技術與需求同步提升 無線技術開啟工業新應用

無線通訊過去在工業領域的用較少，不過在在技術與市場的同步提升後，其應用已快速拓增。圖片提供：Siemens

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無線技術過去工業自動化的應用較少，不過隨著技術的快步提升，其應用也逐步拓寬，包括RFID、Zigbee在內，都已有相關系統導入。

無線通訊這幾年在消費性領域這幾年的應用廣泛，使得各種無線通訊技術進展飛快，至於在工業環境中，無線技術的應用向來較少，主要原因在於易受干擾，製造現場的機械運作容易產生大量電磁波，對無線通訊來說，算是干擾主源，另外無線通訊的訊號穩定度也不若有線，因此在需要即時控制的設備系統中，第一線的控制角色仍由PLC負責，無線通訊僅做為監控。

無線區域網路的應用

不過在幾種狀況下，系統整合業者會建議廠商採用無線通訊技術，第一是佈線不易，有些地方並非不可佈線，而是無法佈線，譬如說上述的無人搬運車；第二種是環境問題，由於線路本身就是有形的物體，在容易損壞的場所中，線路的維護往往會是一大問題；第三則是距離，在完全開放的空間內，其實無線的距離會比有線來的長，一般的有線線路傳輸距離大約是70公尺，但在直線距離，無線傳輸可以到3？400公尺，若加上天線可以達到2公里以上。

在長距離方面，所採用的無線技術一般為3G，應用領域如遠方的自來水廠、無人基地台、無人變電所等，另外則是將GPS與3G整合，主要用來做需要被監控的車隊管理，如運輸車、遊覽車等。

除了無線區域網路之外，短距離傳輸也是工業通訊近幾年來重要的發展方向，主要的技術包括了RFID與Zigbee，RFID具有非接觸式、追蹤貨品、記載資料、適應惡劣環境等特性，在工廠自動化領域潛藏著龐大的商機，雖然RFID在工業領域的應用已不算新技術，各界對於RFID在工業自動化領域的發展上看法也不一致，但無論如何，RFID在工業自動化所帶來的價值是不容置疑。

RFID與Zigbee攜手打造新應用

在RFID部分，由於歐美工業市場蓬勃，許多RFID廠商早已在當地設置技術實驗室、測試中心等機構，而在全球產業的運籌帷幄當中，由於亞太地區以及台灣在代工與生產製造上的比重不斷增加，未來所扮演的將是不可獲缺的供應鏈角色，台灣在RFID的使用比例上也會不斷地向上提升。

相關廠商早就嗅到了台灣產業的商機，先前已陸續在台灣規劃RFID市場的布局，目前HP、昇陽等IT廠商在台灣也分別設立了技術、測試中心，希望能以更貼近市場的需求，提供客製化的解決方案，以保障廠商的投資利益，藉由眾多大廠的鼎力推動之下，未來台灣成為RFID系統的重鎮將指日可待。

RFID在製造端的自動化應用，除了生產製程外，工廠的設備與物料盤點也是發展重點之一，散居於各地的企業資產，每逢盤點都必須耗費大量時間或人力，然而現在已有廠商將RFID標籤貼附於企業資產上，並將該系統結合GPS、GIS等技術，最後顯示於PDA等手持式裝置上，讓管理人員可以順利掌控資產狀況，這套系統同時也被應用在工廠，藉此提升工廠作業安全。

除RFID外，Zigbee也是近年頗受矚目的工業通訊標準之一，Zigbee在短距無線通訊標準中，屬於低頻低功率，耗電並不高，在休眠狀態之下的耗電量只有1μW，而一般短距離通訊工作耗電量則是30mW，在待機模式之下，普通鹼性電池可維持6個月到2年以上的使用時間。這也是 ZigBee最引以為傲的優勢之一。

在建置成本方面，ZigBee傳輸速度低，架構單純，且ZigBee通道化的規則較簡單、不跳頻、使用單一收發頻率，在協議堆疊方面僅有26個協定元，相較之下，藍牙則有131個，因此在軟硬體設計上的成本得以降低，不過在晶片價格方面，由於Zigbee標準遲遲未能完全底定，因此投入者不多，造成價格下降不易的窘境。

至於擴展性部分，在無線傳輸感測網路中，可以有將近65,000多個ZigBee設備存在，比起Bluetooth的8個，或是Bluetooth Lite的256個，在擴展性上可以說是高了不少。

物聯網市場啟動

在長距離無線通訊方面，工業領域主要是採用現行的行動通訊技術，目前來說就是3G，不過近來廠商也看好4G LTE，未來導入只是時間問題，長距離工業通訊主要是解決了長距離的佈線成本與移動設備的佈線難度兩個問題，用來做機器之間的溝通，也就是所謂的物聯網。

看好物聯網龐大市場，多數工業電腦廠商都開始大舉投入，其實物聯網市場過去就一直存在，就技術方面來說，也早已不成問題，這市場會有急速發展，主要原因在於成本的下降與廠商基礎建設的漸趨完整。

成本主要是通訊費用，物聯網中機器要與機器護連，必須透過各種通訊技術來傳遞，而通訊技術可分為有線與無線，有線技術顧名思義就是需要實體線路來進行訊息傳送，這必須立基於傳輸的兩方必須都是固定式機器，以便於佈線進行，而若是兩者其中一方為移動式機器，就必須採用無線方式傳輸。

無線傳輸技術可分為短、中、長距離，短距離包括藍牙、Zigbee、中距離是無線區域網路(WLAN)，長距離則為3G、LTE等，這3種不同距離的通訊技術中，只有短距離的藍牙、Zigbee不必收費，後面的無線區域網路與3G、LTE都必須支付通訊費用。

在目前物聯網領域中，車隊管理算是其中較成熟的應用，車隊管理系統的主要通訊技術有2種，3G與GPS，GPS是衛星定位系統，由GPS定位出車輛位置後，再透過3G將位置訊息傳送給車控中心，當然在車輛或車控中心，還需要電子地圖(GIS)來配合，才能將車輛位置實際的顯示出來。

物聯網的延伸應用

除了技術層面外，車隊管理系統因涉及車輛與傳輸，因此要打造此系統，必須整合不同領域的業者，包括3G的電信業者、GPS的電子製造業，另外如果要在車輛出場前就安裝此系統，則還要與車廠合作，不過這部分較少遇到，多數車載系統目前仍為出廠後安裝，也就是所謂的後裝市場。

車隊管理系統的機器數量約有總人口的10倍之多，如果每一部機器都有SIM卡與其他配備，所蘊藏的商機將十分驚人，不過這部分若只憑電信廠商一方將無法完成，還是必須透過系統整合業者來整合電信與電子製造兩方，產業鏈才會完整。

其實車隊管理還只是物聯網市場的一小部分，當市場成熟，應用創意將會越來越多，例如運鈔車或生鮮食品貨車，將感測器建在車門上，一旦車門是非正常性開啟，就會發出訊息通知系統。

或者是工廠環境，將感測器與SIM卡整合，安裝於高危險設備如鍋爐等，一旦安全係數到達危險狀態，就會立刻發出訊息警告廠管人員，甚或將水、電、瓦斯等家庭3表數位化，主動將使用度數傳回給主管公司，這些都會是物聯網的應用之一，未來市場會相當龐大，企業能在此獲得哪些商機，就端視技術與創意的表現。