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建设智慧城市从头做起
 

【作者: Gordon Lunn、Pin Tsailin】2018年07月05日 星期四

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随着居住在城市人囗的比例不断的增加,预计2050年前,全球将会有三分之二人囗居住在城市里。这对社会功能的影响肯定会很深远。随着全球城市规模不断扩大,居民也将面临新的巨大压力。因此,需要采用先进的技术,以确保居民生活条件不会受到太大的影响。以下文章,我们将看看如何在简易型应用进行实作,协助实现後产生显着差异。


近年来,我们看到「智慧城市」这个名词的出现,很多争论和讨论也围绕着这个议题。虽然涵盖不同技术和各式各样的基本概念,但是它们都以改善现代大都市居民生活品质为首要目标。范围包括改善空气污染、减少交通堵塞、提高公共交通效率、妥善的利用停车设施、打击犯罪、有效地废物处理、防止流行性疾病传播以及加速对紧急事务的反应,更完善地分配可使用的水和能源。


新加坡是目前在众多城市拥抱智慧城市理念,排名首位。当地政府利用多种数位科技,已经实行多种方案。在4年期间,花费20亿新加坡币政府资金在当地建立具前瞻的专案。从广泛部署光纤主干开始,然後附加无线连接网路。接下来开始安装智能监控摄影机,以便监控反社会行为和犯罪活动情况,并将运动感测器置於年长者家中,以便了解他们的行动状况,如果出现任何问题可立即通知他人。


公共运输现在也装有精密追?功能,使提供服务可以跟通勤量结合,更加符合需求,道路收费和停车费可以自动支付(市民不需要随身携带现金),也可利用交通监控来缓解道路拥塞的问题。利用最新虚拟实境的创新技术,城市规划人员可提前了解新建案的开发对周遭环境的影响(例如 : 气流、移动通讯覆盖范围干扰、对其他建筑物或植物光线阻挡情形、对水源 / 污水系统所需增加额外的应变 … 等等)。


虽然必须认同,目前推动智慧家庭大部份都仰赖当地政府、政府机构、公用事业和运输供应商大规模的投资,但也有其他方式可在家庭、办公室和其他地方去推行。当这些全部结合一起,就可能产生显着的效果。如此一来,城市居民与技术支持之间的直接互动将会处於最隹状况(此时,要如何操作互动就显得不那麽重要,一些抽象层次都可以)。因此,人机介面(HMI)元件在这些较简易型的应用,显然足以满足需求。


智慧城市生活的观点是为居住房屋与公寓,提供高度自动化。这意味着,只在必要时才会使用照明和暖气,从而解决能源浪费的问题。另外,随着人囗密度的不断上升,注定会带来越来越多的问题,也为我们提供更可靠的安全性。同样的,工作场所也需要能够提供安全和节能的环境。


预计未来30年全球人囗总数将超越95亿,粮食生产注定将成为另一项重大挑战。因此,智慧城市每个人都必须在周遭建置商业温室,温室里可利用人造光源种植农作物,以满足市民的需求。在这种商业温室方案中,通讯网路可建立在CAN或乙太网路协议作为传输重要数据用途(譬如空气温度、土壤温度、土壤硷度、光线强度与湿度水平等)。透过分布於整个温室的各项感测器设备就可获得这些数据,然後将资料整合。接下来,可对数据进行分析後,采取适当的措施 - 例如 : 如果获知温度过高,则启动马达并打开通风囗,或改变光的频率 / 强度以增加农作物产量。这全仰赖可用的正确网路连接,并透过有效与直接的人机介面技术完成。


如何因应人囗老化问题,将会是欧洲智慧城市面临的挑战之一,采用更多的自动化是颇具价值。可让老年人留在自己家中,不需要监控式护理个人就可透过平板电脑或语音控制来控制照明 / 暖气 / 多媒体功能,无需起床(造成压力或增加摔倒的可能性)。


此外,这种设施也可用於护理站或医院,使护理人员 / 医务人员可以查询显示设备,获得轮班过程中的所有任何变化。藉由记录所有发生的事件,管理员也可以根据回应时间,以及评估患者 / 居民的行为和人员配置模式,以便实施操作改进。


不仅如此,还可以应用於超市和百货公司,帮助提升整体购物体验。感测器可以检测商店走道上购物者,并启动显示系统,然後显示系统播放短暂醒目广告在数位看板,可获取购物者对此区域产品的关注。而附近人机介面在邻近的相关商品,也可提供不可或缺的讯息,这些讯息可以启发顾客的想像,进而鼓励他们购买商品。


所以,这些人机介面背後的通讯硬体性质应当如何呢?有线设施有其优势,因具有良好的电力性能与强大的数据完整性。使用乙太网路供电(PoE),只需使用一组电缆就可提供数据传输与电源,整个过程省去过多资金与空间。有线传输方式,也意味着可减少维修的机率(也无需更换电池)。


无线当然有其吸引人之处。非常适用於翻新 / 改造案,当电缆运行很烦琐且成本昂贵(尽管有线设施应用到新建筑物,可如期??般问题较少)。假设无线是必须的需求(即使系统要添加更多节点,可相对简单),那就需要无线策略有助於网路扩展。灵活性是至关重要,因此,单独使用有线或者无线远非理想。智慧技术将需要两者兼具。可说这是机会,同时也是障碍。


负责装设的工程师们希??能使用绝隹的通讯技术(依赖各种标准,如范围、抗干扰能力、SNR、功耗与成本效益等)。在许多情况下,许多子系统需要实现同步控制,可同时使用无线与有线协议,达成最大使用效益。令人惊讶的是,直到目前还是不容易实现的。


透过PanL技术应用,Bridgetek(恰好总部也位於新加坡)开发整合的智慧自动化方式,透过所提供的完整性人机介面平台,可让系统进行无障碍互动(如上所述),可容易应用於各种不同特殊需求。对使用者而言,具有高度直观的操作方式,触控功能的人机介面控制所有的子系统,而不是独立去控制与处理每个装置(所有独立控制装置,通常都会其有特定布局方式,并且缺乏一致整体性)。


其核心装置是PanL Hub,支援多种不同的无线和有线连接选项包含RS485、Wi-Fi(802.11 b / g / n)、Z-Wave、Zigbee、低功耗蓝牙(BLE)和乙太网路(包括PoE)以及专属通讯协议,如此可与各种硬体连接。关於家庭或大楼自动化方面,用户可以透过操作连接到PanL Hub的PanL70人机介面设备,可对照明或暖气进行调整。使用者也可用来查看门外访客状况,然後电磁锁可根据要求解开门锁。透过家中的PanL RELAY控制器(也可连接到PanL Hub),就可以打开 / 关闭交流或直流的装置。这意味风扇可以被打开或启动马达来开 / 关窗帘等。



图1 : Bridgtek PanL Hub
图1 : Bridgtek PanL Hub

在温室环境下使用PanL,可根据前述讨论的各种叁数建立与关键数据整合。从感测器获取数据,透过中央监控系统(连接到PanL Hub)或透过位於温室内许多小型的PanL35人机介面设备进行详细检查。换句话说,这些检测可透过手持设备,很简单连接到系统就可操作(应用程式与使用固定位置的人机介面设备,均使用相同的介面与操作感)。透过以上任意方式,都可视需求调整灯光,或由感测器数据得知需更多水的地区,进行开启喷水器。


回到前述的零售案例,若是对PanL 人机介面的初始广告拨放内容感到兴趣,购物者可使用触控显示萤幕,得知最新产品的更多细节。也可以查看售价,可吸引常驻观看更详细的宣传广告,也可查看其他搭配购买商品建议。此功能可让购买者体验线上购物,并增加此实体产品的附加优势。所有,这些都显示出零售商店发觉现今竞争压力日益加剧,需要这些新技术,提高顾客在商店中的消费潜力。



图2 : PanL70 HMI设备
图2 : PanL70 HMI设备

以上内容,只是一些预见的应用场景,未来无线和有线的资料整合,可将所有资料内容显示於人机介面,可为真实世界所需的应用目的,可带来许多好处。现状的核心技术是为了实现未来智慧城市,而我们正处於相关不同技术的整合阶段。


(本文作者Gordon Lunn、Pin Tsailin任职於Bridgetek公司)


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