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以雲端服務為基礎的智慧居家元件輔助設計介面 作者:張益豐 系級:建築學系 學號:M9712865 開課老師:陳上元 課程名稱:碩士論文 開課系所:建築學系研究所 開課學年:九十八 學年度 學期

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  • 以雲端服務為基礎的智慧居家元件輔助設計介面

    作者:張益豐

    系級:建築學系

    學號:M9712865

    開課老師:陳上元

    課程名稱:碩士論文

    開課系所:建築學系研究所

    開課學年:九十八 學年度 第 二 學期

  • 以雲端服務為基礎的智慧居家元件輔助設計介面

    1 逢甲大學學生報告 ePaper(2010 年)

    中文摘要

    以雲端服務為基礎的「智慧居家元件輔助設計」,是用來輔助設計者挑選適當的

    智慧居家元件,以建構智慧化居住空間。它能夠在設計過程中,運用電腦輔助設

    計的技巧,在空間情境模擬、智慧居家元件系統建構、預算報價上,給予適當的

    幫助,並作為智慧居家元件廠商、設計者、居家使用者之間的溝通合作介面。

    雲端運算的出現,開啟了以使用者為中心、服務為導向的網路服務,提供許多線

    上平台,以增進人際溝通與團隊合作。設計者作為產業界與使用者之間的溝通橋

    樑,但是設計者缺乏對智慧元件的基本認知與了解,造成智慧居家設計上的困

    難,目前也缺乏輔助智慧居家設計思考的軟體。

    本研究建議以(1)智慧代理者理論、(2)情境劇本設計,作為「智慧居家元件

    輔助設計」的整合性架構,進行軟體介面的建構與模擬,依據方法建構智慧空間,

    以佐證本研究之軟體介面。研究發現,如何藉助“情境劇本"的分析以推論活動

    所需要的“智慧居家元件"將是「智慧居家元件輔助設計」系統未來的重要挑戰。

    關鍵字:雲端運算、電腦輔助設計、智慧代理者理論、情境劇本設計、智慧居

    家元件

  • 以雲端服務為基礎的智慧居家元件輔助設計介面

    2 逢甲大學學生報告 ePaper(2010 年)

    目 次

    中文摘要 ........................................................................................................................ 1 目 次 ............................................................................................................................ 2 一、  緣由與目的 .................................................................................................... 3 二、  文獻回顧 ........................................................................................................ 3 三、  研究方法與理論 ............................................................................................ 7 四、  智慧居家元件輔助設計介面的架構研究 .................................................... 8 五、  實作驗證 ...................................................................................................... 10 六、  結論 .............................................................................................................. 17 參考文獻 ...................................................................................................................... 18 

  • 以雲端服務為基礎的智慧居家元件輔助設計介面

    3 逢甲大學學生報告 ePaper(2010 年)

    一、 緣由與目的

    設計者被視為產業界與使用者之間的橋樑,但現行的智慧生活產業缺乏設計者專

    用做設計思考的智慧居家元件設計軟體,大多數的設計者缺乏對智慧元件的專業

    知識,無法與廠商、居家使用者討論、決策,造成智慧居家設計上的困難,目前

    也缺乏輔助智慧居家設計思考的軟體,使得智慧居家產業推行緩慢。在智慧化居

    住環境中所,大量的智慧元件將進入空間與人共存,人們所需要的並非是自動化

    的生活,而是由專業設計者規劃出的居家空間架構,配合適當的智慧居家元件,

    完成智慧居家設計的生活目標。

    雲端就是透過網際網路存取的電腦與伺服器,雲端運算並非網路運算,其規模遠

    大於區域,可從世界上任何地方透過網路連接存取,以個人電腦(PC)為中心

    (Michael Mille,2008)。2008 年雲端運算出現,以使用者為主的網路資源服務,配

    合 PDA、手機、Epc 等小型且俱備連結網路功能的瀏覽器興起,更加深人們對資

    訊網路的使用,成為建構智慧化環境成為不可或缺的要素(圖 1、2)。

    圖 1 雲端網路伺服器面貌 圖 2 雲端運算與單機操作比較

    二、 文獻回顧

    (一) 雲端運算 “雲端運算是改變線上工作與合作模式的網路應用(Miller, 2009)"

    雲端運算的出現,開啟了以使用者為中心的網路服務,提供許多的線上平台用來

    增進人際溝通與團隊合作。如何借助網路為基礎的設施、平台與應用,促進參與

    者的聯繫、溝通、協同合作成為發展智慧化居住空間的重要課題。

    Rittinghouse 將雲端運算分為四種服務面向:1. 溝通即服務(CaaS)、2. 基礎設施即

    服務(IaaS)、3. 平台即服務(PaaS)、4. 軟體即服務(SaaS)。「智慧居家元件輔助設

    計」應用雲端運算“軟體即服務"概念,使得使用者介面(UI)、應用程式伺服器

  • 以雲端服務為基礎的智慧居家元件輔助設計介面

    4 逢甲大學學生報告 ePaper(2010 年)

    (AP)、資料伺服器(DB)均不需要集中在單一台電腦裡,使用者(智慧居家元件廠

    商、設計者、居家使用者)可透過雲端運算網路進行溝通合作(圖 3)。合作關係如

    下 : (1)居家使用者透過介面提出生活需求給設計者,(2)設計者根據居家使用者

    所提供的需求進行設計,(3)上網搜尋適合的智慧元件,(4)聯絡智慧居家元件廠

    商(5)提供相關的產品型錄與資訊,(6)供設計者參考,(7、8)設計者將設計方案透

    過介面呈現給居家使用者。

    圖 3 雲端運算下的協同合作關係

    (二) 案例分析 「智慧居家元件輔助設計」涉及四種領域,雲端運算、智慧代理者理論、電腦輔

    助 設 計 、 情 境 劇 本 設 計 , 故 分 析 (1)IKEA 、 (2)Sketchup 、 (3)NXT-G 、

    (4)HBE-UBI-Homenet 發展套件軟體,探討設計介面所需的各種條件,作為智慧居

    家元件輔助設計介面發展的案例分析(表 1)。前面兩套具有雲端運算環境、軟體

    及服務的特性,後面兩套則是具有代理者特性的操控軟體,分別藉以分析了解(1)

    雲端運算網路環境與軟體及服務的要素、(2)空間設計與視覺模擬、(3)智慧代理

    者機制與運算、(4)智慧居家元件的操控模式。

  • 以雲端服務為基礎的智慧居家元件輔助設計介面

    5 逢甲大學學生報告 ePaper(2010 年)

    表 1、案例分析比較

    IKEA 室內傢具選購與

    設計軟體

    SKETCHUP NXT 機器人軟體 HBE-UBI-HomeNet 發

    展套件軟體

    它是由 IKEA 傢俱公司提供

    的,置於網路上可隨時更新

    且免費下載。軟體以擺設

    IKEA 傢俱的空間視覺化模

    擬和呈現購買傢俱的預算

    為主。方便於居家設計者甚

    至居家使用者輕易使用,且

    藉助於傢俱業者即時的產

    品資訊服務,能夠迅速達成

    設計溝通、預算成本的任

    務。

    SKETCHUP 是 Google 所提供

    的免費 3D 設計軟體。從發展

    設計的概念階段,是強有力而

    且容易學習的軟體。它運用數

    位化的"素描"功能與簡明

    的工具箱,簡化在電腦裡空間

    設計的困難度。此外在協同作

    業上,自 SKETCHUP 6.起提供

    上傳與下載"google earth"

    地圖以及" 3D 模型倉庫(3D

    Warehouse)"的功能,鼓勵

    參與者透過網際網路進行設

    計溝通與協力合作。在 Google

    earth 裡,已有不少國家應用它

    來建立"數位城市"。

    NXT 機器人的驅動程式

    (NXT-G)是 LEGO 所提供的

    授權軟體。使用者不需具

    備專業的程式撰寫能力,

    只需選擇各 感知器與作

    用器,設定情境的觸發條

    件,完成後再輸入至機器

    人的主機,而後機器人透

    過感測器接收環境資訊,

    由主機演算做出判斷,驅

    動 作 用 器 動 作 以 完 成 任

    務。

    用以操控各智慧元件之介

    面軟體。使用者可透過介

    面控制分散於居家環境中

    的元件,也可由介面得知

    居家元件的運作狀況,還

    可利用網路連結至電腦介

    面進行遠端操控。介面的

    使用相當簡單,但操作的

    前置作業繁複,必須先將

    智慧居家元件組合完成,

    再自行編寫執行檔或使用

    原 本 的 執 行 檔 , 透 過

    Cygwin 軟 體 轉 譯 , AVR

    Studio 燒錄執行檔至各運

    算器。

    簡易的室內空間規畫、傢具

    配置與選購

    建模、方案設計、合作式設計

    決策

    控制機器人 操控智慧居家元件

    主要是達成銷售 IKEA 家具

    的目地,另一方面亦助益於

    傢俱與空間配置的決策。

    數位化設計、合作式設計決策 以簡單的圖像取代複雜的

    程式編輯,推廣機器人產

    業。

    推動智慧化居住空間,銷

    售自家產品。

    使

    室內設計師

    傢俱銷售員

    居家使用者

    電腦輔助設計初學者

    建築與空間設計的從業人員

    機器人學的初學者

    專業研究人員

    具有資通訊專業背景的使

    用者

    專業研究人員

    1. 繪製房間平面空間圖

    2. 傢俱配置

    3. 3D 透視圖檢視

    4. 傢俱清單與預算編列

    1. 下載 google earth 基地

    資訊

    2. 工具建模

    3. 賦與材質

    4. 搜尋" 3D模型倉庫"的

    支援元件(包括樹、車、

    1. 構思機器人任務(動

    作)劇本

    2. 組合實體模型

    3. 依據任務劇本的流程

    選擇適當的作用器、

    感知器

    1. 組合適當的智慧元件

    2. 開啟 Cygwin 軟體轉

    譯執行檔

    3. 連結智慧居家元件,

    將轉譯的執行檔利用

    AVR Studio 軟體燒錄

  • 以雲端服務為基礎的智慧居家元件輔助設計介面

    6 逢甲大學學生報告 ePaper(2010 年)

    人物等點景)

    5. 調整光線

    6. 完成作品

    7. 將 3D 上 傳 至 google

    earth 上基地

    8. 透過網路,參與者決策

    4. 設定各作用器、感知

    器運作條件與細節

    5. 將程式輸入 NXT 主機

    6. 執行程式檔案,測試

    實際動作。

    7. 成功;失敗則修改程

    式或修改實體模型

    到智慧居家元件的運

    算器

    4. 連結 Zigbex Server

    端,重複 1~3 的步驟

    (轉譯與燒錄 Server

    的執行檔)

    5. 開啟 Homenet 介面,

    進行操作使用

    雲端運算軟體服務、

    電腦輔助設計

    雲端運算軟體服務、電腦輔助

    設計

    代理者感知、運算、行動

    設定

    智慧元件

    操作平易近人,提供使用者

    在傢俱選購與報價參考,滿

    足消費者在傢俱選購上的

    基本需求。

    建模速度快,操作簡便,搭配

    google earth、3D 模型倉庫

    可將作品上傳至網路,鼓勵合

    作式設計決策

    圖形化程式設計,操作容

    易 。 了 解 各 零 件 運 作 條

    件、情境劇本設計、邏輯

    思考流程

    整合智慧元件、無線傳輸

    控制程式

    僅有 IKEA 傢俱型錄以及清

    單,尚未開放其他同盟廠商

    有加入商品資訊的可能。

    相較於其他專業的電腦輔助

    設計軟體,SKETCHUP 建模能

    力 有 限 ( 多 半 為 擠 出 的 形

    體),光線的彩繪只限於單一

    的"自然光"。

    無除錯檢查功能,情境設

    定條件有限,越複雜的動

    作,越不適合用此介面撰

    寫。

    操作不易、編修困難、運

    作模式固定,缺乏因應情

    境的彈性、缺乏輔助設計

    功能。

    開放的支援架構,以方便獲

    得 IKEA 傢俱之外同盟產業

    的資訊服務、融入智慧居家

    元件與傳統傢俱整合設計。

    雲端運算的作業環境、設計過

    程、合作式設計決策。

    人機互動、情境劇本、細

    節設定、多機器人合作模

    式。

    要求更簡單的操作、更生

    動、更符合使用者需求的

    設計。

    案例分析歸納,在雲端運算服務環境裡,隨時更新的智慧居家元件輔助設計軟

    體,要具備開放的支援架構與標準的通訊平台,以方便智慧化產業界,更新產品

    資料與擴增支援,在使用者操作上要求簡易的、模組化的、物件導向的圖形操作

    介面,其設計目標在人方面要能促成設計者、智慧居家元件廠商、居家使用者的

    溝通合作以促進設計決策,包括考量居家使用者的情境需求、諮詢智慧居家元件

    廠商的技術選擇、空間配置的視覺模擬以及預算需求,以"支持空間設計者"達

    成智慧化居住空間設計的專業服務。在物方面要能整合空間中的智慧元件、傢俱

    與建築構件,包括考量各項感測、運算、行動與溝通的設備與物件的協調運作,

    以處理反應環境變化、使用者身體與心理變化等事件驅動的各種活動需求。

  • 以雲端服務為基礎的智慧居家元件輔助設計介面

    7 逢甲大學學生報告 ePaper(2010 年)

    三、 研究方法與理論

    本研究建議以(1)智慧代理者理論、(2)情境劇本設計,作為「智慧居家元件輔助設計介面」設計的整合性架構,分述如下:

    (一) 智慧代理者理論 “智慧代理者的基本模組由感測器、運算機制與作用器所構成,包含了軟體與硬體,具有自主性、溝通、合作與學習的能力(RUSSELL, 2003)” 智慧代理者技術是當前“人工智慧”重要的研究典範之一,強調在分散式智能環境下,作為運算與資訊溝通機制的“知識再現”工具(陳,2007)。採用智慧代理者理論,預期建立產業鍵結中人與人、物與物、人與物的運作、與溝通合作模式。 本研究主張在分散式運算的智慧居家環境中,智慧代理者具備「感知-演算-作用-溝通」機制,用於解決複雜事務與提供決策意見,以幫助居家使用者達成目標。

    以智慧代理者協調環境與人類需求,實現智慧化居住環境的目標。 現今智慧代理者主要的研究方向可兩大類(1)單一代理者的運作機制(圖 4);(2)社群間的互動模式(圖 5)。

    圖 4 單一代理者的運作機制 圖 5 社群間的互動模式 「智慧化居住空間」將充滿著以感知器、運算器、作用器所組成的智慧居家元件,

    它們被視為構成智慧化居家環境的代理者;透過網路傳輸與通訊協定,代理者社

    群進行溝通與協調,共同維護居家環境的運作,以滿足居家使用者的生活需求。

    (二) 情境劇本設計 “Scenario-Oriented design 是資訊時代產品服務設計新法(余, 2001)” 如上節所述,智慧代理者理論具備了描述生活中"人與人""人與物""物與

    物"互動關係的能力,然而,尚缺乏描述與再現”空間”特質的功能,或僅能推論到空間機能,其資訊並不足夠形塑空間,所以採用情境劇本式設計補足智慧代理

    者理論在”空間”描述上功能的不足。從上而下,"劇本"用來描述"故事","故事"是由有關係的"場景"所構成,"場景"包括一連串的"活動"與因應"

    活動"所需的"舞台(空間與空間中傢俱、設備元件的擺設,擺設包括動態的與靜態的);而由下往上,智慧代理者是"事件"趨動的,一連串的"事件"滿足各項"任務"、"目標"以構成"場景"中人與物在空間中的諸多"活動"。 因此「情境劇本設計」與「智慧代理者理論」相輔相成,作為空間中人與物互動的

  • 以雲端服務為基礎的智慧居家元件輔助設計介面

    8 逢甲大學學生報告 ePaper(2010 年)

    運作、運算與資訊溝通機制的“知識再現"工具。(圖 6)

    圖 6 智慧代理者理論與情境劇本相輔相成

    四、 智慧居家元件輔助設計介面的架構研究

    根據雲端運算軟體及服務的特性、智慧代理者理論、情境劇本設計、案例分析的

    歸納,本研究擬定「智慧居家元件輔助設計」的架構與圖形使用者介面設計,實

    境建構一智慧空間,以佐證本研究之軟體介面。

    (一) 介面的階層架構 “就像工作一樣,介面包含高低階的物件和運作的階層架構(Shneiderman,2005) ” 「智慧居家元件輔助設計」是以設計者為導向,因此分析設計者的概念模式、操

    作習慣、工作領域、任務需求,制定「智慧居家元件輔助設計」的階層任務分析

    (hierarchical task analysis)圖(圖 7),透過 HTA 圖可以確定任務的目標與順序、重要性、釐清介面的結構、了解使用者需求、操作邏輯的檢視,將問題分解成數個

    階段,釐清挑選智慧居家元件的設計流程與邏輯,並轉化為圖形使用者介面中的

    功能按鈕。

  • 以雲端服務為基礎的智慧居家元件輔助設計介面

    9 逢甲大學學生報告 ePaper(2010 年)

    圖 7 本研究介面的階層任務分析圖 由表 2 的整理可發現,設計者在挑選完智慧居家元件後,需要一份詳細的智慧居家元件預算報價單,與使用者討論生活情境與預算,與廠商討論產品規格與功能。

    表 2、智慧居家產業的需求分析 居家使用者 設計者 智慧居家元件廠商 困難 不知設計師與消費

    者的需求,難以貼

    近需求。

    對智慧元件不了解,無

    法應用於設計 對智慧生活不了解,

    不知需要甚麼

    任務 目的

    銷售智慧居家元件 建構智慧居家 享受智慧生活

    考慮 因子

    售價、型錄、技術

    規格、數量、使用

    年限

    外型、預算、配置、使

    用年限、外觀、能源消

    耗、數量、未來的彈性

    使用

    外觀、預算、耐久度、

    實用性、使用年限、

    未來的彈性使用

    需求 銷售、推廣 做設計、整合各方意見 了解進度、參與討論

    (二) 介面流程分析 根據階層任務分析圖,制定智慧居家元件輔助設計的設計流程(圖 8),設計者撰寫情境劇本,根據劇本分析,設計空間機能、形狀、尺寸、配置門窗,確認空間

    高度與剖面狀況後,依空間機能進行傢俱配置。基本場景條件完成後,開始挑選

    智慧居家元件,設計者考量居家使用者的情境需求,整合空間中的智慧元件、傢

    俱與建築構件,規劃各項感測、運算、行動與溝通的設備與物件的協調運作,以

    處理環境變化、使用者身體與心理變化等事件的需求,完成智慧居家元件系統的

    規劃(圖 9)。最後產生智慧居家元件的產品估價單,供居家使用者、設計者做方案決策。若設計方案不符合居家使用者的需求,則必須回到情境劇本設計的分析

    階段,或挑選智慧居家元件的階段,檢討所選擇的智慧居家元件的規格。

  • 以雲端服務為基礎的智慧居家元件輔助設計介面

    10 逢甲大學學生報告 ePaper(2010 年)

    圖 8 整體設計流程 圖 9 挑選智慧居家元件的思考流程圖

    五、 實作驗證

    本研究以(1)智慧代理者理論、(2)情境劇本設計,作為「智慧居家元件輔助

    設計」的整合性架構,進行軟體介面的建構與模擬,依據方法建構一智慧玄關空

    間,以佐證本研究之軟體介面。 (一) 智慧居家元件輔助設計介面模擬

    本研究應用雲端運算使得智慧居家元件輔助設計介面有以下特性: 1.可完全在網路上操作,必須先登入帳號才能使用,所有的檔案、文件都儲存在網路。使用者不需自備高階的電腦硬體,僅需具備連結上網的瀏覽器,即可進行

    智慧居家設計,一切運算資源由雲端運算提供。亦可自行下載至個人電腦離線操

    作,此時與以往單機版軟體相同,沒有雲端的支援。 2.以情境劇本設計為出發點,以居家使用者為主,用情境劇本讓設計者、居家使用者、智慧元件廠商理解各自的需求,作為共通的溝通介面,串連三者的合作與

    互動。 3.透過此介面可與其他設計者討論設計,將同性質工作者串連在一起,檔案儲存於網路上,讓資訊更容易流通。

  • 以雲端服務為基礎的智慧居家元件輔助設計介面

    11 逢甲大學學生報告 ePaper(2010 年)

    圖 9 說明本研究之圖形使用者介面上的各項指令。

    圖 10 介面基本介紹(工作環境) 以下為運用此介面建構一智慧玄關空間的操作過程: 依據劇本的描述找尋關鍵字,由大到小拆解出場景(玄關)與事件,從中分析活動進行中的人、傢俱、其他構件與智慧居家元件間的對應關係(圖 11)。

    圖 11 智慧居家元件間的對應關係

    下一步是空間設計(圖 12)階段,決定空間屬性、大小、形狀、開口、開窗,建構居家環境的基本背景。

  • 以雲端服務為基礎的智慧居家元件輔助設計介面

    12 逢甲大學學生報告 ePaper(2010 年)

    圖 12 空間設計

    在傢俱挑選配置的階段(圖 13),依據空間屬性的不同,可以挑選傢俱將有一定的類別與選擇,設計者必須並做適當的傢具配置配置,因為傢具的種類與配置和智

    慧居家元件有密切的關係,將影響智慧元件在空間中的運作。

    圖 13 傢具配置

    基本空間場景完成後,根據智慧代理者理論,將智慧居家元件分為感測器、運算

    器、作用器三類,設計者考量情境劇本中事件與活動的分析,挑選適當的智慧居

    家元件,決定智慧居家元件的運作程序,設定適當的感知條件、運算機制、作用

    方式,配置在適當的空間位置(圖 14)。 設計者要配置智慧居家元件,就必須先了解與使用的智慧居家元件系統架構,根

  • 以雲端服務為基礎的智慧居家元件輔助設計介面

    13 逢甲大學學生報告 ePaper(2010 年)

    據架構做初步的規劃分區,思考與空間機能的搭配。之後再依各智慧元件的特性

    與功能,調整智慧居家元件在空間中的位置,安排人與物之間的互動,從空間剖

    面來檢視智慧居家元件與使用者、傢具、空間的相對關係。

    圖 14 智慧居家元件平面配置

    智慧居家元件配置完畢後,進行智慧居家元件系統設計,依據「感知-演算-作用」機制設定運作條件,組成一個代理者系統運作。在單一代理者系統設計完成後,

    進一步規劃各代理者間的溝通合作,透過共通的網路傳輸與通訊協定,進行溝通

    與協調,完成智慧居家元件社群的系統設計(圖 15)。

    圖 15 智慧居家元件的系統設計 設計者在完成挑選與智慧居家元件系統規劃後,可檢視智慧居家元件的動態模擬

    狀態,在模擬畫面上,顯示各元件的運作順序與配置,並可調整元件的運作條件

    與時間,以動畫方式呈現智慧居家元件在空間中的運作情形,供設計者與居家使

  • 以雲端服務為基礎的智慧居家元件輔助設計介面

    14 逢甲大學學生報告 ePaper(2010 年)

    用者決策參考。 圖 16 說明玄關的智慧居家元件動態模擬流程:人員經過(1),移動偵測模組偵測人體紅外線的移動(2),將訊息傳至使用者介面(3),經過運算,驅動智慧門鎖開門,讓使用者通過(4),居家使用者可從使用者介面上得知訊息。(5)是自動感應的壁燈,感應人體紅外線移動與燈光照度不足,自動亮燈。(6)是報客鈴,感應人體紅外線移動,自動發出聲音。

    圖 16 智慧居家元件動態模擬 產品估價單(圖 17)提供產品資訊、技術規格、數量、價格,促進設計者與居家使用者做設計方案的決策。另一方面,設計者可依產品資訊找到智慧居家元件廠

    商,進行諮詢與交流,必要時提供協助。

    圖 17 智慧居家元件估價單

  • 以雲端服務為基礎的智慧居家元件輔助設計介面

    15 逢甲大學學生報告 ePaper(2010 年)

    智慧化生活環境的基本構成由許多智慧居家元件組成,用以服務使用者完成智慧

    化生活的服務目標,設計者應重新看待智慧居家元件,擺脫高科技、高耗能、高

    消費的負面印象,轉而以建構安全安心、便利舒適、健康照護、永續節能為目標。 (二) 智慧玄關空間實境建構

    本研究建議以(1)智慧代理者理論、(2)情境劇本設計,作為建構「智慧居家設計」的整合性架構。在建構智慧居住空間上以“HBE-UBI-Homenet 智慧型生活科技家庭網路發展套件"為主要的實驗設備(圖 18),它具備無線傳輸功能,單元模組化的智慧元件,用來驗證智慧代理者理論。

    圖 18 Homenet 設備介紹 圖 19 Homenet 設備分類 Homenet 模組可以透過 zigbex 模組互相連結形成一無線感測網路,容易嵌入家庭之中,由多樣的感知器、運算器、作用器組成智慧居家系統(圖 19),透過使用者介面的整合。使用者可以照需求作調整,在介面上回應、傳遞使用者的訊息,發

    送給筆記型電腦與其它模組,完成人與物之間的互動(圖 20)。

    圖 20 Homenet 設備的整體系統架構

  • 以雲端服務為基礎的智慧居家元件輔助設計介面

    16 逢甲大學學生報告 ePaper(2010 年)

    本研究實做一智慧玄關空間,透過不同等級的智慧居家元件互相合作,達成智慧

    生活的目的,以下就智慧玄關內的智慧居家元件做比較分析: 報客鈴的機制是「感知-作用」,屬於被動的智慧居家元件。感應人體紅外線的移動,當人員經過時,便發出“歡迎光臨“的聲音。使用者可手動切換成警戒狀態,

    當有人通過的時候,發出警報(圖 21)。 自動感應壁燈的機制有「感知-演算-作用」,屬於主動類的智慧居家元件。感應人體紅外線的移動,當夜晚或光線不足時,有人員經過時,便自動亮燈提供照明,

    亦可手動調整光照時間的長度。(圖 22)

    圖 21 報客鈴的運作流程 圖 22 自動感應壁燈的運作流程 Homenet 模組是「感知-演算-作用-溝通」,屬於互動類的智慧居家元件,將兩個模組整合成一個系統,透過相同的通訊協定進行溝通與運作,並透過一人機介面

    傳遞訊息,與居家使用者產生互動。圖 23 說明智慧門鎖模組的系統架構。

    圖 23 智慧門鎖模組的系統架構 Homenet 設備在玄關空間中的運作流程(圖 24):使用者經過(1),移動偵測模組感應人體紅外線的移動(2),將訊息傳至使用者介面(3),經過運算驅動智慧門鎖開門,讓使用者通過(4),居家使用者可透過介面得知訊息。 本次設計的智慧玄關實境成果(圖 25),對照情境劇本可發現,並非全部採用「感知-演算-作用-溝通」的智慧居家元件。玄關空間是家庭的出入口,考量出入的安全管理,因此多以感測器、主動偵測的智慧居家元件為主,使用者的需求可由低

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    階的智慧居家元件提供,如自動感應的壁燈,利用簡單的感測器偵測使用者的移

    動與光照環境之間的關係,達到智慧生活的便利與實用。

    圖 24 智慧門鎖模組的運作流程 圖 25 智慧玄關實境成果

    六、 結論

    本研究以(1)智慧代理者理論、(2)情境劇本設計作為「智慧居家元件輔助設計」整合的要素,並實際建構一智慧玄關空間,反覆實驗,示範其理論的可行性。 研究發現,如何藉助“情境劇本"的分析以推論活動所需要的“智慧居家元件"

    將是「智慧居家元件輔助設計」系統未來的重要挑戰。 就可行性而言,模擬智慧居家元件輔助設計介面,演練從情境劇本設計到挑選智

    慧居家元件,完成智慧居家設計的過程,藉由建構一智慧居住空間來佐證介面的

    理論可行性。「智慧居家元件輔助設計」介面需滿足設計者的操作模式且易於使

    用,在輔助設計思考過程中,解決對於智慧居家元件的疑問,並做為設計者、居

    家使用者、智慧元件廠商之間的溝通橋梁(合作介面)。 就差異性而論,本研究的觀點立足在主動幫忙的智慧居家元件,但考量居家使用

    者的使用情境、需求、時機、空間機能的不同,將影響智慧居家元件與使用者的

    互動情境,並非所有的事件都適合自動化的輔助。智慧居家元件的運作模式可分

    為被動、反應、主動與互動,這四種模式並無優劣之分,只有依據使用者的使用

    情境去做最適合的調配,建構智慧化居住空間。設計者在設計過程中,仍必需與

    居家使用者反覆溝通討論,選擇適當的智慧居家元件完成智慧居家設計,滿足居

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    18 逢甲大學學生報告 ePaper(2010 年)

    家使用者的生活情境與需求。 未來性:在雲端運算環境下,智慧化居住空間將逐步落實,而台灣面臨少子化、高齡化的社會人口結構問題,未來家庭人口的組成與結構將與現在不同,高齡化

    所帶來的差異性,是未來智慧化居住空間所面臨的問題。居家使用者的差異會影

    響智慧居家的規劃設計,設計者挑選智慧居家元件時,其設計目標需以健康照護

    為出發點。 誌謝 本文感謝國科會予以部分經費補助,計畫編號為 NSC-98-2221-E-035-074,雲端運算環境下智慧居家元件輔助設計介面計畫; NSC-98-2218-E-038-003,從搖籃到搖籃(C2C)導向的建築計畫。

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