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研究生: 陳建通
Chen, Chien - Tung
論文名稱: 無線射頻辨識(RFID)整合4D技術於開放式建築即時監控系統之應用
Radio Frequency Identification (RFID) Integrated 4D Monitoring System for Open Building Construction
指導教授: 鄭明淵
Min-Yuan Cheng
口試委員: 黃榮堯
none
謝佑明
none
何明錦
none
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: 2007
畢業學年度: 95
語文別: 中文
論文頁數: 140
中文關鍵詞: RFID開放式建築4D生命週期
外文關鍵詞: The relevant researches of the open building the, staff member of different working field work in, they have only data (Figure, Word) to contact each other. It’s very easy to, combine the 3D figure with the time factor to bu, and control the construction schedule in the pha
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  • 台灣開放式建築理論相關研究逐漸走向實務應用,企圖加速本土性開發建築產品之研發。但因為其資訊交換界面多,造成溝通不易完整,而且資訊重複建置現象普遍,削弱了營建業產能及其品質提昇的成效。而隨著工程的進行,不同領域的工作人員於本身工作範圍內大部分只有資料(圖、文)之間溝通行為,對於資料認知的不同,很容易產生誤解,若能利用3D圖形結合時間要素,建構4D模型,於建物規劃時預先模擬工程進行,在施工過程完整掌握施工規劃,找出計劃與實際的偏差,減少試誤過程,有助於工法之開發與應用。
    本研究利用開放式建築構件開放性及再利用等特色,配合RFID及電腦科技,發展「開放式建築生命週期之RFID應用模式」,並依此模式建構「RFID開放式建築監控資訊整合系統」,本系統透過UMPC搭配RFID讀取器辨識構件基本資訊,以無線網路進行資料傳輸,並結合4D CAD動態圖形技術及時程控制專案管理技術,以開放式建築為研究對象,建立生命週期之供應鏈管理資訊整合技術。以系統化監控方式,有效追蹤與掌握施工進度,減少因人為辨識及工程介面複雜所造成資訊傳遞錯誤之問題,改善構件資料之收集方式,取代目前工程監控管理方式,以提昇整體施工效率。


    The relevant researches of the open building theory in Taiwan move towards real application gradually that attempts to accelerate the research and development of the local development building products. However numerous types of information exchange interface causes communicate incomplete and information reconstruction generally and weaken the production and quality of building. In the proceeding of project, staff member of different working field work in one’s range, they have only data (Figure, Word) to contact each other. It’s very easy to misunderstand as a result of the different judgment of data. In order to reduce the misunderstanding and contribute to the development and application of the process construction technique, combine the 3D figure with the time factor to build 4D virtual reality model and construct the simulation of project in the phase of designing and planning, and control the construction schedule in the phase of building.
    This research utilizes such characteristics as component opening and recycled of open building. It collaborate RFID and computer technology to develop the “RFID application model of Open Building life cycle “. According to this model can be constructed “RFID+4D monitor system for Open Building Construction“ , this system applies UMPC in accordance with RFID reading device to identify the basic information of component by wireless transmission base on 4D CAD dynamic graph and project management technology. Since this study focuses on open building, the life cycle of supply chain management information system is needed to be developed. In order to track & control the construction schedule efficiently, to reduce the information transmission error and to improve data collection process efficiently and effectively. The systematized monitor method and artificial identification are applied to support the development of supply chain management information system.

    目 錄I 圖 目 錄IV 表 目 錄X 第一章 緒論1 1.1 研究動機1 1.2 研究目的2 1.3 研究範圍與限制4 1.4 研究內容與流程5 1.4.1 研究內容5 1.4.2 研究方法與流程6 1.5 論文架構9 第二章 文獻回顧11 2.1 無線射頻辨識技術簡介與應用11 2.1.1 自動辨識技術之發展11 2.1.2 無線射頻辨識技術之簡介14 2.1.3 無線射頻辨識技術於營建業之應用19 2.2 開放式建築(Open Building)22 2.2.1 開放式建築(Open Building)之基本理念及特性22 2.2.2 開放式建築(Open Building)於國外之發展現況25 2.2.3 開放式建築(Open Building)於國內之發展現況27 2.3 4D即時動態圖形顯示29 2.3.1 4D圖形視覺化溝通29 2.3.2 4D圖形技術於營造業之應用33 第三章 RFID於開放式建築監控資訊整合模式之建立37 3.1 開放式建築構件規劃及RFID無線傳輸系統37 3.1.1 開放式建築系統化構件37 3.1.2 開放式建築構件編碼方式與原則40 3.1.3 RFID無線傳輸系統之運用43 3.2 RFID無線傳輸系統於開放式建築各階段之規劃與整合46 3.2.1 規劃設計階段46 3.2.2 生產製作階段48 3.2.3 營造施工階段50 3.2.4 使用維護階段52 3.2.5 循環再生階段54 3.3 開放式建築構件組裝監控作業內容56 3.4 4D圖形模擬構件組裝進度掌控59 3.4.1 DXF格式分析60 3.4.2 Java Applet應用模式64 3.4.3 開放式建築結合4D圖形顯示架構65 第四章 系統規劃與發展69 4.1 研擬系統發展概念69 4.1.1 對話介面70 4.1.2 資料管理71 4.1.3 模式管理71 4.2 使用者需求定義73 4.3 系統開發工具與功能架構74 4.4 系統功能規劃與發展77 4.4.1 用戶端子系統78 4.4.2 伺服端子系統78 4.4.2.1 專案管理模組79 4.4.2.2 規劃設計模組80 4.4.2.3 生產製造模組83 4.4.2.4 營造施工模組85 4.4.2.5 使用維護模組89 4.4.2.6 循環再生模組92 4.4.3 構件組裝資料庫93 第五章 系統操作示範95 5.1 系統主畫面與功能選單95 5.1.1 伺服端系統畫面與功能總覽95 5.2 伺服端─開放式建築組裝監控系統執行流程97 5.2.1 專案管理模組97 5.2.2 規劃設計模組99 5.2.3 生產製造模組102 5.2.4 營造施工模組103 5.2.5 使用維護模組115 5.2.6 循環再生模組118 第六章 結論與建議121 6.1 結論121 6.2 建議123 參考文獻125 圖目錄 圖1.1 研究範圍5 圖1.2 研究內容6 圖1.3 研究流程圖7 圖2.1標準條碼39碼(CODE 39)範例12 圖2.2 RFID之操作方式14 圖2.3鈕扣式RFID Tag15 圖2.4鑰匙式RFID Tag15 圖2.5卡片式RFID Tag15 圖2.6內建式天線佈線圖17 圖2.7傳統條碼19 圖2.8構件基本資料顯示20 圖2.9 PDA即時訂料20 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21 圖2.13 RFID Tag置於預鑄SC構件21 圖2.14工程師即時回饋資訊21 圖2.15工程師依圖說進行自主檢查21 圖2.16兩階段供給示意圖23 圖2.17構件層級化示意圖23 圖2.18開放式建築構件分類24 圖2.19 Next 21實驗住宅25 圖2.20 Next 21實驗住宅(續)25 圖2.21框架系統26 圖2.22各建築構件系統關係26 圖2.23住戶單元變更26 圖2.24住戶單元設計26 圖2.25 Matura系統(上層)27 圖2.26 Matura系統(下層)27 圖2.27模距化設計27 圖2.28插合27 圖2.29模距系統規劃28 圖2.30可動隔間牆系統28 圖2.31台科一號外觀28 圖2.32台科一號外觀(續)28 圖2.33系統層級化29 圖2.34模距系統設計29 圖2.35 4D模組30 圖2.36 4D工程進度模擬執行流程32 圖2.37 4D建造模擬(重繪自莊淳凱,2004)32 圖2.38 4D視覺化決策輔助系統34 圖2.39 3D顯示Activity內容36 圖2.40施工計畫隨時間之變化以顏色表示36 圖2.41 4D展示之時間軸36 圖2.42 4D展示打樁施工計畫36 圖2.43 4D展示鋼梁施工計畫36 圖2.44 4D展示大樓結構體已完成36 圖2.45 4D展示局部樓層施工計畫36 圖2.46顯示施工進度與施工計畫差異36 圖3.1 螺栓接合結點設計38 圖3.2 預鑄RC乾式接合設計38 圖3.3 一般市面上常見之輕型鋼材料38 圖3.4 產品循環使用機制39 圖3.5 構件全數拆除與組裝系統39 圖3.6 樓層結構平面圖41 圖3.7 構件類別編碼42 圖3.8 構件編碼架構圖43 圖3.9 RFID結合無線網路資料傳輸系統架構圖44 圖3.10 RFID讀取器(USB介面)45 圖3.11 UMPC(含無線網卡)45 圖3.12 RFID讀取器+UMPC45 圖3.13 RFID Tag(ISO15693)45 圖3.14 開放式建築初步作業流程47 圖3.15 傳統建築與開放式建築執行流程48 圖3.16 開放式建築運輸計畫過程49 圖3.17 密閉式車輛49 圖3.18 開放式車輛49 圖3.19 構件堆疊示意圖50 圖3.20 現場構件運載方式50 圖3.21 組裝時程監控架構51 圖3.22 支架體構件資訊轉換示意圖53 圖3.23 開放式建築編碼資訊整合圖55 圖3.24 構件組裝時程監控系統資訊流程56 圖3.25 現場構件儲存區規劃58 圖3.26 開放式建築構件時程推估架構圖59 圖3.27 DXF檔案格式架構圖61 圖3.28 圖形物件修改位址63 圖3.29 DXF Viewer65 圖3.30 Java 3D Viewer65 圖3.31 網頁執行Java物件65 圖3.32 電腦為JVM狀態65 圖3.33 4D動態圖形開發架構圖66 圖4.1 系統初步規劃工作及流程69 圖4.2 系統發展概念示意圖70 圖4.3 系統模式與資料庫關聯示意73 圖4.4 系統作業環境75 圖4.5 系統架構75 圖4.6 系統功能架構78 圖4.7 RFID Reader讀取Tag UID之運作架構圖78 圖4.8 專案管理模組架構79 圖4.9 專案管理模組執行程序79 圖4.10 規劃設計模組架構80 圖4.11 規劃設計階段模組操作流程81 圖4.12 2D平面設計圖82 圖4.13 3D實體構件圖82 圖4.14 圖層規劃82 圖4.15 3D設計圖82 圖4.16 生產製造模組架構83 圖4.17 生產製造階段模組操作流程84 圖4.18 RFID Tag黏貼準則85 圖4.19 營造施工模組架構86 圖4.20 營造施工階段模組操作流程86 圖4.21 進度網圖與構件組裝資料庫之關聯88 圖4.22 使用維護模組架構89 圖4.23 使用維護階段模組操作流程90 圖4.24 循環再生模組架構92 圖4.25 循環再生階段模組操作流程93 圖5.1 伺服端系統使用者登入95 圖5.2 系統驗證95 圖5.3 系統首頁96 圖5.4 建立新專案(1/2)97 圖5.5 建立新專案(2/2)97 圖5.6 開啟專案98 圖5.7 修改專案98 圖5.8 刪除專案98 圖5.9 規劃設計模組功能99 圖5.10 構件編碼選擇100 圖5.11 動態顯示結果100 圖5.12 依樓層模擬顯示100 圖5.13 依施工天數模擬顯示100 圖5.14 基本資訊101 圖5.15 構件類型選擇101 圖5.16 構件資料編輯101 圖5.17 下載或開啟施工規範102 圖5.18 建物構件單價分析102 圖5.19 生產製造模組功能102 圖5.20 承包商資訊103 圖5.21 新增承包商功能103 圖5.22 構件生產資訊查詢103 圖5.23 RFID標籤黏貼準則103 圖5.24 營造施工模組功能104 圖5.25 構件儲存管理104 圖5.26 構件進場登入105 圖5.27 品質稽核紀錄105 圖5.28 品質稽核語彙105 圖5.29 構件儲存位置106 圖5.30 上傳儲存區域圖106 圖5.31 施工紀錄107 圖5.32 工程異常紀錄108 圖5.33 工程異常語彙108 圖5.34 設計參數108 圖5.35 構件名稱查詢109 圖5.36 文查圖功能109 圖5.37 下載或開啟細部詳圖110 圖5.38 開啟施工順序圖或立面圖110 圖5.39 構件細部詳圖110 圖5.40 建築立面圖110 圖5.41 單日組裝查詢111 圖5.42 已完成構件查詢112 圖5.43 構件狀態查詢113 圖5.44 圖查文功能113 圖5.45 構件進度113 圖5.46 連結Project軟體113 圖5.47 系統說明114 圖5.48 系統工法流程114 圖5.49 關於本系統114 圖5.50 使用維護模組功能115 圖5.51 構件查詢116 圖5.52 結構分析116 圖5.53 下載匯入SAP2000檔案116 圖5.54 連結SAP2000軟體117 圖5.55 SAP200重建結構117 圖5.56 門牌資訊(1/2)117 圖5.57 門牌資訊(2/2)117 圖5.58 標籤健康度118 圖5.59 循環再生模組功能118 圖5.60 系統拆除流程119 圖5.61 構件查詢119 表目錄 表2.1自動辨識系統之比較13 表2.2 RFID依記憶體讀寫功能區分型式16 表2.3 RFID依使用頻率不同區分型式17 表2.4無線射頻辨識技術之優缺點18 表2.5條碼與RFID之比較19 表2.6開放式建築特性24 表2.7電腦輔助軟體模組之優缺點31 表3.1 RFID硬體設備資料44 表4.1 構件進度狀態顏色分類87 表4.2 時程網圖資料表欄位88 表4.3 SAP2000所需資料說明91

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