RFID在建筑業(yè)應(yīng)用先導(dǎo)計畫相關(guān)專利研析

研發(fā)產(chǎn)品或技術(shù)需要投入大量的人力、物力、金錢與時間，為確保該產(chǎn)品或技術(shù)之發(fā)明創(chuàng)作者或?qū)＠麢?quán)人擁有其正當(dāng)權(quán)益，故須向?qū)＠嚓P(guān)單位(例如美國專利局－USPTO、歐洲專利局－EPO、或中華民國智慧財產(chǎn)局等)提出專利權(quán)之申請。專利初稿經(jīng)審查后認為符合專利法之規(guī)定，專利相關(guān)單位將給予申請人一定期間專有及排除他人未經(jīng)其同意而制造、販賣、使用或為上述目的而進口該物品之權(quán)力，該排他權(quán)利即所謂的專利權(quán)。

專利申請為屬地主義，但因全球化之趨勢已經(jīng)成形，故本報告除了以我國相關(guān)專利作為研析之標(biāo)的外，亦針對技術(shù)先進且市場需求高的美國及歐洲相關(guān)專利進行分析，以提供作為營建業(yè)者之參考。以下分就「臺灣智慧財產(chǎn)局」、「美國專利局」與「歐洲專利局」之專利申請概況進行簡單的剖析。

本報告將相關(guān)專利之研析方法分為「專利文件檢索」、「專利文件初判」與「專利應(yīng)用分析」三部份說明。

專利文件檢索

茲就「中華民國智慧財產(chǎn)局」、「美國專利局」與「歐洲專利局」之專利文件檢索說明如下：

臺灣智慧財產(chǎn)局
分別以「RFID」與「無線射頻」等關(guān)鍵字于「智慧財產(chǎn)局」專利資料庫中進行專利資料查詢，相關(guān)查詢資訊如下表所示，查詢?nèi)掌?006/10/31，查詢結(jié)果匯整如表2。

表 1、臺灣智慧財產(chǎn)局專利檢索背景設(shè)定


表 2、臺灣智慧財產(chǎn)局相關(guān)專利文件匯整


美國專利局 

以「RFID」與「Radio Frequency Identification」關(guān)鍵字為主，分別以數(shù)個與營建業(yè)相關(guān)之關(guān)鍵字于「USPTO」公告及核準之專利資料庫中查詢專利資料，其相關(guān)查詢資訊如下表所示；查詢結(jié)果則匯整于表4。 

表 3、美國專利局之專利檢索背景設(shè)定 


表 4、美國專利局之核準專利文件匯整




表5、美國專利局之公告專利文件匯整


歐洲專利局 

以「RFID」關(guān)鍵字為主，并分別以數(shù)個與營建業(yè)相關(guān)之關(guān)鍵字于EPO之核準專利資料庫中查詢專利資料，相關(guān)查詢資訊如下表所示，查詢結(jié)果則匯整于表7。  

表6、歐洲專利局之專利檢索背景設(shè)定 


表7、歐洲專利局之公告專利文件匯整

相關(guān)專利初判 

由上可知，RFID于營建業(yè)之相關(guān)專利，于臺灣智慧財產(chǎn)局之資料庫中僅有2篇相關(guān)專利、于美國專利局之核準與公告資料庫中分別計有11與1篇相關(guān)專利，而于歐洲專利局之公告資料庫中則有6篇，其中一篇專利于美國與歐洲皆通過核準。茲將結(jié)果整理如下表： 

相關(guān)專利分析 

因營建工程所需之資源（如人力、物力與機臺）有限，故于完工時間之限制下，如何將此有限資源即時且有效地加以運用，已成為目前營建業(yè)專案管理之重要課題。為達成此目標(biāo)，Broughton（2003）提出一套利用RFID系統(tǒng)進行「作業(yè)人員指派」、「建筑材料控管」、「現(xiàn)場資訊收集」、「專案進度監(jiān)控」與「工作機臺調(diào)配」之整合性營建專案管理系統(tǒng)。其首先把專案時程所預(yù)定作業(yè)資訊分別寫入對應(yīng)之RFID標(biāo)簽內(nèi)，并將此對應(yīng)之RFID標(biāo)簽附著于相關(guān)作業(yè)人員及建筑物料，接著透過架設(shè)于作業(yè)現(xiàn)場之RFID讀取器擷取作業(yè)人員進出與建筑物料之移動狀況后，即將此作業(yè)現(xiàn)場之基本作業(yè)資料傳至專案管理系統(tǒng)內(nèi)，藉此使得該專案管理系統(tǒng)得以掌握實際施工進度。除此之外，也更進一步與預(yù)定施工之專案時程進行比較，以分析施工進度是否提早或延遲，該專案管理系統(tǒng)根據(jù)實際施工進度，并搭配施工藍圖與專案時程進行資源使用最佳化之運算。最后，該專案管理系統(tǒng)會將最佳化運算結(jié)果提供給專案管理人以利其進行后續(xù)修正與調(diào)整施工進度等工作（如人員指派、機臺調(diào)度與物料存取）。 

上述專利范圍包含整個營建工程之相關(guān)議題，以下分就營建工程之「建物營造作業(yè)」、「建物附加價值」與「建物維修工作」三項議題進行專利應(yīng)用之分析。 

建物營造作業(yè) 
于建物營造作業(yè)方面，大致可分為「建?！埂ⅰ嘎窆堋古c「灌漿」，以下即針對此三項子議題之相關(guān)專利進行分析。 

建模作業(yè) 
此部分尚無專利。 

埋管作業(yè) 
為改善傳統(tǒng)埋設(shè)地下管線之作法，Yonezawa（2003）將RFID標(biāo)簽附貼于管線（如鋼管或塑膠管），以取代于管線標(biāo)示各項施工資訊（如管徑大小與長短、安裝順序）之作法；此處所指之RFID標(biāo)簽內(nèi)部構(gòu)造乃指由磁核（Magnetic core）與被電容器（Capacitor）連接之天線所形成的共振回路（Resonance circuit）。于埋設(shè)地下管線時，施工人員可由手持式之RFID讀取器擷取施工所需之資訊，進而逐一安排與配接地下管線。之后，亦可將此地下管線資訊與施工設(shè)計圖逐一對照，以藉此檢驗其是否配接正確。另外，于地下管線裝配完工后進行維修工作時，亦可由RFID讀取器擷取地下管線上RFID標(biāo)簽所發(fā)出之「共振頻率（Resonant frequency）」與天線線圈之「Q值（Q value）」是否與施工設(shè)計圖所標(biāo)示之資料一致，進而判斷欲維修之地下管線所在位置。 

灌漿作業(yè) 
(1) Johnson（2004）將RFID晶片（Chip）、天線（Antenna）與偵察設(shè)備（Detecting device）所組合而成之感應(yīng)器（Sensor）封入混擬土中，藉此測量數(shù)個與此混擬土相關(guān)之環(huán)境參數(shù)（Environmental parameter）；其中，此感應(yīng)器所包含之天線為L-R-C電路之一部分，其共振頻率范圍可由外部無線電波段決定之。 
(2) Ogawa等人（2006）提出一套偵測混凝土凝固強度之管理機制，其作法乃先將RFID標(biāo)簽與溫度感應(yīng)器置于混凝土內(nèi)。其次，監(jiān)控人員每隔一段規(guī)定之時間即以RFID讀取器擷取由溫度感應(yīng)器傳至標(biāo)簽之溫度，藉此溫度判斷混凝土強度。此外，亦可將該混凝土之相關(guān)資訊（如生產(chǎn)地與制造日期）寫入RFID標(biāo)簽中，以利后續(xù)進行維護混凝土工作之資料判讀。 
(3) Carlson（2004）等人乃提出一套將RFID系統(tǒng)應(yīng)用于追蹤或掌握物體注入設(shè)備之狀態(tài)，該系統(tǒng)主要包含兩樣元件；第一項元件即為接受物體狀態(tài)訊息之設(shè)備，而第二項元件即為感應(yīng)器，此處所指之感應(yīng)器除具備感應(yīng)線圈外，亦包含具有發(fā)射辨識碼之設(shè)備。 
(4) Dillenbeck等人（2004與2006）將上述RFID技術(shù)應(yīng)用于石油或天然氣探勘之鑿井前置作業(yè)。其作法乃將感應(yīng)器以環(huán)形纏繞方式置于套管下方而將RFID讀取器置于套管內(nèi)壁。其次，將置于保護裝置內(nèi)RFID標(biāo)簽伴隨尚未凝固之水泥注入套管，藉由RFID讀取器擷取RFID標(biāo)簽所發(fā)出之訊息（即擷取標(biāo)簽所發(fā)射之辨識碼），進而判斷灌漿狀態(tài)。最后，可藉由環(huán)形感應(yīng)器感應(yīng)水泥凝固狀態(tài)，并將此資訊回傳至施工人員，以供其判斷是否可進行后續(xù)施工。 
(5) 為解決RFID標(biāo)簽于混凝土試體內(nèi)之固定問題，Endo等人（2004）之作法乃首先將混凝土注入模具中，并預(yù)留部分頂端空間，以供后續(xù)置放RFID標(biāo)簽之作業(yè)使用。之后，利用蝕刻術(shù)（Etching）將RFID標(biāo)簽之天線以螺旋方式盤繞于圓環(huán)銅片上，再將此元件放置于附有圓孔之塑膠盤上；其次，再將此裝有RFID標(biāo)簽天線之塑膠盤放置于尚未凝結(jié)之混凝土試體頂端。最后再繼續(xù)將混凝土注入模具中，以完成此灌漿工作。 
(6) 承上所述，Tsuchida等人（2005）更進一步將此結(jié)構(gòu)之RFID標(biāo)簽（包含天線、圓環(huán)銅片及附有圓孔之塑膠盤）以類似方式固定于混凝土試體頂端、側(cè)邊或底端，唯一不同處乃在于此固定方式無須進行后續(xù)封裝之灌漿工作，意即透過塑膠盤上之圓孔即可將RFID標(biāo)簽固定于混凝土試體表面。此外，該專利更指出此結(jié)構(gòu)與作法除可將RFID標(biāo)簽固定于混凝土試體表面外，尚可降低混凝土試體對無線電波之影響，進而增加RFID 讀取器可讀取無線電波之距離。 
(7) 楊東華等人（2006）應(yīng)用RFID標(biāo)簽于混凝土抗壓試體之防偽，而此處所指混凝土抗壓試體乃由混凝土漿制成。其防偽作法乃將具有辨識碼之RFID標(biāo)簽置入混凝土抗壓試體底端，透過RFID讀取器將該標(biāo)簽所記錄之辨識碼傳至與電腦連結(jié)之辨識器，藉此辨別混凝土抗壓試體之真?zhèn)巍?nbsp;
(8) 沈成鑫 (2006) 應(yīng)用RFID于人孔蓋之維護巡檢管理方法，用于控管人(手)孔施工作業(yè)及維修進度的掌握，主要運用衛(wèi)星定位技術(shù)來設(shè)定人(手)孔蓋施工位置，并經(jīng)由電腦系統(tǒng)資料庫的建檔與管理，以準確的管理每個人(手)孔的施作進度與資料的控管。  

建物附加價值  
于建物附加價值方面，大致可分為「導(dǎo)覽簡介」、「門禁管制」與「物體追蹤」，以下即針對此三項子議題之相關(guān)專利進行分析。 

導(dǎo)覽簡介 
eates等人（2003）提出一套以RFID技術(shù)為基礎(chǔ)之大樓自我簡介方法之與系統(tǒng)，其作法乃先將大樓各項資訊儲存于主動式或被動式之RFID標(biāo)簽中；而此相關(guān)資訊乃包含此大樓所提供之各項資源/服務(wù)所在位置以及其所對應(yīng)之細節(jié)說明。之后，當(dāng)訪客接近時，系統(tǒng)即可根據(jù)訪客身份或其需求之差異，分別提供對應(yīng)之介紹資訊供訪客參考。 

門禁管制 

(1) Stilp（2003）利用至少一個RFID讀取器與一定數(shù)量之RFID標(biāo)簽建立一套保安系統(tǒng)，藉此達到大樓安管之目的。其作法乃將RFID標(biāo)簽結(jié)合入侵偵測感應(yīng)器（Sensor），藉此將人員入侵大樓訊息傳至RFID讀取器，進而觸發(fā)控制器（Controller）進行后續(xù)之保全工作。而RFID標(biāo)簽與RFID讀取器間之訊息傳遞乃使用無線通訊技術(shù)，而控制器與RFID讀取器間乃使用有線通訊技術(shù)進行訊息傳遞；其中，RFID標(biāo)簽?zāi)擞呻姵仳?qū)動之（即主動式標(biāo)簽），或由RFID讀取器提供所需之能量（即被動式標(biāo)簽）。而此保安系統(tǒng)尚可包含數(shù)個控制器，且其彼此間可藉由RFID讀取器聯(lián)系之。承上所述，為解決數(shù)個RFID讀取器間訊息傳遞之問題，Stilp（2003）又進一步提出閘道技術(shù)（Gateway）應(yīng)用于大樓保全網(wǎng)路之構(gòu)想，此處所指之閘道技術(shù)乃提供一套溝通大樓保全網(wǎng)路（即為RFID系統(tǒng)）與外部網(wǎng)路之介面。而其對應(yīng)之控制功能除可分別或一起標(biāo)示RFID讀取器與閘道所在位置外，亦可與數(shù)個RFID讀取器進行訊息交換，并藉此將訊息傳至對應(yīng)之控制器，以進行后續(xù)之保安工作。 
(2) Gazdzinski（1999，2003）提出一套結(jié)合RFID系統(tǒng)之智慧型電梯資訊與控制構(gòu)想。其作法乃首先建立伺服器（Server端），用于儲存該建筑物所屬人員（意即指該人員具有進出該棟大樓之權(quán)限）之相關(guān)資料，而后于該建筑物之電梯（Client端）裝置擷取乘客資訊之輸入設(shè)備，包含觸控式面版/螢?zāi)?、聲音接收器及RFID讀取器。待乘客進入電梯后，即可透過上述數(shù)種輸入設(shè)備擷取乘客所代表之識別碼，而后系統(tǒng)則透過LAN、WAN、Intranet或Internet等連線方式將此識別碼傳至Server端進行身份比對與后續(xù)推論步驟，如透過裝置于電梯內(nèi)之RFID讀取器讀取附著于電梯乘客身上之RFID標(biāo)簽，藉此判斷該乘客是否有足夠之權(quán)限至其所選擇之樓層。除此之外，若該乘客被允許進入某樓層，系統(tǒng)則自行將該樓層之水電開關(guān)開啟。此外，亦可透過RFID讀取器擷取電梯內(nèi)之標(biāo)簽資訊，以自動計算電梯乘客是否滿載或尚可容納其他乘客，藉此判斷是否需將電梯停留于已被按下升鍵或下降鍵之樓層。換言之，若電梯內(nèi)之乘客滿載，則可直接略過所有具有下升或下降要求之樓層，以節(jié)省電梯開關(guān)門之時間。 

物體追蹤 

Ghazarian（2001）提出一套于固定地點（如大樓、火車站、機場）內(nèi)查詢交通工具運輸狀況、載具承載貨物種類與個人移動行為之RFID追蹤系統(tǒng)。其主要作法乃于此固定地點之各出入口裝設(shè)RFID讀取器，藉此讀取附著于交通工具、載具與個人之RFID標(biāo)簽；其中附著于交通工具、載具與個人之RFID標(biāo)簽?zāi)税珿PS/GSM數(shù)據(jù)機，藉此將交通工具、載具與個人所在位置之資訊回傳至RFID追蹤系統(tǒng)。而此RFID追蹤系統(tǒng)主要目的乃用于記錄各時間點交通工具、載具與個人之所在位置，進而將此資料提供查詢該交通工具與個人是否經(jīng)過某特定地點之用。同時也可以根據(jù)貨物種類與個人屬性將其指引至指定或適當(dāng)之交通工具。 
建物維修工作 

為解決需挖掘地面方能得知地下管線所在位置之問題，Moritaka（2005）提出于埋設(shè)地下管線前，預(yù)先將RFID標(biāo)簽置于管線末端，而該標(biāo)簽包含各項管線資訊（如管線標(biāo)號）。爾后，若因維護地下管線工作而需了解管線埋設(shè)位置時，即可由施工人員手持移動式之RFID讀取器于地面來回感應(yīng)附著于各管線末端之RFID標(biāo)簽所在位置，進而了解地下管線分布狀況。 

Kawamura（2005）認為進行接管修復(fù)工作時，可將記錄維修資訊（如維修商及維修日期）之RFID標(biāo)簽預(yù)先粘著于原本斷裂管線內(nèi)壁，再分別將兩截斷裂管線套進管徑較大之管線套環(huán)內(nèi)，即可完成接管之工作。往后若欲追查管線修復(fù)狀態(tài)時，即可透過RFID讀取器擷取該標(biāo)簽所記錄之維修資訊，以供管線維修人員參考。 

結(jié)論與建議 

我國擁有高素質(zhì)人力與靈活的企業(yè)經(jīng)營體質(zhì)，國內(nèi)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)層次不斷提升，不管是在硬體或是軟體上，都有與國際大廠同庭較勁的能力。然而，在投注大量資金與人力從事研發(fā)工作下，權(quán)利金追索與專利權(quán)糾紛，有時會成為廠商的夢魘，也因而決定了辛苦的研發(fā)成果帶來的會是豐碩的商機，抑或是無限權(quán)利金的追索。所以，完善的「智慧財產(chǎn)權(quán)（Intellectual Property Right）管理制度與組織」顯的更加重要。根據(jù)WIPO（世界智慧財產(chǎn)權(quán)組織）的統(tǒng)計，善加利用專利資訊，將可縮短60%的研發(fā)時間及節(jié)省至少40%的研發(fā)經(jīng)費；相反的，如稍一不注意，高達數(shù)億美元的巨額賠償，不僅會使過去的努力化為烏有，更可能導(dǎo)致公司經(jīng)營困難甚或造成公司倒閉。因此，智慧財產(chǎn)已從過去的配角一躍成為現(xiàn)代企業(yè)營運成功與否的關(guān)鍵角色。 

RFID的基本技術(shù)大致上都已成熟，其所相對的創(chuàng)新應(yīng)用也正蓬勃發(fā)展，因而更帶動了不同應(yīng)用技術(shù)的開發(fā)。由RFID與公領(lǐng)域先導(dǎo)計畫相關(guān)的專利數(shù)便可窺知，專利研發(fā)正處于成長期，許多研究正在世界各個角落上持續(xù)進行，加以全球的市場調(diào)查也揭露RFID未來市場將有上百億的空間。因此，在未來全球競爭的環(huán)境下，我國將會是新技術(shù)的領(lǐng)航者，還是專門代工的世界工廠，持續(xù)觀察專利技術(shù)的發(fā)展，并策略性地在目標(biāo)國家市場中申請?zhí)囟▽＠?，將會是一項決定我國產(chǎn)業(yè)在國際間究竟該扮演何種角色的關(guān)鍵因素。 
公領(lǐng)域先導(dǎo)計畫雖為局部性的應(yīng)用，但其所涉及的創(chuàng)新應(yīng)用與技術(shù)繁多，實是需要多方的觀察與關(guān)注。建筑業(yè)本身所涵蓋作業(yè)范圍，相當(dāng)廣泛， 建筑施工牽涉到各種建材之管理與各種作業(yè)之整合; 建物壽命又長，相關(guān)維護管理之需求相當(dāng)龐大; 建筑營造包括土木、建筑、結(jié)構(gòu)、空調(diào)、機電、消防、安全、等領(lǐng)域之技術(shù); 其中RFID仍有許多可應(yīng)用之空間。在目前RFID尚在起步階段，若能潛心研究創(chuàng)新專利，必然可在建筑業(yè)中占據(jù)良好策略地位。本報告揭露了相當(dāng)多與建筑業(yè)相關(guān)的專利，除可作為未來技術(shù)開發(fā)與應(yīng)用的參考，更可以將RFID相同的情境應(yīng)用提出來，作為未來系統(tǒng)導(dǎo)入或應(yīng)用開發(fā)的比較與依據(jù)。