2021智慧城市展直擊:新北市警察靠AI頭盔過濾可疑車輛,臺北市與業者聯手測試智慧水表
新北市警察局利用AI智能頭盔,協助員警騎機車巡邏時,快速辨識路上的汽機車車牌,過濾路邊的可疑車輛;臺北市則和多家廠商合作,以實際的公有國宅作為業者智慧水表技術的試煉場域。
文/蘇文彬 | 2021-03-26發表
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聯合國預測,2050年全球將有2/3的人居住在城市,高密度的人口居住,意謂著城市在交通、安防、教育、民生等各方面需要高度的智慧化管理才行。本周舉行的2021智慧城市展,國內不少廠商、市政府參展,展出智慧城市的最新應用。
在智慧城市展中,不少業者展示無人機應用,從道路、橋樑等公共基礎設施的巡檢、企業廠區的空中巡檢,到智慧農業協助噴灑農藥等等。新北市警察局也展示最新的無人機應用,他們在去年成立國內第一支警用無人機隊,可應用在刑事、環境、交通及救災上,結合AI辨識人、車或特殊物件,用於犯罪偵防、環境監控、路況車流分析,以及災難救援上。
而在此次智慧城市展中,除了展示警用無人機,還有另一項最新應用,警察智能頭盔,去年新北市警局開始一項專案,名為警蜂計畫,警局花費200萬元採購40頂智能頭盔及後端系統,每頂頭盔前方均配置了一個鏡頭,當員警騎機車巡邏時,頭盔上的鏡頭同時紀錄街道畫面,並將影像傳到頭盔後方的小盒子。
警用智能頭盔前方的鏡頭,頭盔後方則有一個小盒子,負責辨識比對汽機車的車牌:
這個小盒子發揮邊緣運算的功能,內建電池及4G連網功能,可即時過濾比對鏡頭紀錄的影像,以AI辨識鏡頭紀錄的影像,過濾比對路上的汽車,以及路邊併排停放的機車車牌,員警不需要特別擺頭讓鏡頭對準特定的車輛,頭盔就能辨識過濾影像中的車牌,即使是路邊停放機車,只要紀錄到車牌影像,即便是較斜的角度也能辨識、比對車牌,當發現可疑車輛或贓車,頭盔會以語音提醒巡邏的員警,相較之下,目前警察騎車巡邏,需要手動輸入車牌,智能頭盔大幅提升員警的工作效率。
現場展示人員解釋,頭盔後方配置的小盒子採用Android系統,除了具備邊緣運算功能,比對過濾車牌之外,還能連接4G行動網路,將比對結果回傳至警局後檯,也能接收警局更新的可疑車輛清單。
目前新北市警局經過測試,警員騎乘警用機車巡邏時,可辨識路上的行車車牌及路邊停放的機車車牌,未來不排除擴大採購警用智能頭盔。
臺北市和多家業者合作試驗智慧水表
臺北市今年也在智慧城市展中,展示智慧城市最新應用,其中在水資源管理部分,北市自來水事業處(北水處)正推動智慧水表,以取代傳統水表,需要每個月或兩個月派人逐戶抄表,根據統計,每年委外人工抄表次數超過1千萬次,未來北水處希望推動智慧水表普及,結合自動讀表系統,自動回傳用水度數,同時降低對用戶的干擾。
為推動智慧水表普及,臺北市從2020年開始便要求新建案,必需採用智慧水表,去年已有6千多戶新建案用戶採用智慧水表。更大的目標是要讓現有約170萬只的傳統水表也能汰換,臺北市已規畫從2020年開始,規畫分12年投入48億元,要將170萬傳統水表汰換為智慧水表。
為了先瞭解國內智慧水表技術,同時提供國內業者場域測試,北水處和多家廠商合作進行實際場域的技術試煉,2019年到2020之間,媒合10組團隊共18家廠商投入智慧水表場域試煉,以北市公有國宅為試煉地點,提供11組共660只表位讓不同團隊進行試煉。
除了智慧水表測試,北水處也建置臺北智慧水網示範區,以高低起伏的丘陵地用水戶,建立智慧水網示範區,因地形因素,在通訊技術上富有挑戰性,試驗如何運用資通訊技術、數據分析,掌握示範區內的用水戶類型、設備使用、安裝、數據回傳等情形,透過數據分析訓練進水模型、漏水預測等應用。
北水處未來規畫再舉行營運測試,希望在不同的場域下找出最適合的管理及執行方式,評估商轉管理的可行性,滾動性調整作法。
在智慧城市展現場,北水處展示各種通訊讀表功能的智慧水表,通訊技術上包括RF、NB-IoT、4G、sigfox等,以及照相、脈衝等讀表技術。
民眾使用智慧水表,現在可透過北水處的智慧水管家,掌握每月用水情形,比較去年同一個月份的用水情形;北水處從後端發現用水異常增加,也能向用戶示警,讓用戶提早發現是否有管線漏水。
新一代公共自行車YouBike 2.0
去年初,臺北市在公館一帶開始試辦新一代的公共自行車YouBike 2.0,目前已在臺北、高雄、嘉義部分地區推廣,YouBike 2.0還只是小規模部署,車輛數量並不多,以臺北市為例,目前只有約600輛YouBike 2.0車輛,約102個站點。值得注意的是,由於YouBike 2.0車輛無法在YouBike 1.0站點還車,因此在2.0剛推出時曾因民眾租用YouBike2.0無法還車,需要到YouBike2.0站點才能還車,致使民眾被收取更多費用而引發不小的批評。
目前較普及的YouBike 1.0,由於車椿需要介接市電,設罝上較為不易,也需佔用較大的空間,而YouBike 2.0最大特色是採用了輕椿設計,不需介接市電,改採小型太陽能面板供電,椿體也更小,可望突破YouBike 1.0設站不易的限制。
另外,YouBike 2.0在車輛上採用車上機,在自行車龍頭的位置裝置車機,民眾租還車,可在車機上選擇使用悠遊卡感應,或是手機QR Code掃碼租借車輛。
車上機利用太陽能面板供電,除了提供租借的功能,車上機還有GPS、通訊功能,並可透過螢幕面板顯示操作文字。由於YouBike 2.0車上機已具備連網功能,因此具備車聯網的基礎,搭配GPS,未來將能蒐集數據、分析,作為城市交通施政的參考。
遠距視訊診療拉近病人和醫生的距離
在智慧城市展中同步展出的智慧醫療區,廣達近幾年積極切入智慧醫療市場,此次他們展示了旗下的雲端智慧醫療服務QOCA,在遠距醫療方面,廣達和臺大醫院雲林分院合作遠距視訊診療平臺,透過該平臺,病人在當地醫生協助之下,將數位五官鏡如眼底鏡、皮膚鏡的檢查影像,和遠處另一名專科醫生分享,該平臺還可整合病人的病歷,方便醫師會診。
這套系統被用於2019年啟動的安心雲林e院聯防體系,由於雲林縣為衛福部公告醫療資源不足的地區,加上國內遠距醫療相關法規鬆綁,臺大醫院雲林分院和成大醫院斗六分院、雲林基督教醫院等幾家醫院及長照機構建立聯防體系,在較為匱乏的醫療資源上建立聯防,降低民眾就醫的奔波之苦。
今年初中華電信也和廣達簽署備忘錄,兩家公司希望以雲林為第一站,向衛福部爭取偏鄉地區的5G遠距醫療經費補助,以推廣5G遠距醫療,未來結合5G將遠距醫療擴大至偏鄉衛生所。
資料來源:https://www.ithome.com.tw/news/143496?fbclid=IwAR2nZAiL3CRdZYRTSIY4h4LB3VlyDO9bR7Ekafcn5g0qlRHqNT2DFq8cVVA
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在物聯網中添加【物】的六種方法
【作者: R. Beddor】 2020年07月09日 星期四
物聯網解決方案通常連接成百上千個邊緣設備,隨著更多邊緣設備的加入,成本和電源管理等常見的設計限制也越來越多。本文將概述物聯網應用中最常用的連接方法類型,並可從中權衡選擇及確定如何在物聯網設計時添加「物」。
如果您正在線上閱讀本文,則很可能是透過蜂巢網路、Wi-Fi或乙太網實現網路連接的,儘管這些連接方法在消費性電子產品中應用廣泛,但與物聯網(IoT)邊緣節點並無太多關聯。與消費性產品不同,大多數的邊緣設備不用檢查電子郵件(很幸運)或播放串流電影,因此這些設備無需具備這些產品所使用的高資料速率。
物聯網解決方案通常連接成百上千個邊緣設備,隨著更多邊緣設備的加入,成本和電源管理等常見的設計限制也越來越多。在這種規模下,產品與互聯網的連接方式將決定該解決方案的成功與否。
本文將概述物聯網應用中最常用的連接方法類型。請按照本文權衡選擇及確定如何在物聯網設計中來添加「物」。
[1] 乙太網
乙太網是一種將「物」連接到「網」的快速可靠的方法。乙太網常見於工業和建築自動化行業,尤其適用於在同一網路中包含許多節點的系統。
由於乙太網採用實體接線方式,因此本質上也是一種非常安全的連接方法。還可以使用乙太網電纜,透過乙太網供電(PoE)方式為設備供電,這樣便無需再使用單獨的電源模組來為終端設備供電。
但是,實體接線確實也帶來了巨大的設計挑戰,而且並非適用於所有應用。透過乙太網連接的節點必須靠近路由器,即使在家庭和建築自動化等短距離應用中,乙太網電纜的規模也同樣龐大,如何管理和隱藏纜線是一項重大挑戰。在現代建築中,自動照明系統在施工時使用實體接線方式,但是在未採用相關設計的建築中安裝乙太網物聯網系統通常是不可行的。
[2] Wi-Fi連接
作為網際網路連接的必備工具,Wi-Fi的無線特性極具吸引力。Wi-Fi受到主流設備的廣泛支援,並且不像乙太網一樣存在實體接線限制。
儘管具備普遍性,但是將Wi-Fi功能添加到嵌入式設計中通常很複雜。Wi-Fi之所以有吸引力是因為其無需接線且速度很快,但這種方法也存在安全性漏洞和功耗問題。因此,進行基於Wi-Fi的物聯網設計時,工程師需要在安全性、功耗和成本方面做審慎的權衡。
幸運的是,現在已經有解決方案能夠幫助工程師克服這些障礙。使用針對物聯網優化的Wi-Fi模組,有助於簡化設計並節省開發時間。諸如WINC1500等模組經過全面認證,支援安全協議,而且針對電池供電設備進行了優化,可在不影響成本和功耗的前提下實現Wi-Fi連接。
[3] LPWAN
低功耗廣域網路(LPWAN)在消費性產品中不太常見,因此可能不為人熟悉。物聯網應用的很大一部分是廣域應用,例如環境監控。
使用物聯網進行環境監控的優勢,在於我們可以監控鄉村、近海和通常無法進入的區域,而問題就在於這些地點位於鄉村、近海和通常無法進入的區域,例如無法給漂浮在馬里亞納海溝中的設備快速充電,也無法在撒哈拉沙漠裡連接到Wi-Fi。
典型的LPWAN使用範圍約為10公里左右。資料傳輸速度非常慢,但是,除非物聯網解決方案在檢查電子郵件或播放流媒體視頻,否則不太可能需要高速連接。
儘管常用於農業和偏遠地區,但LPWAN並不局限於此。LPWAN在城市中的利用率正不斷增長,例如用於跟蹤拍賣場中車輛的LPWAN應用,已成為北美最大的商用物聯網部署之一。
有兩種常用的LPWAN協議:LoRaWAN(源自長距離,也稱為LoRa)和Sigfox。兩者之間的一大差異是成本,Sigfox是一項基於訂閱式的服務,其工作方式與蜂巢式網路類似。如果Sigfox在所在的地區可用,則可以透過訂閱本地供應商的服務實現連接。而使用LoRaWAN時,開發人員可以透過創建「自助式」網路省去訂閱費用,但是大多數人仍會選擇使用本地網路供應商的LoRa閘道基礎架構,並且按照使用量付費。
[4] 蜂巢式網路
除了農村深處和偏遠地區,蜂巢式網路可以覆蓋其餘所有地方。對於需要此類覆蓋範圍的嵌入式系統,蜂巢式網路是唯一的選擇。但是蜂巢式網路十分昂貴,必須先選擇網路供應商,而且只有在透過政府監管部門批准後,才能建立自己的網路。對於每個節點來說,嵌入式元件和供應商訂閱的高昂成本,通常會抵消蜂巢式網路廣泛的覆蓋範圍所帶來的優勢。
也就是說,需要權衡使用蜂巢式網路連接「物」和每月為手機服務付費的利弊。物聯網專用的蜂巢式網路正如雨後春筍般興起,與LPWAN形成競爭之勢。LTE CAT-M是一種快速發展的物聯網蜂巢式網路。其中「M」代表「機器」,該網路針對物聯網進行了優化,是一種速度、成本和功耗更低的解決方案。不過,這樣可能會讓手機費用很高,CAT-M計畫的收費標準約為每月7美元,僅提供5 MB的資料。蜂巢式網路物聯網連接的其他選項,還包括CAT-0、CAT-1和新推出的NB-IoT(NB表示「窄頻帶」)。
5G的推出有望推動物聯網領域的創新。儘管5G的價格要比針對物聯網的網路更高,但其更快的速度可以進一步推動尖端物聯網應用(例如自動駕駛汽車)的發展,5G的覆蓋範圍遠遠不及LTE或3G,但仍在不斷擴展。一些行業分析師預測,在未來五年內,5G的使用量將占到全球人口的20%。
[5] 衛星
蜂巢式網路可以覆蓋大多數人口稠密的地區,但是,要如何在偏遠荒涼的地區實現網路連接呢?
衛星連接可用於物聯網應用,例如蜂巢式服務無法覆蓋的地球偏遠地區的運輸物流。雖然隨著衛星技術的發展,情況有望發生變化,但是開發衛星物聯網應用並不像開發其他連接選項那樣容易,許多衛星服務會留作國防用途。
[6] Bluetooth連接
對於藍牙(Bluetooth),您可能並不陌生。Bluetooth Classic和Bluetooth Low Energy (BLE) 的最大範圍均在100公尺以上,但通常用於相距不超過幾公尺的設備。日常生活中,藍牙在手機和電腦配件中隨處可見,廣泛應用於耳機、鍵盤和顯示技術。
得益於低功耗(BLE的功耗尤其低)、廣受支援並且可以快速配對的特性,藍牙非常適合消費性電子產品。與Wi-Fi不同,藍牙不會直接連接到互聯網,需要設置閘道才能接入互聯網,雖然自行設置閘道聽起來很麻煩,但通常操作起來就像使用手機連接Wi-Fi一樣容易。
最近更新的藍牙5.0版本擴展了藍牙的範圍,可以在家庭網路中使用,儘管Bluetooth Classic和Bluetooth LE通常用於連接僅相距數公尺的設備,但整個家庭都可以透過藍牙5.0實現互聯,應用範圍的擴展幫助藍牙成功進軍家庭自動化、照明和工業應用領域。
建議
這些連接方法的主要變化趨勢是簡化實施過程,Wi-Fi和藍牙等常用網路通常是評估和探索IoT設計的最簡單方法,這些網路無需自行搭建閘道或向供應商付費。
消費者可以使用多種Wi-Fi和藍牙原型模組,其中很多都提供開放原始程式碼和程式設計教程,我們建議使用連接模組,因為這樣會使設計更加靈活,當需要針對不同的網路調整設計時,可以更換模組,而不必從頭開始。
簡化設計流程
連接到網際網路只是物聯網設計流程的一部分,物聯網系統應具備以下三個元素:智慧、連接和安全,這些元素分別對應於三個電子元件:微控制器(MCU)、連接模組和安全元件,物聯網設計的挑戰在於如何整合上述三種元件。
Microchip的AVR-IoT WG開發板是精簡型Wi-Fi開發平台的一個範例,這款開發板經過預先的配置,可以安全連接到Google Cloud的物聯網平台,透過將安全元件、Wi-Fi控制器和MCU整合在同一塊開發板上,可以省去許多瑣碎的設計工作,直抵問題核心:以創新和快速的方式將物聯網產品推向市場。
Arduino Uno WiFi Rev 2同樣能夠提供智慧、連接和安全元素,Arduino擁有一個活躍的原型設計社群,線上提供了許多使用教程和開放的原始程式碼。
MikroElektronika click boards是快速原型設計模組,可直接連接到AVR-IoT WG開發板,或透過Arduino Uno WiFi R2的Shield板實現連接,這款模組提供多個連接click板(包括各種LoRa和藍牙模組),可在原型設計階段向物聯網設計中添加連接。
Arduino和AVR-IoT WG開發板等用戶友好型工具,顯著降低了構建物聯網設備的難度。無論是一位嵌入式設計人員、製造商,或只是一個對此領域感興趣的網路粉絲,都可以建立一個物聯網的網路。這種強大的無障礙性再加上日益緊密的網路世界,確保了連接將持續以前所未有的方式,推動網路世界的進步。
附圖:圖一 : 物聯網(IoT)由連接到同一網路的成百上千個設備組成
圖二 : 作為消費性電子產品優先考慮的互聯網連接選項,Wi-Fi具備高速和無需接線等優勢。
圖三 : LPWAN能夠完美應用於農業領域,因為這些網路能夠以極低的功耗覆蓋大面積區域。
圖四 : 雖然衛星適用於蜂巢式網路服務無法覆蓋的偏遠地區,但目前商用物聯網很少選用。
圖五 : AVR-IoT WG開發板經過預先配置,可以安全連接到Google Cloud。
圖六 : MikroElektronika BLE2 click板可輕鬆整合到許多通用開發平台中。
資料來源:http://www.ctimes.com.tw/DispArt-tw.asp?O=HK4797B951MARASTDC&fbclid=IwAR3_OtyFVmk5i0ZfxLYXWDZUkEiA-BiVsDSQmv9B4LcZnntfyUARsRBeXUI
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#物聯網IoT #蜂巢式通訊 #機器對機器M2M #LTE-M #NB-IoT
【低功耗 LTE 可能帶來「大規模的 IoT」部署?】
蜂巢式技術的覆蓋範圍比任何其他無線技術更好,強大的通訊協定以及用於蜂巢式通訊的頻譜分配的監管、許可和管理所實現的品質服務保證 (QoS),進一步強化了這些優勢;這已引起了負責建設物聯網 (IoT) 工程師的注意,有望把遠端低功耗廣域網路 (LPWAN) 的 IoT 感測器直接連接到雲端。另外,蜂巢式技術可當作 LPWAN 基礎,而 LPWAN 可充當由低功耗藍牙或 Thread 等短距離無線技術支援的區域網路 (LAN) 的雲端閘道。但在此之前,還有一些工作要進行。
蜂巢式數據機已找到將昂貴遠端資產連接到雲端的利基市場,例如,用於控制智慧配電網的農村智慧電子設備 (IED) 會定時透過蜂巢式數據機將資訊發送回控制中心,但它們不適合 IoT 應用。首先,許多 IoT 使用正在逐步淘汰的傳統 2G 網路,這些舊技術 2025 年前便會消失。其次,蜂巢式 2G、3G 和 4G LTE 數據機很貴,體積龐大且功耗大——因為它們必須設計為符合電訊標準協會的第三代合作夥伴計畫 (3GPP) 之中,用於更高類別 (更高輸送量) 操作的規範。
3GPP 在 2015 年發佈其第 13 版本的規格時,將數據機類擴展到 LTE 類別 M1 (LTE-M) 和窄頻 (NB-IoT)。這一舉措鼓勵開發用於 IoT 應用的 4G LTE 數據機,這些 IoT 應用是使用更高類別單元時難以實現的。許多廠商認為,LTE 和 NB-IoT 數據機是最有機會實現 LPWAN 的快速大規模部署和加速 IoT 的發展的技術。因為 LTE 是一個開放標準,在 RF 頻譜的許可部分運行;利用現有基礎設施覆蓋以及具有共存機制,這個共存機制允許擴展每個基地站的高節點數。
相比之下,與之競爭的 LPWAN 私有技術包括由某些公司擁有和控制的元件,當其他供應商採用時要繳付許可費用、且產品差異化空間會受到限制;此外,因為這些頻譜是共用資源,在未經許可的 RF 頻譜分配 (通常在低於 1 GHz 頻率) 中很難實現共存性。根據電訊設備製造商愛立信等公司和 GSMA 的看法,低功耗 LTE 可能帶來「大規模的 IoT」部署;愛立信更進一步指出,到 2023 年蜂巢式技術將迅速擴展到助力 18 億個 LPWAN 連接設備中的 75%。
延伸閱讀:
《為甚麼低功耗的蜂巢式技術將可支撐物聯網?》
http://www.compotechasia.com/a/ji___yo…/2018/0709/39352.html
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