RFID基本特質(zhì)為無(wú)線電波，易受金屬干擾。尤其是UHF頻段之無(wú)線電波RFID標(biāo)簽，若未經(jīng)特殊設(shè)計(jì)，其讀取效果極差。構(gòu)件以鋼為材質(zhì)，若想要在鋼質(zhì)構(gòu)件之施工場(chǎng)合中應(yīng)用RFID，鋼質(zhì)構(gòu)件對(duì)RFID效能之影響，為必須了解與克服之問(wèn)題。 

基本性能測(cè)試 

前提： 

1、RFID標(biāo)簽種類很多，本次驗(yàn)證測(cè)試以鋼構(gòu)建材為主，故使用金屬表面專用標(biāo)簽。目前市面上仍無(wú)混凝土專用之標(biāo)簽，故混凝土測(cè)試亦采同樣之標(biāo)簽。  
2、基本性能測(cè)試時(shí)尚未安裝RFID標(biāo)簽于應(yīng)用物體(鋼構(gòu)、混凝土)上，測(cè)試四周環(huán)境無(wú)其它無(wú)線電波源，或其他足以干擾、反射電波之物件。 
3、由于RFID標(biāo)簽與reader之相對(duì)角度會(huì)影響其讀取效能，測(cè)試時(shí)，采水平及垂直兩種方式測(cè)試。 
4、典型之RFID reader完整場(chǎng)型為一3度空間之梨型。限于本次測(cè)試之設(shè)備及器具，無(wú)法量取完整之場(chǎng)型。故采水平面及鉛直面上之場(chǎng)型為代表。 

驗(yàn)測(cè)內(nèi)容 

1、基本場(chǎng)型測(cè)試 
將tag及reader置于無(wú)干擾及障礙之環(huán)境下，測(cè)試其無(wú)線電反射場(chǎng)型(Profile)。 

圖1、 無(wú)線電反射基本場(chǎng)型 

由于完整3D場(chǎng)型測(cè)試不易，故以X-Y 平面及X-Z平面各取7點(diǎn)量測(cè)其最大可讀取位置來(lái)描繪其大致場(chǎng)型，如上圖所示。測(cè)試固定式reader時(shí)，固定reader然后移動(dòng)tag；測(cè)試手持式或PDA reader時(shí)，固定tag然后移動(dòng)reader。讀取時(shí)，reader 及 tag 間采最佳之相對(duì)角度。測(cè)試時(shí)，reader/tag不應(yīng)接觸地面，以避免地面干擾。 

量測(cè)方式如下圖所示(以X-Y平面為例)： 

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

圖2、基本場(chǎng)型量測(cè)點(diǎn) 

2、基本寫入測(cè)試 

將tag及reader置于無(wú)干擾及障礙之環(huán)境下，測(cè)試其資料寫入之效能。測(cè)試固定式reader時(shí)，固定reader然后移動(dòng)tag，測(cè)試手持式或PDA時(shí)，固定tag然后移動(dòng)reader。不考慮場(chǎng)型，每個(gè)Tag至少寫入20次以測(cè)試寫入之成功率。  

結(jié)論 

1、就基本場(chǎng)型測(cè)試結(jié)果來(lái)看，固定式reader之讀取距離遠(yuǎn)大于手持式reader。在可讀取之距離內(nèi)，其讀取范圍亦較手持式來(lái)得大。 
2、就 ISO規(guī)格及EPC Gen2規(guī)格之結(jié)果來(lái)看，EPC Gen2規(guī)格之效能亦遠(yuǎn)較ISO規(guī)格之效能為佳。 
3、同一reader，讀取之范圍均大于寫入之范圍。 
4、標(biāo)簽與reader相對(duì)之方向角度對(duì)讀取范圍有相當(dāng)大之影響，若方向不對(duì)，則其效果將大幅降低。 

驗(yàn)證系統(tǒng)測(cè)試分析
 
驗(yàn)證需求功能評(píng)估 

本驗(yàn)證利用RFID技術(shù)，建立鋼構(gòu)吊裝監(jiān)控管制架構(gòu)與作業(yè)內(nèi)容，以收集、管理及整合各階段資訊，有效提升吊裝作業(yè)施工效率。因此，必需建立一套R(shí)FID鋼骨吊裝時(shí)程監(jiān)控資訊整合系統(tǒng)，來(lái)控管所有相關(guān)事項(xiàng)，包括： 構(gòu)件進(jìn)場(chǎng)作業(yè)、吊裝準(zhǔn)備作業(yè)、構(gòu)件吊裝作業(yè)、構(gòu)件安裝作業(yè)、進(jìn)度控管作業(yè)等。為支援上述作業(yè)，所需相關(guān)之功能分述如下： 

1、無(wú)線傳輸系統(tǒng)之運(yùn)用 
有鑒于營(yíng)造工地施工環(huán)境不佳，基地面積往往有一定之規(guī)模，而工程施工面隨著施工進(jìn)度、作業(yè)項(xiàng)目的推展，而成水平面與垂直面之變動(dòng)，使得工地現(xiàn)場(chǎng)資料來(lái)源，不斷隨著工程進(jìn)度在改變。資料輸入辨識(shí)與傳輸若是透過(guò)線路傳送往往易造成中斷與不便，尤其是經(jīng)常性移動(dòng)之機(jī)具或物料，其資料傳輸更為不易。在這種情況下，必須采用無(wú)線傳輸系統(tǒng)來(lái)處理工地各作業(yè)之相關(guān)資料。 

2、基本資料庫(kù) 
吊裝作業(yè)之各項(xiàng)基本資料，必須先建立于系統(tǒng)中來(lái)比對(duì)控管。這些資料在后續(xù)之作業(yè)中，可能會(huì)被修改更新。所儲(chǔ)存之各項(xiàng)基本資料，包括屬于專案之基本資料(如專案名稱、代號(hào)、起始日期、完成日期、工作項(xiàng)目、進(jìn)度等)，構(gòu)件之基本資料(規(guī)格、編號(hào)、ID、吊裝日期、次序…)等。 

3、專案管理 
以每項(xiàng)吊裝工程作為一個(gè)專案，作為后續(xù)所有作業(yè)管理之基礎(chǔ)。專案管理模組提供使用者新增、開(kāi)啟、修改工程專案之功能，以及構(gòu)件時(shí)程資料、圖形資料與系統(tǒng)資料庫(kù)之間連結(jié)等相關(guān)設(shè)定，以供系統(tǒng)后續(xù)進(jìn)行吊裝作業(yè)之運(yùn)作。 

4、排程與進(jìn)度監(jiān)控 
每項(xiàng)吊裝作業(yè)必須先進(jìn)行吊裝方式及吊裝次序之規(guī)劃。使用者進(jìn)行吊裝作業(yè)排程規(guī)劃后，實(shí)際吊裝施工時(shí)即按照該規(guī)劃進(jìn)行吊裝作業(yè)。同時(shí)，吊裝作業(yè)之預(yù)定時(shí)程與實(shí)際進(jìn)度，也必須能加以控管，施工人員也能隨時(shí)查詢及更新施工進(jìn)度。 

5、吊裝作業(yè) 
施工人員于工地現(xiàn)場(chǎng)，透過(guò)操作簡(jiǎn)易之介面，以reader讀取構(gòu)件上Tag，進(jìn)行構(gòu)件之登錄、確認(rèn)、構(gòu)件基本資訊查詢、儲(chǔ)存區(qū)域及吊裝位置查詢、進(jìn)度回報(bào)等工作。 

6、圖形化介面 
提功使用者簡(jiǎn)易之圖形介面，將吊裝作業(yè)與圖形顯示查詢整合在同一操作介面下，供管理者直接以圖形點(diǎn)選方式進(jìn)行吊裝作業(yè)或進(jìn)度查詢。 

驗(yàn)證系統(tǒng)架構(gòu) 

依現(xiàn)場(chǎng)吊裝作業(yè)管理需求，施工時(shí)程監(jiān)控管制架構(gòu)如下圖所示： 

圖3 、驗(yàn)證系統(tǒng)架構(gòu) 

在此架構(gòu)下，工地現(xiàn)場(chǎng)遠(yuǎn)端資料為分散收集方式，再透過(guò)無(wú)線傳輸，將資料傳至現(xiàn)場(chǎng)管制中心，進(jìn)行構(gòu)件查詢與現(xiàn)場(chǎng)吊裝即時(shí)監(jiān)控。此作業(yè)架構(gòu)包含二部份：「現(xiàn)場(chǎng)管制中心」之建置及「鋼骨構(gòu)件資料收集」，分述如下： 

1、現(xiàn)場(chǎng)管制中心 
設(shè)置于工地辦公室內(nèi)，工地現(xiàn)場(chǎng)構(gòu)件tag資料，經(jīng)RFID Reader讀取后，以無(wú)線電波傳遞方式將所讀取之構(gòu)件碼傳回，存入資料庫(kù)中，以便進(jìn)行后續(xù)之構(gòu)件吊裝控管相關(guān)作業(yè)。此中心為構(gòu)件碼資訊讀取、傳遞與輸入查詢之伺服端，亦為「RFID鋼骨吊裝時(shí)程監(jiān)控資訊整合系統(tǒng)」之管制中樞。
 
2、鋼骨構(gòu)件RFID資料收集 
在資料來(lái)源處使用手持式reader讀取或手動(dòng)輸入構(gòu)件碼后，即時(shí)以無(wú)線電波傳輸至現(xiàn)場(chǎng)管制中心。本架構(gòu)中，構(gòu)件碼資料來(lái)源分別應(yīng)用在「工地出入口─構(gòu)件入場(chǎng)登錄」與「工地構(gòu)件儲(chǔ)存區(qū)─構(gòu)件預(yù)備吊裝登錄」兩個(gè)階段。資料收集時(shí)，首先使用RFID reader讀取構(gòu)件上之tag，經(jīng)由無(wú)線網(wǎng)路傳輸，構(gòu)件碼資料傳回主電腦，以進(jìn)行后續(xù)之資料搜尋及監(jiān)控作業(yè)。 

就以軟體本身架構(gòu)來(lái)看，系統(tǒng)分成「對(duì)話介面」、「資料管理」與「模式管理」三部分如圖4所示： 

1. 對(duì)話介面「對(duì)話介面」系使用者與系統(tǒng)間溝通之主要管道，亦稱之為「使用者介面」(User Interface)，設(shè)計(jì)時(shí)系從使用者的角度來(lái)建構(gòu)系統(tǒng)，以確保使用者操作時(shí)之親善性，同時(shí)有效地傳達(dá)控制指令與變數(shù)。

圖 4、吊裝監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)

2. 資料管理 
系統(tǒng)之文字及數(shù)值等資料均是以資料庫(kù)的形態(tài)儲(chǔ)存，并且以關(guān)聯(lián)式資料庫(kù)(Relational Database)來(lái)連結(jié)不同資料庫(kù)間的資料，再運(yùn)用資料庫(kù)結(jié)構(gòu)式查詢語(yǔ)言(Structured Query Language, SQL)，以Select、From、Where、Order By等組合子句進(jìn)行存／取、查詢、修改、刪除及新增資料庫(kù)中的資料，進(jìn)而達(dá)到資料管理的功能。  

3. 模式管理 
系統(tǒng)之模式均以模式庫(kù)的形態(tài)存在，而且各個(gè)模式均可配合資料的改變來(lái)更新模式中的參數(shù)，使模式能夠因應(yīng)現(xiàn)實(shí)狀況的改變，同時(shí)亦可反復(fù)執(zhí)行指定模式，確保使用者可以得到所需之決策支援，進(jìn)而達(dá)成模式管理的功能。系統(tǒng)目前之模式有： 吊裝作業(yè)、專案管理、排程與進(jìn)度監(jiān)控及圖形化吊裝作業(yè)。 

一、 驗(yàn)證系統(tǒng)布署 

「現(xiàn)場(chǎng)管制中心」其所需硬體設(shè)備，如圖5所示：RFID鋼骨吊裝時(shí)程監(jiān)控資訊整合系統(tǒng)于主電腦中執(zhí)行，主電腦連接網(wǎng)路系統(tǒng)。無(wú)線網(wǎng)路基地臺(tái)亦連接網(wǎng)路系統(tǒng)，作為與手持式讀取器連接之通道。

圖 5、現(xiàn)場(chǎng)管制中心硬體設(shè)備

「鋼骨構(gòu)件資料收集」其所需硬體設(shè)備，如圖6所示：

其中無(wú)線網(wǎng)路基地臺(tái)須先行架設(shè)，手持式讀取器以其本身之無(wú)線通訊功能透過(guò)無(wú)線網(wǎng)路基地臺(tái)，與主電腦溝通。驗(yàn)測(cè)之對(duì)象為大小不等之結(jié)構(gòu)用鋼梁，并將RFID標(biāo)簽貼附于鋼梁之腹部及翼部。此外，于混凝土試體中不同位置，植入RFID標(biāo)簽，再進(jìn)行驗(yàn)測(cè)。

圖6、鋼骨構(gòu)件資料收集所需硬體設(shè)備