TW201108165A - Automatic detecting system of wireless identification, sensing unit and method thereof - Google Patents

Description

201108165 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種橋樑及堤岸等水利設施安全之即時自 動監測系統，特別是關於射頻辨識之自動監測系統。 【先前技術】 橋樑的結構重點在於能承托橋面的人和車輛。橋樑上的 負荷主要由橋面承受，然後傳至地基。地基根據不同的橋樑 構造，亦有不同的設計。大多數承載車輛運輸的橋襟，皆會 擁有數個橋墩’以承受橋樑結構及其上面之載重。 台灣地區橋樑總數已超過23,690座，其中橋齡逾2〇年 以上者約達46·2%(交通部96年底統計資料），可知多數橋梁 已逐漸邁向老劣化之階段，其橋樑結構之安全評估和災^預 防為相當重要的一拜 諸如：地震、颱風、 環。然而，台灣地區之先天環境極為惡劣， 、海水侵蝕等因素，都會對橋樑結構造成 破壞，當橋的地基關圍土壤被水沖刷或地震造成河床變化 而裸露時，就可能會因河水的沖擊造成橋缴位移，^導致

而使橋樑觸。造絲名人㈣亡及交通不便。 、傳統職齡全評倾派專人進行檢查， 7把风造成之 成橋位移 維護或‘ 一 影響， 儀器及丈量方式做橋樑結構及其地基 ^進仃檢查，利用各類 之安全性評估’再施以

201108165 【發明内容】 本發明提供一射頻辨識之自動監測系統，其包含複數個 感測部以及一監測部。 複數個感測部垂直間隔排列位於監測物周圍的土層中， 該監測物可為橋墩或堤防，每一感測部為一球狀中空體，且 分別包括-射頻辨識裝置、―電池一運動感測器以及重心 維持裝置。

射頻辨識裝置具有-天線以及—特定序號，電池與射頻 辨識裝置雜連接’運_·又與電池餘連接運動 測器用以感測感測部之運動…旦感卿發生移動、震 旋轉等運動’運動❹】詩關立概綱。 一 重心維持裝置控制感卿的重心維持於相騎頻辨識裝 置之天線的相反方向’以利射頻辨識裝置傳輸訊號良好°。 監測部位於監_觸，其包含—棘^、 以及一資料庫。 皿別；丨面 當運動感測器感測到感測部之運動，__ 頻辨識裝置進而利用天線傳送特二 =至續取I而使監測介面顯两應該特定序號之—感测資 讀取器可於同-時間讀取多個射頻辨識裝置 號，而監浙面也能立卿示#下 士疋序 否可能產生橋樑或狀崩塌危險。朗部 I料^估 每一次偵測的情況。 k貝枓庫紀: 本發明提供-橋齡全之即時自動H 災害或久___時’崎自_用1= 201108165 ，號將橋墩遭破壞之深度傳送至監測部或是中央管理單元， 管理者進轉$封雜樑或進行各齡全措施，避免哭害發 生。 ° 本發明更提供-堤Β$·安全之即時自動監⑽、統，當堤防 因周邊基礎之地底久經沖刷而有掏空地底土壤之可能，進而 產生潰堤時’纽會自動糊無線棚訊號將堤防下土壤 掏空之深度傳送至監卿或是巾央管理單元，管理者進而進 行各類安全措施，避免災害發生。

本發明除了上述各式橋樑之橋墩或土是防基部被水流掏* 之防災預警外，更可翻在水道沖刷改道之防災預警 深度之量測應用上。 *關於本發明之優輯精神，以及更詳細的實施方式可以 藉由以下的實施方式以及所附圖式得到進—步的瞭解。 【實施方式】 本發明之射細識之自動監測祕係應麟監測一敗測 ^的安全情況’以下監·的說縣崎墩⑽或是堤防ι〇4 為例，但也不以此為限，舉例來說，橋墩1〇〇周圍的土芦⑻ 經沖刷而造成橋壞1〇°裸露，雖然橋二00 賴以及大^層1G1覆蓋’但如果遇土石流、河水暴寐、 3 患使得橋墩沖刷時，橋墩刚周圍的 在;，而橋 _ -。位移，進二 睛參考第一圖，其係本發明射頻辨識之自動監測系統第 6 201108165 一實施例之示意圖，本發明自動監測系統包含複數個感測部 110以及一監測部120。 複數個感測部110分別以垂直固定間隔排列位於橋墩 100周圍的土層101中；請參考第二圖，其係為本發明射頻 辨識之自動監測系統第一實施例安裝感測部之示意圖，該複 數個感測部110可利用一管狀支撐結構如{^0管1〇5來協助 安裝至土層101内，該PVC管105可為多孔洞且為寬管徑， 先於監測點挖一垂直孔洞將PVC管1〇5置入，再將感測部11〇 • 放入該PVC管105内，每個感測部110之間可用土石填充間 隙或是使用隔板102來間隔，安裝完成後可將pVC管1〇5抽 出或是留在原地以利保養維護時方便施工；每個感測部110 之間更可使用繩索106來互相連接，以利系統運用於河道超 寬或海堤之佈置場合時，可在感測部11〇浮出水面後增加其 停留在該區水面之時間（如可勾住雜物等等），使其信號發射 時間延長來增進信號讀取效果，而隔板1〇2或繩索可視 情況使用，在此僅描述其可應用方法，不以此為限。 φ 請參考第三圖，其係本發明自動監測系統之感測裝置之 示意圖，該感測裝置也就是感測部110的詳細結構，以下則 以感測部110詳述，每一感測部110為一球狀中空體，且分 別包括一射頻辨識裝置lu、一電池112、一運動 以及重心轉裝置114 ’球體外表為抗撞擊之材f且能°輕易 浮出水面。 射頻辨識裝置111具有-天線llu以及—較序號，射 頻辨識裝i 111可以粒喊、半主贼缝動切頻辨識 裝置’其記憶體大小可應需求而變化，且具有可讀寫並可重 複使用之功能，因此亦可以回收重複使用，本發明所使用的 201108165 射頻辨識裝置111利用其特定序號紀錄各個感測部110的資 訊，例如台北關渡大橋的第五個橋墩旁的第二間隔深度的感 測部，如此一來即可針對各個感測部11〇來設定不同的資 料，以利使用與判讀。 此外，因為傳輸距離需要較遠，因此使用射頻辨識的讀 取方法為可為主動式或被動式之技術，使用頻段最佳為超高 頻（UHF; 433-960 MHz)或是微波（2.45- 5.8 MHz)。 電池112與射頻辨識裝置lu電性連接，運動感測器113 又與電池112電性連接，運動感測器113用以感測感測部11〇 之運動，其可以為一加速力量測器（G sens〇r)，G_sens〇r是 -種測量加速力的電子設備，主要是透過類似向量的原理， 感測物體在運動狀態下，於三軸（X、γ、z)空間中所產生的 重力加速度’透過感測各個方向的重力加速度而產生不同反 應，因此-旦感測部110發生移動、震動或旋轉等運動，運 動感測器113都能夠立刻感測到。 重心維持裝置m控制感測部11G的重心維 f識裝置111之天線仙的相反方向，目的是當感^ 〇離^來的位置時，重心維持裝置114能夠控制感測部 辨識 轉，而使天線1111保持向上，以利射頻 ，識裝置111傳輸訊號良好；舉例來說，重心 與天線nu可位於感測部110之球狀中空體之二端。 一^測部120倾橋㈣〇周圍，其包含一讀取 監測介面122以及-資料庫123。 ° 當運動感测器113感測到感剛 :=至傳=，辨識;= 将疋序叙_器121，而使朗介面122 201108165 顯示對應1^特^序號之-感測資訊。 也就是說，平時射頻辨識裝置111未受到任何觸發時， 其不會主動傳輸訊號，因此並不會消耗任何電力，直到運動 感測器113感測到感測部丨丨〇之運動，導致射頻辨識裝置11 i 受觸發才會消耗電力傳輸訊號。 —一此外，自然地理現象常會發生輕微震動或位移，如微震， 每當發生這類情況時，運動感測器113都可以感測到，進而 使射頻辨識裴置111傳輸訊號至讀取器121，而當此些情況 • 並不構成任何橋墩丨〇〇危險性的影響時，為了避免不必要的 耗電，運動感測器113可以預先設定一預設閥值，此預設閥 值可設為感測部110極輕度的運動值，也就是不會影響橋墩 1〇〇穩固性的情況’因此，當運動感測器113感測到感測部 110之運動超過此預設閥值時，才觸發電池112提供電力至 射頻辨識f置111，或是可設定成延遲啟動及未移動5秒内 回復沉睡模式之功能，以利安裝時誤啟動導致電能消耗。 請參考第四圖，其係本發明射頻辨識之自動監測系統第 • 一實施例感測部位移之示意圖，當橋墩周圍的土層101受大 雨沖刷，而造成橋墩1〇〇裸露，同時也造成感測部丨1〇a位移， 運動感測器113立刻觸發電池112提供電力至射頻辨識裝置 m，重心維持裝置114維持感測部11〇3保持向上，射^辨 識裝置111進而利用天線nll傳送特定序號至讀取器⑵， 監測介面122可_㈣標示如跑馬燈或音鋪示對應此特 定序號之感測資訊。 。若當水流過大，導致複數個感測部110皆位移了，讀取 器121可於同一時間讀取多個射頻辨識裝置ln之特定序 號，而監測介面122也能立刻顯示當下的情況，進而即時評 201108165 生，塌產生危險。監測部120可透過資料 庫123紀錄母一次偵測的情況。 1參考第五圖，其係本發明射頻辨識之自動監測系統第 一圖，本發明複數個組自動監啦統分別對應 一橋域議，且各個監_⑽皆利用有線或無線的方式將 監測部⑽之讀取器121所接收到的資料傳送至一中央^ 早凡130，舉例而言，監測部12〇與中央管理單元130可透 過3G無線傳輸或是麵x(w〇rldwide扯⑽卿祕 M1C_veAccess)等通訊連接方式進行通訊連接，而中 理2 130則具有-監控介面131與一資料庫132，監控介 面131可顯示讀取器所傳送來的感測資訊， 可用以儲存該感測資訊。 ^ 第ιΓ圖，其係本發明射頻辨識之自動監測系統第 -實施例_部婦之示4圖，_巾央管理單元⑽ 個監測部12G通訊連接，—旦發生災變，導致感測部^ 位移，管理者能透過令央管理單元13〇㈣得知此資訊，因 此右發生賤風豪雨，管理者則能得知各地的橋缴⑽ 況，而能即時作出應變方式。 月 此外，各地的監測部120亦可定期將讀取器12 的資訊傳送至中央管理單元⑽，以利管理者評估各地的^ 墩100結構情況。 I地的橋 請參考第七圖，本發明射頻辨識之自動監测方 圖，利用複數個感測部垂直固定間隔地埋設於一 該監測物可為-橋贼-堤防，但不以此為限，舉例’ 複數個感測部埋設於橋壞旁的土層中，其中每一感測部包括 201108165 一射頻辨離置、-電池以及—運__，其㈣ tep 1.運動感測器感測到感測部之運動· S鄉2.電池受紐喊供電力靖_轉置 吻3.射頻辨識裝置傳送特定序號至監測部之讀取t 中步驟1，可預先設定運動感測 。。 動預設間值，才觸發電池提供電力至射運 以避免不轉的耗電，或是可奴歧觀動 内回復沉睡模式之功能，以利安裝

料庫每—次_的情況’直_在==資 科庫内，錢過脸介面來提供管理者分 2貝 個監測部賴測到的資料傳送至中央管理單元之多 咖辦分析參^ «《宝明ί供一橋標安全之即時自動監測系統，當橋墩因 X害或久財刷而裸露出土壤時，系統會 訊號將橋墩遭破壞之深度傳送至朗料是中㈣理t頻 管理者進㈣出封鎖橋樑或進行各類安全措施，避免災害發 生。 δ月參考第八圖，其係本發明射頻辨識之自動監測系統第 二實施例之示意圖’當發生贼豪雨造成水面⑽暴澡時， ，大的水流與流量將有對土層1G1造成_躺齡，使得 乂防104產生潰堤之危機’而埋設於堤關_測器可在土 層產生掏㈣即可預警，管理者可進行各齡全措施避免災 害發生。 本發明雖以較佳實侧g月如上，然其並非用以限定本發 明精神與發明實體僅止於上述實施_。對熟悉此項技術 201108165 者’當可輕易了解並利用其它元件或方式來產生相同的功 效。是以’在不脫離本發明之精神與範圍内所作之修改，均 應包含在下述之申請專利範圍内。 【圖式簡單說明】 藉由以下詳細之插述結合所附圖示，將可輕易的了解上 述内容及此項發明之諸多優點，其中： 第一圖：本發明射頻辨識之自動監測系統第一實施例之 示意圖； 第二圖 :本發明_觸之自雛曝㈣—實施例安 裝感測部之示意圖；

第二圖.本發明自動監測系統之感測裝置之示意圖 第四圖.本發明射頻辨識之自動監測系统第一… 測部位移之示意圖； 第五圖：本發明射頻辨識之自動監測系 示意圖； 一 實施例感 實施例之 第六圖：本發明射頻辨識之自動監測系 測部位移之示意圖； 第七圖：本發明射頻辨識之自動監财 第八圖.本發鴨頻辨識之自_ 夕’ 示意圖。 ％第 、實施例感

實施例之 12 201108165 【主要元件符號說明】 橋墩：100 土層：101 隔板：102 水面：103 堤防：104 PVC 管：105 I 繩索：106 感測部：110、110a 射頻辨識裝置：111 天線：1111 電池：112 運動感測器：113 重心維持裝置：114 監測部：120 讀取器：121 • 監測介面：122、131 資料庫：123、132 中央管理單元：130 13

Claims (1)

1. 201108165 七、申請專利範圍： 1. 一種射頻辨識之自動監測系統，包含： 複數個感測#，該每—感測部為—球狀中空體，且以固定間隔 Η於皿測物旁之一土層中，該每一感測部包括： 一射頻辨辦、置，具有―錢以及—特定序號； 一電池，與該射頻辨識裝置電性連接；以及 運動感測器’與該電池電性連接，用以感測該感測部之運 動；以及 •mw則和位於該監測物周圍，包含—讀取器； 曰、中胃該運動感測賊測到該感測部之運動，酬發該電池 提供電力至該射頻辨難置，該㈣辨識裝置進而綱該天線傳 送該特定序號至該讀取器。 2· ^申請專利範圍第！項所述之自動監測系統，其中該運動感測 益為—加速力量測器（G sensor)。 3.如申請專利範圍第丨項所述之自動監測系統，其中該些感測部 具有一重心維持裝置。 4·如申請專利範圍第3撕述之自動監獅統，其中該重心維持 裝置與該天線分別位於該球狀中空體之二端。 5·如申請專利範圍第1項所述之自動監測系统，其中該射頻辨識 裴置可為主動式、半主動式或被動式射頻辨識裝置。 6·如申請專利範圍第1項所述之自動監測系統，其中該監測部可 包含-監測介面’該監測介面可顯示對應該特定序號之一感挪 201108165 資訊。 7. 如申請專利範圍第6項所述之自動監測系統，其中該監測介面 利用-跑秘或—音效顯示該感測資訊。 8. 如申明專利範圍第1項所述之自動監測系統，其中該些感測部 利用複數個板或以土石填充間隙來分別間隔排列位於該土層 中〇 9·如申凊專利_第1項所述之自動監啦統，其中該系統更包 # 含一套管部，該套管部係為PVC材質之多孔管狀容器。 10. 如申凊專利範圍第i項所述之自動監測系統，其中該些感測部 可具有一繩索來互相連接。 11. 如申請專利細第丨項所述之自動監繼統，其中當該運動感 測器感測_感卿之運動超過—預設雖，則觸發該電池提 供電力至該射頻辨識裝置。 鲁12.如申睛專利範圍第i項所述之自動監測系統，其中該監測部具 有一資料庫’該資料庫可儲存對應該特定序號之一感測資訊。 13·如申睛專利難第1項所述之自動監測系統，其中該系統更包 含一中央管理單元，可連接該監測部。 14·如：請專利範圍第13項所述之自動監測系統，其中該中央管 理單元可具有—資料庫或—監測介面。 15·如申請專概_ 14項所述之自動監_統，其中該監測介 面可顯不對應該特定序號之-感測資訊。 16.如申請專利範圍第13項所述之自動監測系統，其中該監測部 15 201108165 與該中央管理單元透過3G無線傳輪或WiMAX進行通訊連接。 17. 如申請專利範圍第1項所述之自動監測系統，其中該監測物為 一橋徵或一堤防。 18. —種感測裝置，為一球狀中空體，包括： 一射頻辨識裝置，具有一天線以及一特定序號； 一電池，與該射頻辨識裝置電性連接；以及 運動感測器，與該電池電性連接，用以感測該感測裝置之運 動； 其中，當該運動感測器感測到該感測部之運動，則觸發該電池 提供電力至該射頻辨識裝置，該射頻辨識裝置進而利用該天線傳 送e亥特疋序號至一讀取器。 19. 如申請專利範圍第18項所述之感測裝置，其中該運動感測器 為一加速力量測器（G sensor)。 20. 如申請專利範圍第18項所述之感測襞置，更包含一… 裝置。 21. 如申請專利範圍第2〇項所述之感測裝置，其中該重心維持襞 置與該天線分別位於該球狀中空體之二端。 22. 如申請專利範圍第18項所述之感測裝置，其中該射頻辨識穿 置可為主動式、半主動式或被動式射頻辨識裝置。 23. 如申請專利範圍第18項所述之自動監測系統，龙 "τ虽该運動 感測器感測到該感測裝置之運動超過一預設閥值，則觸於該電 池提供電力至該射頻辨識裝置。 201108165 24· -種射頻辨識自動監測方法，_複數佩測部垂直固定間隔 地埋設於，i物旁的-土層中，其中該每—娜卩包括一射 頻辨識裝置、-電池以及一運動感測器’其步驟包含： 該運動感測器感測到該感測部之運動； 該電池受觸發而提供電力至該射頻辨識裝置；以及 該射頻辨識裝置傳送-特定序號至一監測部之一讀取器。 鲁如申__第24項所述之射頻辨識自動監财法，其中 =__測到該感測部之運動超過一預設間值，則觸發 該電池提供電力至該射頻辨識裝置。 26.=申請專利範圍第24項所述之射頻辨識自動監測方法，其中 =測部更包含-監齡面，可顯示對辆特定序號之—感測 27·Γ請專利範圍第24項所述之射頻辨識自動監測方法，对 雜測部更包含—資料庫，可儲存 ’、 • 特定序號之一感測資 机如申請專利範圍第24項所述之射頻辨識 該監測部可連接-中央管理單元。 勒皿财法其中 說:申:，範削項所述之射頻辨識自動監測方法，其中 該中央純單元可具有錢挪介面。 3〇.如申請專利範圍第28項所述之射頻辨識。 :部謝細㈣爾， 17 201108165 31.如申請專利範圍第24項所述之射頻辨識自動監測方法，其中 該監測物為一橋墩或一堤防。

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