RFID + 4D 即時施工監控系統之測試

本節分為兩部份做介紹，第一部分為 RFID + 4D 即時施工監控系統架構介紹；第二 部份為 RFID + 4D 即時施工監控系統測試結果，分述如下。

壹、RFID + 4D 即時施工監控系統架構介紹

依步驟圖 3-1 中所建置之系統，進行實際測試，本階段利用 RFID 無線傳輸技術，

規劃開發 MEGA House 生命週期各階段之資訊管理系統，並導入結合 RFID 的應用，在

Erection Monitoring 無線網路

傳輸

圖 3-6 工地現場構件登錄圖 (資料來源：本研究整理) (二) RFID + 4D 即時監控

本階段使用工程資訊系統之 RFID+4D 技術，測試施工進度時程的掌控與現場狀況 資訊的收集，以達到某個時間點，掌握該時間點的施工相關資訊，即時了解施工狀況及 施工流程。本階段於 MEGA House 示範屋於試組裝時，實際操作測試 RFID + 4D 即時 施工監控系統，並予以回饋修正即時監控系統，確保即時監控系統能夠符合實際使用。

「4D 動態模擬」包含「構件動態模擬顯示」與「4D 工期動態顯示」兩個選項，功 能分別說明如下：

（1）「構件動態模擬顯示」

使用者先選擇整體建築物所使用的構件類型，例如柱、樑、牆等等，依據構件類型 再點選該類型的構件編碼。系統會依據使用者選擇之構件，依施工組裝順序，以藍色表 示顯示於畫面中。(如圖 3-7 及圖 3-8)

另外，在構件模擬過程中，下方構件資訊會依據使用者選擇的構件，按照施工順序 一一列出。在圖形控制方面，使用者可隨時依需要暫停、繼續及結束模擬過程，並且可 利用鍵盤與滑鼠組合，任意控制圖形旋轉、移動、放大及縮小。

圖 3-7 構件編碼選擇 (資料來源：本研究整理)

圖 3-8 動態顯示結果 (資料來源：本研究整理)

（2）「4D 工期動態顯示」

「4D 工期動態顯示」提供使用者依樓層模擬顯示及依施工天數模擬顯示，藉此希 望透過 4D 動態圖形模擬建物興建進度，若能讓不同領域背景的工程人員，更完整掌握 施工規劃，進行設計理念的確認及溝通，找出計畫與實際的偏差。(圖 3-9 及圖 3-10)。

圖 3-9 依樓層模擬顯示 (資料來源：本研究整理)

圖 3-10 依施工天數模擬顯示 (資料來源：本研究整理) (3) 圖形化吊裝監控

本階段於工地現場實際操作測試 RFID + 4D 即時施工監控系統，當使用者利用 RFID 讀取器讀取標籤時（如圖），系統將顯示出構件的安裝位置、施工時程、儲存地 區、圖說等資訊，讓使用者可以掌握該時間點的施工相關資訊，即時了解施工狀況及施 工流程，達到即時監控之目的。

圖 3-11 讀取構件 RFID 標籤 (資料來源：本研究整理)

圖 3-12 RFID+4D 顯示構件位置 (資料來源：本研究整理) 貳、RFID + 4D 即時施工監控系統測試結果

（一）測試目標

將 RFID 標籤貼附或植入於鋼構、牆板等建材中，測試其讀寫效能、讀寫範圍、貼 附位置等所產生之影響，以建立 RFID+4D 即時施工監控系統於鋼構建築吊裝施工之應 用效能經驗。

（二）實驗步驟與流程

本計畫之實驗步驟如圖 3-13 所示，可根據實驗結果，了解 RFID 基本性質。

圖 3-13 RFID 建築材料應用測試實驗流程圖 (資料來源：本研究整理)

（A） 選定構件類型：選定構件類型，如牆體、樓版、樓梯等。

（B） RFID Tag 進行配對：將 RFID Tag 配對，方便讀取時辨識之用。

（C） 貼於構件表面：將 RFID Tag 貼置於構件表面。

（D） RFID Tag 資料讀取：利用 RFID 讀取器，搭配 RFID+4D 即時施工監控系統，

進行 RFID Tag 之資料辨識動作。

（E） 紀錄 95%以上可讀到機率之最遠 X-Y 軸讀取距離：根據不同的 X-Y 軸點位，

發出無線電波以紀錄不同點位下，95%以上可讀到機率的 X-Y 軸最遠讀取距離。

（F） 紀錄 95%以上最遠之 X-Z 軸讀取距離：根據不同的 X-Z 軸點位，發出無線電波 以紀錄不同點位下，95%以上可讀到機率的 X-Z 軸最遠讀取距離。

（G） 繪製實驗曲線圖：將實驗結果繪製成曲線圖，可清楚看出不同設備、不同建築 材料及不同點位下的 X-Y 軸及 X-Z 軸最遠讀取距離。

基本測試方式為將 Tag 及 reader 置於無干擾及障礙之環境下，測試其無線電反射場 型(Profile)(圖 3-14)

Y Z

X X-Z Plane Profile

X-Y Plane Profile

圖 3-14 無干擾及障礙之環境下之基本場型測試 (資料來源：本研究整理)

於 X-Y 平面及 X-Z 平面各取 7 點量測其最大可讀取位置。測試移動式 reader 時，

固定 reader 然後移動 tag。讀取時，Reader 及 tag 間採最佳之相對角度。測試時，reader/tag 不應接觸地面，以避免地面干擾。

量測方式如下圖 3-15 所示(以 X-Y 平面為例)：

（A） 以 reader 表面為原點，沿 X-軸方向量取第一點，為 X 方向最大讀取距離 L。

（B） 沿 Y-軸方向量在 1/4L、1/2L、3/4L 位置，取 Y-軸方向量最大可讀取點。

X軸 Y軸

1 2

3

¾ L 4

5 6

7

¼ L

L

½ L

圖 3-15 無干擾及障礙之環境下之測試方式 (資料來源：本研究整理)

（三）實驗對象及測試環境

本研究實驗對象包括 RFID Tag 基本測試、實驗室測試及分別於構件生產工廠與構 件吊裝工地將 RFID Tag 貼於構件牆板及貼於構件樓板等的實驗，其示意圖如下圖所示 (圖 3-16 至圖 3-19)。

圖 3-16 工廠 RFID Tag 讀取 (資料來源：本研究整理)

圖 3-17 現場 RFID Tag 讀取（1）

(資料來源：本研究整理)

圖 3-18 現場 RFID Tag 讀取（2）

(資料來源：本研究整理)

圖 3-19 現場 RFID Tag 讀取（3）

(資料來源：本研究整理)

（四）實驗儀器

有關 RFID 設備之選用，本研究針對營建產業特性及需求進行評估，考慮因素如 以下所述：

（A） Tag 種類：主要考慮貼附環境及讀取效果而選擇客製化 RFID Tag。

（B） 儲存資料項目：考慮資料內容是否需要全部存放於 Tag 有限之儲存空間，或是 利用 Tag UID 存放索引，在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。

（C） 資料保密性：考慮資料之內容是否需要加密，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。

（D） 決定訊號讀取距離之範圍：根據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。

（E） 標籤封裝方式及植入位置：同樣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。

（F） 讀取器種類及讀取能力：本階段考慮讀取器是否需具備行動性，以及標籤是否 需在同一時間被讀取，以決定使用固定式或手持式讀取器。

（G） 使用頻率：選擇適合之頻率波段。

（H） 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 設備篩選，因應工地現場人員之需求，本計畫選用攜 帶方便、行動性高之 RFID 讀取器，配合掌上型電腦(UMPC)進行施工現場資料處理，

其設備如圖 3-20~圖 3-22 所示。

圖 3-20 Imping RFID Reader

表 3-2 實驗結果 標籤在生命週期各階段之 Read/Write 畫面、資料讀/寫位置與長度，以符合生命週期各 階段之作業需求。