結合 RFID 與GIS 技術之校園設備管理應用

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1 結合 RFID 與GIS 技術之校園設備管理應用
清雲科技大學 空間資訊與防災科技研究所-碩士論文 研究生：張家邦 指導教授：張嘉強 博士 中華民國100年7月 指導教授:葉禾田 報告學生:王柏勛

2 摘 要 本研究旨在利用開放式地理資訊系統(Open GIS) 與無限射頻辨識技術(RFID)之概念，針對選定之物件開發並建立一校園設備自動化管理系統，以作為電子化設備管理運用之參考。 本系統不僅可自動盤點與辨識目標設備資產，另可建置並提供物件之坐標資訊，藉由圖形化的操作介面來顯示有關目標設備之所在位置及異動狀況，以利管理者取得確實的目標資訊，達到簡化作業時間及節人力之管理目的。

3 研究背景及動機 無線射頻辨識技術(RFID)便成為最有可能取代條碼技術之管理工具。它的特性在於只需利用讀取器(Reader)就能針對它所使用的電子標籤(Tag)進行非接觸式的掃描，就能夠迅速取得設備的所在位置以及相關資訊。

4 研究背景及動機 地理資訊系統(Geographic Information System, 簡稱 GIS)良善的空間展示與分析能力，可成為設備管理系統之可行應用方向，加入空間資訊之設施管理系統不僅可展示各設備之空間屬性資料。 有一套自動化之設備辨識技術，使管理人員得以方便、正確地辨識並管理各項設備，將有助於提升校園設備管理之效率。

5 研究目的 本研究將整合RFID 及GIS 之概念，透過開放式地理資訊系統(Open GIS)之Geoserver 系統介面加以開發，期能建立一套自動化校園設備管理系統，另藉由RFID 所收集之設施資訊，並利用PHP 崁入式HTML 語言，另利用MySQL 之關聯式資料庫管理系統，以圖形化之方式提供設施目標之相關管理資訊，進而提升校園內之設備管理效率。

6 RFID雷達系統 此系統最新突破是使用最低頻段的無線電波和低成本的標籤，便能針對遠距離目標進行辨識與定位。不同於舊有RFID的技術，它更強調了目標位置的重要性。 新一代的RFID讀取器，能在很大的讀取區範圍內精確識別並且定位許多標籤之位置，其方法是以信號從標籤發出回到讀寫器所經過的時間來量測距離，使系統能夠更精確的測定標籤與讀寫器之間的距離。

7 雷達式RFID系統規格 應用範圍 說明 電腦連接埠 RS232 精準度 0.5 公尺 維度 2 維 角度 1 度 最遠距離
目前約為40 公尺 防衝撞數目 100 讀取器工作頻率 860~960MHz 佔用頻寬 10kHz

8 RFID 雷達優勢 可同時讀取1000 個以上的標籤。 低成本標籤，本身使用簡單的積體電路。 可支援儲存長字元，避免識別身分重複。

9 地理資訊系統 由於其對於具有空間或地理位置分佈特性的各種資料可以進行收集（Acquisition）、儲存（Storage）、檢查(Examination）、處理（Manipulation）、分析（Analysis）與展示（Display）等強大功能與效益。 地理資訊系統是由數個空間規則（Spatial routines）架構在標準的資料庫管理系統上（Data Base Management System ,DBMS）的電腦系統。

10 地理資訊系統之組成架構 使用者介面 屬性資料庫 資料輸入 空間資料庫 資料輸出 地圖 影像處理系統 地圖 衛星影像 圖面數化系統 統計圖表
空間分析系統 圖形展示系統 資料庫管理系統 統計分析系統 資料輸入 地圖 衛星影像 人口資料 社經資料 數化資料 資料輸出 地圖 統計圖表 報告 資料碼

11 作業流程 進行RFID 技術導入盤點工作時，必須先透過RFID 定位儀器，將盤點所在區域內之物品代碼自動搜集起來，並且透過與後端主機系統資料庫的連結來進行儲存與資料比對之動作。 待系統處理完畢後，系統會參考過去的歷史紀錄，以圖形化資訊的方式將物品資料顯示於系統的結果畫面上，供使用者進行庫存資料相關異動的核對，使用者亦可自行決定是不要列印盤點錯誤之報表清單，或是選擇繼續追蹤未盤點得之物品。

12 RFID 定位技術導入盤點作業系統流程圖

13 系統架構 RFID-Radar系統程式 GIS圖形介面座標計算 設備管理資料庫 圖形展示功能 查詢比對功能

14 系統程式設計 主要係透過南非Trolley Scan公司的雷達式RFID 設備對目標物進行偵測，藉由該儀器所產生的文字檔(Filelog..txt)，來做為本系統讀取目標所在空間位置之資料來源。系統將會測量參數轉化空間坐標後，將此類之空間資訊詳細紀錄在庫存系統的管理資料庫中。 本系統建置係使用Apache+MySQL+PHP 做為系統的開發工具，採用Apache 的網頁功能phpMyAdmin來建立MySQL 屬性及管理資料 (如ID、時間、內容等欄位)。

15 坐標計算 經由系統程式可將RFID-Radar 偵測資料進行載入後，便可對該目標位置進行坐標的計算工作，過程中首先要將文字檔裡所記錄的參數(時間、標籤ID、距離、角度)取出並存入資料庫中，再利用其中水平參數距離(SH)及角度(θH)，代入坐標計算公式，計算其坐標值。

16 PHP+MySQL資料庫管理 本系統所使用的資料庫係利用MySQL進行存取，另利用PHP程式語言來呼叫資料庫。而資料庫中並設有設備管理以及坐標管理等二類之資料表。

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19 啟動RFID雷達定位器 偵測範圍區域所在目標 產生目標資料及參數 建立設備管理資料 座標換算導入到後端管理系統 寫入資料 寫入資料 紀錄盤點次數及盤點位子 系統資料庫 讀取資料 GIS圖形化呈現座標位置、異動狀況 產生設備資訊清單 結束系統運作 校園設備系統運作流程圖

20 RFID雷達系統完成率定時之量測參數

21 圖示化之管理資訊

22 圖示資訊區

23 目標參數資訊區

24 設備資訊管理頁面

25 「設備位移」功能測試

26 「設備位移」資訊狀況表

27 結論 本系統結合了RFID雷達技術能在有效的運作範圍內，量測參數轉化出來。
本系統運用Open GIS為圖形平台，運用MySQL進行資料庫管理。 本系統提供比對功能，系統功能區並提供了「不變」、「移動」、「新增」、「消失」等功能來提供查詢。 本系統開發管理端圖形系統提供了方便的管理介面，可由一舨管理人員進行操作，解決以往必需有專業人員來進行管理工作。

28 結論 本系統解決以往人工盤點所花費大量人力及重覆性檢查時間，大幅降低人力及管理時間。
本系統可直接透過網際網路或是遠端系統即可直接使用本系統，不限單一電腦，只需透過管理者帳戶即可使用該系統使管理者能夠更能隨時掌握。 本系統所使用的資料庫能夠做隨時的維護更新減少管理者在操作上的時間， 並整合地圖伺服器能夠有效提升展圖速度，並且利用地圖伺服器能夠隨時更新該目標數據。