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先進數位化智慧家庭與居家照護
 

【作者: 童裕淇,黃珮雯,陳德誠】   2009年09月04日 星期五

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過去的年代,家庭普遍為男主外女主內為主之傳統型態,然而演變至現今雙薪家庭;白天裡,家庭成員都在外上班或求學的情況下,夜晚下班後又有誰能來準備一份豐盛的晚餐。在炎熱的夏天,悶熱的氣溫下,馬不停蹄的走在每天回家的道路上,會希望到家前冷氣早已降下溫度來。還在上小學的孩子們,常常忘記帶鑰匙或搞丟忘記放到哪去,孩子放學後,父母還在上班的話,孩子該如何進家門。難得能在週休二日全家開開心心出遊,此時老一輩的人常會擔心全家出遊時,要是被小偷光顧則可能因此造成財產上的損失,又開始萌生打消出遊的念頭,間接打亂原本全家人計畫出遊的好心情。



台灣於1993年進入「高齡化」社會,經建會估計2017年與2025年,台灣將分別步入「高齡」社會、「超高齡」社會,屆時子女出外工作,導致無人照護高齡長輩,若請外傭幫忙照顧長輩又恐發生事端。放眼現今的科技,智慧化家庭與居家照護,這種新興科技能解決現在及未來一般人可能遭遇到的難題,使之迎刃而解。



透過網際網路的協助,手上的PDA手機能連上網路,家中的電鍋、烤箱等電子化烹飪器材可以即時啟動,回家前冷氣機即時運轉,忘記帶鑰匙的孩子,可以透過門禁系統的指紋辨識或悠遊卡感應,使大門能自動開啟。出門在外的人們,透過家裡安裝的IP視訊監控系統,就不用再害怕小偷光顧;在有網路環境的地區裡,可以隨時隨地遠端監控家裡的情況,任何風吹草動都會自動辨識,第一時間傳遞消息告知情況。透過網路視訊電話,可以隨時隨地與年邁的長輩寒暄問暖,讓他們窩心不會感到寂寞,在公司上班的晚輩也較能專心於工作上。以前擔心的事,數位化智慧家庭大致上都已經能為大家分擔解憂,現在就請交給智慧化家庭去幫各位實現。



民之所需與政府政策


隨著社會生活型態變遷,科技產品從生活娛樂範疇,逐漸踏入家庭生活,科技商品使用受到過去生活經驗影響。在台灣,邁入急速的人口結構變化,生活型態快速演變,政府於推動智慧家庭大致分成兩大方面,一是家庭環境與科技產品結合之數位家庭,另一為針對家庭成員生活所需的健康照護。對一般民眾而言,在安全監控與健康照護被認為是高度的生活需求,使用安全監控系統,保障生命與財產安全。



健康照護對生活環境的空氣品質、光線與身體健康狀況具高度需求與認同。而大多數民眾對於娛樂休閒、環保、節能等非家庭生活必要方面,需求偏低,而對生活提供舒適、便利的科技商品,如家庭娛樂設備、自動清潔機器設備等,早已深入一般生活當中。安全監控系統又可分為下面項目:




  • (1)監控系統:主要管控人員進出、門禁管制與居家防盜,許多物業保全公司利用監控系統進行安全管理,防止歹徒入侵。常利用設備如,磁卡門禁管制、門窗開啟偵測、監控攝影機等,達到全天24小時與全年365天無休的安全服務,提高民眾生活安全。



  • (2)身份辨識:常用於辦公環境,身份辨識方式有:虹膜辨識、指紋辨識等生物性辨識法與非生物性辨識法,如辨識卡(RFID)。提供辦公環境安全有效的人員控管。



  • (3)災害防治:居家生活的意外如火災、一氧化碳外漏等即時警報感應,對民眾而言十分重要。





《圖一 智慧家庭需求項目優先考量》

資料來源:資策會MIC經濟部ITIS計畫,2008年5月


《圖二 2007~2008年全球安全監控市場用戶分類》

資料來源:資策會MIC經濟部ITIS計畫,2007年11月


為因應高齡化社會與人口結構改變,家庭健康照護需求比例逐漸提高,希望藉由健康照護系統,達到意外預防與健康管理。政府在居家照護遠景將結合緊急救援中心、醫療院所、健康管理平台、看護照顧及遠端監看等服務,結合以上資源才能提供完整的居家健康照顧服務。居家照顧能串聯居家生活中的各種生理偵測儀器,如血壓機、心電機、血糖機等與健康照護系統傳輸各項生理數值至健康管理平台。醫療院所可透過健康管理平台,更精確掌握病患生理狀況。而當緊急狀況發生時,健康管理平台聯絡緊急救援中心與聯絡人,提高黃金救援時間。



《圖三 2007~2008年全球安全監控市場用戶分類》

資料來源:Panasonic,資策會MIC經濟部ITIS計畫整理,2008年6月


近年許多生活住宅除了加入科技生活產品、健康照顧服務外,並訴求環保與節能的新生活住宅。住宅運用太陽能、燈光自動感測、溫度與濕度感測、變頻節能家電。智慧家庭整體運用,需要高度的異業結合;而在房屋營建上除傳統營建團隊外,還需要另外結合軟體公司,才能將智慧家庭的軟硬體服務展現。




《圖四 台灣智慧家庭產業供需示意圖》


資料來源:內政部建築研究所,資策會MIC經濟部ITIS計畫整理,2008年6月




(表一) 智慧家庭整體設備與服務鏈<資料來源:資策會MIC經濟部ITIS計畫整理,2008年1月>













硬體供應商

軟體供應商

住宅產品業者

研華UbiQ


新誼:門禁監控


亞美地:無線射頻辨識系統


漢威聯合:門禁系統控制器


銨茂:居家智慧保全


尚立:數位家庭設備


真茂:健康照護、居家安全系統


沛騰:中央監控系統


盟訊:全方為數位家庭網路中心


康舒:高速數位家庭電源線網路


和成欣業:省水衛浴設備


建漢:數位媒體播放器


友訊:Medialounge媒體播放器

福慧:智慧型大樓系統整合平台


手軟:行動家庭總管


新光保全:門禁管理系統


國鈞:建築管理系統


極致:建築控制系統整合


SeednetiPavo


訊連:數位家庭影音分享家


東元集團:園區及物業管理


中華電信:HiNet數位家庭

世正開發:世和御苑


麗莊建設:麗莊松下館、御鼎雙璽


富宇建設:現代城


力麟建設:力麟天母


遠雄建設:二代宅


潤泰建設:萬囍大樓




實做數位化家庭的建議與運用的技術


先前介紹了許多用於改善住宅區居家生活品質的新科技,現在就來看看實現一個智慧型門禁系統會遇到甚麼困難。智慧型門禁有別於一般傳統 門禁,智慧型門禁最大不同之處就是數位化類比訊號,將影像、聲音、圖片及文字資料,經數位化之後,以不同的方式儲存然後作為它用。早在十幾年前,傳統的影 像門禁監控系統,受限於類比裝置的能力,眾多廠商自家的設備所提供的聲音影像只能與自家互通,廠商設備之間並沒有擬定一套共同的標準,來做到資源共享。



隨著科技的進步,近年來已有廠商研發了較新型的設備,針對商業大樓、大賣場、小型店家與自用住宅用戶提供數位影像保全監控,能夠擁有較多路的即時錄影監 控,並採用MPEG4或H.264影像壓縮技術,可以將原本儲存到電腦硬碟中的影像容量壓縮到幾十倍小,進而允許用戶端能夠儲存更多的監控影像。甚至提供 使用者在遠端透過網頁瀏覽器直接遠多監控。有些廠商甚至加入了影像物件位移偵測系統,意思是將影像辨識的技術也納入了監控系統中,一旦監控系統判斷有物體移動的動作,則即時擷取影像並透過E-mail通知相關人員。



智慧型門禁系統,結合了最近熱門的3G影像電話技術,將原本監控的影像過網際網路導到使用者的行動電話上,縱使人不在電腦前,也能透過手機監看畫面。 接下來談談系統實作,先從製做系統的需求談起,有了最終需求,才能依序劃出系統藍圖。實作人員委託了市場調查機構,針對目前監控市場與用戶端使用經驗做了分析統計,有認為需要這套智慧型門禁系統作為居家保全及遠端監控,提供影像到手機上市需要的。據此,本系統規劃在多媒體方面能提供即時影像、聲音、圖片、文字,而規劃在住宅架設的基點方面需要在大門入口、玄關、客廳、餐廳、書房、臥室各架設一套門禁終端。




《圖五 居家保全門禁系統設置圖》


資料來源:資策會網路多媒體研究所




圖六的背景為一數位門鈴,內建30萬畫數攝影機,具有一352×288解析度之LCD螢幕、可撥打數位電話之按鍵與指紋辨識模組。情境模擬一:訪客可以藉由門禁終端LCD螢幕上的指示按壓按鈕,此時入口的門禁就會通知屋主所在地的門禁終端,一旦屋主接通之後會清楚的顯示出訪客的影像,並可透過門鈴終端與訪客直接的對話,或是按壓開門按鈕打開,另外屋主也可以轉接通話到其他門禁系統,使訪客與其他家人對話。如果家中都無人,則門禁系統可以轉接到屋主的手機,使訪客可以遠距離跟屋主對話。



《圖六 情境模擬─門鈴與行動裝置視訊通訊》

資料來源:資策會網路多媒體研究所


情境模擬二:如果是屋主本身從外面回到家中,此時家中若無人在家也可以藉由悠遊卡與密碼打開家中的大門。



表二列出了實作本系統硬體之規格,我們選用了ARMv4架構,CPU為PXA 250之嵌入式硬體,內建Nvidia影像處理器作為主要產品平台,主要為了節省成本,提高工作效能,CPU負責整個系統流程與任務的分派,影像面由於採取了MPEG4硬解方式,故選用Nvidia這顆影像處理器專門負責即時影像壓縮/解壓縮之任務,以確保影像不會在壓縮/解壓縮時佔用了CPU的運算時間,造成在影像傳輸時畫面破格。整個系統除了影像之外,還有聲音是需要被處理的,聲音方面採用了G.729與G.711這兩種聲音壓縮/解壓縮演算法。由於聲音與影像處理屬於多媒體處理,一般多媒體處理在嵌入式系統中是非常佔用的CPU資源。所以除了將影像部分使用Nvidia影像處理器之外,另外程式的部分,聲音與影像由各自獨立的執行緒獨立處理,此程式模組一收到原始多媒體的資料,及立即處理,並立即往目的地發送,這樣的設計原則擺脫以往聲音與影像同步而造成的傳輸延遲。



門禁終端間的互通採用了國際標準IETF訂定的SIP通訊協定,各終端之間透過協議規定之INVITE、BYE、CANCEL等方法實現視訊電話的邀請、結束通話與中斷撥號。在門禁終端發出INVITE視訊電話的邀請同時也會使用另一個IETF訂定的SDP協定,兩門禁終端雙方藉此溝通彼此所擁有的多媒體資源有哪幾種,最後決定出雙方要溝通是要用哪一種多媒體資源,傳送速率等。



(表二) 數位影像門禁系統硬體規格<資料來源:資策會網路多媒體研究所>



























處理器/核心頻率

Intel XScale PXA 250/400MHz

記憶體

64MByte

作業系統

WinCE 4.0

內建鏡頭

30萬素素

網路介面

Ethernet 100M RJ45介面


802.11G無線網路介面

LCD解析度

352×288




展望未來


隨著科技的日新月異,網際網路的蓬勃發展,數位化智慧家庭與居家照護將成為人們生活中不可或缺的必需品。未來數位化智慧家庭之發展,將迎合全球整體發展之趨勢。邁向智慧化設計兼具綠色科技概念之永續生活環境,與大自然取得平衡點。結合相關產業及跨領域產業的整合,建構出滿足人們在食、衣、住、行、育、樂各方面之需求與問題,並能提供使用者人身安全、健康照護、便利舒適的智慧化之生活環境。



放眼國際,因應高齡化的社會,日本未來將啟用機器人看護,該國經濟產業省官員表示,預估機器人將在五年內開始為人類服務,能否符合人性化的概念,拭目以待。身為已開發國家的台灣,同樣面對人口急速老化的社會,必須優先考量本身的文化與生活習俗,並結合台灣的科技優勢,有效運用數位化、資訊化等領先技術並整合新興之綠色科技,建構出符合國際潮流、在地人文風俗,並與科技融合之數位化智慧家庭。延伸至未來,將成為全體人類永續並共同努力的重要目標。



---本文作者為資策會網路多媒體研究所工程師---



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