關於 單組前後測統計方法 ，我們在網路上蒐集到這些相關的討論、資訊與評價

【城規「新秩序」？】林鄭要精簡城規程序　是要精簡什麼? #肢解城市規劃 #8月專研

近日林鄭一反過往「香港缺地論」，指「香港有足夠的土地，但（發展）速度要加快」，以「程序繁複」的理由，開始將土地問題的矛頭轉戰「壓縮城規發展程序」。有大量近年已開始/即將落實就建築物高度限制、園景及綠化上蓋面積、樓宇間距及樓宇後移等精簡審批的措施，亦有各種地產界、建制政黨及智庫提出更激進建議，包括修改城規條例、《收回土地條例》、《道路工程條例》，甚至揚言「簡化」公眾參與程序、「改革」補地價制度等，近日發展局局長黃偉綸更提議大規模放寬濕地緩衝區周邊的高度限制，向既有城規制度進行大手術，以期加快土地發展。

以上精簡流程的討論，流於實際的技術操作討論，艱澀難明，所以目前民間缺乏面向公眾的說明，使大家無法掌握相關技術改動，究竟正將香港城市規劃帶往何方。是次 #肢解城市規劃 專題特意邀請了幾位富有參與規劃程序的前線專業人士，透過深入小組探討各項精簡措施的關鍵課題，深入淺出解讀以上精簡城規措施對土地發展的成效、含義與潛在影響。

▌現行城規流程簡明透視

要掌握精簡措施的關鍵，需要先知道現時一個土地發展項目，由白紙一張到取得新地契，直至完成樓宇興建整個發展流程，究竟需要經過多少部門、法規及程序。

簡單來說，一般住宅發展申請主要涉及三個審批部門：規劃署、屋宇署及地政總署。

一、由規劃署支援的城規會根據《城市規劃條例》審議發展申請的各種內容，當中會有公眾表述及聽證會表達意見。

二、地政總署會負責就該發展項目，製訂/修訂一份用以發展管制的地契條款合約，有需要修訂地契條款就要計算出補地價的金額，樓盤發售前，須獲得地政署同意地契條款已經完成的「滿意紙」(Certificate of Compliance)。

過程中亦會因應不同情況牽涉不同部門 (例如運輸署、環保署等) 的參與，包括在城規會審議及批出許可條件或者在製訂地契條款時徵詢部門與局方的(技術)意見。

三、建築圖則的審批就會由屋宇署作部門協調，主要檢視圖則是否符合規劃申請時的訂下的要求，與及有否符合《建築物條例》標準，及後會獲批建築圖則 (或叫「開工紙」)，工程便可以正式動工，最後工程完成滿足《建築物條例》要求，項目取得「入伙紙」屋宇署的角色就大致完成。

現在不少審批程序，例如高度限制、園景設計等，規劃署、屋宇署和地政總署之間被認為「疊床架屋」，且準則不一，故此政府先透過「簡化」尤其地政總署參與在內的「重覆審批」，從而加快土地供應。

可是，即將出爐的精簡修訂建議，卻不止是關乎城規流程的重覆審批，亦透過修例或放寬發展限制，聲稱能達到加快土地供應的效果，但這個聲稱的目的真的能夠達到嗎？

▌精簡程序　是否重疊　有否加快？

一個發展項目主要涉及三個審批部門，過往被批評部門審批角色重疊。現時精簡規劃程序有意刪走地政總署參與在內的審批角色，為求加快審批效率。

以建築物高度限制為例，以往一直以法定規劃圖則和地契兩方面規管，精簡安排後除了特別情況，建築物高限制不會出現在新訂立或修訂的地契內。

有建築業界覺得是項精簡某程度上合理，因為有時地契上的高度限制，有時來自舊的規劃圖則，規劃方面而言，分區規劃大綱圖不斷修改，不必又再重新找地政修改地契，只要規劃署把關就可以了。有規劃師甚至會提出地契中「建築物高度限制」本身多餘，因本身已有總樓面面積和地積比等規劃工具控制建築物的體積。可見，以上業界人士普遍認為目前的精簡程序措施是嘗試應對處理規劃申請時職能重疊的「官僚化」問題。

問題是，透過精簡審批這個少少的程序，是否能加快整個房屋發展的過程？

有業界人士質疑，現時地政審批地契條款的程序，會多大程度影響房屋工程的進度。因為地契其實只是政府與發展商之間的一紙合約，不會令工程不乎合法規要求，似乎不太會影響工程進度。發展商只要在最後階段賣樓前滿足地契的要求就足夠，簡單刪去幾個條款，會有多大程序影響整個工程時間表？結論是，到目前一刻的精簡城規流程措施，對加快建屋過程有多大幫助，仍然是個大問號。

過往亦有就地政層面的「加快」嘗試，效果亦是一個大問號。以發展商極為關注的補地價問題為例，政府早於2014年推出的「補地價仲裁先導計劃」，嘗試加快處理農地改劃為住宅用地的地契修訂申請，但直到2021年的6月，地政總署回應立法會質詢時，卻沒有備存實際處理申請個案時間的整體統計數據，並解釋指「每宗申請的時間取決於該個案的複雜程度及所牽涉的問題」。就此，似乎政府都無法評估「加速」措施前後的成效。

▌審批程序以外的建屋能力限制

現時精簡規劃程序的措施，似乎就不能簡單地加快整體房屋供應，因為建屋步伐其實更多是受制於其他大環境因素，而非地契上的幾條條款。根據業界人士的觀察所得，舉例說現時公營房屋供應的速度更多跟工程部門的負荷能力有關。

過往公屋工程進度緩慢，其實不是全然是覓地問題，更多是覓地後卻無人可跟進工程。據業內人士稱，由於很多「靚地皮」已被政府賣地予私人發展商起豪宅或商廈等，剩下可供建公屋的地皮若不是「盲搶地」得來，就是先天條件不佳，需要平整土地。而負責平整土地的土木工程拓展署，內部有今年工程量的清單，若超出今年工程量的話，就會排後一年再處理，結果房屋署不是沒有土地建屋，而是有了土地，卻等了一整年才得以開展工程。

業界人士推測工程部門長期欠缺人手，其中一個原因可能是政府大型基建過多，當然這亦包括公眾所理解的「大白象工程」。如果將政府工程部門的人手吸引到明日大嶼等大型基建，似乎亦會令到整個工程界別的人手短缺，倒過頭來拖慢房屋供應，猶如搵石頭砸自己隻腳。

以上的例子顯示，現在政府「發展速度太慢」的定調似乎忽略了規劃程序之外的其他決定性因素，單單強調精簡加快城規程序，或者無助改善現時房屋供應不足的問題。

▌犧牲質素的「精簡」趨勢？

政府除了推行現時一系列的精簡措施外，不斷加快審批整個發展流程亦成為各個部門內部的首要任務。此時需要思考，這個「谷催加速」趨勢會對政府部門對於城市發展的把關及引導角色帶來什麼的負面影響？會否削弱本身監管下應有的質素？我們的城市景觀及生活質素，會否因而下降？

以園境規劃程序為例，過往一個發展項目的「園景設計總圖」(Landscape Master Plan)分別交由規劃署及地政署審批。2019年發展局發佈聯合作業備考第3號(Joint Practice Note No. 3)，提出精簡園境的規劃申請程序，將規劃申請中園境設計一般交由規劃署作為主要審批，並交由屋宇署審批綠化覆蓋率(Site Coverage of Greenery)。

有園境建築業界觀察所得，過往規劃署及地政署的審批準則不一情況時有出現，亦有批評政府部門審批發展項目的園境設計十分主觀。上至發展項目的通風、園藝移樹、園境美化以及開放空間的佈置，下至會追問項目中種植一顆樹的品種類型，當中不時涉及主觀的判斷。相應地，這亦反映出部門會仔細監管園境的具體設計。若將審批準則統一，精簡成「點心紙式」的硬性要求，會不會使發展商出現「湊數交貨」的情況？

對於現時政府「總加速」的綱領下，除了精簡規劃程序，有部門因審批不透明屢次被官媒狙擊拖慢土地供應，而政府部門內部亦被要求加快工作效率，否則將輕易「中槍」，成為現時「鬥官僚」的目標。有業界亦表示公營房屋項目的園境設計也需要配合加快，我們必須小心，會否因而犧牲園境設計時應有的全面質量。

有園境業界人士有聽聞，政府部門為求加快公營房屋供應（或需要彌補因土木工程署工程吸納量不足而導致的延誤），現時在制定某些公營房屋的園境圖則時，往往鼓勵採用「直線型」的模組化(modular)設計，嫌其他風格（包括曲線型）的設計興建速度慢，而這些曲線型設計對於整體景觀很多時有助益作用，甚或乎是個別地盤的實際需要。

透過犧牲因地制宜的園境規劃考量，而所換來的「精簡」成效，卻只是加快數天的制定工作，省時很少。這樣只會製造出更多倒模型公屋屋邨，而屋苑社區亦欠缺特色及變化，在地住戶的生活質素相信隨之而會被「精簡」。

▌公開補地價計算的雙面刃

發展商開發項目時，必須經歷修訂地契上的限制條款/改變土地用途等申請，因而須向政府就修訂前後的土地價值進行補地價，有發展商指這太浪費時間了。

現在開始有媒體吹風，政府正考慮列明「補地價」不同細項的計算方法，作為精簡城規流程的一個辦法。然而，「補地價」牽涉公帑收入，公眾利益影響極大，所以政府需要謹慎的補地價計算程序，避免公帑損失或招致官商勾結嫌疑，花這些時間站在公眾利益立場看似是必須的。

但現時，發展商正積極撼動這個多年來的安排。有不少發展商指很難預計政府會提出的補地價水平（業界一般理解是扣除所有成本後，政府會預留發展預期收益的20%給發展商以訂出補地價的金額，大型項目補地價金額可動輒上百億），所以以當發展商察覺到某些時期有條件接近的地皮的補地價金額便宜時，就會出現一窩蜂為數個不同項目申請補地價的情況。

因此有業界認為，對發展商而言，補地價計算準則更透明，發展商理論上有機會更主動向政府申請補地價。但同時，正如前面所述，「補地價」牽涉公帑收入，公眾利益影響極大，如果被地產商得知補地價的計算準則，亦可以預期發展商會針對每個細項數字向政府「拗數」，若然發生，這將必然拖慢發展程序，有發展商甚至會有理據，就政府開出的補地價及其安排司法覆核（相對於補地價的天價金額，司法覆核的律師費用可說是九牛一毛，若然覆核成功一次半次，發展商已經「賺到有突」，增加了發展商挑起法律挑戰的誘因），引起更長時間的爭拗，所謂「精簡」程序能夠加快發展的期望落空，欲速不達。

而無論是對政府還是地產商，補地價問題也是兵家必爭之地，前者是關乎龐大的土地收益，後者是巨大的土地利潤，若然挑起補地價的紛爭，這爭拗將沒完沒了，除了公帑有機會蒙上損失，更要命的是，發展商看似很關心的發展速度，很可能會被拋諸腦後。

▌最壞的還未到臨

最後，精簡發展管制督導小組現在正考慮推出最具爭議亦係土地利益核心﹕涉及總樓面面積以及補地價方法的精簡措施。連同一系列政府官員以及建制團體，針對濕地緩衝區大幅度放寬的發展管制，以及城規程序的民主參與部分。精簡發展管制小組的動態，即將成為新界北及明日大嶼等大型發展計劃以外，直接改變本地土地發展玩法，具相當技術性，同時亦最具爭議性的城市議程之一。

--
8月專研系列 #肢解城市規劃 全集：https://liber-research.com/steamlining_planning/

💪 研究自主 月捐撐起最新專研系列：https://liber-research.com/support-us/
FPS ID：5390547
HSBC PayMe 捐款支持：https://bit.ly/32aoOMn
Podcast：https://liber-research.com/podcast/
義工招募：https://bit.ly/2SbbyT3

市議員李順進 轉傳 [110/06/24 ~ 06/25] 衛生福利部 及 高雄市政府 要點公告
●環安、治安、交安、工安、婦幼安 代言人！

︽︽︽︽︽︽︽︽︽︽︽︽︽︽︽︽︽︽
[110/06/25] 衛生福利部 為有效利用COVID-19疫苗當日最後一瓶開瓶剩餘劑量將開放候補接種
https://www.facebook.com/mohw.gov.tw/posts/1916470845185991

#衛福編編報報 發文時間：2021.6.25
●記者會影片：https://youtu.be/qgEzTMt_m40
●記者會影片-即時字幕：https://youtu.be/Q-ICQyX0ZSw
●記者會客語口譯直播：https://youtu.be/V92-mpsxhFc
(週一至週五直播將於14:40進入重點整理，不會全程直播記者會)

●衛生福利部 LINE@：https://lin.ee/24imWWE
●衛生福利部 Twitter：https://twitter.com/MOHW_Taiwan

●中央流行疫情指揮中心今(25)日表示，為有效利用COVID-19疫苗，針對當日最後一瓶疫苗開瓶的剩餘劑量，可由接種單位規劃候補名單機制，建議執行方式如下：
一、接種單位公告COVID-19疫苗接種作業及開放候補名單登記。
二、請接種單位建立其他18歲以上接種對象候補名單。

●指揮中心指出，當剩餘劑量使用於非現行開放類別對象時，請於該等人員之接種同意書空白處進行註記「剩餘劑量使用者」，該同意書由接種單位備查，並將接種資料上傳。另針對接種站設站、至機構/洗腎診所接種或外展接種服務作業，亦比照上述原則事先規劃候補名單。接種單位可依上述建議事先規劃，以利有效並妥善的運用疫苗資源。有關尚未開放類別的公費接種對象，詳情可至網址(http://at.cdc.tw/1uq4dQ)查詢。
#防疫最前線 #謝謝辛苦的檢疫人員
#謝謝臺灣醫護人員 #謝謝所有第一線人員 #臺灣加油
#2019nCoV
#嚴重特殊傳染性肺炎
#COVID19
#MOHW_Taiwan
～～～～～～～～～～～～～～～～～～
[110/06/25] 衛生福利部 因應全球Delta變異株流行，自6月27日零時起，全面提升入境人員檢疫措施
https://www.facebook.com/mohw.gov.tw/posts/1916462088520200

#衛福編編報報 發文時間：2021.6.25
●記者會影片：https://youtu.be/qgEzTMt_m40
●記者會影片-即時字幕：https://youtu.be/Q-ICQyX0ZSw
●記者會客語口譯直播：https://youtu.be/V92-mpsxhFc
(週一至週五直播將於14:40進入重點整理，不會全程直播記者會)

●衛生福利部 LINE@：https://lin.ee/24imWWE
●衛生福利部 Twitter：https://twitter.com/MOHW_Taiwan

●中央流行疫情指揮中心今(25)日表示，世界衛生組織(WHO)公布目前全球已有逾85個國家出現Delta變異株(印度變異株)病例，歐洲疾控中心(ECDC)評估其傳播力較Alpha(英國變異株)高40-60%。國際間部分疫苗接種率較佳的國家包括以色列及英國等，近期病例數回升，且發現Delta變異株病例佔比達七成以上。另國內亦出現自秘魯境外移入個案檢出Delta變異株，其鄰近的孟加拉、印尼等國該變異株佔比近期亦呈增加趨勢。
●指揮中心指出，因應Delta變異株於全球日益擴散且其傳播力高，自今(110)年6月27日零時起(抵臺時間)，全面提升入境人員檢疫措施如下：
一、「重點高風險國家」入境旅客(過去14天旅遊史、含轉機)之檢疫措施：自空港或海港入境後一律入住集中檢疫所14天，且須配合入住時、檢疫期滿進行PCR檢測，旅客不需支付檢疫所及採檢費用。目前「重點高風險國家」為巴西(巴西變異株)、印度，含本次新增英國、秘魯、以色列、印尼及孟加拉等共7國。
二、前述7國旅遊史以外之所有入境旅客，入境後應入住防疫旅宿或自費入住集中檢疫所14天，且於居家檢疫期滿前配合進行PCR檢測。
三、國籍航空公司機組員，自「重點高風險國家」航線航班返臺後，應居家檢疫14天及檢疫期滿進行PCR檢測，且應入住防疫旅宿或符合規定之公司宿舍。
～～～～～～～～～～～～～～～～～～
[110/06/24] 衛生福利部 #疫苗施打前後注意事項
https://www.facebook.com/mohw.gov.tw/posts/1915907655242310

#衛福編編分享時間 #COVID19
●現階段開放對象看這邊：http://at.cdc.tw/7245vj
～～～～～～～～～～～～～～～～～～
[110/06/24] 衛生福利部 真相說明：食藥署澄清，媒體報導EUA審查委員遭撤換一事與事實不符
https://www.mohw.gov.tw/cp-4343-61616-1.html

針對媒體所報導EUA審查委員遭撤換一事，與事實不符，食藥署澄清如下：

食藥署所召開疫苗專家會議，均依當次討論議題之專業邀請相關領域學者專家參與，並一併考量利益迴避事項，是以無所謂固定名單，或撤換不同立場委員之情事。

媒體所報導之兩場專家會議均在討論國產疫苗療效評估方法，討論是否以免疫橋接原則以應用於新冠疫苗申請EUA之審查。110年5月6日第一次召開會議，係為廣納專家意見，邀請實際參與新冠疫苗臨床試驗之專家；而110年5月28日第二次會議，則為進一步作細節討論並擬定審查基準，故未再邀請已知參與疫苗臨床試驗之專家，另外，考量議題涉及統計專業，則額外邀請統計領域專家參與。

專家會議的意見，作為食藥署決策參考依據，但與「審查會議」不同，此為誤解。媒體所報導相關內容與事實不符，且顯有刻意誤導之虞，特此澄清。
～˙～˙～˙～˙～˙～˙～˙～˙～˙
[110/06/25] 高雄市政府 農業局攜手高雄區及鳳山區農會，在「高雄好家載」平台推出含有葉菜、瓜果、辛香料及水果等物超所值的「替妳/你揀好好蔬果箱」！
https://www.facebook.com/bravo.Kaohsiung/posts/4261459227249008

●三級防疫採購新選擇五顆星最高推薦
●最新鮮 產地蔬果直送到家 最營養最健康 由營養師選搭兼具營養、美味最新鮮蔬果 最超值「揀好蔬果箱」有兩款
○12樣599元
○15樣699元
○20公里免運費宅送服務
○結合台灣大車隊、中華大車隊、瑞龍夏威夷車隊、lineTaxi以及興旺等5大車隊，合計超過2,000台計程車業者，每週三、週六配送，所有蔬果當天凌晨集貨後，中午前直接配送到府。
○以高雄區農會為例
○每週一晚間9點結單，週二晚上由產地將最新鮮蔬果直送批發市場，週三凌晨4-5點進行包裝並出貨，當日中午前就可將最新鮮「揀好蔬果箱」送到消費者家中。馬上訂購GO!
#高雄地區農會超市 https://bit.ly/2T7lT61
#鳳山區農會 https://bit.ly/3zV8mPI
#高雄好家載市場生鮮蔬菜 https://bit.ly/35Pyo99

●訂購步驟
○打開手機上的LINE通訊軟體
○點選右下角的「錢包」
○點選「LINE熱點」
○搜尋「高雄好家載」專區
○進入後，搜尋「高雄地區農會」或「鳳山區農會」，就可買到超優質的「揀好蔬果箱」。

●新聞稿 https://bit.ly/3dbzFvq
●「揀好蔬果箱」資訊可洽0970767270由專人服務
～～～～～～～～～～～～～～～～～～
[110/06/24] 高雄市政府 疫情未歇，許多社會角落的家暴事件可能沒被察覺
https://www.facebook.com/bravo.Kaohsiung/posts/4261092933952304

●一起當個雞婆的正義路人甲！發現 #疑似家暴，就快撥110或113，阻止憾事發生！6月24日，是《 #家庭暴力防治法》施行23周年的日子
●打破過去「法不入家門」的觀念，《家暴法》歷經6次修正，適用對象擴及：
○同居關係，包括沒有結婚的異性或同性親密關係
○增訂63條之1恐怖情人條款，將現有/曾有親密關係的未同居伴侶暴力納入適用
○關注到受暴家庭中的目睹兒少、施暴者輔導關懷

●拒絕精神暴力求助也是大丈夫 發現家暴快撥110或113
●求助管道
○高雄市親職教育諮詢專線07-3878970
○安心專線1925
○衛福部男性關懷專線0800-013999

#小社的日常_高雄市政府_社會局
#高雄市家暴防治中心
～～～～～～～～～～～～～～～～～～
[110/06/24] 高雄市政府 NONONO！親友鄰居串門子「 #拜託先不要！」
https://www.facebook.com/bravo.Kaohsiung/posts/4260976360630628

●群聚造成 #家庭傳播，一人染疫幾乎全家染疫！因此，陳其邁市長重申「非同住者的室內非必要聚會」 #一律禁止 用餐泡茶打麻將玩牌桌遊 非同住家人如共處在密閉空間， #一定要戴上口罩

●家有65歲以上長輩注意！7月起疫苗開打！可選擇接種地點：
○23家醫療院所（需網路預約）
○基層診所（另行公布）
○社區接種站（符合接種對象發通知）https://bit.ly/3gRQH3X
○6/25(五)社區長輩疫苗接種站共13站 https://bit.ly/3zSBK9g
○10處衛生所COVID-19社區快篩站聯絡資訊 #更新 https://bit.ly/3xLvJJy
○打疫苗才有保護力，也能有效減少染病重症/死亡機率，接到接種通知一定要來喔！

●國內外疫情新知
○什麼是COVID-19病毒變異株？
○變種病毒的發展？
○不同變異株的傳播力？
○AZ疫苗對印度2變種病毒有效
○AZ疫苗可預防印度變種病毒造成的感染住院
○疫苗混打是否可行？https://bit.ly/3zRGJa9

●針對確診者 #精準疫調、 #擴大匡列、 #擴大隔離，才能有效阻斷疫情傳播鏈
●落實 #不移動、 #不群聚、 #做好個人防疫措施，並提升疫苗接種的涵蓋率，才能終結疫情！

●新聞稿
【避免群聚陳其邁：重申非同住者室內非必要社交聚會一律禁止】https://reurl.cc/ZGejmp
#雄健康_高雄市政府_衛生局
～～～～～～～～～～～～～～～～～～
[110/06/24] 高雄市政府 市府關懷娛樂業者，查定課徵娛樂稅主動停徵至7月12日
https://www.kcg.gov.tw/News_Content.aspx？n=F29A02A9D36C47F0&sms=19902EF36D6B551D&s=C5C3FA87459BA36F

高雄市政府 表示，由於目前COVID-19疫情仍未穩定，為確保國人健康，中央流行疫情指揮中心於110年6月23日宣布延長全國三級警戒期間。本市配合中央防疫政策，針對「查定課徵」娛樂業者之停徵期間由原本5月15日至6月28日，再延長至7月12日。

市府進一步說明，本次由於娛樂業者配合市府防疫措施強制停業，為簡化行政程序及避免群聚感染風險，免由業者提出申請，稅捐處將「主動」辦理停徵娛樂稅作業。

以上說明如有任何疑問，歡迎撥打免付費電話0800-000321或0800-726969，稅捐處將竭誠為您服務。
～～～～～～～～～～～～～～～～～～
[110/06/24] 高雄市政府 110年7月12日以前暫停辦理役男體檢、抽籤及入營作業
https://www.kcg.gov.tw/News_Content.aspx？n=F29A02A9D36C47F0&sms=19902EF36D6B551D&s=2411320386115387

因應嚴重特殊傳染性肺炎（COVID-19）疫情全國三級警戒延長至7月12日，為防範疫情擴散，全國110年7月12日以前暫停辦理役男體檢（含專科檢查及複檢）、軍種兵科抽籤及役男入營事宜，本次停止入營梯次包含：

110年7月7日分階段軍事訓練第1年入營梯次。
110年7月8日分階段軍事訓練第2年入營梯次(曾於109年7月9日陸軍第0112梯次、海艦021梯次、海陸067梯次入營者）。

後續訓練流路（如下表），將配合中央因應辦理，如有最新消息將公告於高雄市兵役處網站，請各位役男隨時留意相關訊息及役政單位通知。
︾︾︾︾︾︾︾︾︾︾︾︾︾︾︾︾︾︾

臉書貼文連結 >>> https://www.facebook.com/LeeShunJin/posts/1283827952072287

LINE貼文連結 >>> https://timeline.line.me/post/1162460929005045811

●請持續關注並給予指教：
○LINE官方帳號〔市議員李順進顧地方大小事聯盟〕：https://lin.ee/9YhCukt
○臉書粉絲專頁〔市議員李順進〕：https://www.facebook.com/LeeShunJin

#高雄 #議員 #李順進 #環安 #治安 #交安 #工安 #婦幼安 #代言人 #轉傳 #衛生福利部 #高雄市政府 #公告

佈署 IoT Edge 和霧運算技術以開發智慧建築服務

2021年2月19日 星期五

《3S MARKET》這篇報導把物聯網的架構與實作，描寫的非常詳細，雖然在建築的細節上描述不多，但報導中也提及這是個實際驗證，可適用在很多的場域。不知道，有多少人真正看得懂？當然，連這篇都看不懂的人，就別說他真正了解物聯網、Edge 與 Cloud。

事實上這篇報導的描述不難了解，真正物聯網與邊緣運算的挑戰，是在實作。實作真正面臨的，是這些數據處理、融合、分析上的完整度，還有 —— 找到實作的場景！

摘要

基於 SoC 架構的嵌入式系統的進步，使許多商業設備的開發變得足夠強大，足以運行操作系統和複雜的算法。這些設備整合了一組具有連通性、運算能力和成本降低的不同感測器。在這種情況下，物聯網（IoT）的潛力不斷增加，並帶來了其他發展可能性：「事物」現在可以增加數據源附近的運算量；因此，可以在本地系統上，佈署不同的物聯網服務。

這種範例稱為「邊緣運算」，它整合了物聯網技術和雲端運算系統。邊緣運算可以減少感測器與中央數據中心之間，所需的通信頻寬。此方法需要管理感測器、執行器、嵌入式設備，和可能不連續連接到網路的其他資源（例如智慧手機）。這種趨勢對於智慧建築設計非常有吸引力，在智慧建築設計中，必須整合不同的子系統（能源、氣候控制、安全性、舒適性、使用者服務、維護和營運成本）以開發智慧設施。在這項工作中，分析和提出了一種基於邊緣運算範例的智慧服務設計方法。

這種新穎的方法，克服了現有設計中與服務的互操作性，和可伸縮性有關的一些缺點。描述了基於嵌入式設備的實驗架構。能源管理、安全系統、氣候控制和資訊服務，是實施新智慧設施的子系統。

1. 簡介

建築自動化系統使用開放式通信標準和介面，可以整合多種不同的建築控制規則，例如供暖、通風、空調、照明和百葉窗、安全功能和設備。但是，現有建築物通常不具有這些系統。

通常，每種安裝類型都提供特定的服務：供暖通風和空調（HVAC）控制氣候服務，攝影機和感測器提供安全服務等。僅當設計能源管理系統時，不同的子系統相關，但僅透過以下方式，連接建築物的能源管理系統。能源管理服務，集中在專用軟體中。

對於使用者和維護技術人員來說，提供不同服務的不同製造商，發現很難整合新的服務和功能。自動化建築將用於控制和數據採集的軟體，與工業協議和介面整合在一起。此外，將新服務整合到這種解決方案中並不容易，這取決於已安裝軟體的開發。

這些工業發展還為能源管理，提供了雲端連接解決方案和智慧服務。這些服務，也在集中式電腦系統中開發。數據被傳輸到這些系統或雲端進行分析。本文提出使用佈署在物聯網（IoT）技術中的邊緣和霧運算範例，主要有兩個目的：

A. 在自動化和非自動化建築物中，促進新的智慧和可互操作服務的整合（整合）。

B. 允許在建築物的所有子系統之間，分配智慧服務（互操作性）。

透過該建議，可以促進建築物子系統之間的關係。它還促進創建新的智慧服務（例如，新的分佈式智慧控制算法；使用電源管理捕獲的數據，來檢測人類活動；捕獲設備連接的模式辨識，運算可再生電力預測，在安全服務中使用電力數據等）。在這項工作中，我們設計了一個中間軟體的體系結構，該體系結構具有兩個主要層，這些層基於嵌入式設備、IoT 通信協議和硬體支援，來開發人工智慧算法（圖1）。

為了實現這一目標，我們在建築物的設施中添加了兩個概念等級：邊緣節點和霧節點。每個等級都有不同種類的設備和功能。我們佈署並實現了基於層的中間軟體的體系結構，以對模式進行實驗。

本文的組織結構如下：第 2 節回顧了智慧建築技術，建築物中的 IoT 佈署以及邊緣運算範例。第 3 節提出了一種在建築物（自動與否）中佈署邊緣和霧運算範例的方法。第 4 節介紹了進行的實驗。最後，第 5 節介紹了結論和未來的工作。

2. 相關工作

本節介紹與這項工作相關的主要研究領域。首先，我們在分析雲端運算層之後，回顧了基於邊緣運算範例的資源和服務供應。最後，我們研究了實現智慧建築的技術，並在最後的小節中，總結了先前研究的貢獻。

2.1. 邊緣運算資源和服務供應

最近，網路在兩端被標記為「邊緣」和「核心」，以查明處理發生的位置。邊緣端靠近數據源和使用者，核心端由雲端伺服器組成。透過這種方式，邊緣運算範例將運算推送到 IoT 網路的邊緣，以減少數據處理延遲，和發送到雲端的數據數量。基於雲端的後端，可以處理對時間不太敏感，或源設備本身不需要結果的處理請求（例如，物聯網網路狀態下的大數據分析）。

在邊緣運算資源供應方面，正在進行的 Horizo​​n 2020 RECAP 項目，提出了一種整合的雲端 - 邊緣 - 霧端架構，目的在解決應用放置、基礎架構管理和容量供應。雲端/邊緣基礎架構監控功能豐富了應用，基礎架構和工作負載模型，這些模型又被回饋到優化系統中，該系統可以協調應用並持續配置基礎架構。

徐等人進行的研究。 提出了一種用於邊緣運算的實用感知資源分配方法，稱為 Zenith。借助 Zenith，服務提供商可以與邊緣基礎設施提供商，建立資源共享合同，從而允許延遲感知資源調配算法，以滿足其延遲需求的方式，來調度邊緣任務。

邊緣節點資源管理（簡稱 ENORM），是管理邊緣/霧節點資源的框架，可透過監控應用需求，來自動擴展邊緣節點。可以透過靜態優先等級分配，來確定特定應用的優先等級。供應和自動縮放機制，是基於線性搜索的相對簡單的實現。

當源本身是可行動的時，邊緣雲範例也是可行的。 Chen 等人研究了行動設備向邊緣節點（特別是在無線電接入網路邊緣）的智慧運算分流。在這項工作中，作者提供了任務卸載算法，將分佈式運算卸載決策表述，為多使用者運算卸載功能。在同一項工作中，Wang 等人研究了聯合協調卸載任務，到多個邊緣節點的問題，並提出在邊緣等級引入及准入控制，以及兩階段調度方法，與傳統的最近邊緣選擇方法相比，改進了卸載性能。

2.2. 雲端運算服務配置

就社會和行業採用資訊技術而言，雲端運算範例是最具創新性的策略之一。提供的優勢提高了效率，並降低了成本，同時提供了可透過 Internet，普遍存取訪問的按需 IT 資源和服務。

當前，雲端運算服務種類繁多，甚至如何提供，這是一個受到廣泛研究的主題，正在提出許多的方案。甚至有評論總結了雲端運算範例的相關研究。

本小節介紹了有關以下問題的先前工作，這些問題與本手稿的主題有關：（i）安全性； （ii）服務品質（QoS）； （iii）提供邊緣服務。

（i）安全是雲端運算中一個具有挑戰性的問題。雲端服務位於應用環境之外，並且超出了防火牆的保護範圍，因此，需要附加的安全層。另外，邊緣和霧運算應用的行動性和異構性，使得難以定義單個過程。因此，需要一種分佈式安全策略。

此外，必須有一個標準化的環境，才能正確解決此問題，並指定霧運算和邊緣設備，如何相互協作。網路邊緣上的多個霧節點之間的敏感數據通信，需要資源受限的事物的輕量級解決方案。另一個與安全性相關的問題是數據位置。在雲端中運行數據分析是很常見的。因此，關於數據安全或隱私的公有雲與私有雲的爭論就出現了。

（ii）分配給雲端應用的資源，通常是根據合同規定的服務水準協議（SLA）所設置的。但是，實際上，由於偶爾執行大量事務，而導致分配的基礎結構飽和，可能會出現瓶頸。為了解決此問題，可以在資源可用時，動態擴展雲端基礎架構。當前，最具創新性的趨勢，目的在建構自動 SLA 合同合規系統。在 Faniyi 和 Bahsoon，以及 Singh 和 Chana 進行的研究中，可以找到與品質服務管理相關建議的詳盡綜述。考慮到這一點，提出了幾種策略來預測，應用的資源需求和 QoS 的要求。最近的工作試圖將安全性和 QoS 問題結合起來，以提供全面的性能指標。

（iii）最後，濫用雲端服務，是該領域的另一個問題。物聯網環境是霧和邊緣設備不斷加入或離開，動態的執行前後關聯。因此必須在網路邊緣提供彈性的服務。為此，在網路的可用設備之間，共享應用工作負載，可以為高階運算應用提供靈活性。提出了可靠的服務供應方法，來為系統提供更高的彈性，並提供靈活和優化的雲端服務。

在本主題中，將雲端框架和中間軟體技術，設置為與雲端層，以及具有不同介面操作系統，和體系結構的設備之間，進行通信的平台。

2.3. 物聯網在建築服務工程中

物聯網開發為在建築物上，開發數位服務提供了新資源。建築物中常見的物聯網應用，包括節能的過程環節、維護改進、雜務自動化和增強安全性。由於全球變暖，建築物的節能是一個重要的課題。

物聯網技術引入智慧建築，不僅可以減少本地溫室氣體排放，還可以將減少溫室效應擴大到更大的領域。目前，物聯網還被用於建築領域，以協助設施管理。物聯網使營運系統能夠提供更準確和更有用的資訊，從而改善營運，並為房客租戶提供最佳體驗。有基於物聯網的建議，這些建議顯示建築系統，如何與雲端進行通信，並分析所獲取的數據，以開發新的業務見解，從而能夠推動真正的增值和更高的績效。

實驗研究顯示，物聯網平台不僅可以改善，工業能源管理系統中實體的互連性，而且可以降低工業設施的能源成本。 FacilitiesNet 表示，建築物聯網（BIoT）正在推動我們獲取資訊，彼此互動和做出決策的方式發生重大轉變。BIoT 不僅與連接性或設備數量有關，而且還與交付實際和相關結果有關。當前，有很多基於物聯網的智慧家庭應用的例子。

然而，智慧設備或「物」，僅僅是連接到網路的設備或嵌入式系統。增值來自設計協調系統，和提供智慧服務，以提供實際收益的能力。這些特徵基本上，取決於對不同類型連接事物的異質性，及其互操作性的管理，並取決於數據處理提供的情報潛力。

Tolga 和 Esra 進行的研究得出的結論是，就智慧家庭系統中的軟體和硬體而言，物聯網技術尚未變得穩定。原因之一，有可能是物聯網技術仍處於發展階段。McEIhannon 所撰寫有關物聯網應用的邊緣雲和邊緣運算的未來，其評論得出了類似的結論。這篇評論提到概念和發展，目前還處於早期階段，從學術和行業的角度來看，許多挑戰都需要解決。

物聯網帶來了新的機會，但許多企業仍在尋求了解和分析，其將如何影響，並與現有的 IT 結構和管理策略整合。為此，必須創建專門的使用模式和技術，來彌合這一差距。

2.4. 發現

以下結論闡明了這項研究建議的新穎之處：

雲端運算作為「實用」的一般概念，非常適合智慧家庭應用的常規需求。但是，在某些情況下，將所有運算都移到雲端中，是不切實際的。

邊緣計算作為一種計算範例而出現，可以在物聯網設備生成的數據附近執行計算。這種範例可能有助於滿足最新應用的安全性和 QoS 的要求。

當前，控制子系統的高級建築設施，通常使用 Internet、IoT 協議和 Web 服務。專有系統是使用標準的 Internet 通信協議設計的，用於管制和監控。先前的工作顯示，基於無線感測器網路、Web 介面和工業控制模式，用於氣候控制、電源管理或安全性的控制系統，使用不同的監視和控制技術。監控應用分析，得自監控和數據採集系統中的這些子系統。對於不同的子系統，有不同的解決方案。考慮到上述情況，本工作中提出的模式，引入了以下新穎元素：

A. 介紹了一種分層架構（整合了邊緣和霧端等級），以及提供子系統之間互操作性，以及在建築物控制中開發智慧服務的方法，該方法使用了邊緣和霧端範例，這些範例將 IoT 協議整合在一起，並在本地 Intranet 中操作 AI 技術，讓雲端服務的通信層，完善了該層的架構。

B. 介紹了一種基於使用者為中心的方法，用於在互操作性需求下設計、驗證和改進新服務。

C. 該提案允許使用可以在已建的建築物中，實施的非專有硬體和軟體系統。

3. 計算模式設計

建築物中的設施子系統分為有照明、氣候、能源、安全、警報、電梯等。在自動化建築中，這些子系統由專門的控制技術控制和監控。在非自動化建築物中，不存在這些服務，並且子系統透過電子和電氣方式進行控制。在這兩種情況下，所有子系統都為建築營運，提供必要的服務。

從邏輯上講，每個子系統都在其場景中起作用，並且不能與其他子系統互操作。嵌入式電子控制器和連接的不同感測器，可以使每個子系統自動化。這些服務都是基於直接反應性控制規則。除了嵌入式控制系統和感測器之外，通信技術（基於 Internet 協議）和新的行動設備還為開發管制、監控和數據訪問服務，提供了新的可能性。

在智慧型動設備上開發，並連接到 Web 伺服器的人機介面和專用應用，是近年來已實現的服務的範例。每個子系統中的專家（氣候、安全性、電源等），都具有可以轉換為專家規則的知識。這些規則被轉換為用於管理、維護、控制、優化和其他活動的控制算法。這些規則是可以，在可程式設備上編程和實現的。但是，它們是靜態的，不會在出現新情況時發生變化，並且不能互操作，也無法適應每個安裝的特性。

例如，氣候或安全專家決定，如何使用標準啟動條件，來配置每個子系統。每個控制規則僅在一個子系統（此範例中為氣候或安全性）中工作，因此，這些子系統之間沒有互操作性。考慮到這種情況，提出的模式有助於並允許，基於不同子系統的互操作性，來整合新的數位服務，並將人工智慧（AI）技術的新服務，引入當前設施。

例如，諸如電梯控制的設施，可以用於安全服務或建築能源管理服務。氣候控制設施，可以與安全子系統整合在一起。整合到模式中的天氣預報軟體系統，可以由能源管理服務，或建築物空調服務使用。

目的是讓每個子系統中的專家，參與設計整合服務，並將所有子系統轉換為可互操作的系統。該模式會開發自動規則，並允許在考慮安裝行為本身的情況下進行決策。該模式基於一個過程，該過程包括四個開發階段（圖2）和分為不同級別的硬體 - 軟體體系結構（圖3）。該體系結構的主要等級，是邊緣等級和霧等級。這兩個層次介紹了在建築物中，應用物聯網技術的新穎性。下面介紹了模式的各個階段（分析、設計、實施和啟動）。

．分析：在此階段確定了不同的專家使用者（氣候、安全、電力、水、能源、管理人員，以及資訊和通信技術（ICT）技術人員）。諮詢專家使用者，以指定需要控制的主要過程。資訊通信技術專家作為整合環節，參與了這一過程。第一種方法產生了設計控制規則，和潛在服務所需的事物（對象）。在此階段，使用以使用者為中心的方法，並捕獲子系統的需求。

．設計：我們提出了一個三層架構（邊緣、霧端和雲端），如圖 3 所示。

．實施和數據分析：在此階段中已安裝和整合了子系統。服務基於每個子系統中的規則，分析事物（對象）生成的數據，以設計基於機器學習的服務。

．啟動：最初，在每個子系統的監督下制訂專家規則。然後，使用回饋過程安裝規則。最後，透過人工智慧技術，可以推斷出自動的和經過調整的規則。

3.1. 分析與設計

專家使用者對此過程，進行不同的審查。以使用者為中心的技術，用於設計整合流程。目的是獲得所需的所有事物（對象），它們之間的關係，以及潛在的服務。一旦指定了事物（對象）和服務，就必須關聯通信協議和控制技術。選擇了物聯網協議和嵌入式控制器；提出了人機介面；指定了邊緣層和霧層及其功能；分析專家規則和智慧服務。最後，提出了維護和操作方法。所有這些任務在專家技術人員，和資訊技術專家之間共享。

結果是事物的定義，它們之間的關係，以及與邊緣和霧層的交互作用。該過程中代表了建築物的所有子系統，數據感測器、執行器、控制器、規則和過程經過設計，可以整合所有子系統。數據集、對象和設備，由物聯網概念表示。事物由具有狀態和配置數據的實體，和前後關聯組成。事物數據位於霧和邊緣節點中，儲存的不同配置中的關聯性。

事物以數據向量表示：[ID、類型、節點、前後關聯情境]。

– ID是辨識碼。

– 類型可以是感測器、執行器、變量、過程、設備、介面、數據儲存，或可以在 IoT 生態系統中寫入、處理、通信、儲存或讀取數據的任何對象。

– 節點指定建築物子系統、功能描述、層類型（邊緣、霧端、通信或雲端）、IoT 協議和時程存取訪問。

– 前後關聯表示在 IoT 生態系統中，用於發布或讀取數據的時間、日期、位置，與其他事物的關係、狀態和訪問頻率。

表 1 是由事物（[ID、類型、節點]）。所有事物都可以訪問配置文件（CF），以了解如何使用可用數據，以及如何使用適當的訪問權限配置新數據。前後關聯數據位於內建記憶體，或是靜態儲存。使用定義的事物，設計不同的控制規則。這些控制規則是分佈在連接到網路的不同嵌入式系統中，控制過程的一部分。事物表示佈署在安裝的不同子系統中，所有的可用資源。在此等級上，設計師對所有事物進行分析、指定和關聯。基本控制算法是使用此資訊實現的。配置關聯性允許層和設備之間，所有事物的互操作性。

在此階段的另一級設計，必須提出物聯網管理中，使用的節點要求和規範。設計的流程和服務，將在邊緣或模糊節點中實施。必須指定每個節點，以確定其內部功能、通信及其服務。在獲取數據的地方，開發了智慧和處理能力。邊緣和霧層的節點，位於數據感測器、執行器和控制器附近。本文提出的方法，使用具有兩個功能的兩層（邊緣和霧端）。每一層都可以佈署互連節點的網路，以促進互操作性。

邊緣和霧層的功能是：

邊緣層功能：在連接感測器/執行器的嵌入式設備上，開發的控制軟體。某些 AI 算法可以安裝在邊緣節點上。中央處理器（CPU）和計算資源有限。安裝了通信介面，以允許在本地網路中進行整合。

霧層功能：局域網級別的通信、AI 範例、儲存、配置關聯性和監控活動。霧節點透過處理、通信和儲存，來處理 IoT 的Gateway、伺服器設備，或其他設備中的數據。在此等級實施本地、全球的整合服務。利用這些節點的硬體、軟體和通信功能，開發了基於機器學習範例的算法。霧層設備還可以在很少單位的設施或服務中，執行邊緣節點功能。

透過這兩個等級，可以優化建築設施，以獲得不同子系統之間的整合和互操作性。

表 1 顯示了每件事與關聯性配置，和節點規範的關係。節點標識其所屬的子系統（控制、能源、氣候等），層（霧端、邊緣、通信和雲端）及其執行的功能。

3.2. 架構設計

在分析和設計階段，獲得對象（事物）及其關係。規範和要求用於實現每個層。實施取決於提供所需功能的設計，和現有技術（硬體、通信和軟體）。在此階段，開發了一種適合現有設施的體系結構。物聯網協議提供互操作性，而 AI 範例則提供了適應性和優化性。邊緣運算節點用於控制設備，霧運算節點安裝在本地網路節點上。這些等級為配置、安裝和運行新流程，提供了強大的資源。

物聯網協議，傳達所有子系統數據。每個子系統由對象/事物（虛擬等級）組成，安裝為可連接的感測器/執行器/控制器設備（硬體等級）。

物聯網通信中，針對建築場景建立的要求是：標準協議、低功耗、易於存取訪問和維護、支援整合新模組，非專有硬體或軟體，以及低成本設備。

MQTT 協議，是目的在用於提供整合和互操作性資源，異構通信場景的主要物聯網協議之一。該協議被提議作為感測器、執行器、控制器、通信設備，和子系統之間的通信範例。

MQTT 協議的一些主要功能，在不同的著作中有所顯示，這使其特別適合於這項研究。他們之中有一些是：

．它是針對資源受限的場景開發的發布 - 訂閱消息協議。

．它具有低頻寬要求。

．這是一個非常節能的協議。

．編程資源非常簡單，使其特別適合於嵌入式設備。

．具有三個 QoS 等級，它提供了可靠和安全的通信。

MQTT 開發了無所不在的網路，該網路支持 n-m 節點通信模式。任何節點都可以查詢其他節點，並對其進行查詢。在這些情況下，任何節點都可以充當基地台的角色，能夠將其資訊傳輸到遠端處理位置。無處不在的感測器網路（USN）中的節點，可以處理本地數據。如果使用 Gateway，則它們具有全局可訪問性；他們可以提供擴展服務。

節點（邊緣或霧），可以具有本地和全局存取訪問權限。這些設施具有不同的可能性和益處。本地數據處理，對於基本過程控制是必需的，而全局處理則可用於模式檢測和資訊生成。從這個意義上講，擬議的平台使用了組合功能：連接到 IoT 雲端服務，本地網路區域上不同的 USN。在這種情況下，運算層（邊緣或模糊等級）將用作控制流程和雲端服務之間的介面。該層可以在與雲端進行通信之前，進行處理數據。

實現邊緣和霧端運算節點需要執行三個操作：

．連接和通信服務：所有設備必須在同一網路中，並且可以互操作。所有感測器和執行器都可用於開發服務。此活動的一個示例，是在 Internet 上遠端讀取建築物的電源參數、環境條件和開放的天氣預報數據。此活動中應實現其他功能，例如連接的安全性、可靠性和互操作性。

．嵌入式設備（邊緣運算層）中的控制算法和數據處理：在此活動中，這些設備中實現的基本控制規則和數據分析服務，可以開發新功能。此階段可以應用於數據過濾、運算氣候數據或分析功耗、直接反應控製，或使用模式辨識技術檢測事件。

．Gateway 節點（霧運算層）上的高階服務：此等級使用和管理 AI 範例，和 IoT 通信協議。霧運算節點對數據執行智慧分析，對其進行儲存，過濾並將其傳遞到不同等級，以糾正較低級別的新控制措施，或者生成雲端中服務感興趣的資訊。此階段的應用示例，包括分析新模式、預測用水量，或功耗、智慧檢測和其他預測服務。

3.3. 測試與回饋

在測試階段使用標準方法，邊緣和霧層提供不同的功能。提出了針對不同子系統的機器學習模式，並且可以將其安裝在邊緣或霧節點上。必須執行以下操作，來測試機器學習應用：

A. 定義和捕獲數據集：必須辨識、捕獲和儲存主要變量。在不同的建築子系統中，過程數據集是由連接到邊緣層的感測器捕獲的數據。使用通信協議監控和儲存數據集。一個案例是電表，該電表在配電盤中連接到嵌入式設備（邊緣節點），該嵌入式設備傳送電力數據，以在霧節點設備中儲存和處理。

B. 訓練數據集和形式辨識模式。先前數據集的一個子集，用於訓練不同的模式。評估針對從未用於訓練的數據測試模式，此過程的結果已由專家使用者驗證。目的是獲得一組代表性的結果，以了解模式在現實世界中的表現。

C. 實際場景中的驗證：必須在邊緣和霧節點上，實施新的服務和控制算法。這些模式具有用於分析數據，實施特定模式，並使用結果開發最佳參數的算法。在此階段，可以修改或進行改善模式。

D. 用統計術語和模式演變，得出測試結果：基於 AI 算法的模式而將產生近似值，而不是精確的結果。分析應用結果以確定置信度，並允許模式演化。該活動支持開發新的 AI 服務，或對已實現的算法進行修改。有監督的自動更改，是維護和改進系統的過程。此階段的過程，包括所有模式層。

建議對使用邊緣和霧，任何的安裝進行這些活動。如前所述，該模式既可以安裝在既有舊的建築物中，也可以安裝在新建築物中。對於新建築設計，基於建議模式的安裝更易於整合。此外，可以提供的服務的潛力，也使其對於既有建築物具有吸引力。

4.在建築子系統中，實施智慧服務

該模式在預先存在的住宅建築物上，進行了測試。設計和實施電源管理、管制和監控服務。物聯網協議（MQTT 和 HTTP）和 ML 範例，用於建議的層體系結構。基於 KNN 的機器學習方法，和樹決策算法用於管理功耗（家用電器），和可再生能源發電（風能和太陽能）。使用房屋中的霧節點，在雲端平台上實現監控和統計數據。該節點連接到控制可再生，和家用電器子系統的不同邊緣節點。

在圖 6 中，邊緣節點，整合在先前安裝的可再生子系統中。透過邊緣層上的這種新設備、電源管理、安全控制和操作流程得以整合，並且可以與其他子系統互操作。可以設計新的智慧服務。邊緣節點將數據傳輸到霧節點 Gateway，該 Gateway 管理功耗和發電，並控製家用電器。該節點中的輸入，是可再生能源發電的數據。輸出控件是 ON-OFF 開關，用於優化發電、安全性和操作。

4.1. 分析與設計

分析了住宅建築，以設計電源管理，安全和控制服務。 在第一種方法中，所需的主要事物（對象），它們之間的關係和不同的服務，如表 2 所示。

4.2. 執行

分析房屋中的建築子系統，以整合這個執行模式層：邊緣控制、霧服務，與雲端的通信和雲端服務。 選擇了本實驗工作中使用的感測器、執行器和控制過程（事物）。 表 3 列出了使用的嵌入式設備。

家庭服務中的控制過程，需要反應時間和互操作性。人機介面、數據存取訪問和分析服務，是本地和雲端運算上的服務。上面提到的兩個需求，都使用不同的協議處理：控制/通信上的 MQTT，和雲端服務上的 HTTP（RESTful API）是用於整合，並使所有子系統互操作的 IoT 協議。在提出的該層模式中，還使用 MQTT 協議、控制、數據處理，以及使用 RESTful 協議，到雲端的數據通信，來開發機器對機器（M2M）應用。

MQTT 使用開放的消息協議，該協議可以將遙測樣式的數據（即在遠端位置收集的測量結果），以消息的形式，從設備和感測器，沿著不可靠或受約束的網路傳輸，到伺服器（BROKER）。消息是簡單、緊湊的二進制數據包，有效載荷（壓縮的標頭，比超連結傳輸協議（HTTP）少得多的詳細資訊），並且非常適合推送簡單的消息傳遞方案，例如溫度更新或移動通知。例如，消息也可以很好地用於，將受約束的或更小的設備，和感測器連接到 Web 服務。

MQTT 通信協議，使所有對象可以互操作。透過此協議實現的發布者和訂閱者模式，可以互連所有設備和事物。該通信層由安裝在霧節點上的代理設備管理。不同的發布者和訂閱者，在不同的節點上實現。安裝了一個 Gateway 設備（霧節點）和兩個嵌入式控制器（邊緣節點），來控製家用電器和電源管理。事物和流程佈署在所有節點上。

邊緣節點控制子系統，霧節點根據決策樹，以及專家定義的規則，實現 AI 範例。霧設備將數據傳輸到雲端平台，以開發儀表板螢幕，來監看子系統的狀態。

可以開發新的雲端平台服務：事件檢測、機器學習處理、統計分析等。專家使用者設計基本的控制算法。在學習和訓練過程之後，將根據專家系統的結果，對這些算法進行調整和修改。在這項工作中，目標是在不損失生產力的情況下優化資源（控制和能源）。在邊緣或霧節點中，執行不同的控製過程；分類過程和決策樹在霧節點中實現。算法以 Python 語言實現。此語言的開源庫用於不同的應用。

4.3. 佈署與測試

對於現有建築物，邊緣節點交錯插入已安裝的控制器、配電板，以及感測器和執行器中。如果在分析階段指定了新的東西（電錶、氣候和控制器），則會安裝一些新的感測器/執行器。這項工作中佈署的邊緣節點具有以下優點：

．請勿干擾先前的安裝操作。

．他們使用新的專家規則和自動規則，引入新控件。

．他們測試和重新配置，在分析、學習和測試驗證中，設計更新的專家規則。


圖 7. 佈署在配電盤中的節點。 使用 IoT 協議通信，在不同節點中開發數據捕獲、控制算法、數據分析、儲存和通信服務

在電力管理過程中，專家使用者根據電力消耗、發電量、消耗負荷曲線、氣候數據和氣候預測數據，對具有選定流程的時間表，進行可程式處理。邊緣節點捕獲數據，並將其發送到霧節點。

霧節點處理室內和室外環境的日記數據，以及天氣狀況。霧節點還可以捕獲其他感測器數據。對房屋中的這些數據消耗和生成方式，進行檢測和分類。消費和發電結果，作為數據添加，以便與儲存的數據一起進行分析。可以使用機器學習方法開發，作為家用電器或人類活動檢測的智慧服務（圖8）。

4.3.1. 機器學習：數據捕獲過程（邊緣節點）和家用電器分類（霧節點）

連接在主配電盤中的電表，用於捕獲數據，並使用標準的 K 近似值，最近鄰（KNN）分類算法，來開發形式辨識模式。 KNN 是機器學習系統中最常見的方法之一。電表捕獲電流；如果連接了新的家用電器，則電流數據會更改。不同的家用電器具有不同的變化等級。

用於辨識家用電器的不同模式的主要變量，是連接時的電流水準差異。數據捕獲過程流程圖（圖9），顯示了在邊緣節點中實現的算法，以捕獲預處理並傳遞電力數據。

在此過程中，監督階段使用訓練數據集。接下來，真實場景中的驗證，將測試分類模式。家用分類設備將用於不同的服務：人類活動的辨識、負載控制、可再生能源管理、空調、安全性等。在訓練階段，已捕獲了不同的家用電器開機，以獲得一組形式。每個家庭都有一個矩心向量，將用於分類過程中的檢測。如上面所示的算法所示，分類器處理將產生連接時的電流數據作為輸入。KNN 分類過程流程圖（圖10）描述了 KNN 方法，它在霧節點中實現。

4.3.2. 可再生電源管理。控制電力自耗的決策樹

每個建築物都有不同的需求曲線，以及在接入電網方面的特定情況。為此，整合和可互操作的設施，可以實施適用於每種情況的不同解決方案，從而提供對太陽風資源的最佳管理，優化電源效率，簡化管理流程，並實現最高的成本節省。當可再生能源超過消耗的能源時，在使用 AC 耦合到電網的設施中，會出現問題。

在實驗工作中，太陽能在一天的中央時段的能量，大於所消耗的能量（圖11）。但是，在分析了消耗曲線之後，可以在這段時間內連接負載，以避免注入電網。可以透過設計一種算法，來滿足這一要求，該算法可以預測，何時發生此事件，以自動連接不同的負載。利用所有感測器和執行器的整合，和互操作通信，已經開發了在不同節點中，所實現的算法（圖12）。

13. 在電源管理子系統上開發的決策樹。 它由專業使用者設計，並整合在邊緣節點上。該決策樹的目的，在優化可再生能源的使用。

4.3.3. 基於 Edge 和 Fog 節點的 Control Home

圖 14 顯示了安裝在住宅房間中的邊緣節點。 該節點可以控制四個設備（設備），並捕獲感測器數據（功耗、發電量、溫度、濕度等）。該設備可以使用 MQTT 協議進行通信。該協議允許設備之間，進行其他類型的通信：智慧手機、新邊緣節點等。圖 7 和圖 14 顯示了可以在其他建築物中，佈署的標準實現。在所有系統中，都有配電板，這些配電盤佈署了霧節點和邊緣節點，如圖所示。

4.3.4. 使用物聯網協議的雲端服務

雲端服務可以監控，透過霧節點或人機介面（HMI）訪問的數據。 IoT 協議（MQTT）從任何已連接 Internet 的設備推送數據。事件檢測、儲存統計分析等其他服務，完善了該資源的功能。提供類似服務的不同平台，顯示了商用物聯網技術的狀態：Amazon IoT、Microsoft Azure、Ubidots 和 Thingspeak，是提供 IoT 平台的公司一些案例。提供了資源以及客戶端，和 IoT 平台之間的應用程式介面（API）通信，以便可以使用它們。

用於設計儀表板監控和管制的 HMI 資源，是這些平台上的主要實用功能之一。霧節點使用雲端 API 傳達數據和資訊，可以實施其他控制服務。在這些雲端平台上，預先建構了用於監控數據的儀表板設計。使用 API​​ 實用功能，霧節點中的過程處理，會將數據發送到每個儀表板。API 文件指定了在設備、IoT 平台和 Mobile-Alerts Cloud 之間，交換數據的結構，以及用於加速項目的代碼案例和形成資料庫。

圖 15 顯示了在 Ubidots 雲平台上，設計的儀表板。Ubidots是本實驗工作中使用的物聯網平台。該模式可以在實現這些協議的層，和平台中使用不同的標準協議。圖 16 顯示了在雲端平台中，IF 變量 THEN 動作的事件配置。大多數物聯網平台，都提供此功能。

5. 結論

為了設計物聯網系統，越來越多地提出邊緣霧模式。但是，每個範例都提供特定應用領域的解決方案。不同子系統之間的整合和互操作性，可以改善這種情況，並提供更好的服務。這項工作的主要目的，是透過提出一種基於邊緣層和霧層，兩層體系結構的運算模式，來解決這個問題。透過這兩層，可以基於使用邊緣或霧節點中，嵌入式的設備捕獲數據所產生的新型有用資訊，來設計和開發新服務。這些節點使用雲端平台和 IoT 協議（例如 MQTT）。

MQTT 是作為不同層（霧 – 邊緣 – 雲）之間提出的通信協議，並進行實驗的。雲端平台用於開發儀表板的面板資訊和 Internet 上的新服務，例如控制、儲存和通信事件。該平台可用於透過 API，交付不同的服務。

該模式可以在現有建築物和新建築物中，開發這些服務。在這種情況下，要求每個子系統中的專家和專業人員，參與新服務的設計。

為了測試該模式的功能，並顯示如何在實際設施中，實現該模式，在住宅中進行了一項實驗性工作。在此霧和邊緣節點前後關聯中，描述了實現的幾個範例。開發了模式辨識和決策樹方法，以展示人工智慧在設計 IoT 解決方案中的潛力。已安裝服務的結果顯示，邊緣和霧節點佈署，產生了預期中整合和互操作性的好處。

提出的工作演示了，如何將邊緣和霧範例，整合到可以增強其優勢的新架構中，從而擴展了應用領域。該體系結構的主要科學貢獻，是整合、技術的互操作性，及其為開發 AI 服務提供的設施的範例。所有這些改進，都在已開發的實驗的不同示例中顯示。具體的優化和改進，將在以後的工作中進行。此外，使用機器學習平台，和 AI 範例的新控制規則，將確保可以創建和改進新的智慧服務。

附圖：圖1.自動建構子系統和資訊技術環境。
圖2.基於使用者為中心關係的模式。
圖3.通信架構。 每個等級都有不同的功能。 提出了兩個通信等級：IoT（使用消息隊列遙測傳輸（MQTT））和 Web（使用代表性狀態傳輸（REST）協議）。這些協議的層，涵蓋了已建立的整合和互操作性要求。
圖4. 在建築物的現有設施上實施的邊緣霧架構示例：邊緣節點是較低的層次，必須與安裝的設備進行新連接。互連所有子系統的霧節點，是透過整合連接到邊緣節點的新設備來實現的。邊緣和霧節點，可以佈署在所有建築物子系統中。
圖5. 住宅建築中的第一個實驗工作。
圖6. 整合在先前安裝的可再生子系統中，邊緣節點的示例。 該節點可以使用新算法控制 ON-OFF 開關，以管理發電過程，以及通信和監控電源數據。
表1.事物示例描述。寫入 ID、類型和節點數據，以配置 XML 文件。配置關聯性儲存在霧節點中。
表 2. 實驗工作中的分析和設計要求。
表 3. 實驗室內使用的嵌入式設備。
圖 7 顯示了分佈在配電板上的節點（邊緣和霧狀）。在此節點中，設計並安裝了功率計、ON-OFF 開關控件和 AI 服務。
圖 8. 佈署的智慧電源功能。在霧節點中實施的分類過程，可用於檢測電連接和人類活動。可以使用 IoT 通信實現其他服務
圖9. 邊緣節點中捕獲，並預處理的用電量數據；MQTT 協議用於通信數據。另外，其他節點可以使用捕獲的數據，來提供其他智慧服務，佈署了整合和互操作性。
圖10. 分類過程。處理捕獲的電數據以檢測家用電器連接。可以使用 IoT 協議整合，來設計其他智慧服務。
圖11. 該圖顯示了實驗工作中的消耗和生產數據。 在自儲存的電力自備設施中，沒有儲存並且沒有注入電網，所產生的能量必須即時使用，並且不得超過所消耗的能量。 能源經理必須預測此事件，並提前連接電荷。
圖 12. 用電自耗設施中的可再生電源管理。
圖 13 是在電源管理子系統中，開發的算法的示例。 可以在邊緣節點上安裝此過程。該節點獲取氣候數據預測，並預測系統是否可以在不儲存的情況下，使用可再生能源。
圖14. 佈署的邊緣節點。該節點可以使用新算法，控制 ON-OFF 開關，並可以在每個房間或建築物中，通信和監控感測器數據。
圖 15. 在雲平台上配置的儀表板。顯示了風力發電數據和預測風力。
圖 16. 在雲端平台上配置事件的儀表板：IF 事件 THEN 動作。 該服務顯示了，如何使用雲端訪問來控制設施。與霧節點的 Internet 通信，可以控制建築物中的不同子系統，並使用電子郵件，SMS 或其他 Internet 服務來通報事件。

資料來源：https://3smarket-info.blogspot.com/2021/02/iot-edge.html?m=1&fbclid=IwAR0uijX5WdNrfzmGjVsakFGaEsWivPgyH1zumxVr7fwvvgqtdFFTI6jJXS8