第四章 無線射頻辨識(RFID)技術應用於建築 工程之可行性分析
本章節將利用實驗方式，針對RFID 技術於建築產業領域中之預 鑄工法及鋼構工程進行可行性分析，探討RFID 技術該如何於營建生 命週期中被有效應用，以解決建築產業供應鏈整合不易之難題。進而 提出RFID 晶片於構件上之施工方法及施工位置之建議，可有效提升 產業競爭力，達到供應鏈整合之理想目標。
4-1 RFID 應用於建築工程可行性分析之實驗計畫
4-1-1 實驗目的
透過實驗的方式，將RFID Tag 埋入或設置於建築工程中不同的 建築材料中，如：混凝土、鋼筋混凝土、鋼骨構件、木板、塑膠、鋁、
玻璃、天花板(矽酸鈣板)、磚牆等等，針對深度的不同及材料的不同 進行評估，了解 RFID Tag 在建築構件中資料讀取之辨識率1及正確 率，並確立RFID Tag 在構件上之最佳施作方法及施作位置。
1辨識率之定義：
依照不同基本假設(品質、頻率等等)及限制條件，對 tag 進行讀取，每次讀取之 次數為100 次，紀錄讀取成功、讀取失敗及讀取錯誤之次數，以百分比%表示。
本實驗可容許辨識率為30%以上。
表 4-1 建築材料之可行性分析預期實驗總表 建築材料
種類
晶片植入 或 貼於表面
深度 讀取
距離 辨識率 建議施 作方法
建議施 作位置 混凝土
鋼筋混凝土 鋼骨 鋼骨混凝土
磚塊 木板 玻璃 鋁 鐵 塑膠 天花板
其它
(資料來源：本研究整理)
第四章 無線射頻辨識(RFID)技術應用 於建築工程之可行性分析
4-1-2 實驗步驟與流程
本研究之可行性分析實驗步驟如圖4-1 所示，可根據實驗結果，
了解RFID 基本限制及特性，以及建議施作方式、位置：
圖4-1 RFID可行性分析實驗流程圖
1.選定建築 材料類型
2.RFID Tag 進行編號
3.埋入試體 4.貼於試體表面
5.選擇適用之 RFID讀取器
6.RFID Tag 資料讀取
7.紀錄讀取100次 讀取成功次數
8.計算辨識率 確立讀取範圍
9.繪製實驗曲線圖
(資料來源：本研究整理)
實驗進行之步驟如下要項所述：
1. 選定建築材料類型：選定實驗需要之建築材料類型，如混凝土、
鋼筋混凝土、鋼骨、木材、玻璃、鋁、天花板等等。
2. RFID 進行編號：將 RFID Tag 編號，以方便讀取時辨識之用。
3. 埋入試體：將 RFID Tag 埋置於可植入式材料內部。
4. 貼於試體表面：將 RFId Tag 貼置於不可植入式材料表面。
5. 選擇適用之 RFID 讀取器：根據需求定義，選擇適合產業特性之 RFID 設備。
6. RFID Tag 資料讀取：利用 RFID 讀取器，搭配 RFID 讀取軟體，進 行RFID Tag 之資料辨識動作。
7. 紀錄讀取 100 次讀取成功次數：根據讀取過程，以及不同之讀取 距離之條件下，發出無線電波100 次進行辨識，紀錄可成功讀取 資料之次數。
8. 計算辨識率、確立讀取範圍：100 次讀取之成功次數，即為可辨識 之辨識率，因此可確立不同材料、不同深度條件下，RFID Tag 可 被辨識到之範圍。
9. 繪製實驗曲線圖：將實驗結果繪製成曲線圖，可清楚看出辨識率 及讀取距離之間的關係。
此外，可行性分析實驗流程圖，如圖4-2 所示：
第四章 無線射頻辨識(RFID)技術應用
讀取RFID Tag 讀取RFID Tag
考慮埋設深度 考慮使用保護套
讀取RFID Tag 讀取RFID Tag 讀取RFID Tag
考慮設置位置 考慮設置位置 考慮設置位置
考慮放置墊片 考慮放置墊片 考慮放置墊片
考慮墊片厚度 考慮墊片厚度 考慮墊片厚度
(資料來源：本研究整理)
4-1-3 實驗對象及示意圖
RFID Tag 塑膠盒 RFID Tag
塑膠盒
RFID Tag 塑膠盒
(資料來源：本研究整理)
第四章 無線射頻辨識(RFID)技術應用 於建築工程之可行性分析
型鋼(尺寸：30×35×1.4×60cm)×1 個
圖4-9 型鋼試體(RFID Tag置於腹端)
30cm
35cm
60cm RFID Tag
塑膠墊片
(資料來源 : 本研究整理)
圖4-10 型鋼試體(RFID Tag置於翼端)
35cm
30cm 60cm
RFID Tag
塑膠墊片
(資料來源：本研究整理)
RC 板型試體(尺寸：30×30×厚度) × 9 個(厚度分別為 4cm至20cm)
圖4-12 10cm板型試體透視圖
30cm RFID Tag
30cm
圖4-14 10cm板型試體透視圖
30cm
30cm RFID Tag
(資料來源：本研究整理) 圖4-15 10cm板型試體側視圖
30cm
10cm
(資料來源：本研究整理)
圖4-16 10cm板型試體透視圖
30cm
10cm RFID Tag
(資料來源：本研究整理)
第四章 無線射頻辨識(RFID)技術應用 於建築工程之可行性分析
4-1-4 實驗儀器
針對 RFID 設備選用，本研究針對建築產業特性及需求進行評 估，考慮之因素如以下所述：
1. 標籤種類：主要是考慮資料是否要進行變更，以選擇標籤種類是 否可被讀寫，分為唯讀標籤及可重複讀寫標籤。
2. 儲存資料項目：考慮儲存的資料內容是否需要全部存放於 Tag 有 限之儲存空間內，或是利用Tag 存放索引，進行資料讀取時利用 索引連結資料庫，查詢所需資料內容。因此在本階段需決定資料 庫連結方式或建立相關資料定義文件。
3. 資料保密性：考慮資料之內容是否需要被加密，而決定頻率系統 要選擇中頻或全頻，以及資料加密相關協定。
4. 可接受讀取距離範圍：考慮產業應用之特性及環境，進而考慮讀 取RFID Tag 時需要之讀取距離長短。
5. 晶片封裝方式及植入位置：同樣需要考慮產業應用之特性，以及 封裝環境是否存在影響RFID Tag 讀取能力之物質，並分析 RFID Tag 是否需要植入。
6. 讀取器種類及讀取能力：本階段是考慮使用者使用讀取器是否需 要具備行動性，以及標籤是否需要同一時間被讀取，決定讀取器 需要使用固定式或手持式。
7. 使用頻率：選擇適合之頻率波段。
8. 系統應用與整合：決定系統開發工具及環境，及系統整合應用範 圍，以及系統功能與架構。
根據上述八點因素進行RFID 設備的選用，以針對本研究進行可 行性分析實驗，以下為需求定義(設備選用)流程圖，如圖 4-17 所示：
圖4-17 RFID需求定義(設備選用)流程圖
All data on tag Unique ID
9. 決定資料加密協定
All data on tag Unique ID
15. 資料保密之重 要性？
16. 使用中頻系統(mid-range system)
17. 使用全頻系統 (high-end system)
18. 接收範圍？
Yes
No Yes
No
20. 採用 remote inductive coupling
system
21. 採用 long-range system
22. 確定晶片之封裝
第四章 無線射頻辨識(RFID)技術應用 於建築工程之可行性分析
經過上述之 RFID 需求定義(設備選用)後，本研究之可行性分析 實驗，擬採用兩組符合建築產業特性及需求之RFID 讀取設備進行實 驗，藉以比較不同規格讀取設備，針對相同RFID Tag 進行資料讀取 後之差異。以下為本實驗採用之A 組及 B 組設備規格：
A 組：
FEIG MR100 HF RFID RS232 中距離讀取器 1 台 FEIG HF RFID 34 × 24cm 中距離讀取天線 1 個 穩壓器 電子式 110-220V 1 個 CU7003+ 穩壓器專用電源線-美規 1 個 IBM X31 3LV NB 筆記型電腦 1 部 HF RFID LABEL 108mm × 178mm 50 張 HF RFID PVC ISO Card 50 張 TIDemo RFID 讀取軟體(Demo 版) 1 套
圖4-18 A組設備 (NB+Reader + Antenna)
(資料來源：本研究整理)
圖4-19 A組設備(RFID Tag)
(資料來源：本研究整理)
B 組：
CF Reader CF-1700 短距離讀取器 1 個 HP iPAQ hx4700 PDA 個人數位助理 1 台 HF RFID LABEL 108mm × 178mm 50 張 HF RFID PVC ISO Card 50 張 CFDemo2 RFID 讀取軟體(Demo 版) 1 套
圖4-20 B組設備(Reader CF介面)
(資料來源：本研究整理)
圖4-21 B組設備(PDA)
(資料來源：本研究整理) 圖4-22 B組設備(PDA+CF Reader)
(資料來源：本研究整理)
圖4-23 B組設備(RFID Tag)
(資料來源：本研究整理)
第四章 無線射頻辨識(RFID)技術應用
A 組：( NB+Reader+Antenna+板型混凝土試體)
透過可行性分析實驗，將RFID Tag 置於板型混凝土試體底部進
A 組：( NB+Reader + Antenna + 型鋼試體)
第四章 無線射頻辨識(RFID)技術應用
見附錄一。
第四章 無線射頻辨識(RFID)技術應用
B 組：(PDA + CF Reader +板型混凝土試體+永久埋入晶片)
圖4-32 (B組)RFID Tag讀取距離及辨識率關係(混凝土試體-埋入)
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第四章 無線射頻辨識(RFID)技術應用 於建築工程之可行性分析
圖 4-35 塑膠墊片與 RFID Tag
(資料來源：本研究整理)
圖 4-36 型鋼試體(前視)
(資料來源：本研究整理)
A 組：
圖4-37 A組RFID Reader進行辨識RFID Tag(板型混凝土試體)
(資料來源：本研究整理) 圖4-38 A組RFID Reader進行辨
識RFID Tag(型鋼試體：腹部)
(資料來源：本研究整理)
圖4-39 A組RFID Reader進行辨 識RFID Tag(型鋼試體：翼部)
(資料來源：本研究整理)
B 組：
圖4-40 B組RFID Reader進行辨識RFID Tag(板型混凝土試體)
(資料來源：本研究整理) 圖4-41 B組RFID Reader進行辨識RFID
Tag(型鋼試體：翼部)
(資料來源：本研究整理)
圖4-42 B組RFID Reader進行辨識RFID Tag(型鋼試體：腹部)
(資料來源：本研究整理) 圖4-43 B組RFID Reader進行辨識RFID
Tag(岩面磚試體表面)
(資料來源：本研究整理)
圖4-44 B組RFID Reader進行辨識RFID Tag(PVC天花板試體表面)
(資料來源：本研究整理)
圖4-45 B組RFID Reader進行辨識RFID 圖4-46 B組RFID Reader進行辨識RFID
第四章 無線射頻辨識(RFID)技術應用 於建築工程之可行性分析
Tag(玻璃試體表面)
(資料來源：本研究整理)
Tag(一般木材試體表面)
(資料來源：本研究整理) 圖4-47 B組RFID Reader進行辨識RFID
Tag(鏡面板試體表面)
(資料來源：本研究整理)
圖4-48 B組RFID Reader進行辨識RFID Tag(塑鋁板試體表面)
(資料來源：本研究整理) 圖4-49 B組RFID Reader進行辨識RFID
Tag(混凝土試體-埋入-4cm)
(資料來源：本研究整理)
圖4-50 B組RFID Reader進行辨識RFID Tag(混凝土試體-埋入-6cm)
(資料來源：本研究整理)
4-1-8 實驗結果
目前可行性分析實驗計畫已完成，實驗結果總表如下表 4-2 所 述。經由實驗結果總表，藉以得知RFID Tag 於建築產業中各種材料 之使用範圍、限制。再者，可行性實驗中針對(一)晶片埋入構件中(二) 晶片貼於構件表面(三)晶片貼於構件背面共三種實驗情況，依據其辨 識率之優劣，藉以確立建築工程中，晶片植入、貼於表面或貼於背部 之施作方式，並針對晶片植入或放置位置提出建議。
因營建產業特性需求，本研究選用 PDA 行動裝置進行讀取，實 驗結果，讀取距離皆在10 公分以內，因此，強烈建議 RFID Tag 設置 於建築構件表面，以提升晶片可讀性。
第四章 無線射頻辨識(RFID)技術應用
建築材料種類 試體厚度、尺寸 晶片植入、貼表面或貼背面 墊片厚度 讀取距離(cm) 建議施作方法
第四章 無線射頻辨識(RFID)技術應用 於建築工程之可行性分析
4-1-8 無線射頻辨識(RFID)技術應用於建築工程之可行性案 例導入測試計畫
本研究擬配合內政部建築研究所之建築材料實驗群建築新建工 程，進行RFID 技術導入之可行性實際測試，針對建築新建工程主結 構體之鋼骨構件，設置 RFID Tag 於構件表面，並利用 PDA+CF Reader，搭配 Demo 軟體進行構件資訊儲存及修改，可初步測試 RFID Tag 之現場適應情況及資訊存取情況，並可實地了解 RFID Tag 於工 地現場之施工性良窳。此新建工程目前仍處於鋼骨構件吊裝階段，可 由以下現場工地照片得知。此外，本研究現階段仍持續進行 PDA 使 用者界面與後端構件資訊整合系統之開發，將於下一章節作較詳細之 介紹，可望利用本案例，實際測試RFID 技術導入之可行性，並根據 實際測試結果，修正系統模組及功能。
圖4-51 現場工地吊裝工程
(資料來源：本研究整理)
圖4-52 RFID Tag設置於鋼骨構 件表面
(資料來源：本研究整理)
圖4-53 RFID Tag設置於鋼骨構 件表面(續)
(資料來源：本研究整理)
圖4-54 RFID Tag設置於鋼骨構 件表面(續)
(資料來源：本研究整理)
圖4-55 RFID Tag設置於鋼骨構 件表面(續)
(資料來源：本研究整理)
圖4-56 目前現場工地吊裝現況
(資料來源：本研究整理)