中央監控系統 及設備控制工程 ─創新築夢，有夢最美─ 專題講座 理論與實務(一) 主講人：王廷興 博士 台北科技大學冷凍空調系 副教授

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1 中央監控系統 及設備控制工程 ─創新築夢，有夢最美─ 專題講座 理論與實務(一) 主講人：王廷興 博士 台北科技大學冷凍空調系 副教授
─創新築夢，有夢最美─ 專題講座 主講人：王廷興　博士 台北科技大學冷凍空調系 副教授 消防設備師，電機技師，建管甲級技術士，合格仲裁人，升降梯檢查員 行政院公共工程委員會採購申訴審議委員會　諮詢委員 專業技術查詢： 2018/11/18

2 課程大綱 何謂中央監控系統 弱電工程基本認識 常用傳輸(通訊)系統概要 維護保養基本概念 中央監控系統應用及實務 品質管制實務概要
創新工程概念 案例探討 附 件 2018/11/18

3 一、何謂中央監控系統 CCMS 主要效益 主要應用範圍 小 結 2018/11/18

4 中央監控系統(CCMS) C:CENTRAL(中央) C:CONTROL(控制) M:MANAGEMENT(管理) S:SYSTEM(系統)
2018/11/18

5 中央監控主要效益 發揮控制客體系統功能 確保客體系統安全及可靠運轉 節省人力 節約能源 降低維護保養費 2018/11/18

6 中央監控主要應用範圍 B A F A H A O A X A 其他 2018/11/18

7 小結 中央監控系統係應用『不斷創新的科技(軟體、硬體)及技術，雙效解決工程上所遭遇的問題』，它也是弱電工程的一環。 2018/11/18

8 二、弱電工程基本認識 弱電工程的特性 探討弱電工程的步驟 小結 2018/11/18

9 弱電工程的特性 與「人」的生活息息相關 (食、衣、住、行、育、樂、安全…等) 深受「科技」發展連動影響 (軟、硬體技術)
設備生命週期 「短」且變化迅速 跨系統整合 工程造價有加速提升之現像 2018/11/18

10 2018/11/18

11 2018/11/18

12 數位影像眼鏡 2018/11/18

13 2018/11/18

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15 探討弱電工程的步驟 研讀系統架構、功能及其效益…等 評估系統設備之規格、功能及品質…等 分析單項設備之介面如 : 電源、控制方式、接線…等
核查相關之配管及配線 : 平面、垂直或特殊之配管線…等 施工要項 測試 : 方法、步驟、使用之儀器及各單一系統測試、水機 電系統整合測試、判讀記錄資料…等 驗收 : 試車計劃、必要之圖說、文件…等 營運 : 擬定及執行維保計劃、確保達成效益…等 2018/11/18

16 小結 創意的世界－無窮的『夢』 對天下事永存－『有可能』的概念 創新思維-財富的源泉 2018/11/18

17 三、常用傳輸(通訊)系統 傳輸的基本元素 網路有線 (TCP/IP)傳輸 點對點有線傳輸 無線傳輸 RS-232 衛星傳輸 RS422
混頻單軸傳輸 ADSL傳輸 網路有線 (TCP/IP)傳輸 無線傳輸 衛星傳輸 利用電力線的傳輸系統 傳輸常用線材 小結 2018/11/18

18 1.傳輸的基本元素 語 音 (V) 資 訊 (D) 影 像 (I) 其 他 (O) 2018/11/18

19 2.點對點有線傳輸 採一般AV方式，直接傳輸，其優點可直接接至矩陣主機或顯示器上，就可將攝影機的影像傳送至顯示器上。但傳輸距離短及配線多為其缺點。 2018/11/18

20 3.RS-232 可大別為為硬體和軟體兩部份。例如ＲＳ－２３２Ｃ屬硬體規格；界面的硬體規格通常包含電氣規格、信號線規格和機械規格三種。所謂電氣規格，意即信號電壓、負載界面等；信號線規格包括信號線種類及其使用方法；至於機械規格，則意指連接器和接頭的相關規格。ＲＳ－２３２Ｃ包含上述三種規格。 2018/11/18

21 RS-232電氣規格 傳送距離：最長１５公尺（由計算得知，規格書上並無規定）。 傳送速度：最大２０Ｋ位元／秒。
電源電壓：ＲＳ－２３２Ｃ的信號電壓為正負５Ｖ以上。 2018/11/18

22 4.RS-422：傳送速度和傳送距離間之關係 2018/11/18

23 5.RS485 為ＲＳ－４２２的改良。ＲＳ－４２２為一對一的傳送，ＲＳ－４８５則可使用匯流排。由於使用匯流排，所以驅動器上電流為雙向流動，而電流驅動能必須為二倍以上，而且當非傳送期間，為高阻抗狀態。 2018/11/18

24 6.混頻單軸傳輸 採單軸傳輸線，以編碼的方式，將各攝影機連接在一起，故必須有混頻的裝置及Encoder、Decoder的裝置，為了提供攝影機及前述的設備使用的電源，採用串電器。其優點在省下各別攝影機之配線，且可較長的距離傳輸，缺點是一旦傳輸線故障，全部線路皆故障。 2018/11/18

25 單軸傳輸系統架構圖 2018/11/18

26 7.ADSL傳輸 這是中華電信等固網業者提供的傳輸系統，只要有電話線路到的地方，就可申請一個門號，直接連接及傳輸。有封閉式及開放式、類比專線及數位專線之區別，其傳輸頻寬愈來愈寬，穩定性也愈來愈好，缺點是要付費，長期下來費用可觀。 2018/11/18

27 8.網路有線傳輸 區域網路—區域網路是指一群電腦，透過某個媒介進行連線，這個媒介通常是指網路線，也有可能是紅外線、微波等無線連接方式，透過不同的媒介進行連線，這群電腦可以彼此共享資源，例如印表機、資料夾、磁碟機等，一個區域網路可以最小至相鄰的兩部個人電腦。通常採用以下兩種方式進行資源分享 : a.對等網路 (Peer-to-Peer) b.伺服器型網路 (Server-Based) 都會網路—都會網路簡單地說，就是將幾個區域網路加以連接而)成，這幾個區域網路通常屬於同一個機關或組織，例如校園網路中，如果擁有幾個校區，且各自擁有自己的區域網路，將這幾個區域網路加以連結就成為都會網路。 廣域網路—廣域網路的範圍則更廣，它連接無數個區域網路與都會網路，可能是都市與都市、國家與國家、更廣可至所有網際網路 (Internet)的範圍。 2018/11/18

28 區域網路的連接裝置(一) (1)連接裝置中繼器 (Repeater)—是用來將資料訊號再生的遲接裝置，屬於OSI模型實體層中運作的裝置，例如細同軸電纜最大的長度是185公尺，訊號傳遞如果超過這個長度，會由於訊號衰退而變得無法辨識，如果要使用超過這個長度的網路，就必須加上中繼器連結以將訊號再生。 (2)集線器 (Hub或Concentrator)--集線器通常使用於星狀網路，用來將網路上的裝置加以連接，它通常具備有中繼器的功能，可以將訊號再生，且集線器必須使用UTP線路來連接各個網路裝置。 (3)橋接器 (Bridge)—是在OSI模型的實體層與資料連結層運作，它具備有中繼器或集線器的功能，但是它還有「訊框」(frame)過濾的功能，也就是可以過濾資料封包的能力，橋接器上可記錄不同網段上各裝置的MAC位址，並比對資料封包的MAC位址來進行轉送，如果資料封包不屬於任何一個網段，就直接放棄不加以轉送，所以橋接器對網路的頻寬效能上具有提昇的作用。 (4)路由器 (Router)—是屬於OSI模型網路層中運作的裝置，它也可以過濾網路上的資料封包，但是與橋接器或交換器不同的是，路由器過濾封包的依據並不是裝置的實體MAC位址，而是裝置的邏輯位址，例如IP位址，它根據這個位址決定將封包留在原有的網路內，或是根據路由表決定適當的傳遞路徑，以將封包傳送至其它的網路中。 2018/11/18

29 區域網路的連接裝置 (二) (5)閘道器 (Gateway)—可以運作於OSI模型的七個階層，所以它可以處理不同格式的資料封包，並進行通訊協定轉動作，因此可用來連接使用不同通訊協定的網路，例如將IPX的封包轉換為TCP/IP封包。 (6)訊框傳送交換器—訊框傳送交換器主要在建立所謂的專線連結，也就是在兩個區域網路的路由器上，使用訊框傳送交換器加以連結，並每隔固定時間進行大量的資料傳送。 (7)ISDN終端轉接器—稱之為「整合數位服務網路(Intergraded Services Digital Network)」，它是用電話線來進行數位資料的傳送，可達到128Kbps的資料傳輸量，常用於小型企業中使用，而ISDN終端轉接器(Terminal Adapter ; TA)就是用來資料的轉接，它必須同時出現在連線的兩端。 (8)ATM交換器—是使用在ATM網路上的連結裝置，ATM網路彼此之間是使用光纖直接連結，使用固定長度的資料細胞 (Cell)進行資料傳送，可以達到1Gbps的資料傳輸量，關於ATM網路，在這個小節稍後會加以說明。 2018/11/18

30 區域網路的連接裝置(三) (9)數據機—對於一般不在區域網路中的使用者而言，要連上網路可以透過數據機 (Modem)的協助，它可以利用現有的電話線路，在撥接至伺服器之後，就可以與網路連線 ; 數據機是利用調變器 (Modulator)將數位訊號調變為語音類比訊號，就可以透過電話線路進行資料傳送，而接收方收到訊號後，只要透過解調器 (Demodulator)將訊號還原成數位訊號即可。由於是透過電話線路的語音頻道，所以在資料的傳送速率上目前只能到56.6Kgbps而已，且不能同時進行資料傳送與電話語音服務。 (10)ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line)—是「非對稱式數位用戶專線」，它利用了電話線路沒有使用到的頻率區域來傳送資料，所以仍可以正常地傳送語言資料，也就是可同時上網與撥打電話，它最高可提供上行速率640Kbps，下行速率9Mbps的傳輸速率，近年來成為寬頻網路的新選擇。要使用ADSL必須要有ADSL數據機、網路卡、UTP網路線與電話線路，不過由於訊號會衰減，所以如果要使用該項服務，主機與提供服務的伺服器間的「線路長度」(而不是指地理上的距離)不得超過三公里。 (11)纜線數據機—如果電話線路能傳送資料的話，為何不使用資料承載量更大的其它媒體呢 ? 所以有人想到了利用現有的有線電視網路來進行資料傳送，利用其沒有使用到的頻道來傳送資料，在理論上可達到每秒鐘30MB的傳輸速率，而纜線數據機 (Cable Modem)就是使用這個媒介時的連接裝置。 2018/11/18

31 9.無線傳輸 無線通訊技術概要 IEEE802.11與ISO模型 無線通訊系統概念 WIMAX未來可能應用的便利用途
2018/11/18

32 無線通訊技術概要 1997年6月IEEE通過了802.11標準，主要對無線局域網的物理層和媒介訪問控制層做了規定，保證各廠商的產品在同一物理層上可以互操作，邏輯聯路控制層豆止致的，MAC層以下對網路應用是透明的。 在1999年、2000年、2003年，IEEE又公佈了802.11b、802.11a、802.11g標準，在2.4g、5.8g的步段上運行，速度分別為11mb和54mb，標準規定了一些基本信令規範和服務規範。 在2004、2005、2006年，IEEE公佈了 D.E之標準。 2018/11/18

33 無線通訊技術概要 採WIFI系統(IEEE a.b.g N)之規範施作，有2.4GHZ及5.8GHZ，依據實際傳輸距離及施工現場情況，來決定採用何種規格較優。其優點為不需配線，就可直接由攝影機，傳輸至主機，但易受天候反地形的影響，且距離有限(300M以內較佳)。目前一般皆採定點對定點傳輸，如此其經費及效益必須詳加分析，才能決定採用於否。 採WIWAX系統【IEEE802.16(固定式)及802.16e(行動式)】的規格，其中行動式的規格在2005年12月份，世界性的規格才確定。目前晶片部份已有802.16固定式產出(正文科技)，至於802.16e(行動式)則可在2006年底或2007年中，才有可能量產，因此雖然WIMAX系統可傳輸的範圍達50km，但達到應用成熟期，仍要到2007年或2008年。 2018/11/18

34 IEEE802.11與ISO模型(軟體) 應用層 表達層 會議層 傳訊層 網路層 資料連結層 實體層 網路操作系統 NOS
邏輯聯絡層-802.2 介質訪問控制(MAC)，電源管理、安全管理等 802.11 2018/11/18

35 無線通訊系統概念(11n) 2018/11/18

36 無線通訊系統概念(a16-a11) 2018/11/18

37 WIMAX未來可能應用的便利用途 2018/11/18

38 WIMAX無線通訊的未來 2018/11/18

39 11.利用電力線的傳輸系統 X-10 CEA R7.3 CEBus PowerＰacket LonWorks SCP Echonet …等
利用電力線來傳輸數據資料其實並不是一個新的概念，實際上，電力線通訊與前述電話線、有線電視同軸電纜線在寬頻的應用，差別僅在於載具與使用技術的不同。其中與電力線通訊技術相關且較具規模的有： X-10 CEBus LonWorks Echonet CEA R7.3 PowerＰacket SCP …等 2018/11/18

40 3.LonWorks 由美國一家名為Echelon公司所發展的控制網路技術，該公司成立於1990年，主要股東為Motorola、Detroit Edision與義大利ENEL。目前他也是一種開放性國際標準(EIA-709)該平台是全球應用廣泛的標準，用於連接諸如電器用品、冷氣、電錶和照明系統等日常設備以及把它們連接到網際網路上。 2018/11/18

41 LonWorks網路系統連接示意圖 2018/11/18

42 7.SCP 為了進軍數位家庭市場，美國微軟公司提出一種非TCP/IP通訊方式之家庭控制網路通訊技術稱為SCP，適用於微控器資源性能較低之產品上，以達隨插即用(Plug and Play)與層級對層級間(Peer to Peer)通訊功能之家庭自動化產業應用。 2018/11/18

43 12.傳輸常用線材概要 常用線材種類 銅線與光纖之比較 網路的連接設備 其他線材(CAT.6、F2) 網路接線測試 2018/11/18

44 常用線材種類 同軸電纜 (Coaxial Cable)--中央為銅導線，外面圍繞著一層絕緣體，然後再圍上一層網狀編織的導體，這層導體除了有傳導的作用之外，還具有隔絕雜訊的作用，最後外圍會加上塑膠套以保護線路。 雙絞線 (Twisted Pair)—顧名思義，就是將兩條導線相互絞在一起而形成的網路連線媒體，這麼做的目的是為了防止雜訊 (Noise)干擾與串音(Crosstalk)。 光纖—光纖所用的材質是玻璃或塑膠，並利用光的反射來傳遞訊號，它的傳遞原理是當光線在介質密度比外界低的玻璃或塑膠中傳遞時，如果入射的角度大於某個角度 (臨界角)，就會發生全反射的現象，也就是光線會完全在線路中傳遞，而不會折射至外界。. 2018/11/18

45 銅線與光纖的訊號衰減量之比較 2018/11/18

46 光的波長 【UM】 2018/11/18

47 光纖線徑 2018/11/18

48 區域網路的連接裝置 星狀 Hub 路由器 匯流排 環狀 2018/11/18

49 常見光纖區域網路 乙太網路(ETHERNET IEEE802.3) 記憶匯流排(TOKEN-BUS IEEE802.4)
記憶環(TOKEN-RING IEEE802.5) 2018/11/18

50 網路系統設備資料交換 DPC(OLE FOR PROCESS CONTROL) ～～資料交換標準介面～～ 2018/11/18

51 CAT.6十字隔離的簡要圖解 2018/11/18

52 F2隔離的簡要圖解 2018/11/18

53 Actassi F2隔離結構的優點 特別的隔離設計，讓四對雙絞線均能區隔的很好。 提供一個優越的串音隔離給高速的網路傳輸使用。
改善Return Loss纜線平衡極大化，改善所有的網路通道表現。 非金屬的隔離，製造便宜，而且不需要額外的接地配置。 為千兆乙太網，寬頻視訊，3D影像及其他多媒體網路應用提供一個優越的Head Room，及最強壯的網路架構。 安裝上不會增加任何工作負擔，也不需要額外的步驟。 2018/11/18

54 Actassi F2纜線施工效益 在施工中，容忍扭曲的特性，特別適合運用於佈放住宅內的網路佈線。
其纜線的材質較一般的Cat.6材質稍軟，較容易佈放及整線，收容在宅內配箱中也能輕鬆的理線，因此是最適合應用於宅內配線的產品！ 也因其HeadRoom及Impedance(特性阻抗)均較一般纜線來的高，使用者可以得到較好的傳輸品質。 系統廠商也可以有效減少測試不過查修所耗的費用。 相對的加快了施工的速度及節省了施工的成本。 2018/11/18

55 寬頻網路接線工程測試驗收 與傳統的電信網路系統有很大的不同，為了確保寬頻網路整體的傳輸品質，工程的每一個環節都非常的重要，包括規劃設計、器材選擇、施工建置。依照NCC的規定，不論是建物寬頻網路設施工程或是企業/宅內之網路工程，建置完成的每一條線路，包括光纜配線系統與Cat 5e/ Cat 6 UTP電纜配線系統，都必須進行點對點的測試。 2018/11/18

56 UTP電纜配線系統測試 UTP電纜配線系統之測試項目：包括高頻傳輸特性及配線長度；其中高頻傳輸參數，包括衰減量、近端串音、回流損失等等，多項參數請參閱NCC之規定。 Cat 5e等級之測試頻率範圍為1MHz~100MHz，Cat 6等級則為1MHz~250MHz。 UTP電纜配線系統之測試範圍，包括FTTB解決方案中 Case C的電信室至宅內配線箱、Case D的集線室(箱)至宅內配線箱，以及企業/宅內之網路工程的宅內配線箱至出線匣。 使用符合國際標準之測試儀器進行測試，且測試結果需符合TIA/EIA-568-B所訂之規格。 2018/11/18

57 光纜配線系統測試 測試項目：光鏈結(Optical link)損失及光纜長度。
光纜配線系統之測試範圍，包括FTTH解決方案中Case A與Case B的電信室至宅內配線箱，以及FTTB解決方案中Case D的電信室至集線室(箱)。 使用符合標準之測試儀器進行測試，且測試結果需符合NCC之規定。 2018/11/18

58 FTTB規劃示意圖 2018/11/18

59 住宅內整合式配線示意圖 2018/11/18

60 電信室平面圖 2018/11/18

61 13.小結 傳輸的量及品質-質、量同步精進 日新月異的產品-有夢成真 傳輸的客體-無所不能 傳輸的軟體-日新月異 傳輸的速度-超乎想像
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62 四、維護保養基本概念 2018/11/18

63 設備功能生命週期 2018/11/18

64 設備使用生命週期 2018/11/18

65 初期故障期 設計的缺陷 製造、安裝的缺陷 使用的缺陷 維護的缺陷 2018/11/18

66 偶發故障期 故障係屬偶發，其理由為人員的疏忽，設備潛在的缺點在經過長時間運轉才會顯現、和較難預測的不明原因故障也會出現。
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67 劣化故障期 自然劣化：如材料疲乏、環境惡劣等。 人為劣化：如不當的操作或是維護不良等。 還有工廠設備所處環境不良引起的劣化。
以及一些不能預料的或是不明之原因為害，而導致的劣化。 2018/11/18

68 維保的浴缸理論 2018/11/18

69 常用維護管理的種類 事後維護(故障修理)BM(Breakdown Maintenance)
預防維護(預防保養)PM(Preventive Maintenance) 修正維護CM(Corrective Maintenance) 維設預防MP(Maintenance Prevention) 生產維護pm(Productive Maintenance) 預知維護或預期維護(Predictive Maintenance) 2018/11/18

70 常用維護管理的種類 TEROTECHNOLOGY(設備綜合工程) 功能維護(Functional Maintenance)
全員生產維護TPM(Total Productive Maintenance) 健診維護(Proactive Maintenance) 唯信賴度維護RCM(Reliability-centred Maintenance) 維護管理電腦資訊系統CMMS(Computerized Maintenance Management System) 免除維護MF(Maintenance Free) 2018/11/18

71 1.事後維護 當設備壞了後才去修理。 2018/11/18

72 2.預防維護 即事先將機器設備做好各種維護工作;按時清潔、點檢、潤滑及更換磨損零件等，使設備發生故障之機率降低，並使生產停頓時間縮到最小。
預防維護可分為用時間週期所做之維護，或用設備運轉的狀態而做的維護;即設備按一定時間間隔或每隔一定的運轉時間後，所褣行的時間計畫保養，以及連續或定期監視設備的狀態，達到規定程度的不順利時所進行之狀態保養。 2018/11/18

73 預防維護之類型 2018/11/18

74 6.預知維護或預期維護 預知維護主要是使用精密的儀器來偵測設備的狀況性能變化，掌握趨勢。預知維護是以設備健康狀況做停機維護。
應用個人電腦PC、人工智慧/專家系統AI/ES以及其他的電子科技偵測器具等，做設備狀況的測出數據之統計、分析、診斷和修理。 亦有以運轉時間做為基礎的預知維護管理系統TBM(Time Based Maintenance)，一個設備在設計製造階段，就已算出運轉多久要停下來更換新品，否則可能會影響生產成品的精密度。 設備的狀況診斷，既能找出異常或缺陷的原因、程度，並做可靠性、壽命的預測，又可協助做修復以及改善方法的決定。 2018/11/18

75 10.健診維護 其理念是以「故障根本原因」之偵測管制，取代預知維護對「故障徵候」之監測管制。換句話說，也就是由消除導致機械故障或損耗的根本原因來找出解決辦法。其策略為:平時正常運轉的時候(即在設備的偶發故障期)就要定期做根源偵測，有條件的修理，並且以延長壽命做為導向。 2018/11/18

76 13.免除維護 科技進步一日千里，設備在設計的階段，就得研究出高可用率、高信賴度之機器的製造設計，使得未來的維護需要降到最少，甚至最不需要做任何之維護。 2018/11/18

77 未來維護管理的趨勢 1.輕、薄、短、小、More Miniaturization—需專用測試工具。
2.更多之軟體More Software—需專家支援。 3.更多之整合性More Integration—需專業人員支援。 4.更多模組More Modularized—易於修換。 5.更複雜的系統 More Sophistication—靠非常專業的人員維護。 6.更多的任務More Multi-mission—妥善的給予特殊之訓練。 7.更多的需求More Requirements—投資越來越大。 2018/11/18

78 未來維護人員的條件 必須熟稔個人網路電腦之使用： 新的維護工具的出現，也會層出不窮，設計配合之電腦軟體，必要時以供個人電腦接上做故障分析用。
設備修護簡易化、更換組件套裝化、專家系統電腦化等，盡所有可能將維護負擔降低。 新型精密工具機、微處理器控制元件和感應技術相繼問世，整備時間由電腦控制因而加快，停機維修的結構也因此改變。 2018/11/18

79 維護保養計畫 要求承商針對工程所用設備特性，列出必要的每月、每季、每半年之定期保養維護工作項目。維護人員於完成每次保養維護，需填寫各項檢查紀錄報表，並提報保養維護事件記錄報表，給業主相關人員審核。 2018/11/18

80 緊急叫修事件處理.備品 當緊急事件發生時，要求承商人員立刻到場處理，將故障排除，使系統維持一定運作。 2018/11/18