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智慧住宅義守大學土木系林國良智慧住宅義守大學土木系Buildingautomation(intelligentbuildingsystem)Buildingautomationdescribesthefunctionalityprovidedbythecontrolsystemofabuilding.TheBuildingAutomationsystem(BAS)isacomputerized,intelligentnetworkofelectronicdevices,designedtomonitorandcontrolthemechanicalandlightingsystemsinabuilding.TheBASfunctionalityreducesbuildingenergyandmaintenancecostswhencomparedtoanon-controlledbuilding.Buildingautomation(intellige创意飘逸鱼尾装饰PPT模板TheprimaryandsecondarybuscanbeBACnet,opticalfiber,ethernet,ARCNET(anacronymfromAttachedResourceComputerNETwork),RS-232,RS-485orawirelessnetwork.

BACnetwasdesignedtoallowcommunicationofbuildingautomationandcontrolsystemsforapplicationssuchasheating,ventilating,andair-conditioningcontrol,lightingcontrol,accesscontrol,andfiredetectionsystemsandtheirassociatedequipment.

LonTalkisaprotocolcreatedbyEchelonCorporationfornetworkingdevices.TheprimaryandsecondarybusTheBACnetprotocolprovidesmechanismsforcomputerizedbuildingautomationdevices

toexchangeinformation,regardlessoftheparticularbuildingservicetheyperform.Analoginputsareusedtoreadavariablemeasurement.Analogoutputscontrolthespeedorpositionofadevice,suchasavariablefrequencydriveoravalveordamperactuator.Adigitalinputindicatesifadeviceisturnedonornot.Digitaloutputsareusedtoopenandcloserelaysandswitches.TheBACnetprotocolprovidesmInfrastructureControllersareessentiallysmall,purpose-built

computerswithinputandoutputcapabilities.Inputs

allowacontrollertoreadtemperatures,humidity,pressure,currentflow,airflow,andotheressentialfactors.Theoutputs

allowthecontrollertosendcommandandcontrolsignalstoslavedevices,andtootherpartsofthesystem.Controllersusedforbuildingautomationcanbegroupedin3categories.ProgrammableLogicControllers(PLCs),System/Networkcontrollers,andTerminalUnitcontrollers.InfrastructureControllersarePLC'sprovidethemostresponsivenessandprocessingpower.

System/NetworkcontrollersmaybeappliedtocontroloneormoremechanicalsystemssuchasanAirHandlerUnit(AHU),boiler,chiller,etc.TerminalUnitcontrollersusuallyaresuitedforcontroloflightingand/orsimplerdevicessuchasapackagerooftopunit,heatpump,VAVbox,orfancoil,etc.PLC'sprovidethemostresponsOccupancy(OperatingMode)Occupancyisoneof2ormoreoperatingmodesforabuildingautomationsystem.Unoccupied,MorningWarmup,andNight-timeSetbackareothercommonmodes.InOccupancymode,theBASaimstoprovidesacomfortableclimateandadequatelighting.

Somebuildingsrelyonoccupancysensorstoactivatelightingand/orclimateconditioning.TheBASoftenfactorsinoutdoorconditionsandhistoricalexperience.Anoverrideisamanually-initiatedcommandtotheBAS.Occupancy(OperatingMode)OccuLightingLightingcanbeturnedonandoffwithabuildingautomationsystembased

ontimeofday,oronoccupancysensors,photosensorsandtimers.Aphotocellplacedoutsideabuildingcansensedarkness,andthetimeofday,andmodulatelightsinouterofficesandtheparkinglot.LightingLightingcanbeturnedAlarmsandsecurityManybuildingautomationsystemshavealarmcapabilities.Ifanalarmisdetected,itcanbeprogrammedtonotifysomeone.Notificationcanbethroughacomputer,pager,cellularphone,oraudiblealarm.

Commontemperaturealarms

Differentialpressureswitchesonthefiltertodetermineifitisdirty.

Statusalarms.Thiscanindicateamechanicalfailure.

Carbonmonoxideandcarbondioxidesensors

Currentsensors&RefrigerantsensorsAlarmsandsecurityManybuSomesitesareprogrammedsothatcriticalalarmsareautomaticallyre-sentatvaryingintervals,ifpowerfailures.Arepeatingcriticalalarm(ofauninterruptiblepowersupplyin'bypass')mightresoundat10minutes,30minutes,andevery2to4hoursthereafteruntilthealarmsareresolved.Securitysystemscanbeinterlockedtoabuildingautomationsystem.Fireandsmokealarmsystemscanbehard-wiredtooverridebuildingautomation.Somesitesareprogrammedsot數位建築、智慧建築、X代宅「高科技智慧型辦公大樓」、「智慧型住宅」、「網路住宅」、「二代宅」數位建築、智慧建築、X代宅SmartHome智慧住宅(SmartHome)結合電腦、通訊、消費性電子產品、控制系統及建材等不同領域，藉由電腦控制系統自動判讀居住情況，將空調、照明或能源調整至最佳狀態，亦可從戶外進行室內操控或監視，作為安全監控、門禁管理，以提供居住者安全安心、舒適便利、節能環保、健康照護的生活品質。SmartHome智慧住宅(SmartHome)結合電腦智慧住宅的概念(1/2)智慧住宅像是有個具有思考、判斷、決策能力的大腦，能夠與使用者互動，依據使用者的需求控制與調整環境，長久以來代表一種對未來生活的想像，思考如何藉由科技的輔助帶來更舒適便利的居家生活。概念的演進1930年代--「家庭自動化(homeautomation)」便是經常被探索的概念，很多當時提出的未來家庭自動化設備，如洗碗機、中央空調、電視機、遙控車庫門等，現今都已經是每個家庭常見的設備。1950年代--無線遙控技術開始進入家庭環境，使用者可以遙控家中各項設施及家電產品，對居住環境的控制更為便利1980年代--“SmartHouseProject”建立的智慧住宅，將電力系統、電話線、有線電視線路，以及所有電燈和電器用品的監控線路整合成一條電纜，主要著眼點是住宅的安全性智慧住宅的概念(1/2)智慧住宅像是有個具有思考、判斷、智慧住宅的概念(2/2)Aldrich[2003]提出的五種智慧住宅功能：(1)具有智能的設備(2)具有智能的通訊系統(3)遠距監控與資訊服務功能(4)記錄使用者喜好進而調整環境(5)利用現有資訊預測使用者行為網際網路和資通訊科技的發展，開啟了居住者(resident)與外界資訊溝通多元而寬廣的即時管道，也讓居住者與智慧住宅之間的互動，從單純室內的無線遙控演進到遠距監控，並與居家保全、健康管理、醫療服務等結合，現代科技提供了智慧住宅更豐富的可能性。智慧住宅的概念(2/2)Aldrich[2003]提出智慧住宅案例(1/3)美國喬治亞理工學院(GeorgiaInstituteofTechnology)(Technology)建立的「在宅老化感應屋(AwareHomeforAginginPlace)」，探討如何在家庭環境中感測、追蹤居住高齡者的各項活動，從而提供所需服務，以提升高齡者的生活品質和獨立生活的能力。麻省理工學院(MIT)建築系和媒體實驗室(MediaLab)合作的“House_n”計畫中建立一個模擬住宅“PlaceLabPlaceLab”，研究如何使居住者輕鬆地控制環境、節省能源使用、維持生理及心理活躍，並且保持健康。除了各種智慧住宅研究計畫建置的模擬住宅之外，早已有許多商業銷售的住宅也以智慧住宅作為銷售訴求，例如國內有許多建案紛紛提出“二代宅”的概念，強調數位生活、遠端監控、遠距照護等應用，試圖定義住宅功能的新標準。智慧住宅案例(1/3)美國喬治亞理工學院(Georgia智慧住宅案例(2/3)BigHouse

當今世界上最知名的智慧住宅應屬微軟(Microsoft)總裁比爾蓋茲(Bill

Gates)花費35億元、以7年時間打造，坐落於西雅圖的科技豪宅“Big

House”。BigHouse預言未來居家生活中可能的科技應用：用手機或是網路，就能遠端遙控BigHouse中的各項設備，如調節燈光明暗度、開啟空調、將浴缸放滿熱水、基本的烹煮功能等。住宅中可利用語音方式與系統溝通互動。BigHouse會藉由每位訪客身上所配戴之「無線射頻識別(RadioFrequencyIdentification,RFID)」胸章，追蹤其在屋內之位置，並記錄其所喜愛的燈光亮度、音樂等，為每位訪客量身訂作客製化空間。RFID胸章也被應用在BigHouse保全功能，未配戴胸章之訪客會被視為入侵者而觸動警報。智慧住宅案例(2/3)BigHouseBillGatesHouse,Medina,Washington1,000MillionUS$，占地6萬6千平方英尺(6,100m2,約2000坪)designedbyJamesCutlerThehouseoccupies50,000squarefeeton5.15acreland.Garagespaceandoutbuildingsoccupyanadditional16,000squarefeetA17×60foot(5.1×18.2metre)swimmingpool,whichhasanunderwatermusicsystemandafossil-motiffloorSwimmerscandiveunderaglasswallandemergeoutdoorsbyaterraceBillGatesHouse,Medina,WashLightsautomaticallycomeonwhenyouenteraroomSpeakersarehiddenbeneaththewallpapertoallowmusictofollowfromroomtoroomVisitorstotheresidencearesurveyedandgivenamicrochipuponentrance.Thissmallchipsendssignalsthroughoutthehouse,andagivenroom’stemperatureandotherconditionswillchangeaccordingtopresetuserpreferencesLightsautomaticallycomeonwgrandstaircaselargeprivatelibrarywithadomedreadingroomformaldiningroomexerciseroomoutdoorsportscourtsPropertyrecordsindicateeightbedroomsandfourbuildinglevelsgrandstaircaseMuchoftheBillGateshouseisbuiltundergroundintothehill,sothehouselookssmallerthanitactuallyis.ThebeachsandonthebankofthelakeisnotfromLakeWashington,itisbargedinannuallyfromatropicalbeachinSt.LuciaThewoodcolumnsfrommainfloortoroofinentryareaareover70feettallSomeoftheinteriorpassagedoorsweighover800lbs,butarebalancedforeasyuseTheroofingisstainlesssteelMuchoftheBillGateshouseiHiddencamerasareeverywhere,includingtheinteriorstonewallsGatesinsistedonsavinga40yearoldmapleadjacenttothedriveway.Thetreeismonitoredelectronically24hoursperdayviacomputer.Ifitseemsdry,itgetsjusttherightamountofwaterautomaticallydeliveredAllwoodworkisflawless.Muchofthewoodworkisofvariousraretypesfromallovertheworld-importedespeciallyforthishouseThetheater(undergroundinaconcreteshell)isthemoststateofthearttheatreintheworldaccordingtospecialtycontractorHiddencamerasareeverywhere,创意飘逸鱼尾装饰PPT模板创意飘逸鱼尾装饰PPT模板智慧住宅案例(3/3)HomNet:韓國家電大廠LG提出的“HomNet”，HomNet，定義了資訊交流、健康監測、居家生活等三大類的功能。智慧住宅案例(3/3)HomNet:韓國家電大廠LG智慧家電科技(1/2)智慧住宅的“大腦”並不一定是一個中控電腦，也可能是分散在各項家庭裝置中能彼此互相溝通的微處理器。具有簡單智能的家電產品，已經廣泛應用在家庭生活中：模糊邏輯控制的洗衣機，可藉由各式感測器得知衣服重量和質料、水量、污濁物質等參數，自動選擇最佳行程來洗滌衣物。智慧型的烘衣機會依據衣料與衣服重量決定適當的溫度與烘乾時間。冰箱除了冷藏食物的基本功能之外，LG提出以冰箱作為家庭的數位中心，擁有上網、視訊電話、收發e-mail等功能，更可以操控家中電視機、音響、冷氣、微波爐、洗衣機等家電。智慧家電科技(1/2)智慧住宅的“大腦”並不一定是一個智慧家電科技(2/2)吸塵器機器人的出現，在智慧家電科技上具有指標性的意義。吸塵器機器人擁有對環境障礙感知與自主行為的能力，較高級的機種更能夠自動導引充電、自動規畫路徑，許多公司都已經有成熟且成功的商業產品iRobot®Scooba®380FloorWashing

Robot環境障礙感知iRobotRoomba®580VacuumCleaningRobot自動導引充電智慧家電科技(2/2)吸塵器機器人的出現，在智慧家電科技智慧住宅的科技應用層次(1/9)智慧住宅的科技應用範圍非常廣泛，Mann和Milton[2005]將智慧住宅的功能依其複雜程度分成八個層次，有些已是現有成熟技術，有些則是智慧住宅未來可能功能的想像。層次1：提供基本通訊功能層次2：反應居住者從住宅內部或外部發出之簡單控制指令層次3：家庭自動化功能層次4：追蹤使用者在家中的位置、行為模式和健康指標層次5：分析數據、做出決策、採取行動層次分析數據、做出決策、

採取行動層次6：為基本日常工作提供資訊和提醒層次7：回答問題層次8：家庭事務管理

智慧住宅的科技應用層次(1/9)智慧住宅的科技應用範圍非智慧住宅的科技應用層次(2/9)層次1：提供基本通訊功能通訊是智慧住宅最基本的功能，擁有基本的通訊功能，居住者（特別是獨居的高齡者）才能夠和他人進行溝通、尋求服務、排遣寂寞、甚至呼叫救援等。網際網路的普及使得通訊的形式也更加多元，從語音、文字(e-mail)、擴展到數位影像。根據2007年底資策會FIND公布的調查報告，我國目前家戶連網普及率為71.3%，都會地區如台北市家戶連網普及率更高達，83.9%而在家戶連網，中有九成六為寬頻網路，顯然大部分現代住宅都具備了智慧住宅的基本條件。智慧住宅的科技應用層次(2/9)層次1：提供基本通訊功能智慧住宅的科技應用層次(3/9)層次2：能對居住者從住宅內部或外部發出之簡單控制指令做出反應此層次的功能是指住宅的各項設施，都能以遙控的方式操作，如門窗、電燈、窗簾和家電產品。家電產品如電視、音響、冷氣使用的紅外線遙控器，早已是家庭中基本科技，然而理想上來說，語音控制才是居住者從住宅內部控制各項設施最好的方式。網際網路和手機的行動通訊網路技術發展，使得遠端控制也成為智慧住宅不可或缺的功能，利用網際網路或手機控制家中燈光、空調、家電、保全等系統，或透過網路攝影機(webcamera)即時監看家中的狀況，都已經是成熟的科技，且有商品化產品。智慧住宅的科技應用層次(3/9)層次2：能對居住者從住宅智慧住宅的科技應用層次(4/9)層次3：家庭自動化功能家庭自動化的功能，如空調系統的環境溫濕度控制、燈光或防盜器的定時開關、草坪定時灑水的設定等，都已經是古老的技術；洗衣機、烘衣機、乃至於前一節中提到的吸塵器機器人等家電產品，已將一般家事工作大幅自動化。許多研究進一步嘗試辨識住宅中居住者的身分和所在位置，如BigHouse能自動依據每位居住者的喜好調整屋內的音樂、燈光、溫度，量身打造最舒適的空間。智慧住宅的科技應用層次(4/9)層次3：家庭自動化功能智慧住宅的科技應用層次(5/9)層次4：追蹤使用者在家中的位置、行為模式和健康指標讓智慧住宅能夠辨識每位居住者，並且能夠追蹤居住者在住宅內的位置，才能夠自動依據其喜好量身打造最舒適的空間，且適當地提供提醒或警示訊息。美國的OatfieldEstates是為高齡者所規畫的社區，每位居民配有定位用的裝置，電腦會利用紅外線與無線電技術追蹤記錄居住者的位置BigHouse利用RFID胸章，掌握住宅中居住者的位置和活動情形。影像辨識技術也可用來追蹤居住者在家中的位置與活動狀況，而不需額外配戴識別裝置，但影像辨識技術可能侵犯居住者的隱私。英國劍橋大學在地板下方布置力感測器，由感測地面反作用力，追蹤住宅內居住者的位置，並判別其正在進行的活動（站立、坐下、步行等）。除基本的辨識與位置追蹤之外，智慧住宅也可藉由居家環境中的各種感測裝置，記錄居住者在家中的活動、睡眠模式以及健康狀況參數（如血壓、血糖、體重）。智慧住宅的科技應用層次(5/9)層次4：追蹤使用者在家中智慧住宅的科技應用層次(6/9)層次5：分析數據、做出決策、採取行動此層次的智慧住宅才真正開始有”智慧”的的功能，例如前述BigHouse智慧住宅可以學習、瞭解每位居住者對環境的喜好，自動量身打造最舒適的空間，或者判別住宅中的異常狀況，而主動調整環境，或以文字、聲音、圖像的方式提醒居住者。LG

HomNet智慧住宅系統，更能分析、預測居住者的意圖並做出適當反應。「健康智慧住宅(healthsmarthome)」也是一個重要的思考方向，智慧住宅可以追蹤居住者日常的作息模式或重要的健康指標，當察覺與日常作息模式有差異，或者健康指標超出正常範圍時，會主動關切、提醒居住者或遠端的照護者智慧住宅的科技應用層次(6/9)層次5：分析數據、做出決智慧住宅的科技應用層次(7/9)層次6：為基本日常工作提供資訊和提醒此層次的功能，是智慧住宅藉由網路資料的提供，以擔任日常生活資訊提供者的角色。以下即為幾種可能的情境：早上出門前，智慧住宅可連上中央氣象局，提供今日溫度、下雨機率等資訊，