用觀之，各界對於物聯網的定義與發展範疇仍大異其趣，例如：資通訊廠 商的物聯網鎖定在以智慧城市管理為主；家電業者則鎖定以住宅內設備連網控制 為主。因此，對於全球各地所推動的智慧社區實證計畫而言，究竟何為社區所假 設之範圍，以及建築物內應導入哪些物聯網的關鍵應用? 實需要從基礎面廣泛蒐 集資料，透過橫向比較分析，並參考國內外物聯網應用於智慧社區之定義、資料 架構、標準及規範，對照國內現有機會，尋求適合應用，以協助發展物聯網、大 數據科技於智慧建築應用，補充未來智慧建築認證規定之參考。 本案之重要性在於能落實行政院推動政府開放資料、物聯網之政策方向，合 乎 「107 年度智慧化環境科技發展推廣計畫」所設定「辦理建築物智慧聯網、 大數據整合應用研究」之目標，加強探討建築物智慧聯網及大數據應用發展課題， 增進產官學界相關參與者之對話與機會媒合，擴大成果之社會與產業影響。透過 智慧建築及社區應用情境及開放資料交換標準之探討，逐步推廣實現智慧化居住 空間及相關服務，達成建立現階段智慧社區物聯網應用發展之基礎架構之研究效 益，以支持智慧聯網及大數據應用後續之發展課題，邁向數位國家創新經濟之願 景實現。 圖 1-1 本計畫架構說明圖

社區導入物聯網及智慧化服務之調查研究 2

貳、計畫內容

1. 透過下列資料蒐集分析智慧社區物聯網智慧應用服務範疇： – 國內、外物聯網之應用案例 – 產業標準 – 物聯網產業生態分析 2. 智慧社區案例調查及情境描繪： – 彙整物聯網應用案例及技術標準 – 分析物聯網應用類型潛力，包含既有應用雛型運作模式(如：環境品質監 測、智慧節能、雲端健康與環境友善等應用情境) – 社區開放資訊結合智慧建築衍生之大數據，延伸應用於智慧社區各項服 務創新之可行性分析…等。 3. 智慧社區物聯網智慧服務發展方向及架構分析： – 訪談我國資通信、建築領域專家意見 – 舉辦專家座談會 – 找出脈絡、建立溝通管道及發展架構 – 提出後續應用研究之方向

參、預期成果

1. 完成國際物聯網之標準資料及重要產業技術發展調查。 – 產業標準(如：ISO/IEC CD 30141 參考架構、CIB、ETSI、IEEE 等單位 之相關定義與建議標準等) – IoT 生態分析(如：各式建築物裝置間之串連方式與平台架構，包含作業 系統、通訊技術、協定、終端應用裝置等。) – 國內、外物聯網之應用案例(包含：智慧居家及建築維運、智慧社區管理、 在宅照護、能源監管等) – 物聯網應用類型潛力 (既有應用雛型之運作模式，如：環境品質監測、 智慧節能、雲端健康與環境友善等應用情境) – 智慧社區物聯網應用發展方向分析：訪談我國資通信、建築領域專家意 見、舉辦相關座談、找出脈絡、建立溝通管道及發展願景，提出後續應 用研究之方向。 2. 研提我國未來10年智慧建築或社區導入物聯網及相關服務之應用情境描繪 – 匯整國內外有關智慧建築智慧社區設計概念及案例資料； – 提出應用導入構想； 3. 研提我國智慧建築或社區導入物聯網及相關服務之發展架構及後續研究課題 建議。

3

5

第二節 研究方法

因應本計畫目標之需求，擬定執行流程如圖1-2： 圖1-2.本計畫之執行流程 如上流程圖所示，本計畫採取之研究方法，包含：文獻分析、專家訪談座談、案 例調查、專業服務資訊蒐集、應用情境建構等，相關內容說明如下：

壹、文獻蒐集分析

A. 相關標準

– ISO 37151: Smart community infrastructures -- Principles and requirements for performance metrics

– PD ISO/TR 37152:2016 Sustainable development in communities -- Management system for sustainable development -- Requirements with guidance for use

– ISO/IEC TR 29181-9:2017(en) Information technology -- Future Network -- Problem statement and requirements -- Part 9: Networking of everything

– ISO/IEC 30182:2017 Smart city concept model - Guidance for establishing a model for data interoperability

B. 書籍

– 窄帶物聯網(NB-IoT)標準與關鍵技術

– Smart Cities: Applications, Technologies, Standards, and Driving Factors – Smart City Tech Planning Handbook

– Internet of Things Principles and Paradigms

– 物聯網社區服務集成方案和模式研究：智慧社區的建設與運營 – 智慧社區--物聯網時代的未來家園

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C. 期刊論文：如 IEEE Xplore Library 、ACM DIGITAL LIBRARY 等物聯網及 資通訊領域重要期刊論文。

貳、案例調查分析

案例調查提案及分布將考量計畫進度、人力、差旅經費、案例之設計與管理單 位接洽情形等，以下列案例為優先考量： – 民間智慧標章申請之具代表性之示範案例 – 既有建築智慧化應用案例 – 永續智慧社區相關應用案例 – 臺北市政府公宅智慧應用相關案例

參、專家學者訪談與座談

將邀請及訪談專家類型包含： – 物聯網相關網通業者及物聯網基礎建設與生態系專家：財團法人國家實 驗研究院高速網路與計算中心 – 智慧社區(含智慧建築與智慧城市)之物聯網關鍵應用設備系統業者(升 降機、機電、停車) – 智慧社區物聯網管理服務專家(保全、物管、社區維運業者等) – 智慧社區及建築物之感測與大數據應用平台開發業者(如：中華電信) – 智慧社區與智慧建築規劃設計單位專家：公宅設計單位 – 智慧社區之相關產業聯盟代表，如：建築中心、財團法人工業技術研究 院、財團法人資訊工業策進會智慧系統研究所等。

肆、應用情境建構

物聯網於智慧社區應用服務之案例推演與發展建議分析，將根據本研究過程 所累積之調查與成果歸納，透過研究團隊討論、情境案例推演與專家意見驗證， 提出後續研究方向與細部發展之建議。

伍、智慧建築物聯網專業服務之資訊彙整

透過專業廠商提供之相關應用架構流程設計、解析及諮詢服務，了解實務應 用上之第一手資訊，並融入本研究架構中，作為後續研究課題發展之重要依據， 專業服務類型如下： – 窄頻物聯網系統：LPWAN 低功耗廣域物聯網網路技術之社區應用； – 建築物控管系統：如：建築物升降機遠端監控系統、社區設備監控預測 維運系統； – 智慧服務系統：如：建築物停車管理服務系統、社區公共資訊可視化管 理與社群意見平台技術、社區及建築物之感測與大數據應用平台相關技 術。

陸、結論歸納與檢討

根據本研究上述過程 (文獻分析、技術資料整理、案例調查、專家訪談、情 境建構及專業服務等步驟) 所綜合比對之研究討論與發現，完成各階段初步結論，

7 並透過兩次專家座談、期中、期末審查檢討修正報告內容，提出後續研究方向與 細部發展之建議，最後如邀標書內容要求，彙整完成「物聯網於智慧社區應用服 務調查研究」之專案成果。

柒、研究進度規劃

本計畫之執行進度如圖 1-3: 圖 1-3. 本計畫之執行進度甘特圖

社區導入物聯網及智慧化服務之調查研究

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第三節 相關用語定義

壹、社區相關定義

「社區原文Community 源自拉丁文 Communis，意指團體、共同的關係與感 覺。」。「社區」一詞雖然已經成為社會大眾生活中常用的詞句，但是社區的定義 卻莫衷一是。19 世紀德國社會學家 F.Tonnies 認為社區指的是具有根源、道德一 致、親密及友誼的聯結，成員對團體的認同，這是一個具有生命共同體感的社區。 社區做為都市或城鎮的一個子單位，也常從地域及社會面加以定義，可概括如下： (1)、一個村莊、一棟公寓、一條街道、 一個街區、一個小鎮、一個城市，都可 以是個社區。(2)、其唯一的條件是居住在這個有限範圍的居民都具備「共同體 社會的共同意識」。(3)、「社區是文化的總體表現」，同時社區代表一種生活方式， 一種地方和社區的「生活形態」和「生活價值觀」。 有鑑於社區定義甚為多元，為能使本研究所牽涉之社區場域範圍有更清楚的 輪廓，在本研究內認定社區應包括三個要素：地理區域、共同關係、社會互動。 社區為政府最基礎之施政單位，社區對應里鄰的規模，約3000 到 10000 人組成 一個鄰里：里在人口密集，交通方便之地區，規模為700 至 1400 戶。鄰里中心 一般包括集會堂、圖書室、醫務所、警察派出所、鄰里辦公室、市場等之管理室 及郵電服務所、公共汽車站等，其供應半徑普通以不超過800 公尺為宜。

貳、智慧社區

根據MBA 智庫定義：智慧社區是指充分利用物聯網、雲計算、行動上網等 新一代 ICT 技術的整合應用，為社區居民提供安全、舒適、便利的現代化生活 環境。根據思科的分析，到2020 年將有 500 億設備以 IoT 形式連結，從谷歌地 圖獲取有關日常路線交通繁忙的通知、到我們到訪各處所做任何控制的即時數據 都將成為IoT 的一部分。智慧社區(smart community) 概念於 1993 年在美國加州 矽谷首次被使用(Lindskog, 2005)，其後由加州聖地牙哥州立大學於 1997 年啟動 智慧社區計畫，並發展出智慧社區指導手冊 (smart communities guidebook)供各 界參考，並建立智慧社區組織網(www.smartcommunities.org)，運用網站對外聯繫 發布相關訊息。在智慧社區指導手冊中，列出7 組概念性指標做為可能評估智慧 社區之方向。概述如下： 1. 生活 - 如對社區的依附感、居民的交流量、生活品質的感知、時間管理、社 區獨特性、個人便利及控制的水準、資訊獲取的品質與量、強調在地性、多 樣對話方式、包容性、隱私等。 2. 工作 - 新型態工作環境、創造工作機會、工作品質、收入差距、生產率、出 口、新的商業型態、企業水平、商業地點重置、社區資產、自助行動及地區 組織強化、組織內部網路、區域經濟的樂觀信心、商業空間空置率、地方小 型商業參與全球市場等。 3. 學習 - 電腦使用水準、教育目的公共可及之電信技術水準、年輕族群社區服 務、成人讀寫能力、全球社區的認知、工作人員技能、自助裝置設備資源可 及性及使用的能力。 4. 遊憩 - 社區活動參與、社區活動網頁、年輕族群與運動組織資通訊技術使用、 線上娛樂、個人興趣網頁、地區藝術與文化組織贊助。 5. 治理 - 投票參與水準、市政參與、市民與政府間的聯繫、政府之間聯繫。

社區導入物聯網及智慧化服務之調查研究 10 6. 旅運 - 汽車里程數、交通阻塞延誤時間、交通運輸多樣化、汽油消耗量、空 氣品質、汽車擁有率。 7. 其他 - 網路組織數量、地區資訊即時提供的品質與數量、社區獲取資通訊技 術與資源、社區組織合作協助技術應用以完成社區計畫的需求數量、線上論 壇的增加使用、虛擬組織數量等。 隨著物聯網科技的進步，上列指標亦將只是參考，世界各地與日俱進及因地制宜 的智慧社區指標將陸續產生。 台灣目前常見的智慧社區規畫項目，主要以涵蓋社區居民服務為基礎，並期 與城市服務無縫接軌。在智慧城市、社區與住宅等組成元素的架構裡，開放資訊 的取得與住家資訊的連接，需要政府、公司、特許業者、管委會、建商、住戶的 跨界合作，才能建立智慧社區服務。公領域資訊，包括政府e 管家(房屋地價稅、 牌照燃料稅、罰單等)、智慧巴士到站通知、瓦斯數據登錄(費用通知)、政令宣導 等服務。應透過科技業設備與雲端服務，接軌到私領域社區與住宅當中，使社區 居民可以在居家智慧面板中，直接得知相關資訊。除了公領域資訊之外，智慧居 家則應包括家庭自動化控制、環境監控偵測、對講系統服務、能源管理、健康管 理等相關服務的建置，在住宅基礎建設當中直接導入各種軟硬體設備，並透過雲 端服務進行資料彙整，進而將相關資訊即時呈現在居家智慧面板或隨身智慧手機 當中，才能提供完整的居家智慧服務。

參、物聯網

在 2009 年歐盟發表的「物聯網策略研究藍圖(Internet of Things Strategic Research Roadmap)」中，即對物聯網進行了定義，用語中的"物" (Things) 可被定 義為真實的/物質的或數位的/虛擬的實體，它存在並在空間和時間上移動，並且 能夠被識別。透過指定的標識序號、名稱或位置位址來標註事物，為一種動態的 全球網路基礎架構，基於標準和可交互操作的通訊協定，具有自我配置的能力。 具有身份、物理屬性和虛擬人格，並使用智慧介面，無縫地整合到資訊網路中。 在許多情況下， "物" 將成為商業、資訊和社會過程的積極參與者, 透過交換資 料和感測資訊，能與彼此及環境進行互動交流。環境對 "真實/物質世界" 事件能 進行自主反應，同時可透過執行觸發行動產生相關服務。網路上的服務介面將有 助於與這些 “智慧物件” 交互查詢、更改其狀態及相關資訊, 並顧及資安和隱私 問題。 物聯網的應用願景，包含：航太、自動監控、電信、智慧建築、生醫科技與 健康照護(人身網路 personal area network、生理參數監測、即時定位系統)、獨居 照護(福祉、行動力、年長者狀態呈現等)、醫藥、零售物流、製造及資源回收管 理、安全隱私、環境監測、貨物運輸、娛樂媒體票務、農業畜牧業、食品履歷、 保險…等包羅萬象的應用領域。其中智慧建築方面，強調能源監控、家庭自動化、 無線監看等三方面。 2015 年國際標準組織及國際電信委員會共同發表的「物聯網先期報告」再 次將IoT 定義為“一種物件互聯的架構，串聯了人、系統、資訊來源及智慧服務， 以容許各方處理與回應來自實體與虛擬世界的資訊。” 報告中並分析了物聯網的 需求包含：(1)易用性、(2)資料管理、(3)安全、(4)隱私、(5) 規則、(6)基礎設施、 (7)服務察覺性、(8)可及性及使用情境、(9)各領域相關標準、(10)分散式資通訊

11 管理、(11)跨領域及垂直路由管理、(12)物聯網的治理。 物聯網的基本定義應包含：物聯網是一個連接設備的網絡，具有(1）IP 地址 形式的唯一標識符，(2）具有嵌入式技術或配備，使其能夠感知、收集數據、和 他們居住的環境和/或他們自己溝通。自 2015-2016 以來，物聯網的採用有明顯 的進展。物聯網項目超越了概念驗證階段，實際部署的數量也在增加。使用智慧 手機 APP 或行動感測器開燈已不稀奇，智慧城市正透過感測器填滿整個社區， 以幫助我們了解和控制環境。區塊鏈和物聯網成為各個層面的重要組合，人工智 慧在物聯網中更為重要，LPWAN 將繼續增長，新的感測器技術、更高的覆蓋範 圍、跨性質整合的物聯網項目、日益發展的邊緣設備與邊緣計算、霧計算、AI 和物聯網跨界合作。在2018 年之後，物聯網（IoT）在策略轉型、多種互補技術 和更大型部署的整體環境中，實現貨幣化、有形加值，因此物聯網的關聯技術日 益重要，如：人工智慧和機器學習的形式，高階分析和許多其他技術，具體取決 於情境項目（從更廣泛的無線物聯網標準和選項，到區塊鏈）。此外，許多較大 的系統級架構（如霧計算）在許多具有關鍵數據的大型物聯網計畫中正在崛起。 物聯網現階段定義已擴大為智慧物聯網，其包含人工智慧和區塊鏈，物聯網除各 標準制定外，開放應用程式介面(Open API)亦是重要的議題。

肆、智慧化服務

由資通訊網路、智慧化控制技術加上原有專業，匯集成某一個方面的專門應 用服務。從感覺、記憶到思維，透過行為和語言表達的過程稱為「智慧」，一般 具下列特點：1. 具感知能力，能感知、獲取外部信息；2. 具記憶和思維能力， 能儲存信息並進行分析、計算、比較、判斷、聯想、決策；3. 具學習和自適應 能力，即透過與環境的相互作用，不斷學習積累知識，以適應環境變化；4. 具 行為決策能力，對外界刺激作出反應，形成決策並傳達相應的信息。智慧化即人 機環境系統間的交互角色最優化。

社區導入物聯網及智慧化服務之調查研究 12

伍、小結

表 1-2. 本計畫的關鍵用語定義 社區 社區定義甚為多元，在本研究內認定社區應包括三個要 素：地理區域、共同關係、社會互動。社區為政府最基礎之 施政單位，社區對應里鄰的規模，約3000 到 10000 人組成 一個鄰里：里在人口密集，交通方便之地區，規模為700 至 1400 戶。鄰里中心一般包括集會堂、圖書室、醫務所、警 察派出所、鄰里辦公室、市場等之管理室及郵電服務所、公 共汽車站等，其供應半徑普通以不超過800 公尺為宜。 智慧社區 應用網路、雲端及物聯網等智慧化技術，並考慮社區之特 性及使用者需求，在共通平臺上，整合能源、安全防災、健 康照護、維護管理及其他智慧生活等項目之社區場域，以提 供客製化之整合性、永續性服務，創造幸福有感智慧生活。 物聯網 根據(ISO/ITU 2015), 為一種物件互聯的架構，串聯了人、 系統、資訊來源及服務，以容許各方處理及回應來自實體與 虛擬世界的資訊。物聯網現階段定義已擴大為智慧物聯網， 其包含人工智慧和區塊鏈，物聯網除各標準制定外，開放應 用程式介面(Open API)亦是重要的議題。 智慧化服務 由資通訊網路、智能控制技術加上原有專業，匯集成某方 面的專門應用服務。智慧化即人機環境系統間交互角色的最 優化。

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第二章 物聯網國際標準、案例及產業技術發展調查

本章節對應本案邀標書之第一項需求：「蒐集國際物聯網之標準資料、建築物 設備結合物聯網應用發展智慧化服務等具體案例資料及產業技術發展調查」。以 下就全球物聯網發展趨勢、物聯網及智慧社區之相關國際標準、智慧社區物聯網 應用案例、物聯網生態系技術發展資料調查等面向，展開本章節之調查內容，並 透過物聯網相關應用產業專家訪談及實證場域現況調查，來印證本項目之調查內 容。

第一節 全球物聯網的發展趨勢

壹、全球物聯網發展相關預測

物聯網是使各式產業結合並創造新產業的推手(enabler)。根據工研院 IEK 於 2017 年歸納國際趨勢研究機構結論：物聯網為新創投資重點，將促成科技產業 再次革命，且牽涉範疇廣泛，市場規模龐大，影響民生福祉前景，將帶動人類生 活與工作模式轉變。其依據如下： – Forrester Research：2020 年全球物聯網產值將達現今網路產值之 30 倍。 – Gartner：2020 年全球物聯網相關裝置數量將成長至 204 億台，創造出硬 體與應用相關支出之市場規模近3.4 兆美元。 – ABI：全球穿戴行動裝置產品市場規模，至 2018 年將超過 80 億美金。 – 經濟學人：29% 的全球企業在物聯網的投資金額年增長率超過 10%， 其中3%甚至超過 20%，說明許多公司對物聯網發展前景感到樂觀。 – IDC：2020 年全球將有 295 億個裝置被聯結，創造高達 1.7 兆美元的市 場規模。

– Cisco：IoE (Internet of Everthing)將會改變我們的每日生活，包含我們開 車的方式，使用並節省能源、管理健康、玩樂與工作。IoE 將會使人們 的生活更簡單、更健康及更安全，IoE 將會創造嶄新的工作機會、更高 的待遇與更多的商機。

如圖2-1. 全球物聯網設備成長趨勢 [23]，根據中華電信智慧聯網處 2018/6 簡報， 預估全球物聯網設備成長趨勢2017 年達 203 億個裝置、2018 達 231 億個，2025 年達754 億個，成長速度相當驚人。根據 2017 年 Tech Pro Research 的報告，大 多數受訪者使用物聯網進行環境及安全監測，並將感測器用於建築物。物聯網應 用和系統中最重要的設計決策應包括以下內容： • 增強使用者智慧經驗：使用戶不需擔心電池壽命，確保得到即時感測數據， 並減少認知負荷。 • 可近端作業：物聯網設計較理想的做法，應是在需要時才連網，因此設計前 可先查看近端作業可以完成多少功能。 • 可升級： 物聯網連接設備的使用生命週期及壽命通常都較手機長，因此不 應讓過時的硬體永久地連接在可維修的設備上，良好的設計將包括能夠輕鬆 升級處理單元，而不會影響設備的其餘部分。

社區導入物聯網及智慧化服務之調查研究 14 • 可擴展的API：應確保所創建的內容具有可擴展性。在安全考量下，允許用 戶連接，控制和讀取設備中的資訊。 • 安全： 從一開始就設計安全性。了解基礎知識並為用戶提供支援。 圖2-1. 全球物聯網設備成長趨勢 [23] (資料來源：中華電信、itHome)

貳、物聯網的發展階段與國際聯盟

根據工研院 IEK 的調查，目前物聯網發展所包含的三階段及其發展重點， 分別如下： – 終端連結：以車用次系統市場需求最高；

– 分析平台：以導入人工智慧為布局焦點，如：IBM Cognitive Service Platform(2014)、Microsoft Cortana Intelligence Suite(2016)、Google Cloud Machine、FBLearner Flow(2016)…等；

– 智慧應用服務：以智慧城市為主要應用場域，形成 (AIoT, Add-Value IoT) 人工智慧加值之物聯網服務產業，主要應用於如交通、健康等方面 ， 形成物聯網的商業模式。 新創業者成為物聯網各種創新應用的重要推手，2017 年持續以軟體為投資重點。 物聯網應用帶來龐大產品與服務商機，各國均快布局腳步。亞洲．矽谷計畫已規 劃以自駕車、人工智慧、智慧城市行動生活應用等關鍵議題作為後續推動重點。 然物聯網具備跨領域特性，後續需要各部會整合資源共同合作，始能持續推動台 灣產業轉型及民生消費產業持續發展。

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圖 2-2. 物聯網發展三階段 [10]

國際大廠對於物聯網的布局策略，如圖 2-3，大多以策略聯盟的方式來制訂 國 際 標 準 ，2016 年 兩 大 消 費 性 物 聯 網 (IoT) 應 用 程 式 框 架 推 動 組 織 Open Connectivity Foundation (OCF)與 AllSeen Alliance 合併以 OCF 為存續名稱；合併 之後可望催生一個共通的開放性物聯網架構，成為 Apple 與 Google 兩大智慧家 庭環境之外，最具可行性的替代方案。OCF 與 AllSeen 分別參考 Iotivit 與 AllJoyn 的物聯網設計規格。目前由歐洲電信標準協會（European Telecommunications Standards Institute；ETSI）主推的 OneM2M 國際標準聯盟，是國際主要物聯網標 準之一，是個非常有彈性的技術框架，可進行垂直行業應用整合，如：應用在工 廠自動化、家庭自動化、遠距醫療等領域。根據華為雲核心網標準(張朝輝，2016) 表示：「OSGi 和 oneM2M 的合作，從底層框架上解決物聯網的互聯互通問題， 打破不同產品、協議、行業之間的壁壘，為整個IoT 產業的發展開闢新的篇章。」 未 來 台 灣 智 慧 建 築 在 自 動 化 與 控 制 領 域 的 標 準 化 ， 料 將 以 oneM2M 框架 (Framework) 為參考範本。我國政府及資策會目前亦積極協助國內企業以 oneM2M 標準進行整體解決方案的開發，冀望引領更多業者開發具整合性的物 聯網應用，順利打入歐盟市場。 圖 2-3. 國際物聯網標準制定之相關組織聯盟 [4]

社區導入物聯網及智慧化服務之調查研究

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參、邊緣運算的興起

隨著IoT 應用市場蓬勃發展，終端裝置數量暴增，更大量、更即時的運算需 求浮現，傳統雲端運算已逐漸無法負荷未來運算密集的需求。因此，歐洲電信標 準協會(ETSI)提出多接取邊緣運算概念(Multi-access Edge Computing, MEC)，也 成立工作小組制定產業共通標準，將運算分析的工作由遠在天邊的雲端伺服器拉 到近在咫尺的邊緣智慧伺服器(Edge Intelligence Servers, EIS)，如現場端裝置或閘 道器等。 邊緣設備融合了網路、運算、儲存、過濾等能力，從資料分流角度下， 將具有時間敏感性的資料直接放在邊緣進行分析，減少雲端運算的資源運用，而 將需要長時分析與長時儲存的資料分流至雲端伺服器，大部分情況下雲端伺服器 將不再直接接收終端裝置所傳輸的數據，而只需處理由邊緣運算設備整理後的少 量資訊，進行資料庫的數據分析與結果回傳即可，對核心網路的負荷能夠有效緩 解。因為邊緣設備本身支援大部分的運算，可解決雲端運算頻寬負荷過重的問題， 將感測後的數據進行分析過濾，只向雲端傳輸篩選後的資料，也具備實時反應、 離線運算等優點，除了減輕網路設備日益增加的壓力與提高IoT 效率外，亦有助 於促進 AI 與 5G 前瞻技術發展的落實，因此 IoT 邊緣節點的智慧化已逐漸形成 風潮。 除了 ETSI 的 MEC，還有 OpenFog 的開放霧運算（Fog Computing）、中 國廠商華為所主導的 Edge Computing Consortium，都積極且持續地釋出參考架 構與建立生態系。 分散式架構的邊緣運算興起，透過嵌入或外加的運算設備，分層處理不同運 算任務，在靠近資料源或用戶端處完成運算，以縮短網路傳輸的延遲，並快速獲 得資料分析的結果。以自駕車為例，接近用戶端的終端（如感測器）以及閘道器 （Gateway）、邊緣伺服器（Edge Server）等，負責擷取路況和鄰近街區資料並執 行演算法，以做出快速判斷和反應；更上層的邊緣電腦叢集（Edge Cluster）則 是負責城市等較大範圍資料；而更深入的分析或是演算法的學習調整，就交給最 上層的雲端來完成。根據日經BP 總研所報導的智慧零售賣場的案例，使用邊緣 伺服器處理數據，數據量可減少為 1/800，且顧客的臉部數據及個人隱私不會流 出店外。 圖 2-4. 邊緣運算設備與雲端資料中心的連結關係 (Lance Eliot, 2018) 目前邊緣運算尚未有一體適用的架構，而是依據實際的垂直應用需求進行客 製化。因此不只各種運算架構會有所差異，也缺乏完整的解決方案。特別是在原

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本AI 產業基礎下，多數是由邊緣閘道器或伺服器等硬體切入市場，經調整後與 管理軟體等部分結合，並仍以國際資訊大廠為主。微軟宣布開放 Azure IoT Edge Runtime 資源，讓 Azure API 機器學習、認知服務、影像處理分析等能從雲端 下載至 Edge 端運行，意味著不上雲端、在斷網的情況下，裝置還是能做到圖像 識別、自然語言處理、語音驗證、將語音轉換成文字、對應複雜資訊和資料做出 智慧建議等 AI 工作。得以讓智慧音箱、無人機、無人車、機器人等創新應用， 能做到更快速的反應。AWS 也是積極推動無伺服器運算（Serverless）擁抱 Edge 的雲端服務龍頭，所積極布局的 Lambda＠Edge，讓原本只能在 AWS 上執行的 Lambda 函式庫，在邊緣節點無伺服器的情況下就能跑機器學習、Lisp 模型，進 行簡單訓練推理。甚至透過 AWS Snowball Edge，使本機就有雲端儲存空間和運 算能力。而 Google 過往推動 Brillo 物聯網平台，今年正式推出 Android Things 1.0，將物聯網開發工具與 Android 生態系統綁在一起，並且與 AI 結合，配合 既有的各項工具，來強化整體開發的便利性，所支援的硬體晶片 NXP i.MX8M、 Qualcomm SDA212、Qualcomm SDA624、MediaTek MT8516 皆具備了基本的運 算能力，發展路線其實與微軟、AWS 相似。隨著全球 5G 服務即將開始，瑞士 及中國2018 年開始，日本 2020 年，運用其廣域、低延遲的特徵遠端遙控機器人 及汽車，其課題包括：(1)設備之耗電、(2)數據傳輸速度、(3)邊緣伺服器相關的 API、(4)實現端對端超低延遲等。

肆、國內相關推動情形

根據國發會委託研究報告【因應物聯網時代趨勢 我國社會發展政策規劃】[3]指 出，物聯網產業技術政策具市場機制，需要公部門推動介入之處主要在於：(1) 技 術協定的標準； (2) 組織的統合；(3) 產業政策法規。 行政院科技辦公室推動民生物聯網，為建設台灣成為安心、便利、健康的優質網 路社會，提供智慧城鄉服務，提升政府管理/決策之品質與效能，以及推動產業 資料經濟發展與拓展系統國際輸出；本計畫整合我國空氣品質感測、地震觀測/ 速報、防救災成果、水資源管理、先進交通等民生關注之物聯網、資訊系統，建 構空品、地震、防救災、水資源物聯網基礎環境及網路運算基礎，提升政府管理 能量，提供業界加值應用服務模式，開展我國空氣品質、地震速報、防救災產業， 並促成空品感測、地震速報、防災產業服務輸出。 由國內重要廠商及聯盟成立「亞洲。矽谷物聯網產業大聯盟」，並由試驗場域中， 推動物聯網開放共通平台，在技術研發、國際標準、應用服務與商業模式及產業 資源整合部分，鼓勵國內硬體生產商參與Smart Open-Inno 平台，透過軟硬整合 應用開發，促進人才、資金與配套資源向物聯網領域流動，強化產學研合作，形 塑整體解決輸出方案，打造一個國家級的試驗場域。面向產業需求，由技術研發、 場域驗證到國際輸出，為台灣建立物聯網國家隊，進軍國際。透過平台建立，加 速專業領域、新創與系統整合商合作，孕育更多新創產業。 近期產業界隨著物聯網時代來臨，經濟部標準局以台灣智慧能源產業協會發布之 「智慧家庭物聯網主從通訊架構」之產業標準為基礎，制定CNS 16014「智慧家

社區導入物聯網及智慧化服務之調查研究 18 庭之裝置互連協定」國家標準，使不同廠牌之智慧家電具備共通語言，可相互連 結並透過網路控制，預期可帶動更多廠商投入，促進國內智慧家電產業發展。在 「TaiSEIA 101」的架構下，未來消費者家中的電器雖來自不同廠牌，但依據相 同標準，便可將用電量一併計算，達到有效的節能管理。 依內政部建築研究所 「住宅類智慧綠社區空間規畫要項之研究」(陳伯勳，104) [13] 之結論，目前國際上積極推動智慧社區，中國大陸也已訂定智慧社區建設 指南，而我國目前僅有智慧建築評估系統，尚未建立智慧社區評估系統，對於後 續智慧社區之推動仍有不足之處。針對智慧社區規劃設計與評估上，與本研究未 來較相關之建議包含： (1) 智慧建築評估系統之綜合佈線項目，以建築物室內為主要佈線範圍，而 影響智慧社區戶外空間規劃部分，包括之各種資通信與電力佈線，並不在智 慧建築之綜合佈線檢視範圍，例如智慧路燈之佈線、智慧保全與防災系統之 佈線、微氣候偵測智慧系統及其他因為智慧應用所需之相關佈線等，需考量 各種電纜線路管溝之埋設地點與相關感測器之設置地點是否恰當，及是否會 與社區類綠建築之規劃設計相互衝突。 圖 2-5. 物聯網智慧路燈及公共資訊顯示面板示意圖 [13,14] (2) 社區智慧化應用基本建立在監視偵測感知、訊息收發傳輸及後端回應處 理三個部分，因智慧化系統設置相關前端監視偵測感知器，容易因遮蔽影響 其功能，綠色社區又著重在綠化植栽與生態環境，故空間規劃需考量其空間 配置及植物生長範圍是否會造成干擾遮蔽，影響智慧化系統功能。 (3) 智慧社區空間規畫原則中，依提升生活環境品質目標各面向，建議設置 之系統分別為： – 安全：智慧防災系統及電子圍籬、夜間智慧照明、保全監控設備及緊急警鈴系 統； – 健康：空氣品質與噪音監測； – 便利：智慧停車系統及智慧公共交通系統、智慧公共資訊服務系統及顯示 面板、戶外公共空間無線網路； – 舒適：微氣候監測警示系統； – 節能：戶外智慧照明系統、再生能源系統；

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– 減碳：智慧澆灌系統偵測及灑水設備、綠色停車空間與車輛充電設備。

圖 2-6. 住宅類智慧綠社區規劃要項 [13,14] (本研究繪製)

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第二節 相關國際標準

壹、ISO 智慧社區基礎建設標準

ISO 針對智慧城市所制訂的標準包羅萬象，包括 37100、37101、37105、37106、 37120、37150、37151 及 37152 等 8 項，其中 4 項由 ISO Technical Committee (TC)268 制定，ISO 另還有發展中的智慧城市標準 12 項，其中 6 項是 ISO Technical Committee 所負責。而國際電子電機委員會(IEC)執掌主要基於以能源 與ICT 是智慧城市運作的基本需求，IEC 所制定的 1,814 項與能源、建築、ICT、 醫護、交通及城市服務等有關之標準，與智慧城市密不可分。IEC 與 ISO、ITU 密切合作，建立智慧城市的各項共同標準，作為城市溝通的語言。[5][6]

其中，針對本案所要探討物聯網導入智慧社區之議題，目前主要相關的標準如 下：

– ISO/TC 268/SC 1 智慧社區基礎建設(Smart community infrastructures) – ISO/TS 37150 智慧社區基礎建設相關指標之既有活動調查 – ISO/TS 37151 智慧社區基礎建設性能評估技術規範，評估範圍針對「3 大面向及14 項基本需求」進行評估： (1) 社區居民服務 - 整備程度、可及性、可負擔、安全、品質； (2) 社區管理能力 - 維運效率、經濟、性能資訊可及性、維護能力及彈性； (3) 社區環境控管 - 資源有效利用、減緩氣候變遷、減低污染、環保。 – ISO/TR 37152 智慧社區基礎建設發展與運作之共通架構，探討次系統之 間之運作問題。 如圖 2-7 說明了 ISO/TC268 指標下之相關指標及其從屬關係： 圖 2-7. ISO/TC 268 智慧社區標準工作組織與標準發展圖 [13, 14] . 針對本研究所蒐集之相關指標之內容，以下進行摘要分析如表 2-1~表 2-4：

社區導入物聯網及智慧化服務之調查研究 22 表 2-1. ISO /TS37151標準相關內容 標準編號及名稱 主題 ISO /TS 37151

Smart community infrastructures -- Principles and requirements for performance metrics 智慧社區基礎建設 – 性能評估的原則及需求 內容大綱  原則 • 社區的理想特質 • 聯結社區議題至其基礎建設性能 • 可能參與者  制定評估指標的必要方法 • 三面向: 居民 / 社區管理者 / 社區環境 三向度需求 性能特徵的 14 項評估指標 (資料來源：本研究整理) 表 2-2. ISO /TS37152 標準相關內容 標準編號及名稱 主題 ISO/TR 37152: 2016 Sustainable development in communities –

Management system for sustainable development –

Requirements with guidance for use

社區永續發展 – 永續發展的管理系統 – 需求的使用指引 內容大綱  發展及營運智慧社區基礎建設的 • 要點與解法 • 案例 • 需釐清之議題  本規範架構之組成元素及效益 (次系統間的運作) (資料來源：本研究整理)

表 2-3. ISO /IEC TR 29181-9:2017(en) 標準相關內容

標準編號及名稱 主題

ISO/IEC TR 29181-9:2 017(en)

Information technology -- Future Network -- Problem statement and requirements -- Part 9: Networking of everything 資訊科技 – 未來網路 – 問題敘述與需求 –第九部分: 萬物聯網 內容大綱  萬物互聯(NoE)總覽  問題定義 – 使用者觀點 / 網路觀點

 相關標準及研討活動 (ISO JTC1/ ITU-T /IETF /IEEE / oneM2M  NoE 的技術需求

 使用案例: U-health / 空間中的協作 (資料來源：本研究整理)

23 表 2-4. ISO /IEC TR 29182:2017 標準相關內容 標準編號及名稱 主題 ISO/IEC 30182:20 17

Smart city concept model - Guidance for establishing a model for data interoperability 智慧城市的概念模型 – 具 互 通 性 的 資料 模 型建 立 指引 內容大綱  智慧城市概念模型(SCCM) 資料格式的四的向度: ● 營運面向: 建築物/ 社區 / 組織 ● 危急處理面向: 即時意外事件的協作處理 ● 分析面向: 資料生態系統的探索 (樣式、關聯及預測) ● 策略面向: 策略目標達成率的總體成果檢討 (資料來源：本研究整理) 由上列IoT 相關國際標準的整理分析，針對本案主題- 社區導入物聯網智慧服務 之先期規畫上，值得借鏡參考之要點如下： 基礎建設的性能與項目之評估 對於智慧型社區的IoT 服務使用，主要設置在公共區域的基礎設施，如電梯、 監視器、門禁等設備，首先要先編制這些設備的使用者、服務對象、服務的範 圍、服務的項目，然後對其服務的強度進行分類。 需求與使用管理 確定了基礎建設的性能以及服務的項目後，可以對基礎建設的使用流程與管理 的方法加以分類分項目逐步評估。主要的規範根據各個項目加以區別，考慮到 社區的永續發展，著重的範圍有安全性、節省電源、容易汰換幾個項目。 資料的模型建構與管理 在硬體設施皆佈署完整後，需要對所蒐集到的資料做結構的統整與管理，這些 資料為顧全效率傳遞與節約儲存，必須為有效率的精簡並且可以壓縮的格式， 此外存在相當強度的資安保全。 智慧城市的概念模型 對社區物聯網規劃很重要的一點是依循整體智慧城市的模型概念，以社區為單 元將服務的範圍拓展到城市階層是社區導入物聯網的目標之一，其規範所考量 的項目有：不同系統間的整合應用、系統規格化並可重複套用在不同社區，以 社區為單元使用物聯網將整個城市串聯成一個網絡。

社區導入物聯網及智慧化服務之調查研究

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貳、CIB 智慧城市願景藍圖

國際營建創新研發委員會 CIB (International Council for Research and Innovation in Building Construction) 於2016年發表了「智慧城市願景的研究藍圖報告」，其 內容指出：科技為全球社會提供了新的機會和明智的辦法，科技具有解決城市未 來挑戰的潛力，使城市更具包容性、更安全、更具彈性和更永續。報告中提出創 造城市願景的四大主題為: ● 能源和建築 ● 基礎設施和資產管理 ● 運輸和土地用途 ● 社區和使用者 報告中亦明確指出要達成這些願景, 需要採取跨領域的整合方法、建立長期目標 以及公民參與機制。此外, 願景中突顯出 預測、彈性、永續能源和資源管理等 新技術的重要性。願景中強調將從物聯網轉向語義互聯網, 以突顯透過決策支援 達成城市目標的重要性。藍圖內容共涵蓋以下五大領域: ● 能源：能源管理網路及分區 ● 建築物：新建與既有建築 ● 土地使用、基礎建設互聯與資產管理：土地使用與都市計畫、新舊 都市基礎建設 ● 行動與交通：行動性及多元交通 ● 社區：市民及使用者投入、新的治理模型 藍圖各部分分別介紹了各階段具體的願景及其要求、相關的驅動因素、推動障礙 和預期影響。並從前瞻角度，對短期、中期和長期願景，提出發展課題。茲將此 三個發展階段敘述如下: ● 短期(1-2 年):已經開發的解決方案的實施, 這有助於將已開發的解 決方案在實際的生活案例中運行。• ● 中期(最多 5 年): 漸進式發展。如：將其他領域或工業化解決方案應 用於目前須解決的課題。也進一步開發次要部分到現有的解答。 ● 長期(3-7 年+): 需要透過實際研究，找出根本的解決方案。 針對與本案較相關的智慧社區議題，在文獻中已就其驅動因素、願景、需求、障 礙、預期影響、關鍵參與者等面向已有深入之分析探討，其分析架構相當適合作 為本研究之參考，說明如下： ● 驅動因素：社區居民對於居家環境周遭的網際網路使用、社交媒體、 開放數據等使用，使居民普遍提升對於公共事務主動參與的興趣， 透過科技可強化社區活力。

25 ● 願景：健康、博學、幸福的社區，居民不只做社區的消費者，而是 主動參與，透過公私及第三方合作參與，成為能發展鄰里並影響社 區環境的主要角色。因此促成了各類創新商業模式的發展。 ● 需求：居民對於參與社區活動意願的提升，可透過數位工具加以輔 助，因此政策目標的鼓勵、行動協作工具的開發、開放資料的提供 等，可激發創新服務的開展。 ● 發展障礙：缺乏開放資訊、缺乏行動參與意願與輔助工具來實現。 ● 預期影響：帶動居民具有參與並影響生活環境的興趣與意願，市民 參與產出的公共開放資訊，為居民帶來新的商業模式與機會並造就 社區經濟、居民福祉與環境永續發展。 ● 主要參與者：社區居民、管理決策者及私人團體。 如圖 2-9 圖 2-8，從標準及政策制定、整合維運管理、產品與技術、規劃設計等 面向，說明了從2016 到 2050 智慧社區發展的藍圖。相關內容並整理如表 2-5。 圖 2-8. CIB智慧社區發展願景 [28]

社區導入物聯網及智慧化服務之調查研究 26 圖 2-9. CIB智慧社區發展藍圖 [28] 表 2-5. CIB 智慧社區發展藍圖之中文對照表 標準和政策 賦 予 公 民 參 與 以 創 新 的 權 利 單 一 用 途 建 築 使用 允 許 混 合 用 途 使用 人本學習社區 動態調適社區  綜合運營管理 單 一 用 途 建 築 使用管理 混 合 用 途 建 築 使用管理 協 作 平 台 使 用 管理 彈 性 空 間 使 用 管理  產品和技術 為 離 家 和 工 作 遠 的 人 民 提 供 服務 協 作 分 享 趨 勢 自 家 附 近 服 務 提供的可能性 提 供 自 動 且 即 時的服務 服 務 融 入 建 築 環 境 與 日 常 生 活  規劃和設計 開始願意改變 獲得正向回饋 增強永續意識 群眾獎勵機制 透 過 科 技 支 援 感知友善環境  目前 近程需求 2020 中程需求 2030 遠程需求 2050 (本研究整理)