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追求能够满足住户多样化需求的生活支援技术 对提供智能家居基础技术的制造商的期望

要构建理想的智能家居,应以什么方式、引进何种技术?

住宅中生活的人们特征各异,有男女老少,也有生活习惯及价值观等各不相同的人。智能家居便是通过将先进的信息通信技术引进如此多样的场所而实现的。应引进什么样的技术,以及其有效性、易用性乃至安全性,都需要从多个角度进行仔细验证。

在北陆先端科学技术大学院大学所在的石川科学园区内,一栋旨在探讨未来智能家居中所需技术的实证试验大楼已经落成。此处按照建筑学会的标准设计设置了房间布局,并明确界定了住户的概况(家庭成员构成、每位住户的日常行动等),居住环境由此而成。实证试验大楼内部和周围安装了各式传感器和构成智能家居的多种装置及设备,对尚未向市场投放的构建智能家居的新技术、装置和设备进行提前验证。此外,这里还连接了模拟电力网络和广域通信网络的系统,用来验证智能家居和社会能否顺利安全地合作运行。

在该大学副校长丹康雄教授的指导下,这里积累了丰富的知识,而这些知识只能通过对智能家居技术、装置和设备进行实际验证才能获得。丹教授认为,智能家居的作用应该总是以住户为中心,想住户所想,支持他们的生活。要实现这样一个理想的智能家居,需要什么样的技术呢?此外,为了把能实现智能家居的先进信息通信技术顺利导入家庭,在技术开发中又该注意哪些要点呢?根据从多种研究成果和实证试验中得出的结论,我们征询了丹教授的意见。

应将何种信息通信技术引进家庭?与业务/产业技术的区别是什么?

——丹教授表示,在开发智能家居的基本技术和系统时,需要考虑到住户的引进目的和属性是千差万别的。此外,还有“智能大楼”一说,即让建筑本身具备智能化的动向。那么,智能家居和智能大楼在构成系统的技术方面有哪些不同呢?

住宅是私人空间,而大楼是办公室及商业设施等入驻的公共场所,两者在构建和运行智能自动化系统时所使用的管理体制有很大不同。在开发技术时,尤其是对所开发的技术进行标准化时,需要考虑到这一点。

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就普通住宅而言,没有管理人员来构建和运行系统。而且,住宅落成后,住户往往会使用初始设计阶段所没有设想到的机器和设备,并将其连接到家庭网络。也就是说,开发智能家居的技术需要以之后不断多样化和复杂化为前提。

——您提到在进行技术标准化时也需要注意差异,那么具体来说有着什么样的差异呢?

智能家居标准化技术需要做到即插即用,一旦连接,就能简单可靠地运行。如果智能家居的技术需要专业知识,就无法得到大范围普及。所以需要引进先进的信息通信技术,使其在使用时能做到简单方便,就像家电那样把插头连接到电源插座上就能使用。

为了智能家居的进化,对提供传感器等电子元件的制造商的期望

——有人指出,在实现理想的智能家居方面,为了完全把握家庭内外状态和情况,收集数据所用的传感器将日益重要。今后,为了推动智能家居的进化,传感器及电子元件需要如何发展呢?

首先,我们期待将数据传输到云平台的通信技术和与此相关的电子元件都能取得进步。我曾经说过,在理想情况下,我们希望在一个普通住宅中安装大约1000个不同种类的传感器。然而,在我们用来验证新技术的实证试验大楼中,许多传感器都是通过有线连为一体的,如果这样的话安装传感器需要大量的人力和成本,而且很难收集到适当且准确的数据。

当然,也可采取使用无线技术的方法。但是,即使技术规格上能够连接数万个区域,在现实中也无法做到在连接1000个传感器的状态下,无论何时都能可靠地传输所需的数据量。我们需要一个系统,以确保每个节点都能独立运行,可连接1000个传感器,并能顺利进行数据传输。

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虽然使用有线系统能较为容易地进行可靠的数据传输,但仍需更易于安装的有线技术。为此,我们成立了一个相关团体,旨在于日本推行“单对以太网(Single Pair Ethernet,SPE)”,即能实现成本更低、空间更省的传感器连接的物联网通信技术。我们认为,这项技术对于在住宅内方便地实现多个传感器联网非常有效,可望成为一种解决方案。

——确实,要安装1000个传感器,可能需要一些技术创新。

作为将更多传感器导入住宅的方法,还可以站在截然不同的角度进行探讨。

首先是使用内置于现有家电产品和住宅设备中的传感器。这种使用方法旨在以更少的投资利用更多的传感器。例如,在实际验证其效果的地区,收集联网的空气净化器等物联网家电中的内置传感器所提供的气温及湿度等数据,并存储到数字田园都市数据合作基础的云平台。然后尝试将这些数据与住户信息关联起来,便能了解每个老人的生活节奏和居家情况。这一举措旨在为高龄者提供医疗保健、灾害应对措施和能源管理服务。近年来的家电产品标配有多种传感器,能实现有效且附加价值较高的功能,其中还有部分机种可以收集空气质量、气味、灰尘、二氧化碳等富有价值的信息。我们尝试将家电产品连接到网络,利用能使各个设备都发挥其功能的传感器,以收集其他目的的数据。当然,如果能将那些可收集到更多样、更准确数据的传感器搭载到家电产品中,就再好不过了。

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此外,尽管在家庭使用领域尚未实现,还可考虑赋予传感器本身移动功能的方法。近年来,为了提高桥梁等道路基础设施的检查和维护工作的效率,人们开始使用无人机进行检查。虽然在桥梁的关键点安装物联网传感器也能收集数据,但使用无人机可更灵活地根据目的和情况收集数据。此外,住宅内总会有一些仅靠固定安装的传感器无法解决的地方。此外,也可能出现需要根据具体情况来集中收集信息的情况。例如,住宅内的家电和设备是否在运行,只要观察各自安装的移动显示LED指示灯等便能一目了然。如果通过安装摄像头来监控每个设备,效率会很低,但如果在清洁机器人等可在住宅内移动的设备上安装传感器及摄像头,就能以移动方式来收集信息。

传感器技术的新方案、标准规格的通用多功能传感器或将问世

——现在我们所使用的家电产品都搭载了传感器,使其功能和性能得到了优化。这是否表明,在智能家居大范围普及的时代,为了提高智能家居的整体功能和性能,仅从家电产品的角度来看,搭载一些超过实际所需规格的传感器会有一定的价值?

我认为正是如此。各式各样家用电器即使制造商不同,都应普遍搭载标准化的通用多功能传感器,以更高的精度收集更多数据,这才是理想的状态。当然,也可以在住宅内各处安装具有同样传感功能的数据收集专用物联网终端,但对于设置仅具备传感功能的设备且持续耗电,有些人可能就会有抵触心理吧。因此,在家电产品等中搭载通用多功能传感器才是更自然的做法。事实上,某家电制造商已将传感器及话筒这些看似超规格的设备与通信模块一体化后,搭载到自家公司生产的家电产品中。作为物联网家电,该公司产品备受好评。

一般来说,传感器是一种可根据功能及性能进行细分的多品种产品。如果对通用多功能传感器的需求增加,就会形成少品种大批量生产的局面,那么对于传感器制造商来说,可能会出现事业效率得以提高的裨益,从而可能成就传感器业务的新方案。

智能家居相关企业应为多样化的理想协作准备的相关标准和框架

——关于参与智能家居构筑和运营的公司,其行业和业务多种多样。为了朝着同一个方向努力,并实现理想的智能家居,这些公司都该采取什么样的措施呢?

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我们需要建立一个相关场所,让多种多样的公司能够共同思考智能家居,在讨论、合作并达成一致的同时不断进行技术及产品开发并提供服务。如果各公司之间无法顺利开展合作,那么智能家居也将无法发挥其功能,因此各公司都需要在考虑其他公司立场的同时,不断推进开发和事业化。明确实现智能家居的整体蓝图,明确各行业的职责和定位,并朝着达成共识的方向前进,这一点至关重要。在此过程中可能会出现一些并不属于任意一家公司业务范围的领域,我们认为大学及国家需要在这些领域提供一些方向性的指导。而一般财团法人电子信息技术产业协会(JEITA)的智能家居部会正在积极开展相关活动,以推动这种跨行业跨业务的共识。

——包括传感器及对实现通信功能来说不可或缺的电子元件等在内,您希望智能家居中这些不可或缺的技术的供应商应发挥什么样的作用?

首先,设备制造商往往是在认识到应用市场的规模之后才会参与公司间合作及行业团体的活动。我认为,就像智能家居一样,如果能让设备制造商从共同建设未来市场的阶段便参与进来,那么整个系统将从设备层面加速进化。届时,我们就会去讨论智能家居整体系统的理想状态,因此我希望看到那些具有系统思维的设备开发商都能积极参与其中。

在Society5.0时代,各式各样的设备及系统、乃至政府系统都将实现数字化连接。除了眼前能看到的业务之外,在未来即将到来的时代需要什么样的设备,我希望大家都能一起去探索。

总结:传感器等电子元件的进化有助于智能家居的高度化和普及

丹教授表示,智能家居需要利用许多不同的传感器以确保系统能够时刻关注住户的状态和情况。不过,他也指出,为了将高度的信息通信技术更顺利地引入家庭并进行操作,需要开发出人人都能方便地掌握的技术。

当然,通过空气净化器等内部搭载的传感器,智能家居的实证试验已经开始,由此可见,即使利用现有的传感器及通信零部件,也能实现智能家居。 但是,为了进一步提升智能家居的水准,并推行到更多的家庭,则需要从电子元件层面取得技术方面的进化。随着智能家居的构建及不断进化,有可能会产生与以往传感器及通信零部件不同的技术趋势。

村田制作所一直积精致力于传感器及通信零部件的开发与提供,以满足家电产品到数据中心等使用的先进设备等各式应用设备的要求。我们相信,在开发和供应智能家居所需的新零部件方面,我们将大有作为

丹 康雄(TAN Yasuo)先生

北陆先端科学技术大学院大学副校长、教授、信息化统括负责人(CIO)、数字化支持中心总监、远程教育研究创新中心总监、信息环境与DX统括本部长、再培训与循环教育中心总监、一般财团法人电子信息技术产业协会(JEITA)智能家居部会会长

拍摄合作:国立研究开发法人 信息通信研究机构

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