五、新型說明： 【新型所屬之技術領域】 本創作係、關於-種橋樑及堤岸等水利設施安全之 自動監測方法及_裝置，_是關於無雜識之自動 【先前技術】 橋樑的結構重點在概承托橋面的人和車輛。橋襟上 的負荷主W橋面承受，職傳魏基。根據不同的橋 樑構造，亦有不同的設計。大多數承載車純_橋樑，皆 會擁有數個橋墩’財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20 年以上者約達46.2%(交通部96年底統計資料），可知多數 2梁已逐’㈣向老劣化之階段，其橋樑結構之安全評估和災 :預防▲為相當重要的一環。然而，台灣地區之先天環境極為 、、劣諸如.地震、趟風、海水侵钱等因素，都會對橋襟矣士 ，造成破壞’當橋的地基因觸土壤被水沖刷或地震造成^ 床變化而裸露時，就可齡目河柄沖擊造成絲位移，進 =導致橋觸毀。堤㈣潰的原财，絕大部份亦為其底部 4洪水相ijie成地基淘空，於是結構產生龜裂導致堤岸強产 不足最終遭洪水沖破而潰堤。 类傳統的橋樑安全評估需派專人定期進行檢查，利用各 r儀器及丈1；5^做橋樑結構及其地基之安全性評估，再施 以維護或加強作業。目前最新技細以光纖或雷射等方式來 ^聰樑結構之姉方式’但此麟f需定期校JE相關量 者不值且誤警報機率咼；即便其系統功能正常，但一旦發出 §報時代表橋樑結構已危在旦夕，災害防止處理時間將十分 有限’無法滿足第一線防災及救災人員進行區域管制及人員 疏散所需時間。 【新型内容】 本創作的目的在於提供一種監測方法及其感測裝 置’以改善現有技術的缺失。 依據本創作之一特色，本創作提出的一種感測裝 置，其外觀為一球狀中空體，且分別包括一 UHF/HF雙頻射 =電路板、- UHF天線、- HF天線、-電池、-運動感測 '°。該感職置具有雙天線以及-蚊序號，電池與運動感 測器電性連接，運動感測器又與UHF/HF雙頻射頻電路板電 性連接’運域湘用喊測制裝置之運動…旦感測裝 置發生飾、震動或旋轉等運動，運械測H都能夠立刻感 測到。又f池之配置兼具重^轉魏，控織測裝置的重 =維持於相對感測裝置之天線的相反方向，以利感測 輸訊號良好。 •監測系統分為水上及水下二監測功能 ，於水上監測部份 則包含- UHF超高頻讀取器，當運動感測器感測到感測裝置 之運動，則觸發電池提供電力JL UHF/HF雙頻射頻電路板， =而利用UHF天線傳送特定序號至礙讀取器，而使監測 人一顯不，應，特定序號之一感測資訊；水下監測部份則包 二HF②賴取||以及-感應_，械·置於水下土 二因電路運作需乾費電能情況下，感應線圈以高頻磁場提 ，、磁波至感測裝置，感測裝置則以HF天線將磁能轉換成電 扮演高頻天線魏，可將勤置之HF天線亦 感測裝置之運作資訊。監測系二使監測主機顯示 取器可於同―超高頻讀 機也能立_示當下⑽況，進監測主 樑或堤防崩塌危險。p時雜疋否可能產生橋 本創作提供-橋樑安全之g卩時自動 ^理者進而作出封鎖贿或進財類iwr避單免災 本創作更提供一堤防安全之即時自動 因周邊基礎之地底久經沖刷而有掏當堤防 2潰堤時铺會自動_無線射頻4^5土22 掏工之深度魏至制部或是巾央管 = 行各類安全措施，避免災害發生。早70 s理者進而進 办之橋缴或堤防基部被水流掏 用r用在水道沖刷改道之防災預警二 本創作有益效果為：L即時有效量測橋缴或堤防美 =水沖㈣空找度；2.提早預知橋缴或堤防基礎ς 水沖刷淘空之嚴重性，進而延長斷橋或潰堤之防災 災黃金時間；3.掩埋於水中底土内之感測器運作狀態”， 仍能保持與監測系統通訊及被補充電力，無需耗費人 挖出更換電池及監測系統隨時可掌握感測器是否正常運 作；4.使用UHF超高頻無線射頻辨識技術，即使感=器 被沖至其他感測區域也無，區或跨網域無法被讀取辨識 之問題，5·本創作可被大面積且密集性之佈設，監測範 圍可因讀取器佈設數量擴增而擴大。 、 為讓本創作的上述和其他目的、特徵和優點能更明 顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合附圖，作詳細說 明如下。 、° 【實施方式】 本創作之無線辨識之自動監測系統及感測裝置係應用 於監測-監測物的安全情況，以下制物的說明將以橋缴 ⑽或是堤防1G4為例，但也不以此為限，舉例來說，橋缴 100·周圍的土層1〇1可能因災害或久經沖刷而造成橋徵1〇〇 裸露，雖然橋墩100設置於河床下有土層1〇1覆蓋但如果 遇土石流、河水暴漲、職以及Α雨造成之水患使得橋徵遭 受沖刷時，橋缴100周圍的土層1〇1會因大量的水沖刷而造 成橋墩100裸露，而橋敬⑽在裸露的情況下如再遭受到雨 水沖刷的話’即有可能造成橋墩議位移，進 橋樑崩塌產生危險。 產生 請參考第一圖，其係本創作無線辨識之自動監測系統及 感測裝置第-實施例之示意圖，本創作自動監财法 數個感測裝置110以及-監測系統120。 *複數個⑤測裝置i i 0分別以垂直固定間隔排列位於橋 缴100周圍的土層中；該複數個感測裝置11〇可利用1 ^ tPVC管’來協助安裝至土層101内’每個感測裝 之間可用土石填充間隙來間隔；而上述之柱管材質最 佳為PVC，亦可為塑鋼材質，本創作對於柱管材質並不加以 限制。 請參考第二圖’其係本創翻動監測系統之感測裝置示 思圖，以下則以感測裝置110詳述，每一感測裝置11〇為一 球狀中空體，且分別包括一 UHF/HF雙頻射頻電路板m、 一電池113、一運動感測器112 ’球體外表為抗撞擊之材質 且能輕易浮出水面。 ' UHF/HF雙頻射頻電路板丨丨丨具有一 UHF天線丨丨丨丨及一 HF天線1112以及一特定序號’ UHF/HF雙頻射頻電路板U1 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，本創作所使用的Uhf/hf 雙頻射頻電路板111利用其特定序號紀錄各個感測裝置j i〇 的資訊’例如台北關渡大橋的第五個橋缴旁的第二間隔深度 的感測裝置’如此一來即可針對各個感測裝置11()來設定不 同的資料，以利使用與判讀。 此外，因為水上訊號傳輸距離需要較遠，因此使用無線 辨識的讀取方法為可為主動式或半主動式之技術，使用頻段 最佳為超高頻（UHF 300-960 MHz)，而負責水下通訊與無線 充電之最佳頻段為高頻（HF 10-20 MHz)。 電池113與UHF/HF雙頻射頻電路板ill電性連接，運 動感測器112又與電池113電性連接，運動感測器112用以 感測感測裝置110之運動，其可以為一加速力量測器（G sensor) ’ G-sensor是一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、 Y、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’因此一旦感測裝置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。 • · κ α 4 Ϊ修正 、 Tit 充 電池113兼具控制感測裝置ho的重心維持於— UHF/HF雙頻射頻電路板hi之UHF天線mi的相反方向， 目的是當感測裝置110離開原來的位置時，重心維持能夠控 制感測裝置110之球狀中空體旋轉，而使UHF天線丨丨丨丨保 持向上’以利UHF/HF雙頻射頻電路板ill傳輸訊號良好； 舉例來說，電池113與UHF天線1111可位於感測裝置no 之球狀中空體之相對二端。 感測裝置之HF天線1112則接受來自外部柱管1〇5上之 感應線圈124所提供之磁能，並由UHF/HF雙頻射頻電路板 111將接收之電磁能轉換為電能存入電池113中。HF天線 1112也肩負UHF/HF雙頻射頻電路板Hi與外部冊讀取器 121A之雙向通訊所需使用。柱管1〇5可加裝複數個感應線 圈124，加裝位置係與柱管105旁之感測裝置同高度且貼 近’該感應線圈124係電性連接至監測系統120。 監測系統120位於橋墩1〇〇周圍，其包含一 UHF讀取器 121、一 HF讀取器121A、一監測主機122以及一資料庫123。 當運動感測器112感測到感測裝置ι10之運動，則觸發113 電池提供電力至UHF/HF雙頻射頻電路板m，UHF/HF雙頻 射頻電路板111進而利用UHF天線1111傳送特定序號至uhf δί取器121 ’而使監測主機122顯示對應該特定序號之一感 測資訊。 也就是說，平時UHF/HF雙頻射頻電路板ln未受到任 何觸發時，其不會主動傳輸訊號’因此幾乎不會消耗任何電 力，直到運動感測器112感測到感測裝置ι10之運動，導致 UHF/HF雙頻射頻電路板1丨丨受觸發才會消耗電力傳輸訊號。 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112都可以感測到， 進而使UHF/HF雙頻射頻電路板lu傳輸訊號至UHF讀取器 121 ’而當此些情況並不構成任何橋墩1〇〇危險性的影響 時’為了避免不必要的耗電，運動感測器112可以預先設定 一預設閥值，此預設閥值可設為感測裝置11〇極輕度的運動 值，也就是不會影響橋墩100穩固性的情況，因此，當運動 感測器112感測到感測裝置no之運動超過此預設閥值時， 才觸發電池113提供電力至UHF/HF雙頻射頻電路板ill， 或疋可设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。 凊參考第二圖’其係本解無線辨識之自紐測系統及 感測裝置第-麵规職置轉之示意、目，錄壞周圍^ 土層101受大雨沖刷，而造成橋墩1〇〇裸露，同時也造成感 測裝置11〇位移’運動感測器112立刻觸發電池113提供售 力至UHF/HF雙頻射頻電输⑴，電池113維持感測裝置 110保持向上，UHF/HF雙頻射頻電路板U1進而利用UHF 天線1111傳送特定序號至娜讀取器121，監測主機122 在查詢比對㈣庫123之資概，可姻顯著標示如跑馬燈 或音效顯示對應此特定序號之感測資訊。 士 =當水流過大，導致複數個感測裝置110皆位移了，UHF 讀取器121可於同-時間讀取多個感測裝置11〇之特定 號^監測主機122也能立刻顯示當下的情況，進而即時評 估疋否可能產生橋樑崩·生危險。監啦統⑽可 料庫123靖每—:城_情況。本創狀無_識之自^ 監測系統及_裝置柯_大賴倾，複 ㈣2之_取請及^讀取器㈣後’再二= ιυι
座稱方式將所有讀取器整合至監測主機122，以資料 ^ 3進行全面_器序號及埋魏點f料存取控管，即可 =大規娜域監測及中央管控跡透财央管理盘監測 312G軌連接，—旦發生災變，導致_部110位移， '者錢射央管理㈣得知此龍，目此若發生職豪 官理者得知各地的橋徵丨⑼結構情況 出應變方式β
此外’各地的監測系統120亦可定期將讀取器121、⑵A 所紀錄的資訊傳送至資料庫123，以利管理者 墩100結構情況。 分㈣衡 I考第四圖，本_無_識之自紐啦統及感測 裝置之步複數個_裝置垂直眺間隔地埋設於 一監測物旁’該監測物可為i缴或—堤防，但不以此為 限i舉例來說，複數個感測裝置埋設於橋墩旁的土層中，其 中每-感測裝置包括-imF/HF制射觀雜、—電池以 及一運動感測器，其步驟如下： '
Stepl.運動感測器感測到感測裝置之運動；
SteP2.電路受觸發而提供電力至_?雙頻射頻電路 板；以及
SteP3. UHF/HF雙頻射頻電路板傳送特定序號至監測系統 之UHF讀取器。 其中步驟1 ’可預先設定運動感測器感測到感測裝置之 運動超過一預設閥值’才觸發電池提供電力至UHF/HF雙頻 射頻電路板，以避免不必要的耗電，或是可設定成延遲啟動 及未移動之固定時間内回復沉睡模式之功能，以利安裝時誤 1 年月 <、、 萄无. 1U λ 啟動導致電能消耗。 統的資料庫内，並透過監控系 分析參考。 、现控系統來提供管理者 感測二:動而裸露出土壤時，被沖走之 :主 =者r軟趙將該特定序號與== 職置所觀之健躲度，糾作出封鎖 =樑或撕各㈣全措施，避免人員生命安全受到災害危 盥咸五圖，其係本創作無線辨識之自動監測系統 ^感異職置第二實施例之示意圖，t發生贼豪雨造成水面 L暴科，強大的水流與流量將有對土層1〇1造成沖刷進 二物砂1Q4產生毅之危機，而麟於堤防周圍 感測裝置可在土層產生触時即可預警，管理者可進行各類 文全措施避免災害發生。 、雖然本創作已以較佳實施例揭露如上，然其並非用 以限定本創作，任何所屬技術領域中具有通常知識者， 在不脫離本創作的精神和範圍内，當可作些許的更動與 潤飾，因此本創作的保護範圍當視申請專利範圍所界定 者為准。 -11 - M407926 【圖式簡單說明】 10 21 年月 修 復 藉由以下詳細之描述結合所附圖示，將可 述内容及此項創作之諸多優點，其中： ^的了解上 第一圖：本創作無線辨識之自動監測系統及践 一實施例之示意圖； 、乐 置第 第二圖：本創作無線辨識之自動監測系統及感剛裝 一實施例安裝感測部之示意圖； 第三圖：本創作無線辨識之自動監測系統及感測裝置第 一實施例感測部位移之示意圖； 第四圖：本創作無線辨識之自動監測系統及感測裝置之 步驟圖； 第五圖：本創作無線辨識之自動監測系統及感測裝置之 第二實施例之示意圖。 •12- M407926 .. 10). 2. 11修正 年月曰、，、+ 誧无 【主要元件符號說明】 • 橋墩：100 土層：101 水面：103 堤防：104 柱管：105 感測裝置：110 UHF/HF雙頻射頻電路板：111 UHF 天線：1111 HF 天線：1112 電池：113 運動感測器：112 監測系統：120 UHF讀取器：121 HF讀取器：121A 監測主機：122 資料庫：123 • 感應線圈：124 -13-