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核廢監督專家：核安不能靠運氣，如何抵抗核能工業的環境不正義？（06/29/2021 the News Lens關鍵評論）

我們想讓你知道的是 : 美國看似先進，核工業卻習於侵害印地安人權利，壓迫底層、而政府則是管制失靈，而從美國的結構性問題反觀國內，類以的場景也在臺灣發生。

從鈾礦開採到高階核廢的處理，核工業集眾多環境不公義於一身。但核工業數十年來卻一再對外宣傳，最終處置高階核廢只是技術問題。近年來核工業更聲稱，先進反應爐的技術指日可待，唯有核能才能穩定供電，並因應迫切的氣候危機。

為了幫助民眾理解核電與氣候議題，綠色公民行動聯盟特別於2021年5月15日邀請美國反核運動的代表人物、超越核能（Beyond Nuclear）核廢監督專家凱文．坎普斯（Kevin Kamps）發表線上演講，探討北美核工業所造成的社會與環境壓迫以及環境運動者的持續抵抗，並以北美經驗說明核能為何無法減緩氣候危機。

坎普斯曾多次代表美國非營利組織與美國聯邦高層官員會面，包括能源部 、核能管理委員會和環境保護局。此外，他也就相關核能議題，教育國會辦公室官員和在聽證會作證。他曾於2010年1月於佛蒙特州眾議院與參議院的聯合聽證會上，就反應爐放射性洩漏的風險作證。幾週後，佛蒙特州參院遂以26票比4票的決定，關閉佛蒙特洋基核電廠（Vermont Yankee Nuclear Power Station）。此事也為反核運動寫下重要一頁。

坎普斯於演講中分析核能因應氣候變遷的能力、核燃料鍊不同階段所造成的社會、環環壓迫，乃至於軍工複合體在核工業所扮演的角色。

核電自顧不暇、又如何抗暖化？

綠色公民行動聯盟指出，今年8月台灣即將舉行「重啟核四」的公投，再加上513與517兩次停電事故，引發民眾關切能源議題。有人主張必須續建核四以避免日後發生類似事故。然而，核電需要三天才能達到滿載，是能力最差的救援投手，一旦發生故障，耗用的恢復時間不僅最長、更會造成整個供電系統極大的負擔。此外，核電在極端氣候漸成常態，一遇到酷寒或酷熱就自身難保，又如何能承擔減碳、抗暖化的任務？

關於核電能否因應氣候災害的研究汗牛充棟，坎普斯首先建議台灣聽眾可以先從美國史丹佛大學學者雅各森（Mark Jacobson）、洛文斯（Amory Lovins）、美國能源和環境研究所（the Institute for Energy and Environmental Research）主席馬凱賈尼（Arjun Makhijani）、該所首席科學家史密斯 （Brice Smith）與英國薩塞克斯大學（University of Sussex）學者索瓦庫爾（ Benjamin K. Sovacool ）等5名學者所發表的研究入手。這些研究明確顯示，核能無法解決氣候問題，再生能源方能減緩氣候危機。

坎普斯用以下幾個例子說明核電何以無法因應氣候危機。

2011年6月密蘇里河淹入內布拉斯加州的卡爾洪堡核電廠（The Fort Calhoun Nuclear Generating Station），業者竟僅僅以砂包阻擋洪水。當時廠內因火災使得冷卻系統失法電力。業者因該嚴重事故停機3年後，再於2016年永久關閉卡爾洪堡核電廠。

同樣的場景也在內布拉斯加州古柏核電廠（Cooper Nuclear Station）上演。密蘇里河於2011年氾濫時，業者為了省錢，僅以堆置沙包因應洪患。古柏核電廠所使用的馬克一型沸水反應爐與福島核災爐心熔燬的反應爐為同型設計。（奇異公司刻意設計用過燃料棒冷卻池緊臨反應爐壓力槽 。如此一來，業者在取出用過燃料棒置於冷卻池時，不僅移動距離最短，也最省錢。） 若核電廠不幸失去電力，發生核災，情況就會與福島核災如出一轍。

內布拉斯加州尚有其它與極端氣候相關的天災人禍。例如密蘇里河流域有諸多大小不一的水壩，一旦密蘇里河氾濫造成水壩潰堤，就會造成內陸海嘯，吞噬該州的核子設施。

核子設施不只難以因應海嘯、洪患、高溫、也無法抵禦嚴寒。2021年2月中旬暴風雪侵襲德州。當時德州的核電廠冷卻水系統結凍，業者為避免反應爐溫度持續升高導致爐心熔燬，因此被迫停機。

核工業的社會和環境壓迫

與台灣多數民眾的印象正好相反，北美核工業絕非進步的象徵，而是立基於社會和環境壓迫。

核電背後的政治絕對不該化約為技術問題，而核工業的壓迫要從核燃料鍊源頭看起：採礦。坎普斯認為，發展核工業的過程中，政府、業者迫害北美原住民的事件並非個案，而是層出不窮的常態。

早在1930年代，曼哈頓計畫尚未開始前，加拿大第一民族（First Nation）（即原住民族）就飽受礦業的輻射危害所苦。加拿大於1930年在西北地區大熊湖（Great Bear Lake）發現鈾礦，鐳港（Port Radium）是大熊湖東岸的一個重要礦區，業者僱用第一民族甸尼人（Dene）開採鐳礦，結果甸尼族曠工因受到輻射曝露病故，身後只留下了寡婦村。

在二戰後美國大量製造核武，鈾原料需求持續增加，也使得開採鈾礦的公衛後果如影隨形。

艾利特湖（Elliot Lake）位於加拿大安大略省，也是一個以湖泊命名的城市。該市於1950年代大規模開採鈾礦後，具有氡氣的鈾尾礦堆積如山。因採礦時酸性徑流污染土壤森林，亦使氡氣釋放到空氣中，造成礦工肺癌和環境浩劫。由於工人多為經濟弱勢的原住民， 所以坎普斯引述當地部落領袖觀點，指稱：「用金錢收買飢餓之人，何來道德可言？」

加拿大開採鈾曠壓迫社經弱勢群體的情況也持續至今。加拿大常年以來是世界上最大的鈾礦出口國，自發現鈾礦後，境內的薩斯喀徹溫省（Saskatchewan）、不列顛哥倫比亞省、西北地區都有鈾礦場，境內更有24座反應爐。

不只加拿大，核能、核武為同一燃料鍊和產業鍊，持續造成巨大壓迫也在美國上演。坎普斯分析， 美國官方認定原住民善良可欺之事早在1942年時見於官方記戴。美籍義大利物理學家費米（Enrico Fermi）是世界第一座核子反應爐芝加哥1號機（Chicago Pile-1）的製造者。該反應爐是曼哈頓計畫的一部分，首度於1942年12月2日產出鈾裂變連鎖反應。 當時曼哈頓計畫主事者以「發現新大陸 」比喻製造出全球首座反應爐的冷酷對話，已經預示了北美印地安人未來的命運。

「義大利航海家已經登陸新世界。」
「當地原住民如何？」
「非常友善。」

美國核工業迫害原住民族之事，從新墨西哥州教堂岩（the Church Rock）鈾礦廠災害可見一斑。該廠區於1979年7月16日發生放射性尾礦處理池決堤的洩漏，池內具有酸性、重金屬、硫酸鹽等質物的輻射污水不僅污染了地下水，更使得居住於普埃科河（Puerco River）下游的亞利桑那州納瓦霍族（Navajo Nation）牧民首當其衝，當地人平日灌溉、畜牧、飲用和賴以維生的河水成了輻射污水，卻從未獲得賠償。

1970年教堂岩鈾礦廠污染事件，與二戰期間輻射污染事件有著相近的模式。

坎普斯指陳，美國於1945年7月16日首次於新墨西哥州試爆原子彈，該次試爆是曼哈頓計畫的一部分，行動代號為三位一體（Trinity）。美軍在7月16日所試爆的原子彈與日本長崎原爆的原子彈同型。兩個不同年代的事件卻殊途同歸。1945年7月16日新墨西哥州核武試爆，輻射落塵下風處的印地安人與1979年7月16日受輻射廢水毒害的下游牧民，至今並未得到美國政府和核工業的賠償。

然而處於核武試爆、核武工廠、鈾礦場、鈾燃料廠等污染場址的核子落塵下風處或下游處的居民，並不僅止於新墨西哥州、亞利桑那州，美國境內尚有內華達州、華盛頓州、俄勒岡州 、猶他州、南卡羅來納州和愛達荷州等地的居民，分別曝露於核武和和核能燃料鍊不同階段的輻射污染。受害民眾除了美洲原住民，尚有經濟弱勢的美國民眾。

位於南卡羅來納州的西屋核燃料廠污染場址就是一例，廠區的鈾洩漏持續污染當地的土壤、地下水長達數十年，但核管會和西屋卻一再坐視污染發生。更有甚者，南卡羅來納州境內除了西屋鈾洩漏的災難尚有其他核子設施污染。聯邦政府早在1950年代就在該州建立薩凡納河基地（The Savannah River Site）生產核武所需要的核子材料。基地附近居民多為非裔美國人。

基地鄰近尚有液態核廢料棄置場、薩凡納河國家實驗室製造核武的氚設施、乃至於位於巴納韋爾（Barnwell）的低階核廢貯存場收受來自康乃狄克州和紐澤西州的核廢。而南卡羅來納州與與喬治亞州交界處，還有一座全美最大的沃格特爾核電廠（Vogtle Electric Generating Plant），廠內有4座機組。

核能、核武燃料鍊同出一源

坎普斯力陳，艾森豪於1953年所宣傳的「原子能和平用途 」根本是以核電掩飾核武的手法。首先，當年的反應爐是由美國海軍興建和營運，再者，美國在1970年代前只有少數反應爐真正用於發電，所以不論是開採鈾礦與發展軍事民生兩用的反應爐都是為了發展核武。

關於核能、核武同出一源之事，美國官方說得再清楚不過。莫尼茲（Ernest Moniz）曾於歐巴馬主政時期擔任能源部長。他近年明言，美國政府必須持續補貼核能產業，方能維持核武優勢。這種共生關係也說明了核工業為何會一再申請老舊機組延役，堅持要運作至80年、甚至於100年。

即使核電廠設備老舊、無法與再生能源競爭，核工業都因政府大方補貼，而有恃無恐。坎普斯直言，美國核工業向來能用錢買到最好的民主（The best democracy money can buy）。核工業者以6000萬美金賄賂俄亥俄州議會議長、議員，使得州議會為境內兩座危老反應爐通過10億美金的「紓困」計畫，而核工業買通州議會的作法也是該州有史以來最大的醜聞。

坎普斯相信，核工業產官一體的現象不是美國獨有，各國皆是如此，例如日本國會所公布的調查報告直指，福島核災是日本政府、東京電力公司與管制機關間的勾結、腐敗和犯罪（collusion, corruption, and criminality）所導致的人禍。所以反核運動就是抵抗體制的力量。

核電無法與社會、環境和平共存

美國原住民和非裔人口在核能與核武工業發展過程中首當其衝，但其他人口密集和水資源豐富的地區也同樣面臨輻射危害的威脅。例如鄰近紐約市的印地安角核電廠（Indian Point Energy Center）雖然已經在2021年4月30日關閉，但高階核廢乃持續污染地下水。

坎普斯表示，身為密西根人，他非常熟悉核子設施遍佈五大湖區、形成核子熱點的情況。目前核電廠、核燃料加工設施、核廢料處理乃至於鈾尾礦場址圍繞於休倫湖、密西根湖、伊利湖和安大略湖 。

五大湖所組成湖泊為全球面積最大的淡水水域。坎普斯憂慮，湖區四週遍佈核子設施，一旦遭遇天災、人禍，輻射危害影響所及會是地球表面21%的淡水和全美84%的淡水。

因坎普斯長年關注美加邊境五大湖區的核電和核廢議題，所以他曾代表美加環境團體，於加拿大核能安全委員會所辦的聽證會作證，說明核電和核廢的跨境影響。

川普雖然已經下台，但坎普斯對拜登政府所說的氣候承諾卻不表樂觀。目前拜登政府已任命新墨西哥州的勒瓜那普韋布洛（Laguna Pueblo）印地安女性哈蘭德（Debra Anne Haaland）擔任內政部長。哈蘭德深知，該州的傑克派爾（Jackpile）鈾礦區緊鄰當地部落所致的健康和環境危害。

坎普斯判斷，任命哈蘭德之事應與拜登政府的其他高層人事安排相互對照。例如拜登的氣候顧問麥卡錫（Gina McCarthy）於2013年至2017年間擔任歐巴馬政府環境保護局局長，卻坐視密西根州弗林特市（Flint）飲用水受到鉛污染的災難，傷害當地經濟弱勢的非裔美國民眾。

拜登政府高層也多與核工業、化石燃料業交好，如能源部長格蘭霍姆（Jennifer Granholm），這也呼應坎普斯先前所提的事實，抵抗美國核工業的過程會是個與體制對抗的漫長過程。

當日聽眾線上參與和提問相當踴躍。坎普斯在短講前多次表達想與聽眾交換意見，以下為他演講活動當日的答問記要。

問：美國意圖發展小型反應爐、比爾．蓋茲等人聲稱新一代反應爐更加安全、可當成暖化解方，講者的看法為何？

坎普斯答道：所謂的「新型反應爐」其實都是老舊設計。「新型反應爐」過去研發屢屢失敗，未來也是所費不貲、重蹈覆轍 。蓋茲的反應爐計畫並不是自己拿錢去投資，而是藉著核能和核武為同一個產業鍊，想方設法爭取美國能源部的補貼。

1979年三哩島核電廠發生核災時，反爐爐正是當年的新型設計（三哩島2號機於1978年12月30日運轉，1979年3月28日2號機發生部分爐心熔毁）。車諾比核災發生時，反應爐也是當時的新型設計。在福島第一核電廠發生爐心熔毁後，核管會不僅拒絕採取管制作為，更聲稱發生爐心熔毁的機率微乎其微。

此外，美國核管會允許小型反應爐省去安全設計以節省成本，想走捷徑只會使「新型反應爐」比更過往更危險。

問：台灣的核四廠已經是40年前的設計，在尚未完工階段封存至今，如果要啟用會有哪些風險？

坎普斯答道：台灣核四廠為40年前的舊設計，無法針對35年前車諾比核災、10年前福島核災所面臨的挑戰做出改善。美國田納西州瓦特斯巴核電廠（The Watts Bar Nuclear Plant）是個類似案例。兩座反應爐始建於1973年，2016年2號機才完工商轉，但之後卻多次停機。

此外，反應爐無論新、舊一樣無法解決核廢問題。新型反應爐更依賴以核燃料再處理技術分離鈾、鈽等核種，這類高危險的技術，不僅昂貴、高污染，更增加核武擴散的風險。

問：對台灣的核一、核二廠區核安有何建議？例如加強鋼板和水泥？對於核四位於斷層帶的看法？

核電廠坐落於斷層帶附近或斷層帶上本身就令人憂心，因為不論用任何技術強化廠區安全都無法阻止地震發生。

美國過去已有管制機關勾結業者的醜聞，如核管會的前身、原子能委員會（The United States Atomic Energy Commission）確知維吉尼亞州的北安娜核電廠（The North Anna Nuclear Generating Station ）就位於斷層帶，卻隱匿斷層帶事證，業者更企圖使核電廠延役運作至80年。
司法部原先想起訴原能會官員，但真要追究，只會使政府顏面掃地，所以事情就不了了之。

維吉尼亞州於2011年8月23日發生芮氏規模5.8地震，當時震央距離北安娜核電廠只有15英哩（約24公里）。地震卻已經造成核電廠冷卻系統損壞和冷卻池洩漏。這也顯示，美國核電廠常與核災擦身而過。福島核災的教訓就是：要確保核安絕不能只憑運氣。

問：上週看到美國漢福德核廢料貯存桶破裂外洩的新聞，請問講者可否說明為何會有外洩事故、影響為何？

坎普斯答道：位於華盛頓州漢福德基地（The Hanford site）的地下高階核廢料儲存槽已多次發生洩漏，目前該處有177個儲存槽 ，並放置了高達5000萬加倫的液狀高階核廢。

漢福德基地因曼哈頓計畫的需要於1943年啟用，並生產核子武器所需要的鈽，長崎原爆中美軍所使用的鈽就是在漢福德生產。漢福德不僅為全美污染最為嚴重的地區，更破壞了哥倫比亞河的生態環境。政府多次想要固化液態高階核廢，卻屢屢失敗，目前當地核廢大多是液態，雖然一部分核廢已固化，卻因美國高階處置設施付之闕如，使得核廢仍然留在當地，無法移出。

類似的情況，也在我先前提到的南卡羅來納州薩凡納河基地發生。能源部選擇在經濟弱勢的非裔美國社區，興建地下高階核廢料儲存槽，棄置核廢污泥，這使得當地居民賴以維生的薩凡納河不堪飲用。

反核運動每次的抵抗都與環境運動者和當地居民攜手合作，但是對手是軍事上、經濟上極為強勢的核武暨核能工業。而美國的能源部與核管會永遠只為核工業的利益服務，而非為民眾利益服務。

問：美國為何至今都沒有成功設立高階核廢料最終處置場？如果暫時找不到適合的場址，應如何處理與保存高階核廢料？

坎普斯答道：美國核工業所擁有的129座反應爐目前已累積高達10萬立方公噸的高階核廢，其中93座反應爐持續運作並製造高階核廢。能源部過去30年一直鎖定內華達州猶卡山（Yucca Mountain）為最終處置設施場址，但因選址欠缺科學依據，引發當地的印地安原住民西休休尼族（The Western Shoshone）挺身抵抗30年。過去全美超過1000個環境和團結組織加入西休休尼族的抗爭。為阻擋各地高階核廢運送至內華達州，沿途各州的人民也加入抗爭。

美國目前面臨核廢難題時，既不能永遠留存核廢於核電廠內，但又欠缺最終處置設施。我認為採3個步驟可以處理這個問題：

首先，以再生能源取代核電，停止繼續製造核廢。

其二，在沒建立最終地質處置設施前，先建立強化現場儲存（hardened on-site storage），這也是全美的環璄團體所提出的要求 。實際做法是使冷卻池回歸冷卻功能，非而核廢儲存池。經一定年限後，池內用過的燃料棒必須改以乾式儲存。

福島核災時4號機於4月11日發生火警事故，若當時冷卻池起火，日本政府就必須疏散5000萬人，而非疏散16.4萬人。日本首相菅直人承認，若真要疏散5000萬人，就相當於終結日本這個國家了。不過，美國的冷卻池用以儲存用過的燃料棒的密度還遠高於日本，一旦發生核災時，危害也會更為嚴重。

第三，美國必須建立一個符合科學與技術要求、環境正義的最終地質處置設施。該地質設施必須達成核廢應與生物圈安全隔離數百萬年要求，還要能因應極端氣候、恐攻的挑戰 。目前計算核能碳排時，從不計入數百萬年最終處置所涉及的高量碳足跡。這也使核電看似低碳，實則不然。

內華達州猶卡山設施若真用於最終處置，輻射洩漏問題遲早會發生。要想一勞永逸地解決高階核廢，就是不要使用核電。我的環境導師——五大湖非核聯盟（Coalition for a Nuclear Free Great Lakes）領導人奇根（Michael Keegan）指出，核廢就是詛咒後代長達萬年，所以應該停止製造核廢。

問：目前擁核人士希望以核能當成基載，解決氣候問題，請問是否可行？

坎普斯答道：洛文斯（Amory Lovins）指出，為了減緩氣候危機，我們必須以最少成本、最短時間內減去最多的碳，因此我們必須權衡碳、成本和時間等三個因素，方能評估氣候有效性，就也是每花費一美元時能多快減少多少碳排，而非只看碳排一項。

在同時衡量三項因素後，再比較核能和再生能源何者才是氣候解方，我們很快發現，投資核電不僅昂貴、耗時，更使有限資源無法投入用於符合氣候效益的再生能源選項，所以核能絕對不是解方。

問：各國民眾和政府針對日本政府決定排放「稀釋的」福島核電廠廢水入海，可以如何採取行動？

坎普斯答道： 排放核廢水入海就是以海洋為垃圾場，構成危害海洋罪（crimes against the ocean）。

核廢水入海侵害了洋流行經之處的所有人，核廢水含氚，氚是氫的同位素之一，因過濾不掉，排放「稀釋的」輻射廢水後會生物集中於食物鏈高層，既破壞海洋生態，也影響生物和人的分子細胞、組織、器官，造成癌症和先天缺陷。福島廢水中尚有如銫和鍶等放射性同位素，日本政府因無法處理，索性隱匿事實，直到消息曝光，難以再抵賴。

日本政府應有的做法就是儲存輻射廢水125年，直至氚對人體真正無害為止。

日本政府自欺欺人的作法與美國政府、核工業如出一轍。美國政府與核工業因無法處理漢福德輻射污泥，所以一概宣稱該場址的「污泥對人體無害」。日本漁業合作社聯合會多來強烈反對排放核廢水入海，中、韓政府、台、韓民間團體也強烈反對。我們必須繼續強化反對力道。

主辦方–綠色公民行動聯盟在演講最後總結表示，從坎普斯的分析，使我們警覺到美國看似先進，核工業卻習於侵害印地安人權利，壓迫底層、而政府則是管制失靈。

從美國的結構性問題反觀國內，類以的場景也在台灣發生，講者不僅提出了與美國官方論述大相逕庭的進步觀點，也使台灣民眾了解美國核工業加速氣候崩壞的情況十分盤根錯結。不論身處任何一任政府治下、20或21世紀，反核之路註定漫長艱辛，而北美最缺乏社會資源的原住民和底層挺身抵抗核工業的跨國壓迫、官資一體，這種不屈不撓的精神，當可為台灣各界帶來許多啟發。

（本文為2021年5月15日綠盟主辦【如何抵抗核工業的環境不正義？從美國環境運動談起】之講座紀錄）

完整內容請見：
https://www.thenewslens.com/article/152140

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【香港反送中運動兩週年：紀念活動全遭消音、電影檢查條例正式生效；周庭刑滿出獄；運動低谷下各自的抵抗與延續】

香港反送中運動踏入兩週年。兩年前的6月12日，香港政府把《逃犯條例》（又稱送中條例）的修訂推上立法會二讀，上萬人包圍立法會和平示威，要求撤回修例，但警方首次對民眾發出催淚彈。今日，在這個影響深遠的反送中運動的標誌性紀念日，有網民發起在銅鑼灣街頭「流水式」再聚，據港媒引述消息指出，警方共派出逾千警力在旺角及銅鑼灣戒備。而今天也是前香港眾志成員周庭刑滿出獄的日子，她離開懲教所，全程沒有發言。香港今日陰雲密布，兩周年各種紀念活動被消聲，氣氛十分沉鬱。

■612兩週年紀念活動遭打壓，上千名警力戒備

612大衝突兩週年的這天，有部分網民發起在銅鑼灣街頭「流水式」再聚，逾千警力自下午起在旺角及銅鑼灣街頭戒備。據現場所見，大量警察布防在經常有街站進行的旺角東行人天橋上，數十架警車在彌敦道上巡邏，而旺角鬧市街頭的部分欄杆，更被警方以封條圍起。至於銅鑼灣地標崇光百貨門外、以往香港人大遊行必經之處，則有警方不停廣播錄音提醒市民限聚令罰則。

香港警方則在社交媒體表示，今午約4時，旺角登打士街近花園街有數名黑衣人用垃圾桶和雜物堵路，造成現場交通一度擠塞，警方到場「清理路障」。但晚間仍有數位嶺南大學學生會成員在旺角擺街站，手持著「We Shall Never Surrender」（我們永不投降）的標語，試圖在政府全面的壓制中表達反抗決心。

幾天前，多個團體的反送中紀念活動即遭執法人員打壓。學生組織「賢學思政」發言人王逸戰曾向香港媒體表示，計劃在旺角擺設「身土不二、烽煙再起」的街站來紀念612，隨後王逸戰就在11日早上在住所被警察以涉嫌「宣傳及公布未經批准集結」為名被拘捕。這是王逸戰繼六四32週年在旺角擺街站後，第二度被警方拘捕。

今天亦是前香港眾志成員周庭刑滿出獄的日子。去年周庭因621包圍警總案件，承認「煽惑他人參與未經批淮集結」及「明知而參與未經批淮集結」兩項罪名，被判監禁10個月，扣除三分一刑期後獲釋。早上約10時，在一片陰風細雨下，周庭被囚車押送出懲教所外，並立刻登上私家車離開，全程沒有發言。支持者從早上8時起，便冒雨趕到現場接送，大批傳媒亦在現場守候，附近有軍裝警員戒備，拉起橙色封條圍起現場人群。周庭乘坐的私家車發動時，不少「送車師」追趕著叫喊「加油」，最後私家車在警員開路下離開。周庭在下午於自己的IG上發文：「痛苦的半年零 20 天，終於完結了。辛苦所有冒雨前來的朋友們」、「接下來就要好好休息，養好身體，因為身體在這段時間變得太瘦弱了」。

■審查機器動起來：封鎖微信上8千多張香港抗爭圖像，意圖重塑歷史

後香港《國安法》時代下，香港街頭抗爭之火稀微，移民潮自1997年回歸前夕再起，大批本土派及抗爭派人士流亡海外。目前因犯下運動相關的罪行而被拘捕的人數達10,260人，共2,608人遭港府正式檢控。

除了將人拘捕，反送中運動自初期開始，各種影像、照片也被有系統地阻擋在中國的社交平台之外。

加拿大多倫多大學《公民實驗室》（The Citizen Lab）也在今天公開了最新的研究。過去一段時間，實驗室持續把香港抗爭圖像放在中國的部落格平台「QQ空間」進行測試，由於這個平台與微信使用的是同一個審查系統，《公民實驗室》透過這個測試，來確認香港的抗爭圖像是否被審查機制阻擋。

《公民實驗室》把2019年6月17日到10月13日間香港反送中運動相關的26,066張圖檔（歸納為8,624張不重複圖檔），放在QQ系統上測試，發現圖像都被審查機制擋下，那些圖像包括：街頭遊行、警民衝突、五大訴求字樣，也包括施放催淚彈後民眾替孩童擦拭眼淚、美國國旗、白衣人群組對話截圖等。由於QQ和微信使用的是相同審查系統，代表微信使用者也無法看見這些內容。

參與此項研究的公民實驗室助理研究員諾克爾 （Jeffrey Knockel）解釋，圖片審查系統包含了兩種審查途徑，一是是光學字元辨識（Optical Character Recognition, OCR），根據圖像裡頭含有的關鍵字來決定是否刪除；另一種技術，是將圖像與已經建檔的「圖像黑名單」進行比對，著名的六四坦克人圖像是最經典的案例。

「對於香港抗爭圖像的審查，比其他我們所追蹤過的議題，審查範圍更廣，」《公民實驗室》副總監尼什哈達（Masashi Crete-Nishihata）告訴《報導者》，這代表中國政府對網路平台業者施壓的力道很強，以及對香港抗爭運動資訊的重塑。

■電影檢查條例生效，未來在港上映的影片不得危害「國家安全」

另一方面，香港特區政府早前宣布修訂《電影檢查條例》，於昨日（6月11日）生效，為日後任何擬定在港上映的電影，劃定港版《國安法》條例下相應的審查規範。

香港曾經是亞洲最著名的電影工業基地，此條例生效後，同時影響了在港上映的中文與外國電影，條例裡明訂，檢查員在檢查擬定上映的影片時，應留意影片中「可能構成危害國家安全」或「損害香港特區維護國家安全行為」的描繪、刻劃和表現，或可被視作「認同、支持、宣揚、美化、鼓勵或煽動」這些行為的內容。條例更賦予檢查員權力，如果認為影片「相當可能」構成國安罪行，及整部影片對觀眾影響可能危害國安，應得出「不宜上映」結論。

也是在昨天，香港第15屆「鮮浪潮國際短片節」其中一部短片《執屋》，遲未獲電檢處發出上映核淮證明書，上映遭到腰斬。《執屋》的劇情以反送中運動為背景，是關於「藍絲」媽媽與「黃絲」兒子，講述一段立場不同的母子關係，在兒子遭到警察拘捕後的轉變。導演莫坤菱稱電檢處至今未曾向她交代下架原因，也強調短片內容著墨於親情，主力探討人性，認為當局扼殺藝術創作自由，而外界亦視之為國安法下新電檢指引推出後的第一個政治審查案例。

■學運窮途下的新本土組織，以紀念展覽療癒「社運創傷」

面對街頭運動消匿、遊行屢被禁絕，仍有人試圖抵抗。三位大學生羅子維、朱慧盈、張心怡在5月底成立的新組織「本土青年意志」，於深水埗舉辦了反送中運動紀念及義賣活動，以聲音裝置、相片、物品等，展示運動兩年間的時序推移，讓香港人重溫2019年以來的抗爭與傷痕，鞏固及傳承歷史記憶，同時以柔和的方法連結公民社會，作為後國安法時代下的一點抵抗。

「當然，在《國安法》後是社運低潮，很多人相繼流亡、入獄、有移民潮，大家開始心灰意冷，但這活動不是想大家回憶過去時，只感受到無力感，而是彼此能在痛苦下彼此扶持，」朱慧盈表示，社運低潮下，很多香港人都背負創傷情緒，在這次展出活動中，特別設有「交換物件」部分，觀賞者可以放下一件運動相關的紀念品，再取走一件別人的物件。

縱觀展示桌及白牆上，人們放下抵擋催淚彈的濾咀口罩、黑衣、雨傘、法庭旁聽票；其中，大堆旁聽票更是由一位中年阿姨日復一日，去聽取反送中法庭案件拿到的，「想來看的人們感受到同路人的存在，告訴同路人知道，你們並不是孤單一個。」

此外，場地也設有聲音裝置，剪輯了林鄭月娥拒絕撤回《逃犯條例》修訂案的談話、612警民衝突聲音、中大理大保衛戰的槍火聲等。觀眾聽完可選取一條不同顏色的絲帶，掛在鐵框上，而許多人都選擇掛上暗沉的血紅色。

本土青年意志召集人羅子維接著解釋，這次紀念活動想透過「情感」連結公民社會，讓同路人的傷痕能被看見，「香港有一種白色恐怖在彌漫，如果我們只是孤身一人，我們會很害怕，要用集體才能戰勝到這種恐懼。」

但他們的展出活動卻惹來食物及環境衛生署到場巡查，指3位籌辦人涉嫌違反「公眾娛樂場所條例」及「無牌經營娛樂場所」。數名食環署職員對所有展出品進行拍攝，更在現場對創辦人錄取警戒口供。朱慧盈無奈道，「我們不可以因為害怕或擔心風險，就不去做對的事，否則當初6月9日不會有100萬人大遊行，612也不會有人站出來。」

■遊行、集會被禁絕，那就做「開站師」

「街站已經是從遊行和集會數下去，第三種公開的政治行動。現在不能搞遊行集會，轉搞街站，這固然是一種妥協，但只要它是公開的活動，就有empower（賦權）群眾的過程。」剛從中大政治及行政系畢業的袁德智說，他聯同朋友胡子凱與羅子維，在4月時組織「開站師」活動。他們每週3次、到不同地點派宣傳單張，講述港版《國安法》、《鎖港條例》、六四歷史等議題。612衝突兩週年前夕，他們便到旺角行人天橋上，宣傳612這一天的歷史意義。

「我們常說和理非與勇武是抗爭分歧，但過了那一天後，我們發現大家各有用處，勇武在前線，和理非唱聖詩掩護，和理非與勇武有互相理解的時刻，」袁德智形容，兩年前的6月12日，很多香港人願意罷工罷課到金鐘街頭，展現抗爭決心。

袁德智向《報導者》表示，在《國安法》之下，他們不會直接批評該法，而是透過派宣傳單張，羅列一些事實，例如運動後被捕人數、香港的自由評級指數等。「現在是不停摸索，在後國安法時代，政治語言應該要如何去述說，還有我們的反抗形態到底是怎樣。」

這一個多月來，他幾乎每次擺街站，都會收到市民拿來的礦泉水，也有人走來擁抱跟他說加油，讓他憶起2019年運動中群眾互相賦權的過程。「他們眼神很堅定，很開心，不是想像中灰暗，」他說，「政治是需要被看見。你看不見，以為香港社會氣氛很差，只是很多人在不同崗位做很多不同事情。」

說罷，他走在天橋上邊叫喊，邊派發單張，橋下面有警車巡邏，閃爍著紅燈。他繼續談著「把香港作為志業」理念，大聲說：「就算有風險，總會有碩果僅存的空間，在黑暗中尋找一片光。」

（文字／金蕊、劉致昕；攝影／陳朗熹）

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【六四32週年：香港《國安法》下的悼念日益艱難，台灣接棒延續燭光】https://bit.ly/2TmYvS3

#香港 #反送中兩週年 #反修例 #六一二 #周庭 #港版國安法 #電影檢查條例 #報導者

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