物聯網世代來臨,為了讓家中現有家電如電視、冷氣機、除濕機、電扇等跟上這波潮流,一波波新創商品正在興起,最具代表性案例,是美國NEST公司開發的智慧溫度控制器(Smart Thermostat),它讓百萬家庭空調系統透過聯網及后端智慧云端系統,提供依用戶習慣,自動進行個人化控制服務。NEST在被Google以32億美元收購后,成為物聯網關注焦點。
物聯網一詞,這些年廣泛出現在各式各樣傳播訊息,但對一般民眾而言,日常生活好像也沒有感受有何變化,家中各式設備還是依舊在使用,生活周遭也沒聽說為了物聯網,特意換掉現有家電,另購含物聯網功能家電,當然還是有一群科技達人或是3C嘗鮮族,無論基于求知欲望,還是按耐不住心中小惡魔,愿意當物聯網家電的急先鋒,但對多數民眾而言,導入物聯網家電還是必需有動機或效益,也就是投資報酬率一直是民眾導入考量重點。
近來產業只要沾上物聯網,身價就倍翻,但是物聯網目前是否真的有那么成熟普及?評估成功與否的指標,實際出貨量才是關鍵,NEST用戶數跨過百萬以后,才引起Google注意,現在物聯網相關產品與服務還在新創階段,各式各樣產品如雨后春筍,數不勝數,在這少量多樣時代,要能跨過百萬門檻,還需要一段時間盤整才能見真章。
民眾導入物聯網家電的動機,其一是提高安全性,除了全年無休的冰箱之外,像出遠門時,有時候因不確定家電是否關掉,而折返檢查確認,都是生活中偶爾會發生經驗。
其二是能否減少費用支出,不必要的家電運轉,或是冷氣可以因應室外溫度,適度調高溫度設定,。
其三是舒適性,現有家電可能會缺少一些好用小功能,例如冷氣的睡眠模式,透過溫度適度提高,避免半夜起來蓋被子,或是起床調高溫度,而干擾睡眠。
其四是方便性,當今已是智慧型手機人手一機的時代,除了通話、訊息聊天、打卡、看影片、玩手游之外,新家電無不強調能透過智慧型手機操作,被當成家電控制人機介面,也成為當今顯學。
智慧型手機多數用戶亦有申裝3G/4G行動網路,沒申裝的人,也能透過普及的Wi-Fi網路,或好友分享也能上網,一堆遙控器的功能,都可以在一支手機上實現。
聯網家電控制方法
一般而言,具備物聯網功能的家電控制方法可區分成原生控制和外加控制兩類。
原生控制
家電原始設計即已內建物聯網功能,此模式可支援雙向資訊傳輸功能,人機介面以智慧型手機APP為主,可透過云端平臺進行遠端遙控,也能查詢家電目前運轉狀態(圖1),國內部分廠商已有新機型上市銷售,例如云端空調、云端除濕機等,某些機型采用選購方式,來擴充云端功能,目前原生控制方式還在試水溫階段,額外成本是一大考量,現況市占率雖偏低,長期來看會逐漸普及。
圖1 聲寶智慧節能空調
內建物聯網功能,部分家電廠商有提供專用控制,可同時管理數量達千臺以上,多數應用于商業環境或辦公大樓等,可以取得空調目前運轉狀態,設定管理模式,已有逐漸取代大型冰水機空調系統之趨勢(圖2)。
外加控制
屬于過渡性作法,目前無聯網能力家電達99%以上,讓現有家電具有聯網能力,非侵入式是目前全球創新物聯網商品主流,就是在不改裝既有家電前提下,以家電能接受控制方式,進行聯網功能新增。控制模式分兩類:
.電源控制模式:
例如智慧聯網插座(圖3),由云端系統做On/Off控制,適用于所有家電,需注意,有些家電在運轉中如突然斷電,會有損壞風險則不適用,優點可以量測家電用電資訊,缺點無法讀取家電目前運轉狀態。
圖3 資策會In-Snergy Family云端智慧插座 資料來源:資策會智慧網通系統研究所
.紅外線聯網控制模式:
在家電領域目前最普遍的控制方式是紅外線控制,穩定且成本低,其次少量無線射頻控制,臺灣空調設備以紅外線控制為主流,市面上已有數十家國內外廠商,提供通用紅外線聯網控制裝置,且新商品持續增加中,適用于可紅外線控制的家電,優點是導入成本最低,缺點是紅外線屬于單向控制,無法量測用電資訊,及讀取家電目前運轉狀態。
外加控制產品多透過零售通路,目標為個人或小規模用戶,安裝多以DIY用戶自行裝設為主,因使用者知識背景不一,要提供一個非常容易設定的DIY設備,對研發人員是一大挑戰,多年來研發人員努力將低設定復雜度,追求即插即用,但實務上很難做到,哪家產品愈容易設定,市場的接受度愈高,這也是目前新創物聯網產品聚焦重點。
DIY物聯網設備讓研發人員面臨甚么樣挑戰?答案很簡單,就是物聯網設備連線到網際網路的設定。但是現在不是全民上網時代,上至銀發族,下至學齡前兒童,不是都會上網嗎?沒錯,會用網路的人確實很多,對于有網路概念的人,要設定網路連線是小事一樁,但在全民上網時代,懂網路用戶還是少數,對我們生活周遭多數人而言,給他四個一組的號碼組成的網址,看不懂也不明白,更遑論設定。此外DIY物聯網設備通常沒有使用者習慣的液晶顯示介面,頂多只有燈號,也構成某些操作上的不便。
物聯網設備分為直接聯網,主要是支援IP網路連線能力,分為有線與無線兩類,有線網路以乙太網路(Ethernet)為主,無線網路以Wi-Fi為主,另3G及4G行動網路也逐漸普遍,優點是直接與云端系統聯線,反應時間較快,缺點耗電量高,很難依靠電池長時間供電,另外3G及4G還有月租費與通訊費需支出,一般用在工商應用,家庭或個人很少用3G或4G。
值得留意的是,3GPP標準組織已通過Release 13窄頻物聯網通訊規格NB-IoT(Narrow-Band Internet of Thing),此規格采用半雙工,最大頻寬只有250kbit/s。降低頻寬,意味所需資源較少,同一基地臺容許更多物聯網裝置上線,通訊耗電量較低,可以采用電池供電,通訊費也較便宜,更重要可在原有LTE基礎上擴充此規格,惟此規格商業化還需等1至2年以上,臺灣電信業者是否會導入,還沒定案。
以下是家電物聯網裝置常見功能與使用技巧:
.即時時鐘(Real-Time Clock)
內建獨立運作時鐘,常用于排程操作、情境操作,即使網路關閉不通,也能獨立執行事先已設定的排程,多數裝置能透過網路自動校時,減少時間誤差。
.排程功能
物聯網裝置基本功能,分為網路連線與可獨立運作兩型,差別在執行時是否需要網際網路連線至物聯網服務系統。網路連線型如果網際網路不通,便無法執行排程操作。獨立運作型只在排程設定時需要連線至智慧型手機或是物聯網服務系統,設定之后,即使網路關閉也會執行排程操作,新一代物聯網裝置,均具有獨立運作能力。
排程操作可以安排單次或多次或周期性控制,透過時間軸一連串排程,可組建成智慧排程,例如沒有睡眠功能的冷氣機,人在入睡以后,體溫會下降,沒有適度調高室溫,因體感溫度下降,半夜常被冷醒,不是起來調高溫度,就是蓋被子;對策是睡眠時設定25或26度,較容易入眠,設定排程每間隔30至60分鐘提升溫度1度,至28或29度截止,不只可以節省電費支出,也避免過冷造成不舒適;有些機型雖具有睡眠功能,因其操作是出廠時固定無法變更,也可透過此排程方式,設定一組適合自己睡眠操作模式。
.情境功能
需要組合操作超過一臺以上的家電,或是多個物聯網裝置同時操作,可透過情境操作來進行。舉例,可設定一組出門情境,將所有電器關閉,或是設定一組到家情境,事先開啟必要設備,如照明或是冷氣等,也可設定一組渡假情境,每日定時開啟照明等家電,避免被有心人士盯上等等,只待用戶去發會自己組合情境。
跳脫硬體思維 從應用服務找商機
物聯網應用會慢慢滲透到我們生活,現階段較大問題,是缺乏主流標準,不像行動通訊,全球已有3G/4G主流標準,同一支手機出國也能漫游,物聯網應用剛起步,沒有標準是不是無法推動?也不盡然,有無標準涉及到是成本高低,有主流標準,因供應商變多,有利成本下降,同時提高應用滲透率;成本還是物聯網能否大范圍推動的第一個關鍵點。
未來物聯網的商業模式,會以提供服務為主流,例如能源管理服務、健康管理服務等,用戶不一定要購買物聯網裝置,但需要簽約支付物聯網服務費,物聯網服務商提供設備與專家支援系統,例如透過專家支援系統,幫用戶進行節能操作,所以物聯網不只是讓設備聯到網路而已,未來第三方加值服務才是重點,這是物聯網的第二個關鍵點。這對臺灣資通訊產業會是一大挑戰,臺灣資通訊產業專長在硬體生產制造,但這部分已面臨像紅色供應鏈及其他新興國家挑戰,而第三方加值服務則非強項。
臺灣資通訊產業在這波物聯網風潮,是商機,還是危機,如何轉型將是重要議題,也是第三個關鍵點。資通訊產業維持硬體生產制造競爭力,是必要前提,發展物聯網應該思考要建立何種服務、商業模式及如何運營,再找尋適用硬體搭配。千萬不要先開發硬體,再找尋哪些應用或服務可以適用,這是典型OEM或ODM思維,在物聯網時代將會是一大危機。