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嵌入式設計吹節能風 智慧能源/Android當道

2010-12-21
智慧能源與Android為Embedded Technology 2010的兩大重點,在智慧能源方面,雖然日本廠商正在起步階段,但已可端出許多智慧能源解決方案與軟體系統。而Android作業平台即使仍不敵日本自有的開放性平台ITRON的市占率,但在廠商與相關單位推展下,未來發展可期。
全球掀起一股智慧能源(Smart Energy)的風潮,亦即智慧電網(Smart Grid)的架構再擴大,結合智慧家電產品與智慧電網再生能源、省能的架構,真正達到利用再生能源並有效節約能源的智慧能源概念,而此智慧能源也成為Embedded Technology 2010(ET 2010)的展出重點,多家日本重量級半導體廠商也紛紛推出相對應的產品。

另外,為使智慧能源系統的整合更完備,開放式作業系統也成為廠商設計智慧能源軟體架構的重要選擇之一,而Android以可加上更多應用程式的開放性特色,成為Embedded Technology 2010的另一焦點。

本次展會中,為突顯智慧能源對日本嵌入式產業發展的重要性,大會特別另闢智慧能源專區(圖1),展示智慧能源如何運用有線與無線通訊技術整合家電與新興能源發電系統,並有汽車充電氣廠商展出實際可用的電動車充電站。高砂製作所表示,在日本政府欲實現的低碳社會遠景中,電動車是很重要的一環,因此未來日本電動車充電器的需求將越來越大,目前全日本已設置約兩百八十座電動車充電站,高沙製作所的產品即占一百台。

圖1 Embedded Technology 2010特別規畫智慧能源專區,包括太陽能、風力發電、電動車充電器與智慧能源系統控制軟體皆為展出重點。

智慧能源發展較落後 日本廠商全力追趕

過去,由於日本市電電網架構較先進且完整,因此先前日本大多著重於如何省能,但智慧電網與智慧能源的概念崛起後,日本政府與業界也開始關注新興能源,並將之結合到目前的電網架構中。日本最大微控制器廠商(MCU)瑞薩電子(Renesas Electronic),則展出從太陽能控制器、電池到智慧家電馬達控制與用電監測等一系列微控制器產品。瑞薩電子全球市場開發部經理岡田紀雄表示,除了新興能源議題相關的微控制器外,瑞薩電子在車用電子與家電產品的微控制發展已行之有年,因此未來智慧能源的發展更為穩健後,原有的車用電子、家電馬達控制與通訊微控制器產品也可被用於智慧能源架構中,組成一個更完整的環保節能與利用再生能源的生活環境。

圖2 NTT電子光通訊與電子裝置業務部資深行銷總監藤田修一表示,小電流太陽能充電用的升壓控制IC適用於手機充電器等非AC電流的應用與不需額外電力線的應用產品。
智慧能源涵蓋範圍相當廣泛,包括利用太陽能發電的發光二極體(LED)路燈也是智慧能源的一環,NTT電子光通訊與電子裝置業務部資深行銷總監藤田修一(圖2)指出,現階段太陽能板多為0.5伏特(V)電壓,不過許多終端裝置皆需5伏特電壓才能動作,若要利用太陽能供電,至少需要十片太陽能板才能有效運轉,更何況日照不穩時,太陽能供電效率也將下滑,甚至無法使用,因此NTT電子推出專為小電流太陽能充電用的升壓控制IC,可從0.4伏特開始升壓,可用於0.5~15瓦(W)的範圍,並可追蹤與維持最大的太陽能發電點,即使日照不足時,仍有最大的發電效率。因此LED路燈應用此控制IC後,即毋須接上市電,透過太陽能發電即可自給自足,進一步節省電纜的使用。

藤田修一並透露,台灣公路局計畫在路面上設置LED燈作為警示與路況顯示的計畫即將發包,目前已有日本廠商計畫以使用NTT電子小電流太陽能充電用的升壓控制IC參與投標。

圖3 富士通半導體營業本部第一事業開拓部課長岡田光太郎表示,該公司支援Android 2.2的圖像晶片,採用安謀國際ARM 9核心。
富士通(Fujitsu)半導體則以32位元微控制器(MCU)為展出重點,該公司營業本部第一事業開拓部課長岡田光太郎(圖3)表示,富士通半導體以安謀國際(ARM)Cotrex-M3核心開發的微控制器應用於工廠自動化、白色家電、電池與家庭能源計量等範疇,其中電池、白色家電與家庭能源計量皆與智慧電網相關。不僅如此,富士通半導體也展出支援Android 2.2的圖像晶片與HEMS使用者機器介面軟體,可用於能源可視化應用,讓家中每個插頭的電力消耗皆可透過行動裝置或是家中的能源管理中心顯示出來。

岡田光太郎進一步指出,近期節能環保風潮大起,消費者已無法滿足於智慧電表的應用,而是希望可以清楚看到每台家電或是居家整體所用的能源數量,因此能源可視化的議題也開始備受關注,富士通半導體在此應用市場相關產品的推出,可讓電力公司或服務供應商擴大其服務範圍,而圖像晶片利用圖像顯示方式,更可符合能源可視化的要求,讓消費者對電力消耗數量可一目瞭然。

圖4 東芝嵌入式系統銷售營業事業部事業企劃擔當部長遠藤亞昭指出,符合智慧能源概念的智慧家電,為該公司嵌入式系統發展的重要領域。
雖然本次東芝(Toshiba)並未展出智慧能源相關產品,但該公司在智慧能源已具備軟硬體解決方案,可供客戶選擇,東芝嵌入式系統銷售營業事業部事業企劃擔當部長遠藤亞昭(圖4)表示,對日本廠商而言,智慧能源的確是新概念,未來東芝也將把智慧能源作為新的業務發展重點。

以節能、儲蓄能源與創造新能源為智慧能源發展三大重心的Panasonic,所有家電產品已全部符合智慧能源的需求,亦即除了省電,符合環保的概念外,也可與家中智慧電表與新型能源系統結合,隨時回報家電用電狀況,並可使用太陽能、風能發電所產生的電力。Panasonic展覽廣告單位管理者小暮正人表示,Panasonic推行智慧電網的概念已久,也提倡從單一房屋擴展到大樓與社區的智慧能源應用,而在新興能源方面,Panasonic也有投入研發,希望可將各部分獨立的架構,建構為完整的智慧能源系統網路,並給予客戶必要的協助。

在半導體方面,Panasonic也以節能為研發重點,小暮正人指出,除了硬體之外,Panasonic也自行研發軟體,主要是針對能源控制方面的應用,亦即電表控制IC與軟體,可提供廠商完整的解決方案。而在儲能方面,Panasonic也發布可用於儲存太陽能與風力發電的鋰電池。

智慧能源應用 軟體發展如火如荼

除了硬體的開發外,日本廠商為追趕歐美的腳步,多家集團旗下的軟體解決方案子公司,也積極開發適用於智慧能源系統的軟體。日立解決方案(Hitachi Solution)即利用Java語言的框架,開發OSGI軟體,該公司技術開發本部第二研究部專員森口昭表示,OSGI軟體可內建於家用閘道器,服務供應商可利用此家用閘道器管理家中智慧電表,或透過電視機上網提供相關服務,甚至可做到遠距服務,而此軟體是利用Java語言開發,僅須符合Java規範,或依OSGI架構發展的終端產品,只要具備瀏覽器,即可加入,不限定只有日立的產品才能使用OSGI,而透過OSGI架構的智慧能源環境,也可使用以Android作業系統為基礎的終端產品,讓使用者了解用電狀況。

森口昭透露,2010年底NTT DoCoMo已採用OSGI平台系統發展其智慧能源服務。另外,談到日本智慧能源的發展,森口昭表示,日本電網發展健全,因此對於智慧能源沒有立即性的需求,不過日本也迎頭趕上歐美,如在汽車充電管理上,目前日本政府將沖繩作為勝示範區域,設置電動車充電站,OSGI平台也被採用於充電站管理,以及結合居家電動車充電系統中。

針對Android進行應用軟體研發,森口昭表示,Android係利用Java語言開發而成,因此許多要加到Android的應用程式也須以Java開發,但日立解決方案認為Java語言的開發效率不佳,因此選擇利用日本自有的應用程式開發語言Ruby開發應用軟體,Ruby也可與Android互通,更可節省60%的軟體開發時間。

Android日本市場崛起

獲日本經濟產業省委託,進行嵌入式系統(Embedded System)作業軟體調查的Gartner Consulting,該公司副總監有賀一溫表示,目前日本嵌入式系統作業系統市占最高的是日本自有的ITRON,占22.5%,其次為Linux,占16%,第三名則是Windows CE,占14%,至於備受關注的Android作業系統則市占較少,原因在於Android智慧型手機產品今年才剛推出。

不過,日本擁有五千人以上會員的Android用戶協會,正大力推廣Android在智慧型手機、機器人等嵌入式系統的發展,有賀一溫指出,現階段日本三大電信業者NTT DoCoMo、軟體銀行(Softbank)與KDDI/Au已推出Android智慧型手機,未來,日本智慧型手機市場中,Android將可望超過蘋果(Apple)iPhone的iOS,而在整體嵌入式系統市場發展中,Android也將成為市占第一的作業平台。

為推廣Android作業系統,由許多工程師或開發商組成的Android用戶協會,雖然並非正式的組織,但該協會組成的社群網站,可解決Android開發工程師開發時所遭遇的挑戰,而會員也會分享Android開發經驗與成果,此外,Android用戶協會也會定期舉辦聚會或研討會,增加Android開發人員的交流機會。

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