未来智能家居市场的发展介绍

提到智能家居，市面上已能看到各种扫地机器人、智能喇叭等智能家电。在消费电子市场，国际大厂纷纷推出各式终端产品，语音识别、手势辨识等人机接口的讨论正火热。另外，智能电表/水表这类公共建设，则需要政府投入才能普及。从2017年底的日本CEATEC到2018年的国际消费性电子展(CES)，许多品牌大厂都将人工智能(AI)与物联网(IoT)功能当作新一代家用电子产品的主要卖点。许多新时代家电陆续推出，这些产品不只能对外连上互联网，也能彼此互联，更能结合新兴的智能音箱或语音助理，实现创新的智能生活应用。

图1 资策会智能系统研究所董一志提到，物联网概念提出初期，较着重智能水表、智能电表等等公共建设的应用。

智能家居应用正历经新一轮转变，市场也正逐渐扩大当中。研究单位IDC便指出指出，智能家居市场将持续成长，预计到2022年，规模将会成长18%，达到全球940万台智能家居设备的规模。AIoT新思维也正快速翻转智能家居应用市场。人工智能自1970年代起便开始被讨论，而物联网则是新兴的概念。资策会智能系统研究所董一志(图1)提到，物联网概念提出初期，其实是对于智能水表、智能电表等等公共建设的应用发想较多，消费性电子产品则为其次。然而，近年来智能照明等等消费性电子的应用发展快速，这两方面的技术进展与市场推广更是需要完全不一样的经营逻辑。董一志也认为，在AIoT趋势影响之下，无论是公共建设的推广还是消费电子产品的问世，厂商必须去思考人们真正的需求为何。众台厂应该尽速找到该市场中的关键应用，不能再等国际大厂发表新应用才跟进，应该要以更快的速度做到新的整合设计。放下遥控器 智能家居控制靠语音面对AIoT与智能家居的技术持续发展，人机接口的变革势必将持续发生。自从iPhone导入了多点触控功能之后，该操作方式为今天的设备使用者带来的全新的使用习惯，也让智能设备变得更加便利。英飞凌(Infineon)大中华区营销经理钟至仁(图2)指出，目前多点触控已成为智能设备的操作接口主流，然而在未来，将会看到越来越多非触控的接口陆续出现。

图2 英飞凌大中华区营销经理钟至仁指出在未来，将会看到越来越多非触控的接口陆续出现。

钟至仁提到，未来在智能家居使用情境之中，非触控的人机接口将会越来越普及。其中，不外乎手势控制与语音控制两大分类。手势控制便是透过理解人类的手势，了解用户需求，使智能装置可以遵从指挥调节与控制，并提前做出相对应的反应。而在语音控制方面，其实在1961年IBM便已开始发展语音控制系统，然而当时能够判别的字符数与正确度完全无法与今天的技术高度同日而语。钟至仁说明，在2011年苹果推出了Siri语音助理之后，2013年起Google与微软也纷纷跟进推出自家的语音助理系统；在2017年，中国的百度、阿里巴巴、腾讯更开始打造中文的语音控制平台。由各国际大厂竞相推出相对应的解决方案可以看出，语音控制人机接口将逐渐深入到日常生活之中。有鉴于非触控与语音人机界面的发展，英飞凌亦推出了相对应的感测融合解决方案，致力于整合智能家居设备所需的各种感测功能。其中包含麦克风与压力感测结合的解决方案，以做到更可靠的居家警报系统；另外，麦克风加上雷达的感测整合解决方案，则使得使用者在靠近智能设备时，能够自动唤醒设备，而不用受到Hi Alexa等唤醒语的局限；更有麦克风加上时差测距(TOF)3D传感器的解决方案，透过融合声纹辨识与人脸辨识，协助智能家居的安全防护再升级。Wi-SUN助能源管理 长照监控应用多近年来，由于日本政府对于智能电表的推广，由日本政府制定的Wi-SUN协议开始导入至智能家居应用当中。***地区亦开始投入智能电网的建设工作，预计将在2020年设置300万台智能电表。设置智能电表不仅能管理电表相关数据信息，亦能将数据导入至长照监控应用之中。

图3 罗姆营业部课长李师诚指出，透过用电资料能观察住户作息，了解家庭成员活动情况，以提供居家照护。

Wi-SUN是一由日本政府规范的Sub-GHz通讯协议，频段介于922~928GHz。罗姆半导体(ROHM Semiconductor)营业部课长李师诚(图3)分享，该通讯协议的最大优势在于传输距离远，若在空旷地区传输距离可达一公里之远；根据资策会的测试结果指出，垂直穿透力可达三层楼，相对于Wi-Fi和蓝牙而言，也能达到较高的穿透力。另一方面，Wi-SUN相当省电，若是使用三颗三号电池，以每个月发送3,000次讯号的频率来说，Wi-SUN模块可以使用十年之久。正因以上诸多优势，日本政府将Wi-SUN纳入国家智能电网布建计划之中。在2017年底，日本已导入3,000万台Wi-SUN通讯模块的智能电表，并计划在2024年换装完成8,000万台智能电表。***近年来亦积极投入智能电网的建设工作，台电便计划在2018年设置20万台智能电表，并于2019年设置100万台，更希望在2020年设置300万台。***地区总家庭户数大约有700万户，由此可以看见台电相当积极投入该技术建设。李师诚指出，由日本电信商IIJ所搜集整理的数据中，可以看出日本家庭的用电状况。依照每十秒接收一次的用电数据，在未来能够运用在长照领域中。由于日本对于隐私权较为重视，因此对于老人照护的监控工作较不偏好采用IP Cam，如此，便能够屏除影像监控的隐私安全疑虑，透过用电资料来观察住户作息，来了解长者是否起床活动、用餐情况等情况以利居家照护。Mesh架构助智能家居联机 多通讯协议提升兼容性由于智能家居的兴起，该市场对于网状网络(Mesh Network)的需求也逐渐增高，然而主流通讯协议目前尚未出现定论，因此许多设备厂商会将多种通讯协议同时导入至产品之中。因此，多通讯协议(Multiprotocol)芯片的重要性也日趋增加。

图4 芯科科技资深应用工程师林仕文指出，若要做到多通讯协议模块，底层必须要有一颗强而有力的IC支援。

在智能家居应用之中，网状网络具备许多优点。芯科科技(Silicon Labs)资深应用工程师林仕文(图4)指出，其中最大的优势在于网状网络可以延长联机距离，因此尽管为数尚不多，也有许多厂商将Mesh架构应用于户外联机应用。也由于网状网络可透过经由许多节点的方式传输，因此每次传输的用电量较小，能有效节电。另一方面，也由于信息可透过多节点传输，因此若有节点损坏，信息依然可以透过其他节点传输，能有效提升智能家电的可靠度。林仕文进一步解释，全部节点皆可互相连接的Full Mesh架构是最为理想的网状网络结构，但目前在市面上较为多见的是在中央设置一个集线器(Hub)的Star Network架构。不同的无线联机技术各有优势与缺点，能在不同的应用场景之中发挥所长。林仕文说明，随着智能手机的普及，人们普遍习惯使用智能型手机来做到智能家居的控制。因此，当使用者回到住所时，可以利用手机透过Beacon感测解开智能门锁，在进到家中客厅时再透过Zigbee将电灯打开。在智能家居使用情境之中，将涉及到多种通讯协议。林仕文指出，若要做到多通讯协议模块，底层必须要有一颗强而有力的IC支持，因此芯科科技推出了ARM Cortex-M4产品，该产品支持2.4GHz与sub-GHz，亦具备省电机制。更能使得厂商的备货程序更加单纯，同时降低产品的材料成本(BOM Cost)。