能源監控管理整合平台能源監控管理整合平台能源監控管理整合平台能源監控管理整合平台－－－－

無線感測網路嵌入式無線感測網路嵌入式無線感測網路嵌入式無線感測網路嵌入式IO平台平台平台平台

昇暉能源科技 許博清

昇暉能源科技為能源監控軟體業者，其產品線為PC-Base嵌入式IO控制器、無線感測器模組、並與網路資通訊技術整合應用於節能電力監控網、環境預警監控網、空氣品質監測、再生能源監測等，將自動化及機電技術應用於電力、環境產業，透過整合彼此的專業與智慧，為這個人類永續發展的環境做出貢獻，呵護它並讓它生生不息！

� 專業領域專業領域專業領域專業領域:

� 工業量測與控制

� 嵌入式系統設計

� 無線感測器產品

� 網路資通訊技術

� 軟體開發與專案系統設計

GEOPROTEK簡介

4

大綱:

� PLC、PAC介紹

� ZigBee無線感測技術

� GEOPROTEK 無線感測網路嵌入式IO平台

� 節能電力監控網、環境預警監控網

� 實績案例

大綱:

� PLC、PAC介紹

� ZigBee無線感測技術

� GEOPROTEK 無線感測網路嵌入式IO平台

� 節能電力監控網、環境預警監控網

� 實績案例

無線感測網路平台應用技術:

� 硬體:

� 晶片系統構裝技術(System in packaging, SIP)開發無線收發及控制模組

� 研發單晶片(System on Chip, SOC)無線收發及控制系統

� 整合數位、類比、射頻等電路模組，並整合微機電與感測等技術

� 延伸能源環境、節能控制、農業、土木建築應用

� 軟體:

� ZigBee Stack, ZigBee Protocle

� 單晶片/FPGA

� PC Base驅動程式, 以圖形化程式語言應用

� 作業系統WinCE, Win XPe, Pocket PC

� 應用領域AP

什麼是"ZigBee"?

� 源於蜜蜂在發現花粉時，展現如同ZigZag形狀的舞蹈。並將有花和蜂蜜的地方，正確地傳達給其他同伴。

� 傳輸距離為200公尺。

� 資料傳輸速率從20Kbps到250Kbps 。

� 省電，低功耗。

� 高安全性、高可靠度。

� 支援多樣性的網路架構。

� 全球2.4GHz 、美國915MHz 、歐洲868MHz 共3種頻段。

特性

電氣電子工程師協會電氣電子工程師協會電氣電子工程師協會電氣電子工程師協會Institute of Electrical and Electronics EngineersInstitute of Electrical and Electronics EngineersInstitute of Electrical and Electronics EngineersInstitute of Electrical and Electronics Engineers

IEEE 802.15.4 / IEEE 802.15.4 / IEEE 802.15.4 / IEEE 802.15.4 / ZigBeeZigBeeZigBeeZigBee

ZigBee 網路拓樸

Reduced Function Device

PAN coordinator

Full Function Device

Star

Mesh

Cluster Tree

Reduced Function Device

PAN coordinator

Full Function Device

Star

Mesh

Cluster TreePAN coordinator

Full Function Device

Star

Mesh

Cluster Tree

無線技術特性比較:

大綱:

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� ZigBee無線感測技術

� GEOPROTEK 無線感測網路嵌入式IO平台

� 節能電力監控網、環境預警監控網

� 實績案例

感測器連結:

軟體與硬體的整合軟體與硬體的整合軟體與硬體的整合軟體與硬體的整合：：：：

無線感測網路嵌入式IO平台

GEOPROTEK ZigBee監控模組:

2.4GHz ZigBee通訊模組通道頻段: 2.4GHz~2.4835GHz輸出功率: 1mW/-90dBm距離: 200~400m耗電狀況: Active 25mA/ Sleep 2μA操作溫度: -20℃～ +70℃功能：RS485 or RS232通訊最大接點數: 65535安全性:資料加密256Bits（64 HEX）

GEOPROTEK採用IEEE 802.15.4無線通訊協定，研發出一體積小、攜帶性佳之整合型ZigBee資料擷取模組，可做數位I/O及類比訊號擷取與輸出，並以無線方式將訊號傳輸出去。可輕易的應用在監控系統及自動化機臺上，亦可嵌入到家電產品中。競爭特點：. 新產品無線技術多樣化設計專利號碼：511757

ZM02

ZM08

ZigBee無線空氣品質監測器無線空氣品質監測器無線空氣品質監測器無線空氣品質監測器a.採ZigBee無線傳輸技術，免架設傳輸線b.可同時監測多區域空氣品質(溫溼度、CO2濃度)c.安裝容易，快速d.即時監測空氣品質，掌握環境舒適度e.可結合能源監測系統、能源管理系統，建立一環境監測系統f. 感測元件：– 二氧化碳濃度感測 (0 ~ 2000 ppm)– 溫度感測 (0 ~ 50 ℃)– 濕度感測 (0 ~ 90 %RH)

� 無線電力擷取監控器無線電力擷取監控器無線電力擷取監控器無線電力擷取監控器

a. 直接連接量測電器/設備(Plug and Play)b. 採ZigBee無線傳輸技術，免架設傳輸線C. 可同時監測多區域用電狀況d. 三相各相電壓: 110V或220V，線電壓380Ve. 三相各相電流: 5A或外附專用比流器f. 輸入頻率: 50或60Hzg. 電源低消耗功率: 3VAh. 通訊: 支援Modbus RS485通訊協定i. 有效功率kW/有效電度kWh量測

感測器網路測試與診斷設定Utility:

/警報預警

GIO with ZigBee資料擷取架構

嵌入式系統

ZigBee 裝置

軟體軟體軟體軟體AP

系統架構範例：

110V／／／／220V多功能數位電錶多功能數位電錶多功能數位電錶多功能數位電錶

教室教室教室教室A 教室教室教室教室B 壓縮機壓縮機壓縮機壓縮機 空調空調空調空調 可停電力可停電力可停電力可停電力

GIO-I

電力監測

需量控制

空調控制

RS/485, Ethernet

Wireless/ZigBee

Web網頁瀏覽伺服主機

軟體程式架構:圖形化開發環境

� 圖形化程式語言

� 應用在多種開發平台及硬體介面

� 快速開發測試

>>DEMO

開發彈性: LabVIEW圖形化程式開發控制邏輯/分析方法

自動連結網路資料庫VI:

資料庫伺服器Ethernet

其它量測支援模組:

大綱:

� PLC、PAC介紹

� ZigBee無線感測技術

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� 節能電力監控網、環境預警監控網

� 實績案例

應用目標(1): 能源與電力監控

Server端訴求: 節能電力監控網� 中央遠距監測，全天候24小時監管

� 精確數值統計，有助於提高能源使用效率，降低企業營運成本

� 資料庫集中控管資料，隨時隨地都可用瀏覽器查閱用電統計資料，掌握單位用電狀況

� 資料庫建置，大幅節省您建置機房所耗費的時間與成本

� 具有資料異地備援機制，保證合約期間範圍內，資料不會遺失

� 由用戶自行在網頁設定警示條件，若有異常，自動發送手機簡訊給指定管理人員

� 專家系統診斷Call Center

異常簡訊/Email通報

Call Center

MOM

節能電力監控網：節能電力監控網：

應用目標(2): 環境監控預警

環境預警監控網-

結合GPRS遠端監控-防災預警系統

應用系統伺服器應用系統伺服器應用系統伺服器應用系統伺服器

ADSL

Internet

SMS

Lease Line

GSM/GPRS/CDMA

RS-232/RS-485 訊號IO

TDR Analyzer

嵌入式系統嵌入式系統嵌入式系統嵌入式系統

ZigBee Sensors

防災預警監測網:

•土石流預警

•橋梁安全預警

•河川/水庫預警•焚風預警•氣象資訊預警

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� ZigBee無線感測技術

� GEOPROTEK 無線感測網路嵌入式IO平台

� 節能電力監控網、環境預警監控網

� 實績案例

北投圖書館系統架構範例北投圖書館系統架構範例北投圖書館系統架構範例北投圖書館系統架構範例::::� 以嵌入式系統做為環境品質監測，二氧化碳、溫溼度感測器訊號透過

Ethernet、Wireless、RS485、ZigBee方式傳送，並透由嵌入式控制器嵌入式控制器嵌入式控制器嵌入式控制器加以儲存統計、顯示、運算後，判斷是否可能超過空氣品質標準值超過空氣品質標準值超過空氣品質標準值超過空氣品質標準值，以IO控制週邊設備(如:送風機、警報、灑水器…等)。

無線方式

無線方式 Analog/Digital

VGA

GIO-IDatabase

PDA

Monitoring

警報簡訊

北投圖書館應用實例:

� 本公司為目前台灣最紅的綠建築本公司為目前台灣最紅的綠建築本公司為目前台灣最紅的綠建築本公司為目前台灣最紅的綠建築「「「「台北市立圖書館北投分館台北市立圖書館北投分館台北市立圖書館北投分館台北市立圖書館北投分館」」」」所規劃裝所規劃裝所規劃裝所規劃裝設之能源與室內環境品質監測系統設之能源與室內環境品質監測系統設之能源與室內環境品質監測系統設之能源與室內環境品質監測系統，，，，監測內容有建築空調與照明耗電量監測內容有建築空調與照明耗電量監測內容有建築空調與照明耗電量監測內容有建築空調與照明耗電量、、、、各主要空間之溫溼度以及二氧化碳濃度監測各主要空間之溫溼度以及二氧化碳濃度監測各主要空間之溫溼度以及二氧化碳濃度監測各主要空間之溫溼度以及二氧化碳濃度監測。。。。LCD顯示幕時有大批好顯示幕時有大批好顯示幕時有大批好顯示幕時有大批好奇民眾圍觀奇民眾圍觀奇民眾圍觀奇民眾圍觀，，，，以下為現場照片以下為現場照片以下為現場照片以下為現場照片:

建築電力監控系統應用：台大綠房子建築電力監控系統應用：台大綠房子

高雄科學工業博物館高雄科學工業博物館高雄科學工業博物館高雄科學工業博物館-節能屋節能屋節能屋節能屋：：：：

農業/畜牧業WSN RFID 影像系統整合應用

GPRS/Wireless/ZigBee Hybrid System

Embedded System

Sensor Node

Embedded System

Sensor Node

Embedded System

Sensor Node

Wireless

Wireless

應用系統伺服器應用系統伺服器應用系統伺服器應用系統伺服器

GPRS

總結:

� 圖形化程式開發無線感器網路

� 嵌入式系統Windows XP Embedded作業環境

� 與週邊系統整合性高、彈性大

� 圖形化程式開發環境

� 遠端監測與控制

� 資通訊網路整合應用

� 感測器網路整合應用

� 價格與傳統PLC具競爭力，且IO速度更快，更多樣化