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晶片商獻計城市智慧監控
藉由多方領域應用經驗積累

【作者: 邱倢芯】   2017年05月31日 星期三

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隨著城市化的高度發展,經濟型態集中,導致人口日益向城市集中;隨之帶來的便是犯罪率提升、交通混亂、水資源與空氣汙染等問題;為了解決上述的問題,全球有許多重要國家中的城市首長,皆欲導入智慧城市(Smart City)各項系統;而受惠於物聯網(IoT)概念的興起,生活周遭的事物也日趨智慧化;時至今日,須智慧化的事物不再只局限於個人電子用品,城市中的基礎設施也須開始智慧化,例如監控系統。


節能/偵測範圍廣 晶片商看好雷達應用

大風起於青萍之末,智慧城市的興起帶動了監控系統的需求,也意味著感測器的重要性也將節節上升;舉例來說,為了提升街道的安全性,目前已有國際照明大廠於洛杉磯架設的路燈中搭載麥克風功能,英飛凌資深行銷經理張文貴(圖一)解釋,如此一來,一方面除了可監控背景的噪音聲響,以防環境噪音污染的問題,另一方面則可有效監控街道中的槍聲或是呼救等安全性問題。



圖一 : 英飛凌資深行銷經理張文貴認為,若是於路燈中搭載麥克風功能,一方面除了可監控背景的噪音聲響,以防環境噪音污染的問題,另一方面則可有效監控街道中的槍聲或是呼救等安全性問題。(攝影:邱倢芯)
圖一 : 英飛凌資深行銷經理張文貴認為,若是於路燈中搭載麥克風功能,一方面除了可監控背景的噪音聲響,以防環境噪音污染的問題,另一方面則可有效監控街道中的槍聲或是呼救等安全性問題。(攝影:邱倢芯)

張文貴認為,上述所提的照明大廠的構思,帶給了晶片商無限的監控應用想像;無論是雷達、MEMS麥克風、壓力、環境,以及光線感測器等,都可應用於城市智慧監控領域中。


張文貴認為,以往雷達最大的競爭產品應屬紅外線(IR)感測器,不過紅外線感測器所能偵測的面積十分有限,也十分容易受到溫度高低的干擾,所以若是在停車場的情境,或是室外監控等城市的應用中,採用雷達較為合適。


目前這一類的雷達應用,張文貴表示,該公司看好24GHz與60GHz工作頻率的發展,雖然目前市面上較常見的產品為5.6 GHz或是5.8GHz,但是因為頻率越低/波長越大,所能提供的辨識率則會越低;若是欲將雷達應用於城市大範圍的場域中,24GHz與60GHz的雷達則較為合適。


另一方面,德州儀器(TI)近期也推出了新一代的毫米波感測器;德州儀器半導體行銷與應用嵌入式系統總監詹勳琪(圖二)表示,該公司的新產品是看好工業4.0市場的發展性所所推出,但是也可進一步地應用於智慧城市的交通監測中使用。



圖二 : 德州儀器半導體行銷與應用嵌入式系統總監詹勳琪表示,若是交通號誌中搭載該公司的產品,可進一步地達到節能效果,因為測速照相機不再需要保持開機狀態,可與雷達之間達到互補。(攝影:邱倢芯)
圖二 : 德州儀器半導體行銷與應用嵌入式系統總監詹勳琪表示,若是交通號誌中搭載該公司的產品,可進一步地達到節能效果,因為測速照相機不再需要保持開機狀態,可與雷達之間達到互補。(攝影:邱倢芯)

詹勳琪認為,該公司所推出的新一代感測器因整合度高,在感測精確度方面較市面上既有的產品高出三倍,工作頻率落於76~81GHz之間,可搭載於交通號誌中,一方面可量測交通車輛狀況,進而做出號誌調控,另一方面可偵測車輛流速,以智慧化的方式做出交通執罰。


除此之外,詹勳琪表示,若是交通號誌中搭載該公司的產品,可進一步地達到節能效果,因為測速照相機不再需要保持開機狀態,可與雷達之間達到互補。


除了偵測行進間的物體外,偵測靜止的事物也是相當重要的。舉例來說,當人走進室內,讓燈自動亮起已不成問題;但當人離開後,應該什麼時候要關燈,或者判斷人是否仍在室內,又或者是人離開後是否遺留物品於其中而沒有帶走,多項的可能性總和起來也將帶給監控一大挑戰。


當然上述的情況也可套用於公共場合的情境中。張文貴認為,未來若是想達到更優良的辨識率,不能只採用單一種感測器,需要多種類的感測器相互搭配,才有辦法辨識到真正準確的情況。



圖三 : (Source:eluminocity)
圖三 : (Source:eluminocity)

另一方面,除了感測器外,微控制器(MCU)的演算法也是成就智慧城市的一大重點。張文貴舉例,若是在城市中欲達到智慧照明的功效,在裝置偵測到物體的同時,微控制器也須判斷究竟是人走過,又或者只是動物經過;MCU必須加以判定照明光線是否需要變化。


除此之外,影像分析大廠輝達(NVIDIA)也看好城市智慧監控的龐大商機,推出智慧影像分析平台,以打造人工智慧(AI)城市。據了解,此一平台中是於該公司的GPU上運用深度學習技術,以支援包含公共安全、交通管理,以及資源優化等應用,期望讓城市更加安全且更智慧化。


NVIDIA認為,人們目前僅能監看已記錄的影像內容,其中大多數影像都儲存於硬碟供日後調閱檢視。即時影像分析技術早期發展結果遠不如人工監看來得可靠,而智慧影像分析技術克服這方面的挑戰,運用深度學習於攝影機、現場錄影機與伺服器以及雲端環境即時監看影片,並達到理想的精準度及擴充性。


城市的步調快速,隨時都有許多事件正在發生;NVIDIA表示,若是在GPU上運用深度學習功能,發掘情資並即時採取行動,可更加快速地銀街人工智慧城市的到來。


城市智慧監控市場龐大 攜手合作是必然

隨著城市的高度發展,預計到了2050年全球將有近70%的人口居住於都市地區。如此的人口結構改變,將促使都市中基礎建設需要一個更加智慧、安全且節能解決方案。


物聯網的概念興起,也意味著廠商間必須相互合作。為了因應智慧城市的多元監控需求,英飛凌也與德國新創廠商合作,研發出整合了電動車充電站功能的智慧路燈,並期望可藉此推動電動交通、協助節能和實現連網基礎建設方面,此款智慧街燈可成為未來城市的骨幹。


據了解,英飛凌與此一新創廠商合作的智慧路燈中,搭載了停車位偵測感測器,可提供駕駛停車空位的資訊,以成為智慧交通管理系統的基礎。且透過雷達感測器的搭載,路燈也可依據環境狀況加以調整光線,提高舒適度之餘,也可加強用路人的安全性。


除此之外,於此一智慧路燈中,也可內建氣體感測器,用以監測環境空氣品質,再透過雲端連線向城市控制中心呈報,並可讓有慢跑習慣的市民了解市內空氣品質最好的時間。若是於路燈中設置麥克風功能,也可監測市區中音訊,舉例來說,當發生車禍事件時,此一功能可自動通知最鄰近的警察單位前往協助。


由於智慧城市的概念仍屬初期階段,尚有許多應用模式尚未成熟,監控系統的應用模式也仍有許多發展空間;而透過晶片商於多方領域中累積的研發經驗,可進一步地套用於城市智慧監控系統中,希冀可藉由此類經驗加快實現智慧城市的願景。


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