CEATEC 2011：智慧城市篇

Post by Emily

承「綠色節能篇」所述，電力管理系統分為很多個層次，針對住家內部的是「家庭能源管理系統」（HEMS，Home Energy Management System），將家中的電器產品透過網路連結，並進行控管。若將此套管理系統延伸至住家之外，將大樓的電力、照明、空調、排水等系統串連進行管理，稱為「大樓能源管理系統」（BEMS，Building Energy Management System）。若再進一步將範圍擴大到社區，將社區中的住宅、大樓、工廠、醫院、交通等各種型態的能源系統透過網路連結在一起，進行區域化的大範圍控管，稱為「社區能源管理系統」（CEMS，Community Energy Management System）。

這樣的系統除了能夠進行能源控管，還能夠將各系統的資訊匯集到雲端，可以針對各系統的狀態進行分析，了解各系統的運作需求，幫助系統管理者進行資源分配及規劃，並透過網路的資料傳送，提供更即時的服務。各大廠紛紛推出以社區能源管理系統為基礎概念的「智慧社區」（Smart Community），希望能夠透過科技的輔助，帶給人們更為便利的生活。

Toshiba Smart Community

Toshiba的智慧社區系統，由住宅、工廠、交通、能源、醫療等部分組合而成。在住宅的部分，除了綠色節能篇提過的家庭能源管理系統，住家也可以與醫院系統連結，組成遠距醫療系統，住家會有簡單的醫療測量設備，人可以在家中透過網路將心跳、血壓等相關資訊傳送至醫院系統，醫生可以在醫院透過網路隨時監控病人的身體狀況，有異樣時也可即時發現，即時進行病情控制，或提醒患者到醫院看診。

此外，未來在規劃都市時，會在醫院附近規劃高齡住宅區，方便高齡居民使用醫療資源，也便於醫療人員就近照護。遠距醫療系統除了連結患者與醫院之外，也包括醫院與醫院之間的系統，可以做醫療資源共享，當有患者需要醫療團隊共同會診時，也可以透過遠距醫療系統做跨醫院的合作，讓患者得到更完善並且更有效率的治療。

能源系統也是智慧社區系統的重要部分，未來的世界會以社區或城市為一個單位，社區會有自己的能源系統，管理並提供整個社區的使用，包括電力、水資源、空氣等自然資源的處理。除了廣泛用於住家的太陽能發電之外，Toshiba提出水力、沼氣、風力、地熱等各種利用天然資源發電的方式，在不造成環境負擔的情況下發電，沼氣發電甚至有助於自然廢料的處理，減少汙染。

水資源系統也是社區必備的部分，為了減少水資源的浪費，Toshiba積極開發海水淡化及汙水處理的技術，將海水及使用過的廢水轉換為可以使用的淡化海水及再生水。各種來源的水資源用途有所不同，淡化海水以農業灌溉、養殖為主，再生水則以清洗用水、空調冷卻循環用水等功能為主，一般用水則提供家庭使用。由於各種處理方式的水資源成本不一，海水淡化成本較高，且須耗費大量能源，但取得相對容以；再生水處理成本較低，但所能應用範圍較為有限。系統會根據不同的需求自動供給最適合的用水，讓消費者以最便宜的價格取得，也不會造成水資源的浪費。

有鑑於高居不下的二氧化碳排放量，許多國家都有開發二氧化碳淨化，以及回收再利用的技術，但多使用化學原料。Toshiba提出「植物工廠」的概念，工廠由大量植物所組成，將回收的二氧化碳，輸送到植物工廠中，經過光合作用，將二氧化碳轉換為氧氣，以最接近天然的方式將廢氣回收再利用，並達到淨化空氣的效果。

交通也是所有都市所共同面臨的問題，Toshiba推出的智慧交通系統，所有的車輛都透過系統自動駕駛，系統會根據路況調整行駛狀況，例如隨時保持與前後車輛的距離，有電車時讓電車先行通過，發現前面路段壅塞，改走其他較為通暢的路段等，透過系統的控管，降低人為事故發生的機率，並盡量維持整個社區的交通暢通。此外，大眾運輸工具的搭程費用也與前篇提過的充電費用一樣動態調整，上班時間的尖峰時段收費較高，離峰時段收費較低，藉由這樣的機制疏散人潮，避免上班時間人流過高的現象。

工廠廠房也是容易造成環境污染與資源浪費的地區，在Toshiba的規劃中，未來工廠內部會大量加裝攝影機及感測設備，隨時監控整個廠房及辦公室，攝影機搭配感測設備可以偵測廠房中員工的狀況，隨時進行照明及空調的調整，例如午休時間，大家出去吃飯較少人在辦公室，系統就會調低照明及空調；下班時間過後系統偵測到廠房內已經沒有任何員工，就會自動關閉照明及空調系統，除了減少能源的浪費，亦可保障廠區／辦公室的安全。

而除了辦公室內部，在商品物流的部分，為加強管理上的效率，未來每個商品上面都會有專屬的條碼標籤，透過RFID、NFC等辨識相關技術，讓商品在倉儲、運送等流程上都可以做更有效的控管。例如可自動辨識，將不同的商品輸送到不同的貨櫃，可以節省多於的人力，並降低人為失誤的機率，此外，若商品在運送過程中發生任何問題，也能夠精確發現問題點，幫助商品物流的管理。

而這樣的智慧社區系統，還可以透過網路，與其他的社區相互連結，組成智慧城市（Smart city）。

Panasonic：藤澤智慧城市（Fujisawa SST）

Panasonic開發智慧城市態度積極，自2010年開始，與三井不動產、住友信託銀行、日本設計、Orix等企業合作，耗資超過七億美元，在日本神奈川縣藤澤市的Panasonic舊工廠廠區，進行智慧城市的建設，此智慧城市中包括電力系統、情報系統、以及各種智能服務，預計於2013年完工，並希望在2018年時能夠有3000位以上的居民進駐。

藤澤市是完全重新規劃建造的城市，在空間規劃上特別注意通風，包括建築物之間的間隔及方向；大量栽植樹木及綠地，促進光合作用；道路採人車分離的設計；建築物的設計考量太陽能板的配置，盡可能使用所有能夠接收陽光的地方；管線地下化，維持舒適的生活空間。

這個城市以資訊網及電力網為基礎，各種設備上的資訊都可以透過網路傳遞，各處的電力也可以透過電力系統傳送至最需要的地方。透過資訊網及電力網，藤澤市可以提供下列各種智慧服務。

1. 能源系統

在藤澤市中，從一般住宅、公共設施、停車場、公寓、商業大樓、工廠等各種建築設施，都採用上篇所提到的智慧電力系統，所有建築物屋頂均附有太陽能板，以供應城市中的用電，並且可以隨時透過電腦、智慧型手機等各種設備監控城市中的用電情況。而系統也會根據城市各區域的用電狀況進行電力的調配，例如白天商業及工廠區用電量較大，就將住宅、公寓多餘的電力輸送來補充用電量；上下班時間充電站使用量較大，則用工商業區因下班之後多餘的電力來支援，透過這樣智能調配的方式，平衡整個城市的用電。

2. 健康管理

藤澤市的醫療資源也透過網路形成遠距醫療系統，透過各種終端測量器材，將居民的心跳、血壓等各種生理數據傳送至醫院供醫生隨時監控或進行診斷，醫生也可以根據患者的身體變化狀況，調整用藥或治療方式，讓醫療照護更為即時與完善。除了疾病醫療之外，有鑑於社會大眾對於外貌的重視程度與日俱增，美容美體也成為健康管理服務的一環，例如提供護膚諮詢、遠距運動教學、減肥食譜規劃等服務。

3. 居家安全監控

藤澤市的路燈採用LED燈管，較為省電，此外，全面佈建攝影機及感應器，對街道及社區做全面性的監控，以確保居住安全性。

4. 行動充電系統

為減低環境的污染，藤澤市也全面採用電動車，不會排放廢氣，也更為節能。由於全面改為電動車，因此藤澤市中也設立有停車場及充電站，供車輛在外電力不足時可充電用。

除了Panasonic規劃的藤澤智慧城市，目前世界各國也紛紛致力於智慧城市的建置與開發，如日前才在西班牙獲得「智慧城市獎」的橫濱智慧城市計畫、中國大陸的天津生態城、大連生態科技創新城等，都著手打造以「智慧」及「綠能」為概念的城市。

Hitachi：次世代智慧城市（Next generation smart city）

Hitachi的智慧城市是建立在資訊、水、通訊、能源及交通系統等基礎建設之上，透過基礎建設，系統之間能夠做更有效的連接，提供居民更舒適的環境。能源系統會連接各種發電設施，除了火力、核能等目前的主要發電來源之外，還包括其他新式的電力來源如太陽能及風力發電等，如果原來發電系統受到如年初311核災影響而受損，就還有其他替代能源可以使用。而各種電力均可透過電力網互相傳送支援，達到能源使用的平衡。

交通系統則連接所有的交通系統，包括鐵路、公車、汽車等，系統會提供使用者各種車班資訊，以及能夠最迅速到達的路線，並隨時根據路況調整到達時間或行進路線，引導乘客或駕駛選擇較方便的搭乘方式，例如某些路段塞車時，引導駕駛改走比較不易塞車的路線，或是例如捷運發生事故，比須改搭其他交通工具時，即時給予乘客相關轉乘資訊，適時紓緩交通，並提供乘客最有效的服務。

水系統包含都市中的飲用水系統、淨化系統、汙水處理系統、工業用水等部分，整合在一起的水系統可以讓各種水資源做最有效的處理，並各自輸送至須要的地方，例如處理過後的再生水可以輸送至農田或工廠，進行再次利用，除了避免水資源的浪費，還可以減少廢水排放至河川及海洋中的廢水量。

資訊系統則是上述系統的基礎，資訊系統可以蒐集上述各系統中所有的資訊，並進行分析與運算，以隨時提供各個系統或終端使用者，讓各系統與使用者都能隨時掌握即時訊息，進行動態調整。

目前Hitachi次世代城市概念已在全球多處如日本青森、沖繩、夏威夷、大連、墨西哥、西班牙、印度等地，進行實驗性建設。

Hitachi的智慧城市系統中，很強調將資訊系統與交通系統、能源系統等其他基礎建設連結在一起，提供更完善的服務。為了提供消費者無縫的使用環境，Hitachi特別展出車用系統（CIS，Car Information System）與家庭電力系統（HEMS）結合的應用，連結消費者在家中及車上的通訊系統，此外，此系統也與租車公司連結，消費者也可以透過此系統使用租車服務，租車公司會根據訊號發送地點，搜尋最接近消費者所在地的車輛供消費者租用。

透過這個系統，消費者可以在車上操控家中的電力系統，夏天可以在回家的路上先打開空調，設定冷氣溫度；冬天甚至可以設定準備好洗澡的熱水（日本人有泡澡的習慣）。車輛的電力可以與家中的電力系統相通使用，回到家中後，車輛剩於的電力可以輸送回家中的系統使用，待半夜家人都睡了之後再讓車輛進行充電。即使在外，家人也可以從家中系統或行動裝置確認車輛的用電狀況、所在地點、還有多久回到家等資訊，讓家人隨時了解用車者的情況。此外，透過此系統，可將家中的音樂傳送至車中，與出門在外的家人一起分享。

NEC M2M solution：CONNEXIVE

CONNEXIVE是NEC提出的以M2M（Machine-to-Machine）為基礎的次世代雲端服務，其實與物聯網的概念雷同，透過網路將所有的東西相互連結，並將資訊儲存在雲端，做更有效、更智慧的管理。而M2M的概念可以進一步應用到各個領域中，包括農業、交通、物流、製造、醫療等。

例如應用在農業上，可利用感測器，監控農場、田地的土壤、溫度、濕度的栽植條件，隨時進行調整，打造最適合植物的環境。而各種生長條件，以及植物成長狀況等資訊，也都會傳送至雲端，讓學者進行研究分析，幫助作物品種的改良、培育方法的改善等。由於有感測器的監控，因此可以用機器取代人力，對農場進型電腦化的控管，例如溫度超過多少就必須灑水，濕度超過多少就停止，多久進行施肥等等，均可進行量化控管。

CONNEXIVE系統也包含電力網的部分，與其他品牌推出的電力網概念相似，CONNEXIVE的電力系統也利用感測器，測量溫度、濕度、二氧化碳排放量等環境數值，系統會根據這些數值，對用電狀況進行調整，對電力進行資訊化的控管，避免電力的浪費。

製造業的部分，製造業需要大型機械，並且經常需要到艱困的環境進行作業，但若機器在通訊、交通不便的地方發生問題，在處理上就會非常麻煩，例如美國的公司派器械到非洲去，被困在非洲的叢林中，就會變得難以處理。因此未來在製造業中也會廣泛應用M2M的技術，在器械上使用感應器，讓企業主可以隨時掌控機器的所在地點、操作狀況，有問題時也能隨時調整或支援。

健康館裡也是現代人非常需要的一項服務，除了先前提到的將血壓、心跳、體重等各種生裡資訊傳送至醫療系統提供醫生診斷之外，CONNEXIVE的系統還會透過感測器紀錄使用者的各種活動，如走路、跑步等，並進行初步分析，使用者可以每天晚上到系統看自己一整天的活動、飲食紀錄，並根據自己的需求（如：為控制血糖或減肥），檢視是否有需要調整之處。

當然，這個系統也可以遙控所有的3C終端產品，包括電視、電腦、平板裝置、智慧型手機、相機、遊戲機等。

其他相關應用

Sharp在家中的系統中加入「居家安全」的部分，在家中安裝攝影機，系統可以進型臉孔辨識，確認是否為家人或熟識的人，辨識的資料也會傳送至雲端系統中，同時家人也可以透過其他裝置觀看，例如只有小孩在家中，若有人按門鈴，爸媽也可以透過智慧型手機從公司觀看門外的人是誰，並指示小孩是否可以開門，以確保居家安全。

此外，隨著網路及雲端系統的成熟，許多廠商也推出資料蒐集與分析的服務。Fujitsu的EDMS（Energy、Data、Management、System），就比其他廠商多了「data」的概念，透過Fujitsu旗下的各種產品，包括電腦、手機、平板、車用通訊器材及伺服器等，蒐集資訊傳送至伺服器，並提供後續的分析服務。例如應用在交通領域，Fujitsu希望可以透過各種交通資訊的分析，降低交通事故的發生機率。

NTT Docomo也利用其行動設備的優勢，推出各種統計資訊的服務，例如透過手機與基地台的連接，蒐集人口統計資料，包括全國人口分布狀況，並可以進一步分析各區域人口的性別、年齡的資訊，可以做為交通系統、公共建設或都市規劃的參考依據。此外，Docomo也提供自然環境監控服務，在全日本共4000處設置觀測站，提供密集的氣候觀測，希望能達到災害預防的效果。