智慧電子物 联网系统初体验

1. 智慧電子物联网系统初体验 Lecturer: 鍾仁峰 Email: jfchung71@gmail.com

2. 前言 • 因特网(Internet) 曾引领风骚，带动全世界信息业的成长；也曾经泡沫化、重创世界经济。如今Internet 已是现代生活不可或缺的一部分，科技界信息界正悄悄的将关注的焦点移向物联网(IOT Internet of Things)。 • 物联网简单说就是物物相连的因特网。如果生活周边的对象(手机、手表、相机、笔电、甚至眼镜)都能透过任有线或无线的网络建立联机，互相分享信息，创造出多少不同于过去习知的应用情景，改变人类对生活环境的认知，连带延伸许多商机出现。

3. 课程内容大纲 • 简介物联网的概念 • 新技术、新思维、新市场 • 物联网基本要素 • 物联网成功的四大关键要素 • 物联网系统初体验 • 物联网系统功能 • 共享配件的硬件配置 • 中控系统软件的配置 • 结论

4. 简介物联网的概念 Lecturer: 鍾仁峰 Email: jfchung71@gmail.com

5. 物联网的概念 • 物联网是通过各种传感设备，把物品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。 • 可广泛应用于各行各业，如把各种传感器嵌入或装备到电网、铁路、桥梁、隧道、公路、建筑、供水系统、大坝、油气管道等各种物体中，形成物联网，通过无线信息的收发，便于通讯和监管，不用数据线，成本低，使用便利。

6. 物联网的组成 • 物联网＝全面感知＋可靠传递＋智慧处理 • 全面感知：即利用RFID、传感器、二维码等随时随地获取物体的信息。 • 可靠传递：通过电信网络与互联网的融合，将物体的信息实时准确地传递出去。 • 智慧处理：利用云端运算、模糊识别等各种智慧计算技术，对海量的数据和讯息进行分析和处理，对物体实施各种智能化的控制。

7. 新技术、新思维、新市场 • 科技的进步，正重新建构新世代网络信息架构；物联网的时代已经来临，因为过去以人为主的网络世界将随着RFID与感测技术的进化，所有的物品也将具备上网的能力。 • 未来的生活，将是一个虚实整合、人与物、物与物沟通顺畅的世界。科技的发展有其脉络可循，我们可以从因特网发展的过程，以前瞻性的思维，找出物联网的致胜关键，建立一个服务无所不在的社会。

8. 物联网基本要素 • 三个基本要素: 物品、时间与地点。 • 网络智能冰箱，是物联网最被经常引述的例子。假设有一台冰箱可经常监控里面的食物，当牛奶不足时，便发出讯息通知您；并连结至食品网站，因为这个智能型网络冰箱知道您喜欢吃什么样的食物，所以能自动帮您收集适合的菜单和食品成分，增加到您的购物清单，并及时将订购物品送达指定的地点。透过物品（Thing）、时间（Time）与地点（Place）之间的互动，物联网将衍生许多创新的商业模式

9. 物联网成功的四大关键要素 • 需求导向之创新服务: 未来以满足买方市场需求的创新服务，将主导科技的发展方向。 • 云端运算之服务架构: 将大量的系统资源整合在一起，再以随选服务的方式将数据运算资源提供给用户，使用者可以在任何地方、经由任何终端设备，取得他们所需的应用资源。 • 身历其境的使用者界面:过去电子产品强调 GUI 使用者图形接口，拜各种感测技术之赐，未来 TUI（Tangible User Interface）使用者实感界面，将成为3C产品的主流。 • 普遍通行的通讯协议:快速建置具备感测能力之物联网的关键，在于每个感测节点如何以最佳的传输方式，将数据正确无误的送抵云端平台。

10. 物联网感测器能力 • 物联网并不需要界定网络型态，也就是可以是Star、Cluster tree、Mesh或综合以上型态的网络。 • 由于感测器在任意散布的情形下，每个感测器并不知道自己与其他传感器的相对位置，因此感测网络必须使用自我组态的协定，将感应测器之间自动组织出一个通讯网络，使得所有感应区域中的感应数据，皆能透过自我组态所建立的网络，将信息送到无线资料搜集器。 • 无线资料搜集器的功用则类似网关器（Gateway），将感测网络的数据透过网络、卫星或是其他传输媒介，传送到后端的数据平台。

11. 无线感测网络通讯标准 • 目前在感测网络尚未有统一的标准，最常被用来作无线感测的通讯传输技术有：Zigbee、Bluetooth（蓝芽）与Wi-Fi。虽然目前许多无线传感器网络是使用IEEE 802.15.4标准，但有些人认为低功耗Wi-Fi版本将大有可为。 • 对于采用802.15.4、Wi-Fi或其他哪一种网络才是实现传输的最佳方式，许多人仍然对此存在意见的分歧。但从系统建置费用、维护成本及市场普及率来看，我们认为Wi-Fi终将主导以感测为主的物联网通讯标准；并可预见不久的将来，不需资料搜集器即自动链接上网的智能感测装置将陆续问世。

12. 物联网系统初体验 Lecturer: 鍾仁峰 Email: jfchung71@gmail.com

13. 物联网系统功能 • 物联网整合系统教学套件以学员个人周遭的角度为出发点，以ZigBee网络为基础，建立基本的环境资料感测与致动控制网络。 • 物联网整合系统实验共享配件则是以跨网络连接为主其要功能，整合教室内灯控界面之LED智慧调光灯具与固定式ZigBee感测网络。提供学员连接DALI灯控网络与ZigBee网络的管道。

14. 物联网系统功能 • 透过已铺设完成的DALI 与ZigBee网络，平时 LED智能调光灯具作为教室内照明使用，而ZigBee感测网络则可以做为教室内环境监测的资料收集点。 • 此二种网络结合之后的典型应用是，学生可以透过ZigBee无线感测网络读取环境光线数据经过运算之后透过DALI网络调整LED灯具输出功率。

15. DALI Bus 24盏 DDL+灯 DDL+灯 安装于轻钢架天花板中 Linux 控制主机 AO-1202 ZigBee传感器 RS-485 USB AO-1207 ZigBee收发器 LAN 安装于机房 安装于教室桌面 Ethernet Router 教室共享配件总配置图 ZigBee传感器 ZigBee传感器 ZigBee传感器 ZigBee传感器 ZigBee传感器 ZigBee传感器 ZigBee传感器 ZigBee传感器

16. 灯控网络配置方式 • 教室内 24盏DDL LED 智慧调光灯。 • 一个灯控回路。 • 一个6按键场景开关，在教室入口处的墙壁上，执行以下灯光情境功能。 • 全开 • 投影 • 全关+PIR启动 • 三组使用者自定义场景 • 联机到中控主机，可设定排程来控制。 • 透过上网设备(手机、平版、笔电)连接到中控主机，进行控制。

17. 无线传感器的配置方式 • AO-1506 Digital ZigBee Sensor 4组: 搭配磁簧开关与LED显示灯，中控系统可以知道哪一个门窗没关好，并且用LED灯指示出来。 • AO-1505 Analog ZigBee Sensor 8组: 搭配温度湿度照度SENSOR 分布于天花板上，实时监控天花板上温度湿度照度 的分布情形。 • AO-1505 Analog ZigBee Sensor 8组:搭配温度湿度照度SENSOR 分布于教室桌面上，实时监控人员位置温度湿度照度的分布情形。

18. 中控系统软件规划 • 可使用计算机或智能型手机联机控制：透过浏览器的功能，多人联机到控制主机，同时可以浏览状态和控制。 • 控制软件功能包含监控程序和浏览程序两类。 • 监控程序功能: • 多回路联机监听 • 网路灯具命令接收和发送 • 定时询问灯具状态和数据库更新 • 传感器串行端口数据接收和数据库更新

19. 中控系统软件规划 • 浏览程序功能: • 平面布局：提供开关灯和调光动作、与传感器的输入读数显示和输出控制。 • 回路状态：提供检查回路状态及联机。 • 情境控制：提供已设定的灯光情境功能播放。 • 排程编辑：提供定时执行情境的播放。 • 系统设定：包含回路设定、时间设定、灯光情境设定、平面图设定、查询时间设定等。

20. 综合功能 • 物联网整合系统实验共享配件，将可以有效协助学员进行各项实验，例如: 自动调光，自动温度调节，入侵检测，远程遥控等等。

21. 结论 • 台湾也拟订了「i236」计划，利用ICT（Information & Communications Technology，资通讯科技）的普遍性与先进技术，让每个人都能随时随地享受e化服务的优质生活。 • 「i236」计划未来5年内将在台湾北、中、南、东各建构一个科技应用开放试验场域，以智慧小镇（Smart Town）与智慧经贸园区（i-Park）为推动智慧生活科技应用开放场域的二大推动主轴；于该场域内将整合运用三种网络系统（宽带网络、数字电视网络与感知网络等），推动舒适便利、农业休闲、安全防灾、医疗照护、节能永续、智能便捷等六大领域智能科技应用。

22. 教室智能灯具的控制方法 Lecturer: 鍾仁峰 Email: jfchung71@gmail.com

23. 照明控制 桃园职训中心102年度节能规划师班 配合时序控制器：可于预定的时间自动地对照明环境作模式切换，或灯具的明灭控制，避免因忘记关灯而浪费电能。例如上班、下班、午休时间之照明自动点灭。 配合昼光感知器：当太阳光线足够时，可自动地调降靠窗灯具的亮度或关闭灯具。 热感开关：宜装置在办公大樓的小型会议室会客室、厕所…‥等场所，单独使用热感自动点灭，有人时自动开灯，没人时自动关灯，既方便又可避免浪费能源。

24. 照明控制 桃园职训中心102年度节能规划师班 • 附感知器之自主控制型灯具：可自主控制灯具之明灭或调节亮度： • 附感热开关感测來自动点亮灯具；人離开后，经过设定时间，自动熄灭灯具，可避免浪费能源。 • 附亮度检知器可感知周围亮度，当周围亮度太暗时，自动调亮灯具亮度：当周围亮度太亮，自动调暗灯具亮度，可节省能源。 • 整体照明控制系统：如照明中央监控系统、二线式照明控制系统等，配合办公大樓作息变动需求，加以监控管理，可节约照明用电30%。

25. 智慧电网节能控制方法 感测网络 网络存取 装置控制 嵌入式 智慧电网 WAN 桃园职训中心102年度节能规划师班

26. 调光照明普及化方案 桃园职训中心102年度节能规划师班 • 调光照明三优势：全智能调光电子安定器 • 全智慧调光安定器装入灯具即可线性调光 • 群控设计:无需其他中控装置，简便达成多区块、多功能及无限盏數的群体调控 • 全范围调光（100~0% ），适用全球电压（100~240V）

27. DALI可调光荧光灯方案 桃园职训中心102年度节能规划师班 • 荧光灯是目前应用最广的照明灯具，调光功能是其目前发展的趋势。一般具有PFC (功率因素校正) 、DALI的可调光荧光灯是由PFC专用IC、调光控制专用IC、DALI转接MCU此3部分构成，有少数的设计是把PFC和调光控制IC集成为一体，合成2部分的结构。另一种是DALI可调光荧光灯方案，是把这3部分都集成在一起，实现以下功能： • 单芯片实现PFC、DALI、调光功能，调光范围10~100% • 硬件实现PFC跟踪，算法简洁，PF≥0.99 • 红外线、RF、环境光线、人体感应等多种控制接口扩充 • 灵活地实现多种功能

28. DALI 的特色 桃园职训中心102年度节能规划师班 數位可寻址照明界面:IEC 62386国际标准通信协议 安装容易：电源线与 DALI 讯号线可用于同一条缆在线 无极性：DALI 控制讯号线无须分正负极(+/‐) 稳定的调光功能：數位讯号一致，控制不受干扰 分布式概念：主要的功能參數储存于DALI装置组件 应用具弹性，靈活度高：群组分配透过參數而非实体回路 具备狀态回馈功能 系统成熟稳定：与其他系统兼容性大

29. DALI 的应用 桃园职训中心102年度节能规划师班 DALI 为一种距离可达300M并使用两芯控制线直接将灯具与控制组件连成网络的异步传输系统，接收端无极性抗噪声能力强，这是它的一大优点，不会在安装时有错的可能。 将非灯光组件如电动窗帘、红外线控制器等受控组件加入网络中，如此可轻易构成各种智能化系统。

30. 星状网络 DALI 讯号 网桥 桃园职训中心102年度节能规划师班

31. 串接网络 DALI 讯号 网桥 桃园职训中心102年度节能规划师班

32. 群组分布式网络 DALI 讯号 网桥 桃园职训中心102年度节能规划师班

33. 多回路网络 485回路 DALI 讯号 网桥1 DALI 讯号 网桥2 桃园职训中心102年度节能规划师班

34. 房间内单回路控制 Max 64 address per DALI LOOP, MAX 300m 桃园职训中心102年度节能规划师班

35. 建筑物内连接方式 桃园职训中心102年度节能规划师班

36. DALI 控制通讯 桃园职训中心102年度节能规划师班

37. 二线式讯号线 DALI AC电源 DDL-32-40-CB AO-1505/A Sensor Watt-hour Meter Sensor AO-1505/A AO-1302P AO-1503-232 AO-1503-485 AO-1507 AO-1506/A AO-1503/A AO-1202 AO-1305 AO-1207 摩登管家中控软件 Ethernet Router ON/OFF Switch Internet Ethernet DALI Tool Box 智能电子物联网应用介绍 Products: http://www.apacoe.com.tw 桃园职训中心102年度节能规划师班