會議室大升級，動手打造智慧型會議系統

在許多公司裡，會議室的使用效率十分低落。這種情況有兩大原因：可能有人訂了會議室，卻從沒在排定的時間內確實開會；或是會議提早結束，然後徒留空間閒置不用。

智慧型會議室系統 (Smart Conference Room System，SCR System) 的開發即是為了解決此類問題。 SCR 系統使用了 Intel® Edison 開發板、 Arduino 擴充板、 Android* 智慧型手機、推播伺服器以及 ZigBee 感應器.─. 包括 ZigBee 光感應器、ZigBee 紅外線感應器、ZigBee 智慧型插座與 ZigBee 警報器。此系統可即時偵測會議室內的環境狀況，然後判斷房內是否有人，並通知推播伺服器重新排定使用時間表，有助加強會議室空間運用的效率及便利性。

ZigBee 是一套高等通訊協定的規格標準，用於建立私人區域網路 (以小型低功率數位無線訊號所構成)。 ZigBee 的基礎是 IEEE 802.15.4 標準。 ZigBee 協定適用於嵌入式應用程式，要求低耗電且僅容許較低的數據傳輸率。依此方式建置的網路將耗用較少電量。裝置電池壽命必須至少兩年，才能通過 ZigBee 認證。佔用感應器、智慧照明以及溫度控管等居家自動化功能即為 ZigBee 的典型運用方式。

Arduino 是一間開源電腦軟/硬體公司，也是專門設計製造微控制器型套件的專案兼使用者社群，這些套件製成的數位裝置和互動物品，能夠感測或控制實體物件。Arduino 一項重要特色在於標準接頭，這種接頭可讓使用者將 CPU 板連接各式各樣稱為「盾板 (shield)」的通用附加模組。Intel® Edison 開發板也可支援 Arduino，因此相容於上千種 Arduino 模組，包括 XBee* 的 ZigBee 模組。

XBee 是 Digi International 的品牌名稱，係指一系列外型尺寸相容的無線電模組。XBee ZB 為 XBee 系列模組之一，採用了 ZigBee PRO 網狀網路協定。

系統概觀

SCR 系統包括硬體及軟體兩大部分。硬體部份包含 Intel® Edison 開發板、Arduino 擴充板、推播伺服器、Android 智慧型手機、XBee ZB S2 ZigBee 模組、多個 ZigBee 感應器以及其他部件。軟體部份則是推播伺服器、Android 應用程式以及 Intel® Edison 開發板解決方案。

硬體概觀

Intel® Edison 開發板與 Arduino 擴充板 Intel® Edison 開發板與 Arduino 擴充板　(如下圖) 是本系統的控制核心。Intel® Edison 開發板可相容於 Arduino，因此 XBee ZB S2 等相容於 Arduino 的裝置也可和 Intel® Edison 開發板一同運作，將裝置安裝到 Arduino 擴充板上即可。

推播伺服器：我們的伺服器設置在 Windows 平板電腦上：Fujitsu STYLISTIC Q702，搭載 Intel® Core™ i5-3427U 處理器 @ 1.80 GHz，配備 4.00 GB RAM。

Android 智慧型手機：我們為 SCR 系統開發了 Android 應用程式，希望讓系統使用起來更方便。我們也使用了 Intel® x86 型的智慧型手機 Lenovo K900* 來測試應用程式。

ZigBee 協調器：XBee ZB S2 是以 Arduino 擴充板為基礎的無線通訊模組，遵守 ZigBee 協定。其作用為 ZigBee 的協調器，負責管理周遭的 ZigBee 感應器。

ZigBee 光感應器：Z311X 是一款 ZigBee 的光感應器，可測量環境光的強度。

ZigBee 紅外線感應器：Netvox ZB11D* 為紅外線輻射 (IR) 佔位感應器，作為 ZigBee 網路內的終端裝致使用。

ZigBee 警報感應器：Netvox Z602A* 是一款警報器裝置，是在緊急狀況使用的警報音設備。此裝置依據的是 ZigBee HA 標準。

ZigBee 智慧型插座感應器：Netvox Z809AG* 是 ZigBee 的測量與開關插座，可執行開關控制功能，用來開啟或關閉室內的電子設備。

硬體基礎架構

硬體的基礎架構如下圖所示：

本系統由四大部份構成：推播伺服器、Intel® Edison 開發板閘道、手機、ZigBee 感應器。本系統具有三大功能：

• 狀態偵測與判斷 ：ZigBee 感應器會利用光感應器和紅外線感應器即時偵測會議室內的情況，再透過 ZigBee 協定將訊息發送到 Intel® Edison 開發板。Intel® Edison 開發板會判斷房內是否有人，再藉由 Wi-Fi* 將會議室的狀態傳送給推播伺服器。
• 會議室預訂與智慧排程 ：員工能以智慧型手機的 Android 應用程式預訂狀態為「空」的會議室。若沒有合適的空房間，則可以選擇某間狀態為「使用中」的會議室，並「排隊等候」。所選擇的會議室由 Intel® Edison 開發板判斷為「空」時，Intel® Edison 開發板便會通知伺服器，伺服器再將通知傳送給應用程式。
• 遠端存取與控制 ：應用程式可以透過 Wi-Fi，經由推播伺服器詢問預訂的會議室狀態，或控制房內的各種裝置 (如照明設備)，同時也可得知 ZigBee 感應器的即時狀態。

軟體

像會議室這類公司資源經常未以最有效率的方式使用，較大型的公司尤其如此。舉例而言，員工 A 使用公司網站登記於上午 8:00 至 10:00 使用會議室。那場會議在 9:00 結束，此時會議室已經可以開放給其他人使用。但是當員工 B 到網站上搜尋是否有可使用的會議室時，由資料庫內的狀態仍是「使用中」，他就沒辦法選擇該間。因此員工 B 被迫找尋其他會議室。

下圖為軟體解決方案的系統結構。

推播伺服器

本系統採用 GlassFish* Server 4.0 作為推播伺服器。伺服器架構如下圖所示。

軟體工作流程

下圖為應用程式伺服器的系統圖。本系統採用 ZigBee 感應器來偵測會議室的狀態。當 Intel® Edison 開發板偵測到狀態改變時，便會將「空」或「使用中」的狀態通知給伺服器。伺服器會更改資料庫內的會議室狀態，然後將訊息推送到智慧型手機上的 Android 應用程式，以便重新安排時間表。

Edison ZigBee 系統

軟體架構

Arduino 的序列埠模擬了 Intel® Edison 開發板和 XBee 協調器之間的介面，而在 Intel® Edison 開發板上執行的應用程式則是作為 ZigBee 閘道使用，我們可透過應用程式傳送指令給 ZigBee 感應器，並接收 ZigBee 感應器傳來的回應。

ZigBee 協調器也負責將感應器的數值傳送給推播伺服器，其功能為接收 ZigBee 感應器的回報。

設計 Arduino 內的 ZigBee 堆疊

我們設計了一個 Arduino 的 ZigBee 堆疊並用於評測居家自動化效能以及 ZigBee 感應器的動作。這個堆疊以協調器模式運作，可控制並管理光感應器、紅外線感應器、智慧插座與警報感應器。

ArduinoXBee 的主要功能

ArudionoXBee 的核心類別為 XBeeCoordinator。此類別負責管理 ZigBee 感應器，其主要的功能是遠端收集感應器的狀態並發送指令，藉以遠端控制感應器的行為。

• Int getLightValue(XBeeLightSensor lightSensor)
輸入：ZigBee 光感應器物件。
傳回：0 到 65535 之的整數
功能：取得特定的 ZigBee 光感應器的光度測量值。
• bool getInfraValue(XBeeInfraSensor infraSensor);
輸入：ZigBee 佔位感應器物件。
傳回：布爾值 (True 代表有人)
功能：取得特定的 ZigBee 佔位感應器的佔位狀態。
• void turnOnAlarm(XBeeAlarm alarm);
輸入：ZigBee 警報裝置物件。
傳回：無傳回值。
功能：開啟特定的 ZigBee 警報裝置。
• void turnOffAlarm(XBeeAlarm alarm);
輸入：ZigBee 警報裝置物件。
傳回：無傳回值。
功能：關閉特定的 ZigBee 警報裝置。
• void turnOnSwitch(XBeeSmartPlug plug);
輸入：ZigBee 智慧插座裝置物件。
傳回：無傳回值。
功能：開啟特定的 ZigBee 智慧插座裝置。
• void turnOffSwitch(XBeeSmartPlug plug);
輸入：ZigBee 智慧插座裝置物件。
傳回：無傳回值。
功能：關閉特定的 ZigBee 智慧插座裝置。

Android 應用程式

系統圖

使用者打開應用程式時，可選擇制定新時間表，或管理既有時間表 (例如刪除既有時間表)。制定新時間表時，使用者可依據時間和地點來搜尋特定會議室。若會議室無人使用，使用者便能直接預訂這間會議室。若會議室有人在使用，則使用者可選擇等待該間空出。一旦 ZigBee 感應器測得指定時間內該會議室無人使用，推播伺服器就會發送通知給 SCR 系統應用程式，而使用者將收到可預訂會議室的通知。

Android 應用程式使用者介面

我們開發的 Android 應用程式名為 Smart Conference Room System，可供員工使用來預訂會議室或管理已預訂的會議室。SCR 系統的使用者介面如下所示。

在使用者介面中，使用者可選擇左側選項來排定新時間表，也可以管理既有時間表或是帳戶。

使用者可檢查時間表的狀態 (藍色為成功預定，灰色為尚需等待) 並管理既有時間表。(如下圖)

當系統測得指定房間空出時，會對每位排隊等候的使用者發出通知。使用者會在應用程式上收到訊息。

最快接收到訊息的使用者可預訂該會議室，其他使用者則會重新列入等待狀態。

總結

我們以簡單的 Arduino ZigBee 堆疊為基礎開發了 SCR 系統，本系統可偵測特定房間的即時環境狀態，並智慧地為員工安排時間表，可促進會議室的預訂工作更為輕鬆方便。

不過我們在堆疊和 SCR 系統方面都遭遇一些挑戰，例如堆疊和 SCR 系統的 API、功能上的限制以及系統穩定度等等。我們預計在下一版本提供更多功能。

關於作者

Liang Z. Zhang 是 Intel 中國開發人員關係部 (Intel PRC Developer Relationship Division) 的應用程式工程師，負責支援企業應用程式以及在 Intel® 平台上的物聯網開發人員。

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