美麗新境界 論智慧生活之現況
美麗新境界 論智慧生活之現況
2009.08.03 | 科技

在智慧生活與節能減碳議題發展下,必須透過整合不同的技術,並非傳統單一產業之解決方案所能因應,因此,如何將科技與傳統產業鏈連結,帶動新興產業價值鏈體系,進而開創新的服務,已成為產業重要與待解決之課題。目前台灣網通廠近來缺乏新應用、新標準等不利環境下,遭遇前所未見的毛利率掙扎困境,多家一線網通專業代工大廠陷入低毛利率保衛戰,因此,便逐漸尋求新的應用,而在愛台12項建設的利多帶動下,無線感測網路(Wireless Sensor Networks,WSN)將具有市場發展潛力。

台灣政府擬訂「U-Taiwan」計畫,利用ICT的普遍性與先進技術,讓每個人都能隨時隨地使用優質的生活e化服務,並推動愛台12建設-智慧台灣,以發展優質網路社會為主軸,透過網路匯流、感知環境、創新服務,營造智慧好生活及發展普及網路社群(Ubiquitous Network Society,UNS)相關產業所需技術。

一、WSN技術發展現況

所謂的無線感測器網路(Wireless Sensor Network,WSN)是指將許多感測器(Sensor)散佈在特定區域內,以隨意散佈的感測節點(Sensor Node)在未知感測區域來收集資料並回報給控制中心(Sink Node),即透過相互連結所組成的網路,針對環境中事物(如:溫度、濕度、光源等)做偵測,並將所收集的資料先做簡單運算處理後,再透過無線傳輸裝置將資料傳回。

WSN技術包括Z-Wave、INSTEON、ZigBee等,彼此競爭激烈,其中又以Z-Wave與ZigBee較受矚目。兩種技術各有其優缺點,Z-Wave主要應用在家庭控制及數位家庭,而ZigBee相對而言應用範圍較為廣泛,然而兩者在家庭WSN市場上可能成為競爭技術。然而實務應用上感測器電力與節點必須可靠、低功耗(因為這些節點通常由電池供電)考量下,而且還具備極低的購買、安裝和維護成本。因此ZigBee可能是目前最佳的方案。

二、WSN於家庭之應用

目前家庭自動化設備,大都採線控之方式設計,採用有線通訊技術,因為必須布線、重新安置節點(Node),電信營運商將會耗費更多建置成本,已建設完成的大樓更新線路也不容易,在住宅中,暴露的纜線更會破壞裝潢原貌,如:PLC便不適於大部分的應用,除了節點價格相對昂貴外,電源的位置也受到限制;此外有線通訊技術不適合須要重新建置的節點或行動式節點,為了克服傳統家庭自動化繁雜的線控方式的設計,各國皆積極研發WSN技術。其中在家庭之應用領域包括環境、空調、燈光、電源自動控制及安全、保全監控與情境控制等。

表一 全球WSN於家庭之應用實例

 投入廠商(國家)實際運用狀況台灣是否可行?
智慧電表Ember與Itron、Edison International (美)等聯邦政府方面已通過了2007年能源議案和2009年的刺激計畫,但公用事業機構實際上是以各州為基礎來分配電力的。1.台灣目前三表(水力、電力、瓦斯)分屬不同單位,難以統一。 2.尚未有相關法規制定。
家庭自動控制Control 4(美)等在設備施工時,免受現有電路管線之限制及自動化過程需於建物興建之時之電路設計及佈線施工,節省成本。耐用、功能、價格影響普及程度,觸控面板價格會直接反應在控制介面與智慧家電的成本上,也成為消費者是否願意導入智慧家庭的考量之一。
健康照護Harvard University -CodeBlue(美)、Olympus Medical Systems,FUJIFILM (日) 等藉著各種生理或環境感測器的使用,提早察覺老年人是否遭遇生理,或環境的危險狀態,並透過早期預防,降低後續處理費用。1.台灣保健制度健全,醫療診所林立。 2.醫療系統元件檢驗標準嚴苛,具產業跨入障礙。

Source:拓墣產業研究所,2009/07

透過中央控制系統,將燈光、視訊設備、音響等與系統整合的方式,即以一把遙控器進行操控,達成視訊分享、燈光控制、遠端操控,甚至門禁系統的整合等應用。甚至可經由手機或網路在外地或國外;遠端控制冷氣開關、查看監視狀況、關閉瓦斯閥等。目前在家庭自動化網路之通訊方式中,利用主控制器的周邊介面可連結無線網路或有線網路通訊來蒐集資料以及控制家電;含有無線通訊模組的家電亦可透過主控制器來控制其他電力線網路的家電,反之則亦然,依此達成家庭自動化網路通訊之功能。

三、WSN於商業、工業之應用

在工業安全監控方面,包括設備管理、環境監測及人員進出控制等應用,以協助店家、住戶進行安全管理,透過各種感測器,如:窗戶破碎偵測、裝置煙霧偵測器等設備,達到安全監控之目的。在建築自動化方面則可降低運營成本,如:遍佈空調供暖(Heating and Air Conditioning,HVAC)設備,並在每台空調設備上都加上一個ZigBee節點,就能對空調系統進行即時控制與節約能源。應用領域則包含辦公室智慧化,包括建築、環境及安全控制自動化等;而工業智慧化,則包括工業環境及安全控制監測自動化等。

表二 全球WSN於商業、工業之應用實例

 投入廠商(國家)實際運用狀況台灣是否可行?
防災Fire Information and Rescue Equipment (FIRE) Project(美)等建立自動防護警示系統,對環境安全需求監控與防災為應用主軸。1.可運用在地方環境資料建置與防治。 2.以洪災潛勢、水區崩塌地變遷、土石流監控等為發展方向。
工、商業控制Remtron (美)等目前主要應用於工業控制-機械、空調、暖氣等;辦公自動化-空調、燈光、電梯、門控等;建築智能監測-大廈、橋樑、電塔等;物流監測-倉庫、供應鏈、生產線;甚至有貨櫃貨運的安全監測-冷凍冷藏、易燃易爆物、有毒氣體。台灣商業運用可用在農業,如:溫室內部微氣候控制,亦可連接灌溉控制、花期調節遮光控制等其他控制系統,讓控制功能更完善。
橋樑監控Massachusetts高速公路、舊金山大橋(美)、深圳灣大橋(中國)等在橋上部署震動感測器並和無線傳輸模組,在橋樑上掛一繩索,拉緊繩索後釋放,使得橋梁震動,由無線傳輸模組傳回的振動訊號分析橋樑目前的抗震能力。1. 台灣屬多地震帶,目前已有應用在集集與鹿谷的橋樑。 2.應用於橋樑的結構壓力與張力,及結構的溫度、纜線強度、空間變形狀況、風阻、結構負載情況、鋼骨與混凝土間的連接做即時監控。

Source:拓墣產業研究所,2009/07

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科技創新守護海洋!犀牛盾以循環創新思維破解塑膠危機、賦能永續未來
科技創新守護海洋!犀牛盾以循環創新思維破解塑膠危機、賦能永續未來

全球每年約生產4億噸塑膠垃圾,只有不到10%有被回收,其中約有1100萬至1400萬噸最終流入海洋。在十分有限的回收量中,約 8 成來自相對單純、流程完整的寶特瓶回收;反觀,同樣是高頻消費品的手機配件,回收率卻不到 1%。這個現象,對長期從事材料研究的犀牛盾共同創辦人暨執行長王靖夫來說,是他反思事業選擇的開端,也是突破的轉捩點。

「手機殼產業其實是塑膠產業的縮影!」他在2025 亞馬遜港都創新日的專題演講上直言。手機殼本質上類似一種快時尚商品,每年有超過十億個手機殼被製造,但產業並未建立材料規範,多數產品混用多種複合塑膠、填料與添加物,既難拆解、也沒有回收機制。結果是,一個重量相當於超過二十個塑膠袋的手機殼,在生命周期終點只能被視為垃圾。

王靖夫指出,連結構複雜的資訊科技產品,回收率都能達 45%,但手機殼明明是最簡單、最應該回收的產品,為什麼無法有效回收?這個命題讓他意識到,與其只做手機殼,不如正面處理塑膠問題本身,從材料設計、製程到後端回收再生,開創循環之道。

犀牛盾共同創辦人暨執行長王靖夫於2025 亞馬遜港都創新日分享犀牛盾如何回應塑膠挑戰、開創循環模式。
犀牛盾共同創辦人暨執行長王靖夫於2025 亞馬遜港都創新日分享犀牛盾如何回應塑膠挑戰、開創循環模式。
圖/ Amazon Web Services 提供

以材料工程打造手機殼的循環力

若塑膠要進入循環體系,前提是「材料必須足夠單純」。王靖夫很快意識到,問題不在回收端,關鍵在最開始的設計端。多數手機殼由多款不同塑膠、橡膠件甚至金屬等複合材料組成,無法被經濟化拆解,也難以透過現有流程再製。為此,犀牛盾在2017年起重新整理產品線,希望借鑑寶特瓶成功循環的經驗,擬定出手機殼應有的設計框架。

新框架以「單 1 材料、0 廢棄、100% 循環設計」為核心,犀牛盾從材料工程出發,建立一套循環路徑,包括:回收再生、溯源管控、材料配方、結構設計、循環製程、減速包裝與逆物流鏈等,使產品從生產到回收的每一階段,皆與核心精神環環相扣。

王靖夫表示,努力也終於有了成果。今年,第一批以回收手機殼再製的新產品已正式投入生產,犀牛盾 CircularNext 回收再生手機殼以舊殼打碎、造粒後再製成型;且經內部測試顯示,材料還可反覆再生六次以上仍維持耐用強度,產品生命週期大大突破「一次性」。

另外,今年犀牛盾也推出的新一代的氣墊結構手機殼 AirX,同樣遵守單一材料規範,透過結構設計打造兼具韌性、耐用、便於回收的產品。由此可見,產品要做到高機能與循環利用,並不一定矛盾。

犀牛盾從材料學出發,實現全線手機殼產品皆採「單 1 材料」與模組化設計,大幅提升回收循環再生效率。
犀牛盾從材料學出發,實現全線手機殼產品皆採「單 1 材料」與模組化設計,大幅提升回收循環再生效率。
圖/ 犀牛盾

海上掃地機器人將出海試營運

在實現可循環材料的技術後,王靖夫很快意識到另一項挑戰其實更在上游——若塑膠源源不斷流入環境,再強的循環體系也只是疲於追趕。因此,三年前,犀牛盾再提出一個更艱鉅的任務:「能不能做到塑膠負排放?」也就是讓公司不僅不再製造新的塑膠,還能把已散落在環境中的塑膠撿回來、重新變成可用原料。

這個想法也促成犀牛盾啟動「淨海計畫」。身為材料學博士,王靖夫將塑膠問題拆為三類:已經流落環境、難以回收的「考古塑膠(Legacy Plastic)」;仍在使用、若無管理便會成為下一批廢棄物的「現在塑膠(Modern Plastic)」;以及未來希望能在自然環境中真正分解的「未來塑膠(Future Plastic)」。若要走向負排放,就必須對三個路徑同時提出技術與管理解方。

其中最棘手的是考古塑膠,尤其是海洋垃圾。傳統淨灘方式高度仰賴人力,成本極高,且難以形成可規模化的商業模式,因此無法提供可持續的海廢來源作為製造原料。為突破這項瓶頸,犀牛盾決定自己「下海」撿垃圾,發展PoC(概念驗證)項目,打造以 AI 作為核心的淨海系統。

王靖夫形容,就像是一台「海上的掃地機器人」。結合巡海無人機進行影像辨識、太陽能驅動的母船作為能源與運算平台,再由輕量子船前往定位點進行海廢收集:目的就是提升撿拾效率,同時也累積資料,為未來的規模化建立雛形。

從海洋到河川,探索更多可能

淨海計畫的下一步,不只是把「海上的掃地機器人」做出來,王靖夫說:「目標是在全球各地複製擴張規模化、讓撿起的回收塑膠真正的再生利用。」也就是說,海上平台終究要從單點示範,走向可標準化、在不同海域與國家部署的技術模組,持續穩定地把海廢帶回經濟體。

犀牛盾CircularBlue™海洋廢棄物過濾平台初號機將出海試營運,盼解決沿岸海洋廢棄物問題。
犀牛盾CircularBlue™海洋廢棄物過濾平台初號機將出海試營運,盼解決沿岸海洋廢棄物問題。
圖/ 犀牛盾

他進一步指出,「其實這套系統不限於海洋,也可以在河川上。畢竟很多海洋垃圾是從河流來的。」未來若能推進到河川與港灣,將塑膠在進海之前就攔截下來,不僅有助於減少海洋污染,回收後的材料也更乾淨、更適合再生,步步朝向終極願景——隨著時間推進,海中垃圾愈來愈少,被撿起、回收後再生的塑膠會越來越多。

「我們已經證明兩件事的可行性:一端是產品的循環設計,一端是 AI 賦能海廢清理的可能性。」王靖夫笑說,塑膠管理命題不只為自己和公司找到新的長期目標,也讓他順利度過中年危機。「選擇改變,留給下一代更好的未來。」他相信,即便是一家做手機殼的公司,也能創造超乎想像的正向改變。

AWS 2025 亞馬遜港都創新日,集結產業先行者分享創新經驗。
AWS 2025 亞馬遜港都創新日,集結產業先行者分享創新經驗。
圖/ Amazon Web Services 提供

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