物聯網商機旺,工研院以「行動智慧生活」為主題於技術交易展中經濟部技術處科技專案專區之「工研院創新前瞻館」展出 25 項在穿戴式、健康管理、室內定位及車載資通訊相關技術成果可應用於物聯網健康管理、車載資通訊及解決手機 GPS 室內無法定位的室內定位技術等行動生活前瞻技術,包括:穿戴式微型奈秒脈衝近場非接觸感測腕錶、連續式血氧監測腕錶、健康智慧椅、室內定位系統、可見光通訊及定位系統等技術,並展出獲今年全球百大科技獎的 LED 線上即時熱能分析儀以及個人化 3D 列印掃描、材料、設備、高畫質計算式光場相機模組等技術,勾勒出未來行動智慧生活形貌。

 

工研院 IEK 調查指出, ABI Resaerch 預測,在 2017 年行動照護(mHealth)的穿戴式裝置出貨量將達 1.6 億套。可以「居家使用」的「健康穿戴式生理檢測裝置」,可提供到院前的粗篩及建議的健康諮商是可創造新商機,當此潛在需求大成長,也就意謂著穿戴式生理檢測裝置進入了物聯網時代。此次工研院展出多項健康管理前端的穿戴及居家照護技術。如醫療級的連續式血氧監測腕錶,以光學方式演算血氧濃度,可提供日常活動中血氧、脈搏之連續監測。每分鐘脈搏次數(bpm)偵測正確率大於 95%,血氧飽和濃度量測準確率在 70-100% 時為正負 3%,準確度為世界已發表產品中最高。結合 APP 與雲端服務,可應用在運動耗氧、過勞、人體代謝、睡眠呼吸中止等檢測之健康管理。

而另一款微型奈秒脈衝近場非接觸感測(NPNS)心跳錶,則可用於近身量測人體生理訊號,以協助進行人體心跳狀況評估,達到可即時、非接觸式、長時間、連續監測,此技術並整合感測、訊號處理、無線資料傳輸等功能,結合智慧型手機或裝置,可做即時的生理資訊通報。此外,健康智慧椅,則針對年邁者長坐椅子的生活習慣,透過巧妙的機電整合,可自動量測體重、心跳、血氧、血壓趨勢、計算 BMI  值,配合計步器記錄一天所需運動量,資料可顯示於 Android 手機或平板電腦上,並可直接上傳雲端做健康管理。

而可應用於車用物聯網的技術則包含國道貨車動態過磅系統及頭部姿態監控模組駕駛行為感知技術。國道貨車動態過磅系統可在貨車行經特定場域時,其載重與車號資訊可透過偵測即時以加密之無線訊號傳送給車載機,通知駕駛人此次過磅結果是否合格,此系統為國內第一套運用導入高快速公路動態地磅系統服務。頭部姿態監控模組駕駛行為感知技術則可透過駕駛配戴的角度感測器與車上角度感測器與車速讀取器,計算出駕駛者在載具上的頭部姿態判斷是否,給予適時的駕駛警示,讓駕駛者在行駛中更加具有保障。

LED 光也可傳輸資料!!工研院「 LED 可見光通訊技術」,是利用 LED 光波段來傳輸資料,讓 LED 不僅用作為照明使用,又可免除無線通訊電磁波干擾,兼具節能照明與智慧通訊的特色,可應用需要保密的會議室、低電磁波之場所,像是醫院、機場、水底通訊等。目前工研院根據不同需求,開發出可直接與燈具業者結合與具備室內定位功能的「 LED 可見光通訊系統」,以及上游廠商注重的通訊模組解決方案「可見光通訊平台」,為產業與民眾帶來創新的感受。現場並另有以運用慣性感測元件並整合無線通訊定位,以高精度定位演算法整合的「室內定位系統」,在距離 100 公尺內誤差可小於 2 米,不僅建置成本較低,也可大幅提昇精度。 

由經濟部、國防部、教育部、科技部及農委會共同主辦的「台北國際發明暨技術交易展」將自 9 月 18 日起於台北世貿一館展出至 21 日止,有近 600  家國內外發明人及廠商參展近 1,000 個攤位,展出多達 2,000 件創新品及專利技術。免費參觀,歡迎有興趣民眾前往。工研院 25 個技術展項並同步於工研院網站線上展示(www.itri.org.tw)歡迎各界參考。

參考資料:

醫療級血氧照護-連續式血氧監測腕錶

連續式血氧監測腕錶,採用高適應性反射式多波長光學模組設計,搭配動態雜訊消除演算法,可提供日常活動中血氧、脈搏之連續監測。每分鐘脈搏次數(bpm)偵測正確率大於 95%,血氧飽和濃度量測準確率在 70-100% 時為 ±3%。結合 APP 與雲端服務,可應用在運動耗氧、過勞、人體代謝、睡眠呼吸中止及呼吸偱環等檢測之健康管理。

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連續血氧監測腕錶

心血管疾病睡眠監測模組(南分院)

本穿戴式心血管疾病監測模組,目的為減少配戴者對線材的不舒適感,同時減少 Motion Artifact 的影響。本模組可同步記錄 3 導程心電圖、多通道心音、以及 3 軸加速度計,再透過心血管疾病分析技術,提供心率變化、呼吸次數、血流動力變化、翻身次數等同步資訊。在發生心率異常處會提醒醫師注意,由醫師檢視該處之心電圖、心音與加速度計訊號,判斷是否有心血管疾病發生,減少醫療人員的工作負擔。

心跳感測手錶

採用工研院獨創的微型奈秒脈衝近場非接觸感測(NPNS) 技術所發展出的 NPNS 心跳錶,可用於近身量測人體生理訊號,以協助進行人體心跳狀況評估,達到可即時、非接觸式、長時間、連續監測,此技術並整合感測、訊號處理、無線資料傳輸等功能,結合智慧型手機或裝置,可做即時的生理資訊通報。

健康智慧椅

健康智慧椅,人一天平均坐在椅子上超過 8 小時,是個絕佳的生理測量與監測平台。使用者不需改變生活習慣,透過巧妙的機電整合,椅子自動量測體重,心跳,血氧,血壓趨勢,自動計算 BMI 值,配合計步器記錄一天所需運動量。資料顯示於 Android 手機/平板,直接上傳雲端做健康管理

WAVE/DSRC –國道貨車動態過磅系統

工研院所研發之車載短距無線通訊 WAVE/DSRC 技術,可與動態地磅(Weigh-In-Motion)結合,構築一套貨車行駛中即可完成過磅之自動化服務系統,當搭載 WAVE/DSRC 車載機之貨車行經服務場域時,其載重與車號資訊將會被場域設施所偵測,並透過 WAVE/DSRC 路側設備以加密之無線訊號傳送給 WAVE/DSRC 車載機,通知駕駛人此次過磅結果是否合格。此系統為國內第一套運用導入高快速公路動態地磅系統服務,也是全球第二個實行  5.9GHz DSRC 貨車自動過磅之實路場域,不僅可增進貨運營運效率,亦可降低政府取締非法逃磅貨車之成本。

頭部姿態監控模組–駕駛行為感知技術

技術提供一種基於頭部姿態之分心駕駛偵測系統,其目的在於透過頭戴感測裝置偵測頭部姿態是否異常,只要駕駛將視線與注意力置於道路本身之外之物件,則可以自動警示給駕駛者來避免因人為疏忽所造成的行車風險,保護用路人的安全。技術上使用固定於載具之角度感測器與車速讀取器,以及使用裝置於駕駛者頭部之角度感測器,利用此三種元件計算出駕駛者在載具上的頭部姿態,並於頭部角度維持時間過久或是產生過高的頻率時給予適時的駕駛警示,讓駕駛者在行駛中更加具有保障。

LED 光也可傳輸資料-可見光通訊系統

利用可見光源作為發射器,透過空氣作為傳輸媒介,藉由檢光二極體做為接收器做光電轉換。透過室內照明光源達到照明兼通訊的智慧型燈具,具備低功耗、節能、低成本以及低電磁輻射干擾的特性,將燈具整合通訊模組可傳輸高速 HD Video 影音信號(約 70Mbps);此外也可做為室內精準定位(約 20 公分)服務。

可見光通訊平台

可見光通訊是一種新型的資料傳輸技術,利用波長 780nm ~ 375nm 的可見光做為資料傳輸媒介,具有頻寬大、無 EMI 干擾、頻帶免費、安全性高、低成本、兼具照明與通訊之優勢。Wi-Fi 與可見光之混合通訊系統中,可見光通訊提供單一使用者之獨享頻寬,傳輸速度不隨使用者增加而降低;Wi-Fi 提高訊號涵蓋範圍,支援使用者的移動性。

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可見光通訊系統

 室內導航無死角–室內定位系統

運用慣性測量裝置(IMU),包含加速計、陀螺儀及磁感測器等感測元件自主感測的特點,並整合無線通訊定位技術以及室內圖資資訊校正技術,以高精度定位演算法,透過建置好的室內地圖,計算使用者的移動方向與移動距離進行定位,在距離 100 公尺內誤差可小於 2 米,透過智慧手持裝置可應用於大型室內建築導覽服務、照護、商辦大樓人員差勤管理。

目前手機透過 GPS 的室外定位系統已相當成熟,但在大型室內建築由於衛星訊號之接收不良,室內定位系統成為手機廠、晶片廠及週邊軟體應用廠商競相投入的技術。目前室內定位技術主要以 Wi-fi、藍芽和慣性導航為主,但 Wi-fi 和藍芽需佈建大量的網路系統,建置成本較高,且精度亦受室內障礙物影響,因此結合手機慣性元件自主定位,不僅建置成本較低,也可大幅提昇精度。

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室內定位系統

高畫質計算式光場相機模組

透過光學結構的改良設計以及影像處理,使光場相機模組的可輸出像素利用率解析度由現有最高僅達約 50% 大幅提升至近之約 80%,並具備更佳的影像解析度以及實現光場相機模組的微/薄型化。應用於各類型數位取像裝置中,如:數位相機/手機相機/安全監控/顯微鏡等,並具備數位對焦、雙/多視角影像擷取與輸出、深度影像等功能。

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高畫質計算式光場相機模組

線上即時熱能分析儀

散熱性能一直是影響 LED 壽命與光品質的重要因素,工研院研發出的線上即時熱能分析儀(In-Line Compact Thermal Analyzer, ICTA),只需 3 分鐘內即可量測出完整的 LED 封裝元件熱結構,為目前國際上效率最高的熱結構分析儀,此技術並成功與 LED 自動化光電分類機台整合,研發出全球首套自動化 LED 熱阻測試設備,每小時量測速度可達 1 萬 2000 顆元件,等於每顆元件量測只需 0.3 秒,比傳統一小時在實驗室只能量測 6 顆元件,速度遠遠加快了 2 千倍!

電子旅遊套票創新服務

以資通訊技術發展智慧化觀光旅遊,結合普及性最高的交通電子票證,讓國際旅客預先於線上預購台灣旅遊商品,於抵達國際機場領取電子票證後,即可依套票的指定行程前往景點消費,讓旅客享受旅程無憂的便捷服務體驗。對觀光產業而言,遊客支付消費時,僅需以電子票證在店家的 NFC 讀卡機中進行感應,即完成結帳動作,可簡化核銷程序,降低和外籍旅客語言溝通的隔閡與不便。

圖片來源:https://webftp.itri.org.tw/sfts/Veryfly.aspx?en=43986A742ED3A9C8