RFID在建筑业应用先导计画相关专利研析

研发产品或技术需要投入大量的人力、物力、金钱与时间，为确保该产品或技术之发明创作者或专利权人拥有其正当权益，故须向专利相关单位(例如美国专利局－USPTO、欧洲专利局－EPO、或中华民国智慧财产局等)提出专利权之申请。专利初稿经审查后认为符合专利法之规定，专利相关单位将给予申请人一定期间专有及排除他人未经其同意而制造、贩卖、使用或为上述目的而进口该物品之权力，该排他权利即所谓的专利权。

专利申请为属地主义，但因全球化之趋势已经成形，故本报告除了以我国相关专利作为研析之标的外，亦针对技术先进且市场需求高的美国及欧洲相关专利进行分析，以提供作为营建业者之参考。以下分就「台湾智慧财产局」、「美国专利局」与「欧洲专利局」之专利申请概况进行简单的剖析。

本报告将相关专利之研析方法分为「专利文件检索」、「专利文件初判」与「专利应用分析」三部份说明。

专利文件检索

兹就「中华民国智慧财产局」、「美国专利局」与「欧洲专利局」之专利文件检索说明如下：

台湾智慧财产局
分别以「RFID」与「无线射频」等关键字于「智慧财产局」专利资料库中进行专利资料查询，相关查询资讯如下表所示，查询日期2006/10/31，查询结果汇整如表2。

表 1、台湾智慧财产局专利检索背景设定


表 2、台湾智慧财产局相关专利文件汇整


美国专利局 

以「RFID」与「Radio Frequency Identification」关键字为主，分别以数个与营建业相关之关键字于「USPTO」公告及核准之专利资料库中查询专利资料，其相关查询资讯如下表所示；查询结果则汇整于表4。 

表 3、美国专利局之专利检索背景设定 


表 4、美国专利局之核准专利文件汇整




表5、美国专利局之公告专利文件汇整


欧洲专利局 

以「RFID」关键字为主，并分别以数个与营建业相关之关键字于EPO之核准专利资料库中查询专利资料，相关查询资讯如下表所示，查询结果则汇整于表7。  

表6、欧洲专利局之专利检索背景设定 


表7、欧洲专利局之公告专利文件汇整

相关专利初判 

由上可知，RFID于营建业之相关专利，于台湾智慧财产局之资料库中仅有2篇相关专利、于美国专利局之核准与公告资料库中分别计有11与1篇相关专利，而于欧洲专利局之公告资料库中则有6篇，其中一篇专利于美国与欧洲皆通过核准。兹将结果整理如下表： 

相关专利分析 

因营建工程所需之资源（如人力、物力与机台）有限，故于完工时间之限制下，如何将此有限资源即时且有效地加以运用，已成为目前营建业专案管理之重要课题。为达成此目标，Broughton（2003）提出一套利用RFID系统进行「作业人员指派」、「建筑材料控管」、「现场资讯收集」、「专案进度监控」与「工作机台调配」之整合性营建专案管理系统。其首先把专案时程所预定作业资讯分别写入对应之RFID标签内，并将此对应之RFID标签附着于相关作业人员及建筑物料，接着透过架设于作业现场之RFID读取器撷取作业人员进出与建筑物料之移动状况后，即将此作业现场之基本作业资料传至专案管理系统内，藉此使得该专案管理系统得以掌握实际施工进度。除此之外，也更进一步与预定施工之专案时程进行比较，以分析施工进度是否提早或延迟，该专案管理系统根据实际施工进度，并搭配施工蓝图与专案时程进行资源使用最佳化之运算。最后，该专案管理系统会将最佳化运算结果提供给专案管理人以利其进行后续修正与调整施工进度等工作（如人员指派、机台调度与物料存取）。 

上述专利范围包含整个营建工程之相关议题，以下分就营建工程之「建物营造作业」、「建物附加价值」与「建物维修工作」三项议题进行专利应用之分析。 

建物营造作业 
于建物营造作业方面，大致可分为「建模」、「埋管」与「灌浆」，以下即针对此三项子议题之相关专利进行分析。 

建模作业 
此部分尚无专利。 

埋管作业 
为改善传统埋设地下管线之作法，Yonezawa（2003）将RFID标签附贴于管线（如钢管或塑胶管），以取代于管线标示各项施工资讯（如管径大小与长短、安装顺序）之作法；此处所指之RFID标签内部构造乃指由磁核（Magnetic core）与被电容器（Capacitor）连接之天线所形成的共振回路（Resonance circuit）。于埋设地下管线时，施工人员可由手持式之RFID读取器撷取施工所需之资讯，进而逐一安排与配接地下管线。之后，亦可将此地下管线资讯与施工设计图逐一对照，以藉此检验其是否配接正确。另外，于地下管线装配完工后进行维修工作时，亦可由RFID读取器撷取地下管线上RFID标签所发出之「共振频率（Resonant frequency）」与天线线圈之「Q值（Q value）」是否与施工设计图所标示之资料一致，进而判断欲维修之地下管线所在位置。 

灌浆作业 
(1) Johnson（2004）将RFID晶片（Chip）、天线（Antenna）与侦察设备（Detecting device）所组合而成之感应器（Sensor）封入混拟土中，藉此测量数个与此混拟土相关之环境参数（Environmental parameter）；其中，此感应器所包含之天线为L-R-C电路之一部分，其共振频率范围可由外部无线电波段决定之。 
(2) Ogawa等人（2006）提出一套侦测混凝土凝固强度之管理机制，其作法乃先将RFID标签与温度感应器置于混凝土内。其次，监控人员每隔一段规定之时间即以RFID读取器撷取由温度感应器传至标签之温度，藉此温度判断混凝土强度。此外，亦可将该混凝土之相关资讯（如生产地与制造日期）写入RFID标签中，以利后续进行维护混凝土工作之资料判读。 
(3) Carlson（2004）等人乃提出一套将RFID系统应用于追踪或掌握物体注入设备之状态，该系统主要包含两样元件；第一项元件即为接受物体状态讯息之设备，而第二项元件即为感应器，此处所指之感应器除具备感应线圈外，亦包含具有发射辨识码之设备。 
(4) Dillenbeck等人（2004与2006）将上述RFID技术应用于石油或天然气探勘之凿井前置作业。其作法乃将感应器以环形缠绕方式置于套管下方而将RFID读取器置于套管内壁。其次，将置于保护装置内RFID标签伴随尚未凝固之水泥注入套管，藉由RFID读取器撷取RFID标签所发出之讯息（即撷取标签所发射之辨识码），进而判断灌浆状态。最后，可藉由环形感应器感应水泥凝固状态，并将此资讯回传至施工人员，以供其判断是否可进行后续施工。 
(5) 为解决RFID标签于混凝土试体内之固定问题，Endo等人（2004）之作法乃首先将混凝土注入模具中，并预留部分顶端空间，以供后续置放RFID标签之作业使用。之后，利用蚀刻术（Etching）将RFID标签之天线以螺旋方式盘绕于圆环铜片上，再将此元件放置于附有圆孔之塑胶盘上；其次，再将此装有RFID标签天线之塑胶盘放置于尚未凝结之混凝土试体顶端。最后再继续将混凝土注入模具中，以完成此灌浆工作。 
(6) 承上所述，Tsuchida等人（2005）更进一步将此结构之RFID标签（包含天线、圆环铜片及附有圆孔之塑胶盘）以类似方式固定于混凝土试体顶端、侧边或底端，唯一不同处乃在于此固定方式无须进行后续封装之灌浆工作，意即透过塑胶盘上之圆孔即可将RFID标签固定于混凝土试体表面。此外，该专利更指出此结构与作法除可将RFID标签固定于混凝土试体表面外，尚可降低混凝土试体对无线电波之影响，进而增加RFID 读取器可读取无线电波之距离。 
(7) 杨东华等人（2006）应用RFID标签于混凝土抗压试体之防伪，而此处所指混凝土抗压试体乃由混凝土浆制成。其防伪作法乃将具有辨识码之RFID标签置入混凝土抗压试体底端，透过RFID读取器将该标签所记录之辨识码传至与电脑连结之辨识器，藉此辨别混凝土抗压试体之真伪。 
(8) 沈成鑫 (2006) 应用RFID于人孔盖之维护巡检管理方法，用于控管人(手)孔施工作业及维修进度的掌握，主要运用卫星定位技术来设定人(手)孔盖施工位置，并经由电脑系统资料库的建档与管理，以准确的管理每个人(手)孔的施作进度与资料的控管。  

建物附加价值  
于建物附加价值方面，大致可分为「导览简介」、「门禁管制」与「物体追踪」，以下即针对此三项子议题之相关专利进行分析。 

导览简介 
eates等人（2003）提出一套以RFID技术为基础之大楼自我简介方法之与系统，其作法乃先将大楼各项资讯储存于主动式或被动式之RFID标签中；而此相关资讯乃包含此大楼所提供之各项资源/服务所在位置以及其所对应之细节说明。之后，当访客接近时，系统即可根据访客身份或其需求之差异，分别提供对应之介绍资讯供访客参考。 

门禁管制 

(1) Stilp（2003）利用至少一个RFID读取器与一定数量之RFID标签建立一套保安系统，藉此达到大楼安管之目的。其作法乃将RFID标签结合入侵侦测感应器（Sensor），藉此将人员入侵大楼讯息传至RFID读取器，进而触发控制器（Controller）进行后续之保全工作。而RFID标签与RFID读取器间之讯息传递乃使用无线通讯技术，而控制器与RFID读取器间乃使用有线通讯技术进行讯息传递；其中，RFID标签乃由电池驱动之（即主动式标签），或由RFID读取器提供所需之能量（即被动式标签）。而此保安系统尚可包含数个控制器，且其彼此间可藉由RFID读取器联系之。承上所述，为解决数个RFID读取器间讯息传递之问题，Stilp（2003）又进一步提出闸道技术（Gateway）应用于大楼保全网路之构想，此处所指之闸道技术乃提供一套沟通大楼保全网路（即为RFID系统）与外部网路之介面。而其对应之控制功能除可分别或一起标示RFID读取器与闸道所在位置外，亦可与数个RFID读取器进行讯息交换，并藉此将讯息传至对应之控制器，以进行后续之保安工作。 
(2) Gazdzinski（1999，2003）提出一套结合RFID系统之智慧型电梯资讯与控制构想。其作法乃首先建立伺服器（Server端），用于储存该建筑物所属人员（意即指该人员具有进出该栋大楼之权限）之相关资料，而后于该建筑物之电梯（Client端）装置撷取乘客资讯之输入设备，包含触控式面版/萤幕、声音接收器及RFID读取器。待乘客进入电梯后，即可透过上述数种输入设备撷取乘客所代表之识别码，而后系统则透过LAN、WAN、Intranet或Internet等连线方式将此识别码传至Server端进行身份比对与后续推论步骤，如透过装置于电梯内之RFID读取器读取附着于电梯乘客身上之RFID标签，藉此判断该乘客是否有足够之权限至其所选择之楼层。除此之外，若该乘客被允许进入某楼层，系统则自行将该楼层之水电开关开启。此外，亦可透过RFID读取器撷取电梯内之标签资讯，以自动计算电梯乘客是否满载或尚可容纳其他乘客，藉此判断是否需将电梯停留于已被按下升键或下降键之楼层。换言之，若电梯内之乘客满载，则可直接略过所有具有下升或下降要求之楼层，以节省电梯开关门之时间。 

物体追踪 

Ghazarian（2001）提出一套于固定地点（如大楼、火车站、机场）内查询交通工具运输状况、载具承载货物种类与个人移动行为之RFID追踪系统。其主要作法乃于此固定地点之各出入口装设RFID读取器，藉此读取附着于交通工具、载具与个人之RFID标签；其中附着于交通工具、载具与个人之RFID标签乃包含GPS/GSM数据机，藉此将交通工具、载具与个人所在位置之资讯回传至RFID追踪系统。而此RFID追踪系统主要目的乃用于记录各时间点交通工具、载具与个人之所在位置，进而将此资料提供查询该交通工具与个人是否经过某特定地点之用。同时也可以根据货物种类与个人属性将其指引至指定或适当之交通工具。 
建物维修工作 

为解决需挖掘地面方能得知地下管线所在位置之问题，Moritaka（2005）提出于埋设地下管线前，预先将RFID标签置于管线末端，而该标签包含各项管线资讯（如管线标号）。尔后，若因维护地下管线工作而需了解管线埋设位置时，即可由施工人员手持移动式之RFID读取器于地面来回感应附着于各管线末端之RFID标签所在位置，进而了解地下管线分布状况。 

Kawamura（2005）认为进行接管修复工作时，可将记录维修资讯（如维修商及维修日期）之RFID标签预先粘着于原本断裂管线内壁，再分别将两截断裂管线套进管径较大之管线套环内，即可完成接管之工作。往后若欲追查管线修复状态时，即可透过RFID读取器撷取该标签所记录之维修资讯，以供管线维修人员参考。 

结论与建议 

我国拥有高素质人力与灵活的企业经营体质，国内产业的技术层次不断提升，不管是在硬体或是软体上，都有与国际大厂同庭较劲的能力。然而，在投注大量资金与人力从事研发工作下，权利金追索与专利权纠纷，有时会成为厂商的梦魇，也因而决定了辛苦的研发成果带来的会是丰硕的商机，抑或是无限权利金的追索。所以，完善的「智慧财产权（Intellectual Property Right）管理制度与组织」显的更加重要。根据WIPO（世界智慧财产权组织）的统计，善加利用专利资讯，将可缩短60%的研发时间及节省至少40%的研发经费；相反的，如稍一不注意，高达数亿美元的巨额赔偿，不仅会使过去的努力化为乌有，更可能导致公司经营困难甚或造成公司倒闭。因此，智慧财产已从过去的配角一跃成为现代企业营运成功与否的关键角色。 

RFID的基本技术大致上都已成熟，其所相对的创新应用也正蓬勃发展，因而更带动了不同应用技术的开发。由RFID与公领域先导计画相关的专利数便可窥知，专利研发正处于成长期，许多研究正在世界各个角落上持续进行，加以全球的市场调查也揭露RFID未来市场将有上百亿的空间。因此，在未来全球竞争的环境下，我国将会是新技术的领航者，还是专门代工的世界工厂，持续观察专利技术的发展，并策略性地在目标国家市场中申请特定专利，将会是一项决定我国产业在国际间究竟该扮演何种角色的关键因素。 
公领域先导计画虽为局部性的应用，但其所涉及的创新应用与技术繁多，实是需要多方的观察与关注。建筑业本身所涵盖作业范围，相当广泛， 建筑施工牵涉到各种建材之管理与各种作业之整合; 建物寿命又长，相关维护管理之需求相当庞大; 建筑营造包括土木、建筑、结构、空调、机电、消防、安全、等领域之技术; 其中RFID仍有许多可应用之空间。在目前RFID尚在起步阶段，若能潜心研究创新专利，必然可在建筑业中占据良好策略地位。本报告揭露了相当多与建筑业相关的专利，除可作为未来技术开发与应用的参考，更可以将RFID相同的情境应用提出来，作为未来系统导入或应用开发的比较与依据。