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研究生: 卓家良
Jia-Liang Jhuo
論文名稱: 無線射頻辨識於建築物管線定位管理之研究
Identification of Pipeline Locations for Building Remodeling Using RFID
指導教授: 鄭明淵
Min-Yuan Cheng
口試委員: 周瑞生
Ruei-sheng Jhou
葉世文
Shih-wun Ye
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工程學院 - 營建工程系
Department of Civil and Construction Engineering
論文出版年: 2008
畢業學年度: 96
語文別: 中文
論文頁數: 137
中文關鍵詞: RFID建築物管線定位技術
外文關鍵詞: RFID, Building Pipeline, Location
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  • 隨著建築物使用時間增加,一旦管線出現破裂、老化,常因管線定位問題,必需大範圍打除或開挖以找尋正確的管線位置,稍有不慎可能傷害其他管線,因此,若能在管線維護時正確偵測出欲維修管線之位置,將有助於管線維修工程之效率,降低施工錯誤之浪費。
    本研究利用RFID標籤重覆讀寫的功能,記錄、更新管線基本資訊等特色,發展「建築物管線定位之RFID應用模式」,並於實驗室與工地現場針對乾溼式隔間牆,及不同牆版材質與表面裝修,進行標籤可讀最遠距離與標籤可讀辨識範圍試驗,依此測試標籤辨識效能。
    最後,參考應用模式之試驗數據,及依據使用者需求建構「RFID建築物管線定位資訊系統」。本系統透過迷你手持電腦搭配RFID讀取器辨識管線基本資訊,以無線網路進行資料傳輸,並結合建築物管線定位機制,輔助使用者由遠到近慢慢逼近牆版直到定位出管線位置為止,並於牆面上繪製出管線確切位置走向,便於管線維護人員正確進行牆面鑿除,減少誤挖管線之疏失。
    綜言之,本研究藉由RFID技術應用在管線定位追蹤上,可減少大量的時間於管線追踨與定位,並確保打除或開挖不會傷及其他管線,大幅降低所需成本,以及提昇建築物管線施工維修效率。


    Once the pipes rupture, it is difficult to locate the damaged location correctly but by the wide range excavation. However, it will damage other pipes cautious less. Therefore, it is helpful and effective if it is possible to locate the damage pipes correctly while doing the regular pipe maintenance.
    In this research which uses RFID mark function of repeated read and write to record and renew pipes information and to develop RFID application model of building pipes locating. Furthermore, this research also tested the mark identity efficiency by applying RFID mark to wall in site with different material.
    Finally, reference the testing numbers of applied models and construct RFID building pipe locating information system based on users demands. This system depends on notebook and RFID reading machine to identify pipes information, wireless data translation, and combine pipes locating function to assist user locate damages gradually. In addition, to avoid the error of evacuation, RFID can also plot the pipe systems location and direction correctly. This research applied RFID on pipes locating and tracking to avoid time and money consuming.

    第一章 緒論I 1.1 研究動機1 1.2 研究目的2 1.3 研究範圍與限制3 1.4 研究內容與流程4 1.4.1 研究內容4 1.4.2 研究方法與流程6 1.5 論文架構8 第二章 文獻回顧10 2.1無線射頻辨識技術簡介與應用10 2.1.1自動辨識技術之發展10 2.1.2無線射頻辨識技術之簡介13 2.1.3無線射頻辨識技術於營建業之應用19 2.2建築物管線管理22 2.2.1 建築物管線維護管理22 2.2.2 建築物管線分類23 2.3定位技術26 2.3.1以感測網路為基礎之定位技術26 2.3.2 即時定位系統29 2.3.3 三點定位技術31 2.3.4 管線定位技術於國內外之發展現況33 第三章 建築物管線定位RFID應用模式之基礎架構35 3.1建築物管線定位RFID應用模式之發展步驟35 3.2建築物管線植入RFID定位標籤機制36 3.3建築物管線定位編碼方式與原則38 3.4 RFID無線傳輸系統架構39 第四章 建築物管線定位RFID應用模式之模式建立43 4.1辨識效能試驗階段43 4.1.1可讀最遠距離試驗44 4.1.2標籤可讀辨識範圍試驗50 4.2工地現場驗證59 4.3建立建築物管線定位之RFID應用模式65 4.3.1 建立乾式與溼式隔間牆施作之應用流程66 4.3.2 建立建築物管線定位機制74 4.3.3 建立建築物管線定位之RFID應用模式79 4.4發展RFID管線定位輔助程式83 4.4.1 研擬系統發展概念83 4.4.1.1 對話介面84 4.4.1.2 資料管理85 4.4.1.3 模式管理85 4.4.2使用者需求定義86 4.4.3系統開發工具與功能架構87 4.4.4 系統功能規劃與發展89 4.4.4.1 管線標籤寫入模組90 4.4.4.2 建物管線讀取模組91 4.4.4.3 綜合查詢93 4.4.4.4 設備與辨識範圍設定94 4.4.4.5 系統管理96 第五章 系統操作示範97 5.1 系統主畫面與功能選單97 5.2 RFID建築物管線定位資訊系統執行流程98 5.2.1 管線標籤寫入模組99 5.2.2 建物管線讀取模組100 5.2.3 綜合查詢105 5.2.4 設備與辨識範圍設定106 5.2.5 系統管理107 第六章 結論與建議112 6.1 結論112 6.2 建議與未來研究方向113 參考文獻114 圖目錄 圖1.1研究範圍4 圖1.2研究內容4 圖1.3研究流程6 圖2.1標準條碼39碼(CODE 39)範例11 圖2.2 RFID之操作方式13 圖2.3鈕扣式RFID Tag14 圖2.4鑰匙式RFID Tag14 圖2.5卡片式RFID Tag14 圖2.6內建式天線佈線圖16 圖2.7傳統條碼18 圖2.8構件基本資料顯示19 圖2.9 PDA即時訂料19 圖2.10構件入庫管理20 圖2.11構件出庫管理20 圖2.12 RFID Tag置於預鑄牆20 圖2.13 RFID Tag置於預鑄SC構件20 圖2.14工程師即時回饋資訊20 圖2.15工程師依圖說進行自主檢查20 圖2.16設施使用管理流程22 圖2.17建築修繕週期23 圖2.18設備管路系統分類圖24 圖2.19三點定位示意圖32 圖2.20 RFID結合三點定位技術示意圖32 圖3.1建築物管線定位RFID應用模式之發展步驟36 圖3.2 RFID建築物管線定位技術概念圖37 圖3.3建築物管線材質編碼38 圖3.4建築物管線編碼架構圖39 圖3.5 RFID結合無線網路資料傳輸系統架構圖40 圖3.6 Impinj RFID讀取器41 圖3.7市售圓形極化天線41 圖3.8華碩M2BH72300(R2Hv)迷你手持電腦41 圖3.9 RFID束帶標籤41 圖4.1可讀最遠距離試驗示意圖45 圖4.2牆版裝修(粉刷油漆)可讀最遠距離點線圖47 圖4.3牆版裝修(貼磁磚)可讀最遠距離點線圖49 圖4.4標籤固定在牆板後方示意圖51 圖4.5天線於牆版正前方試驗示意圖51 圖4.6天線規格51 圖4.7標籤可讀辨識範圍試驗示意圖51 圖4.8矽酸鈣板6㎜(粉刷油漆)標籤可讀辨識範圍之試驗數據52 圖4.9矽酸鈣板6㎜(貼磁磚)標籤可讀辨識範圍之試驗數據52 圖4.10矽酸鈣板9㎜(粉刷油漆)標籤可讀辨識範圍之試驗數據53 圖4.11矽酸鈣板9㎜(貼磁磚)標籤可讀辨識範圍之試驗數據53 圖4.12矽酸鈣板12㎜(粉刷油漆)標籤可讀辨識範圍之試驗數據54 圖4.13矽酸鈣板12㎜(貼磁磚)標籤可讀辨識範圍之試驗數據54 圖4.14石膏板9㎜(粉刷油漆)標籤可讀辨識範圍之試驗數據55 圖4.15石膏板9㎜(貼磁磚)標籤可讀辨識範圍之試驗數據55 圖4.16石膏板12㎜(粉刷油漆)標籤可讀辨識範圍之試驗數據56 圖4.17石膏板12㎜(貼磁磚)標籤可讀辨識範圍之試驗數據56 圖4.18纖維水泥板6㎜(粉刷油漆)標籤可讀辨識範圍之試驗數據57 圖4.19纖維水泥板6㎜(貼磁磚)標籤可讀辨識範圍之試驗數據57 圖4.20水泥板12㎜(粉刷油漆)標籤可讀辨識範圍之試驗數據58 圖4.21水泥板12㎜(貼磁磚)標籤可讀辨識範圍之試驗數據58 圖4.22光圈旋轉軸上之辨識範圍直徑值60 圖4.23手電筒架於腳架之示意圖60 圖4.24手電筒光圈投射於牆面上之示意圖60 圖4.25乾式隔間牆之工地現場驗證試驗61 圖4.26工地現場驗證手電筒投射61 圖4.27矽酸鈣板9㎜(粉刷油漆)標籤可讀辨識範圍之工地現場驗證試驗數據61 圖4.28石膏版9㎜(粉刷油漆)標籤可讀辨識範圍之工地現場驗證試驗數據62 圖4.29溼式隔間牆面63 圖4.30透明小水管包裹RFID束帶標籤63 圖4.31膠布包裹RFID束帶標籤63 圖4.32溼式隔間牆之工地現場驗證63 圖4.33溼式隔間牆之標籤可讀辨識範圍試驗數據65 圖4.34乾式隔間牆之應用流程66 圖4.35乾式隔間牆之放樣67 圖4.36乾式隔間牆之上下及立柱角材按裝68 圖4.37乾式隔間牆之第一面封版68 圖4.38乾式隔間牆之系統將資訊寫入束帶標籤69 圖4.39乾式隔間牆之各接點與轉折點綁上束帶標籤69 圖4.40乾式隔間牆之隔音熱棉填充69 圖4.41乾式隔間牆之第二面封版70 圖4.42乾式隔間牆之石膏批土70 圖4.43溼式隔間牆之應用流程71 圖4.44溼式隔間牆之前置作業72 圖4.45溼式隔間牆之放樣72 圖4.46溼式隔間牆之拉垂直水平線後砌磚73 圖4.47溼式隔間牆之管路埋設73 圖4.48溼式隔間牆之系統將資訊寫入束帶標籤74 圖4.49溼式隔間牆之各接點與轉折點綁上束帶標籤74 圖4.50 RFID建築物管線定位辨識施作說明圖75 圖4.51 RFID建築物管線定位縮小辨識範圍施作示意圖(一)76 圖4.52 RFID建築物管線定位縮小辨識範圍施作示意圖(二)76 圖4.53 RFID建築物管線定位縮小辨識範圍施作示意圖(三)76 圖4.54建築物管線定位機制流程圖77 圖4.55管線辨識涵蓋範圍之示意圖79 圖4.56建築物管線營造施工階段之作業流程與RFID應用80 圖4.57建築物管線使用維護階段之作業流程與RFID應用82 圖4.58系統初步規劃工作及流程83 圖4.59系統發展概念示意圖84 圖4.60系統作業環境88 圖4.61系統架構89 圖4.62系統功能架構90 圖4.63管線標籤寫入模組發展流程91 圖4.64建物管線讀取模組發展流程92 圖4.65綜合查詢發展流程94 圖4.66設備與辨識範圍發展流程95 圖4.67系統管理發展流程96 圖5.1系統使用者登入97 圖5.2系統驗證97 圖5.3系統首頁98 圖5.4管線標籤寫入模組99 圖5.5步驟使用說明100 圖5.6建物管線讀取模組之環境設定功能101 圖5.7建物管線讀取模組之一般性偵測管線種類選擇102 圖5.8建物管線讀取模組之一般性偵測UID讀取103 圖5.9建物管線讀取模組之參考數據顯示104 圖5.10偵測到管線節點UID建議105 圖5.11未偵測到管線節點UID建議(一)105 圖5.12未偵測到管線節點UID建議(二)105 圖5.13綜合查詢106 圖5.14設備與辨識範圍設定107 圖5.15系統管理之子功能選項108 圖5.16系統管理之人員資料新增109 圖5.17系統管理之人員資料刪除110 圖5.18系統管理之人員資料修改(一)111 圖5.19系統管理之人員資料修改(二)111 表目錄 表2.1自動辨識系統之比較12 表2.2 RFID依記憶體讀寫功能區分型式15 表2.3 RFID依使用頻率不同區分型式16 表2.4無線射頻辨識技術之優缺點17 表2.5條碼與RFID之比較18 表2.6明管、暗管系統比較表24 表2.7各種管線材質用途與使用年限25 表2.8各種管線種類優缺點26 表2.9建築物管線相關研究彙整33 表3.1建築物管線定位所需資訊40 表3.2 RFID硬體設備資料41 表4.1建築物管線定位之相關影響因子44 表4.2牆版裝修(粉刷油漆)可讀最遠距離試驗數據46 表4.3牆版裝修(貼磁磚)可讀最遠距離試驗數據48 表4.4功率轉換50 表4.5工地現場驗證與實驗室試驗數據之比較表62 表4.6溼式隔間牆於工地現場驗證試驗之最遠可讀距離數據64

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