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以「人」為本的科技-智慧車載聯網系統

創新科技專案 X 解密科技寶藏_96
・2015/03/28 ・2182字 ・閱讀時間約 4 分鐘 ・SR值 537 ・八年級
相關標籤: 運輸系統 (1)

文\王昱夫

下班時刻,結束一天疲倦、剛走出公司的我,拖著步伐緩緩走向公車站牌,五分鐘,五分鐘,再五分鐘,今天好像等了特別久,我的焦躁和怒氣隨著等待逐漸升溫(雖然今天的天氣頗冷),為什麼這些大眾交通工具的排班不能夠再更人性化一點呢?總是照著僵化的時刻表,遇上交通打結時刻卻又無法變通?常常,一部公車不是擠滿了人,就是空空如也,無視人的需求,固執地執行著任務。

過去100多年來,汽車產業發展,由強調動力,到電子制控,都是從「車」的觀點在面對消費者,卻時常忽略了「人」才是使用者的重要事實。資策會智通所開發的「智慧車載聯網系統」便因應此問題而生,以「需求反應式運輸系統」及「行車診斷」兩大功能,將車輛建構成智慧型的互動場域,試圖從使用者的角度出發,使車輛去幫助「人」解決問題!

資策會何副執行長與我們介紹智慧車載系統的理念和技術。
資策會何副執行長與我們介紹智慧車載系統的理念和技術。

資策會的智慧車載聯網系統主要分為兩部分:

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  1. 需求反應式運輸系統:

搭乘公車或是客運之類大眾交通工具最常遇到的問題,就是班次不彈性,無法在第一時間因應某地搭車人數調整班次時間,這種情形在一些比較偏鄉地區或者大型工業區內部的接駁車更是常見。需求反應式運輸系統便是針對這樣的問題提出的解決之道,這套系統可以收集並依據乘車人員的動態需求,經由電腦優化計算後進行自動化派車服務。

乘客可以事先下載app或透過網路平台預約車輛,該需求資訊會被上傳至雲端主機,運用多參數優化演算法進行排程(優化的參數包含「等車時間」、「乘車人數」、「地點」、「循環路徑」⋯⋯等等,其目標可以由派車公司配合其策略進行設定),依據排程結果電腦便可自動化派車,達到優化目標。舉例來說:我今天在下班前先用app預約乘車,我的預約、地點、時間即上傳至電腦與其他人的乘車資訊一起計算,系統若是以優化等待時間為最大目標,便會統整各預約資訊,找出最恰當的派車路線和派車時間,將結果發送給派車業者進行派車,達到讓每個等車人的等待時間最小化目標。

這項技術目前已經被運用到台中市工業區的「藍光一號」公車,在工業區內的接駁車以「總等車時間」為優化目標,提供區內乘客最有效率的運輸服務。另外,新北市的復康巴士,也應用此技術成為全國第一個使用e化智慧排班系統的城市,在成果上,需求反應式運輸系統讓整體復康巴士的「共乘率」優化了近50%,有效提高了復康巴士的使用效率,增加新北市共10萬名以上身障業者搭乘復康巴士的機會。

從使用者的角度出發,需求反應式運輸系統提供了更即時、更因應「人」需求的服務;從業者的角度來看,這項技術也讓派車變得更有效率,節省了不必要的成本、能源浪費(若是一班車的共乘率低,自然提高成本),對雙方都是極有利的!

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  1. 行車診斷應用:

與需求反應式運輸系統相比,行車診斷是從另一種角度去試圖滿足駕駛人的需求。當我們在開車時,車體本身的各類資訊,如引擎轉速、引擎溫度、胎壓⋯⋯等等,除了少數會顯示於儀表板上外,有很多細節其實是被隱藏起來的(其實過多資訊對一般駕駛人而言也無法分析,不如藏起來不要干擾駕駛)。

行車診斷系統不只診斷車況,還可以偵測路況,並利用雲端通知其他車輛。
行車診斷系統不只診斷車況,還可以偵測路況,並利用雲端通知其他車輛。

行車診斷應用技術建立了一套雲端車況的大數據資料庫,在車輛發動期間,系統會自動上傳車體資料給雲端,並且比對資料庫中的故障訊息(內建超過3000種以上情形),進行車況診斷(對不同廠牌不同年份的車款都有建檔進行分析),如此一來,便可透過顯示器告訴駕駛人,車子哪裡目前可能出現了故障,即使在沒有故障的時候,也可以由電腦針對駕駛人習慣提出建議,改善車體不良的運轉狀況。

行車診斷系統不只診斷車況,還可以偵測路況,並利用雲端通知其他車輛。
行車診斷系統不只診斷車況,還可以偵測路況,並利用雲端通知其他車輛。

想像一下,今天可能開車開到一半突然拋錨了,行車診斷系統就會根據剛剛上傳的車體資料進行分析,再回饋給駕駛人,告訴我們是哪部分出了問題,以及該如何修理,若無法直些修理,系統也會自動化通知車廠,方便進行維修事前準備;或者另一種情況,駕駛者太常急踩油門又急煞車,導致耗油量異常快速,行車診斷應用系統也會在過程中提醒駕駛人,避免對車體造成更大的負擔。

另外,除了分析車況,整個監控系統還包括了對路況的偵測與警告,當前方有異常路況發生,系統便會將警告資訊上傳雲端,同步通知該路線上的後方車輛,對預防車禍發生將是很大的幫助。

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智慧車載系統研發團隊。
智慧車載系統研發團隊。

「我們就是希望車輛的設計可以更與ICT產業做結合,提高對『人』的需求的重視啊!」開發團隊告訴我們。工業革命、資訊革命兩者的結合,或許正是落實在智慧車載聯網系統之上,在未來,我們與車將擁有更加密切的關係,如同夥伴,與我們一起成長,適應環境,並不是人去配合車子,而是車子來體現人的需求,一切回歸至人的需求面上,讓開車這件事,變得智慧變得不一樣。

導航影音資訊可同步至手機。
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更多資訊請參考解密科技寶藏

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創新科技專案 X 解密科技寶藏_96
81 篇文章 ・ 3 位粉絲
由 19 個國家級產業科技研發機構,聯手發表「創新科技專案」超過 80 項研發成果。手法結合狂想與探索,包括高度感官互動的主題式「奇想樂園」區,以及分享科技新知與願景的「解密寶藏」區。驚奇、專業與創新,激發您對未來的想像與憧憬!

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從認證到實踐:以智慧綠建築三大標章邁向淨零
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2024/11/15 ・4487字 ・閱讀時間約 9 分鐘

本文由 建研所 委託,泛科學企劃執行。 


當你走進一棟建築,是否能感受到它對環境的友善?或許不是每個人都意識到,但現今建築不只提供我們居住和工作的空間,更是肩負著重要的永續節能責任。

綠建築標準的誕生,正是為了應對全球氣候變遷與資源匱乏問題,確保建築設計能夠減少資源浪費、降低污染,同時提升我們的生活品質。然而,要成為綠建築並非易事,每一棟建築都需要通過層層關卡,才能獲得標章認證。

為推動環保永續的建築環境,政府自 1999 年起便陸續著手推動「綠建築標章」、「智慧建築標章」以及「綠建材標章」的相關政策。這些標章的設立,旨在透過標準化的建築評估系統,鼓勵建築設計融入生態友善、能源高效及健康安全的原則。並且政府在政策推動時,為鼓勵業界在規劃設計階段即導入綠建築手法,自 2003 年特別辦理優良綠建築作品評選活動。截至 2024 年為止,已有 130 件優良綠建築、31 件優良智慧建築得獎作品,涵蓋學校、醫療機構、公共住宅等各類型建築,不僅提升建築物的整體性能,也彰顯了政府對綠色、智慧建築的重視。

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說這麼多,你可能還不明白建築要變「綠」、變「聰明」的過程,要經歷哪些標準與挑戰?

綠建築標章智慧建築標章綠建材標章
來源:內政部建築研究所

第一招:依循 EEWH 標準,打造綠建築典範

環境友善和高效率運用資源,是綠建築(green building)的核心理念,但這樣的概念不僅限於外觀或用材這麼簡單,而是涵蓋建築物的整個生命週期,也就是包括規劃、設計、施工、營運和維護階段在內,都要貼合綠建築的價值。

關於綠建築的標準,讓我們先回到 1990 年,當時英國建築研究機構(BRE)首次發布有關「建築研究發展環境評估工具(Building Research Establishment Environmental Assessment Method,BREEAM®)」,是世界上第一個建築永續評估方法。美國則在綠建築委員會成立後,於 1998 年推出「能源與環境設計領導認證」(Leadership in Energy and Environmental Design, LEED)這套評估系統,加速推動了全球綠建築行動。

臺灣在綠建築的制訂上不落人後。由於臺灣地處亞熱帶,氣溫高,濕度也高,得要有一套我們自己的評分規則——臺灣綠建築評估系統「EEWH」應運而生,四個英文字母分別為 Ecology(生態)、Energy saving(節能)、Waste reduction(減廢)以及 Health(健康),分成「合格、銅、銀、黃金和鑽石」共五個等級,設有九大評估指標。

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我們就以「台江國家公園」為例,看它如何躍過一道道指標,成為「鑽石級」綠建築的國家公園!

位於臺南市四草大橋旁的「台江國家公園」是臺灣第8座國家公園,也是臺灣唯一的濕地型的國家公園。同時,還是南部行政機關第一座鑽石級的綠建築,其外觀採白色系列,從高空俯瞰,就像在一座小島上座落了許多白色建築群的聚落;從地面看則有臺南鹽山的意象。

因其地形與地理位置的特殊,生物多樣性的保護則成了台江國家公園的首要考量。園區利用既有的魚塭結構,設計自然護岸,保留基地既有的雜木林和灌木草原,並種植原生與誘鳥誘蟲等多樣性植物,採用複層雜生混種綠化。以石籠作為擋土護坡與卵石回填增加了多孔隙,不僅強化了環境的保護力,也提供多樣的生物棲息環境,使這裡成為動植物共生的美好棲地。

台江國家公園是南部行政機關第一座鑽石級的綠建築。圖/內政部建築研究所

第二招:想成綠建築,必用綠建材

要成為一幢優秀好棒棒的綠建築,使用在原料取得、產品製造、應用過程和使用後的再生利用循環中,對地球環境負荷最小、對人類身體健康無害的「綠建材」非常重要。

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這種建材最早是在 1988 年國際材料科學研究會上被提出,一路到今日,國際間對此一概念的共識主要包括再使用(reuse)、再循環(recycle)、廢棄物減量(reduce)和低污染(low emission materials)等特性,從而減少化學合成材料產生的生態負荷和能源消耗。同時,使用自然材料與低 VOC(Volatile Organic Compounds,揮發性有機化合物)建材,亦可避免對人體產生危害。

在綠建築標章後,內政部建築研究所也於 2004 年 7 月正式推行綠建材標章制度,以建材生命週期為主軸,提出「健康、生態、高性能、再生」四大方向。舉例來說,為確保室內環境品質,建材必須符合低逸散、低污染、低臭氣等條件;為了防溫室效應的影響,須使用本土材料以節省資源和能源;使用高性能與再生建材,不僅要經久耐用、具高度隔熱和防音等特性,也強調材料本身的再利用性。


在台江國家公園內,綠建材的應用是其獲得 EEWH 認證的重要部分。其不僅在設計結構上體現了生態理念,更在材料選擇上延續了對環境的關懷。園區步道以當地的蚵殼磚鋪設,並利用蚵殼作為建築格柵的填充材料,為鳥類和小生物營造棲息空間,讓「蚵殼磚」不再只是建材,而是與自然共生的橋樑。園區的內部裝修選用礦纖維天花板、矽酸鈣板、企口鋁板等符合綠建材標準的系統天花。牆面則粉刷乳膠漆,整體綠建材使用率為 52.8%。

被建築實體圍塑出的中庭廣場,牆面設計有蚵殼格柵。圖/內政部建築研究所

在日常節能方面,台江國家公園也做了相當細緻的設計。例如,引入樓板下的水面蒸散低溫外氣,屋頂下設置通風空氣層,高處設置排風窗讓熱空氣迅速排出,廊道還配備自動控制的微噴霧系統來降溫。屋頂採用蚵殼與漂流木創造生態棲地,創造空氣層及通風窗引入水面低溫外企,如此一來就能改善事內外氣溫及熱空氣的通風對流,不僅提升了隔熱效果,減少空調需求,讓建築如同「與海共舞」,在減廢與健康方面皆表現優異,展示出綠建築在地化的無限可能。

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島式建築群分割後所形成的巷道與水道。圖/內政部建築研究所

在綠建材的部分,另外補充獲選為 2023 年優良綠建築的臺南市立九份子國民中小學新建工程,其採用生產過程中二氧化碳排放量較低的建材,比方提高高爐水泥(具高強度、耐久、緻密等特性,重點是發熱量低)的量,並使用能提高混凝土晚期抗壓性、降低混凝土成本與建物碳足跡的「爐石粉」,還用再生透水磚做人行道鋪面。

2023 年優良綠建築的臺南市立九份子國民中小學。圖/內政部建築研究所
2023 年優良綠建築的臺南市立九份子國民中小學。圖/內政部建築研究所

同樣入選 2023 年綠建築的還有雲林豐泰文教基金會的綠園區,首先,他們捨棄金屬建材,讓高爐水泥使用率達 100%。別具心意的是,他們也將施工開挖的土方做回填,將有高地差的荒地恢復成平坦綠地,本來還有點「工業風」的房舍告別荒蕪,無痛轉綠。

雲林豐泰文教基金會的綠園區。圖/內政部建築研究所

等等,這樣看來建築夠不夠綠的命運,似乎在建材選擇跟設計環節就決定了,是這樣嗎?當然不是,建築是活的,需要持續管理–有智慧的管理。

第三招:智慧管理與科技應用

我們對生態的友善性與資源運用的效率,除了從建築設計與建材的使用等角度介入,也須適度融入「智慧建築」(intelligent buildings)的概念,即運用資通訊科技來提升建築物效能、舒適度與安全性,使空間更人性化。像是透過建築物佈建感測器,用於蒐集環境資料和使用行為,並作為空調、照明等設備、設施運轉操作之重要參考。

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為了推動建築與資通訊產業的整合,內政部建築研究所於 2004 年建立了「智慧建築標章」制度,為消費者提供判斷建築物是否善用資通訊感知技術的標準。評估指標經多次修訂,目前是以「基礎設施、維運管理、安全防災、節能管理、健康舒適、智慧創新」等六大項指標作為評估基準。
以節能管理指標為例,為了掌握建築物生命週期中的能耗,需透過系統設備和技術的主動控制來達成低耗與節能的目標,評估重點包含設備效率、節能技術和能源管理三大面向。在健康舒適方面,則在空間整體環境、光環境、溫熱環境、空氣品質、水資源等物理環境,以及健康管理系統和便利服務上進行評估。

樹林藝文綜合大樓在設計與施工過程中,充分展現智慧建築應用綜合佈線、資訊通信、系統整合、設施管理、安全防災、節能管理、健康舒適及智慧創新 8 大指標先進技術,來達成兼顧環保和永續發展的理念,也是利用建築資訊模型(BIM)技術打造的指標性建築,受到國際矚目。

樹林藝文綜合大樓。圖/內政部建築研究所「111年優良智慧建築專輯」(新北市政府提供)

在興建階段,為了保留基地內 4 棵原有老樹,團隊透過測量儀器對老樹外觀進行精細掃描,並將大小等比例匯入 BIM 模型中,讓建築師能清晰掌握樹木與建築物之間的距離,確保施工過程不影響樹木健康。此外,在大樓啟用後,BIM 技術被運用於「電子維護管理系統」,透過 3D 建築資訊模型,提供大樓內設備位置及履歷資料的即時讀取。系統可進行設備的監測和維護,包括保養計畫、異常修繕及耗材管理,讓整棟大樓的全生命週期狀況都能得到妥善管理。

智慧建築導入 BIM 技術的應用,從建造設計擴展至施工和日常管理,使建築生命周期的管理更加智慧化。以 FM 系統 ( Facility Management,簡稱 FM ) 為例,該系統可在雲端進行遠端控制,根據會議室的使用時段靈活調節空調風門,會議期間開啟通往會議室的風門以加強換氣,而非使用時段則可根據二氧化碳濃度調整外氣空調箱的運轉頻率,保持低頻運作,實現節能效果。透過智慧管理提升了節能效益、建築物的維護效率和公共安全管理。

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總結

綠建築、綠建材與智慧建築這三大標章共同構建了邁向淨零碳排、居住健康和環境永續的基礎。綠建築標章強調設計與施工的生態友善與節能表現,從源頭減少碳足跡;綠建材標章則確保建材從生產到廢棄的全生命週期中對環境影響最小,並保障居民的健康;智慧建築標章運用科技應用,實現能源的高效管理和室內環境的精準調控,增強了居住的舒適性與安全性。這些標章的綜合應用,讓建築不僅是滿足基本居住需求,更成為實現淨零、促進健康和支持永續的具體實踐。

建築物於魚塭之上,採高腳屋的構造形式,尊重自然地貌。圖/內政部建築研究所

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