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3 推 薦 序 防 災 是 全 球 未 來 的 必 須 面 對 的 首 要 工 作, 台 灣 值 在 這 方 面 進 步 非 常 快, 可 說 在 世 界 上 居 於 領 先 國 家 之 一, 其 中 有 一 項 技 術, 就 是 防 災 的 監 測 我 們 的 團 隊, 利 用 國 科 會 計 畫, 在 民 國 89 年 研 發 出 台 灣 第 一 座 土 石 流 監 測 與 預 報 系 統, 當 初 承 接 我 們 技 術, 與 我 們 一 起 到 現 場 學 習 的 廠 商, 就 是 儀 丞 儀 器 工 程 有 限 公 司, 因 為 覺 得 儀 丞 是 一 個 年 輕 有 幹 勁 也 肯 學 習 研 發 的 公 司, 也 由 於 當 時 系 統 的 接 合 與 儀 器 的 裝 設, 都 還 有 許 多 的 不 確 定 性, 需 要 不 斷 的 嘗 試, 所 以 與 儀 丞 有 了 後 續 好 多 年 的 合 作 關 係 後 來 看 到 儀 丞 慢 慢 把 相 關 技 術 延 伸 發 展 到 各 方 面 監 測 工 作, 更 讓 我 覺 得 當 初 選 擇 跟 儀 丞 合 作 是 正 確 的 看 到 這 本 書 的 出 版, 心 中 感 到 很 安 慰, 這 表 示 國 內 監 測 的 技 術, 真 的 是 慢 慢 有 向 下 紮 根, 因 為 業 界 能 出 書 詳 述 工 程 的 實 務 與 細 節 時, 就 代 表 這 個 技 術, 已 經 不 屬 於 研 究 型 技 術, 而 是 一 個 多 數 人 熟 悉 且 能 應 用 的 工 程 了 而 由 本 書 深 入 淺 出 的 內 容 來 看, 儀 丞 已 經 對 相 關 技 術 有 了 深 入 的 了 解, 同 時 有 辦 法 面 對 不 同 的 任 務, 發 展 自 己 的 系 統 了, 因 此 才 有 辦 法 寫 出 這 本 書 監 測 要 分 兩 部 份 來 談, 第 一 個 部 份 就 是 把 監 測 設 備 裝 置 好, 主 要 是 硬 體 部 分 : 包 含 在 現 場 選 裝 設 點 裝 好 所 有 感 測 器 架 好 訊 號 傳 輸 與 電 源 系 統 和 後 端 的 主 機 與 管 理 系 統 第 二 部 份 就 是 把 監 測 所 得 的 資 料, 轉 換 成 我 們 想 知 道 的 資 訊, 例 如 把 雨 量 資 料 換 成 淹 水 潛 勢 或 把 地 聲

4 資 料 換 成 土 石 流 運 動 資 訊, 這 些 則 是 靠 軟 體 執 行 第 二 部 份 其 實 就 是 靠 國 家 投 入 大 量 經 費 研 究, 但 是 第 一 部 份 的 執 行 品 質, 會 直 接 影 響 第 二 部 份 的 資 料 分 析 能 力 ; 而 第 二 部 份 的 資 料 分 析 需 求, 也 會 直 接 改 變 第 一 部 份 的 設 計, 如 現 場 安 裝 的 位 置 與 安 裝 方 式 大 部 份 研 究 報 告 都 是 針 對 第 二 部 份, 因 此 很 多 行 政 單 位 與 外 行 人 都 不 了 解 第 一 部 份 的 重 要 這 本 書, 正 是 針 對 第 一 部 份 技 術 所 需 要 的 資 訊, 做 了 詳 細 的 說 明 然 而 就 我 多 年 教 學 與 研 究 的 經 驗, 這 本 書 的 內 容, 往 往 是 剛 進 入 監 測 領 域 的 學 生 或 研 究 學 者 最 需 要 知 道 的 基 礎 第 一 章 的 觀 念, 雖 然 不 見 得 適 用 於 研 發 人 員, 但 是 可 以 讓 研 發 人 員 對 實 務 執 行 者 有 更 多 的 了 解, 如 此 才 能 溝 通 而 這 本 書 的 第 二 章 入 門 篇 與 第 三 章 的 系 統 整 合 篇, 正 是 許 多 研 究 人 員 必 須 知 道 卻 又 搞 不 清 楚 的, 對 機 電 外 行 的 人, 可 以 很 快 的 對 整 個 系 統 有 所 了 解,, 第 四 章 則 是 許 多 案 例 的 呈 現, 但 是 呈 現 的 是 基 礎 的 架 構, 因 為 是 基 礎 的 資 訊, 因 此 未 能 針 對 不 同 監 測 ( 如 交 通 監 測 與 坡 地 監 測 ) 去 做 其 各 別 細 部 的 說 明, 這 是 這 本 書 這 我 非 非 常 期 待 卻 沒 有 看 到 的 部 份 而 且 整 本 書, 提 供 了 非 常 詳 細 的 基 礎 知 識, 因 此 我 會 推 薦 剛 接 觸 監 測 領 域 的 人, 或 有 意 發 展 相 關 系 統 的 人, 都 應 該 讀 讀 這 本 書, 將 來 我 的 研 究 生, 若 是 要 從 事 監 測 的 研 究, 我 一 定 會 要 他 先 讀 這 本 書, 把 基 本 知 識 補 齊 後, 再 進 行 較 高 深 的 理 論 研 究 近 幾 年 來, 我 陸 續 輔 導 韓 國 馬 來 西 亞 和 蘇 俄 建 立 了 她 們 自 己 的 坡 地 或 土 石 流 監 測 預 警 系 統, 水 保 局 所 建 立 的 土 石 流 觀 測 系 統, 也 成 為 許 多 外 國 學 者 來 台 灣 須 觀

5 與 究, 但 不 論 國 內 外, 目 前 使 用 的 技 術 都 未 脫 離 民 國 年 間 發 展 出 來 的 技 術, 這 表 示 監 測 技 術 需 要 更 多 的 投 入, 希 望 這 本 基 礎 的 書 出 版 之 後, 能 帶 動 各 方 面 不 同 的 監 測 應 用, 紛 紛 出 版 其 業 內 更 深 入 的 專 書, 那 監 測 技 術 的 繼 續 發 展, 將 可 以 成 為 我 國 技 術 外 銷 的 高 潛 力 股 劉 格 非 台 灣 大 學 水 工 所 主 任 台 灣 大 學 土 木 系 教 授

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7 推 薦 序 進 入 21 世 紀, 地 球 暖 化, 極 端 氣 候 肆 虐, 全 球 在 防 災 監 測 上 的 需 求 與 日 俱 增 雖 然 科 技 的 發 達 能 提 昇 我 們 在 工 程 施 做 上 的 技 術, 但 仍 有 許 多 不 可 預 知 的 問 題 存 在, 例 如 : 莫 拉 克 颱 風 暴 雨 和 走 山 林 肯 大 郡 順 向 坡 崩 毀 等 等 災 情, 再 再 的 顯 示 出 監 測 工 作 在 工 程 實 務 上 的 需 要 與 其 可 發 展 的 潛 力 與 重 要 性 台 灣 地 處 環 太 平 洋 地 震 帶, 在 歐 亞 板 塊 與 菲 律 賓 海 板 塊 互 相 擠 壓 下, 台 灣 島 逐 漸 上 升 成 形 台 灣 的 位 置 既 是 在 聚 合 性 板 塊 界 線, 也 在 錯 動 性 板 塊 界 線, 菲 律 賓 海 板 塊 目 前 且 以 每 年 7 公 分 之 速 度 在 台 灣 附 近 向 西 北 方 向 隱 沒 到 歐 亞 板 塊 之 下 由 於 台 灣 的 地 理 位 置 較 為 特 殊, 天 災 發 生 時 常 遭 受 之 衝 擊 特 別 劇 烈, 加 上 過 度 都 市 化 等 問 題, 導 致 天 災 影 響 之 範 圍 與 損 害 皆 有 擴 大 之 現 象 因 此, 監 測 系 統 可 做 為 防 災 警 示 之 第 一 陣 線, 民 眾 的 疏 散 和 避 難 行 動 皆 可 憑 藉 監 測 系 統 來 搶 先 一 步 動 作 進 一 步 而 言, 監 測 系 統 和 整 個 的 防 救 災 系 統 有 著 唇 齒 相 依, 牽 一 髮 而 動 全 身 之 緊 密 關 聯 性, 每 一 相 連 之 防 災 系 統 是 否 確 實 執 行, 皆 端 看 監 測 系 統 是 否 有 效 執 行 方 能 達 到 防 災 之 目 標 有 鑑 於 此, 本 書 作 者 在 建 立 監 測 系 統 之 基 本 觀 念 上, 對 於 監 測 與 檢 測 之 種 種 定 義 輔 以 精 闢 之 解 說, 且 與 其 他 曾 發 生 過 之 災 害 實 績 相 互 佐 證, 使 得 讀 者 在 監 測 技 術 相 關 之 應 用 上 有 了 更 進 一 步 之 認 知 此 外, 在 監 測 儀 器 與 相

8 關 應 用 之 學 說, 如 電 磁 光 以 及 自 動 化 監 測 之 系 統 整 合 上, 作 者 亦 發 揮 其 電 機 專 業, 將 基 礎 理 論 做 深 入 淺 出 之 說 明, 協 助 讀 者 有 基 礎 上 之 了 解 此 書 編 撰 架 構 極 符 邏 輯, 深 入 淺 出 方 便 實 用, 故 有 助 於 國 人 對 於 防 災 監 測 有 了 正 確 之 觀 念 及 認 知, 本 人 樂 于 推 薦 李 咸 亨 國 立 台 灣 科 技 大 學 營 建 工 程 系 教 授

9 推 薦 序 台 灣 地 處 板 塊 活 動 頻 繁 的 地 震 帶, 且 屬 於 多 雨 潮 濕 之 海 島 型 氣 候, 繼 以 工 業 快 速 成 長, 廢 氣 排 放 增 加 之 影 響, 無 論 對 鋼 構 物 的 侵 蝕, 或 對 混 凝 土 材 質 的 損 害, 凸 顯 舊 有 構 造 物 定 期 檢 測 評 估 工 作 之 重 要 性 因 此, 無 論 民 生 基 本 需 求 的 高 樓 建 築, 或 牽 動 經 濟 命 脈 的 交 通 橋 梁 建 設, 結 構 物 安 全 評 估 監 檢 測 及 補 強 加 固 技 術 之 引 進 與 研 發, 更 是 迫 切 而 不 可 漠 視 的 重 要 課 題 因 此, 在 人 口 稠 密 的 地 區 當 自 然 災 害 來 臨 時, 路 面 損 壞 房 屋 傾 倒 火 災 以 及 其 他 人 力 與 物 力 的 損 失 也 接 踵 而 來 天 災 來 臨 前 的 避 難 與 疏 散, 扮 演 著 動 要 性 的 角 色 監 測 工 程 防 災 有 助 於 政 府 對 於 天 災 的 防 治 與 紓 導, 進 而 可 降 低 天 災 來 臨 時 人 民 的 恐 慌, 增 加 更 多 的 時 間 進 行 有 效 的 避 難 指 揮 有 鑑 於 莫 拉 克 颱 風 的 慘 痛 經 歷, 若 能 預 先 有 著 完 整 的 預 警 監 測 系 統, 給 予 人 民 與 政 府 在 災 難 發 生 前 更 多 的 時 間 安 排 妥 善 的 疏 散 地 點, 損 失 也 可 有 效 的 降 低 本 書 對 於 天 然 災 害 之 監 測 工 作 有 著 精 闢 之 研 究, 並 佐 以 各 式 相 對 之 學 說 與 實 例, 進 而 解 釋 監 測 工 程 的 重 要 性, 並 以 淺 顯 易 懂 之 敘 述 方 式, 將 監 測 系 統 之 相 關 儀 器 設 備 與 系 統 之 整 合 有 著 初 步 的 概 序

10 本 書 作 者 以 監 測 工 程 系 統 整 合 之 角 度 進 而 探 討 防 災 預 警 之 整 體 架 構, 並 指 出 監 測 工 作 在 工 程 實 務 上 可 發 展 的 潛 力 與 重 要 性 此 書 助 益 良 多 且 有 助 於 讀 者 對 於 天 然 災 害 警 以 及 監 測 工 程 有 了 初 步 之 概 念 與 認 知 張 奇 偉 中 華 大 學 建 築 與 設 計 學 院 院 長 中 華 大 學 土 木 系 中 華 大 學 研 發 處 教 授 研 發 長

11 自 序 原 本 此 書 已 邀 請 多 位 工 程 界 先 進 代 為 寫 序, 但 因 應 需 求, 還 是 寫 了 序, 以 表 心 意 國 內 監 測 工 程 發 展 至 今 已 將 近 四 十 年, 台 灣 的 起 步 比 大 陸 甚 早 但 大 陸 近 年 監 測 發 展 已 急 起 直 追, 針 對 結 構 大 地 等 各 項 監 測 之 書 籍 汗 牛 充 棟, 網 路 上 甚 至 有 監 測 工 程 師 專 門 網 站, 討 論 監 測 相 關 技 術, 以 求 取 進 步 各 位 亦 可 在 本 書 部 份 圖 片 發 現 對 岸 的 資 料 反 觀 台 灣 的 監 測, 近 年 來 除 了 知 名 學 者 大 力 鼓 吹 外, 在 工 程 界 投 入 的 數 量 確 有 逐 年 減 少 的 趨 勢 一 方 面 因 為 對 工 程 人 員 而 言, 監 測 在 學 校 並 未 學 過, 再 加 上 監 測 牽 涉 部 分 電 機 電 子 領 域 並 非 工 程 背 景 的 人 員 所 能 理 解, 此 外, 電 子 儀 器 之 技 術 或 設 備 大 部 分 來 自 於 國 外, 因 此 原 文 專 有 名 詞 等 的 理 解 對 工 程 人 員 也 是 個 障 礙 因 此, 監 測 技 術 的 推 動 是 步 履 緩 慢 且 艱 辛 的 但 是 監 測 是 工 程 技 術 進 步 的 重 要 工 具, 如 同 醫 療 技 術 的 進 步 一 樣, 必 須 借 重 醫 療 儀 器 的 提 升, 醫 療 技 術 才 會 提 升, 舉 例 而 言, 早 期 婦 產 科 可 以 藉 助 超 音 波 知 道 是 否 懷 孕, 但 現 在 超 音 波 除 了 可 知 道 懷 孕 與 否, 更 進 步 為 判 斷 嬰 兒 性 別 及 健 康 之 重 要 工 具 之 一 工 程 監 測 也 是 一 樣, 由 於 監 測 技 術 之 進 步, 才 可 以 印 證 工 程 上 許 多 理 論 與 特 性 此 外, 監 測 也 是 執 行 防 災 工 作 上, 採 用 非 工 程 手 段 重 要 工 具 之 一 近 年 來 由 於 氣 候 變 異 巨 大, 從 前 視 為 異 常 之

12 超 大 豪 雨 降 雨 量, 現 在 也 漸 漸 變 成 正 常 而 工 程 手 段 防 災 不 僅 耗 費 巨 大, 與 天 爭 地 的 結 果 常 常 也 是 遭 致 大 自 然 無 情 的 反 撲 因 此 運 用 監 測 技 術 以 防 災 實 在 值 得 重 視 推 廣 吾 人 自 大 學 電 機 系 畢 業 以 來, 投 入 工 程 界 已 有 二 十 餘 年, 承 蒙 各 工 程 界 先 進 之 提 攜, 方 得 使 吾 人 在 此 行 業 得 以 安 身 立 命, 由 於 自 感 深 受 工 程 界 重 恩, 無 以 為 報, 復 憂 慮 監 測 工 程 在 我 生 長 的 家 鄉 - 台 灣, 漸 漸 凋 零 竊 思 先 賢 嘗 云 立 德 立 功 立 言 吾 人 雖 曾 有 過 監 測 預 警 成 功, 解 救 居 民 於 災 害 之 先 的 成 功 經 驗, 但 均 為 業 主 及 工 程 先 進 執 行 得 當, 談 不 上 立 德 與 立 功 惟 監 測 之 技 術, 目 前 坊 間 針 對 監 測 之 書 籍, 大 都 為 針 對 特 殊 領 域 或 特 定 案 例 所 寫 之 敘 述 文 章, 較 少 針 對 監 測 之 基 礎 理 論 及 通 盤 實 務 做 考 量, 目 的 為 求 得 工 程 人 員 了 解 監 測 之 書 籍 惟 吾 人 畢 生 浸 淫 其 中, 或 許 可 獻 曝 於 工 程 界, 如 能 對 工 程 界 有 所 助 益 於 萬 一, 則 吾 人 此 生 無 憾 矣 本 書 之 完 成, 首 先 要 感 謝 母 親 含 辛 茹 苦, 守 寡 將 我 養 育 成 人 劉 格 非 教 授 及 李 咸 亨 教 授 代 為 寫 序, 此 情 難 忘 另 賈 儀 平 李 有 豐 李 秉 乾 謝 正 倫 林 炳 森 等 教 授 一 路 之 提 攜 博 士 班 恩 師 張 奇 偉 對 我 諸 多 指 導 與 體 諒 還 有 我 的 女 兒 璇 璇, 她 要 我 一 定 要 提 她, 否 則 會 完 蛋 最 後, 謝 謝 台 灣 整 合 防 災 工 程 技 術 顧 問 有 限 公 司 天 一 的 夥 伴 們 及 阿 恩, 謝 謝 大 家!

13 本 書 導 讀 1. 本 書 定 義 為 一 工 具 書, 故 編 排 方 式 章 節 分 明, 甚 至 於 入 門 篇 之 章 末 均 將 常 用 感 測 器 名 詞 解 釋 匯 集, 部 分 章 節 也 附 有 常 見 問 題 之 Q&A, 以 利 日 後 可 依 循 章 節 查 詢 2. 本 書 定 義 為 專 供 土 木 相 關 工 程 人 員 ( 文 中 簡 稱 讀 者 ) 使 用, 故 捨 棄 電 子 電 機 中 大 量 理 論 及 公 式, 務 求 工 程 人 員 實 用 之 價 值 呈 現 3. 本 書 定 義 為 專 供 工 程 人 員 了 解, 並 可 執 行 系 統 之 規 劃 設 計 為 主 看 完 本 書 後, 對 於 監 測 系 統 應 當 可 知 其 所 以 然, 且 可 從 選 擇 感 測 器 開 始 到 完 成 後 端 監 測 主 機 之 架 構 從 閱 讀 型 錄 的 說 明, 到 基 本 規 範 的 訂 定, 均 可 游 刃 有 餘 但 如 要 有 能 力 執 行 施 工, 完 成 一 套 可 用 無 誤 的 監 測 系 統, 則 非 有 更 高 深 廣 泛 的 電 子 基 礎 才 可 此 為 本 書 命 名 為 基 礎 理 論 與 實 務 之 緣 由 4. 由 於 電 子 學 為 國 外 引 進 之 學 問, 且 電 子 領 域 之 共 通 語 言 為 英 文, 讀 者 可 由 各 家 電 腦 廠 商 出 產 的 產 品 名 稱 均 以 英 文 為 主 得 知, 故 本 書 於 介 紹 專 有 名 詞 時, 均 會 標 出 原 文 ( 英 文 ), 以 利 讀 者 明 瞭 但 本 書 仍 期 望 對 於 英 文 之 專 有 名 詞 作 一 統 一 之 中 文 定 義, 以 利 工 程 監 測 界 之 統 整 與 溝 通 5. 本 書 所 定 義 監 測 系 統, 以 本 節 末 之 架 構 圖 表 示, 各 部 份 於 架 構 中 所 在 之 位 置 亦 作 標 示, 以 利 後 續 說 明

14 6. 本 書 定 義 感 測 器 : 英 文 sensor, 即 為 前 端 ( 現 場 端 ) 之 感 應 元 件, 如 壓 力 應 變 溫 度 等 之 量 測 元 件, 又 稱 監 測 元 件 感 測 元 件 感 應 元 件 量 測 元 件 及 感 應 器 本 書 建 議 以 感 測 器 統 稱 7. 監 測 設 備 : 英 文 Monitoring instruments, 泛 指 一 切 監 測 系 統 之 設 備, 包 含 後 端 之 監 測 主 機 紀 錄 器 及 前 端 ( 現 場 端 ) 之 感 應 器, 甚 至 有 專 指 前 端 ( 現 場 端 ) 感 應 元 件 之 說 法 本 書 建 議 中 文 部 分 之 監 測 設 備 應 採 統 一 說 法, 即 專 指 一 切 監 測 系 統 之 監 測 主 機 設 備 即 後 端 ( 含 辦 公 室 端 ) 設 備 8. 自 1960 年 代 以 來, 電 子 業 開 始 發 展, 原 傳 統 的 量 測 方 式 為 機 械 式 的 指 針 或 錶 頭, 漸 漸 有 了 電 子 訊 號 的 量 測 設 備 出 現 而 為 區 隔 當 時 機 械 式 產 品 與 新 興 的 電 子 感 測 器, 乃 有 電 子 式 之 稱 謂 諸 如 電 子 式 水 壓 計 電 子 式 荷 重 計 等 然 而 由 此 觀 之, 機 械 式 並 無 法 執 行 全 自 動 監 測 且 電 子 式 發 展 至 今 已 年 代 久 遠, 為 便 利 及 統 一 感 測 器 名 稱, 本 書 一 律 不 再 加 稱 電 子 式, 但 如 有 機 械 式 之 設 備, 則 仍 建 議 沿 用 機 械 式 之 名 稱 以 利 區 隔 9. 本 書 大 量 內 容 均 採 工 程 人 員 之 觀 點 書 寫, 部 分 比 喻 為 求 生 動, 或 與 電 子 電 機 中 理 論 不 近 相 同, 惟 為 求 本 書 之 實 用 及 工 程 人 員 理 解, 不 周 之 處, 尚 請 電 子 電 機 之 先 進 海 涵, 並 不 吝 賜 教

15 土 木 工 程 師 規 劃 設 計 部 份 電 子 / 電 子 工 程 師 具 體 實 踐 部 份 裝 設 區 域 量 測 項 目 感 測 器 現 地 監 測 站 監 測 結 構 物 本 體 周 邊 地 盤 振 動 結 構 強 度 傾 傾 / 沉 陷 結 構 強 度 兩 側 隧 道 土 水 壓 力 地 下 水 位 速 度 計 混 凝 土 應 變 計 鋼 筋 應 力 計 雙 軸 傾 斜 儀 應 變 計 動 態 模 擬 分 析 儀 土 水 壓 計 水 位 動 態 信 號 處 理 器 數 位 式 記 錄 器 SEMS 不 斷 電 系 統 語 音 通 報 系 統 傳 呼 資 料 傳 輸 系 統 其 他 站 監 測 主 機 其 他 站 監 測 主 機 監 控 主 機 監 控 中 心 第 一 優 先 權 主 動 ( 動 態 ) 監 控 系 統 第 四 章 說 明 第 二 章 說 明 遠 端 控 制 ( 被 動 監 控 ) 相 關 人 員 監 測 系 統 架 構 示 意 圖 第 三 章 說 明 註 :SEMS(Sub-Expert Manage system)- 次 專 家 管 理 系 統, 非 第 一 優 先 權

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17 目 錄 第 一 章 對 監 測 系 統 應 有 的 基 本 觀 念 第 二 章 入 門 篇 ( 電 學 基 本 常 識 ) 1-1~ ~ 基 本 電 子 電 路 學 電 磁 學 ( 含 雜 訊 與 干 擾 ) 數 位 電 路 光 學 工 程 實 務 型 錄 解 讀 2-41 第 三 章 系 統 整 合 篇 ( 監 測 系 統 構 成 ) 3-1~ 資 料 紀 錄 器 及 後 端 監 測 設 備 ( 主 機 ) 遠 距 信 號 傳 輸 方 式 備 用 電 力 計 算 系 統 程 式 簡 介 3-51 第 四 章 工 程 實 務 篇 4-1~ 結 構 工 程 監 測 大 地 工 程 監 測 土 石 流 監 測 工 程 水 利 監 測 工 程 道 路 交 通 監 測 工 程 測 量 監 測 工 程 海 洋 監 測 工 程 環 境 監 測 工 程 4-205

18 附 錄 A: 常 用 名 詞 彙 整 A-1~ A-2 附 錄 B: 各 種 常 見 感 測 器 說 明 及 範 例 圖 示 彙 整 B-1~ B-4 參 考 文 獻

19 第 一 章 對 監 測 系 統 應 有 的 基 本 觀 念 1-1 第 一 章 對 監 測 系 統 應 有 的 基 本 觀 念 自 從 1897 年, 約 瑟 夫 湯 姆 森 發 現 電 子 的 存 在 後, 電 子 學 萌 芽 至 20 世 紀 50 年 代 半 導 體 發 現 以 來, 積 體 電 路 (IC) 在 民 生 的 廣 泛 應 用, 間 接 促 進 了 計 算 機 ( 電 腦 ) 的 出 現, 使 得 人 類 的 科 技 發 展 一 日 千 里 電 子 學 在 20 世 紀 的 發 展 堪 稱 第 二 次 的 石 器 革 命 電 子 學 的 興 盛, 同 樣 的 亦 帶 給 我 們 土 木 工 程 界 巨 大 的 變 革, 從 早 期 對 結 構 體 的 望 聞 問 切, 演 變 至 用 監 測 數 據 量 化 的 衡 量 不 可 否 認 的, 監 測 技 術 的 進 步, 是 造 成 土 木 工 程 技 術 在 提 升 的 極 重 要 因 素 事 實 上, 工 程 監 測 對 於 工 程 界, 就 如 同 醫 療 儀 器 ( 技 術 ) 對 於 醫 學 界, 每 當 有 醫 療 儀 器 ( 技 術 ) 產 生 時, 總 是 能 造 成 醫 學 界 的 再 提 升 舉 例 而 言, 超 音 波 科 技 之 發 展, 使 得 醫 師 得 以 藉 由 超 音 波 判 別 孕 婦 肚 中 的 小 孩 的 性 別 這 就 是 超 音 波 技 術 帶 給 醫 學 界 的 進 步 同 理 可 知, 工 程 監 測 的 技 術 演 進, 實 在 是 協 助 工 程 技 術 提 升 的 重 要 因 素 然 而, 國 內 的 監 測 發 展, 近 年 來 卻 出 現 兩 極 化 的 趨 勢 在 上 者, 有 許 多 知 名 學 者 及 研 究 機 構 投 入 研 究, 努 力 推 動, 期 能 為 工 程 界 盡 一 份 心 力 但 在 一 般 工 程 實 務 上, 監 測 工 作 是 隸 屬 在 營 造 廠 得 標 後 的 一 小 部 分, 甚 至 連 附 屬 工 程 都 談 不 上 監 測 工 程 師 毫 無 社 會 地 位 與 價 值, 自 然 無 法 吸 引 優 秀 人 才 投 入 研 究, 更 遑 論 創 造 而 一 方 面, 部 分 監 測 工 程 師 自 甘 墮 落, 無 法 以 真 實 之 數 據 取 信 於 業 主 終 究 造 成 今 日 在 上 者 努 力 推 動, 但 中 間 的 業 主 因 本 身 認 知 不 足, 或 曾 接 觸 之 監 測 廠 商 不 良, 而 造 成 不 太 願 意 再 推 動 監 測 造 成 下 游 監 測 業 者 難 以 為 繼, 甚 至 部 分 為 求 生 存 而 出 具 假 數 據 的 惡 性 循 環

20 1-2 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 因 此, 本 書 首 要 當 為 建 立 讀 者 對 監 測 系 統 應 有 的 基 本 觀 念, 將 工 程 監 測 作 如 下 的 定 義 工 程 監 測 : 主 要 是 針 對 一 項 工 程 ( 或 一 種 可 預 見 之 災 害 ( 如 土 石 流 颱 風 等 ), 進 行 事 前 之 診 斷 矯 正 持 續 觀 察 及 整 治 等 一 連 串 的 連 續 性 自 動 化 數 據 收 集, 甚 至 分 析 研 究 及 告 警 等 工 作 均 屬 工 程 監 測 之 領 域 而 其 具 體 量 化 之 系 統 架 構, 則 如 下 圖 示 : 感 測 器 資 料 測 讀 計 記 錄 器 或 監 測 主 機 等 只 要 有 包 含 上 述 架 構, 均 已 構 成 監 測 系 統 之 要 素 所 以 基 本 上 監 測 的 涵 蓋 是 相 當 廣 泛 的, 每 個 研 究 生, 甚 至 部 分 有 做 試 驗 的 大 學 生, 都 曾 經 接 觸 過 監 測 的 領 域 由 此 可 見 監 測 之 應 用 是 相 當 廣 泛 的 由 此 定 義 可 再 依 各 種 不 同 應 用 說 明 觀 念 如 下 : 一. 為 何 須 做 工 程 監 測 因 監 測 的 部 分 涵 蓋 防 災 的 功 能, 而 災 害 是 成 事 不 足, 敗 事 有 餘, 舉 例 : 1. 莫 拉 克 颱 風 行 政 院 三 長 下 台 2. 八 掌 溪 行 政 院 副 院 長 下 台 3. 名 古 屋 空 難 交 通 部 長 下 台 4. 林 肯 大 郡 尤 清 ( 當 時 北 縣 長 ) 選 舉 立 委 失 利 近 日 之 庶 民 經 濟 重 視 庶 民 感 受 即 為 防 患 於 未 然 重 視 民 意 之 體 現

21 第 一 章 對 監 測 系 統 應 有 的 基 本 觀 念 1-3 二. 監 測 與 檢 測 之 不 同 許 多 人 對 檢 測 與 監 測 的 不 同 之 處, 似 乎 仍 無 法 完 全 了 解, 又 有 部 分 工 程 人 員 認 為 兩 者 似 乎 相 同, 故 今 藉 由 比 較 兩 者 差 異 的 方 式, 來 說 明 其 觀 念 : 1. 以 醫 學 定 義 區 分 (1) 何 謂 檢 測 : 工 程 上 之 檢 測, 如 同 醫 學 上 之 健 康 檢 查, 或 是 體 格 檢 查 一 般 藉 由 檢 測 穫 得 之 量 化 具 體 數 據 ( 如 0-4 代 表 橋 樑 等 級 ), 以 了 解 受 測 物 之 現 況 (2) 所 謂 監 測, 如 同 醫 學 上 之 加 護 病 房 觀 察, 其 藉 助 現 代 化 之 資 訊 技 術, 全 天 候 量 測 受 測 物 之 現 況, 以 了 解 受 測 物 是 否 產 生 危 害 並 視 量 測 結 果 進 行 後 續 處 理 2. 以 動 物 定 義 區 分 (1) 檢 測 如 同 啄 木 鳥 在 森 林 中 對 所 有 樹 木 進 行 檢 測 ( 目 視, 聽 音 ), 再 找 出 有 蟲 的 樹 ( 狀 況 嚴 重 者 ), 挖 出 蟲 子 吃 掉 ( 找 出 病 因 並 提 出 對 策 )

22 1-4 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 (2) 監 測 如 同 看 門 狗 首 先 聲 明, 非 寵 物 狗 從 前 的 看 門 狗, 白 天 看 起 來 似 乎 都 在 昏 睡, 但 狗 兒 的 耳 朵 是 一 直 在 蒐 集 聲 音 的 ( 如 同 監 測 的 數 據 蒐 集 ), 如 果 有 陌 生 人 接 近, 狗 會 立 即 確 認 ( 數 值 判 定 ), 並 吠 叫 ( 警 報 告 警 ) 或 攻 擊 對 方 ( 行 動 ) 這 整 體 行 為 就 像 一 個 完 整 的 自 動 化 預 警 系 統 3. 以 流 程 分 檢 測 評 估 - 全 面 性 重 危 有 有 要 害 潛 立 工 不 在 即 程 易 危 危 消 險 險 除 安 全 監 測 - 針 對 性 4. 以 時 機 分 - 監 測 較 為 連 續 密 集 監 測 管 理 值 檢 測

23 第 一 章 對 監 測 系 統 應 有 的 基 本 觀 念 1-5 三. 電 子 與 土 木 的 不 同 相 信 各 位 都 有 坐 在 電 腦 前 工 作 系 統 當 機 甚 至 系 統 毀 損 的 經 驗, 但 不 知 有 那 位 可 曾 致 電 電 腦 公 司 要 求 賠 償, 我 想 應 該 沒 有, 因 為 各 位 可 以 接 受, 但 很 奇 怪 的, 許 多 業 主 都 會 要 求 監 測 系 統 要 百 分 百 的 穩 定, 所 有 Sensor 要 百 分 百 有 數 據 這 實 在 是 很 奇 怪 的 要 求, 事 實 上 也 幾 乎 達 不 到 因 為 電 子 與 土 木 有 如 下 的 本 質 不 同 1. 電 子 講 究 求 新 求 變, 土 木 要 求 穩 定 由 英 特 爾 (Intel) 創 始 人 之 一 戈 登 摩 爾 (Gordon Moore) 提 出 來 的 摩 爾 定 律 其 內 容 為 : 當 價 格 不 變 時, 集 成 電 路 (IC) 上 可 容 納 的 電 晶 體 數 目, 約 每 隔 24 個 月 (1975 年 摩 爾 將 24 個 月 更 改 為 18 個 月 ) 便 會 增 加 一 倍, 性 能 也 將 提 升 一 倍 ; 或 者 說, 每 一 美 元 所 能 買 到 的 電 腦 性 能, 將 每 隔 18 個 月 翻 兩 倍 以 上 這 一 定 律 揭 示 了 電 子 技 術 進 步 的 速 度 同 樣 的, 因 為 前 端 電 子 技 術 的 進 度, 將 造 成 後 端 產 品 的 變 革, 因 此 每 個 電 子 工 程 師 必 須 永 遠 追 求 新 知, 不 斷 創 新 而 在 此 前 提 下, 每 樣 新 產 品 的 出 現 如 果 有 Bug 基 本 上 是 容 許 的 而 土 木 工 程 界, 因 基 本 材 料 均 屬 穩 定 的 狀 態 下, 構 成 的 系 統 ( 或 稱 結 構 ) 自 然 會 容 易 掌 控 其 品 質, 因 此 實 在 不 能 以 土 木 工 程 的 標 準 要 求 電 子 產 品 個 人 基 於 多 年 的 監 測 實 務 經 驗, 特 建 議 如 下 之 資 料 良 率 :

24 1-6 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 功 能 研 究 用 可 要 求 注 意 事 項 資 料 良 率 30-50% 1. 野 外 用 設 備 應 考 量 穩 定 度 一 般 監 測 用 重 大 防 災 工 程 50-70% 70-90% 1. 現 場 應 有 資 料 記 錄 器, 以 維 持 資 料 之 完 整 性 1. 感 測 器 應 易 於 維 修, 埋 入 式 無 法 取 出 者 應 減 少 使 用 2. 建 議 以 儀 器 壽 命 五 年 訂 定 保 固 期 限, 五 年 後 再 重 新 檢 修 汰 換 惟 新 約 應 不 以 舊 有 仍 堪 用 而 減 除 該 項 價 格, 使 廠 商 願 意 保 固 五 年 3. 現 場 必 須 有 針 對 各 感 測 器 所 需 之 資 料 記 錄 器, 以 維 持 資 料 之 完 整 性 2. 土 木 工 程 要 求 天 長 地 久, 電 子 只 在 乎 曾 經 擁 有 一 般 而 言, 前 端 的 感 測 器 紀 錄 器 壽 命 最 長 約 五 年, 而 後 端 的 監 控 主 機 ( 電 腦 ) 一 般 3 年 就 需 配 合 作 業 環 境 update 了 否 則 硬 碟 也 不 太 可 能 撐 過 三 年 我 想 這 比 起 每 個 土 木 工 程 要 求 年, 甚 至 200 年 ( 部 分 防 洪 結 構 ) 的 狀 況, 實 在 不 可 同 日 而 語

25 第 一 章 對 監 測 系 統 應 有 的 基 本 觀 念 監 測 數 據 絕 對 是 忠 實 地 反 映 現 況 數 據 不 會 騙 人, 數 據 不 會 作 假, 只 有 人 才 會!! We shall see what we shall see!! 如 果 各 位 去 照 一 張 胸 部 X 光, 結 果 發 現 了 不 明 白 色 斑 點, 相 信 醫 師 絕 對 不 會 向 你 說 這 個 不 合 理 而 是 要 求 再 查 明 確 定, 並 進 行 了 解, 如 果 是 照 相 反 光 戴 項 鍊 等 或 真 的 有 異 常, 總 會 有 個 原 因, 因 為 X 光 片 是 不 會 騙 人 的, 它 會 忠 實 反 映 當 時 的 狀 況, 即 使 重 照 後, 不 明 白 色 斑 點 不 見 了, 但 還 是 改 變 不 了 當 初 有 斑 點 照 片 的 事 實 縱 使 只 是 一 時 誤 差 同 樣 的 監 測 的 數 據 也 一 定 會 忠 實 地 反 映 現 況 要 先 相 信 數 據, 才 有 辦 法 找 出 真 正 的 原 因 監 測 數 據 的 判 定 流 程 如 下

26 1-8 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 正 確 性 判 定 : 電 子 工 程 師 執 行 監 測 數 據 是 否 正 確 顯 示 NO 檢 查 設 備 線 路 合 理 性 判 定 : 監 測 工 程 師 YES 數 據 是 否 合 理 依 型 錄 要 求 及 現 況 顯 示 NO YES 數 據 分 析 : 土 木 工 程 師 數 據 分 析 成 果 是 否 合 理 YES 數 據 分 析 / 成 果 判 釋 NO 與 監 測 工 程 師 討 論 現 勘 監 測 數 據 判 定 流 程 圖 由 流 程 圖 可 知, 相 信 數 據 的 代 價 是 必 須 不 斷 的 驗 證, 在 現 今 講 究 成 本 效 益 的 時 代, 或 許 不 太 經 濟 但 是 長 久 以 往, 所 累 積 的 經 驗 卻 是 寶 貴 的, 而 且 才 是 監 測 技 術 得 以 繼 續 往 前 的 重 要 態 度

27 第 一 章 對 監 測 系 統 應 有 的 基 本 觀 念 1-9 四. 監 測 不 是 價 格 高 貴 的 工 作, 而 是 一 種 本 小 利 大 的 工 作 2010 年 福 爾 摩 沙 高 速 公 路 山 崩 事 件 ( 官 方 名 稱 國 道 三 號 3.1 公 里 崩 塌 事 件 ) 又 稱 425 山 崩 事 件 走 山 意 外, 是 中 華 民 國 國 道 三 號 ( 又 稱 福 爾 摩 沙 高 速 公 路 ) 基 隆 汐 止 段 在 2010 年 4 月 25 日 台 灣 時 間 約 下 午 14 時 29 分, 於 3.25 公 里 處 邊 坡 的 師 公 格 山 所 發 生 之 山 崩 事 件 國 道 三 號 3.1 公 里 崩 塌 事 件 照 片 中 ( 內 政 部 空 中 勤 務 總 隊 ) 山 崩 地 點 位 於 台 灣 基 隆 市 七 堵 區 瑪 陵 坑 山 區, 造 成 雙 向 車 道 遭 埋 面 積 達 平 方 公 尺, 大 埔 跨 越 橋 也 隨 著 山 崩 斷 成 兩 截 而 掉 落 至 高 速 公 路 主 線 南 北 雙 向 六 個 車 道 全 遭 土 石 覆 蓋, 高 速 公 路 局 及 國 道 公 路 警 察 局 因 此 緊 急 雙 向 封 閉 國 道 三 號 汐 止 系 統 交 流 道 以 北 至 基 金 交 流 道 以 南 路 段, 交 通 完 全 中 斷 據 統 計 倒 坍 塌 下 來 的 石 堆 約 有 10 萬 立 方 公 尺 這 也 是

28 1-10 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 中 華 民 國 國 道 通 車 36 年 來, 除 1974 年 9 月 28 日 中 山 高 速 公 路 八 堵 交 流 道 附 近 造 成 36 人 死 亡 的 山 崩 事 件 外, 最 嚴 重 的 崩 塌 意 外 此 次 意 外, 造 成 國 家 極 重 大 之 損 失, 初 步 估 計 含 經 濟 效 益 損 失 高 達 三 十 億 以 上, 依 據 立 法 院 蔡 景 隆 委 員 質 詢 內 容 然 而, 目 前 災 害 預 警 設 備, 總 在 重 大 災 害 後 才 會 進 行 設 置 舉 例 而 言, 辛 樂 克 風 災 時, 水 利 署 和 地 調 所 尚 未 在 廬 山 當 地 建 立 完 備 的 防 災 預 警 運 作 機 制, 第 四 河 川 局 也 未 設 置 水 位 觀 測 站, 更 遑 論 土 壤 水 質 飽 和 監 測 儀 器, 以 至 於 災 前 無 法 對 外 發 出 監 測 預 警 資 訊, 災 後 造 成 的 生 命 財 產 損 失 如 此 嚴 重 事 實 上, 這 部 份 如 果 事 先 有 做 簡 易 之 監 測, 就 針 對 地 錨 地 下 水 位 及 滑 動 之 傾 斜 管 監 測, 其 總 經 費 也 不 會 超 過 100 萬, 所 以 監 測 對 於 工 程 安 全 而 言, 實 在 是 本 小 利 大 之 工 作 再 就 整 體 監 測 工 程 而 言, 政 府 投 入 於 監 測 部 分 之 預 算 一 年 也 不 超 過 三 億, 光 一 個 災 變, 其 損 失 就 足 以 支 付 全 國 監 測 工 程 十 年 了 目 前 醫 療 界 對 於 40 歲 以 上 的 成 年 人, 應 執 行 健 檢 均 有 共 識 工 程 界 也 應 建 立 此 共 識, 以 避 免 災 變 之 發 生, 造 成 國 家 重 大 損 失 才 是 有 了 上 述 觀 念 後, 我 們 接 下 來 要 介 紹 監 測 系 統 了!

29 第 二 章 入 門 篇 ( 電 學 基 本 常 識 )2-1 第 二 章 入 門 篇 ( 電 學 基 本 常 識 ) 從 本 篇 開 始, 我 們 將 要 依 序 介 紹 電 子 領 域 的 三 大 量 測 元 素, 電 磁 光 三 項 之 基 本 理 論 及 可 能 應 用 公 式, 此 部 分 就 監 測 系 統 之 架 構 而 言 如 下 圖 所 示 : 裝 設 區 域 量 測 項 目 本 篇 說 明 監 測 元 件 現 地 監 測 站 監 測 / 控 中 心 結 構 物 本 體 周 邊 地 盤 振 動 結 構 強 度 傾 傾 / 沉 陷 結 構 強 度 兩 側 隧 道 土 水 壓 力 地 下 水 位 速 度 計 混 凝 土 應 變 計 鋼 筋 應 力 計 雙 軸 傾 斜 儀 應 變 計 動 態 模 擬 分 析 儀 土 水 壓 計 水 位 動 態 信 號 處 理 器 數 位 式 記 錄 器 SEMS 不 斷 電 系 統 語 音 通 報 系 統 傳 呼 遠 距 信 號 傳 輸 其 他 站 監 測 主 機 其 他 站 監 測 主 機 監 控 主 機 監 控 中 心 遠 端 控 制 ( 被 動 監 控 ) 相 關 人 員 長 期 監 控 示 意 圖 而 為 因 應 數 位 化 時 代 之 來 臨, 本 篇 於 介 紹 電 磁 二 大 元 素 後, 特 加 入 介 紹 數 位 電 路, 以 讓 各 位 讀 者 對 監 測 系 統 之 原 理 有 更 完 整 之 瞭 解 篇 末 再 介 紹 儀 器 型 錄 之 解 讀 及 了 解, 希 望 讀 者 能 於 讀 完 本 篇 之 各 種 基 本 理 論 後, 可 以 對 儀 器 設 備 之 最 基 本 資 料 - 型 錄, 具 有 基 本 的 判 讀 能 力 而 各 章 安 排 如 下

30 2-2 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 2.1 基 本 電 子 電 路 學 ( 基 本 理 論 說 明 ) 2.2 電 磁 學 - 包 含 通 訊 之 基 本 原 理 及 前 端 最 大 影 響 因 素 - 干 擾 之 說 明 2.3 數 位 電 路 - 介 紹 數 位 電 路 之 演 進 2.4 光 學 - 含 感 測 器 應 用 及 傳 輸 2.5 工 程 實 務 型 錄 解 讀

31 2.1 基 本 電 子 電 路 學 第 二 章 入 門 篇 ( 電 學 基 本 常 識 ) 基 本 公 式 - 歐 姆 定 律 電 子 電 路 學 名 稱 上 百 種, 如 阻 抗 輸 入 阻 抗 輸 出 阻 抗 電 壓 激 發 電 壓 (exciting voltage) 輸 入 電 壓 等, 其 實 90% 以 上 都 不 脫 基 本 定 義 公 式 - 歐 姆 定 律, 如 下 式 之 基 本 原 理 : 歐 姆 定 律 V=IR V, Voltage, 電 壓, 單 位 : 伏 特 I, Current, 電 流, 單 位 : 安 培 R, Resistance, 電 阻, 單 位 : 歐 姆 定 義 解 釋 : 對 於 金 屬 導 體 而 言, 在 溫 度 範 圍 變 化 不 大 的 情 況 下, 其 電 壓 與 電 流 的 比 值, 也 就 是 電 阻, 幾 乎 維 持 定 值, 我 們 稱 該 導 體 滿 足 歐 姆 定 律 就 非 電 子 工 程 人 ( 或 土 木 人 ) 而 言, 你 可 以 將 電 流 想 像 成 在 土 壤 力 學 Darcy 定 律 中, 在 一 個 電 線 管 中 土 壤 的 水 流, 如 下 圖 電 阻 R=Darcy 定 律 的 k 電 壓 V= 位 能 電 流 I= 水 流 歐 姆 定 律 圖

32 2-4 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 由 此 圖 可 了 解 在 電 壓 不 變 下, 電 阻 越 大 單 位 時 間 流 過 之 電 流 當 然 越 低, 同 理, 電 阻 越 低, 電 流 當 然 越 大 歐 姆 定 律 V=IR 幾 乎 涵 蓋 大 部 分 的 名 詞 基 本 意 義, 而 針 對 各 常 用 名 詞 解 釋 將 於 後 說 明, 現 在 請 各 位 務 必 對 此 公 式 要 有 想 像 上 的 理 解, 以 利 接 下 來 各 項 定 義 之 了 解 電 壓 於 監 測 工 程 的 運 用 1. 充 電 的 意 義 V, Voltage, 電 壓, 單 位 : 伏 特, 如 同 前 述, 先 想 像 電 壓 是 種 位 能, 所 以 水 往 低 處 流, 若 要 充 進 一 個 12V 的 車 用 電 池, 請 問 電 壓 要 用 多 少? 當 然 是 大 於 12V 即 可, 因 此 一 般 充 電 端 均 調 為 13~14V 左 右 而 電 池 充 飽 時, 電 壓 也 應 該 在 13~14V 之 間, 那 如 果 用 110V 充 不 是 位 能 更 高 更 快? 話 是 沒 錯, 但 你 能 想 像 110 公 尺 ( 同 110V) 高 處 水, 沖 至 12 公 尺 ( 同 12V) 的 水 桶 ( 同 車 用 電 池 ) 中 嗎? 當 然 是 水 花 四 濺 ( 電 池 報 銷 ), 而 且 不 易 控 制 而 電 池 如 低 於 額 定 電 位 如 車 用 電 池 電 位 低 於 12V, 則 一 定 要 充 電, 而 且 輸 入 電 壓 不 宜 過 大

33 第 二 章 入 門 篇 ( 電 學 基 本 常 識 ) 監 測 用 電 的 種 類 及 來 源 電 壓 於 監 測 工 程 之 種 類, 可 分 為 市 電 及 設 備 用 電 二 大 類, 茲 說 明 如 下 市 電 : 即 台 電 提 供 之 電 力, 可 從 超 高 壓 345KV 開 始, 一 直 到 家 用 的 220 或 110V, 工 程 人 員 不 必 管 後 端 的 高 壓 電, 只 要 知 道 220 或 110V 從 台 電 申 請 就 可 使 用 的 電 力 即 可 設 備 用 電 : 監 測 系 統 使 用 之 電 力, 目 前 常 用 輸 入 為 220 或 110V( 交 流 ), 直 流 則 為 12 或 24V 交 流 直 流 把 它 當 成 一 種 單 位 看 即 可, 只 要 提 供 的 單 位 對, 那 就 可 以 了, 各 位 工 程 師 有 興 趣 再 自 行 研 究 或 許 日 後 有 需 要 出 版 進 階 版 再 詳 做 說 明 而 監 測 工 程 使 用 之 電 力, 見 下 圖 說 明 一 般 家 用 電 ( 交 流 AC) 整 流 設 備 ( 一 般 均 含 在 後 端 監 測 設 備 ) 監 測 設 備 用 電 監 測 工 程 使 用 之 電 力 示 意 圖

34 2-6 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 監 測 工 程 主 要 使 用 之 電 力, 早 期 為 交 流 電, 後 來 考 量 環 保 及 低 耗 電, 開 始 於 感 測 器 製 作 採 用 低 耗 電 之 設 備, 原 理 就 是 從 V=IR 而 來, 因 為 如 下 : 在 電 阻 相 同 之 狀 況 下 ( 假 設 為 100Ω): 若 V=110V 時, 則 電 流 I=1.1 安 培 若 V=12V( 車 用 電 池 ) 時, 則 電 流 I=0.12 安 培 由 電 流 等 同 水 流 之 觀 念 理 解, 電 流 大 當 然 耗 能 多, 較 不 環 保 因 此 後 來 大 部 分 均 採 用 10~30V 之 輸 入 電 壓, 或 有 些 採 0~5V 之 電 壓, 至 於 為 何 採 上 述 兩 種 電 壓 為 何 不 採 如 7.5V 9V 等 其 他 電 壓 呢? 道 理 其 實 很 簡 單, 因 為 車 用 電 池 採 12V, 如 果 兩 個 串 聯 電 壓 相 加 則 為 24V, 系 統 設 計 者 不 會 標 新 立 異 去 發 明 新 輸 入, 因 此 考 量 上 就 設 計 一 個 10~30V 之 輸 入 電 壓, 並 做 成 一 個 模 組, 後 來 大 家 就 沿 用 了, 至 於 0~5V, 則 因 電 腦 上 電 路 的 輸 出 / 入 均 採 0~5V 的 設 計, 當 然 此 類 模 組 也 是 很 普 遍 至 於 電 力 之 儲 存 與 計 算, 則 在 第 三 章 中 做 說 明

35 第 二 章 入 門 篇 ( 電 學 基 本 常 識 ) 工 程 量 測 設 備 訊 號 輸 出 之 原 理 1. 訊 號 輸 出 之 格 式 量 測 一 種 物 理 量 ( 如 壓 力 ), 必 須 將 其 大 小 轉 換 成 電 子 訊 號 輸 出, 如 圖 所 示 : 物 理 量 如 壓 力 溫 度 電 壓 V 感 測 器 時 間 T 量 測 物 理 量 轉 換 成 電 子 訊 號 輸 出 示 意 圖 電 壓 應 用 於 訊 號 輸 出 之 原 理 及 限 制 在 以 往 未 數 位 化 的 時 代, 電 壓 是 種 較 為 便 利 的 方 式 如 前 述 示 意 圖 觀 念, 假 設 在 相 隔 兩 地 的 兩 個 人 要 傳 輸 訊 號, 以 一 條 裝 滿 水 的 水 管 作 為 例 子, 如 下 圖 所 示 : 發 射 端 滿 水 水 管 接 收 端 信 號 傳 輸 示 意 圖

36 2-8 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 此 兩 個 人 如 需 傳 輸 訊 息, 並 假 設 訊 息 須 為 一 連 串 的 碼 ( 如 同 電 報 或 摩 斯 密 碼 般 ), 則 以 電 子 學 來 看, 可 以 用 的 方 式 有 以 下 三 種 : 1. 更 換 管 材 ( 如 同 改 變 電 阻 ): 此 法 最 為 不 易 2. 間 歇 性 灌 水 ( 如 同 改 變 電 流 ): 相 對 麻 煩, 但 比 更 換 管 材 容 易, 且 具 不 易 干 擾 優 點, 惟 此 點 將 於 後 續 電 流 專 節 及 第 三 章 中 說 明 3. 持 管 人 手 間 歇 性 舉 高 或 降 低 ( 如 同 改 變 電 壓 ): 此 法 最 為 容 易, 故 大 部 分 感 測 器 均 有 採 此 法 輸 出 格 式 之 型 式 設 備 由 此 例 可 知, 為 何 大 部 分 的 監 測 設 備 均 採 電 壓 輸 出, 因 其 訊 號 傳 遞 快, 所 以 一 般 電 腦 也 採 用 電 壓 改 變 (0~5V) 的 設 計, 電 壓 傳 輸 亦 適 合 在 需 快 速 擷 取 訊 號 之 感 測 器 使 用, 如 加 速 度 計 因 此 電 壓 式 感 測 器 是 最 為 常 見 的 感 測 器 壓 電 晶 體 (piezocrystal; piezoelectric crystal) 即 為 電 壓 式 感 測 器 內 部 常 用 之 零 件 電 壓 輸 出 雖 具 有 傳 輸 快 速 便 利 等 特 性 惟 水 管 若 較 長 時, 後 端 的 人 感 知 的 壓 力 可 能 會 因 環 境, 如 地 勢 風 吹 衰 減 (Decay) 等 干 擾, 造 成 接 收 的 大 小 失 真 (Distortion), 此 部 分 將 在 電 磁 學 中 說 明

37 第 二 章 入 門 篇 ( 電 學 基 本 常 識 ) 電 阻 及 電 流 1. 電 阻 之 應 用 由 上 節 說 明 可 知, 電 阻 式 感 測 器 是 較 為 少 見 的, 因 電 阻 式 容 易 遭 遇 衰 減 (Decay) 問 題, 所 謂 衰 減 (Decay), 即 傳 輸 能 量 隨 距 離 漸 漸 減 小, 其 信 號 傳 輸 示 意 圖 演 譯 如 下 圖 示 : 信 號 衰 減 示 意 圖 衰 減 是 所 有 傳 輸 方 式 都 可 能 產 生, 但 以 電 阻 及 電 壓 傳 輸 影 響 最 大, 在 此 處 我 們 可 將 衰 減 視 為 干 擾 的 一 種 ( 內 部 材 質 干 擾 ), 後 面 敘 述 則 將 併 於 干 擾 中 討 論

38 2-10 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 再 回 到 電 阻 式 之 考 量, 電 阻 式 一 般 為 避 免 衰 減 之 干 擾, 故 經 常 使 用 大 電 壓 輸 入 (110V-220V), 以 越 過 衰 減 干 擾 之 屏 障, 但 這 與 目 前 監 測 要 求 之 低 耗 電 環 保 等 目 標 不 盡 相 符 由 此 可 知, 電 阻 式 的 設 計 較 適 合 工 業 ( 廠 ) 用, 因 成 本 較 低, 市 電 易 取 得, 但 在 工 程 上 使 用 已 漸 漸 減 少 但 為 何 部 分 電 阻 之 規 範 仍 常 見 於 日 系 產 品 之 型 錄 上, 如 輸 入 阻 抗 Input impedance 輸 出 阻 抗 Output impedance 及 儀 器 阻 抗 等 其 實 此 部 分 主 要 是 產 品 設 計 時 考 量, 在 監 測 應 用 上 並 無 太 大 意 義, 所 以 我 們 可 以 看 到 歐 美 產 品 很 少 聲 明 此 部 分 2. 電 流 之 應 用 由 2.4 節 光 學 說 明 可 知, 電 壓 輸 出 雖 具 有 傳 輸 快 速 便 利 等 特 性 惟 水 管 若 較 長 時, 後 端 的 人 感 知 的 壓 力 可 能 會 因 環 境, 地 勢 風 吹 等 干 擾, 造 成 接 收 的 大 小 失 真 (Distortion) 而 如 以 間 歇 性 灌 水 ( 如 同 改 變 電 流 ) 之 方 式, 則 於 滿 水 管 中 ( 因 電 線 為 極 優 良 導 體 銅 線, 視 同 滿 水 管 ), 後 端 之 人 較 易 感 應 到 水 管 中 出 水 狀 況, 又 為 使 訊 號 傳 輸 正 確 無 誤 一 次 到 位, 故 採 用 變 電 流 方 式 實 行, 舉 例 而 言, 一 個 荷 重 計 可 量 測 噸, 用 變 電 流 方 式 即 可 將 量 測 值 一 次 呈 現, 如 採 4-20ma( 微 安 培 ) 傳 輸,0 噸 即 為 4ma, 100 噸 即 為 20ma, 線 性 比 例 換 算,50 噸 即 為 12ma

39 第 二 章 入 門 篇 ( 電 學 基 本 常 識 )2-11 一 般 電 流 式 感 測 器 均 採 輸, 其 主 要 原 因 如 下 : 4-20ma( 微 安 培 ) 傳 1. 接 100 歐 姆 的 負 載 電 阻 可 轉 换 成 1~2V 的 電 壓 信 號, 即 方 便 採 用 壓 電 晶 體 的 轉 換 及 方 便 配 合 電 腦 0-5V 的 使 用 2.4mA 作 為 零 點 可 以 區 分 是 信 號 為 0, 還 是 信 號 斷 線 没 有 輸 出 3. 低 電 流 即 耗 電 低, 環 保 且 省 電 但 過 低 仍 須 考 量 失 真 問 題 由 上 可 知, 4-20ma( 微 安 培 ) 傳 輸 並 不 是 什 麼 大 學 問, 只 是 方 便 後 續 處 理 而 已 坊 間 有 人 稱 4-20ma( 微 安 培 ) 傳 輸 為 定 電 流 輸 出, 此 定 字 實 為 不 妥, 且 易 造 成 誤 判 ( 因 電 壓 式 有 採 取 定 電 流, 進 而 利 用 改 變 電 壓 傳 輸 者 ), 故 建 議 爾 後 直 接 稱 電 流 輸 出 感 測 器 即 可 電 流 傳 輸 感 測 器 因 具 有 抗 干 擾 及 壓 降 能 力 較 電 壓 式 優 良 ( 大 於 10 倍 ) 之 優 點, 因 此 許 多 現 場 感 測 器 均 採 用 電 流 傳 輸, 此 方 式 亦 為 近 年 來 現 場 感 測 器 採 用 之 主 流 但 須 注 意 電 流 傳 輸 受 限 於 本 身 之 物 理 性 質 ( 如 同 灌 水 傳 輸 ), 無 法 極 為 快 速 之 傳 遞, 一 般 使 用 以 量 測 ( 後 稱 取 樣 頻 率 ) 每 秒 一 筆 ( 即 1Hz) 為 建 議 極 限, 超 過 此 頻 率 則 須 另 覓 他 法, 如 傳 統 電 壓 式 及 光 纖 等, 光 纖 將 於 2.4 節 詳 述

40 2-12 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 運 用 本 章 原 理 常 用 之 設 備 說 明 : 1. 壓 力 計 (Pressure Sensor); 利 用 量 測 外 部 壓 力 變 化, 轉 換 為 電 子 訊 號 之 感 測 器 其 內 容 包 含 甚 廣, 諸 如 水 壓 計, 應 變 計, 荷 重 計 等 均 有 依 此 原 理 設 計 之 感 測 器 2. 水 壓 計 (Water Pressure Sensor): 利 用 量 測 外 部 水 壓 力 變 化, 轉 換 為 電 子 訊 號 之 感 測 器 3. 水 位 計 (Water Level Sensor): 專 指 利 用 量 測 外 部 水 位 壓 力 變 化, 轉 換 為 電 子 訊 號 之 感 測 器 再 將 電 子 訊 號 轉 換 為 水 位 高 大 地 工 程 上 用 的 CASAGRANDE TYPE, 即 為 此 類 型 之 水 位 計, 亦 屬 水 壓 計 之 一 種 4. 位 移 計 (Displacement Sensor): 利 用 量 測 位 移 變 化, 轉 換 為 電 子 訊 號 之 感 測 器 5. 應 變 計 (Strain Gauge): 利 用 量 測 試 體 應 變 變 化, 轉 換 為 電 子 訊 號 之 感 測 器 6. 惠 斯 登 電 橋 (Wheatstone bridge): 非 一 種 儀 器 乃 是 用 來 提 高 測 量 未 知 電 阻 器 的 電 阻 值 或 電 壓 值 精 度 的 電 路 設 計, 其 原 理 和 原 始 的 電 位 計 相 近 讀 者 只 需 知 其 意, 不 需 了 解 設 計 方 式

41 第 二 章 入 門 篇 ( 電 學 基 本 常 識 ) 荷 重 計 (Load Cell): 利 用 量 測 外 部 壓 力 變 化, 轉 換 為 電 子 訊 號 之 感 測 器 屬 壓 力 計 之 一 種 大 地 工 程 使 用 上 會 將 中 間 做 成 中 空, 以 利 地 錨 穿 過, 稱 為 地 錨 荷 重 計 (Hollow Type Loadcell) 8. 土 壓 計 (Soil Pressure Sensor): 利 用 量 測 外 部 土 壓 力 變 化, 轉 換 為 電 子 訊 號 之 感 測 器 9. 孔 內 傾 斜 計 : 本 處 專 指 地 表 下 之 傾 斜 變 位 之 感 測 器 一 般 可 分 為 傳 統 之 振 弦 式 擺 垂 式 及 後 期 發 展 之 電 漿 液 平 衡 式 (liquid-filled electrolytic transducer) 及 微 機 電 系 統 (Micro Electro Mechanical Systems, 簡 稱 MEMS) 原 理 為 利 用 外 界 之 傾 斜, 造 成 電 子 元 件 感 應 量 改 變, 轉 換 為 電 子 訊 號 之 感 測 器 10. 壁 體 傾 斜 計 : 地 表 結 構 物 或 擋 土 護 坡 構 造 物 傾 斜 變 位 之 感 測 器 一 般 可 分 為 傳 統 之 振 弦 式 擺 垂 式 及 後 期 發 展 之 電 漿 液 平 衡 式 (liquid-filled electrolytic transducer) 及 微 機 電 系 統 (Micro Electro Mechanical Systems, 簡 稱 MEMS) 原 理 為 利 用 外 界 之 傾 斜, 造 成 電 子 元 件 感 應 量 改 變, 轉 換 為 電 子 訊 號 之 感 測 器

42 2-14 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 11. 加 速 度 計 : 量 測 加 速 度 變 化, 轉 換 為 電 子 訊 號 之 感 測 器 目 前 常 用 也 較 普 遍 為 壓 電 式, 但 要 求 高 精 度 及 高 靈 敏 則 有 力 平 衡 式 (Forced balance) 伺 服 式 (Serve) 及 MEMS 等 此 外, 亦 有 速 度 計, 量 測 原 理 相 似, 但 使 用 電 路 型 式 ( 如 擺 垂 式 ) 不 盡 相 同 而 各 項 感 測 器 之 圖 片 彙 整 參 見 附 錄 B 本 章 結 論 研 讀 本 章 後, 讀 者 應 對 基 本 電 子 電 路 學 理 論 有 所 認 識, 也 可 對 常 見 監 測 系 統 之 問 題 有 所 了 解 瞭 解 本 章 後 後 面 各 章 也 都 將 運 用 本 章 之 基 礎, 加 以 演 譯

43 2.2 電 磁 學 ( 含 雜 訊 與 干 擾 ) 第 二 章 入 門 篇 ( 電 學 基 本 常 識 )2-15 電 磁 學 是 一 門 超 距 力 學 問, 工 程 上 有 許 多 稱 為 雷 達 之 設 備 或 是 雷 達 波, 其 實 均 屬 電 磁 波 的 一 種 電 磁 學 原 理 為 利 用 電 能 變 化 產 生 磁 場, 磁 場 變 化 產 生 電 能 之 原 理, 主 要 使 用 公 式 為 法 拉 第 定 律 : 此 定 律 於 1831 年 由 麥 可 法 拉 第 (MichaelFaraday) 發 現, 約 瑟 亨 利 則 是 在 1830 年 的 獨 立 研 究 中 比 法 拉 第 早 發 現 這 一 定 律, 但 其 並 未 發 表 此 發 現 故 這 個 定 律 被 命 名 為 法 拉 第 定 律 本 定 律 可 用 以 下 的 公 式 表 達 : d B dt 其 中 : 是 電 動 勢, 單 位 為 伏 特 ( 即 為 上 章 所 提 之 伏 特 V) B 是 通 過 電 路 的 磁 通 量, 單 位 為 韋 伯 再 由 為 伏 特, 即 可 知 會 產 生 電 流, 為 幫 助 各 位 讀 者 了 解 其 意, 下 節 將 說 明 法 拉 第 發 現 之 故 事 以 利 各 位 了 解 法 拉 第 定 律 的 發 明 1820 年, 丹 麥 自 然 哲 學 家 Hans Christian Oersted 發 現 了 電 可 以 生 磁 的 現 象, 在 全 歐 洲 開 啟 了 科 學 的 一 個 主 要 領 域

44 2-16 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 法 拉 第 也 參 與 了 這 方 面 的 研 究 1821 年 9 月 3 日, 他 在 他 皇 家 學 院 的 地 下 室 實 驗 室 中 進 行 了 一 系 列 的 實 驗, 終 於 發 現 了 電 動 馬 達 電 磁 轉 換 的 原 理 然 而, 在 往 後 的 十 年 間, 法 拉 第 雖 然 很 快 地 成 為 當 代 傑 出 的 科 學 講 師, 但 在 電 磁 學 方 面 的 研 究 機 會 卻 大 受 限 制 1823 年, 他 讓 氯 液 化, 兩 年 後, 發 現 了 苯, 但 卻 一 直 到 1831 年 8 月 做 了 10 天 密 集 的 實 驗, 獲 致 革 命 性 影 響 的 結 果, 解 答 了 他 自 1825 年 以 來 即 一 直 思 考 的 問 題 : 是 否 通 過 導 體 的 電 流 會 使 得 附 近 的 導 體 也 產 生 電 流 後, 才 又 重 回 電 磁 學 的 研 究 那 年 8 月 29 日, 法 拉 第 利 用 一 個 直 徑 6 吋 的 鐵 環, 外 面 繞 著 5 圈 的 銅 線 圈, 其 中 一 個 線 圈 的 一 端 接 到 伏 特 電 池, 另 一 個 線 圈 則 接 到 電 流 計 當 電 池 一 有 了 電 流, 電 流 計 上 也 馬 上 出 現 短 暫 反 方 向 的 電 流, 此 試 驗 證 明 了 他 的 想 法 無 誤 這 個 著 名 的 感 應 電 池 就 是 史 上 第 一 個 電 變 壓 器, 而 現 在 的 變 壓 器, 其 中 有 些 使 用 40 多 噸 的 銅, 可 以 輸 出 高 達 5 億 5 千 萬 瓦 的 電, 也 都 是 以 相 同 的 原 理 所 建 造 而 成 的 法 拉 第 進 一 步 證 明, 只 要 以 手 在 強 力 的 電 磁 極 間 旋 轉 銅 盤, 即 可 切 斷 磁 力 線, 而 產 生 電 流, 這 就 是 現 在 所 熟 知 發 電 機 的 原 理, 而 它 也 很 快 地 就 實 際 應 用 到 無 數 的 小 型 發 電 機 上 雖 然 經 過 好 多 年 後, 這 些 小 型 的 發 電 機 才 達 到 發 電 的 效 益, 但 1841 年 時, 在 Birmingham 即 有 使 用 驅 動 式 多 極 發 電 機 來 電 鍍 銅 製 品 了 ;1858 年, 在 North Foreland 的 燈 塔 也 裝 置 了 一 部 發 電 機, 來 點 亮 燈 塔 而 這 些 都 是 運 用 法 拉 第 定 律 的 效 應

45 第 二 章 入 門 篇 ( 電 學 基 本 常 識 )2-17 交 直 流 發 電 機 原 理, 手 搖 後 利 用 電 磁 感 應 現 象 感 應 線 圈 發 電

46 2-18 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 電 磁 學 於 工 程 上 之 應 用 看 完 上 節 法 拉 第 發 現 電 磁 相 生 的 基 本 理 論 後, 電 磁 學 於 工 程 上 的 理 論 也 已 經 說 完 了 不 必 驚 訝, 電 磁 學 雖 然 還 有 很 多 理 論, 如 馬 克 士 威 方 程 組 伽 利 略 變 換 勞 侖 茲 變 換, 甚 至 到 偉 大 的 愛 因 斯 坦 的 狹 義 相 對 論 等 等, 但 我 們 在 工 程 上 不 必 研 究 到 如 此 高 深, 我 們 只 要 知 道 電 磁 相 生 及 電 磁 相 長 ( 即 電 與 磁 成 正 比 ) 這 兩 個 概 念, 即 可 了 解 下 列 各 項 電 磁 學 於 工 程 上 之 應 用 1. 電 磁 學 應 用 於 傳 輸 電 磁 學 應 用 於 傳 輸 主 要 即 為 無 線 傳 輸 系 統, 諸 如 手 持 無 線 電 微 波 手 機 GPRS GSM 甚 至 衛 星 傳 訊 等 等, 均 是 利 用 快 速 的 電 磁 相 生, 將 訊 號 以 電 波 傳 送 出 去 圖 片 來 源 : 海 華 科 技 股 份 公 司

47 第 二 章 入 門 篇 ( 電 學 基 本 常 識 )2-19 一 般 而 言, 目 前 科 技 上, 手 持 無 線 電 距 離 最 短, 約 在 1KM 以 內, 搭 配 高 功 率 發 射 器 或 天 線 可 加 長 至 2KM 微 波 約 在 30KM 以 內, 其 他 如 GPRS GSM 則 以 基 地 台 涵 蓋 為 準 原 則 上 全 球 都 可 通, 衛 星 則 以 衛 星 覆 蓋 區 為 準, 亦 屬 全 球 都 可 通 之 方 式 2. 雜 訊 與 干 擾 電 磁 波 由 於 廣 泛 的 應 用, 造 成 每 個 人 生 活 均 沉 浸 在 電 磁 波 中, 因 此 再 以 2.1 節 圖 及 信 號 傳 輸 示 意 圖 加 以 演 繹, 假 設 於 訊 號 傳 輸 途 中, 電 磁 波 產 生 外 界 環 境 產 生 的 電 位 如 下 圖 所 示, 則 此 時 此 人 在 如 何 舉 手 上 下 搖 晃 ( 如 同 電 壓 之 0-5V 輸 出 ), 接 收 端 均 無 法 收 到 訊 號, 此 即 為 雜 訊 干 擾 對 電 壓 式 設 備 微 和 影 響 最 大 之 原 因 發 射 端 滿 水 水 管 接 收 端 干 擾 電 位 信 號 傳 輸 干 擾 示 意 圖

48 2-20 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 雜 訊 與 干 擾 在 電 機 領 域 可 算 是 一 門 專 門 學 科, 如 同 土 木 工 程 中 的 土 石 流 有 專 門 研 究 此 部 分 之 專 業 技 術, 但 我 們 就 工 程 上 運 用, 可 考 量 如 下 因 素 即 可 : (1) 運 用 有 線 傳 輸 時, 距 離 應 盡 量 減 短, 建 議 公 尺 以 內 以 降 低 干 擾 電 位 (2) 運 用 有 線 傳 輸 時, 應 避 免 電 源 線 與 訊 號 線 配 於 同 一 支 管 傳 輸 尤 其 電 源 線 是 市 電 110VAC( 含 以 上 ) 更 須 避 免 (3) 注 意 附 近 是 否 有 高 壓 電 設 施, 尤 其 無 線 電 及 微 波 須 特 別 注 意 (4) 如 擷 取 頻 率 低 於 1Hz 以 下 時, 可 考 慮 用 電 流 式 感 測 器 傳 輸 (5) 如 擷 取 頻 率 為 高 頻 時 ( 如 加 速 度 計 ) 可 考 慮 使 用 數 位 或 光 纖 傳 輸, 此 法 將 於 後 各 章 說 明 (6) 必 要 時 採 用 差 壓 接 線 (Differential Voltage type), 此 法 是 以 兩 個 輸 入 所 得 之 量 測 值 比 較 ( 如 量 測 值 為 3.5 及 2V 兩 個, 則 直 接 相 減 後 得 1.5V 即 為 變 化 量 ) 至 於 如 何 判 定 是 否 為 干 擾 問 題, 其 實 非 常 簡 單, 只 要 將 測 讀 器 或 記 錄 器 拿 至 感 測 器 安 裝 處, 用 一 條 不 長 於 3 公 尺 的 接 線 連 接 讀 取 如 果 訊 號 是 正 常, 即 可 判 定 是 否 為 干 擾 問 題

49 第 二 章 入 門 篇 ( 電 學 基 本 常 識 )2-21 干 擾 問 題 在 監 測 實 務 上 經 常 發 生, 而 且 有 時 極 難 排 除 因 監 測 系 統 設 計 完 成 後, 可 能 管 線 旁 又 拉 了 一 條 市 電 結 果 原 來 訊 號 正 常, 驗 收 後 用 了 一 段 時 間 就 不 正 常, 很 多 設 計 單 位 都 懷 疑 被 監 測 公 司 欉 康, 可 是 最 後 即 使 知 道 是 干 擾, 也 會 抱 怨 監 測 公 司 不 專 業, 為 何 事 先 沒 想 到 雜 訊 與 干 擾 問 題 事 實 上, 這 個 問 題 須 回 到 招 標 制 度 設 計, 因 目 前 同 一 種 感 測 器, 電 流 輸 出 約 比 電 壓 輸 出 貴 一 成 以 上, 數 位 或 光 纖 則 價 更 高, 所 以, 即 使 監 測 廠 商 想 到, 但 在 目 前 成 本 考 量 下, 很 難 在 競 爭 價 格 時 提 供 更 佳 的 方 案, 只 能 抱 著 試 試 看 的 心 理, 而 許 多 問 題 也 就 從 此 產 生 3. 電 磁 波 運 用 於 感 測 器 電 磁 波 運 用 於 感 測 器 之 方 式 主 要 在 於 使 用 非 接 觸 性 量 測 上, 如 土 石 流 的 流 速 橋 梁 洪 流 時 流 速 管 中 流 速 等 均 可 使 用 電 磁 波 加 以 量 測 甚 至 測 量 及 檢 測 上 運 用 的 許 多 設 備, 如 自 動 水 準 儀 全 測 站 經 緯 儀 及 透 地 雷 達 等, 亦 多 有 使 用 電 磁 波 原 理 量 測 之 方 式 而 電 磁 波 量 測 之 主 要 原 理, 蓋 可 分 成 (1) 測 距 (2) 測 速 (3) 測 量 感 應 量 變 化 三 大 項 茲 以 下 分 別 說 明 :

50 2-22 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 (1) 測 距 原 理 如 下 圖 所 示 其 原 理 為 運 用 電 磁 波 遇 到 介 質 時, 因 反 射 回 彈 後, 儀 器 的 接 收 端 接 收 到 訊 號, 計 算 兩 者 的 時 間 差 再 乘 以 波 速, 即 可 得 距 離 電 磁 波 測 速 原 理 圖 片 來 源 : 德 國 OTT 公 司 (2) 測 速 原 理 如 下 圖 所 示 其 原 理 為 運 用 電 磁 波 經 過 介 質 時, 因 介 質 本 身 的 流 動 特 性, 造 成 電 磁 波 傳 輸 路 徑 受 到 干 擾 而 變 形, 造 成 的 干 擾 雖 然 量 很 小 但 現 代 的 技 術 都 可 將 其 計 算 出 上 述 原 理 即 為 都 普 勒 效 應 (Doppler Effect) 亦 為 測 速 時 常 見 的 量 測 原 理

51 第 二 章 入 門 篇 ( 電 學 基 本 常 識 )2-23 靜 止 時 量 測 角 流 動 時 量 測 角 電 磁 波 測 量 流 速 原 理 示 意 圖 (3) 測 量 磁 感 應 變 化 上 述 兩 種 測 量 方 式, 都 只 運 用 到 電 磁 波 的 流 速 及 其 改 變 量, 並 未 運 用 到 電 磁 學 的 電 磁 相 生 及 電 磁 相 長 ( 即 電 與 磁 成 正 比 ) 這 兩 個 基 本 概 念 而 量 測 量 的 變 化 則 是 將 這 兩 種 理 論 具 體 實 現 如 下 圖 所 示, 當 在 管 外 架 設 兩 處 電 極 時, 則 電 極 經 由 電 磁 相 生 產 生 磁 場, 此 磁 場 又 感 應 管 中 流 體, 產 生 流 體 中 的 電 場, 以 電 場 強 度 E 表 示, 而 此 電 場 再 經 由 電 磁 相 生 產 生 磁 場, 以 磁 感 強 度 B 表 示 則 藉 由 此 B 值, 運 用 電 磁 相 長 ( 即 電 與 磁 成 正 比 ) 原 理, 即 可 求 出 管 中 流 體 體 積 及 流 速 ( 流 速 已 於 上 節 說 明 ), 再 加 以 延 伸 即 可 求 流 量

52 2-24 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 磁 感 強 度 B 電 級 V D 電 場 強 度 E 電 級 測 量 磁 感 應 變 化 原 理 示 意 圖 另 一 項 運 用 測 量 磁 感 應 變 化 之 常 見 設 備, 為 振 弦 式 之 各 項 感 測 器, 茲 舉 振 弦 式 應 變 計 說 明 如 下 : 振 弦 式 應 變 計 由 前 後 端 座 不 銹 鋼 護 管 信 號 傳 輸 電 纜 振 弦 及 激 振 電 磁 線 圈 等 組 成 其 示 意 圖 如 下 振 弦 式 應 變 計 示 意 圖

53 第 二 章 入 門 篇 ( 電 學 基 本 常 識 )2-25 工 作 原 理 為 當 被 測 結 構 物 內 部 的 應 力 發 生 變 化 時, 應 變 計 同 步 感 受 變 形, 變 形 通 過 前 後 端 座 傳 遞 給 振 弦 轉 變 成 振 弦 應 力 的 變 化, 從 而 改 變 振 弦 的 振 動 頻 率 電 磁 線 圈 激 振 振 弦 並 測 量 其 振 動 頻 率, 頻 率 信 號 經 電 纜 傳 輸 至 讀 數 裝 置, 即 可 測 出 被 測 結 構 物 內 部 的 應 變 量 振 弦 式 的 設 備 有 很 多 種, 舉 凡 振 弦 式 水 壓 計 土 壓 計 溫 度 計 等 均 是 運 用 電 磁 式 設 備 的 效 益 有 如 下 各 項 : 1. 非 接 觸 式 測 量, 可 免 於 現 場 易 破 壞 之 困 擾 2. 施 工 上 一 般 均 較 為 容 易 3. 可 做 遠 距 測 量, 大 大 提 高 傳 統 監 測 之 量 測 距 離 但 在 運 用 上, 須 注 意 如 下 各 項 限 制 : 1. 量 測 直 線 上 是 否 有 遮 蔽 物, 遮 蔽 物 是 否 干 擾 訊 號 2. 環 境 變 化 易 影 響 精 度, 尤 其 有 電 磁 波 所 在 之 處 及 溫 度 效 應 3. 消 耗 功 率 本 點 將 於 下 篇 說 明 運 用 本 章 原 理 常 用 之 設 備 說 明 : 1. 振 弦 式 應 變 計 : 工 作 原 理 為 當 被 測 結 構 物 內 部 的 應 力 發 生 變 化 時, 應 變 計 同 步 感 受 變 形, 變 形 通 過 前 後 端 座 傳 遞 給 振 弦 轉 變 成 振 弦 應 力 的 變 化, 從 而 改 變 振 弦 的 振 動 頻 率 電 磁 線 圈 激 振 振 弦 並 測 量 其 振 動

54 2-26 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 頻 率, 頻 率 信 號 經 電 纜 傳 輸 至 讀 數 裝 置, 即 可 測 出 被 測 結 構 物 內 部 的 應 變 量 振 弦 式 的 設 備 有 很 多 種, 舉 凡 振 弦 式 水 壓 計 土 壓 計 溫 度 計 等 均 是 2. 電 磁 波 水 位 ( 流 速 ) 計 : 利 用 電 磁 波 探 測 目 標 的 電 子 設 備 發 射 電 磁 波 對 目 標 進 行 照 射 並 接 收 其 回 波, 由 此 獲 得 水 位 水 流 至 電 磁 波 發 射 點 的 距 離 距 離 變 化 率 ( 徑 向 速 度 ) 方 位 高 度 等 訊 息 流 速 計 則 再 多 加 考 慮 都 普 勒 效 應 (Doppler Effect) 3. 電 磁 流 量 計 : 基 於 法 拉 第 電 磁 感 應 定 律 在 電 磁 流 量 計 中, 測 量 管 內 的 導 電 介 質 相 當 於 法 拉 第 試 驗 中 的 導 電 金 屬 桿, 上 下 兩 端 的 兩 個 電 磁 線 圈 產 生 恆 定 磁 場 當 有 導 電 介 質 流 過 時, 則 會 產 生 感 應 電 壓 4. 透 地 雷 達 : 透 地 雷 達 是 一 種 經 常 運 用 之 檢 測 設 備 其 主 要 目 的 為 應 用 雷 達 波 能 穿 透 介 質 而 遇 到 相 對 於 介 質 內 部 電 磁 特 性 改 變 之 材 料 ( 介 面 ) 會 產 生 反 射 折 射 之 特 性, 以 非 破 壞 性 檢 測 之 方 式, 快 速 有 效 的 了 解 被 探 測 介 質 內 部 之 不 均 勻 性 或 幾 何 排 列 位 置 本 節 結 論 研 讀 本 節 後, 希 望 讀 者 對 電 磁 學 理 論 有 初 步 之 認 識, 也 可 對 常 見 監 測 系 統 之 干 擾 問 題 有 所 了 解 進 而 於 設 計 或 診 斷 問 題 時, 可 做 為 參 考 之 依 據

55 2.3 數 位 電 路 第 二 章 入 門 篇 ( 電 學 基 本 常 識 )2-27 經 由 上 述 2.2 節 之 說 明, 我 們 可 以 知 道 舊 有 感 測 器 在 量 測 使 用 上 是 良 好 的, 但 在 量 測 訊 號 的 傳 輸 上, 則 易 有 干 擾 之 問 題 需 要 克 服, 因 此 我 們 再 以 2.2 節 之 信 號 傳 輸 示 意 圖 加 以 演 繹, 假 設 於 訊 號 傳 輸 途 中, 以 每 次 固 定 灌 滿 水 ( 即 5V), 再 放 開 後, 再 灌 滿 水, 則 在 接 收 端 的 人 接 收 的 訊 號 將 如 下 圖 間 歇 性 灌 水 產 生 的 訊 號 所 示 : 發 射 端 間 歇 灌 水 滿 水 水 管 接 收 端 干 擾 電 位 信 號 傳 輸 干 擾 示 意 圖 1 0 間 歇 性 灌 水 產 生 的 訊 號

56 2-28 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 圖 間 歇 性 灌 水 產 生 的 訊 號 所 產 生 的 訊 號 即 為 數 位 訊 號 的 由 來 其 中 1 經 常 代 表 5V, 舉 例 第 一 章 相 同 例 子 而 言, 在 第 二 章 曾 說 明 一 個 荷 重 計 可 量 測 噸, 用 變 電 流 方 式 即 可 將 量 測 值 一 次 呈 現, 如 採 4-20ma( 微 安 培 ) 傳 輸,0 噸 即 為 4ma, 100 噸 即 為 20ma, 線 性 比 例 換 算,50 噸 即 為 12ma 而 在 數 位 電 路 中, 因 只 有 兩 位 數 0 與 1, 故 採 用 二 進 位 制, 用 4 個 位 數 即 可 表 示 一 位, 表 示 法 對 照 可 如 下 之 上 表, 而 100 噸 物 理 量 表 示 法 如 下 表 說 明 : 上 表 : 十 進 位 與 二 進 位 換 算 採 4 位 數 表 示 法 範 例 十 進 位 二 進 位 或 ( 將 10 視 為 兩 位 數, 一 般 採 此 法 ) 下 表 : 100 噸 物 理 量 表 示 法 說 明 表 物 理 量 電 流 輸 出 4-20ma 數 位 表 示 法 0 噸 4ma 噸 12ma 噸 20ma

57 第 二 章 入 門 篇 ( 電 學 基 本 常 識 )2-29 因 此, 此 種 傳 輸 之 電 子 設 計 被 稱 為 數 位 電 路 (Digital Circuit), 為 了 與 傳 統 電 路 做 區 隔, 傳 統 傳 輸 即 稱 為 類 比 電 路 (Analog Circuit) 同 理 可 知, 所 謂 的 類 比 輸 入 (Analog Input, 簡 寫 A/I 或 AI) 即 為 輸 出 訊 號 是 類 比 的, 數 位 輸 出 (Digital Output, 簡 寫 D/O 或 DO) 即 為 輸 出 訊 號 是 數 位 的, 而 其 理 論 說 明 如 下 : 數 位 電 路 ( 或 數 位 積 體 電 路 ) 是 由 許 多 的 邏 輯 閘 組 成 的 複 雜 電 路 與 類 比 電 路 相 比, 它 主 要 進 行 數 位 訊 號 的 處 理 ( 即 訊 號 以 0 與 1 兩 個 狀 態 表 示 ), 因 此 抗 干 擾 能 力 較 強 數 位 積 體 電 路 有 各 種 閘 電 路 正 反 器 以 及 由 它 們 構 成 的 各 種 組 合 邏 輯 電 路 和 時 序 邏 輯 電 路 一 個 數 位 系 統 一 般 由 控 制 部 件 和 運 算 部 件 組 成, 在 時 脈 的 驅 動 下, 控 制 部 件 控 制 運 算 部 件 完 成 所 要 執 行 的 動 作 透 過 類 比 數 位 轉 換 器 數 位 類 比 轉 換 器, 數 位 電 路 可 以 和 類 比 電 路 互 相 連 線 上 述 說 明 其 中 電 子 專 有 名 詞 很 多, 各 位 看 看 即 可, 不 瞭 解 也 沒 關 係, 工 程 上 只 要 了 解 上 頁 上 下 表 即 可, 其 他 還 是 那 句 老 話 各 位 讀 者 有 興 趣 再 自 行 研 究 或 許 日 後 有 需 要 出 版 進 階 版 再 詳 做 說 明 電 子 裝 置 從 以 類 比 方 式 處 理 資 訊, 轉 到 以 數 位 方 式 處 理 資 訊 的 原 因, 主 要 在 以 下 幾 個 方 面 : 穩 定 性 好 數 位 電 路 不 像 類 比 電 路 那 樣 易 受 雜 訊 的 干 擾

58 2-30 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 可 靠 性 高 數 位 電 路 中 只 需 分 辨 出 訊 號 的 有 與 無, 故 電 路 的 元 件 參 數, 可 以 允 許 有 較 大 的 變 化 ( 漂 移 ) 範 圍, 如 5V 到 接 收 端, 因 干 擾 變 成 4V, 則 系 統 仍 可 判 定 為 有 能 長 期 儲 存 數 位 資 訊 可 以 利 用 某 種 媒 介, 如 磁 帶 磁 碟 光 碟 等 進 行 長 時 期 的 儲 存 便 於 電 腦 處 理 數 位 訊 號 的 輸 出 除 了 具 有 直 觀 準 確 的 優 點 外, 最 主 要 的 還 是 便 於 利 用 電 子 電 腦 來 進 行 資 訊 的 處 理 便 於 高 度 整 合 化 由 於 數 位 電 路 中 基 本 單 元 電 路 的 結 構 比 較 簡 單, 而 且 又 允 許 元 件 有 較 大 的 分 散 性, 這 就 使 我 們 不 僅 可 把 眾 多 的 基 本 單 元 做 在 同 一 塊 矽 片 上, 同 時 又 能 達 到 大 批 次 生 產 所 需 要 的 良 率 ( 此 點 各 位 可 看 類 比 音 響 都 比 數 位 音 響 體 積 大 可 以 想 像 ) 而 有 關 傳 輸 與 接 收 端 兩 端 的 方 法 與 協 定 ( 如 同 兩 個 人 見 面, 是 講 國 語 或 台 語, 即 為 一 種 協 定 ), 就 出 現 了 RS 等 傳 輸 方 法, 協 定 一 般 為 ASCII, 但 名 稱 不 一 而 足, 而 且 名 稱 與 時 俱 進, 工 程 人 員 不 必 管 那 麼 多, 除 非 你 要 做 監 測 工 程 師 中 的 程 式 設 計 師 或 系 統 整 合 工 程 師, 否 則 你 只 要 聽 到 新 名 詞, 就 問 問 是 不 是 傳 輸 方 式 或 通 訊 協 定, 那 就 可 以 了 至 於 最 新 的 是 否 最 好, 那 倒 也 未 必, 因 最 新 的 不 見 得 容 易 與 其 他 相 容, 而 且 周 邊 支 援 可 能 不 足, 有 些 新 技 術 就 算 優 良, 但 周 邊 支 援 不 足, 仍 可 能 慘 遭 滅 頂, 不 知 讀 者 是 否 記 得, 以 前 錄 放 影 機 有 Betamax 及 VHS 兩 種 系 統,Betamax 有 較 好 的 畫 質 及 技 術, 但 卻 被 錄 製 時 間 較 長, 但 畫 質 較 差 的 VHS 打 敗

59 第 二 章 入 門 篇 ( 電 學 基 本 常 識 )2-31 最 後,Betamax 及 VHS 皆 被 基 於 雷 射 的 CD 技 術 取 代, 所 以 原 則 上 技 術 以 通 用 者 最 適 合 但 如 果 是 研 究 案 則 當 另 當 別 論 綜 合 言 之, 數 位 電 路 之 出 現, 相 當 程 度 解 決 了 傳 輸 上 最 重 要 的 干 擾 問 題, 為 何 稱 相 當 程 度, 因 數 位 電 路 仍 有 部 分 問 題 存 在 : 1. 傳 輸 距 離 仍 有 受 限, 如 舊 有 RS-232 傳 輸 不 到 10m 後 有 RS-485 傳 輸 方 法 進 行 改 良, 但 傳 輸 距 離 也 在 1KM 以 內 2. 感 測 器 採 用 數 位 電 路 較 類 比 昂 貴 3. 數 位 式 感 測 器 耗 電 量 一 般 均 較 類 比 式 為 大, 但 目 前 有 部 分 技 術 已 可 達 到 更 省 電 之 功 能 ( 如 微 機 電 系 統 (Micro Electro Mechanical Systems, MEMS), 因 此 在 野 外 需 仔 細 計 算 其 耗 電 耗 電 量 計 算 將 於 第 三 章 說 明 而 針 對 傳 輸 距 離 而 言, 後 來 更 研 發 出 可 傳 至 更 遠 的 光 纖 傳 輸, 傳 輸 距 離 可 達 10KM, 此 部 分 將 於 下 章 說 明 運 用 本 章 原 理 常 用 之 設 備 說 明 : 舉 凡 所 有 之 感 測 器, 均 可 將 其 輸 出 訊 號 由 類 比 改 變 成 數 位 並 稱 之 為 數 位 式 感 測 器 如 水 壓 計 為 數 位 輸 出 即 可 稱 為 數 位 式 水 壓 計 荷 重 計 為 數 位 輸 出 即 可 稱 為 數 位 式 荷 重 計 所 有 感 測 器 均 可, 本 書 亦 建 議 日 後 只 要 將 感 測 器 名 稱 統 一 後 在 名 稱 前 加 數 位 式 即 可, 否 則 每 個 人 均 用 不 同 的 名 稱 徒 增 有 心 要 了 解 監 測 系 統 的 難 度

60 2-32 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 本 章 結 論 綜 合 本 章 所 言, 數 位 電 路 就 工 程 監 測 而 言, 其 主 要 目 的 有 三 1. 改 善 傳 輸 路 徑, 減 少 干 擾 及 雜 訊 影 響 2. 使 感 測 器 體 積 變 小, 設 備 可 安 裝 於 更 小 處 ( 如 伸 縮 縫 ) 3.( 新 技 術 ) 減 少 耗 電 至 於 其 他 目 的, 因 於 後 端 監 測 設 備 中 加 裝 類 比 轉 成 數 位 即 可 達 成 ( 只 要 一 片 卡 ), 故 應 非 選 擇 數 位 電 路 之 考 量 常 見 Q&A Q: 數 位 式 感 測 器 是 否 會 有 老 化 問 題? A: 數 位 設 備 因 輸 出 為 一 On-Off( 即 0 或 5V), 基 本 上 只 有 感 測 值 多 少 的 問 題, 不 會 有 傳 輸 量 減 少 的 問 題 舉 例 而 言, 一 個 50 噸 的 力, 對 一 個 數 位 式 荷 重 計 而 言, 假 如 用 久 了, 有 可 能 因 內 部 感 測 器 老 化 而 量 成 49.8 噸 ( 但 基 本 上 一 年 一 校 驗 即 可 解 決 ), 但 如 果 是 傳 輸 出 來,49.8 噸 就 一 定 沒 錯, 絕 不 會 再 因 傳 輸 路 徑 變 成 48 噸 或 51 噸, 否 則 就 是 收 不 到 ( 故 障 ) 所 以 數 位 式 感 測 器 如 有 老 化 將 會 發 生 在 感 測 器 端 同 理 數 位 式 紀 錄 器 則 不 會 有 老 化 的 問 題 Q: 何 謂 MEMS? A: 微 機 電 系 統 (Micro Electro Mechanical Systems, MEMS), 其 定 義 為 一 個 智 慧 型 微 小 化 的 系 統, 包 含 感 測 處 理 或 致 動 的 功 能, 包 含 兩 個 或 多 個 電 子 機 械 光 學 化 學 生 物 磁 學 或 其 他 性 質 整 合 到 一 個 單 一 或 多 晶 片 上 其 應 用 領 域 極 為 廣 泛, 包 括 製 造 業 自 動 化 資 訊 與 通 訊 航 太 工 業 交 通 運 輸 土 木 營 建 環 境 保 護 農 林 漁 牧 等

61 2.4 光 學 第 二 章 入 門 篇 ( 電 學 基 本 常 識 )2-33 經 由 上 述 各 章 之 說 明, 我 們 可 以 知 道 舊 有 感 測 器 在 量 測 使 用 上 是 良 好 的, 但 在 量 測 訊 號 的 傳 輸 上, 則 易 有 干 擾 之 問 題 需 要 克 服, 因 此 我 們 再 以 第 二 章 圖 信 號 傳 輸 示 意 圖 加 以 演 繹, 假 設 於 訊 號 傳 輸 途 中, 以 每 次 固 定 灌 滿 水 ( 即 5V), 再 放 開 後, 再 灌 滿 水, 則 在 接 收 端 的 人 接 收 的 訊 號 將 如 下 圖 所 示 : 發 射 端 間 歇 灌 水 滿 水 水 管 接 收 端 干 擾 電 位 信 號 傳 輸 干 擾 示 意 圖 但 如 上 章 說 明, 數 位 電 路 在 傳 輸 上 仍 有 部 分 問 題 存 在, 故 如 果 改 變 方 式, 以 亮 光 或 閃 光 方 式 進 行 傳 輸, 則 只 要 接 收 的 人 可 直 視, 干 擾 問 題 將 更 小, 傳 輸 距 離 更 遠, 而 此 即 為 光 纖 信 號 傳 輸 之 起 源 構 想, 如 下 頁 光 纖 信 號 傳 輸 示 意 圖 所 示 至 於 後 來 演 繹 之 感 測 器 部 分, 則 因 主 要 考 量 為 土 木 監 測 現 場 光 電 轉 換 不 易, 故 以 全 光 纖 ( 感 測 器 加 傳 輸 路 徑 ) 執 行

62 2-34 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 發 射 端 間 歇 閃 光 接 收 端 光 纖 信 號 傳 輸 示 意 圖 光 學 運 用 之 分 類 光 學 運 用 於 監 測 工 程 上, 除 了 上 章 所 述 之 電 磁 波 外 ( 因 光 亦 是 波 動 的 一 種, 此 部 分 日 後 於 進 階 版 再 述 ), 一 般 可 概 略 分 成 光 纖 式 及 光 波 式 兩 種, 而 此 兩 種 最 大 的 區 別, 即 光 纖 式 是 將 光 侷 限 在 管 中, 而 光 波 式 為 開 放 在 大 氣 中, 茲 以 下 分 節 敘 述 : 光 纖 式 監 測 之 原 理 及 運 用 光 纖, 依 據 維 基 百 科 解 釋, 全 名 光 導 纖 維, 是 一 種 導 致 光 在 玻 璃 或 塑 料 製 成 的 纖 維 中 的 全 反 射 原 理 傳 輸 的 光 傳 導 工 具 微 細 的 光 纖 封 裝 在 塑 料 護 套 中, 使 得 它 能 夠 彎 曲 而 不 至 於 斷 裂 通 常 光 纖 的 一 端 的 發 射 裝 置 使 用 發 光 二 極 體 或 一 束 雷 射 將 光 脈 衝 傳 送 至 光 纖, 光 纖 的 另 一 端 的 接 收 裝 置 使 用 光 敏 元 件 檢 測 脈 衝 如 下 圖 示

63 第 二 章 入 門 篇 ( 電 學 基 本 常 識 )2-35 包 含 光 纖 的 線 纜 稱 為 光 纜 由 於 光 在 光 導 纖 維 的 傳 輸 損 失 比 電 在 電 線 傳 導 的 損 耗 低 得 多, 更 因 為 主 要 生 產 原 料 是 矽, 蘊 藏 量 極 大 ( 因 土 壤 即 為 二 氧 化 矽 ), 較 易 開 採, 所 以 價 格 便 宜, 促 使 光 纖 被 用 作 長 距 離 的 資 訊 傳 遞 工 具 隨 著 光 纖 的 價 格 進 一 步 降 低, 光 纖 也 被 用 於 醫 療 和 工 程 監 測 的 用 途 光 纖 及 發 光 圖 示 如 前 所 述, 光 纖 最 廣 泛 之 用 途 乃 用 於 傳 輸 應 用 上, 而 其 應 用 於 感 測 器 之 範 圍 亦 相 當 廣 泛 本 節 後 段 簡 介 常 用 於 智 慧 結 構 物 之 光 纖 感 測 器, 主 要 有 纏 繞 式 (Wrapped Type) 光 纖 感 測 器 霍 爾 (Hale's) 光 纖 感 測 器 UTIAS 光 纖 感 測 器 微 彎 型 (Micro Bending Type) 光 纖 感 測 器 布 里 儂 光 時 域 反 射 感 測 器 (Brillouin Optical Time Domain Reflector) 費 布 里 佩 洛 (Fabry-Parot) 干 涉 式 感 測

64 2-36 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 器 EFOS 光 纖 感 測 器 布 拉 格 光 纖 光 柵 (Fiber Bragg Grating) 式 感 測 器 及 長 週 期 光 纖 光 柵 感 測 器 (Long Period Fiber Gration) 等 每 一 項 均 有 其 特 定 應 用, 但 本 文 中 為 求 採 用 說 明 感 測 器 是 最 廣 泛 的, 茲 舉 最 常 應 用 之 布 拉 格 光 纖 光 柵 作 為 說 明, 分 述 如 下 : 一. 布 拉 格 光 纖 光 柵 感 測 器 的 原 理 在 傳 統 的 光 纖 光 柵 應 變 感 測 系 統 中, 寬 頻 光 源 ( 即 具 備 很 多 光 波 長 分 量 的 光 源 ) 輸 出 寬 頻 光, 經 過 光 耦 合 器 ( 融 合 各 種 波 長, 使 其 波 形 完 整 ) 到 達 光 纖 光 柵 感 測 器 這 裡 所 謂 的 光 纖 光 柵 是 一 小 段 的 特 殊 光 纖, 光 纖 核 心 內 具 有 周 期 性 變 化 的 折 射 係 數 由 於 周 期 性 折 射 係 數 變 化 的 結 構 會 產 生 所 謂 的 布 拉 格 繞 射 效 應, 入 射 光 中 光 波 長 與 光 纖 光 柵 的 布 拉 格 波 長 相 同 的 分 量 會 被 光 纖 光 柵 反 射, 所 以 藉 由 偵 測 這 反 射 光 的 波 長, 就 可 得 知 光 纖 光 柵 的 布 拉 格 波 長 詳 細 原 理 圖 示 如 下 圖 全 息 寫 入 光 譜 2n n 傳 入 信 號 反 射 信 號 光 纖 傳 輸 信 號 I 輸 入 譜 I 傳 輸 譜 I 反 射 譜 圖 : 光 纖 原 理 圖 讀 取 數 值 部 分 0 0 光 纖 原 理 圖 應 變 引 起 波 長 移 動

65 第 二 章 入 門 篇 ( 電 學 基 本 常 識 )2-37 而 布 拉 格 波 長 會 隨 著 光 纖 等 效 折 射 率 與 光 柵 周 期 改 變, 在 一 般 情 形 下, 光 纖 光 柵 的 布 拉 格 波 長 移 動 大 小 與 應 變 量 成 一 線 性 關 係 因 此, 藉 由 一 對 二 光 耦 合 器 接 上 波 長 監 測 器 來 量 測 布 拉 格 波 長 的 變 化, 便 可 得 知 感 測 物 體 所 受 到 的 應 變 在 光 纖 光 柵 感 測 系 統 中, 寬 頻 光 源 大 多 使 用 雷 射 二 極 體 或 摻 鉺 光 纖 放 大 器 然 而 當 光 源 經 過 光 柵 反 射 到 達 波 長 監 測 器 時, 通 常 已 經 十 分 微 弱, 使 得 光 柵 可 佈 放 的 範 圍 距 離 數 目 大 幅 受 限 於 寬 頻 光 源 的 輸 出 功 率 另 外, 由 於 感 測 系 統 是 藉 著 偵 測 光 纖 光 柵 的 反 射 波 長 來 決 定 應 變 量, 只 要 光 纖 光 柵 不 同, 反 射 光 波 長 就 不 會 互 相 重 疊, 我 們 也 就 不 會 搞 混, 從 而 可 以 同 時 偵 測 多 個 光 纖 光 柵 應 變 感 測 器 這 種 技 術 就 稱 為 分 波 多 工 技 術, 可 藉 它 增 加 系 統 感 測 點 的 數 目 一 般 而 言, 目 前 市 面 上 所 販 售 之 感 測 器, 最 多 可 串 結 八 個 於 同 一 光 纖 線 上, 但 因 考 量 光 損,4-6 個 可 能 是 較 佳 的 選 擇 二. 光 纖 監 測 之 優 缺 點 自 1970 年 代 起 發 展, 光 纖 監 測 技 術 伴 隨 著 光 導 纖 維 及 光 纖 通 信 技 術 的 發 展 而 迅 速 發 展 起 來 與 傳 統 的 監 測 技 術 相 比, 光 纖 監 測 技 術 有 一 系 列 獨 特 的 優 點 :

66 2-38 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 (1) 光 纖 傳 感 器 的 光 信 號 作 為 載 體, 光 纖 為 媒 質, 光 纖 的 纖 芯 材 料 為 二 氧 化 矽, 因 此, 該 傳 感 器 具 有 耐 腐 蝕, 抗 電 磁 干 擾, 防 雷 擊 等 特 點 (2) 光 纖 本 身 輕 細 纖 柔, 光 纖 傳 感 器 的 體 積 小, 重 量 輕, 不 僅 便 於 佈 設 安 裝, 而 且 對 埋 設 部 位 的 材 料 性 能 和 力 學 參 數 影 響 甚 小 (3) 靈 敏 度 高, 可 靠 性 好, 使 用 壽 命 長 光 纖 雖 具 有 上 述 優 點, 但 因 光 的 捕 捉 及 限 制 路 徑 極 為 不 易, 且 因 光 相 對 於 電 的 監 測 使 用 上 仍 未 普 及, 故 光 仍 需 藉 由 光 電 轉 換 再 轉 回 電 子 訊 號 以 利 分 析, 另 光 纖 使 用 上 最 大 的 缺 點 為 光 損 因 光 損 會 導 致 成 果 失 真, 此 外 野 外 溫 度 造 成 光 感 測 器 讀 值 之 偏 移, 亦 為 須 注 意 之 課 題 有 關 可 能 導 致 光 損 之 示 意 圖 如 下 圖 模 態 交 連 吸 收 不 均 勻 彎 曲 接 點 光 纖 輸 入 光 功 率 輸 入 耦 合 損 失 吸 收 損 失 散 射 損 失 由 於 彎 曲 所 致 之 輻 射 損 失 接 續 損 失 輸 出 耦 合 損 失 光 纖 能 量 損 失 之 示 意 圖

67 第 二 章 入 門 篇 ( 電 學 基 本 常 識 )2-39 綜 合 而 言, 光 纖 監 測 領 域 屬 於 近 期 發 展 之 一 門 新 技 術, 因 此 仍 有 許 多 地 方 技 術 尚 未 成 熟, 因 此 就 實 務 應 用 之 工 程 監 測 而 言, 在 應 用 時 可 能 須 多 加 注 意 其 侷 限 性 但 就 研 究 研 發 之 領 域 而 言, 確 實 可 以 針 對 不 足 之 處 加 以 研 發 ( 如 最 近 研 發 之 分 布 式 光 纖 監 測 ), 以 使 其 更 為 完 備 光 波 式 監 測 之 原 理 及 運 用 光 學 ( 非 光 纖 ) 儀 器 之 種 類 甚 多, 一 般 運 用 以 測 量 為 最 多, 其 次 為 環 境 及 氣 象 上 使 用, 茲 舉 氣 象 觀 測 之 濃 霧 偵 測 器 說 明 如 下 : 濃 霧 偵 測 器 為 利 用 光 線 於 定 距 離 定 能 量 之 狀 況 下, 由 一 端 發 射, 另 一 端 則 視 接 收 之 能 量 多 寡, 再 換 算 出 中 間 路 徑 上 可 能 之 粒 子 (Particle) 數 量 及 濃 度, 一 般 常 用 為 不 可 見 光, 而 其 儀 器 圖 示 如 下 運 用 光 學 原 理 之 濃 霧 偵 測 器 圖 示

68 2-40 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 運 用 本 章 原 理 常 用 之 設 備 說 明 : 光 纖 的 感 測 器 初 期 主 要 以 溫 度 及 應 變 為 主, 但 近 年 有 部 分 傳 統 感 測 器, 如 傾 斜 位 移 壓 力, 甚 至 加 速 度 等 感 測 器, 均 有 人 開 始 研 發 使 用, 所 有 感 測 器 均 有 可 能 本 書 建 議 日 後 只 要 將 感 測 器 名 稱 統 一 後 在 名 稱 前 加 光 纖 式, 如 光 纖 式 應 變 計 即 可 本 節 結 論 本 節 至 此 已 將 監 測 系 統 之 基 本 理 論 電 磁 光 作 一 系 統 且 基 礎 性 之 說 明 相 信 讀 者 對 此 應 有 基 礎 的 認 知, 日 後 只 要 有 關 監 測 之 感 測 器 或 傳 輸 路 徑, 只 要 先 確 認 是 電 磁 光 何 種 形 式 或 統 合 系 統 中 各 佔 何 部 分, 再 針 對 名 詞 不 同 之 部 分 查 閱, 即 可 對 系 統 有 所 認 知 下 節 將 舉 範 例 說 明 如 何 查 閱 一 份 感 測 器 的 型 錄 及 其 重 點

69 2.5 工 程 實 務 型 錄 解 讀 第 二 章 入 門 篇 ( 電 學 基 本 常 識 )2-41 經 由 上 述 各 章 之 說 明, 我 們 將 其 運 用 於 型 錄 之 解 讀 與 了 解, 因 型 錄 為 產 品 之 重 要 依 據, 當 我 們 要 了 解 一 項 產 品, 因 為 不 可 能 每 個 都 先 做 實 體 校 驗 或 測 試, 所 以 解 讀 型 錄 是 很 重 要 的 : 電 子 式 感 測 器 型 錄 解 說 茲 先 舉 常 見 之 一 種 電 子 式 感 測 器 如 下 圖 : 我 們 可 依 序 慢 慢 解 讀 各 項 規 範 電 阻 式 鋼 筋 計 廠 牌 :EARTHSIG 型 號 :ST31001-* 壓 接 型 量 測 擋 土 設 施 結 構 體 主 鋼 筋 之 應 力, 以 校 核 結 構 體 之 安 全 度 擋 土 設 施 因 基 地 開 挖 或 承 受 外 力 而 發 生 變 形 時, 會 連 帶 引 起 其 內 鋼 筋 應 力 之 變 化, 在 地 下 基 礎 施 工 過 程 中, 以 鋼 筋 計 監 測 鋼 筋 應 力, 控 制 其 在 容 許 應 力 內, 以 維 護 施 工 安 全 量 測 範 圍 ± 3000 kg/cm 2 靈 敏 度 系 統 精 度 0.5% R.O. ± 2% R.O. 額 定 輸 出 2 mv/v ± 1% 非 線 性 遲 滯 性 推 薦 電 壓 輸 入 阻 抗 輸 出 阻 抗 絕 緣 阻 抗 1 % R.O. 1 % R.O. 2 ~ 10V 350Ω ± 2Ω 350Ω ± 2Ω 2000 MΩ 耐 水 壓 10kg/cm 2 容 許 超 載 容 許 溫 度 範 圍 120 % R.O. 30 C ~ 80 C

70 2-42 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 解 說 各 項 規 範 如 下 : 1. 量 測 範 圍 :+-3000kg/cm 2 為 我 們 熟 知 之 應 力 單 位 2. 靈 敏 度 :0.5% R.O. 靈 敏 度, 指 感 測 器 可 讀 到 之 最 小 刻 度, 一 般 比 精 度 更 小,R.O. 為 Rated Output( 額 定 輸 出 ) 之 縮 寫, 此 處 額 定 輸 出 為 3000kg/cm 2, 故 靈 敏 度 為 3000kg/cm 2 *0.5%=15kg/cm 2 即 儀 器 最 小 刻 ( 感 ) 度 為 15kg/cm 2 3. 系 統 精 度 : 即 系 統 準 確 之 程 度, 本 例 中 同 上 式 計 算 為 3000kg/cm 2 *2%=60kg/cm 2 4. 額 定 輸 出 : 此 處 額 定 輸 出 應 為 電 壓 之 靈 敏 度 2mv/V 代 表 該 感 測 器 每 個 輸 出 量 是 以 2mv 在 變 化 但 因 儀 器 本 身 之 準 度 有 一 定 的 誤 差, 所 以 約 有 1% 的 輸 出 誤 差, 此 為 電 阻 式 之 特 性, 2.1 節 已 說 明 5. 非 線 性 : 一 般 而 言, 如 2.1 節 說 明 如 下, 輸 出 之 電 壓 電 流 或 電 阻 應 與 物 理 量 成 正 比 ( 線 性 ), 但 偶 爾 會 有 不 準 確 落 在 線 性 直 線 上, 此 即 稱 為 非 線 性 ( 或 線 性 ) 一 般 而 言, 非 線 性 比 精 度 更 小 所 以 只 要 注 意 精 度 即 可 非 線 性 ( 或 線 性 ) 了 解 其 義 即 可, 忘 了 屆 時 再 查 查 物 理 量 如 壓 力 溫 度 電 壓 V 感 測 器 量 測 物 理 量 轉 換 成 電 子 訊 號 輸 出 示 意 圖 時 間 T

71 第 二 章 入 門 篇 ( 電 學 基 本 常 識 ) 遲 滯 性 : 同 前 述, 輸 出 之 電 壓 電 流 或 電 阻 應 與 物 理 量 成 正 比 ( 線 性 ), 但 電 子 設 備 如 因 充 放 電 時 間 延 時, 造 成 偶 爾 會 有 不 準 確 落 在 線 性 直 線 上, 則 稱 為 遲 滯 性, 本 處 1% 正 與 非 線 性 相 同, 故 亦 可 知 造 成 此 感 測 器 造 成 非 線 性 的 原 因 正 是 遲 滯 性 引 起, 但 同 前 所 述, 只 要 注 意 精 度 即 可 遲 滯 性 ( 或 遲 滯 ) 了 解 其 義 即 可, 忘 了 屆 時 再 查 查 7. 推 薦 電 壓 : 即 輸 入 電 壓 8. 輸 入 阻 抗 : 同 第 一 章 所 述, 主 要 是 產 品 設 計 時 考 量, 在 監 測 應 用 上 並 無 太 大 意 義 9. 輸 出 阻 抗 : 同 上 10. 絕 緣 阻 抗 : 同 第 一 章 所 述, 主 要 是 產 品 設 計 時 考 量, 在 監 測 應 用 上 並 無 太 大 意 義 11. 耐 水 壓 : 此 即 為 工 程 上 之 耐 水 壓, 為 浸 在 水 中 之 壓 力 12. 容 許 超 載 : 此 部 分 為 儀 器 可 承 受 之 最 大 值, 此 設 備 為 3000kg/cm 2 *120%=3600 kg/cm 2 超 過 3000 以 上 之 讀 值 原 則 準 度 會 變 差 且 失 準, 一 般 只 供 參 考 13. 容 許 溫 度 範 圍 : 即 儀 器 可 正 常 操 作 的 範 圍 由 上 可 知, 我 們 在 監 測 工 程 上 主 要 注 意 為 1. 量 測 範 圍,3. 系 統 精 度, 其 餘 則 視 現 場 狀 況 決 定 其 餘 八 項, 只 要 了 解 即 可, 忘 了 屆 時 再 查 查

72 2-44 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 數 位 式 感 測 器 型 錄 解 說 茲 另 舉 常 見 之 一 種 電 子 式 感 測 器 如 下 圖 : 我 們 仍 依 序 慢 慢 解 讀 各 項 規 範

73 第 二 章 入 門 篇 ( 電 學 基 本 常 識 )2-45 首 先 說 明, 本 型 錄 規 範 為 表 列 式, 在 最 上 方 為 壓 力 範 圍, 以 利 將 各 種 不 同 壓 力 範 圍 之 設 備 列 出, 中 間 interface 為 接 線 方 式, 主 要 可 選 擇 RS-232 或 RS-485 兩 種 材 料 (Materials) 部 分 則 以 不 鏽 鋼 為 主, 但 接 受 其 他 特 製 材 料 (other materials on request), 其 餘 分 述 如 後 1.Pressure Range: 壓 力 範 圍, 即 量 測 壓 力 範 圍, 在 此 範 圍 內 之 數 值 應 會 符 合 型 錄 之 精 度 要 求 使 用 者 須 確 認 範 圍 後 再 往 下 查 表 2.Overpressure: 過 壓 負 載, 即 容 許 超 載 之 意, 因 各 家 廠 商 喜 用 名 稱 不 一, 其 中 第 四 欄 的 3*FS, FS 即 Full Scale 全 量 測 的 縮 寫 3.Accuracy: 同 上 例, 即 系 統 準 確 之 程 度 4.Thermal Shift: 溫 度 熱 感 飄 移 量, 即 受 溫 度 影 響 時 量 測 值 的 改 變 量, Zero 代 表 在 零 點 ( 無 壓 力 ) 時 之 狀 態, Span 代 表 在 量 測 中 ( 有 壓 力 ), 一 般 此 數 值 均 很 小, 此 例 最 大 為 萬 分 之 二, 除 測 量 外, 對 整 體 量 測 結 果 影 響 不 大 5.Long term stability(1 year): 長 期 穩 定 性 (1 年 期 ), 即 系 統 讀 值 在 1 年 內 定 量 下 的 偏 移 量, 一 般 在 千 分 之 五 以 內, 此 sensor 之 值 為 0.2%, 大 於 Accuracy 之 0.1%, 成 為 影 響 精 度 之 主 要 因 素, 故 此 Sensor 精 度 應 以 0.2% 計 算 或 以 每 年 定 期 校 驗 以 修 正 偏 移 量

74 2-46 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 6.Interface: 如 前 述 7.Power supply: 電 源 供 應, 5-30 伏 特 內 均 屬 有 效, 一 般 以 電 腦 直 接 供 應 (5V) 或 蓄 電 池 電 源 (12) 為 主 要 來 源, 詳 見 第 一 章 說 明 8.Current consumption: 電 流 消 耗,7mA 即 7 毫 安 培 =7*10-3 安 培, 配 合 輸 入 電 壓 可 求 出 功 率 以 本 例 而 言, 如 以 12V 輸 入 電 壓, 則 功 率 為 12V*7*10-3 =0.084Watt, 此 部 分 將 於 第 三 篇 系 統 整 合 篇 之 第 三 章 中 詳 細 說 明 9.Circuit diagram: 電 路 圖 本 圖 簡 單 匯 出 輸 入 端 電 源 (+Vn 即 輸 入 5-30V 均 可,GND 為 接 地 ), RXD TXD 是 Receive Data, Transmit Data, 即 數 據 傳 輸 的 接 腳, 讀 者 知 道 至 此 即 可, 同 樣 的,RS-485 亦 了 解 如 前 第 二 章 所 述 即 可 10.Resolution: 解 析 度 即 儀 器 所 能 顯 示 之 最 小 刻 度 ( 單 位 ) 一 般 均 比 精 度 小 11.Intergation time: [ 脈 波 ] 積 分 時 間 此 為 數 位 傳 輸 發 送 一 次 資 料 所 需 時 間 此 例 為 1ms( 即 每 秒 1000 筆 ) 至 20 秒 一 筆, 可 調 整 12.Identification: 出 廠 識 別, 即 如 同 身 分 證 本 例 告 知 每 個 Sensor 均 有 序 號, 且 連 結 其 客 戶 之 標 示 以 利 日 後 維 修 查 詢

75 第 二 章 入 門 篇 ( 電 學 基 本 常 識 ) Process connection, diaphragm, housing seals : 已 如 前 述 14.Electromagnetic compability: 電 磁 兼 容 性, 縮 寫 為 EMC, 電 器 用 品 上 常 見 之 符 號 所 謂 的 電 磁 相 容 性 即 是 規 範 產 品 的 電 磁 干 擾 波 不 會 影 響 其 他 的 產 品 運 作, 同 時 產 品 也 具 備 足 夠 抵 抗 外 界 干 擾 的 能 力 此 部 分 國 家 均 有 一 定 的 規 範, 一 般 電 子 產 品 均 會 列 出 下 面 的 Emission 即 為 發 射 產 生 之 電 磁 干 擾 波 符 合 規 範, 而 Immunity 為 抗 電 磁 干 擾 波 符 合 之 規 範 此 部 分 原 理 已 如 前 述 此 處 只 須 了 解 至 此 即 可 下 面 的 CE 亦 同 於 此 本 章 結 論 本 章 至 此 已 將 監 測 系 統 之 基 本 理 論 電 磁 光 作 一 系 統 且 基 礎 性 之 說 明 相 信 讀 者 對 此 應 有 基 礎 的 認 知, 且 已 舉 兩 例 說 明 型 錄 閱 讀 的 重 點 日 後 只 要 有 關 監 測 之 感 測 器 或 傳 輸 路 徑, 只 要 先 看 型 錄 說 明, 確 認 是 電 磁 光 何 種 形 式 或 統 合 系 統 中 各 佔 何 部 分, 再 針 對 名 詞 不 同 之 部 分 查 閱, 即 可 對 系 統 有 所 認 知 接 下 來 將 進 入 資 料 處 理 及 儲 存 之 系 統 後 端 部 分

76 2-48 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務

77 ( ) 第 三 章 系 統 整 合 篇 ( 監 測 系 統 構 成 )3-1 第 三 章 系 統 整 合 篇 ( 監 測 系 統 構 成 ) 經 由 上 述 各 章 之 說 明, 我 們 已 經 針 對 前 端 監 測 元 件 ( 感 測 器 ) 部 分 做 說 明, 接 下 來 部 分 將 針 對 系 統 整 合 部 分 說 明, 如 下 圖 示, 而 此 部 分 主 要 分 成 如 下 四 大 部 分 一. 資 料 紀 錄 - 包 含 資 料 紀 錄 器 及 後 端 監 測 主 機, 而 其 考 量 主 要 穩 定 性 速 度 及 容 量 二. 資 料 傳 輸 方 式 - 有 別 於 第 二 篇 第 三 章 之 感 測 器 至 紀 錄 器 的 傳 輸 方 式, 此 段 主 要 是 現 場 至 監 控 站 的 遠 距 傳 輸 方 式 說 明, 包 含 有 線 及 無 線 等 三. 備 用 電 力 計 算 ( 含 太 陽 能 充 電 計 算 ) 四. 系 統 程 式 簡 介 接 下 來 分 各 章 分 別 說 明 如 後 裝 設 區 域 量 測 項 目 監 測 元 件 現 地 監 測 站 本 篇 說 明 監 測 / 控 中 心 結 構 物 本 體 周 邊 地 盤 振 動 結 構 強 度 傾 傾 / 沉 陷 結 構 強 度 兩 側 隧 道 土 水 壓 力 地 下 水 位 速 度 計 混 凝 土 應 變 計 鋼 筋 應 力 計 雙 軸 傾 斜 儀 應 變 計 動 態 模 擬 分 析 儀 土 水 壓 計 水 位 動 態 信 號 處 理 器 數 位 式 記 錄 器 SEMS 不 斷 電 系 統 語 音 通 報 系 統 傳 呼 遠 距 信 號 傳 輸 其 他 站 監 測 主 機 其 他 站 監 測 主 機 監 控 主 機 監 控 中 心 第 一 優 先 權 主 動 主 動 ( 動 態 ) 監 控 系 統 動 態 監 控 系 統 遠 端 控 制 ( 被 動 監 控 ) 相 關 人 員 長 期 監 控 示 意 圖

78 3-2 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 3.1 資 料 紀 錄 器 及 後 端 監 測 設 備 ( 主 機 ) 資 料 紀 錄 器 1. 資 料 紀 錄 器 之 定 義 資 料 紀 錄 器 英 文 Datalogger Recorder 等 早 期 為 僅 具 現 場 測 讀 功 能, 再 以 人 員 於 旁 邊 紀 錄, 又 稱 為 Readout, 早 期 的 [ 拉 傾 斜 管 ] 即 為 此 型 式 但 今 科 技 發 達, 測 讀 計 已 大 部 分 具 有 ( 自 動 ) 記 錄 功 能 此 一 名 詞 已 較 少 使 用 目 前 所 指 之 資 料 紀 錄 器 為 具 備 記 錄 功 能 的 裝 置, 有 部 分 人 士 稱 後 端 之 監 測 設 備 亦 為 記 錄 器, 為 避 免 混 淆, 本 書 建 議 定 義 資 料 記 錄 器 為 專 指 前 端 連 接 感 測 器 sensor 部 分 之 記 錄 裝 置 而 此 部 分 將 於 本 節 做 說 明 2. 資 料 紀 錄 器 之 種 類 資 料 紀 錄 器 之 種 類 有 數 百 種 甚 至 千 種 之 多, 但 可 依 其 來 源 做 一 簡 單 分 類 如 下 : (1) 感 測 器 原 廠 資 料 記 錄 器 : 即 感 測 器 原 廠 所 搭 配 之 記 錄 器 一 般 可 向 原 廠 詢 問 或 原 廠 報 價 時 會 建 議 之 記 錄 器 機 種 (2) 感 測 器 原 廠 建 議 接 線 模 式, 以 電 腦 或 筆 電 記 錄 配 合 USB 等 各 項 電 腦 連 接 埠 之 興 起, 許 多 感 測 器 可 搭 配 簡 單 的 軟 體, 再 運 用 連 接 埠, 直 接 可 將 感 測 器 訊 號 上 傳 至 電 腦 或 筆 電, 此 時 的 資 料 紀 錄 器 即 為 電 腦 或 筆 電

79 第 三 章 系 統 整 合 篇 ( 監 測 系 統 構 成 )3-3 (3) 非 原 廠 建 議 之 資 料 記 錄 器 : 世 界 上 有 許 多 專 門 做 資 料 紀 錄 器 的 廠 商, 如 National Instruments Texas Instruments Siemens 及 Hitachi 等, 國 內 亦 有 如 研 華 泓 格 等 廠 商, 專 門 做 資 料 記 錄 器 及 監 測 主 機 的 整 合 且 此 部 分 已 經 越 做 越 精 細 部 分 功 能 只 要 用 勾 選 即 可 但 因 此 部 分 的 接 線 仍 須 略 懂 電 子 學, 如 有 後 端 網 路 呈 現, 則 亦 須 由 懂 得 網 路 呈 現 的 人 執 行 此 外, 此 部 分 的 穩 定 度 良 莠 不 齊, 如 裝 設 於 野 外 恐 怕 會 有 因 現 地 狀 況 惡 劣 而 導 致 當 機 的 困 擾 因 此, 除 非 是 研 究 案 或 在 室 內 執 行 時, 可 考 慮 由 非 電 子 工 程 師 執 行 否 則 仍 建 議 由 電 子 工 程 師 執 行, 以 維 系 統 良 率 上 述 資 料 記 錄 器 之 種 類, 目 前 除 (1) 感 測 器 原 廠 資 料 記 錄 器, 有 少 部 分 無 數 位 輸 出 外, 其 餘 為 配 合 與 後 端 之 監 測 設 備 整 合, 均 已 走 向 數 位 化 故 後 面 之 說 明 亦 以 數 位 式 資 料 紀 錄 器 為 主 3. 資 料 紀 錄 器 之 組 成 與 功 能 依 定 義 而 言, 資 料 記 錄 器 的 特 性, 就 是 可 以 進 行 感 測 器 量 測, 並 儲 存 資 料 以 用 於 未 來 的 作 業 然 而, 資 料 記 錄 應 用 往 往 不 僅 止 於 進 行 資 料 擷 取 與 儲 存 不 可 避 免 的, 使 用 者 亦 需 要 分 析 並 呈 現 資 料, 並 根 據 所 記 錄 的 資 料 決 定 結 果 一 般 完 整 的 資 料 記 錄 器 均 具 備 下 圖 上 大 部

80 3-4 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 分 的 要 素, 分 別 是 1. 擷 取 Acquire, 2. 線 上 分 析 Online Analysis, 3. 記 錄 Log, 4. 離 線 分 析 Offline Analysis 及 5. 顯 示 Display, 共 用 Sharing, 報 表 製 作 Reporting and 列 印 Printing, 而 最 基 本 亦 具 備 擷 取 Acquire 及 記 錄 Log 兩 大 功 能 現 說 明 如 下 : 資 料 記 錄 應 用 要 素 (1) 擷 取 此 步 驟 包 含 感 測 器 與 資 料 記 錄 硬 體, 部 分 還 有 將 物 理 現 象 轉 換 為 數 位 訊 號 的 程 序 (2) 線 上 分 析 此 步 驟 包 含 儲 存 資 料 之 前 的 任 何 分 析 作 業 常 見 的 範 例 即 是 將 電 壓 量 測 轉 換 為 有 意 義 的 科 學 單 位, 如 攝 氏 溫 度 使 用 者 亦 可 在 記 錄 資 料 之 前, 完 成 這 些 複 雜 的 計 算 與 資 料 壓 縮 作 業 根 據 目 前 的 量 測 作 業, 以 控 制 部 分 的 系 統, 亦 屬 於 線 上 分 析 的 一 部 份 在 數 位 式 之 各 種 資 料 記 錄 軟 體 應 要 能 轉 換 二 進 制 資 料 為 電 壓, 並 轉 換 電 壓 為 科 學 單 位

81 第 三 章 系 統 整 合 篇 ( 監 測 系 統 構 成 )3-5 (3) 記 錄 此 步 驟 即 為 儲 存 已 分 析 的 資 料, 包 含 格 式 化 所 需 的 資 料 檔 案 (4) 離 線 分 析 此 步 驟 包 含 儲 存 資 料 之 後 的 任 何 分 析 作 業 常 見 的 範 例 即 為 歷 史 資 料 或 資 料 縮 減 (Data reduction) 的 趨 勢 (5) 顯 示 共 用 報 表 製 作 及 列 印 此 步 驟 包 含 呈 現 資 料 所 建 立 的 任 何 報 表 使 用 者 亦 可 直 接 於 線 上 分 析 呈 現 資 料 此 即 表 示, 當 擷 取 並 分 析 資 料 時, 除 了 檢 視 歷 史 資 料 以 外, 亦 可 進 行 監 控 與 檢 視 作 業 的 功 能 部 分 甚 至 具 有 列 印 功 能 4. 資 料 記 錄 器 的 重 要 性 資 料 記 錄 器 的 功 能 與 後 端 監 測 設 備 相 似, 但 功 能 卻 不 如 後 端 監 測 主 機 來 的 強 大, 有 些 人 即 建 議 將 其 省 略, 以 節 省 經 費 此 部 分 於 實 驗 室 中 或 研 究 案 等 較 不 需 要 求 資 料 完 整 性 的 案 例 或 許 可 行, 但 如 需 要 求 資 料 完 整, 因 現 場 的 資 料 記 錄 器 可 配 合 備 用 電 源, 於 野 外 斷 電 時 發 揮 儲 存 資 料 的 功 效 目 前 一 般 均 可 達 30 天 以 上 較 能 維 持 資 料 的 完 整 性 此 外, 現 場 的 資 料 記 錄 器 一 般 均 採 用 最 簡 易 的 程 式, 不 若 電 腦 或 伺 服 器 使 用 之 程 式, 經 常 會 有 當 機 或 詢 問 視 窗 出 現 因 此 較 為 穩 定, 不 易 出 錯 在 無 人 看 管 的 荒 山 野 地, 可 發 揮 極 大 的 功 效

82 3-6 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 綜 合 上 述 說 明, 資 料 記 錄 器 於 無 人 看 管 電 源 不 穩 定 的 現 場 而 言 是 極 為 重 要 的 資 料 取 得 來 源 後 端 監 測 設 備 ( 主 機 ) 後 端 監 測 設 備 為 系 統 之 中 樞, 其 功 能 主 要 為 資 料 彙 整 備 份 儲 存 分 析 告 警 及 ( 雲 端 ) 分 享 等, 一 般 系 統 可 依 其 來 源 分 成 如 下 三 種 : 1. 感 測 器 或 資 料 記 錄 器 原 廠 配 合 之 監 測 主 機 : (1) 日 系 之 封 閉 系 統 : 舊 有 日 系 之 監 測 系 統, 均 有 完 整 之 感 測 器 資 料 記 錄 器 及 監 測 主 機, 惟 目 前 市 面 已 較 少 見 到 (2) 資 料 記 錄 器 廠 商 之 建 議 使 用 主 機 : 同 上 節 所 述 世 界 上 有 許 多 專 門 做 資 料 紀 錄 器 的 廠 商, 如 National Instruments Texas Instruments Siemens 及 Hitachi 等, 國 內 亦 有 如 研 華 泓 格 等 廠 商, 專 門 做 資 料 記 錄 器 及 監 測 主 機 的 整 合 廠 商 可 提 供 程 式 介 面, 只 要 購 買 其 記 錄 器, 則 後 端 的 監 測 程 式 廠 商 均 已 做 成 模 組 化 只 要 使 用 其 ( 建 議 ) 監 測 主 機 即 可 完 成 彙 整 備 份 儲 存 分 析 告 警 及 ( 雲 端 ) 分 享 等 各 項 功 能 2. 伺 服 器 伺 服 器, 英 文 原 名 為 server 指 一 個 管 理 資 源 並 為 用 戶 提 供 服 務 的 電 腦 軟 體, 通 常 分 為 文 件 伺 服 器 ( 能 使 用 戶 在 其 它 電 腦 存 取 文 件 ), 資 料 庫 伺 服 器 和 應 用 程 序 伺 服 器

83 第 三 章 系 統 整 合 篇 ( 監 測 系 統 構 成 )3-7 伺 服 器 作 為 監 測 主 機 來 說, 通 常 是 指 那 些 具 有 較 高 計 算 能 力, 能 夠 提 供 給 多 個 用 戶 使 用 的 計 算 機 伺 服 器 與 PC 機 的 不 同 點 太 多 了, 例 如 PC 機 在 一 個 時 刻 通 常 只 為 一 個 用 戶 服 務 伺 服 器 與 主 機 不 同, 主 機 是 通 過 終 端 給 用 戶 使 用 的, 伺 服 器 是 通 過 網 路 給 客 戶 端 用 戶 使 用 的 圖 即 為 典 型 伺 服 器 監 測 主 機 之 功 能 架 構 圖 : 內 部 使 用 者 外 部 使 用 者 伺 服 器 監 測 主 機 典 型 伺 服 器 監 測 主 機 之 功 能 架 構 圖 而 根 據 不 同 的 計 算 能 力, 伺 服 器 又 分 為 工 作 組 級 伺 服 器, 部 門 級 伺 服 器 和 企 業 級 伺 服 器 伺 服 器 作 業 系 統 是 指 運 行 在 伺 服 器 硬 體 上 的 作 業 系 統 伺 服 器 作 業 系 統 需 要 管 理 和 充 分 利 用 伺 服 器 硬 體 的 計 算 能 力 並 提 供 給 伺 服 器 硬 體

84 3-8 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 上 的 軟 體 使 用 現 在, 市 場 上 有 很 多 為 伺 服 器 作 平 台 的 操 作 系 統 類 Unix 操 作 系 統, 由 於 是 Unix 的 後 代, 大 多 都 有 較 好 的 作 伺 服 器 平 台 的 功 能 常 見 的 類 Unix 伺 服 器 操 作 系 統 有 AIX HP-UX IRIX Linux FreeBSD Solaris Mac OS X Server OpenBSD NetBSD 和 SCO OpenServer 微 軟 也 出 版 了 Microsoft Windows 伺 服 器 版 本, 像 早 期 的 Windows NT Server, 現 代 的 Windows 2000 Server 和 Windows Server 2003 而 最 新 版 的 Windows Server 2008 的 也 已 經 面 世 了 3.( 工 業 型 ) 電 腦 PC 電 腦 : 英 文 Computer 又 稱 為 計 算 機 電 腦 種 類 繁 多, 但 實 際 來 看, 電 腦 總 體 上 是 處 理 信 息 的 工 具 一 部 具 有 最 基 本 功 能 的 電 腦, 應 當 能 夠 完 成 任 何 其 它 電 腦 能 做 的 事 情 因 此, 只 要 不 考 慮 時 間 和 存 儲 因 素, 從 個 人 數 位 助 理 (PDA) 到 超 級 電 腦 都 應 該 可 以 完 成 同 樣 的 作 業 就 是 說, 即 使 是 設 計 完 全 相 同 的 電 腦, 只 要 經 過 相 應 改 裝, 就 應 該 可 以 被 用 於 從 公 司 薪 金 管 理 到 無 人 駕 駛 飛 船 操 控 在 內 的 各 種 任 務 由 於 科 技 的 飛 速 進 步, 下 一 代 電 腦 總 是 在 性 能 上 能 夠 顯 著 地 超 過 其 前 一 代, 這 一 現 象 有 時 被 稱 作 摩 爾 定 律

85 第 三 章 系 統 整 合 篇 ( 監 測 系 統 構 成 )3-9 電 腦 在 組 成 上 形 式 不 一, 早 期 電 腦 的 體 積 足 有 一 間 房 屋 的 大 小, 而 今 天 某 些 嵌 入 式 電 腦 可 能 比 一 副 撲 克 牌 還 小 當 然, 即 使 在 今 天 依 然 有 大 量 體 積 龐 大 的 巨 型 電 腦 為 特 別 的 科 學 計 算 或 面 向 大 型 組 織 的 事 務 處 理 需 求 服 務 比 較 小 的, 為 個 人 應 用 而 設 計 的 稱 為 微 型 電 腦, 在 大 陸 地 區 簡 稱 為 微 機 我 們 今 天 在 日 常 使 用 電 腦 一 詞 時 通 常 也 是 指 此, 不 過 現 在 電 腦 最 為 普 遍 的 應 用 形 式 卻 是 嵌 入 式, 嵌 入 式 電 腦 通 常 相 對 簡 單 體 積 小, 並 被 用 來 控 制 其 它 設 備 無 論 是 飛 機, 工 業 機 器 人 還 是 數 位 相 機 本 書 主 要 指 稱 之 電 腦, 還 是 以 一 人 一 機 一 螢 幕 之 個 人 電 腦 為 主 常 見 的 為 個 人 電 腦 平 板 電 腦 及 筆 電 後 端 監 測 設 備 ( 主 機 ) 主 要 功 能 已 如 前 述, 但 要 達 成 上 述 功 能, 除 非 有 紀 錄 器 廠 商 協 助 提 供 技 術 支 援, 否 則 一 般 均 需 要 電 子 ( 程 式 ) 工 程 師 進 行, 工 程 人 員 只 要 知 道 其 一 般 用 途 及 選 擇 合 適 之 機 型 即 可 資 料 儲 存 之 計 算 資 料 儲 存 量 之 計 算, 對 於 監 測 系 統 而 言 是 相 當 重 要 的, 正 確 的 資 料 儲 存 容 量 計 算 再 加 上 適 當 的 安 全 係 數 Safety Factor 才 能 確 保 系 統 不 至 於 塞 滿 而 Overflow 資 料 儲 存 目 前 均 為 數 位 式, 故 不

86 3-10 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 再 以 數 位 式 稱 呼, 讀 者 應 明 瞭 其 所 指 資 料 儲 存 量 的 計 算, 須 考 慮 如 下 三 大 因 素 : 1. 資 料 的 格 式 及 大 小 2. 擷 取 及 儲 存 的 頻 率 3. 資 料 庫 的 容 量 大 小 以 下 則 分 別 說 明, 並 舉 例 如 後 1. 資 料 的 格 式 及 大 小 資 料 的 格 式 及 大 小, 須 分 為 數 值 或 影 像 說 明 其 大 小, 而 分 述 如 下 : (1) 記 錄 數 值 資 料 首 先 先 說 明 資 料 儲 存 之 單 位, 資 料 儲 存 ( 電 腦 ) 之 計 算 容 量 的 基 本 單 位 是 位 元 組 (Byte), 一 個 英 文 字 母 或 數 字, 就 是 佔 了 1 個 Byte, 所 以 AB 兩 個 字 母 就 佔 了 2 個 Bytes 而 一 個 中 文 就 是 佔 2 個 Bytes 舉 例 而 言 : (A) 一 筆 壓 力 資 料 如 下 2012/4/19_120000_5.233 日 期 時 間 數 值

87 第 三 章 系 統 整 合 篇 ( 監 測 系 統 構 成 )3-11 則 共 計 連 空 格 22bytes, 假 設 加 入 檢 核 元 並 取 整 數 為 25bytes 此 即 為 一 筆 資 料 之 大 小 (B) 二 筆 ( 含 以 上 ) 資 料 之 大 小 計 算 經 由 上 例, 讀 者 會 推 算 二 筆 資 料 之 大 小 為 50bytes, 三 筆 資 料 之 大 小 為 25bytes*3 此 推 算 在 非 同 步 紀 錄 之 系 統 屬 正 確, 如 系 統 有 一 地 震 計, 擷 取 頻 率 為 200Hz( 即 每 秒 兩 百 次 ), 則 兩 者 因 時 間 間 隔 不 同, 資 料 可 採 取 相 乘 計 算 但 如 於 同 步 (synchronous) 量 測 系 統 中, 則 可 以 以 更 簡 短 之 方 式 儲 存, 舉 例 一 筆 壓 力 一 筆 應 變 加 上 現 場 電 池 電 壓 資 料 如 下 : 2012/4/19_120000_5.233_3233_13.4 日 期 時 間 壓 力 應 變 電 壓 則 共 計 連 空 格 32bytes, 假 設 加 入 檢 核 元 並 取 整 數 為 35bytes 此 即 為 三 筆 資 料 之 大 小 故 由 上 例 可 知, 單 筆 資 料 之 紀 錄 位 元, 因 須 配 合 時 間 傳 送, 故 所 占 位 元 較 大 多 筆 資 料 如 在 同 步 下 紀 錄, 則 因 時 間 位 元 相 同, 故 可 節 省 位 元 然 而 已 現 今 電 腦 記 憶 容 量 之 大 原 則 上 數 值 資 料 記 錄 一 年 以 上 均 無 問 題

88 3-12 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 (2) 記 錄 影 像 資 料 影 像 資 料 的 位 元 bytes 又 可 稱 為 像 素 (Pixel), 是 組 成 數 位 影 像 的 最 小 單 位 我 們 在 電 腦 螢 幕 上 所 看 到 的 畫 面, 不 管 是 軟 體 的 操 作 介 面 螢 幕 上 各 式 各 樣 的 圖 示 或 圖 片 甚 至 是 Windwos 的 操 作 畫 面 等, 其 實 是 由 許 多 細 微 的 小 格 點 所 組 成 的, 而 這 些 小 格 點 就 稱 為 像 素 像 素 裡 面 僅 包 含 了 顏 色 資 訊, 說 明 白 一 點 : 像 素 只 是 一 個 填 滿 顏 色 的 小 點 而 已! 每 個 像 素 都 有 一 個 明 確 的 顏 色, 許 多 不 同 顏 色 的 像 素 排 列 後 就 構 成 了 一 張 圖 片 ; 以 一 張 800X600 的 數 位 影 像 圖 片 來 說, 它 就 是 由 橫 向 800 個 格 點 ( 也 就 是 位 影 像 的 長 縱 向 600 個 格 點 ( 也 就 是 數 位 影 像 的 寬 ) 所 組 成 的, 因 此 一 張 長 寬 為 800X600 大 小 的 數 位 影 像 圖 片, 一 共 包 含 了 48 萬 個 格 點 或 48 萬 個 像 素 ( 也 就 是 800X600=480,000), 所 以 像 素 在 數 位 影 像 領 域 中 也 被 稱 之 為 點 (dot) 數 位 影 像 圖 片 上 所 有 的 點 都 擁 有 一 個 明 確 的 座 標 位 置, 也 都 有 自 己 的 顏 色 資 訊, 透 過 這 些 包 含 個 別 色 彩 資 訊 的 像 素 去 排 列 組 合 後, 我 們 就 可 以 得 到 一 張 張 美 麗 的 數 位 影 像 圖 片 了 ( 像 素 1.BMP, 像 素 2.BMP)

89 第 三 章 系 統 整 合 篇 ( 監 測 系 統 構 成 )3-13 每 個 像 素 都 擁 有 自 己 的 座 標 位 置 定 義 及 相 關 的 顏 色 資 訊 定 義 舉 個 例 來 說 : 學 生 們 在 運 動 場 上 拿 一 塊 一 塊 色 板 排 成 各 式 圖 形 效 果 的 做 法 學 生 們 分 別 拿 不 同 顏 色 的 色 板, 然 後 依 序 照 先 規 劃 好 的 位 置 坐 定 位, 當 老 師 一 聲 令 下, 所 有 的 人 把 色 板 拿 起 來 後, 遠 看 就 成 為 一 幅 有 意 義 的 圖 形 了 對 數 位 影 像 來 說, 每 一 個 學 生 所 拿 的 一 塊 色 板 就 是 一 個 像 素 (Pixel), 而 對 在 一 排 一 排 座 位 上 坐 定 位, 排 列 成 矩 形 陣 列 的 所 有 學 生 而 言, 他 們 手 上 色 板 所 構 成 的 圖 片 就 是 一 張 數 位 影 像 圖 片 這 種 近 看 是 一 個 一 個 色 塊, 而 遠 看 卻 是 幅 圖 形 的 排 列 結 果 應 是 數 位 影 像 構 成 的 最 好 詮 釋

90 3-14 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 由 上 說 明 可 知, 一 張 影 像 的 位 元 ( 像 素 ) 動 輒 數 萬 數 十 萬 以 上, 比 起 數 值 資 料 真 有 如 天 壤 之 別 由 於 影 像 之 位 元 太 大, 不 論 在 儲 存 或 傳 輸 上 均 不 便 利, 故 市 面 上 有 許 多 業 者 發 明 壓 縮 技 術, 使 得 影 像 易 於 傳 輸 及 儲 存 但 由 於 壓 縮 之 故, 會 造 成 影 像 較 易 失 真 (Distortion), 但 由 於 考 量 如 下 兩 點 : 1. 影 像 如 不 壓 縮 實 在 太 大, 不 利 儲 存 及 傳 輸 2. 目 前 影 像 壓 縮 技 術 已 相 當 成 熟 靜 態 ( 單 張 ) 常 見 的 壓 縮 技 術 包 括 : JPEG TIFF GIF 等, 動 態 ( 連 續 ) 常 見 的 壓 縮 技 術 包 括 :MPEG1 MPEG2 MPEG4 H.264 WMV 等 均 已 相 當 成 熟, 效 果 以 廣 為 大 眾 接 受 故 影 像 壓 縮 已 可 視 為 正 常 且 必 要 之 手 段 由 於 影 像 處 理 技 術 較 為 專 業, 且 如 牽 涉 彩 色 像 素, 則 更 為 龐 大 複 雜 故 初 期 建 議 交 由 專 業 監 測 廠 商 處 理, 各 位 工 程 師 只 需 視 展 現 成 果, 要 求 其 壓 縮 至 5K 或 10K( 此 為 一 般 常 用 之 大 小 ), 並 以 此 視 為 資 料 量 大 小 即 可 2. 擷 取 及 儲 存 的 頻 率 資 料 擷 取 與 儲 存 的 頻 率, 以 資 料 儲 存 的 頻 率 與 記 憶 體 容 量 最 為 相 關 資 料 擷 取 頻 率 則 與 容 量 無 直 接 相 關 現 說 明 如 下 : 資 料 經 設 定 擷 取 頻 率 後, 會 依 設 定 頻 率 擷 取 資

91 第 三 章 系 統 整 合 篇 ( 監 測 系 統 構 成 )3-15 料, 置 入 紀 錄 器 或 後 端 監 測 主 機 的 暫 存 器 (Buffer) 中, 可 經 過 比 較 (Compare, 簡 稱 CP) 判 斷 (Judge) 計 算 等 程 序 後, 再 將 有 意 義 之 值 送 進 硬 碟 或 紀 錄 區 儲 存 舉 例 說 明 如 下 : 假 設 每 分 鐘 擷 取 一 筆 資 料, 判 斷 其 是 否 超 出 警 戒 值 如 無 超 過, 則 每 五 分 鐘 取 平 均 值 記 錄 儲 存 一 筆 則 記 錄 值 為 五 分 鐘 一 筆 若 有 超 過 警 戒 值 則 每 分 鐘 一 筆 均 加 以 記 錄 則 記 錄 值 為 一 分 鐘 一 筆 故 資 料 擷 取 與 儲 存 的 頻 率, 以 資 料 儲 存 的 頻 率 與 記 憶 體 容 量 最 為 相 關 資 料 擷 取 頻 率 則 無 直 接 相 關 下 圖 說 明 資 料 擷 取 與 紀 錄 之 關 係 : 資 料 擷 取 每 分 鐘 1 筆 CP 是 否 超 過 警 戒 NO YES 數 值 直 接 放 置 記 憶 區 後 端 Call 取 或 直 接 徑 送 數 值 放 置 暫 存 器 五 分 鐘 後 平 均 計 算 說 明 資 料 擷 取 與 紀 錄 之 關 係 圖 3. 資 料 庫 的 容 量 大 小 Bytes 的 單 位 有 KB MB GB TB 等, 它 們 的 關 係 如 下 : 1KB = 1024 Bytes

92 3-16 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 1MB = 1024 KB 1GB = 1024 MB 1TB = 1024 GB 不 過,1024 的 倍 數 並 不 容 易 計 算, 所 以, 人 們 常 用 1000 倍 作 為 計 算 的 依 據, 也 就 是 : 1KB 1000 Bytes 1MB 1000 KB 1GB 1000 MB 1TB 1000 GB 以 現 在 電 腦 硬 碟 容 量 均 有 1TB 計 算, 但 並 非 所 有 硬 碟 都 能 拿 來 儲 存 而 是 必 須 經 過 分 割 後, 部 分 給 其 他 應 用 程 式, 如 網 路 瀏 覽 器 程 式 系 統 執 行 程 式 (Operation System) 及 監 測 程 式 等 使 用 故 記 錄 區 之 大 小 須 視 系 統 執 行 狀 況 而 定, 而 部 分 系 統 即 為 此 在 設 計 時 另 行 設 計 儲 存 區 ( 機 ), 以 增 加 儲 存 之 容 量 所 以 許 多 系 統 程 式 設 計 師 均 會 強 烈 建 議 監 測 主 機 專 機 專 用, 其 主 要 考 量 即 為 1. 記 錄 區 可 確 保 2. 網 路 駭 客 不 易 透 過 其 他 下 載 程 式 進 入 3. 系 統 維 護 時 責 任 較 明 確, 不 像 兩 者 共 用 一 系 統 ( 尤 其 不 同 程 式 設 計 者 時 ) 責 任 難 以 界 定

93 第 三 章 系 統 整 合 篇 ( 監 測 系 統 構 成 )3-17 最 後, 我 們 將 上 述 說 明 做 一 整 理, 並 依 常 用 之 1. 靜 態 資 料 ( 每 秒 小 於 1 筆 ) 擷 取 2. 動 態 資 料 擷 取 ( 每 秒 1 筆 以 上 ) 及 3. 影 像 擷 取 方 式 做 容 量 計 算 說 明 如 下 : 假 設 使 用 PC 作 監 測 主 機, 硬 碟 容 量 1TB, 經 分 割 後 可 使 用 500 GB, 則 分 別 計 算 容 量 如 下 : (1) 靜 態 資 料 ( 每 秒 小 於 1 筆 ) 擷 取 假 設 一 分 鐘 擷 取 一 筆 作 CP, 五 分 鐘 儲 存 一 筆, 每 筆 有 三 個 感 測 器 數 據, 則 記 錄 容 量 為 500*10 9 位 元 /35 位 元 =14,285,714,285 筆 全 部 儲 存 筆 數 (A) 常 態 下 : 因 五 分 鐘 為 一 筆, 故 一 天 總 計 有 24*12=288 筆 總 計 可 儲 存 天 數 14,285,714,285/288=49,603,174 天

94 3-18 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 (B) 超 過 警 戒 狀 態 下 : 因 一 分 鐘 為 一 筆, 故 一 天 總 計 有 24*60=1440 筆 總 計 可 儲 存 天 數 14,285,714,285/1440=9,920,634 天 (2) 動 態 資 料 擷 取 ( 每 秒 1 筆 以 上 ) 假 設 一 秒 擷 取 200 筆 作 CP, 一 天 常 態 連 續 擷 取 五 分 鐘 儲 存, 超 過 警 戒 則 持 續 記 錄, 每 筆 有 三 個 感 測 器, 則 記 錄 容 量 為 (A) 常 態 下 : 一 天 常 態 連 續 擷 取 五 分 鐘 儲 存, 故 一 天 總 計 有 5*60*200=60000 筆 總 計 可 儲 存 天 數 14,285,714,285/60000=238,095 天 (B) 超 過 警 戒 狀 態 下 : 持 續 記 錄, 故 一 天 總 計 秒 *200= 筆 總 計 可 儲 存 天 數 14,285,714,285/17,280,000=826 天 (3) 影 像 擷 取 方 式 假 設 一 秒 取 一 張, 超 過 警 戒 時 開 始 儲 存, 總 計 有 三 個 攝 影 機 須 傳 輸, 且 已 壓 縮 至 每 張 10K 則 超 過 警 戒 狀 態 下, 持 續 記 錄, 故 一 天 總 計 秒 *3*10000=2592*10 6

95 第 三 章 系 統 整 合 篇 ( 監 測 系 統 構 成 )3-19 總 計 可 儲 存 天 數 14,285,714,285/2592*10 6 =5.5 天 由 上 可 知, 就 一 般 資 料 量 而 言, 靜 態 資 料 ( 每 秒 小 於 1 筆 ) 擷 取 最 小 動 態 資 料 擷 取 ( 每 秒 1 筆 以 上 ) 較 大 影 像 擷 取 方 式 最 大 針 對 動 態 資 料 及 影 像 儲 存 方 式, 讀 者 應 善 加 利 用 CP 功 能 暫 存 區 及 確 認 記 錄 截 止 時 間, 以 使 系 統 容 量 發 揮 最 大 效 用 常 見 Q&A Q: 何 謂 雲 端 計 算 A: 雲 端 運 算 ( Cloud Computing), 是 一 種 基 於 網 際 網 路 的 運 算 方 式, 通 過 這 種 方 式, 共 享 的 軟 硬 體 資 源 和 信 息 可 以 按 需 求 提 供 給 運 算 機 和 其 他 設 備 整 個 運 行 方 式 很 像 電 腦 網 站 監 測 系 統 之 監 測 主 機, 只 要 具 有 儲 存 及 分 析 資 料 功 能, 並 架 設 成 網 站 之 方 式, 則 亦 可 成 為 一 雲 端 運 算 系 統

96 ( ) 3-20 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 3.2 遠 距 信 號 傳 輸 方 式 經 由 上 述 第 二 篇 之 說 明, 我 們 可 以 知 道 舊 有 感 測 器 在 量 測 使 用 上 是 良 好 的, 但 在 量 測 訊 號 的 傳 輸 上, 則 易 有 干 擾 之 問 題 需 要 克 服, 因 此 我 們 已 針 對 如 何 克 服 此 部 分 之 問 題 多 加 說 明, 但 上 篇 偏 重 於 感 測 元 件 至 記 錄 器 端 的 傳 輸 說 明, 如 下 圖 反 灰 黑 框, 本 章 則 主 要 側 重 在 現 地 監 測 站 至 遠 端 之 信 號 傳 輸, 茲 說 明 如 下 : 裝 設 區 域 量 測 項 目 監 測 元 件 現 地 監 測 站 監 測 / 控 中 心 結 構 物 本 體 周 邊 地 盤 振 動 結 構 強 度 傾 傾 / 沉 陷 結 構 強 度 兩 側 隧 道 土 水 壓 力 地 下 水 位 速 度 計 混 凝 土 應 變 計 鋼 筋 應 力 計 雙 軸 傾 斜 儀 應 變 計 動 態 模 擬 分 析 儀 土 水 壓 計 水 位 動 態 信 號 處 理 器 數 位 式 記 錄 器 SEMS 不 斷 電 系 統 語 音 通 報 系 統 傳 呼 遠 距 信 號 傳 輸 其 他 站 監 測 主 機 其 他 站 監 測 主 機 監 控 主 機 監 控 中 心 第 一 優 先 權 主 動 主 動 ( 動 態 ) 監 控 系 統 動 態 監 控 系 統 遠 端 控 制 ( 被 動 監 控 ) 相 關 人 員 長 期 監 控 示 意 圖 長 期 圖 要 將 現 場 訊 號, 傳 輸 至 幾 公 里 甚 至 幾 百 公 里 外 的 監 控 ( 測 ) 中 心, 信 號 的 傳 輸 方 式 絕 對 有 其 必 要, 目 前 的 傳 輸 方 式 大 致 可 分 成 有 線 及 無 線 兩 大 類, 而 其 說 明 如 下 :

97 第 三 章 系 統 整 合 篇 ( 監 測 系 統 構 成 ) 有 線 傳 輸 方 式 有 線 傳 輸 主 要 是 以 線 路 方 式 聯 結, 其 傳 輸 速 率 是 無 線 式 難 以 望 其 項 背 的, 而 其 方 式 又 可 分 為 一 直 接 拉 線 式, 二 公 眾 電 信 網 路 式, 三 電 信 專 線 式 三 種, 分 別 敘 述 如 下 : 1. 直 接 拉 線 式 直 線 拉 線 式 主 要 是 在 現 地 監 測 站 與 監 測 中 心 間 以 線 路 直 接 連 接, 除 非 兩 地 距 離 在 1 公 里 以 內, 否 則 此 方 式 既 不 經 濟 ( 佈 線 工 資 高 材 料 貴 ), 日 後 維 護 查 線 也 增 加 人 工 成 本, 故 原 則 上 盡 量 少 用 如 需 用 到, 則 光 纖 是 較 佳 的 方 式, 但 此 種 方 式 已 於 第 二 篇 多 加 說 明, 在 此 不 再 蕞 述 2. 公 眾 電 信 網 路 式 公 眾 電 信 網 路 public telecommunication network 即 我 們 常 稱 的 網 際 網 路 Internet, 一 般 常 用 的 為 ADSL, 全 名 Asymmetric Digital Subscriber Line 另 外 尚 有 一 銅 纜 Cable Modem 傳 輸 方 式, 其 方 式 是 利 用 有 線 電 視 的 銅 纜 為 傳 輸 媒 介, 所 有 用 戶 共 用 線 路 的 頻 寬, 且 非 配 發 固 定 IP, 系 統 業 者 無 法 做 流 量 管 制, 所 以 各 用 戶 端 所 能 獲 得 的 頻 寬 並 不 一 定, 封 包 碰 撞 的 問 題 可 能 會 很 嚴 重 而 ADSL 上 網 服 務 不 需 另 付 電 話 費, 且 使 用 專 屬 資 源, 安 全 性 以 及 傳 輸 效 率 均 較 高 故 介 紹 以 ADSL 為 準

98 3-22 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 ADSL 全 名 Asymmetric Digital Subscriber Line 中 譯 非 對 稱 數 位 用 戶 線 路, 或 作 非 對 稱 數 位 用 戶 回 路 (Asymmetric Digital Subscriber Loop) 為 何 稱 為 非 對 稱, 因 為 我 們 使 用 監 測 系 統, 就 如 同 一 般 使 用 電 腦 時 一 樣, 下 載 的 多 上 傳 的 少, 所 以 電 信 業 者 就 發 明 了 如 同 上 下 班 期 間 調 撥 車 道 的 方 式, 將 比 較 大 的 頻 寬 用 於 下 載, 這 樣 可 以 增 加 在 同 一 線 上 使 用 的 人 數 公 眾 電 信 網 路 即 在 記 錄 器 所 在 現 地 監 測 站, 向 電 信 業 者 申 請 一 ADSL, 而 電 信 業 者 會 依 據 申 請, 從 附 近 分 線 器 或 機 房 拉 線 至 現 地 監 測 站, 此 時 只 需 透 過 數 據 機 做 好 接 線 及 設 定, 即 可 將 信 號 回 傳 其 做 法 如 下 圖 示 : 監 控 中 心 現 地 監 測 站 ADSL 信 號 連 接 示 意 圖

99 第 三 章 系 統 整 合 篇 ( 監 測 系 統 構 成 )3-23 公 眾 電 信 網 路 之 ADSL 具 有 經 費 節 省 之 最 大 特 色, 每 月 只 要 幾 百 元, 就 可 省 去 鉅 額 的 架 設 費 及 維 護 費, 實 為 便 利, 茲 摘 錄 某 電 信 業 費 率 表 如 下 : 公 眾 電 信 網 路 之 ADSL 電 信 業 費 率 範 例 表 下 行 速 率 (bps) 1M 2M 3M 8M 上 行 速 率 (bps) 64K 128K 384K 640K 接 線 費 ( 每 台 ) 1,500 與 附 掛 的 電 話 一 起 申 請 移 機 接 線 費 500 設 定 費 200 自 備 終 端 設 備 障 礙 檢 查 費 700 電 路 月 租 費 公 眾 電 信 網 路 雖 具 有 價 格 低 廉 之 優 勢, 但 因 其 採 用 網 際 網 路, 所 以 可 能 會 有 如 下 三 項 缺 失 : (1) 資 料 機 密 性 不 足 : 易 受 駭 客 入 侵, 尤 其 是 垃 圾 郵 件 猖 獗, 主 機 易 成 為 垃 圾 郵 件 發 信 機 或 遭 盜 取 資 料 (2) 尖 峰 時 間 頻 寬 不 穩 定 : 舉 例 如 氣 象 局 的 颱 風 測 報, 平 時 瀏 覽 容 易 但 颱 風 期 間 則 易 塞 車 (3) 維 護 時 效 較 差 : 線 路 斷 線 時, 電 信 業 者 維 護 時 效 較 差, 常 在 災 害 後 才 維 護, 易 錯 失 災 害 來 臨 之 判 斷 時 機

100 3-24 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 為 了 改 善 上 述 問 題, 電 信 業 者 基 於 服 務 客 戶, 提 高 產 品 價 值 ( 就 是 提 高 售 價 啦!) 於 是 有 了 電 信 專 線 式 的 出 現 此 部 分 將 於 下 點 說 明 當 然, 也 有 部 分 業 者 為 求 節 省 客 戶 費 用, 並 盡 量 節 省 使 用 者 經 費, 以 公 眾 電 信 網 路 為 基 礎, 進 而 發 明 了 虛 擬 私 人 網 路 Virtual Private Network, 簡 稱 VPN 但 因 此 技 術 仍 以 公 眾 電 信 網 路 為 基 礎, 且 類 似 的 技 術 不 勝 枚 舉 故 僅 做 一 簡 單 說 明 至 此 3. 電 信 專 線 式 電 信 專 線 式 是 一 個 統 稱, 其 主 要 包 含 為 1. 點 對 點 式 ( 如 FTTB) 及 2. 固 接 專 線 式 兩 種, 其 主 要 功 能 即 為 改 善 ADSL 之 缺 點, 提 供 穩 定 頻 寬 及 機 密 性, 當 然 費 用 也 比 較 高, 而 其 說 明 如 下 : (1) 點 對 點 專 線 式 : 點 對 點 專 線 式 顧 名 思 義, 即 在 現 地 監 測 站 與 監 測 中 心 間, 架 起 一 專 屬 線 路, 以 確 保 線 路 品 質 與 頻 寬, 即 使 線 路 透 過 機 房 及 網 路 交 換 時, 仍 有 專 線 式 之 待 遇 下 表 為 某 電 信 業 者 提 供 之 點 對 點 通 信 費 用 範 例 表

101 第 三 章 系 統 整 合 篇 ( 監 測 系 統 構 成 )3-25 某 電 信 業 者 提 供 之 點 對 點 通 信 費 用 範 例 表 傳 輸 速 率 FTTB 月 租 費 ( 點 對 點 通 信 ) 局 間 中 繼 2M 4M 5M 10M 長 度 ( 公 里 ) 50M 100M 1G <=10 59,500 96, ,700 月 租 費 8,900 15,500 18,000 32,800 >10~<=20 74, , ,400 >20 96, , ,900 註 : 1. 本 業 務 以 本 公 司 同 一 市 內 通 信 營 業 區 域 內 為 範 圍 2. 臨 時 租 用 電 路 之 月 租 費, 每 日 以 全 月 十 五 分 之 一 計 收 3. 經 專 案 建 設 之 電 路 最 短 租 期 為 一 年, 在 同 一 裝 機 地 點 租 用 不 滿 最 短 租 期 者, 應 一 次 補 足 未 滿 期 間 之 月 租 費 (2) 固 接 專 線 式 : 固 接 專 線 上 網 服 務 (Internet Access Line) 係 指 以 數 據 專 線 直 接 連 接 用 戶 端 與 電 訊 機 房, 以 最 直 接 的 方 式, 透 過 高 速 光 纖 骨 幹 傳 輸, 提 供 用 戶 獨 享 頻 寬 的 網 際 網 路 連 結 傳 輸 速 率 主 要 資 費 次 要 資 費 固 接 方 式 雖 透 過 網 際 網 路, 但 可 保 證 頻 寬, 故 亦 可 視 為 專 線 式 之 一 種, 但 費 用 亦 較 高, 下 表 為 某 電 信 業 者 提 供 固 接 專 線 之 費 率 範 例 表 : 電 信 業 者 提 供 固 接 專 線 之 費 率 範 例 表 E1 以 上 ( 最 高 頻 寬 即 電 路 頻 寬 ) 上 網 服 務 承 諾 頻 寬 : 依 客 戶 承 諾 最 低 流 量 計 價, 每 M 90,000 元 / 月 月 租 費 系 統 設 定 費 Burst 頻 寬 : 超 出 客 戶 承 諾 最 低 流 量 部 份 以 此 計 價, 價 格 另 議 1,500 元 / 次

102 3-26 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 無 線 傳 輸 方 式 無 線 傳 輸 依 傳 輸 距 離 之 程 度, 由 遠 而 近 主 要 可 分 成 1. 無 線 電 波 2. 微 波 3. 手 機 GSM 4. 衛 星 通 信 四 大 類, 而 其 可 能 傳 輸 距 離 說 明 如 下 比 較 表 : 項 次 項 目 可 能 傳 輸 距 離 一 無 線 電 波 公 尺 二 微 波 2-30 公 里 三 手 機 GSM ( 國 內 ) 基 地 台 所 涵 蓋 處 四 衛 星 通 信 全 球 接 下 來, 我 們 將 分 別 依 序 說 明, 各 種 無 線 傳 輸 之 特 性, 以 利 各 位 工 程 師 設 計 系 統 時 選 擇 : 1. 無 線 電 波 無 線 電 波 或 射 頻 波 是 指 在 自 由 空 間 ( 包 括 空 氣 和 真 空 ) 傳 播 的 電 磁 波, 其 頻 率 300GHz 以 下 ( 下 限 頻 率 較 不 統 一, 在 各 種 射 頻 規 範 書, 常 見 的 有 三 3KHz~300GHz, 9KHz~300GHz, 10KHz~300GHz) 無 線 電 技 術 是 通 過 無 線 電 波 傳 播 信 號 的 技 術 在 天 文 學 上, 無 線 電 波 被 稱 為 無 線 電 波, 簡 稱 無 線 電 無 線 電 技 術 的 原 理 在 於, 導 體 中 電 流 強 弱 的 改 變 會 產 生 無 線 電 波 ( 數 位 式 中 舉 例 如 以 500MHz 之 波 代 表 0,800 MHz 之 波 代 表 1, 以

103 第 三 章 系 統 整 合 篇 ( 監 測 系 統 構 成 )3-27 數 位 方 式 傳 遞 ) 利 用 這 一 現 象, 通 過 調 製 可 將 信 息 加 載 於 無 線 電 波 之 上 當 電 波 通 過 空 間 傳 播 到 達 收 信 端, 電 波 引 起 的 電 磁 場 變 化 又 會 在 導 體 中 產 生 電 流 通 過 解 調 將 信 息 從 電 流 變 化 中 提 取 出 來, 就 達 到 了 信 息 傳 遞 的 目 的 如 下 之 上 圖 為 無 線 電 傳 輸 圖 解, 此 圖 亦 說 明 無 線 電 傳 輸 中 遇 阻 隔 時 或 增 加 傳 輸 距 離 時 架 設 中 繼 站 之 作 法 而 下 圖 為 無 線 電 傳 輸 設 備 範 例 無 線 電 傳 輸 圖 解 無 線 電 傳 輸 設 備 圖 範 例

104 3-28 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 無 線 電 傳 輸 頻 道 數 國 家 管 制 業 務, 但 目 前 政 府 已 有 開 放 部 分 頻 道 供 民 間 免 申 請 即 可 使 用, 大 幅 增 加 無 線 電 的 方 便 性 至 於 常 聽 到 ( 收 音 機 ) 的 調 幅 (Amplitude Modulation, AM) 與 調 頻 ( Frequency Mpdulation,FM), AM 及 FM 指 的 是 無 線 電 學 上 的 二 種 不 同 調 制 方 式, 讀 者 只 需 知 道 其 為 無 線 電 傳 輸 的 方 式 即 可, 有 興 趣 將 於 進 階 版 中 再 詳 細 說 明 無 線 電 傳 輸 距 離 雖 僅 至 公 里 或 數 百 公 尺, 但 費 用 低 廉, 架 設 容 易, 且 無 月 租 費 之 支 出 ( 對 於 一 塊 錢 都 須 有 編 預 算 的 公 務 部 門, 確 實 比 較 方 便 ) 故 經 常 被 考 慮 於 短 距 離 傳 輸 ( 如 感 測 元 件 至 現 地 記 錄 器 之 間 ) 2. 微 波 微 波 ( 英 語 :Microwave) 是 指 波 長 介 於 紅 外 線 和 特 高 頻 ( UHF) 之 間 的 射 頻 電 磁 波 微 波 的 波 長 範 圍 大 約 在 1m 至 0.1mm 之 間, 所 對 應 的 頻 率 範 圍 是 0.3GHz 至 300GHz 頻 率 高 於 無 線 電 波, 但 部 分 無 線 電 波 亦 涵 蓋 此 部 分 頻 率 尤 其 以 頻 率 3G 以 下 之 無 線 電 波 在 技 術 領 域 協 定 使 用 的 四 個 頻 率 分 別 為 800MHz,2.45GHz,5.8GHz 和 13GHz 微 波 頻 率 比 一 般 的 無 線 電 波 頻 率 高, 通 常 也 稱 為 超 高 頻 電 磁 波 微 波 作 為 一 種 電 磁 波 也 具 有 波 粒 二 象 性. 微 波 量 子 的 能 量 為 1 99 l0-25 ~ j

105 第 三 章 系 統 整 合 篇 ( 監 測 系 統 構 成 )3-29 以 上 關 於 微 波 的 波 長 或 頻 率 範 圍, 是 一 種 傳 統 上 的 約 定 從 現 代 微 波 技 術 的 發 展 來 看, 一 般 認 為 短 於 1 毫 米 的 電 磁 波 ( 即 亞 毫 米 波 ) 屬 於 微 波 範 圍, 而 且 是 現 代 微 波 研 究 的 一 個 重 要 領 域 從 電 子 學 和 物 理 學 的 觀 點 看, 微 波 這 段 電 磁 譜 具 有 一 些 不 同 於 其 他 波 段 的 特 點 微 波 在 電 子 學 方 面 的 特 點 表 現 在 它 的 波 長 比 地 球 上 很 多 物 體 和 實 驗 室 中 常 用 器 件 的 尺 寸 相 對 要 小 很 多, 或 在 同 一 量 級 這 和 人 們 早 已 熟 悉 的 普 通 無 線 電 波 不 同, 因 為 普 通 無 線 電 波 的 波 長 遠 大 於 地 球 上 一 般 物 體 的 尺 寸 當 波 長 遠 小 於 物 體 ( 如 飛 機 船 隻 火 箭 建 築 物 等 ) 的 尺 寸 時, 微 波 的 特 點 和 幾 何 光 學 的 相 似, 即 穿 透 介 質 ( 空 氣 ) 能 力 較 佳 利 用 這 個 特 點, 在 微 波 波 段 能 製 成 高 方 向 性 的 系 統 ( 如 抛 物 面 反 射 器 ) 微 波 的 發 射 暨 接 收 天 線 如 下 圖 微 波 天 線 範 例 圖

106 3-30 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 微 波 通 訊 有 些 號 稱 可 達 KM, 但 實 際 應 用 以 在 2-30 公 里 內 可 能 有 較 佳 之 訊 號 效 果 尤 其 災 害 發 生 時 可 能 夾 帶 颱 風 豪 雨, 亦 會 降 低 微 波 之 傳 訊 效 果 故 實 際 應 用 以 在 2-20 公 里 內 為 較 保 守 安 全 之 作 法 微 波 通 訊 因 未 使 用 電 信 業 者 之 網 路, 故 亦 屬 無 月 租 費 支 出 3. 手 機 GSM 全 球 行 動 通 訊 系 統 (Global System for Mobile Communications), 即 GSM, 為 便 於 各 位 讀 者 了 解 特 加 稱 為 手 機 GSM, 是 當 前 應 用 最 為 廣 泛 的 行 動 電 話 標 準 全 球 超 過 200 個 國 家 和 地 區 超 過 10 億 人 正 在 使 用 GSM 電 話 GSM 標 準 的 廣 泛 使 用 使 得 在 行 動 電 話 運 營 商 之 間 簽 署 漫 遊 協 定 後 用 戶 的 國 際 漫 遊 變 得 很 平 常 GSM 較 之 其 它 以 前 的 標 準 最 大 的 不 同 是 他 的 信 令 和 語 音 通 道 都 是 數 位 的, 因 此 GSM 被 看 作 是 第 二 代 ( 2G) 行 動 電 話 系 統 GSM 標 準 當 前 由 3GPP 組 織 負 責 制 定 和 維 護 從 用 戶 觀 點 出 發, GSM 的 主 要 優 勢 在 於 提 供 更 高 的 數 位 語 音 質 量 和 替 代 呼 叫 的 低 成 本 的 新 選 擇 ( 比 如 簡 訊 ) 從 網 路 運 營 商 角 度 看 來, 其 優 勢 是 能 夠 部 署 來 自 不 同 廠 商 的 設 備, 因 為 GSM 作 為 開 放 標 準 提 供 了 更 容 易 的 相 互 操 作 性 而 且, 標 準 就 允 許 網 路 運 營 商 提 供 漫 遊 服 務, 用 戶 就 可 以 在 全 球 使 用 他 們 的 行 動 電 話 了

107 第 三 章 系 統 整 合 篇 ( 監 測 系 統 構 成 )3-31 GSM 標 準 在 發 展 的 過 程 中,GSM 系 統 的 功 能 不 斷 得 到 豐 富, 從 而 能 夠 提 供 更 多 樣 的 服 務 由 GSM 系 統 首 先 引 入 的 簡 訊 息 服 務 (SMS) 提 供 了 一 種 新 穎 便 捷 廉 價 的 通 訊 方 式 1994 年,GSM 實 現 了 基 於 電 路 交 換 的 數 據 業 務 和 傳 真 服 務 對 於 監 測 技 術 而 言, 自 1999 年 以 來,WAP 協 議 使 得 用 戶 可 以 通 過 手 機 訪 問 網 際 網 路 2000 年 後 開 始 商 用 的 通 用 封 包 無 線 服 務 (GPRS) 使 得 GSM 系 統 能 夠 以 效 率 更 高 的 封 包 方 式 提 供 數 據 通 訊 2003 年, EDGE 技 術 開 始 商 用, 提 供 了 接 近 3G 的 數 據 通 訊 能 力 而 此 同 時 亦 預 告 了 監 測 傳 輸 技 術 的 發 展 趨 勢!! GSM 應 用 於 傳 輸 技 術 之 網 路 架 構 如 下 圖 所 示 : GSM 應 用 於 傳 輸 技 術 之 網 路 架 構 圖

108 3-32 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 目 前 GSM 通 信 之 費 用 如 下 表 資 費 類 型 月 租 費 ( 不 可 抵 通 信 費 ) 優 惠 內 容 贈 送 國 內 數 據 傳 輸 量 語 音 費 率 ( 元 / 秒 ) 影 像 費 率 網 內 網 內 電 信 業 者 傳 輸 ( 上 網 ) 費 用 表 200 上 網 型 400 上 網 型 650 上 網 型 無 限 上 網 型 200 元 400 元 650 元 850 元 45MB 500MB 5BG ( 約 萬 封 包 ) ( 約 410 萬 封 包 ) ( 約 4194 萬 封 包 ) 國 內 無 限 瀏 覽 網 際 網 路 一 般 減 價 網 外 市 話 一 般 減 價 ( 元 / 秒 ) 網 外 數 據 費 率 ( 元 / 封 包 ) 8.93 元 /MB 1.64 元 /MB 0.33 元 /MB - ( ) (0.0002) ( ) 數 據 數 費 上 限 ( 元 ) 1,500 元 1,100 元 950 元 4. 衛 星 通 信 自 一 九 五 七 年 蘇 聯 第 一 顆 人 造 衛 星 發 射 成 功, 開 啟 了 人 類 航 空 活 動 的 新 時 代,40 多 年 來 衛 星 技 術 的 發 展 迅 速, 已 成 為 推 動 人 類 社 會 科 技 進 步 經 濟 發 展 與 國 防 建 設 的 重 要 手 段 ; 這 四 十 餘 年 來, 全 世 界 總 共 發 射 了 大 約 4500 顆 人 造 衛 星, 其 中 90% 以 上 是 美 蘇 兩 大 強 權 所 擁 有 而 在 美 蘇 兩 國 所 發 射 衛 星 中,60% 以 上 是 被 用 於 軍 事 用 途, 20% 軍 民 兩 用 衛 星, 而 純 粹 民 ( 商 ) 用 或 科 技 研 發 的 衛 星 約 佔 20% 其 中 通 信 衛 星 現 已 成 為 通 訊 多 元 化 全

109 第 三 章 系 統 整 合 篇 ( 監 測 系 統 構 成 )3-33 球 化 中 不 可 或 缺 的 一 環, 它 可 提 供 區 域 及 國 際 間 之 電 信 電 報 電 傳 傳 真 數 據 傳 輸 和 電 視 廣 播 等, 目 前 更 已 成 為 達 到 無 死 角 通 連 超 廣 域 通 訊 之 主 要 運 用 手 段 衛 星 通 訊 主 要 係 運 用 地 表 高 空 之 衛 星, 作 為 無 線 電 波 收 發 之 中 繼 轉 播 站, 用 以 達 成 各 地 面 站 台 間 之 通 連 目 的 一 般 說 來, 衛 星 通 訊 系 統 的 基 本 架 構 包 括 了 衛 星 及 地 面 站 台, 如 下 頁 圖 所 示, 每 個 地 面 站 台 均 倚 靠 衛 星 做 為 中 繼 站 來 傳 送 資 訊 ; 通 常 每 個 地 面 站 台 也 包 含 一 個 有 線 網 路, 來 分 送 所 接 收 的 資 訊 至 各 用 戶 端, 或 傳 送 各 用 戶 的 資 訊 至 天 線 端 發 射 ; 這 個 有 線 網 路 可 為 電 話 交 換 機 或 為 數 據 網 路 綜 言 之, 運 用 衛 星 通 訊 可 獲 得 下 列 優 點 : (1) 系 統 的 開 發 擴 充 迅 速, 甚 至 是 全 球 無 縫 隙 的 介 接 均 能 實 現 (2) 無 遠 弗 屆 的 涵 蓋 範 圍, 對 散 佈 於 廣 泛 涵 蓋 區 內 之 地 面 站 台 來 說, 其 所 接 收 之 電 場 強 度 約 相 等 (3) 傳 輸 的 價 格 全 然 不 受 距 離 長 短 的 影 響 (4) 較 不 易 受 天 然 災 害 的 影 響, 如 地 震 颱 風 等, 即 使 因 事 故 中 斷 也 能 很 快 就 恢 復 通 信 (5) 高 資 料 率 的 容 量, 目 前 NASA( 美 國 太 空 總 署 )ACTS(Advanced Communication Technology

110 3-34 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 Satellite) 衛 星 之 通 信 容 量 已 可 達 到 1Gbps, 資 料 傳 輸 率 超 過 622 Mbps 以 上, 而 商 用 非 同 步 傳 輸 模 式 (Asynchronous transfer mode; ATM) 服 務 則 可 以 達 到 45Mbps (6) 多 點 通 信 導 向 系 統 ( Multicast-oriented System ), 由 於 目 前 地 面 通 信 系 統 的 資 料 流 向 多 為 單 點 對 單 點 通 信, 但 透 過 衛 星 可 以 很 輕 易 地 做 到 多 點 通 信 網, 相 當 符 合 通 訊 運 用 需 求, 如 Internet 及 的 傳 輸 運 用 衛 星 通 信 之 架 構 如 圖 所 示 : 衛 星 通 信 之 架 構 圖 衛 星 通 信 之 月 租 費 價 格 最 高, 每 月 費 用 約 從 一

111 第 三 章 系 統 整 合 篇 ( 監 測 系 統 構 成 )3-35 千 至 數 百 萬 之 間, 視 所 須 頻 寬 而 定, 目 前 世 界 上 著 名 寬 頻 衛 星 通 訊 系 統 彙 整 如 下 表 目 前 著 名 寬 頻 衛 星 通 訊 系 統 彙 整 表 系 統 名 稱 Astrolink Cyberstar Spaceway Skbridge Celestri Inmarsat Euroskyway 公 司 名 稱 洛 馬 公 司 勞 拉 空 間 公 司 休 斯 公 司 阿 爾 卡 特 摩 托 羅 拉 國 際 海 事 衛 星 阿 萊 尼 亞 宇 航 空 公 司 衛 星 數 目 / / 軌 道 類 別 GEO GEO GEO/MEO LEO GEO/LEO GEO GEO 頻 段 Ka Ka Ka Ku Ka L Ka 調 變 方 式 QPSK - QPSK 8PSK - QPSK 8PSK 最 大 傳 輸 率 10.4Mbps 34M bps 100Mbps 60Mbps - 64Kbps 32Mbps 多 工 方 式 網 路 運 用 FDMA TDMA IP/ATM ISDM FDMA TDMA IP/ATM Frame relay FDMA TDMA IP/ATM ISDN Frame relay FDMA TDMA CDMA IP/ATM - IP/ATM ISDN Frame TDMA TDM ISDN MF-TDMA TDM IP/ATM ISDN 整 體 容 量 6.5Gbps 9.6 Gbps 4.4 Gbps 4.5 Gbps 80 Gbps - 45 Gbps 傳 輸 容 量 的 意 義 而 至 於 各 種 資 料 之 容 量 計 算 方 式, 已 於 前 章 做 過 計 算 及 說 明 本 處 要 說 明 的 是 一 般 讀 者 可 能 會 碰 到 的 延 遲 Lag 問 題, 尤 其 是 在 影 像 傳 輸 上 一 般 我 們 申 請 的 ADSL, 以 正 常 8MB 傳 輸 速 度 而 言, 在 傳 輸 一 張 10K=0.01MB 的 影 像, 均 應 可 輕 鬆 應 付, 但 如 果 是 在 流 量 大 時 或 機 房 末 端 ( 一 般 為 偏 遠 地 區 ), 除 非 是 保 證 頻 寬 或 專 線 專 用, 否 則 可 能 亦 會 有 延 遲 之 問 題 同 樣 的, 應 用 於 無 線 傳 輸 時, 除 非 是 保 證 頻 寬 或 專 線 專 用, 否 則 即 使 號 稱 可 達 300Mbps 的 無 線 網 路, 由 於 網 路 上 使 用 人 較 多 與 基 地 頻 寬 受 限,

112 3-36 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 因 此 在 傳 輸 影 像 時 就 可 會 有 延 遲 Lag 問 題 Lag 問 題 如 屬 偶 發 性, 則 於 程 式 設 計 時 在 傳 輸 速 度 較 快 時 補 足 即 可 而 如 果 此 問 題 唯 一 經 常 性 發 生, 則 應 從 下 列 三 方 向 進 行 處 理 : 1. 降 低 每 秒 之 傳 輸 量 2. 資 料 封 包 設 計 時 增 加 其 傳 輸 能 力, 使 得 資 料 可 等 待 較 長 時 間 回 傳 ( 如 午 夜 非 尖 峰 時 間 ) 3. 增 大 傳 輸 頻 寬 無 論 如 何, 此 三 種 方 法 之 成 效, 就 如 同 高 速 公 路 上 開 車 是 否 會 遇 塞 車 一 般, 是 需 要 測 試 的, 如 監 測 系 統 有 重 要 迫 切 防 災 回 傳 須 要, 則 建 議 於 測 試 時 加 大 安 全 係 數 或 採 取 保 證 頻 寬 或 專 線 專 用 否 則 很 難 以 理 論 計 算 出 結 果

113 3.3 備 用 電 力 計 算 第 三 章 系 統 整 合 篇 ( 監 測 系 統 構 成 )3-37 經 由 上 述 各 章 之 說 明, 我 們 已 經 針 對 所 有 系 統 之 各 部 分 多 加 說 明, 現 在 我 們 要 統 合 各 部 分, 再 配 合 公 式, 求 出 系 統 之 耗 電 量 及 使 用 電 力, 並 進 而 換 算 出 備 用 電 力 是 否 足 夠, 首 先 先 聲 明 使 用 公 式 如 下 : 在 直 流 電 壓 下 依 焦 耳 定 律, 功 率 表 示 為 P=IV 單 位 為 瓦 特 Watt, 詳 細 說 明 為 在 1 伏 特 電 壓 時, 如 電 流 流 過 為 1 安 培, 則 將 產 生 1Watt 之 能 量 首 先 須 聲 明 為 直 流 電 壓, 因 交 流 電 不 易 儲 存, 但 一 般 市 電 均 為 交 流 電, 所 以 交 流 電 極 易 取 得, 只 須 將 取 得 之 交 流 電 轉 成 直 流 充 電 儲 存 即 可, 此 部 分 每 個 現 代 人 每 天 均 在 進 行, 如 手 機 筆 電 充 電 等 所 以 讀 者 應 不 難 想 像 交 流 轉 直 流 之 容 易 性 故 本 章 說 明 均 將 以 直 流 電 為 主, 事 實 上 許 多 的 監 測 設 備 耗 電 量 亦 以 直 流 電 為 主 要 計 算, 如 以 交 流 電 提 供 者, 原 則 上 系 統 型 錄 均 會 加 以 聲 明, 我 們 後 面 將 有 實 例 說 明 現 在, 我 們 將 依 據 一 現 地 監 測 站 二 監 測 中 心 分 成 兩 部 分, 再 依 據 耗 電 量, 電 池 容 量 及 ( 太 陽 能 ) 蓄 電 方 式 說 明 如 下 :

114 3-38 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 現 地 監 測 站 電 力 計 算 首 先 假 設 系 統 架 構 如 下, 並 將 其 區 分 耗 電 充 電 及 蓄 電 三 大 部 分 : 水 壓 計 充 電 部 份 20w 200W 太 陽 能 板 雨 量 計 傾 斜 計 現 地 資 料 記 錄 器 耗 電 部 份 RS232 無 線 式 傳 輸 模 組 加 速 度 計 蓄 電 池 12V7Ah 二 顆 蓄 電 部 份 現 地 監 測 站 設 備 之 電 力 使 用 範 例 圖 1. 現 地 監 測 站 耗 電 量 計 算 因 為 現 地 感 測 器 大 部 分 均 接 線 至 現 地 監 測 站, 故 現 地 感 測 器 的 電 源 大 部 分 均 由 現 地 監 測 站 計 算 即 可, 而 且 目 前 大 部 分 感 測 器 量 測 方 式, 均 為 記 錄 器 於 量 測 時 間 時 發 射 一 電 流 或 電 壓, 使 其 經 過 感 測 器 回 流 後, 量 測 之 值 即 為 所 求 而 此 發 射 之 時 間 極 短, 一 般 不 會 超 過 其 最 小 量 測 頻 率 故 所 用 之 耗 電 量 極 小, 故 一 般 以 記 錄 器 耗 電 之 瓦 特 數 Watt 即 可 代 表, 而 未 發 射 量 測 之 用 電 即 屬 省 電 模 式 茲 摘 錄 某 記 錄 器 型 錄 範 例 說 明 如 下 :

115 第 三 章 系 統 整 合 篇 ( 監 測 系 統 構 成 )3-39 由 上 可 知 在 省 電 模 式 為 微 安 培,1Hz 為 1 微 安 培 等 如 果 是 以 靜 態 1Hz 擷 取 資 料, 則 建 議 將 以 最 保 守 之 1 微 安 培 計 算, 不 管 省 電 模 式 此 時 消 耗 功 率 P=12V*0.001A=0.012Watts 同 理, 若 以 上 例 之 方 式 計 算 RS-232 接 出 信 號, 則 直 接 以 27.6 微 安 培 計 算 此 時 消 耗 功 率 P=12V*0.0276A=0.3312Watts 再 以 一 天 24 小 時 計 則 W*24 小 時 =7.95Watts 如 果 現 地 需 要 回 傳 訊 號 ( 資 料 ), 則 現 地 監 測 站 還 有 另 一 項 耗 電 之 設 備, 即 為 傳 輸 模 組, 此 設 備 主 要 功 能 是 將 訊 號 傳 輸 至 遠 端 之 監 控 中 心, 無 論 是 ADSL 或 是 無 線 式 均 需 此 類 設 備, 現 摘 錄 一 無 線 傳 輸 設 備 規 格 如 下 :

116 3-40 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 無 線 傳 輸 模 組 規 格 範 例 Features Specifications Memory 128K SRAM GPRS Module GPRS 900/1800/1900 Data Transmission Size Watchdog RS-232 RS-485 Input Power Consumption GPRS 70*102*27mm (L*W*H) Bulit-in Male DB-9 RS-485(2 wire) DC 9V to 30V 0.27W -0.54W,standby 0.27W -1.03W,Operational Operatinal Temperature -20 o C~85 o C(-4 o F~185 o F) Storage Temperature -40 o C~85 o C(-40 o F~185 o F) Humidity 5%~95% EMI CE FCC Class A 由 上 規 格 可 知, 假 設 我 們 要 求 24 小 時 on line 傳 輸, 則 消 耗 功 率 應 為 1.03W( 取 最 保 守 )*24 小 時 =24.72 Watts 故 以 上 例 系 統 而 言, 現 場 總 計 一 天 24 小 時 耗 電 量 為 記 錄 器 ( 含 感 測 器 ) 耗 電 7.95Watts+ 傳 輸 模 組 耗 電 Watts=32.67Watts 至 於 為 何 均 以 一 天 24 小 時 計 算, 此 乃 為 了 方 便 整 合 計 算, 將 於 後 第 (3) 項 說 明

117 第 三 章 系 統 整 合 篇 ( 監 測 系 統 構 成 ) 現 地 蓄 電 量 及 備 用 電 力 計 算 (1) 現 地 充 電 量 計 算 如 果 現 地 是 以 太 陽 能 充 電, 則 以 太 陽 能 板 目 前 充 電 效 率 均 可 達 95% 計 算 假 設 一 天 可 充 電 八 小 時 ( 雖 然 台 灣 有 時 日 照 可 長 達 13 小 時, 但 朝 陽 與 夕 陽 均 不 易 充 電, 故 建 議 採 保 守 估 計 八 小 時 即 可 ), 則 一 塊 20Watts 的 太 陽 能 板 一 天 可 充 電 20Watts*95%*8 小 時 =152Watts (2) 現 地 蓄 電 量 計 算 現 地 不 論 是 以 太 陽 能 或 是 市 電, 充 電 下 來 的 電 力 就 必 須 有 電 池 儲 存 以 仿 間 常 使 用 之 12V7Ah 蓄 電 池 如 下 圖 示 : 12V7Ah 蓄 電 池

118 3-42 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 則 可 蓄 電 量 為 12V*7Ah=84Watts 兩 顆 則 為 84Watts*2=168 Watts 由 上 (1) 及 (2) 說 明 可 知, 在 無 市 電 的 狀 況, 系 統 充 耗 電 之 計 算 方 式, 而 如 有 增 加 市 電 ( 家 用 電 110V 或 220V) 之 情 況 下, 則 含 太 陽 能 之 完 整 充 耗 電 系 統 架 構 如 下 圖 現 地 監 測 站 資 料 記 錄 器 所 有 電 源 使 用 注 意 : 請 先 接 上 電 池 後 接 太 陽 能 板, 否 則 無 法 正 常 運 作 含 太 陽 能 之 完 整 充 耗 電 系 統 架 構 圖 (3) 系 統 耗 電 及 備 用 電 力 天 數 計 算 最 後, 我 們 針 對 上 圖 現 地 監 測 站 設 備 之 電 力 使 用 範 例 圖, 計 算 系 統 耗 電 量 及 備 用 電 力 天 數, 筆 者 建 議 採 取 下 表 之 方 式 計 算, 並 統 一 以 一 天 24 小 時 為 單 位, 則 可 將 上 述 各 數 據 整 理 如 下 :

119 第 三 章 系 統 整 合 篇 ( 監 測 系 統 構 成 )3-43 項 次 現 地 充 電 量 系 統 耗 電 量 現 地 蓄 電 量 20Watts*95%*8 小 時 記 錄 器 部 分 蓄 電 池 部 分 1 ( 取 保 守 一 天 8 小 時 W*24 小 12V*7Ah=84Watts 日 照 )=152Watts 時 =7.95Watts 二 顆 84Watts*2=168 Watts 信 號 傳 輸 部 份 1.03W( 取 最 保 守 ) 2 *24 小 時 =24.72 Watts 合 計 152Watts 32.67Watts 168 Watts 說 明 與 建 議 : (A) 充 電 量 > 耗 電 量 *2( 安 全 係 數 ) 本 例 而 言 152Watts>32.67Watts*2 應 屬 OK (B) 蓄 電 量 / 耗 電 量 = 無 法 充 電 時 之 系 統 可 運 作 天 數 ( 此 處 可 依 現 場 於 災 變 後 估 計 人 員 多 久 可 至 現 場 之 天 數 再 乘 以 安 全 係 數 2) 本 例 而 言 168 Watts/32.67Watts=5.14 天 且 盡 量 以 兩 個 以 上 並 聯, 以 代 替 單 一 一 個 大 電 池, 以 避 免 一 顆 電 池 故 障 時 即 無 法 蓄 電 (C) 蓄 電 量 /( 充 電 量 - 耗 電 量 )= 充 電 飽 和 所 需 天 數 ( 建 議 應 於 五 天 內 ) 本 例 而 言 168 Watts/(152Watts Watts) =1.4 天 即 可 充 飽 應 屬 OK

120 3-44 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 (D) 上 述 說 明 與 建 議 乃 針 對 重 大 防 災 工 程 所 建 議, 如 讀 者 是 設 計 供 研 究 用 或 一 般 監 測, 則 可 依 照 可 要 求 資 料 良 率 ( 詳 前 第 一 篇 所 述 ) 之 百 分 比 再 予 以 折 減, 以 減 省 經 費 (E) 現 場 若 有 市 電, 則 3. 之 充 電 飽 和 時 間 一 般 均 會 足 夠, 如 果 2. 項 亦 可 滿 足 要 求, 則 可 考 慮 不 必 增 加 太 陽 能 萬 一 現 場 市 電 斷 電 太 久, 也 可 於 人 到 現 場 更 換 電 池 說 明 至 此, 相 信 各 位 讀 者 應 可 對 現 地 充 蓄 耗 電 問 題 有 所 了 解 接 下 來 說 明 監 測 中 心 部 分 監 測 中 心 電 量 計 算 依 目 前 遠 端 之 監 測 中 心 均 在 有 市 電 到 達 之 部 分, 且 許 多 監 測 主 機 均 已 置 於 辦 公 室 中, 有 些 甚 至 還 有 專 用 監 測 中 心, 並 有 專 門 資 訊 人 員 負 責 管 理 此 時 監 測 主 機 或 備 用 電 力 之 計 算 會 有 專 人 負 責 工 程 人 員 只 需 將 監 測 主 機 ( 含 備 援 備 份 等 ) 之 型 錄 提 供 給 資 訊 人 員 即 可 但 如 監 測 主 機 並 無 專 人 看 管, 則 計 算 備 用 電 力 之 方 式 如 下 說 明 : 首 先, 假 設 系 統 後 端 有 一 監 測 主 機 及 一 影 像 儲 存 系 統, 其 架 構 圖 如 下 : 傳 輸 / 接 收 模 組 監 測 主 機 不 斷 電 UPS 系 統 傳 輸 / 接 收 模 組 影 像 儲 存 系 統 不 斷 電 UPS 系 統

121 第 三 章 系 統 整 合 篇 ( 監 測 系 統 構 成 )3-45 以 市 面 所 見, 舉 其 規 範 範 例 如 下 表 : 監 測 主 機 規 範 範 例 (ASUS 公 司 網 站 資 料 ) 中 央 處 理 器 Intel Quad-Core Xeon W GHz LGA1366 處 理 器 2GB*2/ 24GB ( 標 準 / 最 大 ) 支 援 ECC, DDRIII 1066/1333,6 記 憶 體 個 插 槽 晶 片 組 Intel X58 +ICH10R 繪 圖 晶 片 支 援 Nvidia Quadro 系 列 顯 示 卡 ( 選 購 ) 網 路 介 面 2 組 Realtek 8111C 10 / 100 / 1000Mbps Lan 乙 太 網 路 控 制 器, 含 網 路 喚 醒 功 能 WOL 硬 碟 容 量 500GB(SATA) 儲 存 連 接 埠 6 組 Serial ATA, 支 援 RAID 0,1,5,10 儲 存 空 間 音 效 光 碟 / 軟 碟 I/O 擴 充 支 援 SAS(Serial Attached SCSI) 介 面 3 個 5.25" 外 露 式 擴 充 槽 : 可 接 CD-ROM DVD-ROM DVD RW 2 個 3.5" 外 露 式 擴 充 槽 : 可 接 軟 式 磁 碟 機 3 個 3.5" 內 接 式 碟 機 槽 : 可 接 Serial ATA 及 ATA 100 硬 碟 ADI 2000B 8-Channel CODEC 16X-DVDRW/ 無 軟 碟 / 附 讀 卡 機 2 組 16 倍 PCI Express 2.0,1 組 1 倍 PCI Express,1 組 PCI I/O 介 面 10 個 USB 2.0 連 接 埠 (4 個 位 於 面 板 6 個 位 於 背 板 ) 電 源 供 應 器 作 業 系 統 機 體 尺 寸 保 固 條 件 安 全 功 能 診 斷 工 具 2 個 RJ-45 網 路 連 接 埠 1 個 PS / 2 埠 ( 可 接 鍵 盤 或 滑 鼠 ) 1 個 IEEE 組 音 效 輸 入 / 輸 出 接 頭 (1 組 在 面 板 1 組 在 背 板 ) 2 個 E-SATA PEAK 500W 電 源 供 應 器 XPP+Windows 7 貼 紙 直 立 式 :460*190*420 mm 3 年 零 件 -3 年 人 工 -3 年 On-Site 免 費 提 供 智 慧 型 硬 體 儲 存 裝 置 使 用 控 管 工 具 ( 選 購 ) 防 盜 鎖 孔 提 供 系 統 監 控 程 式, 可 用 來 瀏 覽 與 監 控 系 統 相 關 資 訊 系 統 復 原 工 具 提 供 系 統 備 份 與 復 原 的 功 能, 可 以 提 供 作 業 系 統 出 廠 狀 態 復 原 指 定 時 間 點 復 原 與 快 速 復 原 等 功 能

122 3-46 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 影 像 儲 存 系 統 規 格 範 例 表 ( 台 灣 微 凱 網 站 資 料 ) 系 統 影 像 聲 音 ( 選 配 ) 規 格 表 H4204 控 制 系 統 崁 入 式 LINUX 多 功 操 作 錄 影 監 看 回 放 控 制 備 份 遠 端 錄 影 格 式 NTSC / PAL 輸 入 4CH BNC, 1Vp-p/75 ohm 輸 出 BNC X 1 D-SUB 端 子 觸 發 輸 出 BNC X 1,1Vp-p / 75 ohm 遺 失 偵 測 功 能 有 位 移 偵 測 功 能 有 輸 入 RCA 端 子 X 2 輸 出 RCA 端 子 X 1 錄 影 顯 示 回 放 搜 尋 壓 縮 格 式 H.264 解 析 度 / 每 秒 張 數 NTSC:720*480 / 60 張 720*240 / 120 張 360*240 / 240 張 浮 水 印 錄 影 模 式 預 先 錄 影 檔 案 時 段 解 析 度 PAL:720*576 / 50 張 720*288 / 100 張 360*288 / 200 張 有 分 割 畫 面 1 / 4 監 看 速 度 放 大 倍 數 手 動 排 程 警 報 位 移 0 ~ 60 秒 0 ~ 60 分 NTSC:720*480, PAL:720*576 每 路 30 張 2 倍 4 倍 解 析 度 / 每 秒 張 數 NTSC:720*480 / 60 張 720*240 / 120 張 360*240 / 240 張 搜 尋 模 式 回 放 倍 速 PAL:720*576 / 50 張 720*288 / 100 張 360*288 / 200 張 智 慧 搜 尋 時 間 警 報 位 移 1 倍 ~ 64 倍

123 第 三 章 系 統 整 合 篇 ( 監 測 系 統 構 成 )3-47 儲 存 方 式 I/O 警 報 ( 選 配 ) 網 路 功 能 硬 碟 SATA 硬 碟 X 1 備 份 輸 入 輸 出 蜂 鳴 器 警 報 模 式 警 報 記 錄 表 網 路 支 援 遠 端 連 結 USB 備 份 4 個 輸 入 點 偵 測 觸 發 警 報 1 個 常 態 開 啟 輸 出,1 個 常 態 關 閉 繼 電 器 輸 出 有 輸 入 影 像 遺 失 位 移 有 IE 監 看 控 制 遠 端 備 份 可 同 時 支 援 多 台 DVR 警 報 觸 發 可 發 送 通 知 電 腦 手 機 PDA 操 作 使 用 者 權 限 3 組 最 高 使 用 者 權 限, 最 高 設 置 18 位 元 密 碼 控 制 RS-232 RS-485 D-TYPE 端 子 連 接 POS 或 GPS 2-PIN 端 子 控 制 PTZ 由 上 表 可 知, 此 兩 主 機 均 未 告 知 消 耗 功 率 或 電 流, 因 使 用 市 電 之 後 端 設 備, 耗 電 量 均 較 前 端 為 大, 且 備 用 電 源 均 為 直 流 電, 再 轉 為 交 流 之 使 用 耗 損 較 大, 設 備 廠 商 大 都 未 考 慮 此 部 分 ( 一 般 為 不 斷 電 廠 商 考 慮 ), 因 此 可 向 原 廠 洽 詢, 或 再 參 見 如 下 頁 不 斷 電 系 統 之 規 格 範 例 :

124 3-48 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 輸 入 電 池 輸 出 不 斷 電 系 統 UPS 電 器 規 格 範 例 表 ( 飛 銳 公 司 網 站 資 料 ) 型 號 C-1000S 額 定 容 量 1KVA(220V) 電 壓 160V~ 276V 頻 率 60Hz 5% 直 流 電 壓 36V 型 式 12V( 密 閉 式 免 維 護 ) 供 電 全 截 6.5 分 鐘 (700 W) 時 間 半 截 19 分 鐘 (350 W) 再 充 電 時 間 8 小 時 回 充 至 90 % 至 滿 電 位 電 壓 200V,208,220V,230V,240V, 1 2 ( 可 調 ) 頻 率 60Hz 電 壓 穩 定 度 3% 頻 率 穩 定 度 0.5% 波 形 失 真 4%( 線 性 滿 載 負 載 ) 超 載 能 力 110~ 130% 維 持 10 秒 內 效 率 (AC to AC) 90%( 線 性 負 載 ) 停 電 或 復 電 零 中 斷 轉 換 UPS 到 Byp ass 或 逆 <4 ms( 毫 秒 ) 時 間 向 轉 換 超 載 消 失 自 動 回 復 UPS 供 電 噪 音 (1 公 尺 距 離 ) 45dB 電 力 輸 入 正 常 ( 綠 色 ), 變 流 器 正 常 ( 綠 色 ), 負 指 示 燈 (LED 功 能 顯 示 器 ) 載 跳 由 旁 路 供 電 ( 橙 色 ), 異 常 ( 紅 色 ), 負 載 指 示 (5 個 LED 顯 示 器 ), 電 池 放 電 指 示 ( 橙 色 ), 放 電 電 池 容 量 指 示 (5 個 LED 顯 示 器 ) 當 輸 入 電 壓 斷 電 時 每 4 秒 發 警 告 聲, 當 電 池 警 報 電 池 放 電 將 用 盡 時 每 秒 發 警 告 聲 聲 音 UPS 異 常 連 續 聲 自 動 開 機 市 電 斷 電 後, 市 電 復 電 時 UPS 具 自 動 開 機 能 力 通 迅 RS-232 斷 電 電 池 低 電 壓, 遙 控 UPS 開 關 機 介 面 Option Novell, AS400, SNMP 等 介 面 卡 環 境 溫 度 0 ~ 40 濕 度 5%~90% (non-condensing) 重 量 (kg) 13Kg 外 觀 尺 寸 W D H(mm)

125 第 三 章 系 統 整 合 篇 ( 監 測 系 統 構 成 )3-49 由 上 表 可 知, 不 論 全 載 或 半 載, 其 使 用 均 屬 幾 分 鐘 而 已, 雖 然 可 以 增 加 電 池 供 電, 但 也 很 難 與 現 地 資 料 記 錄 器 動 輒 好 幾 天, 甚 至 月 年 之 備 用 電 力 相 比 而 UPS 在 此 處 的 功 能, 主 要 有 四 大 項 : 1.On-line 功 能 可 避 免 市 電 斷 電, 監 測 主 機 立 即 強 制 關 機, 造 成 資 料 遺 失 2. 市 電 無 法 供 應 時, 系 統 會 有 告 警 音 及 燈 號 告 知, 並 有 幾 分 鐘 緩 衝 時 間 市 電 進 入 後 則 告 警 作 動 則 消 失 3. 穩 定 電 壓 功 能, 部 分 較 偏 遠 地 區 因 供 電 壓 不 穩, 易 造 成 監 測 設 備 耗 損, 不 斷 電 系 統 具 穩 壓 功 能, 可 延 長 監 測 設 備 壽 命 4. 透 過 UPS 不 斷 電 系 統, 系 統 之 交 直 流 互 換 較 順 暢, 功 率 耗 損 亦 較 小, 且 因 設 備 均 通 過 安 規 認 證, 亦 較 安 全, 不 透 過 UPS 自 行 組 接 則 有 電 器 短 路 之 風 險, 甚 至 造 成 失 火 或 爆 炸, 筆 者 強 烈 不 建 議 至 於 為 何 不 計 算 傳 輸 / 接 收 模 組 之 功 率 呢? 這 是 因 為 傳 輸 / 接 收 模 組 之 功 率 消 耗, 在 此 處 比 起 監 測 主 機 等 相 關 設 備 都 很 小, 一 般 傳 輸 / 接 收 模 組 可 能 在 幾 瓦, 而 監 測 主 機 都 在 上 百 瓦, 所 以 均 可 忽 略, 或 是 以 概 算 計 入 UPS 的 供 電 時 間

126 3-50 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 如 果 系 統 仍 需 更 長 時 間, 則 一 般 可 增 加 發 電 機 組, 此 部 分 因 屬 更 深 之 電 機 專 業, 而 且 需 考 慮 噪 音 及 廢 氣 排 放 問 題, 建 議 找 專 業 電 機 人 士 或 發 電 機 廠 商 諮 詢

127 3.4 系 統 程 式 簡 介 第 三 章 系 統 整 合 篇 ( 監 測 系 統 構 成 )3-51 經 由 上 述 各 章 之 說 明, 我 們 已 經 針 對 所 有 系 統 之 各 部 分 硬 體 多 加 說 明, 現 在 我 們 要 針 對 軟 體 ( 程 式 ) 部 分, 做 些 說 明, 本 章 的 目 的 不 在 教 導 各 位 成 為 程 式 設 計 師, 事 實 上 也 無 此 必 要, 因 每 年 從 學 校 畢 業 的 程 式 設 計 人 員, 大 概 在 數 千 至 萬 人 之 多, 只 是 他 們 不 懂 土 木 監 測 而 已, 各 位 只 要 知 道 他 們 的 語 言, 指 導 或 設 計 程 式 設 計 師 可 行 的 方 案 即 可, 以 下 分 節 說 明 : 軟 體 的 種 類 電 腦 可 分 為 軟 體 (Software) 及 硬 體 (Hardware) 兩 個 部 分 而 軟 體 是 一 切 程 式 的 總 稱, 廣 義 來 說, 軟 體 泛 指 能 夠 控 制 電 腦 硬 體 運 作 的 方 法 與 技 術 ; 狹 義 而 言, 軟 體 是 由 各 種 程 式 語 言 所 寫 成 的 程 式, 可 配 合 硬 體 的 特 性, 讓 電 腦 依 使 用 者 的 需 要 而 運 作 一 般 而 言, 市 面 上 常 用 的 軟 體 有 如 下 表 分 類 : 系 統 軟 體 與 應 用 軟 體 的 細 部 分 類

128 3-52 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 當 然, 還 有 許 多 應 用 軟 體, 如 APPLE 的 相 關 軟 體,Android Google 等, 在 此 不 一 一 列 舉 我 們 現 在 就 上 述 軟 體 之 分 類 說 明 如 下 : 系 統 軟 體 系 統 軟 體 一 般 由 軟 體 廠 商 所 發 展, 請 注 意, 此 部 分 非 一 般 程 式 設 計 師 所 開 發, 但 程 式 設 計 師 可 視 需 要 選 擇, 通 常 是 為 了 讓 使 用 者 更 方 便 地 使 用 電 腦, 或 讓 應 用 軟 體 能 更 有 效 率 地 執 行, 例 如 提 供 操 作 介 面 讓 使 用 者 得 以 存 取 硬 碟 列 印 文 件 等 系 統 軟 體 可 分 為 以 下 4 種 類 型 : 作 業 系 統 資 料 庫 管 理 系 統 公 用 程 式 程 式 開 發 工 具 以 下 分 項 說 明 : 1. 作 業 系 統 作 業 系 統 (OS, Operating System) 是 介 於 電 腦 硬 體 與 應 用 軟 體 之 間 的 軟 體, 它 提 供 應 用 軟 體 執 行 的 環 境, 並 控 制 電 腦 的 各 種 硬 體 作 業 系 統 的 功 能 主 要 有 三 : (1) 讓 使 用 者 能 更 方 便 的 操 作 電 腦 (2) 使 電 腦 資 源 ( 如 記 憶 體 CPU ) 得 以 更 有 效 率 的 運 用 (3) 提 供 程 式 執 行 的 環 境 及 系 統 呼 叫 服 務 由 於 我 們 是 藉 由 作 業 系 統 來 與 電 腦 溝 通, 所 以 在 使 用 電 腦 時, 實 際 上 是 在 操 作 作 業 系 統, 而 不 是 直 接 控 制 電 腦 的 硬 體 我 們 只 要 對 作 業 系

129 第 三 章 系 統 整 合 篇 ( 監 測 系 統 構 成 )3-53 統 下 達 簡 單 的 指 令, 它 就 會 執 行 複 雜 的 硬 體 動 作 為 我 們 把 工 作 做 好 目 前 比 較 多 人 使 用 的 作 業 系 統 有 Windows XP Windows Server 2003 Mac OS Linux Unix 及 Apple 的 系 統 2. 資 料 庫 管 理 系 統 資 料 庫 管 理 系 統 專 門 用 來 處 理 大 批 資 料, 並 管 理 這 些 資 料 讓 使 用 者 方 便 地 存 取 與 查 詢, 例 如 一 般 監 測 的 資 料 存 取 紀 錄 管 理 等 及 分 析 處 理 工 作, 都 可 以 靠 資 料 庫 系 統 來 輕 鬆 完 成 目 前 較 著 名 的 資 料 庫 軟 體 有 Microsoft SQL Server MySQL Oracle Access 等 而 其 範 例 如 下 所 示 : 微 軟 SQL 資 料 庫 程 式 範 例 圖

130 3-54 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 3. 公 用 程 式 電 腦 和 我 們 的 車 子 冷 氣 機 一 樣 也 需 要 保 養 維 護 的, 而 這 類 用 來 維 護 或 整 理 電 腦 系 統 的 程 式 就 稱 為 公 用 程 式 公 用 程 式 的 種 類 很 多, 用 途 也 很 廣 泛, 例 如 搶 救 不 小 心 刪 除 的 檔 案 快 速 備 份 硬 碟 預 防 電 腦 病 毒 壓 縮 檔 案 等 個 人 電 腦 上 常 見 的 公 用 程 式 有 : Norton SystemWorks WinZip Pccillin 防 毒 軟 體 等, 有 的 作 業 系 統 本 身 也 會 提 供 一 些 磁 碟 檔 案 的 維 護 管 理 工 具, 例 如 Windows 中 的 控 制 台 工 作 管 理 員 清 理 磁 碟 磁 碟 重 組 等 工 具 茲 舉 範 例 如 圖 所 示 : Symantec Antivirus 防 毒 軟 體

131 第 三 章 系 統 整 合 篇 ( 監 測 系 統 構 成 ) 程 式 開 發 工 具 語 言 是 用 來 溝 通 的 工 具, 人 類 有 人 類 的 語 言, 電 腦 也 有 電 腦 的 語 言 我 們 必 須 將 要 電 腦 做 的 事 情, 以 電 腦 了 解 的 語 言 來 表 達, 電 腦 才 能 替 我 們 完 成 工 作 那 麼 和 電 腦 溝 通 該 說 什 麼 呢? 那 就 是 程 式 語 言 (Programming Language) 程 式 就 是 利 用 程 式 語 言 的 敘 述, 遵 照 其 一 定 的 規 則 及 所 要 處 理 工 作 的 順 序, 編 排 而 成 的 一 連 串 命 令 監 測 工 程 之 程 式 設 計 師, 其 主 要 工 作 即 在 利 用 各 種 程 式 語 言, 將 土 木 監 測 的 需 求 說 給 監 測 主 機 設 備 知 道, 而 這 個 說 的 動 作, 即 為 各 種 程 式 之 編 寫 目 前 電 腦 的 程 式 語 言 有 相 當 多 種, 如 Java C C++ C# VB.Net PHP Perl 組 合 語 言 Pascal Fortran Python 而 開 發 程 式 的 過 程 中 所 會 用 到 的 工 具, 即 稱 為 程 式 開 發 工 具 一 般 而 言, 程 式 開 發 者 會 先 以 文 書 編 輯 器 (Text Editor) 寫 好 程 式 碼 之 後 ; 利 用 編 譯 器 (Compiler) 將 程 式 碼 編 譯 成 目 的 檔 (Object Program); 再 以 連 結 器 (Linker) 將 其 他 相 關 的 程 式 連 結 在 一 起, 成 為 可 被 執 行 的 執 行 檔 ; 最

132 3-56 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 後 再 透 過 載 入 器 (Loader) 載 入 到 記 憶 體 中 執 行, 其 流 程 表 示 如 下 : 程 式 碼 編 譯 器 目 的 檔 連 結 器 執 行 檔 載 入 器 執 行 一 般 程 式 開 發 的 流 程 開 發 程 式 時, 較 大 型 的 程 式 很 少 一 次 就 完 全 成 功 的, 若 在 編 譯 或 執 行 過 程 中 發 現 錯 誤, 則 會 利 用 除 錯 器 (Debugger) 偵 錯 在 有 些 情 況, 為 了 讓 程 式 執 行 更 有 效 率 或 想 要 自 行 控 制 硬 體, 則 會 使 用 組 合 語 言 (Assembly) 撰 寫 程 式 碼, 寫 好 的 程 式 碼 就 需 要 以 組 譯 器 (Assembler) 將 程 式 碼 編 譯 成 執 行 檔 而 有 的 還 會 有 巨 集 處 理 器 (Macro Processor), 可 以 在 撰 寫 程 式 時, 用 指 定 的 字 串 來 取 代 多 行 程 式 碼, 以 方 便 閱 讀 下 圖 為 目 前 常 見 使 用 開 發 Java 程 式 時 之 JBuilder X 程 式 開 發 工 具 範 例 :

133 第 三 章 系 統 整 合 篇 ( 監 測 系 統 構 成 )3-57 用 於 開 發 當 紅 Java 程 式 語 言 的 JBuilder X 程 式 開 發 工 具 最 後, 對 於 電 腦 來 說, 它 真 正 所 懂 的 語 言 只 有 一 種, 就 是 機 器 語 言 機 器 語 言 是 由 0 與 1 數 字 所 組 成, 用 來 表 示 電 腦 所 能 進 行 的 各 個 動 作 我 們 稱 這 些 數 字 為 機 器 碼 (Machine Code) 或 機 器 語 言 但 因 此 部 分 監 測 工 程 師 較 少 用, 甚 至 程 式 設 計 師 亦 少 用, 故 在 此 不 再 蕞 述 讀 者 需 要 知 道 的 是, 不 論 是 機 器 語 言 或 組 合 語 言, 對 於 程 式 的 描 述 都 是 以 電 腦 所 能 進 行 的 最 基 本 動 作 為 步 驟, 因 此 這 兩 種 語 言 被 稱 為 低 階 語 言 (Low-Level Language) 而 一 般 從 第 一 個 廣 被 使 用 的 Fortran, 至 今 曾 流 行 過 的 還 有 C Pascal Java C++ 等 等 這 種 新 的 程 式 語 言 稱 為 高 階 語 言 (High-Level Language), 也 程 式 設 計 師 常 用 的 語 言 即 可

134 3-58 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 應 用 軟 體 應 用 軟 體 是 針 對 特 定 任 務 或 功 能 所 設 計 的 程 式 系 統 軟 體 只 是 賦 予 電 腦 硬 體 的 靈 魂, 必 須 藉 由 各 種 應 用 軟 體 的 支 援, 電 腦 才 能 充 分 展 現 它 的 效 用, 應 用 於 我 們 的 日 常 生 活 工 作 之 中 應 用 軟 體 依 使 用 者 使 用 的 方 式, 可 分 為 以 下 4 類 : 1. 多 媒 體 軟 體 多 媒 體 時 代 的 來 臨, 使 得 多 媒 體 產 品 也 愈 來 愈 受 消 費 者 的 喜 愛 電 腦 的 多 媒 體 軟 體 可 分 成 兩 類, 一 種 是 多 媒 體 編 輯 軟 體, 這 類 軟 體 可 將 各 種 文 字 圖 片 聲 音 影 像 整 合 在 一 起, 還 可 設 計 出 互 動 式 的 操 作 環 境, 依 使 用 者 的 操 作 而 有 不 同 的 情 節 或 變 化 目 前 流 行 的 有 : 會 聲 會 影 威 力 導 演 MediaStudioPro Flash 等 2. 文 書 處 理 軟 體 可 算 是 我 們 日 常 工 作 中 最 常 用 到 的 軟 體 了, 這 類 軟 體 可 協 助 我 們 製 作 各 種 文 件, 如 編 寫 報 告 製 作 海 報 卡 片 等 等 這 類 軟 體 的 代 表 產 品 有 :MircrosoftWord Openoffice.orgWriter 國 人 自 行 研 發 的 漢 書 等

135 第 三 章 系 統 整 合 篇 ( 監 測 系 統 構 成 ) 通 訊 軟 體 如 果 電 腦 要 與 別 台 電 腦 互 通 訊 息, 或 是 連 上 現 在 最 熱 門 的 網 際 網 路 (Internet), 除 了 要 加 裝 必 要 的 硬 體 設 備 ( 如 網 路 卡 數 據 機 ) 外, 通 訊 軟 體 更 是 不 可 缺 少 的 工 具 通 訊 軟 體 又 可 分 為 多 種 類 別, 例 如 網 頁 瀏 覽 軟 體 ( 如 IE Firefox) 即 時 傳 訊 軟 體 ( 如 MSN Messenger Yahoo! 奇 摩 即 時 通 訊 ) 傳 真 軟 體 ( 如 WinFax 傳 訊 威 龍 ) 等 4. 自 行 開 發 的 軟 體 (Tailor Software) 當 套 裝 軟 體 無 法 符 合 某 些 需 求 時, 而 特 別 量 身 打 造 的 軟 體, 例 如 有 些 企 業 會 委 託 軟 體 公 司 或 自 行 開 發 符 合 其 需 求 的 採 購 訂 單 管 理 系 統 人 事 薪 資 管 理 系 統 等 而 我 們 的 監 測 程 式, 一 般 均 屬 自 行 開 發 符 合 其 需 求 的 軟 體 亦 即 此 項 軟 體 而 使 用 的 語 言, 從 早 期 的 Fortran, 到 至 今 曾 流 行 過 的 還 有 C Pascal Java C++ 等 等 這 些 程 式 語 言 均 稱 為 高 階 語 言 (High-Level Language), 也 程 式 設 計 師 常 用 的 語 言

136 3-60 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務

137 第 四 章 工 程 實 務 篇 4-1 第 四 章 工 程 實 務 篇 從 本 篇 開 始, 我 們 將 要 介 紹 監 測 系 統 設 計 於 工 程 實 務 之 各 項 案 例, 這 些 案 例 的 設 計 均 具 有 一 定 之 代 表 性, 筆 者 也 針 對 案 例 稍 作 修 飾, 使 得 讀 者 可 參 酌 以 前 的 設 計 規 範 並 據 以 引 用, 並 再 依 個 人 之 案 件 情 況 略 作 增 修, 而 此 部 分 就 監 測 系 統 之 架 構 而 言 如 下 圖 : 本 篇 說 明 裝 設 區 域 量 測 項 目 監 測 元 件 現 地 監 測 站 監 測 / 控 中 心 結 構 物 本 體 周 邊 地 盤 振 動 結 構 強 度 傾 傾 / 沉 陷 結 構 強 度 兩 側 隧 道 土 水 壓 力 地 下 水 位 速 度 計 混 凝 土 應 變 計 鋼 筋 應 力 計 雙 軸 傾 斜 儀 應 變 計 動 態 模 擬 分 析 儀 土 水 壓 計 水 位 動 態 信 號 處 理 器 數 位 式 記 錄 器 SEMS 不 斷 電 系 統 語 音 通 報 系 統 傳 呼 遠 距 信 號 傳 輸 其 他 站 監 測 主 機 其 他 站 監 測 主 機 監 控 主 機 監 控 中 心 遠 端 控 制 ( 被 動 監 控 ) 相 關 人 員 長 期 長 監 期 控 監 示 控 意 示 圖 本 次 介 紹 中 亦 有 增 入 海 洋 及 環 工 部 分, 並 不 是 筆 者 撈 過 界, 而 是 筆 者 於 監 測 工 作 中, 恰 好 有 機 會 接 觸 到 此 兩 領 域, 故 手 邊 正 好 有 不 錯 的 資 料, 而 且 就 監 測 的 領 域 而 言, 各 種 工 程 監 測 的 技 術 是 相 通 的, 不 同 的 是 設 計 的 專 業 故 在 此 一 併 收 錄, 以 饗 讀 者

138 4-2 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 4.1 結 構 工 程 監 測 監 測 作 業 於 結 構 工 程 之 應 用 以 橋 梁 最 為 常 見, 雖 然 大 樓 亦 可 設 置 監 測 系 統, 但 目 前 除 了 配 合 工 程 開 挖 之 簡 易 監 測 ( 此 部 分 於 說 明 ) 及 部 分 捷 運 監 測 ( 此 部 分 於 本 章 第 五 節 說 明 ) 外, 數 量 均 不 多, 而 橋 梁 依 結 構 型 式 分 為 版 橋 (Slab Bridge) 梁 式 橋 (Girder-Type Bridge) 箱 型 橋 (Box Bridge) 拱 橋 (Arch Bridge) 桁 架 橋 (Truss Bridge) 懸 索 橋 (Suspension Bridge 或 稱 為 吊 橋 ) 斜 張 橋 (Cable-Stayed Bridge 或 稱 為 斜 拉 橋 ) 剛 架 橋 (Rigid Frame Bridge) 及 特 殊 型 式 橋 梁 而 於 監 測 作 業 則 將 其 中 做 重 點 分 類, 並 取 簡 支 及 斜 張 橋 作 範 例, 因 版 橋 (Slab Bridge) 梁 式 橋 (Girder-Type Bridge) 箱 型 橋 (Box Bridge) 主 要 部 分 可 參 考 簡 支 橋, 而 其 餘 則 可 參 考 斜 張 橋, 在 做 部 分 增 減 即 可, 現 說 明 如 下 : 簡 支 橋 監 測 範 例 說 明 簡 支 橋 不 論 新 蓋 或 改 建, 監 測 均 以 橋 體 為 主 體, 配 合 人 工 現 場 監 測 執 行 之 範 例 如 下 : 1. 橋 梁 照 片

139 第 四 章 工 程 實 務 篇 監 測 目 的 與 構 想 本 項 安 全 監 測 工 作 之 目 的 係 為 考 量 舊 有 橋 梁 於 交 通 維 持 階 段, 因 施 工 震 害 或 交 通 維 持 載 重 等 因 素, 發 生 危 及 行 車 安 全 之 變 位 沈 陷 傾 斜, 甚 至 落 橋 損 壞 等 情 形 前, 可 藉 由 監 測 系 統 提 供 預 警 而 得 以 及 時 因 應 防 範, 以 確 保 舊 有 橋 梁 之 安 全 性 與 使 用 性, 避 免 發 生 交 通 阻 斷 與 維 持 行 車 安 全 本 項 安 全 監 測 工 作 之 另 一 目 的 係 考 量 拆 除 既 有 基 礎 基 礎 近 接 施 工 及 安 全 支 撐 上 部 結 構 載 重 時, 若 因 本 工 程 之 開 挖 振 動 近 接 施 工, 造 成 鄰 近 橋 梁 結 構 及 建 築 物 之 沉 陷 與 傾 斜 時 得 以 預 警, 以 確 保 施 工 及 鄰 近 橋 梁 與 建 築 物 之 安 全

140 4-4 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 針 對 本 範 例 監 測 整 體 構 想 如 下 圖 示 : 裝 設 區 域 量 測 項 目 感 測 元 件 現 地 監 測 站 監 測 / 應 變 中 心 上 方 墩 柱 相 對 沉 陷 傾 斜 沉 陷 相 對 沉 陷 計 傾 斜 計 沉 陷 監 測 點 電 源 供 應 模 組 各 單 位 主 管 中 央 控 制 單 元 監 控 中 心 基 地 地 盤 群 樁 基 礎 支 撐 應 變 計 警 報 系 統 相 關 人 員 佐 證 工 具 現 場 量 測 傾 斜 沉 陷

141 第 四 章 工 程 實 務 篇 系 統 構 成 及 說 明 儀 器 及 構 件 規 格 數 量 用 途 安 裝 時 機 位 置 沉 陷 監 測 點 (Settlement Reference piont) 橋 面 版 上 A. 橋 面 版 監 測 點 圓 頭 鍍 鋅 鋼 釘 160 組 監 測 橋 面 版 沉 陷 工 程 施 工 前 中 及 量 完 成 後 穩 定 前 76 組 監 測 支 撐 及 鄰 近 支 撐 架 搭 架 完 成 各 墩 柱 近 時 地 盤 沉 陷 量 後, 立 即 進 行 支 撐 上 左 右 兩 側 B. 臨 時 支 撐 鋼 柱 沉 陷 點 錨 接 固 定 螺 絲 建 築 物 與 結 構 物 傾 斜 計 量 測 範 圍 :±5 度 以 76 組 監 測 橋 墩 於 施 工 墩 柱 支 撐 架 搭 架 完 各 墩 柱 左 兩 (TILTMETER) 構 件 ; 本 體, 保 護 上 期 間 傾 斜 之 狀 況 成 後, 工 程 施 工 側 蓋 支 承 架 及 固 定 構 件 前 中 及 完 成 後 穩 定 前 支 撐 應 變 計 構 件 ; 本 體 保 護 鈑 振 弦 式 142 組 監 測 H 型 鋼 梁 受 基 礎 開 挖 支 撐 架 設 支 撐 之 H 鋼 槽 鋼 防 護 電 纜 及 固 定 構 件 力 支 撐 之 變 化 即 開 始 量 測 以 槽 縱 外 側 兩 組 主 連 通 管 式 沉 陷 計 (Waterlevel 量 測 範 圍 :±50mm 42 組 自 動 監 測 開 挖 橋 墩 柱 支 撐 架 搭 架 完 進 行 施 工 墩 settlement Gauge) 精 度 :±1%F.S. 樑 之 沉 陷 狀 況 成 後, 工 程 施 工 柱 帽 樑 上 構 件 : 本 體 基 準 水 槽 前 中 及 完 成 後 穩 定 前 自 動 記 錄 警 報 系 統 監 測 頻 率 可 達 套 記 錄 告 警 儲 配 合 連 通 管 式 沉 陷 非 施 工 中 墩 構 件 : 警 告 裝 置 穩 壓 器 備 用 秒 一 次 可 自 行 變 更 存 列 印 計 進 行 柱 上 方 之 型 電 力 警 戒 及 行 動 值 可 輸 出 警 告 訊 號 樑 外 側 4. 自 動 化 沉 陷 計 連 接 系 統 示 意 圖 訊 號 線 警 報 系 統 基 準 水 槽 現 場 監 測 箱 基 準 水 槽 連 通 管 沉 陷 計 沉 陷 計 沉 陷 計 沉 陷 計 沉 陷 計 沉 陷 計

142 4-6 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 5. 現 場 照 片 現 場 監 測 機 箱 記 錄 器 擴 充 板 蓄 電 池 穩 壓 器 相 對 沉 陷 計 及 連 通 管

143 第 四 章 工 程 實 務 篇 斜 張 橋 監 測 範 例 說 明 斜 張 橋 等 其 他 結 構 因 屬 較 新 之 設 計, 故 在 監 測 要 求 上 比 一 般 經 常 設 計 之 簡 支 橋 類 型 來 的 複 雜, 茲 舉 例 如 下 : 1. 區 域 狀 況 橋 梁 全 景

144 4-8 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 2. 監 測 構 想 環 快 斜 張 橋 監 測 項 目 依 據 前 章 節 所 述 各 項 依 橋 梁 結 構 特 性 橋 址 環 境 施 工 及 營 運 維 護 考 量 系 統 規 劃 設 計 目 標 以 及 結 構 安 全 評 估 之 要 求 等, 其 設 計 監 測 之 物 理 量 應 包 含 以 下 各 項 : (1) 荷 載 源 : 風 荷 載 溫 度 荷 載 潛 變 交 通 荷 載 地 震 荷 載 等 (2) 系 統 特 性 : 靜 態 影 響 係 數 以 及 整 體 動 態 特 性 (3) 橋 梁 響 應 : 幾 何 形 狀 鋼 纜 張 力 以 及 應 力 應 變 分 佈 監 測 項 目 依 照 施 工 安 全 及 品 質 要 求, 並 考 量 結 構 之 力 學 特 性 與 設 計 分 析, 可 分 為 : 環 境 影 響 因 子 量 測 ; 橋 塔 變 形 位 移 及 加 速 度 ; 主 梁 變 形 位 移 及 加 速 度 ; 斜 張 鋼 纜 應 力 及 振 動 等 詳 細 之 監 測 項 目 及 目 的 說 明 如 下 : (1) 環 境 影 響 因 子 使 用 過 程 中 會 改 變 橋 梁 內 應 力 之 因 素, 除 了 活 荷 重 外, 針 對 沉 陷 潛 變 溫 度 場 銹 蝕 鬆 脫 地 震 風 壓 及 維 修, 亦 會 產 生 不 同 之 內 應 力 增 量 (2) 塔 柱 結 構 由 於 斜 張 鋼 纜 之 拉 力 集 中 於 上 塔 柱 處, 因 此

145 第 四 章 工 程 實 務 篇 4-9 上 塔 柱 處 將 有 較 大 之 局 部 應 力 集 中 橋 塔 整 體 之 傾 斜 度 絕 對 位 置 定 位 混 凝 土 之 裂 縫 乾 縮 潛 變 斜 張 鋼 纜 之 拉 力 效 應 振 動 模 態 分 析 等 均 為 監 測 之 重 點 為 求 了 解 橋 塔 混 凝 土 受 風 力 斜 張 鋼 纜 拉 力 變 化 地 震 力 等 影 響 下 之 應 力 應 變 關 係, 具 體 之 監 測 項 目 包 括 : (A) 塔 頂 絕 對 位 置 及 橋 塔 之 傾 斜 (B) 橋 塔 整 體 軸 向 及 側 向 空 間 變 形 (C) 橋 塔 混 凝 土 乾 縮 潛 變 及 溫 度 效 應 (D) 振 動 模 態 振 動 頻 率 及 阻 尼 等 動 態 效 應 (E) 塔 頂 之 風 速 量 測 (F) 主 塔 受 風 壓 力 量 測 (G) 斜 張 鋼 纜 拉 力 變 化 對 橋 塔 之 影 響 (H) 混 凝 土 溫 度 變 化 使 用 之 監 測 儀 器 有 : 動 靜 態 光 纖 應 變 計 大 氣 溫 溼 度 計 三 軸 加 速 度 計 鋼 纜 ( 腱 ) 張 力 計 等 (3) 橋 塔 橫 梁 結 構 橋 塔 橫 梁 連 結 兩 塔 柱 結 構, 主 要 須 保 持 橫 向 壓 力 及 塔 柱 搖 擺 時 造 成 之 端 點 彎 矩 內 應 力 監 測 項 目 包 括 :

146 4-10 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 (A) 混 凝 土 壓 應 力 (B) 端 點 彎 矩 (C) 預 力 鋼 腱 預 力 損 失 量 (D) 傾 斜 量 (E) 混 凝 土 溫 度 變 化 使 用 之 監 測 儀 器 有 : 動 靜 態 光 纖 應 變 計 大 氣 溫 溼 度 計 傾 斜 計 等 (4) 箱 型 主 梁 結 構 針 對 此 箱 型 鋼 梁 特 性, 施 工 中 之 溫 度 與 鋼 梁 節 塊 接 合 控 制 造 成 之 應 變 及 殘 餘 內 應 力 為 最 重 要 之 監 測 項 目 ; 此 外, 主 梁 之 撓 度 扭 轉 變 形 振 動 模 態 自 然 頻 率 阻 尼 係 數 橋 台 處 之 端 點 變 位 等 亦 為 監 測 之 重 點 具 體 之 監 測 項 目 包 括 : (A) 主 梁 斷 面 之 扭 轉 變 形 (B) 主 梁 之 振 動 模 態 自 然 頻 率 及 阻 尼 係 數 等 (C) 主 梁 於 橋 台 處 之 端 點 位 移 (D) 型 鋼 溫 度 變 化 量 測 (E) 主 梁 受 風 壓 力 風 速 及 風 向 量 測 使 用 之 監 測 儀 器 有 : 光 纖 應 變 計 大 氣 溫 溼 度 計 三 軸 加 速 度 計 及 風 速 風 向 計 等

147 第 四 章 工 程 實 務 篇 4-11 (5) 支 承 系 統 結 構 為 減 少 主 梁 受 風 力 及 車 輛 活 載 重 造 成 之 軸 向 位 移, 甚 或 發 生 地 震 時, 主 梁 產 生 過 大 之 剛 性 位 移, 故 主 梁 與 下 主 塔 結 構 間 採 雙 向 活 動, 以 止 震 塊 限 制 其 水 平 位 移 量 此 處 監 測 系 統 規 劃 以 確 保 功 能 性 為 主, 針 對 支 承 系 統 之 細 部 設 計, 安 裝 適 當 之 監 測 儀 器 (6) 斜 張 鋼 纜 結 構 斜 張 鋼 纜 拉 力 系 統 將 橋 梁 之 承 載 力 轉 換 至 橋 塔 與 主 梁 之 壓 應 力, 並 維 持 橋 梁 系 統 之 穩 定, 因 此 斜 張 鋼 纜 之 監 測 重 點 為 其 拉 力 之 監 測 與 受 風 力 影 響 之 振 動 情 形 針 對 錨 碇 箱 結 構, 因 其 受 斜 張 鋼 纜 集 中 之 高 拉 應 力 作 用, 同 時 可 能 受 溫 度 焊 接 及 銹 蝕 等 複 雜 因 素 影 響, 故 主 要 監 測 項 目 包 括 : (A) 斜 張 鋼 纜 之 拉 力 變 化 (B) 斜 張 鋼 纜 之 振 動 頻 率 (C) 錨 碇 端 之 應 變 變 化 量 (D) 錨 碇 端 溫 度 變 化 量 使 用 之 監 測 儀 器 有 : 動 態 光 纖 應 變 計 大 氣 溫 溼 度 計 鋼 纜 ( 腱 ) 張 力 計 等

148 4-12 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 3. 系 統 構 成 及 說 明 (1) 風 速 風 向 計 : 監 測 目 的 : 量 測 橋 址 環 境 之 風 速 風 向, 監 測 斜 張 鋼 纜 馳 振 動 臨 界 風 速 行 車 安 全 風 速 大 梁 風 場 穩 定 性 及 驗 證 橋 梁 風 振 理 論 風 速 風 向 計 規 劃 表 安 裝 位 置 數 量 規 格 單 側 橋 塔 柱 頂 端 1 個 1/4, 3/4 橋 面 版 處 2 個 合 計 3 個 Wind Speed Range: 0-70 m/s Resolution: 0.1 m/s Accuracy:±0.1 m/s at,0 5 m/s Wind Direction Range: mechanical Resolution: 1 ( 實 際 裝 設 位 置 得 依 現 場 狀 況 及 監 測 單 位 需 求 酌 予 調 整 )

149 第 四 章 工 程 實 務 篇 4-13 (2) 相 對 位 移 計 : 監 測 目 的 : 監 測 主 梁 在 地 震 與 日 常 荷 載 作 用 下, 重 要 節 點 之 間 的 相 對 變 位, 包 括 : 兩 伸 縮 縫 梁 底, 大 梁 與 邊 跨 帽 梁 接 合 處 ; 大 梁 與 主 塔 接 合 處 針 對 側 向 變 位 進 行 量 測, 提 供 警 戒 參 考 依 據 相 對 位 移 計 規 劃 表 安 裝 位 置 數 量 規 格 主 梁 中 央 及 兩 端 伸 縮 縫 梁 底 ( 共 3 處, 每 處 2 方 向 - 橋 軸 向 橫 向 ) 合 計 6 個 6 個 Range: 240mm(minimum) Output: ± 10VDC Linearity: <0.25%FS Hysteresis: <0.01%FS Operating temperature:0~ 70 C Input power: ± 15VDC ( 實 際 裝 設 位 置 得 依 現 場 狀 況 及 監 測 單 位 需 求 酌 予 調 整 )

150 4-14 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 (3) 光 纖 應 變 計 - 混 凝 土 鋼 錨 座 鋼 箱 梁 內 部 斜 張 鋼 纜 監 測 目 的 : (A) 混 凝 土 : 量 測 塔 柱 受 溫 度 外 力 等 因 素 所 造 成 之 變 形, 可 對 混 凝 土 長 期 之 乾 縮 潛 變, 進 行 量 測 及 評 估 (B) 鋼 錨 座 : 觀 測 鋼 錨 座 應 變 變 化 量, 作 為 錨 座 疲 勞 評 估 參 考 依 據 (C) 鋼 箱 梁 內 部 : 觀 測 鋼 箱 梁 內 部 應 變 變 化 量 (D) 斜 張 鋼 纜 : 監 測 全 橋 所 有 斜 張 鋼 纜 索 力 使 用 光 纖 應 變 計 量 測 應 變, 應 考 慮 溫 度 效 應 光 纖 應 變 計 規 劃 表 安 裝 位 置 數 量 規 格 鋼 箱 梁 內 部 A3 A7 J2 J6 處 4 斷 面, 每 斷 面 8 個 A1 A7 A12 J1 J7 J12 鋼 錨 座 雙 側 佈 設, 每 處 3 個 ( 實 際 位 置 應 依 業 主 指 示, 並 經 監 測 審 查 單 位 確 認 ) 上 塔 柱 中 塔 柱 Deck 處 之 塔 柱 下 塔 柱, 每 斷 面 4 個 斜 張 鋼 纜, 距 鋼 橋 面 版 3 公 尺 處 32 個 表 面 型 光 纖 應 變 計 Range: ±2000 µ strain Resolution:1 µstrain 36 個 32 個 52 個 合 計 152 個 Operation Temperature:-20~80 C Thermal compensation by every temperature sensors anywhere in the installation ( 實 際 裝 設 位 置 得 依 現 場 狀 況 及 監 測 單 位 需 求 酌 予 調 整 )

151 第 四 章 工 程 實 務 篇 4-15 (4) 傾 斜 計 : 監 測 目 的 : 監 測 主 塔 橫 梁 處 之 變 形 傾 斜, 作 為 整 體 橋 梁 結 構 安 全 狀 態 評 估 指 標, 及 分 析 監 測 資 料 間 相 互 校 驗 之 參 考 依 據 傾 斜 計 規 劃 表 安 裝 位 置 數 量 規 格 橋 塔 之 上 橫 梁 中 橫 梁 下 橫 梁 ( 可 同 時 進 行 橋 軸 向 及 橋 橫 向 之 傾 斜 量 量 測 ) 3 個 合 計 3 個 Range:+/- 5 Resolution:< Linearity:<±0.02 degree Sensitivity:>300 mv/degree Accuracy<0.05%( 或 1 µrad) Repetetivity:better than 0.02% Operating temperature:-20 C to 80 C Shock resistance:up to 1500 gal ( 實 際 裝 設 位 置 得 依 現 場 狀 況 及 監 測 單 位 需 求 酌 予 調 整 )

152 4-16 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 (5) 大 氣 溫 溼 度 計 : 監 測 目 的 : 紀 錄 塔 頂 環 境 溫 度 及 溼 度 變 化 狀 況, 以 了 解 各 項 量 測 數 據 與 環 境 因 素 之 相 關 性 大 氣 溫 溼 度 計 規 劃 表 安 裝 位 置 數 量 規 格 單 側 橋 塔 柱 頂 端 1 個 合 計 1 個 Temperature Range:-20 C~80 C(extensible) Accuracy:±0.3 C(0 C) Output:0~1VDC Humidity Range:0~100%RH Accuracy:±2%RH(20 C) Output:0~1VDC Operating temperature:-20 C to 50 C ( 實 際 裝 設 位 置 得 依 現 場 狀 況 及 監 測 單 位 需 求 酌 予 調 整 )

153 第 四 章 工 程 實 務 篇 4-17 (6) 溫 度 計 : 監 測 目 的 : 紀 錄 結 構 體 溫 度 變 化 狀 況, 以 了 解 結 構 體 各 項 反 應 與 溫 度 之 相 關 性 溫 度 計 規 劃 表 安 裝 位 置 數 量 規 格 鋼 箱 梁 橫 隔 板 ( 跨 中 央 ) 測 溫 度 梯 度 5 處 ;A4 13 個 A9 J4 J9 處 箱 梁 內 上 下 翼 版 共 8 處 斜 張 鋼 纜 試 體, 5 個 均 佈 設 置 5 處 合 計 8 個 Temperature Range:-20 C~80 C (extensible) Accuracy:±0.3 C(0 C) Output:0~1VDC ( 實 際 裝 設 位 置 得 依 現 場 狀 況 及 監 測 單 位 需 求 酌 予 調 整 )

154 4-18 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 (7) 全 球 定 位 系 統 (GPS): 儀 器 特 性 :GPS 為 一 長 效 且 完 全 自 動 化 之 遠 距 量 測 系 統, 利 用 精 密 之 解 算 能 力 即 可 得 到 相 當 精 準 之 基 線 長 度, 同 時 藉 由 與 一 固 定 參 考 點 之 比 對 及 統 計 解 算, 可 得 觀 測 點 變 位 監 測 目 的 : 量 測 觀 測 點 三 維 空 間 絕 對 位 置, 協 助 研 判 及 評 估 主 塔 混 凝 土 乾 縮 潛 變 橋 墩 沈 陷 等 因 素, 地 震 力 擾 動 後 橋 體 的 結 構 形 變, 以 作 為 警 戒 值 研 判 設 定 之 參 考 依 據 GPS 規 劃 表 安 裝 位 置 數 量 規 格 Base Line:10 km (Max). 單 側 橋 塔 柱 頂 端 1 個 Resolution: 觀 測 箱 1 個 ( 固 定 參 考 點 ) 合 計 2 個 ±5mm +1ppm (Horizontal) ±10mm +1ppm (Vertical) Operation Temp:-30 C ~+70 C ( 實 際 裝 設 位 置 得 依 現 場 狀 況 及 監 測 單 位 需 求 酌 予 調 整 )

155 第 四 章 工 程 實 務 篇 4-19 (8) 光 纖 加 速 度 計 (I): 監 測 目 的 : 用 於 觀 測 橋 梁 地 震 反 應 車 行 荷 載 反 應 及 橋 面 版 風 力 穩 定 性 儀 器 量 測 橋 體 結 構 受 地 震 車 行 荷 載 以 及 風 荷 載 作 用 下 之 加 速 度 反 應 歷 時 資 料, 量 測 數 據 用 以 分 析 橋 體 地 震 動 態 行 為 模 態 行 為 橋 面 風 顫 振 監 測 及 結 構 健 康 診 斷 系 統 識 別 主 塔 : 光 纖 加 速 度 計 (I) 規 劃 表 安 裝 位 置 數 量 規 格 3D 加 速 度 計 於 單 側 上 中 下 塔 柱 Optical technology 3 個 共 9 channels Frequency Range:0 to 40Hz Acceleration range:±2000 gal Sensitivity:0.7~0.9 pm / gal 1D 加 速 度 計 於 單 側 上 中 下 塔 柱 ( 與 3 個 共 3 channels Operation temperature : 3D 裝 設 位 置 對 稱 ) 鋼 橋 版 : 3D 加 速 度 計 於 單 側 4 個 共 12 channels A3 A7 J2 J6 4 處 1D 加 速 度 計 於 單 側 4 處 ( 與 3D 裝 設 位 置 對 4 個 共 4 channels 稱 ) 兩 側 邊 跨 ( 橋 墩 ) 基 礎 處 : 裝 設 3D 加 速 度 2 個 共 6 channels 計 各 1 自 由 場 ( 觀 測 箱 ):3D 1 個 共 3 channels 加 速 度 計 1 合 計 3D: 10 個 共 30 channels 1D: 7 個 共 7 channels -20~80 C Resolution:4~9 pm ( 實 際 裝 設 位 置 得 依 現 場 狀 況 及 監 測 單 位 需 求 酌 予 調 整 )

156 4-20 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 (9) 光 纖 加 速 度 計 (II): 監 測 目 的 : 用 於 觀 測 斜 張 鋼 纜 風 力 穩 定 性 光 纖 加 速 度 計 (II) 規 劃 表 安 裝 位 置 數 量 規 格 斜 張 鋼 纜 :3D 加 Optical technology 速 度 計 於 A1 Frequency Range:0 to 40Hz 6 個 共 18 channels A7 A12 J1 J7 Acceleration range:±2000 gal J12 6 條 斜 張 鋼 纜 合 計 6 個 共 18 channels Sensitivity:0.7~0.9 pm / gal Operation temperature: -20 to 80 C Resolution:4~9 pm ( 實 際 裝 設 位 置 得 依 現 場 狀 況 及 監 測 單 位 需 求 酌 予 調 整 )

157 第 四 章 工 程 實 務 篇 4-21 (10) 鋼 纜 ( 腱 ) 張 力 計 : 監 測 目 的 : (A) 用 於 量 測 斜 張 鋼 纜 張 力 拉 力, 分 析 斜 張 鋼 纜 拉 力 與 振 動 頻 率 關 係, 並 作 為 地 震 前 後 預 力 鬆 弛 及 與 錨 座 疲 勞 評 估 依 據 (B) 量 測 混 凝 土 主 塔 內 預 力 鋼 絞 線 張 力 變 化, 及 分 析 震 前 震 後 主 塔 損 傷 評 估 鋼 纜 ( 腱 ) 張 力 計 規 劃 表 安 裝 位 置 數 量 規 格 斜 張 鋼 纜 雙 索 面 A1 A7 A12 J1 J7 J12 近 主 梁 側 錨 碇 端 位 置 A12 J12 錨 碇 之 塔 柱 處, 每 斷 面 4 個 12 個 8 個 合 計 20 個 (Elasto-Magnetic Sensor, EM Sensor) Accuracy:3% of cable force Acquisition frequency > 0.1 Hz (static measurements) Temperature calibration is required Force calibration per cable is required Temperature range:-20 C / +80 C No force shall apply on the sensors ( 實 際 裝 設 位 置 得 依 現 場 狀 況 及 監 測 單 位 需 求 酌 予 調 整 )

158 4-22 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 4. 自 動 化 系 統 示 意 圖 自 動 化 系 統 示 意 圖

159 5. 系 統 設 備 接 線 示 意 圖 第 四 章 工 程 實 務 篇 4-23

160 4-24 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 6. 現 場 照 片 鋼 纜 ( 腱 ) 張 力 計 預 埋 塔 頂 風 向 風 速 計 安 裝

161 4.2 大 地 工 程 監 測 第 四 章 工 程 實 務 篇 4-25 大 地 工 程 是 所 有 工 程 領 域 中 應 用 監 測 最 普 遍 也 最 廣 泛 的, 因 土 壤 為 非 均 質 等 向 性 材 料, 且 具 有 記 憶 性 及 獨 特 的 有 效 應 力, 故 大 地 工 程 上 所 有 理 論 也 經 常 以 監 測 做 驗 證, 以 下 茲 分 成 隧 道 開 挖 邊 坡 及 壩 工 四 大 項 舉 例 說 明 如 下 : 隧 道 監 測 範 例 說 明 隧 道 屬 部 分 結 構 部 分 大 地 及 地 質, 但 因 專 技 考 試 大 地 工 程 有 此 科 目, 故 在 此 列 於 大 地 工 程, 隧 道 又 分 為 岩 石 隧 道 與 土 層 隧 道, 因 土 層 隧 道 監 測 較 岩 石 隧 道 為 複 雜, 故 本 處 選 擇 以 都 市 潛 盾 隧 道 為 範 例 1. 區 域 狀 況 本 標 潛 盾 鑽 掘 隧 道 穿 越 機 場 下 方 區 段 ( 如 下 圖 ), 由 於 受 限 於 機 場 作 業 限 制 之 規 定, 監 測 作 業 特 採 以 自 動 化 記 讀 及 傳 輸 之 自 動 化 監 測 系 統, 並 輔 以 夜 間 機 場 關 閉 後 至 翌 日 機 場 開 啟 前 之 人 工 觀 測, 以 降 低 機 場 作 業 限 制 之 影 響, 並 確 保 施 工 之 安 全

162 4-26 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 2. 監 測 構 想 (1) 監 測 目 的 監 測 系 統 設 置 之 目 的 在 觀 測 整 個 大 地 環 境 之 變 化 情 形, 如 地 層 或 地 表 之 垂 直 及 水 平 位 移 地 層 應 力 變 化 土 壤 孔 隙 水 壓 之 變 化 等, 以 提 供 潛 盾 隧 道 施 工 單 位 預 先 調 整 相 關 施 工 參 數, 與 採 行 應 變 措 施 避 免 損 害 地 面 設 施 建 物 或 管 纜 設 施 ; 更 重 要 的 是 可 藉 監 測 系 統 所 得 之 觀 測 資 料 進 行 回 饋 分 析, 預 估 潛 盾 隧 道 即 將 施 工 區 段 地 層 之 可 能 變 化 及 其 影 響 範 圍

163 第 四 章 工 程 實 務 篇 4-27 (2) 監 測 系 統 之 種 類 及 裝 設 目 的 為 獲 得 潛 盾 施 工 時 所 需 之 足 夠 資 訊, 本 區 段 須 佈 置 足 夠 之 監 測 儀 器, 以 下 就 本 區 段 安 全 監 測 系 統 之 種 類 及 裝 設 目 的 說 明 如 下 : (A) 地 層 側 向 變 位 觀 測 --- SIS 土 中 傾 度 管 於 土 壤 中 裝 設 傾 度 管, 施 工 期 間 以 傾 度 儀 量 測 其 變 形 與 撓 曲 程 度, 以 分 析 研 判 土 層 之 穩 定 性 (B) 地 層 垂 直 變 位 觀 測 --- EXM 多 點 式 伸 縮 儀 於 隧 道 施 工 影 響 範 圍 內 之 指 定 位 置 裝 設 多 點 式 伸 縮 儀 及 沉 陷 觀 測 點, 以 觀 測 施 工 時 引 致 周 圍 地 層 垂 直 變 位 量 (C) 地 表 沉 陷 點 ---SM 地 面 沉 陷 點 SSI 淺 式 沉 陷 點 設 於 隧 道 施 工 影 響 範 圍 內, 以 觀 測 施 工 時 地 表 之 沉 陷 變 化 (D) 土 中 水 壓 力 觀 測 --- ELP 電 子 式 水 壓 計 於 指 定 位 置 安 裝 轉 換 器 式 水 壓 計 ( 電 子 式 水 壓 計 ), 目 的 在 了 解 潛 盾 推 力 與 所 激 發 超 額 孔 隙 水 壓 力 間 之 關 係, 以 及 隧 道 上 方 可 能 發 生 壓 密 沉 陷 之 隧 道 長 期 行 為

164 4-28 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 (E) 建 物 及 道 路 沉 陷 觀 測 點 --- SB 隧 道 鑽 掘 時 可 能 引 起 鄰 近 建 築 物 及 機 場 跑 道 滑 行 道 面 之 沉 陷, 於 鄰 近 建 築 物 機 場 跑 道 滑 行 道 停 機 坪 地 面 等 機 場 設 施 上 裝 設 有 沉 陷 觀 測 點, 於 施 工 期 間 利 用 水 準 儀 量 測 其 沉 陷 量, 作 為 了 解 潛 盾 施 工 對 地 面 沉 陷 及 鄰 房 安 全 之 重 要 指 標 惟 受 限 航 站 規 定, 機 場 主 要 設 施 之 鋪 面 僅 能 以 噴 漆 標 記 觀 測 點 之 點 位 位 置, 如 主 跑 道 滑 行 道 (AR-4000 鋪 面 ) 以 黑 色 噴 漆 標 記, 停 機 坪 之 剛 性 混 凝 土 則 以 黃 色 噴 漆 標 記 (F) 鄰 近 房 屋 傾 斜 觀 測 --- TI 房 屋 傾 斜 計 於 鄰 近 建 築 物 上 裝 設 傾 斜 盤, 施 工 期 間 以 房 屋 傾 斜 儀 量 測 該 建 築 物 之 傾 斜 狀 況, 作 為 鄰 房 傾 斜 控 制 之 重 要 指 標 (G) 隧 道 襯 砌 環 片 相 對 位 移 觀 測 --- CP 收 斂 點 於 隧 道 襯 砌 環 片 上 之 指 定 位 置, 每 處 裝 設 收 斂 觀 測 點 四 個, 以 觀 測 隧 道 直 徑 之 變 化 狀 況

165 第 四 章 工 程 實 務 篇 系 統 構 成 及 說 明 穿 越 松 山 機 場 區 段 監 測 儀 器 共 計 配 置 有 10 個 監 測 斷 面, 其 中 包 括 A 型 監 測 斷 面 2 個 ; B 型 監 測 斷 面 8 個 A 型 斷 面 主 為 要 為 配 置 11 個 淺 式 沉 陷 點 (SSI), 分 別 於 上 下 行 隧 道 中 心 處 及 兩 隧 道 中 間 地 面 上 配 置 淺 式 沉 陷 點, 其 餘 八 個 則 配 置 於 隧 道 兩 翼 分 別 距 中 心 4 公 尺 7.5 公 尺 15 公 尺 及 25 公 尺 處 ; B 型 斷 面 為 位 於 上 下 行 隧 道 中 心 線 上 方 裝 設 多 點 式 伸 縮 儀 (EXM), 每 個 孔 位 測 讀 2 或 3 個 深 度 之 地 中 沉 陷 量, 最 深 之 測 讀 位 置 位 於 隧 道 上 緣 1 公 尺 處, 其 餘 則 比 照 A 型 設 置 9 個 淺 式 沉 陷 點 (SSI), 如 圖 4.1 所 示 潛 盾 隧 道 自 濱 江 街 通 風 豎 井 南 側 發 進 至 松 山 機 場 站 (BR1 站 ) 為 止, 共 計 配 置 九 個 地 面 型 沉 陷 監 測 斷 面, 其 中 於 濱 江 街 發 進 端 至 進 入 機 場 主 跑 道 下 方 約 300 公 尺 之 距 離 內 配 置 五 個 地 面 型 沉 陷 監 測 斷 面, 後 經 專 家 學 者 諮 詢 委 員 會 建 議 增 設 一 個 監 測 斷 面 及 地 中 傾 度 管 乙 處, 另 施 工 單 位 於 發 進 端 13 環 至 43 環 處 增 設 地 面 沉 陷 點 七 個 斷 面 計 35 處, 故 可 藉 由 這 些 監 測 斷 面 之 觀 測 結 果 修 正 潛 盾 施 工 之 相 關 參 數, 以 降 低 潛 盾 作 業 對 主 跑 道 區 之 影 響

166 4-30 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 表 4.1: 松 山 機 場 穿 越 段 自 動 化 及 人 工 監 測 系 統 儀 器 數 量 總 表 圖 4.1: 隧 道 監 測 斷 面 配 置 型 式 A 型 及 B 型

167 圖 4.2: 自 動 化 監 測 系 統 架 構 佈 置 圖 第 四 章 工 程 實 務 篇 自 動 化 系 統 示 意 圖

168 4-32 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 圖 4.3: 自 動 化 監 測 系 統 通 報 機 制 流 程 圖

169 第 四 章 工 程 實 務 篇 現 場 照 片 潛 盾 機 鑽 掘 通 過 機 場 重 要 設 施 下 方 時 地 面 之 即 時 監 測 ( 以 交 通 錐 於 鋪 面 上 標 示 潛 盾 機 之 對 應 位 置 )

170 4-34 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 開 挖 工 程 開 挖 工 程 目 前 已 有 規 範 可 供 參 考, 茲 依 內 政 部 營 建 署 之 建 築 物 基 礎 構 造 設 計 規 範 第 八 章 說 明 如 下 : 1. 區 域 形 式 一 般 區 域 平 面 圖 約 如 下 圖 所 示 : 而 以 支 撐 開 挖 為 例, 其 剖 面 圖 約 略 如 下 : 露 出 冠 梁 200 水 位 觀 測 孔 測 斜 管 荷 重 計 應 力 應 變 計

171 第 四 章 工 程 實 務 篇 監 測 構 想 (1) 目 的 基 地 開 挖 宜 利 用 適 當 之 儀 器, 量 測 開 挖 前 後 擋 土 結 構 系 統 地 層 及 鄰 近 結 構 物 等 之 變 化, 以 維 護 開 挖 工 程 及 鄰 近 結 構 物 之 安 全 監 測 資 料 可 作 為 補 強 措 施 緊 急 災 害 處 理 及 責 任 鑑 定 之 依 據 解 說 開 挖 安 全 監 測 對 基 地 開 挖 而 言, 其 目 的 可 以 簡 單 說 明 如 以 下 各 項 : (A) 設 計 條 件 之 確 認 : 由 觀 測 所 得 結 果 與 設 計 採 用 之 假 設 條 件 比 較, 可 瞭 解 該 工 程 設 計 是 否 過 於 保 守 或 冒 險, 另 外 可 適 時 提 供 有 關 工 程 變 更 或 補 救 處 理 所 需 之 參 數 (B) 施 工 安 全 之 掌 握 : 在 整 個 開 挖 過 程 中, 監 測 系 統 可 以 隨 時 反 應 出 有 關 安 全 措 施 之 行 為 訊 息, 作 為 判 斷 施 工 安 全 與 否 之 指 標, 具 有 預 警 功 效 必 要 時 可 做 為 補 強 措 施 及 緊 急 災 害 處 理 之 依 據 (C) 長 期 行 為 之 追 蹤 : 對 於 特 殊 重 要 之 建 築 物 於 完 工 後, 仍 可 保 留 部 份 安 全 監 測 系 統 繼 續 作 長 期 之 觀 測 追 蹤 如 地 下 水 位 的 變 化 基 礎 沉 陷 等 現 象, 是 否 超 出 設 計 值 此 外, 長 期 之 觀 測 追 蹤 結 果 亦 可 做 為 鑑 定 建 築 物 破 壞 原 因 之 參 考 資 料

172 4-36 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 (D) 責 任 鑑 定 之 佐 證 : 基 礎 開 挖 導 致 鄰 近 結 構 物 或 其 它 設 施 遭 波 及 而 損 害, 由 監 測 系 統 所 得 之 資 料, 可 提 供 相 當 直 接 的 技 術 性 資 料 以 為 責 任 鑑 定 之 參 考, 以 迅 速 解 決 紛 爭, 使 工 程 進 度 不 致 受 到 不 利 之 影 響 (E) 相 關 設 計 之 回 饋 : 對 於 基 礎 開 挖 擋 土 安 全 設 施 之 理 論, 至 今 仍 難 以 做 妥 善 圓 滿 之 模 擬 ; 因 此, 一 般 基 礎 開 挖 擋 土 安 全 之 設 施 與 施 工, 工 程 經 驗 往 往 佔 有 舉 足 輕 重 的 地 位, 而 工 程 經 驗 皆 多 半 由 監 測 系 統 所 獲 得 之 資 料 整 理 累 積 而 成 所 以 監 測 系 統 觀 測 結 果 經 由 整 理 歸 納 及 回 饋 分 析 過 程, 可 了 解 擋 土 設 施 之 安 全 性 及 其 與 周 遭 地 盤 之 互 制 行 為, 進 而 修 正 設 計 理 論 及 方 法, 提 升 工 程 技 術 (2) 監 測 系 統 之 設 置 基 礎 開 挖 之 設 計 若 遇 下 列 情 形 時, 應 配 合 基 礎 開 挖 工 作 之 進 行 設 置 監 測 系 統 : (A) 經 大 地 工 程 學 理 及 經 驗 分 析, 結 果 顯 示 難 以 確 定 開 挖 所 致 之 影 響 者 (B) 相 臨 基 地 曾 因 類 似 規 模 之 開 挖 及 施 工 方 法 而 發 生 災 害 或 糾 紛 者 (C) 開 挖 影 響 範 圍 內 之 地 層 軟 弱 或 其 他 相 關 條 件 ( 如 高 靈 敏 度 高 水 位 差 流 砂 現

173 第 四 章 工 程 實 務 篇 4-37 象 等 ) 欠 佳 者 (D) 開 挖 影 響 範 圍 內 有 供 公 眾 使 用 之 建 築 物 古 蹟 或 其 他 重 要 建 築 物 者 (E) 鄰 近 結 構 物 及 設 施 等 現 況 條 件 欠 佳 或 對 沉 陷 敏 感 者 (F) 於 坡 地 進 行 大 規 模 開 挖 時 (G) 將 開 挖 擋 土 壁 作 為 永 久 性 結 構 物 使 用, 而 於 施 工 期 間 有 殘 餘 應 力 過 高 或 變 位 過 大 之 顧 慮 者 解 說 本 節 所 列 各 項 為 一 般 常 見 之 情 況, 其 中 第 (7) 項 更 常 見 於 一 般 房 屋 建 築 物, 目 前 常 以 連 續 壁 做 為 基 礎 開 挖 時 之 臨 時 擋 土 結 構, 於 地 下 結 構 物 完 成 後, 則 做 為 永 久 擋 土 結 構 ; 連 續 壁 經 開 挖 及 支 撐 過 程, 若 產 生 過 高 的 殘 餘 應 力 及 變 形 時, 必 須 再 度 檢 核 其 是 否 做 為 永 久 結 構 牆 之 適 用 性 (3) 監 測 規 劃 監 測 工 作 應 依 開 挖 深 度 土 層 構 造 及 土 壤 性 質 地 下 水 位 水 壓 及 水 流 情 形 施 工 時 間 長 短 擋 土 結 構 型 式 支 撐 型 式 開 挖 及 支 撐 步 驟 施 工 困 難 度 開 挖 區 四 周 環 境 等 因 素, 做 適 當 之 規 劃 與 設 計

174 4-38 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 解 說 監 測 系 統 之 規 劃 及 設 計 應 根 據 其 擋 土 支 撐 系 統 之 設 計 理 念, 並 參 酌 施 工 方 式 施 工 環 境 及 可 引 用 之 監 測 儀 器 性 能, 綜 合 考 量, 規 劃 及 設 計 出 適 當 的 監 測 系 統 其 規 劃 設 計 要 領 簡 述 如 下 : (A) 監 測 參 數 之 選 定 : 基 本 考 慮 為 開 挖 工 程 施 工 安 全 之 掌 握 所 需 之 資 料, 一 般 包 括 : (a) 地 下 水 位 及 水 壓 (b) 土 壓 力 及 支 撐 系 統 荷 重 (c) 擋 土 結 構 變 形 及 應 力 變 化 (d) 開 挖 區 地 盤 之 穩 定 性 (e) 開 挖 區 外 圍 之 地 表 沉 陷 (f) 鄰 近 結 構 物 與 地 下 管 線 等 設 施 之 位 移 沉 陷 量 及 傾 斜 量 (g) 鄰 近 結 構 物 安 全 鑑 定 所 需 之 資 料 ( 如 結 構 物 之 裂 縫 寬 度 等 ) (B) 各 項 參 數 在 施 工 過 程 之 行 為 預 測 : 設 計 單 位 依 據 其 設 計 原 理 與 假 設 之 施 工 條 件, 預 測 各 項 參 數 之 最 大 可 能 值 以 決 定 各 該 項 監 測 參 數 之 量 測 範 圍 ; 同 時 預 測 施 工 各 階 段 各 項 參 數 之 演 變, 以 為 擬 訂 監 測 管 理 值 之 參 考

175 第 四 章 工 程 實 務 篇 4-39 (C) 各 種 儀 器 設 置 地 點 設 置 時 機 之 決 定 (D) 儀 器 規 格 之 決 定 (E) 儀 器 裝 設 施 工 規 範 之 擬 訂 (F) 儀 器 測 讀 正 確 性 之 檢 核 方 法 與 程 序 之 制 定 (G) 監 測 頻 率 最 低 要 求 之 決 定 (H) 監 測 管 理 值 之 研 擬 : 管 理 值 擬 訂 須 考 慮 下 列 因 素 : (a) 工 程 規 模 與 工 期 (b) 設 計 參 數 之 不 確 定 性 (c) 環 境 的 複 雜 性 (d) 地 下 管 線 分 佈 鄰 房 現 況 及 基 礎 特 性 (e) 公 共 關 係 鄰 房 心 態 及 反 應 (I) 提 示 施 工 單 位 應 於 施 工 前 辦 理 之 事 項 : 設 計 者 應 就 其 設 計 上 之 特 殊 考 慮 因 素 及 設 計 上 未 能 充 份 考 量 之 事 項 加 以 整 理, 而 期 望 施 工 單 位 於 施 工 前 辦 理 之 事 宜, 如 補 充 地 質 調 查 地 下 管 線 調 查 鄰 房 現 況 調 查 或 鑑 定 3. 系 統 構 成 及 說 明 (1) 監 測 項 目

176 4-40 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 安 全 監 測 之 項 目 一 般 包 括 下 列 各 項, 可 視 現 場 條 件 及 設 計 需 求 作 適 當 之 選 擇 (A) 開 挖 區 四 周 之 土 壤 側 向 及 垂 直 位 移 (B) 開 挖 區 底 部 土 壤 之 垂 直 及 側 向 位 移 (C) 鄰 近 結 構 物 及 公 共 設 施 之 垂 直 位 移 側 向 位 移 及 傾 斜 角 等 (D) 開 挖 影 響 範 圍 內 之 地 下 水 位 及 水 壓 (E) 擋 土 設 施 之 受 力 及 變 位 (F) 支 撐 系 統 之 受 力 與 變 形 (2) 配 置 原 則 及 監 測 頻 率 各 監 測 項 目 之 監 測 點 配 置 數 量 及 監 測 頻 率 應 符 合 一 般 大 地 工 程 學 理 及 經 驗 分 析 研 判 之 需 要, 並 以 可 充 分 維 護 基 礎 開 挖 及 鄰 近 結 構 物 設 施 等 之 安 全 為 規 劃 原 則 解 說 監 測 頻 率 之 決 定, 通 常 考 慮 於 不 同 的 施 工 階 段 各 項 監 測 資 料 須 取 得 之 頻 次, 原 則 上 需 配 合 施 工 並 能 取 得 足 夠 資 料 以 供 研 判 分 析 之 用 下 表 為 一 般 建 築 開 挖 工 程 監 測 頻 率 之 案 例, 可 供 參 考

177 第 四 章 工 程 實 務 篇 4-41 監 測 項 目 儀 器 名 稱 儀 器 個 數 監 測 頻 率 每 逢 基 地 挖 土 前 後, 支 撐 擋 土 結 構 體 變 形 及 傾 斜 傾 度 管 處 施 加 預 力 及 拆 除 前 後 : 平 時 每 週 一 次, 開 挖 階 段 每 週 至 少 二 次, 必 要 時 隨 時 觀 測 地 下 水 位 及 水 壓 水 壓 式 水 壓 計 水 位 觀 測 井 支 支 平 時 每 週 二 次, 抽 水 時 每 天 一 次 平 時 每 週 二 次, 必 要 時 每 天 二 次 開 挖 面 隆 起 量 隆 起 桿 支 開 挖 階 段 每 天 至 少 一 次, 平 時 每 週 二 次 支 撐 應 力 及 應 變 振 動 式 應 變 計 個 每 天 一 次 道 路 及 建 築 物 沉 陷 量 沉 陷 觀 測 釘 個 平 時 每 週 一 次, 必 要 時 隨 時 觀 測 筏 式 基 礎 沉 陷 量 沉 陷 觀 測 釘 個 每 層 澆 築 混 凝 土 前 後, 平 時 每 十 天 一 次 擋 土 壁 鋼 筋 應 力 鋼 筋 計 支 基 地 開 挖 時 每 天 一 次, 平 時 每 週 二 次

178 4-42 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 4. 自 動 化 系 統 示 意 圖 開 挖 監 測 雖 屬 發 展 成 熟 及 有 規 範 之 監 測, 但 因 考 量 如 下 因 素 : (1) 施 工 地 點 均 在 都 會 區, 監 測 人 員 到 達 較 易 (2) 數 據 分 析 因 案 例 較 多, 不 需 全 自 動 亦 可 判 讀 (3) 施 工 動 線 不 易 架 設 自 動 化, 如 為 全 無 線 系 統 則 成 本 高 昂 (4) 施 工 單 位 成 本 考 量 故 自 動 化 案 例 反 而 較 少 茲 舉 自 動 化 系 統 示 意 圖 如 下 : 自 動 化 系 統 示 意 圖

179 第 四 章 工 程 實 務 篇 現 場 照 片 水 壓 計 傾 度 盤

180 4-44 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 邊 坡 監 測 邊 坡 的 監 測 是 一 門 發 展 很 快 的 地 工 技 術 之 一 監 測 的 主 要 方 式 在 計 測 或 監 測 現 場 的 變 形 位 移 或 現 場 的 應 力 或 水 壓 狀 況 而 其 目 的 在 保 障 人 車 之 安 全 1. 監 測 系 統 構 成 發 展 及 概 況 邊 坡 監 測 系 統 之 構 成 大 致 從 早 期 之 接 觸 式 及 電 子 式, 如 圖 : 圖 : 早 期 邊 坡 監 測 技 術 發 展 示 意 圖 發 展 至 今 有 增 加 了 光 纖 TDR 及 非 接 觸 測 量 ( 全 測 站 GPS 或 遙 測 ) 之 方 式, 如 圖 :

181 第 四 章 工 程 實 務 篇 4-45 現 代 邊 坡 監 測 技 術 發 展 示 意 圖

182 4-46 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 2. 監 測 構 想 一 般 坡 地 工 程 系 統 監 測 設 置 的 目 的 包 括 以 下 四 項 : (1) 設 計 條 件 的 調 查 及 確 認 - 包 括 地 下 水 位 及 滑 動 面 的 調 查 (2) 施 工 安 全 的 掌 握 - 包 括 擋 土 護 坡 及 邊 坡 施 工 中 的 穩 定 性 (3) 長 期 行 為 的 驗 證 - 包 括 擋 土 牆 及 地 層 長 期 的 穩 定 性 研 判 (4) 回 饋 分 析 設 計 - 包 括 驗 証 原 設 計 假 設 條 件 的 合 理 性 監 測 系 統 的 規 劃, 原 則 上 應 由 設 計 者 就 其 監 測 目 的 未 確 定 性 因 素 的 掌 握 程 度 及 可 能 造 成 風 險 損 失 等 三 項 因 素, 加 以 考 量 而 做 適 當 的 設 置 以 護 坡 工 程 設 計 為 例, 監 測 目 的 大 都 著 重 於 設 計 條 件 的 調 查 及 確 認 長 期 行 為 的 驗 証 等 兩 大 項, 由 於 山 坡 地 的 地 層 變 化 較 平 地 更 為 複 雜, 許 多 潛 在 可 能 滑 動 面 在 地 質 調 查 時 不 易 察 覺, 地 下 水 狀 況 不 易 掌 握, 為 彌 補 地 質 調 查 時 的 不 足, 並 校 核 原 設 計 的 假 設, 監 測 系 統 的 設 置, 對 於 已 有 滑 動 徵 兆 的 邊 坡 或 重 要 性 較 高 的 邊 坡 都 是 十 分 必 要 的 故 坡 地 護 坡 工 程 監 測 系 統 的 主 要 觀 測 項 目 包 括 以 下 幾 點 :

183 第 四 章 工 程 實 務 篇 4-47 (1) 觀 測 滑 動 面 位 置, 確 認 破 壞 規 模 及 破 壞 原 因 (2) 觀 測 位 移 速 率 及 滑 動 方 向, 瞭 解 邊 坡 穩 定 情 形 (3) 觀 測 地 下 水 壓, 校 核 水 壓 力 是 否 超 出 原 設 計 的 假 設 條 件 (4) 觀 測 結 構 物 或 地 錨 等 擋 土 措 施 的 應 力, 避 免 發 生 擋 土 結 構 破 壞 當 地 層 的 穩 定 情 況 擋 土 結 構 的 應 力 情 況 及 地 下 水 變 化 狀 況 能 充 份 掌 握 時, 就 可 確 保 邊 坡 施 工 中 的 安 全 性 及 長 期 的 穩 定 性 3. 系 統 構 成 及 說 明 (1) 雨 量 水 位 與 水 壓 監 測 降 雨 常 為 坡 地 發 生 災 害 的 重 要 誘 因, 另 一 方 面, 在 許 多 邊 坡 滑 動 的 問 題 中, 滑 動 體 內 的 孔 隙 水 壓 也 是 重 要 參 數 尤 其 是 在 有 互 層 的 情 況 下, 過 量 的 靜 態 孔 隙 水 壓 可 能 存 在 於 某 些 岩 層 之 中 而 造 成 邊 坡 破 壞 因 此 雨 量 水 位 與 水 壓 監 測 相 當 重 要 目 前 常 用 的 雨 量 水 位 與 水 壓 監 測 儀 器 有 : (A) 水 位 觀 測 井 (observation well): 監 測 水 位 變 化, 特 別 是 豪 雨 (B) 水 壓 計 : 量 測 地 下 水 壓 開 口 式 水 壓 計 (open standpipe piezometer)

184 4-48 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 壓 氣 式 水 壓 計 (pneumatic piezometer) 電 子 式 水 壓 計 (electrical piezometer) (C) 流 量 計 (flowmeter): 量 測 流 量 (D) 雨 量 計 (raingage): 雨 量 觀 測, 遇 豪 雨 時 可 自 動 啟 動 監 測 (2) 應 變 或 位 移 監 測 邊 坡 滑 動 必 然 有 移 動 發 生, 移 動 的 總 量 速 度 及 分 佈 通 常 是 所 需 要 量 測 的 物 理 量 中 最 重 要 的 邊 坡 破 壞 現 象 可 分 為 地 表 與 地 層 的 移 動, 地 表 的 垂 直 水 平 位 移 裂 縫 的 擴 張 及 坡 趾 的 隆 起 都 可 做 為 監 測 對 象, 因 此 可 從 邊 坡 表 面 的 特 性 來 判 斷 地 層 移 動 的 嚴 重 性, 但 是 最 能 夠 顯 示 邊 坡 滑 動 即 將 發 生 的 重 要 指 標 通 常 還 是 來 自 於 土 壤 或 岩 層 內 部 微 量 的 移 動 只 靠 坡 面 的 觀 察 來 決 定 邊 坡 的 穩 定 是 不 足 的, 必 須 要 與 邊 坡 內 部 行 為 的 監 測 相 互 配 合 目 前 常 用 的 應 變 或 位 移 監 測 儀 器 有 : (A) 地 滑 計 (surface extensometer): 地 表 水 平 變 位 的 監 測 (B) 沉 陷 觀 測 點 (settlement mark): 地 表 或 構 造 物 沉 陷 量 的 監 測 (C) 沉 陷 計 (extensometer): 地 層 垂 直 變 位 的 監 測

185 第 四 章 工 程 實 務 篇 4-49 (D) 裂 縫 計 (crack gauge): 地 表 或 構 造 物 裂 縫 寬 度 變 化 的 監 測 (E) 應 變 計 (strain gauge): 構 造 物 受 力 變 形 產 生 應 變 的 監 測 (F) 傾 斜 管 (inclinometer) : 地 層 滑 動 面 的 深 度 位 移 量 及 速 度 監 測 (G) 傾 度 盤 (tiltmeter) : 地 表 結 構 物 或 擋 土 護 坡 構 造 物 傾 斜 變 位 的 監 測 (3) 應 力 監 測 應 力 包 括 地 層 的 現 地 應 力 與 擋 土 構 造 物 所 受 的 應 力, 應 力 監 測 可 檢 討 構 造 物 的 設 計 條 件 如 擋 土 結 構 所 承 受 的 主 動 與 被 動 土 壓 力 與 設 計 所 假 設 者 常 有 出 入, 藉 由 裝 設 監 測 儀 器 可 以 測 得 擋 土 結 構 體 所 承 受 的 總 土 壓 力 與 有 效 土 壓 力, 以 作 為 在 施 工 過 程 中 分 析 擋 土 結 構 安 全 度 的 重 要 資 料 (A) 土 壓 計 (earth pressure cell): 量 測 土 岩 壓 力 (B) 鋼 筋 計 (rebar stressmeter): 量 測 擋 土 結 構 主 鋼 筋 應 力 (C) 地 錨 荷 重 計 (load cell): 監 測 擋 土 設 施 地 錨 的 荷 重 變 化

186 4-50 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 壩 工 監 測 壩 工 監 測 為 大 地 工 程 監 測 之 重 要 一 環, 幾 乎 每 個 水 庫 都 有 設 置 監 測 系 統, 舉 例 國 內 某 水 庫 為 例 如 下 : 1. 水 庫 全 景 2. 監 測 目 的 水 庫 模 型 全 景 為 確 實 掌 握 大 壩 在 平 時 運 轉 期 間 或 颱 風 豪 雨 地 震 等 特 殊 狀 況 發 生 下 之 結 構 安 全, 大 壩 需 建 置 了 完 善 之 儀 器 自 動 監 測 系 統, 透 過 電 腦 網 路 可 快 速 準 確 遙 測 及 蒐 錄 各 項 大 壩 監 測 資 料, 即 時 進 行 評 析 大 壩 壩 基 壩 座 等 整 體 結 構 行 為 及 其 安 全 性, 做 為 操 作 水 庫 之 決 策 依 據

187 圖 4.4: 大 壩 監 測 儀 器 平 面 配 置 圖 3. 系 統 配 置 圖 第 四 章 工 程 實 務 篇 4-51

188 4-52 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 E-5 E-1 E-4 圖 4.5: 地 震 儀 平 面 位 置 圖 圖 4.6: 溢 洪 道 監 測 系 統 儀 器 平 面 位 置 圖

189 第 四 章 工 程 實 務 篇 4-53 水 庫 水 位 計 W-10 量 水 堰 W-11 量 水 堰 圖 4.7: 水 庫 水 位 計 山 脊 水 位 井 及 量 水 堰 平 面 位 置 圖

190 4-54 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 4. 系 統 架 構 本 監 測 預 警 平 台 之 硬 體 架 構 圖 如 圖 4.8 所 示 ; 軟 體 架 構 如 圖 4.9 所 示 ( 既 設 光 纖 網 路 線 路 ) 既 設 滲 流 室 監 測 系 統 既 設 水 庫 水 位 計 既 設 水 庫 周 邊 山 脊 水 位 井 既 設 氣 象 系 統 圖 4.8: 監 測 預 警 平 台 硬 體 架 構 圖 網 路 平 台 分 層 級 傳 送 簡 訊 查 閱 資 料 繪 圖 下 載 報 表 使 用 者 各 級 主 管 管 理 及 監 測 人 員 監 測 系 統 平 台 監 測 系 統 資 料 庫 繪 圖 表 列 及 報 表 程 式 管 理 值 預 警 系 統 程 式 初 步 研 判 程 式 儀 器 或 子 系 統 資 料 收 錄 圖 4.9: 監 測 預 警 平 台 軟 體 架 構 圖

191 5. 儀 器 自 動 化 系 統 硬 體 詳 細 規 格 第 四 章 工 程 實 務 篇 4-55 由 於 國 內 壩 工 新 址 增 建 不 易, 目 前 已 有 朝 向 舊 有 延 壽 之 趨 勢, 以 下 僅 提 供 國 內 某 壩 工 之 更 新 儀 器 規 格 供 參 (1) 硬 體 規 格 (A) 壩 頂 監 測 室 系 統 設 備 更 新 與 改 善 (a) 量 測 主 機 設 備 更 新 量 測 伺 服 器 主 機 具 SAS 硬 碟 介 面 及 RAID1 功 能 CPU : Intel Xeon Quad-Core E GHz,1333MHz FSB 四 核 心 處 理 器 或 以 上 記 憶 體 :2GB 具 ECC 或 以 上 硬 碟 : 200GB SATA 或 以 上 硬 碟 介 面 : 支 援 SAS 硬 碟 擴 充 支 援 RAID 1 或 以 上 功 能 網 路 :1 組 10/100/1000Mbps 全 雙 工 網 路 連 線 功 能 擴 充 槽 :2 個 PCI 全 高 / 全 長 擴 充 槽 或 以 上 電 源 : 可 熱 插 拔 式 電 源 供 應 器 : 1200W/2 顆 或 以 上 機 殼 : 機 架 式 (2U)

192 4-56 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 19 吋 機 架 式 螢 幕 鍵 盤 機 架 式,19 吋 LCD 觸 控 版 鍵 盤 伺 服 器 主 機 作 業 系 統 Server 2003 SP2 或 以 上 Windows SQL SERVER 2008 資 料 庫 軟 體 或 以 上 SAS 硬 碟 機 143GB 或 以 上 8 埠 RS-232PCI 通 信 埠 含 連 接 盒 機 架 式 不 斷 電 系 統 含 RS232 控 制 (3KVA) 容 量 : 19" 機 架 型 3000VA 輸 入 可 接 受 電 壓 種 類 : 單 相 110V or220v 可 接 受 電 壓 範 圍 : 80~145VAC/160 ~ 300VAC ( 負 載 70%~100%) 可 接 受 頻 率 範 圍 :50Hz 或 60Hz±8% 功 率 因 素 >0.95 輸 出 電 壓 穩 定 度 :±2% 頻 率 穩 定 度 :50Hz 或 60Hz± 0.5% ( 不 斷 電 供 電 系 統 ) 電 壓 波 形 與 失 真 率 : 純 正 弦 波 ; 波 形 失 真 小 於 3% 過 載 能 力 : 市 電 模 式 輸 出 超 載 105% ~ 150% 時 可 承 受 30 秒 ; 150% 可 承 受 200ms

193 效 率 >85% 第 四 章 工 程 實 務 篇 4-57 電 池 組 備 用 時 間 : 全 載 6 分 鐘 半 載 15 分 鐘 電 池 型 式 : 密 閉 式 鉛 酸 鈣 免 加 水 免 保 養 蓄 電 池 電 池 組 回 充 時 間 :5 小 時 回 充 至 90% 轉 換 時 間 :On-Line-0 中 斷 面 板 顯 示 : 輸 出 入 電 壓 / 頻 率 負 載 及 電 池 容 量 百 分 比 機 內 溫 度 蜂 鳴 器 警 示 : 市 電 中 斷 過 載 不 斷 電 系 統 故 障 PC 監 控 功 能 含 軟 體 :RS-232 介 面, 偵 測 市 電 中 斷 電 池 低 電 壓 警 告 市 電 狀 態 數 值 顯 示 不 斷 電 系 統 定 時 檢 測 及 開 / 關 機 量 測 主 機 資 料 庫 程 式 軟 體 編 輯 吋 電 腦 機 櫃 安 規 認 證 :UL 安 規 認 證 及 CE 安 規 認 證 震 動 測 試 :MIL-STD-167 及 CNS-3511 耐 重 測 試 合 格 認 證 機 櫃 尺 寸 及 功 能 : 機 櫃 外 寬 800mm 內 部 維 持 19 設 計, 加 寬 空 間 裝 設 鋁 製 垂 直 理 線 槽, 垂 直 理 線 槽, 供 垂 直 跳 接 整 線,

194 4-58 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 及 水 平 跳 接 整 線 之 用, 垂 直 理 線 槽 跳 線 孔 位, 每 一 銳 角 毛 邊 修 成 圓 角, 防 止 光 纖 或 網 路 線 因 割 傷, 中 斷 傳 輸 功 能, 或 人 員 工 作 割 傷 模 組 化 防 塵 上 蓋, 放 置 高 轉 速 散 熱 風 扇 6 顆, 以 排 除 機 櫃 內 電 腦 設 備 產 生 之 熱 空 氣 高 轉 散 熱 風 扇 : 尺 寸 120*120 *38/25mm, 高 轉 培 林 式, 轉 速 2400RPM, 出 風 量 72CFM, 上 加 裝 防 護 網 快 拆 式 側 板 組 : 上 下 有 散 熱 孔, 空 氣 對 流 排 熱, 強 化 玻 璃 門, 並 附 隱 藏 式 門 鎖, 電 源 插 座 採 用 AC-110V~220V-15A 八 孔 電 源, 附 突 波 保 護 及 無 熔 絲 開 關 及 電 源 指 示 燈, 插 座 插 頭 為 標 準 電 腦 三 孔 接 地 型 加 裝 接 地 銅 製 端 子, 具 活 動 煞 車 輪 地 平 腳 螺 絲 防 傾 片 (b) 監 測 儀 器 出 露 部 份 纜 線 更 新 重 整 高 擴 充 性 (DataLogger) 控 制 主 機 單 主 機 可 擴 充 性 : 可 擴 充 獨 立 隔 離 式 200CH 或 以 上 測 點 (Full Bridge Channels) 量 測 通 道 : 能 直 接 支 援 量 測 各 種 不

195 第 四 章 工 程 實 務 篇 4-59 同 種 類 型 感 測 器 Sensors:Vibrating Wire Strain Gauge Bridge Sensors (1/4,1/2,full bridge) Carlson Electro Level (Voltage,4-20mA Current ) Lvdt 內 建 各 種 常 用 通 信 埠 (Ports): a 序 列 埠 :RS232 RS422 RS485 (PC/modem/GSM/GPRS) b USB 埠 :memory stick 資 料 及 程 式 直 接 傳 輸 c Ethernet 埠 :Web&Ftp Client/Server, Data 自 動 上 傳 到 FTP server 支 援 Modbus (Protocol) 連 接 SCADA system 自 記 式 能 力 : 外 部 電 力 斷 電 時, 需 能 於 使 用 擴 充 電 池 完 成 自 記 能 力 60 天 或 以 上 控 制 主 機 (Datalog) 須 提 供 原 廠 之 進 口 證 明 (DataLogger) 擴 充 橋 接 器 有 效 延 伸 高 擴 充 性 (DataLogger) 控 制 主 機 總 通 道 容 量 最 大 串 接 可 擴 展 到 300 個 全 橋 式 測 點 或 以 上 高 電 量 (DataLogger) 擴 充 電 池

196 4-60 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 壩 頂 監 測 室 既 有 設 備 拆 除 整 理 監 測 室 線 路 檢 測 整 理 儀 器 出 露 部 份 纜 線 更 換 纜 線 規 範 : 需 符 合 CNS12726 規 範 銅 線 編 織 遮 蔽 電 纜 CVV-SB 芯 線 規 範 :1.25 mm 2 /16AWG 蕊 數 50/0.18 mm 2 (c) 纜 線 終 端 箱 人 工 界 面 防 雷 擊 突 波 裝 置 更 新 壩 頂 監 測 室 儀 線 配 盤 更 新 安 裝 儀 線 防 雷 擊 突 波 裝 置 更 新 信 號 用 避 雷 器 a 突 波 放 電 耐 壓 電 流 量 :20KA b 突 波 耐 電 壓 :15KV 以 上 c 響 應 時 間 :1nS 以 下 d 頻 寬 : 10MHZ e 限 制 電 壓 :40V f 信 號 等 級 :DC 4~ 20mA 信 號 g 安 規 認 證 :CE 人 工 界 面 綜 合 端 子 盤 組 裝 配 線

197 (d) 滲 漏 室 信 號 管 路 新 增 第 四 章 工 程 實 務 篇 4-61 滲 漏 室 量 水 堰 RF 無 線 模 組 頻 率 : 2.4GHz ( MHz ~ MHz) 波 道 頻 寬 : 4MHz 輸 出 功 率 :0.05W 傳 送 功 率 : 17dBm 土 2dBm 信 號 調 製 方 式 : GMSK 無 線 電 技 術 : 直 接 順 序 擴 展 視 譜 波 道 數 : 16 通 信 距 離 : 300M 以 上 可 依 靠 外 部 天 線 延 伸 工 作 電 壓 : 10~30Vdc 滲 漏 室 RF 高 增 益 定 向 天 線 含 固 定 安 裝 (e) 新 增 傾 斜 儀 量 測 設 備 1 組 傾 斜 儀 感 應 器 感 測 器 : 雙 軸 式 量 測 原 理 : 伺 服 加 速 度 計 量 測 範 圍 :±35 或 以 上 解 析 度 :0.02 mm 每 50 cm

198 4-62 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 重 現 性 : ±0.01% FS. 操 作 溫 度 :-0 to +50 C 傾 斜 儀 自 動 記 錄 指 示 器 記 憶 容 量 :30000 個 ( 或 以 上 ) 深 度 總 合 記 憶 容 量 所 附 傳 輸 線 可 以 透 過 USB 通 訊 埠 與 電 腦 (WINDOW XP 作 業 系 統 ) 連 結 需 可 輸 出 文 字 檔 或 EXCEL 檔 格 式 之 資 料 擷 取 軟 體 須 具 計 算 物 理 量 曲 線 電 纜 繪 製 報 表 列 印 等 功 能 長 度 50M 或 以 上, 需 無 接 合 斷 點 (B) 管 理 中 心 電 腦 機 房 Web Server 主 機 設 備 硬 體 系 統 建 置 (a) 伺 服 器 主 機 伺 服 器 主 機 具 SAS 硬 碟 介 面 及 RAID1 功 能 CPU:Intel Xeon Quad-Core E GHz,1333MHz FSB 四 核 心 處 理 器 或 以 上

199 第 四 章 工 程 實 務 篇 4-63 記 憶 體 :2GB 具 ECC 或 以 上 硬 碟 : 200GB SATA 或 以 上 硬 碟 介 面 : 支 援 SAS 硬 碟 擴 充 支 援 RAID 1 或 以 上 功 能 網 路 :1 組 10/100/1000Mbps 全 雙 工 網 路 連 線 功 能 擴 充 槽 :2 個 PCI 全 高 / 全 長 擴 充 槽 或 以 上 電 源 : 可 熱 插 拔 式 電 源 供 應 器 : 1200W/2 顆 或 以 上 機 殼 : 機 架 式 (2U) (b) 機 架 式 19 吋 螢 幕 鍵 盤 機 架 式,19 吋 LCD 觸 控 版 鍵 盤 (c) 伺 服 器 主 機 作 業 系 統 Windows Server 2003 SP2 或 以 上 (d)sql SERVER 2008 資 料 庫 軟 體 或 以 上 (e)web Server 主 機 程 式 軟 體 編 輯 (f)sas 硬 碟 機 143GB 或 以 上 (g) 工 業 級 光 纖 網 路 集 線 器 Fiber Optic port: 100 Base-FX(Single-mode; SC connector)

200 4-64 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 LED Indicators: 10/100M, Link/Act, Full duplex/half duplex(fiber Port) Ethernet Isolation: 1500 Vrms 1 minute Frame Ground for EMS Protection Yes Single-mode fiber cables:8.3/125, 8.7/125, 9/125 or 10/125 μm Distance :15 km, (9/125 μm recommended) for full duplex Wavelength: 1300 or 1310nm Fiber Optic: Min. TX Output:- 15 dbm Max. TX Output: -8 dbm RX Sensitivity: -36 to -31 dbm Environmental Operating Temperature Storage Temperature 0 ~ +70 C -20 ~ +85 C Ambient Relative Humidity Ambient Relative Humidity

201 (C) 溢 洪 道 監 測 系 統 更 新 與 改 善 第 四 章 工 程 實 務 篇 4-65 (a) 左 右 溢 洪 道 設 備 拆 除 配 盤 及 通 訊 器 測 試 校 正 調 整 (b) 溢 洪 道 光 纖 佈 設 工 程 含 接 板 配 線 箱 (c)dc24v 電 源 供 應 器 (d) 資 料 蒐 集 設 備 更 新 可 擴 充 性 (DataLogger) 控 制 主 機 單 主 機 可 擴 充 性 : 可 擴 充 獨 立 隔 離 式 100CH 或 以 上 測 點 (Full Bridge Channels) 量 測 通 道 : 能 直 接 支 援 量 測 各 種 不 同 種 類 型 感 測 器 Sensors : Vibrating Wire Strain Gauge Bridge Sensors (1/4,1/2,full bridge) Carlson Electro Level (Voltage,4-20mA Current ) Lvdt 內 建 各 種 常 用 通 信 埠 (Ports): a 序 列 埠 :RS232 RS422 RS485 (PC/modem/GSM/GPRS) b USB 埠 :memory stick 資 料 及 程 式 直 接 傳 輸 c Ethernet 埠 :Web&Ftp Client/Server, Data 自 動 上 傳 到 FTP server

202 4-66 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 支 援 modbus (Protocol) 連 接 SCADA system 自 記 式 能 力 : 外 部 電 力 斷 電 時, 需 能 於 使 用 擴 充 電 池 完 成 自 記 能 力 60 天 或 以 上 控 制 主 機 ( Datalog) 須 提 供 原 廠 之 進 口 證 明 (DataLogger) 擴 充 橋 接 器 有 效 延 伸 高 擴 充 性 (DataLogger) 控 制 主 機 總 通 道 容 量 最 大 串 接 可 擴 展 到 300 個 全 橋 式 測 點 或 以 上 (DataLogger) 擴 充 電 池 光 纖 RS232 信 號 轉 換 器 (D) 水 庫 周 邊 監 測 系 統 更 新 改 善 與 整 併 (a) 山 脊 水 位 井 水 庫 水 位 氣 象 站 山 脊 水 位 井 信 號 電 力 纜 線 管 線 工 程 纜 線 規 範 : 兩 芯 對 絞 儀 器 控 制 電 纜 需 符 合 CNS12726 規 範 鋁 箔 各 別 隔 離 電 纜 銅 線 編 織 遮 蔽 電 纜 CVV-SB 芯 線 規 範 :1.25 mm 2 /16AWG 蕊 數 50/0.18 mm 2 雨 量 計 水 庫 水 位 計 連 接 工 程

203 RS232/RS422 信 號 轉 換 器 第 四 章 工 程 實 務 篇 4-67 近 壩 山 脊 9 處 水 位 井 管 線 電 力 信 號 避 雷 綜 合 配 盤 水 庫 水 位 資 料 接 收 傳 送 器 PAC 高 速 乙 太 網 掌 上 型 可 程 式 自 動 化 控 制 器 a 電 源 :10 ~ 30 VDC b 工 作 環 境 溫 度 : -25 ~ +75 C c 萬 年 歷 : 可 讀 / 寫 年 月 日 時 分 秒, 並 提 供 星 期 資 訊 d SRAM: 640 KB e FLASH Memory: 512 KB f EEPROM:16 KB, 保 存 >100 年 g 乙 太 網 路 :10/100Mbps, NE2000 相 容, 10/100 Base-TX, 支 援 Modbus TCP/IP Slave 通 訊 協 定 h 開 發 軟 體 : 需 符 合 IEC 標 準. 語 言 : LD, ST, FBD, SFC, IL & FC i 通 訊 協 定 :COM1 或 COM2 需 支 持 Modbus RTU Master 或 ASCII Master 通 訊 協 定, 其 中 之 ㄧ 可 支 持 Modbus RTU Slave,

204 4-68 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 可 連 接 符 合 Modbus 通 訊 協 定 的 其 他 設 備 近 壩 山 脊 9 處 水 位 井 水 庫 水 位 氣 象 站 整 併 程 式 軟 體 編 輯 (b) 右 山 脊 滲 水 量 觀 測 系 統 可 擴 充 (DataLogger) 控 制 主 機 單 主 機 可 擴 充 性 : 可 擴 充 獨 立 隔 離 式 100CH 或 以 上 測 點 (Full Bridge Channels) 量 測 通 道 : 能 直 接 支 援 量 測 各 種 不 同 種 類 型 感 測 器 Sensors : Vibrating Wire Strain Gauge Bridge Sensors (1/4,1/2,full bridge) Carlson Electro Level (Voltage,4-20mA Current ) Lvdt 內 建 各 種 常 用 通 信 埠 (Ports): a 序 列 埠 :RS232 RS422 RS485 (PC/modem/GSM/GPRS) b USB 埠 :memory stick 資 料 及 程 式 直 接 傳 輸 c Ethernet 埠 :Web&Ftp Client/Server, Data 自 動 上 傳 到 FTP server

205 第 四 章 工 程 實 務 篇 4-69 支 援 modbus (Protocol) 連 接 SCADA system 自 記 式 能 力 : 外 部 電 力 斷 電 時, 需 能 於 使 用 擴 充 電 池 完 成 自 記 能 力 60 天 或 以 上 控 制 主 機 (Datalog) 須 提 供 原 廠 之 進 口 證 明 (Datalogger) 擴 充 電 池 右 山 脊 量 水 堰 感 測 器 感 測 器 類 型 : 振 弦 式 感 測 器 含 固 定 熱 敏 電 阻 或 RTD 感 測 範 圍 規 格 :10PSI 解 析 度 : 0.025%FS 以 上 精 度 準 確 性 : ± 0.1% FS 以 上 右 山 脊 量 水 堰 戶 外 白 鐵 配 盤 含 基 座 山 脊 量 水 堰 RF 無 線 模 組 頻 率 : 2.4GHz ( MHz~ MHz) 波 道 頻 寬 : 4MHz 輸 出 功 率 :0.05W 傳 送 功 率 : 17dBm 土 2dBm 信 號 調 製 方 式 : GMSK

206 4-70 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 無 線 電 技 術 : 直 接 順 序 擴 展 視 譜 波 道 數 : 16 通 信 距 離 :300M 以 上 可 依 靠 外 部 天 線 延 伸 工 作 電 壓 : 10~30Vdc RF 高 增 益 定 向 天 線 含 固 定 安 裝 右 山 脊 量 水 堰 工 程 : 型 式 請 參 考 本 局 既 設 量 水 堰 右 山 脊 量 水 堰 信 號 電 力 管 線 工 程 (E) 地 震 儀 中 文 簡 訊 發 送 系 統 整 建 將 5 部 監 測 不 同 地 點 之 地 震 儀 系 統 整 併, 即 時 記 錄 地 震 資 訊, 加 入 即 時 自 動 監 測 地 震 級 數 功 能, 及 即 時 發 送 地 震 警 報 中 文 簡 訊 功 能 (a) 地 震 儀 (5 組 ) 系 統 整 併 IP 轉 換 RS232 控 制 器 DC24V 電 源 供 應 器 中 文 簡 訊 發 送 主 機 具 GSM850 / GSM900 或 DCS1800 / PCS1900 頻 段 電 源 :DC +5.5 ~ +32 V 具 RS-232 通 訊 介 面 功 能 :

207 第 四 章 工 程 實 務 篇 4-71 RS232 (V.24/V.28) 通 訊 協 定 : Baud rate (bits/s): 300, 600, 1200, 2400, 4800,9600, 19200, 38400, 57600, , , and 及 AT 命 令 集 依 據 (b) 地 震 儀 系 統 整 併 式 軟 體 編 輯 (2) 繪 圖 表 列 及 報 表 程 式 建 構 詳 細 需 求 繪 圖 表 列 及 報 表 程 式 係 供 擷 取 資 料 庫 內 資 料, 將 其 繪 製 成 管 理 及 監 測 人 員 所 需 的 圖 形, 並 自 動 產 生 使 用 者 所 需 之 報 表 (A) 繪 圖 功 能 系 統 須 具 備 繪 圖 功 能 以 便 利 監 測 人 員 操 作 檢 視 或 交 叉 比 對, 所 需 之 主 要 繪 圖 功 能 如 下 : 監 測 數 據 歷 時 曲 線 繪 製 ( 配 合 降 雨 及 水 庫 水 位, 並 可 與 其 他 觀 測 值 畫 在 一 起 比 對 ), 範 例 如 後 圖 4.10 所 示 繪 製 對 象 包 括 各 監 測 項 目 之 觀 測 原 始 資 料 及 物 理 量 監 測 數 據 交 叉 繪 圖 : 可 供 挑 選 不 同 監 測 項 目 繪 製 成 x-y 圖, 以 利 比 對 研 判 構 造 物 圖 像 介 面 功 能, 壩 體 縱 橫 剖 面 或 三 維 圖 像 上 呈 現 各 時 間 點 之 觀 測 結 果, 範 例 如 圖 4.11 及 圖 4.12 所 示 亦

208 4-72 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 可 由 圖 像 上 的 點 連 結 至 觀 測 結 果 圖 或 數 據 表 格 可 供 自 動 化 與 人 工 測 讀 資 料 比 對 繪 圖 各 種 繪 圖 可 加 入 預 警 管 理 值 之 界 限, 以 利 預 警 管 理, 範 例 如 圖 4.13 及 圖 4.14 所 示 各 繪 圖 軸 之 起 點 尺 規 皆 可 自 動 或 由 人 為 調 整 繪 圖 之 數 據 需 可 供 選 擇 顯 示 資 料 筆 數, 例 如 : 每 小 時 1 筆 每 日 1~ 6 筆 每 週 1~ 2 或 每 月 1~ 2 筆 等 (B) 資 料 表 列 功 能 系 統 可 供 查 詢 所 有 觀 測 資 料 的 表 列 數 據, 包 括 : 觀 測 原 始 資 料 物 理 量 之 串 列 數 據 等 等, 所 列 出 之 數 據 須 可 轉 換 為 Microsoft Excel 可 讀 取 之 檔 案 格 式 表 列 之 數 據 需 可 供 選 擇 顯 示 資 料 筆 數, 例 如 : 每 小 時 1 筆 每 日 1~ 6 筆 每 週 1~ 2 或 每 月 1~ 2 筆 等 (C) 自 動 報 表 功 能 系 統 須 可 自 動 輸 出 特 定 形 式 之 報 表, 報 表 內 容 包 括 基 本 資 料 監 測 結 果 繪 圖 與 預 警 管 理 值 比 較 結 果 等, 報 表 呈 現 的 內 容 可 由 使 用 者 勾 選 設 定

209 Rainfall (mm) Total head (m) Reservoir level (m) 第 四 章 工 程 實 務 篇 4-73 (D) 列 印 功 能 上 述 之 繪 圖 資 料 表 列 及 自 動 報 表 等 功 能 另 須 附 帶 可 分 頁 之 列 印 功 能 Reservoir level PF1 PF2 PF4 PF month year 圖 4.10: 歷 時 曲 線 範 例 圖 4.11: 構 造 物 圖 像 介 面 功 能 範 例

210 Rainfall (mm) Quantity of seepage (m 3 /day) Reservoir level (m) Elevation (m) 4-74 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 EL.142.7m Dam axis Grout curtain 2007/9/30 Unit : t/m 2 圖 4.12: 構 造 物 圖 像 介 面 功 能 範 例 Reservoir level Seepage Warning level month year 圖 4.13: 預 警 值 與 觀 測 結 果 範 例

211 Quantity of seepage (m 3 /day) 第 四 章 工 程 實 務 篇 measured data of seepage weir Modified warning level Upper bound Lower bound Reservoir water level (m) 圖 4.14: 預 警 值 與 觀 測 結 果 範 例 (3) 監 測 管 理 值 預 警 系 統 建 構 詳 細 需 求 監 測 管 理 值 預 警 系 統, 係 自 動 將 監 測 結 果 與 儀 器 之 預 警 管 理 值 相 比 較, 檢 核 監 測 結 果 是 否 超 越 預 警 管 理 值, 以 確 認 觀 測 項 目 之 安 全 狀 態 其 詳 細 需 求 如 下 : (A) 系 統 架 構 系 統 需 具 備 管 理 值 預 警 系 統, 將 有 設 定 監 測 管 理 值 的 儀 器 之 即 時 觀 測 收 錄 資 料 與 監 測 管 理 值 相 比 較, 以 即 時 檢 核 監 測

212 4-76 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 標 之 狀 態 屬 正 常 ( 綠 ) 異 常 ( 黃 ) 準 危 險 ( 藍 ) 等 狀 態 監 測 管 理 值 分 為 預 警 值 及 警 戒 值 二 層 級, 各 監 測 管 理 值 之 定 義 如 表 4.1 所 示, 示 意 如 圖 4.15 所 示 (B) 管 理 值 須 可 採 公 式 輸 入 模 式 管 理 值 需 可 採 方 程 式 型 態 輸 入, 以 符 合 各 種 管 理 值 之 型 態 系 統 並 須 提 供 增 修 設 定 預 警 管 理 值 方 程 式 及 參 數 之 介 面, 以 供 管 理 或 監 測 人 員 增 訂 及 修 改 預 警 管 理 值 訂 定 預 警 管 理 值 的 觀 測 項 目 包 括 : 壩 體 水 壓 計 壩 基 水 壓 計 及 壩 體 滲 流 量, 其 預 警 管 理 值 之 方 程 式 詳 如 表 4.2 ~ 表 4.4 所 示 其 餘 未 設 預 警 值 的 觀 測 項 目 仍 須 保 留 設 定 預 警 管 理 值 之 設 定 選 項 (C) 預 警 或 警 戒 狀 況 初 步 研 判 當 觀 測 結 果 超 越 預 警 管 理 值 時, 系 統 須 根 據 超 越 的 界 限 顯 示 初 步 研 判 及 處 置 建 議, 以 輔 助 管 理 單 位 人 員 處 置 各 儀 器 預 警 管 理 值 界 限 之 初 步 研 判 及 處 置 建 議, 詳 如 表 4.5~ 表 4.7 所 示 系 統 需 提 供 可 修 編 初 步 研 判 及 處 置 建 議 的 介 面 供 管 理 及 監 測 人 員 使 用, 其 餘 未 設 預 警 值 的 觀 測 項 目 亦 須 保 留 設 定 初 步

213 第 四 章 工 程 實 務 篇 4-77 研 判 及 處 置 建 議 之 選 項 (D) 可 自 動 預 警 自 動 傳 訊 並 自 動 報 表 能 力 當 顯 示 準 危 險 狀 態 的 警 戒 值 被 超 過 時, 系 統 需 自 動 顯 示 警 告, 發 佈 簡 訊 通 告 相 關 人 員, 並 自 動 輸 出 警 戒 通 報 單 供 列 印, 警 戒 通 報 單 應 包 括 相 關 儀 器 資 訊 之 繪 圖 狀 態 初 步 研 判 及 處 置 建 議, 其 內 容 可 由 使 用 者 勾 選 設 定 (E) 自 動 預 警 相 關 作 業 當 觀 測 結 果 超 越 預 警 值 (Alert level 1) 時, 需 由 權 責 之 監 測 人 員 登 錄 確 認 後 始 可 消 除 系 統 之 預 警 狀 態 ; 當 觀 測 結 果 超 越 警 戒 值 (Alert level 2) 時, 需 由 權 責 之 工 程 師 或 管 理 中 心 主 任 確 認 且 輸 出 警 報 單 後 始 可 消 除 系 統 之 警 戒 狀 態 系 統 中 所 有 超 越 管 理 值 之 事 件 及 處 置, 需 自 動 記 錄 於 相 關 檔 案 中, 並 可 自 系 統 開 啟 查 詢

214 4-78 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 表 4.1: 安 全 監 測 管 理 系 統 監 測 管 理 值 之 定 義 安 全 管 理 級 別 定 義 預 警 值 監 測 結 果 異 於 正 常 行 為 (Alert level 1) 警 戒 值 觀 測 位 置 發 生 破 壞 或 顯 示 嚴 重 異 (Alert level 2) 常 情 形 大 壩 安 全 狀 態 分 級 正 常 狀 態 ( 綠 ) 符 合 蓄 水 壩 設 計 功 能 的 狀 態 異 常 狀 態 ( 黃 ) 異 於 蓄 水 壩 正 常 狀 態, 但 未 直 接 威 脅 壩 的 安 全 準 危 險 狀 態 ( 藍 ) 壩 重 要 構 造 發 生 破 壞 或 嚴 重 異 常 已 威 脅 壩 的 安 全 預 警 值 警 戒 值 圖 4.15: 監 測 管 理 值 定 義 依 據 李 咸 亨 教 授 之 建 議 : 預 警 值 & 警 戒 值 依 各 水 庫 而 異, 應 由 設 計 工 程 師 提 出, 故 本 處 提 供 數 據 僅 作 為 讀 者 參 考 範 例 之 一

215 第 四 章 工 程 實 務 篇 4-79 表 4.2: 壩 基 水 壓 計 監 測 管 理 值 方 程 式 儀 器 編 號 PF1 PF2 PF4 PF5 PF8 PF9 PF10 PF11 PF12 PF13 管 理 值 類 別 水 庫 水 位 範 圍 預 警 值 方 程 式 (m) y 總 水 頭 (m),x 水 庫 水 位 (m) 上 限 預 警 值 x 120 y= (x-107) 1.45 上 限 警 戒 值 x 125 y=x-1 下 限 - 不 訂 定 上 限 預 警 值 x y= (x-110) 1.55 上 限 警 戒 值 x 121 y=x-2 下 限 - 不 訂 定 上 限 預 警 值 x 109 y= (x-107) 2 上 限 警 戒 值 x 117 y=x-5 下 限 預 警 值 x 110 y= (x-107) 2 下 限 警 戒 值 x 110 y= (x-107) 2 上 限 預 警 值 x 117 y= (x-103) 2 上 限 警 戒 值 x 115 y=x-5 下 限 預 警 值 x 110 y= (x-103) 2 下 限 警 戒 值 x 110 y= (x-103) 2 上 限 預 警 值 x 110 y= (x-108) 2 上 限 警 戒 值 x 124 y=124 下 限 預 警 值 x 110 y= (x-108) 2 下 限 警 戒 值 x 110 y= (x-108) 2 上 限 - 不 訂 定 下 限 預 警 值 x 110 y= (x-110) 2 下 限 警 戒 值 x 110 y= (x-110) 2 上 限 預 警 值 x 110 y= *(x-108) 2 上 限 警 戒 值 x 122 y=122 下 限 預 警 值 x 110 y= (x-108) 2 下 限 警 戒 值 x 110 y= (x-108) 2 上 限 - 不 訂 定 下 限 預 警 值 x 110 y= (x-110) 2 下 限 警 戒 值 x 110 y= (x-110) 2 上 限 預 警 值 x 110 y= (x-108) 2 上 限 警 戒 值 x y=116.7 下 限 預 警 值 x 110 y= (x-108) 2 下 限 警 戒 值 x 110 y= (x-108) 2 上 限 預 警 值 x 110 y= (x-110) 2 上 限 警 戒 值 x 115 y=111 下 限 預 警 值 x 110 y= (x-110) 2 下 限 警 戒 值 x 110 y= (x-110) 2

216 4-80 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 表 4.3: 壩 體 水 壓 計 監 測 管 理 值 方 程 式 儀 器 水 庫 水 位 範 圍 預 警 值 方 程 式 預 警 範 圍 編 號 (m) y 總 水 頭 (m),x 水 庫 水 位 (m) 上 限 預 警 值 x y= x PE1 上 限 警 戒 值 x 136 y=x-0.5 下 限 - 不 訂 定 上 限 預 警 值 x 142 y= x 7 PE2 上 限 警 戒 值 x 137 y=x-1 下 限 - 不 訂 定 上 限 預 警 值 x 122 y=x-2 PE3 上 限 警 戒 值 x 121 y=x-0.5 下 限 - 暫 不 訂 定 上 限 預 警 值 x 126 y=x-6 PE4 上 限 警 戒 值 x y=x-0.5 下 限 - 暫 不 訂 定 上 限 預 警 值 x 130 y=x-0.9 PE5 上 限 警 戒 值 x 121 y=x-0.5 下 限 - 暫 不 訂 定 PE6 - - 故 障 停 用 PE7 - - 故 障 停 用 PE8 - - 不 訂 定 PE9 - - 故 障 停 用 PE 不 訂 定 PE 故 障 停 用 PE 故 障 停 用 上 限 預 警 值 x y=0.8 x+18.9 PE13 上 限 警 戒 值 x y=0.95 x+4.73 下 限 預 警 值 x 120 y=0.62 x+35.9 下 限 警 戒 值 x 122 y=0.4 x+56.7 上 限 預 警 值 131.7>x 113 y=113 x y=0.5 x+47.3 上 限 警 戒 值 x 117 y=0.9 x+9.45 PE >x 110 y=110 下 限 預 警 值 x y=0.35 x+61.4 下 限 警 戒 值 140.6>x 110 y=106 x y=0.25 x+70.9 上 限 預 警 值 x 110 y=105.3 PE15 上 限 警 戒 值 x 120 y=120 下 限 - 不 訂 定 上 限 預 警 值 x 110 y=105.3 PE16 上 限 警 戒 值 x y=118.5 下 限 - 不 訂 定 PE 故 障 停 用 上 限 預 警 值 x 110 y=105.3 PE18 上 限 警 戒 值 x 113 y=113 下 限 - 不 訂 定

217 表 4.4: 滲 流 量 監 測 管 理 值 方 程 式 第 四 章 工 程 實 務 篇 4-81 儀 器 編 號 BW-1 預 警 範 圍 水 庫 水 位 範 圍 預 警 值 方 程 式 (m) y 滲 流 量 (CMD),x 水 庫 水 位 (m) 上 限 預 警 值 x 105 y= (x-102) 1.6 上 限 警 戒 值 x 105 y= (x-102) 1.6 下 限 預 警 值 x 105 y= (x-102) 1.8 下 限 警 戒 值 x 105 y= (x-102) 1.8 表 4.5: 壩 基 水 壓 計 超 越 預 警 值 初 步 研 判 及 處 置 建 議 編 號 PF1 PF2 PF4 PF5 預 警 範 圍 上 限 管 理 值 可 能 原 因 研 判 注 意 或 處 置 建 議 預 警 值 警 戒 值 儀 器 異 常 上 游 側 基 礎 可 能 形 成 優 先 通 路 其 他 原 因 儀 器 異 常 該 處 可 能 與 庫 水 幾 近 連 通 其 他 原 因 確 認 儀 器 功 能 及 觀 測 結 果 加 強 注 意 PF2 行 為 變 化 確 認 儀 器 功 能 及 觀 測 結 果 加 強 注 意 PF2 PF4 PF5 行 為 變 化 進 行 分 析 探 討 可 能 影 響 及 處 置 下 限 儀 器 異 常 確 認 儀 器 功 能 及 觀 測 結 果 預 警 值 上 游 側 基 礎 可 能 形 成 優 先 通 路 加 強 注 意 PF1 PF4 及 PF5 行 為 變 化 其 他 原 因 上 限 警 戒 值 儀 器 異 常 該 處 可 能 與 庫 水 幾 近 連 通 其 他 原 因 確 認 儀 器 功 能 及 觀 測 結 果 加 強 注 意 PF1 PF4 PF5 行 為 變 化 進 行 分 析 探 討 可 能 影 響 及 處 置 下 限 儀 器 異 常 確 認 儀 器 功 能 及 觀 測 結 果 預 警 值 上 游 側 基 礎 可 能 形 成 優 先 通 路 加 強 注 意 PF5 PF8 及 PF9 行 為 變 化 其 他 原 因 上 限 下 限 上 限 下 限 警 戒 值 預 警 值 警 戒 值 預 警 值 警 戒 值 預 警 值 警 戒 值 儀 器 異 常 該 處 可 能 與 庫 水 幾 近 連 通 其 他 原 因 確 認 儀 器 功 能 及 觀 測 結 果 加 強 注 意 PF5 PF8 及 PF9 行 為 變 化 進 行 分 析 探 討 可 能 影 響 及 處 置 確 認 儀 器 功 能 及 觀 測 結 果 儀 器 異 常 加 強 注 意 PF5 PF8 PF9 PE13 PE14 及 滲 流 下 游 側 基 礎 可 能 有 初 期 管 湧 行 為 發 展 水 行 為 變 化 其 他 原 因 加 強 壩 體 量 水 堰 濁 度 觀 測 及 現 場 檢 查 確 認 儀 器 功 能 及 觀 測 結 果 儀 器 異 常 加 強 注 意 PF5 PF8 PF9 PE13 PE14 及 滲 流 該 處 與 上 方 濾 層 或 下 游 近 連 通, 可 能 水 行 為 變 化 危 及 心 層 下 方 基 礎 考 慮 降 低 蓄 水 位, 密 集 壩 下 游 側 巡 檢 其 他 原 因 尋 求 專 業 人 士 或 機 構 協 助 處 置 儀 器 異 常 上 游 側 基 礎 可 能 形 成 優 先 通 路 其 他 原 因 儀 器 異 常 該 處 可 能 與 庫 水 幾 近 連 通 其 他 原 因 確 認 儀 器 功 能 及 觀 測 結 果 加 強 注 意 PF4 PF8 及 PF9 行 為 變 化 確 認 儀 器 功 能 及 觀 測 結 果 加 強 注 意 PF4 PF8 及 PF9 行 為 變 化 進 行 分 析 探 討 可 能 影 響 及 處 置 確 認 儀 器 功 能 及 觀 測 結 果 儀 器 異 常 加 強 注 意 PF4 PF8 PF9 PE13 PE14 及 壩 體 下 游 側 基 礎 可 能 有 初 期 管 湧 行 為 發 展 滲 水 量 行 為 變 化 其 他 原 因 加 強 壩 體 量 水 堰 濁 度 觀 測 及 現 場 檢 查 確 認 儀 器 功 能 及 觀 測 結 果 儀 器 異 常 加 強 注 意 PF5 PF8 PF9 PE13 PE14 及 滲 流 該 處 與 上 方 濾 層 或 下 游 近 連 通, 可 能 水 行 為 變 化 危 及 心 層 下 方 基 礎 考 慮 降 低 蓄 水 位, 密 集 壩 下 游 側 巡 檢 其 他 原 因 尋 求 專 業 人 士 或 機 構 協 助 處 置

218 4-82 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 表 4.5( 續 ): 壩 基 水 壓 計 超 越 預 警 值 初 步 研 判 及 處 置 建 議 編 號 PF8 PF9 PF10 預 警 範 圍 上 限 下 限 管 理 值 可 能 原 因 研 判 注 意 或 處 置 建 議 預 警 值 警 戒 值 預 警 值 警 戒 值 儀 器 異 常 上 方 濾 層 介 面 堵 塞 其 他 原 因 儀 器 異 常 水 壓 過 高 危 及 下 游 基 礎 安 定 性 其 他 原 因 儀 器 異 常 壩 基 管 湧 初 步 徵 兆 其 他 原 因 儀 器 異 常 該 處 與 上 方 濾 層 或 下 游 近 連 通 其 他 原 因 確 認 儀 器 功 能 加 強 注 意 PE15~18 及 滲 流 水 行 為 變 化 確 認 儀 器 功 能 加 強 注 意 PE15~18 及 滲 流 水 行 為 變 化 考 慮 降 低 蓄 水 位, 密 集 壩 下 游 側 巡 檢 尋 求 專 業 人 士 或 機 構 協 助 處 置 確 認 儀 器 功 能 加 強 注 意 PF4 PF5 PE14 及 滲 流 水 行 為 變 化 加 強 壩 體 量 水 堰 濁 度 觀 測 及 現 場 檢 查 確 認 儀 器 功 能 加 強 注 意 PF4 PF5 PE14 及 滲 流 水 行 為 變 化 考 慮 降 低 蓄 水 位, 密 集 壩 下 游 側 巡 檢 尋 求 專 業 人 士 或 機 構 協 助 處 置 上 限 儀 器 異 常 確 認 儀 器 功 能 及 觀 測 結 果 預 警 值 上 方 或 下 游 側 基 礎 可 能 有 初 期 管 湧 加 強 注 意 PF5 PF8 PF9 PE13 PE14 及 滲 行 為 發 展 流 水 行 為 變 化 其 他 原 因 加 強 壩 體 量 水 堰 濁 度 觀 測 及 現 場 檢 查 下 限 上 限 下 限 PF11 下 限 警 戒 值 預 警 值 警 戒 值 預 警 值 警 戒 值 儀 器 異 常 該 處 與 上 方 濾 層 或 下 游 近 連 通 其 他 原 因 儀 器 異 常 上 方 濾 層 介 面 堵 塞 其 他 原 因 儀 器 異 常 水 壓 過 高 危 及 下 游 基 礎 安 定 性 其 他 原 因 儀 器 異 常 上 方 或 下 游 側 基 礎 可 能 有 初 期 管 湧 行 為 發 展 其 他 原 因 儀 器 異 常 該 處 與 上 方 濾 層 或 下 游 近 連 通 其 他 原 因 確 認 儀 器 功 能 及 觀 測 結 果 加 強 注 意 PF4 PF5 PF8 PF10 PE14 及 滲 流 水 行 為 變 化 加 強 壩 體 量 水 堰 濁 度 觀 測 及 現 場 檢 查 進 行 分 析 探 討 可 能 影 響 及 處 置 確 認 儀 器 功 能 加 強 注 意 PE15~18 及 滲 流 水 行 為 變 化 確 認 儀 器 功 能 加 強 注 意 PE15~18 及 滲 流 水 行 為 變 化 考 慮 降 低 蓄 水 位, 密 集 壩 下 游 側 巡 檢 尋 求 專 業 人 士 或 機 構 協 助 處 置 確 認 儀 器 功 能 及 觀 測 結 果 加 強 注 意 PF8 PF9 PF11 PF12 及 滲 流 水 行 為 變 化 加 強 壩 體 量 水 堰 濁 度 觀 測 及 現 場 檢 查 確 認 儀 器 功 能 及 觀 測 結 果 加 強 注 意 PF8 PF9 PF11 PF12 及 滲 流 水 行 為 變 化 加 強 壩 體 量 水 堰 濁 度 觀 測 及 現 場 檢 查 進 行 分 析 探 討 可 能 影 響 及 處 置 上 限 儀 器 異 常 確 認 儀 器 功 能 及 觀 測 結 果 預 警 值 上 方 或 下 游 側 基 礎 可 能 有 初 期 管 湧 加 強 注 意 PF8 PF9 PF10 PF12 及 滲 流 水 行 行 為 發 展 為 變 化 其 他 原 因 加 強 壩 體 量 水 堰 濁 度 觀 測 及 現 場 檢 查 警 戒 值 儀 器 異 常 該 處 與 上 方 濾 層 或 下 游 近 連 通 其 他 原 因 確 認 儀 器 功 能 及 觀 測 結 果 加 強 注 意 PF8 PF9 PF10 PF12 及 滲 流 水 行 為 變 化 加 強 壩 體 量 水 堰 濁 度 觀 測 及 現 場 檢 查 進 行 分 析 探 討 可 能 影 響 及 處 置

219 第 四 章 工 程 實 務 篇 4-83 表 4.5( 續 ): 壩 基 水 壓 計 超 越 預 警 值 初 步 研 判 及 處 置 建 議 編 號 PF12 PF13 預 警 範 圍 上 限 下 限 上 限 下 限 管 理 值 可 能 原 因 研 判 注 意 或 處 置 建 議 預 警 值 警 戒 值 預 警 值 警 戒 值 預 警 值 警 戒 值 預 警 值 警 戒 值 儀 器 異 常 上 方 濾 層 介 面 堵 塞 其 他 原 因 儀 器 異 常 水 壓 過 高 危 及 下 游 基 礎 安 定 性 其 他 原 因 儀 器 異 常 上 方 或 下 游 側 基 礎 可 能 有 初 期 管 湧 行 為 發 展 其 他 原 因 儀 器 異 常 該 處 與 上 方 濾 層 或 下 游 近 連 通 其 他 原 因 儀 器 異 常 上 方 濾 層 介 面 堵 塞 其 他 原 因 儀 器 異 常 水 壓 過 高 危 及 下 游 基 礎 安 定 性 其 他 原 因 儀 器 異 常 上 方 或 下 游 側 基 礎 可 能 有 初 期 管 湧 行 為 發 展 其 他 原 因 儀 器 異 常 該 處 與 上 方 濾 層 或 下 游 近 連 通 其 他 原 因 確 認 儀 器 功 能 加 強 注 意 PE15~18 及 滲 流 水 行 為 變 化 確 認 儀 器 功 能 加 強 注 意 PE15~18 及 滲 流 水 行 為 變 化 考 慮 降 低 蓄 水 位, 密 集 壩 下 游 側 巡 檢 尋 求 專 業 人 士 或 機 構 協 助 處 置 確 認 儀 器 功 能 及 觀 測 結 果 加 強 注 意 PF10 PF11 PF13 及 滲 流 水 行 為 變 化 加 強 壩 體 量 水 堰 濁 度 觀 測 及 現 場 檢 查 確 認 儀 器 功 能 及 觀 測 結 果 加 強 注 意 PF10 PF11 PF13 及 滲 流 水 行 為 變 化 加 強 壩 體 量 水 堰 濁 度 觀 測 及 現 場 檢 查 進 行 分 析 探 討 可 能 影 響 及 處 置 確 認 儀 器 功 能 加 強 注 意 PE15~18 及 滲 流 水 行 為 變 化 確 認 儀 器 功 能 加 強 注 意 PE15~18 及 滲 流 水 行 為 變 化 考 慮 降 低 蓄 水 位, 密 集 壩 下 游 側 巡 檢 尋 求 專 業 人 士 或 機 構 協 助 處 置 確 認 儀 器 功 能 及 觀 測 結 果 加 強 注 意 PF12 及 滲 流 水 行 為 變 化 加 強 壩 體 量 水 堰 濁 度 觀 測 及 現 場 檢 查 確 認 儀 器 功 能 及 觀 測 結 果 加 強 注 意 PF12 及 滲 流 水 行 為 變 化 加 強 壩 體 量 水 堰 濁 度 觀 測 及 現 場 檢 查 進 行 分 析 探 討 可 能 影 響 及 處 置 表 4.6: 壩 體 水 壓 計 超 越 預 警 值 初 步 研 判 及 處 置 建 議 編 號 PE1 PE2 PE3 預 警 範 圍 上 限 管 理 值 可 能 原 因 研 判 注 意 或 處 置 建 議 預 警 值 警 戒 值 儀 器 異 常 水 庫 水 位 下 降 之 暫 時 現 象 上 游 側 可 能 形 成 優 先 通 路 其 他 原 因 儀 器 異 常 水 庫 水 位 下 降 之 暫 時 現 象 該 處 可 能 與 庫 水 幾 近 連 通 其 他 原 因 確 認 儀 器 功 能 及 觀 測 結 果 加 強 注 意 PE2 行 為 變 化 確 認 儀 器 功 能 及 觀 測 結 果 加 強 注 意 PE2 行 為 變 化 進 行 分 析 探 討 可 能 影 響 及 處 置 下 限 儀 器 異 常 預 警 值 水 庫 水 位 下 降 之 暫 時 現 象 確 認 儀 器 功 能 及 觀 測 結 果 上 游 側 可 能 形 成 優 先 通 路 加 強 注 意 PE1 行 為 變 化 其 他 原 因 上 限 警 戒 值 儀 器 異 常 水 庫 水 位 下 降 之 暫 時 現 象 該 處 可 能 與 庫 水 幾 近 連 通 其 他 原 因 確 認 儀 器 功 能 及 觀 測 結 果 加 強 注 意 PE1 行 為 變 化 進 行 分 析 探 討 可 能 影 響 及 處 置 下 限 儀 器 異 常 預 警 值 水 庫 水 位 下 降 之 暫 時 現 象 確 認 儀 器 功 能 及 觀 測 結 果 上 游 側 可 能 形 成 優 先 通 路 加 強 注 意 PE4 及 PE5 行 為 變 化 其 他 原 因 上 限 警 戒 值 儀 器 異 常 水 庫 水 位 下 降 之 暫 時 現 象 該 處 可 能 與 庫 水 幾 近 連 通 其 他 原 因 下 限 確 認 儀 器 功 能 及 觀 測 結 果 加 強 注 意 PE4 及 PE5 行 為 變 化 進 行 分 析 探 討 可 能 影 響 及 處 置

220 4-84 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 表 4.6( 續 ): 壩 體 水 壓 計 超 越 預 警 值 初 步 研 判 及 處 置 建 議 編 號 PE4 PE5 PE13 PE14 預 警 範 圍 上 限 管 理 值 可 能 原 因 研 判 注 意 或 處 置 建 議 預 警 值 警 戒 值 儀 器 異 常 水 庫 水 位 下 降 之 暫 時 現 象 上 游 側 可 能 形 成 優 先 通 路 其 他 原 因 儀 器 異 常 水 庫 水 位 下 降 之 暫 時 現 象 該 處 可 能 與 庫 水 幾 近 連 通 其 他 原 因 確 認 儀 器 功 能 及 觀 測 結 果 加 強 注 意 PE4 及 PE5 行 為 變 化 確 認 儀 器 功 能 及 觀 測 結 果 加 強 注 意 PE4 及 PE5 行 為 變 化 進 行 分 析 探 討 可 能 影 響 及 處 置 下 限 儀 器 異 常 預 警 值 水 庫 水 位 下 降 之 暫 時 現 象 確 認 儀 器 功 能 及 觀 測 結 果 上 游 側 可 能 形 成 優 先 通 路 加 強 注 意 PE4 及 PE5 行 為 變 化 其 他 原 因 上 限 警 戒 值 儀 器 異 常 水 庫 水 位 下 降 之 暫 時 現 象 該 處 可 能 與 庫 水 幾 近 連 通 其 他 原 因 確 認 儀 器 功 能 及 觀 測 結 果 加 強 注 意 PE4 及 PE5 行 為 變 化 進 行 分 析 探 討 可 能 影 響 及 處 置 下 限 預 警 值 儀 器 異 常 上 游 側 基 礎 可 能 形 成 優 先 通 路 其 他 原 因 確 認 儀 器 功 能 及 觀 測 結 果 加 強 注 意 PE14 行 為 變 化 上 限 下 限 上 限 下 限 上 限 PE15 警 戒 值 預 警 值 警 戒 值 預 警 值 警 戒 值 儀 器 異 常 該 處 可 能 與 庫 水 幾 近 連 通 其 他 原 因 確 認 儀 器 功 能 及 觀 測 結 果 加 強 注 意 PE14 行 為 變 化 進 行 分 析 探 討 可 能 影 響 及 處 置 儀 器 異 常 確 認 儀 器 功 能 及 觀 測 結 果 水 庫 水 位 快 速 上 升 之 暫 時 現 象 加 強 注 意 PE14 PF4 PF5 PF8 及 滲 流 水 下 游 側 心 層 或 基 礎 可 能 有 初 期 管 行 為 變 化 湧 行 為 發 展 加 強 壩 體 量 水 堰 濁 度 觀 測 及 現 場 檢 查 其 他 原 因 儀 器 異 常 確 認 儀 器 功 能 及 觀 測 結 果 水 庫 水 位 快 速 上 升 之 暫 時 現 象 加 強 注 意 PE14 PF4 PF5 PF8 及 滲 流 水 該 處 與 下 游 濾 層 近 連 通, 恐 危 及 行 為 變 化 壩 體 安 全 考 慮 降 低 蓄 水 位, 密 集 壩 下 游 側 巡 檢 其 他 原 因 尋 求 專 業 人 士 或 機 構 協 助 處 置 儀 器 異 常 上 游 側 基 礎 可 能 形 成 優 先 通 路 其 他 原 因 儀 器 異 常 該 處 可 能 與 庫 水 幾 近 連 通 其 他 原 因 確 認 儀 器 功 能 及 觀 測 結 果 加 強 注 意 PE13 行 為 變 化 確 認 儀 器 功 能 及 觀 測 結 果 加 強 注 意 PE13 行 為 變 化 進 行 分 析 探 討 可 能 影 響 及 處 置 預 警 值 儀 器 異 常 確 認 儀 器 功 能 及 觀 測 結 果 水 庫 水 位 快 速 上 升 之 暫 時 現 象 加 強 注 意 PE13 PF4 PF5 PF8 及 滲 流 水 下 游 側 心 層 或 基 礎 可 能 有 初 期 管 行 為 變 化 湧 行 為 發 展 加 強 壩 體 量 水 堰 濁 度 觀 測 及 現 場 檢 查 其 他 原 因 儀 器 異 常 確 認 儀 器 功 能 及 觀 測 結 果 水 庫 水 位 快 速 上 升 之 暫 時 現 象 加 強 注 意 PE13 PF4 PF5 PF8 及 滲 流 水 警 戒 值 該 處 與 下 游 濾 層 近 連 通, 恐 危 及 行 為 變 化 壩 體 安 全 考 慮 降 低 蓄 水 位, 密 集 壩 下 游 側 巡 檢 其 他 原 因 尋 求 專 業 人 士 或 機 構 協 助 處 置 儀 器 異 常 確 認 儀 器 功 能 及 觀 測 結 果 預 警 值 下 方 濾 層 排 水 失 效 或 滲 流 量 增 加 加 強 注 意 PE16 PE18 及 滲 流 水 行 為 變 化 其 他 原 因 加 強 壩 體 量 水 堰 濁 度 觀 測 及 現 場 檢 查 警 戒 值 儀 器 異 常 確 認 儀 器 功 能 及 觀 測 結 果 下 方 濾 層 排 水 失 效 或 滲 流 量 增 加 加 強 注 意 PE16 PE18 及 滲 流 水 行 為 變 化 下 游 殼 層 水 壓 過 高 危 及 下 游 壩 坡 考 慮 降 低 蓄 水 位, 密 集 壩 下 游 側 巡 檢 安 定 尋 求 專 業 人 士 或 機 構 協 助 處 置 其 他 原 因 下 限 - - -

221 編 號 預 警 範 圍 上 限 PE16 上 限 PE18 第 四 章 工 程 實 務 篇 4-85 表 4.6( 續 ): 壩 體 水 壓 計 超 越 預 警 值 初 步 研 判 及 處 置 建 議 管 理 值 可 能 原 因 研 判 注 意 或 處 置 建 議 預 警 值 警 戒 值 儀 器 異 常 下 方 濾 層 排 水 失 效 或 滲 流 量 增 加 其 他 原 因 確 認 儀 器 功 能 及 觀 測 結 果 加 強 注 意 PE15 PE18 及 滲 流 水 行 為 變 化 加 強 壩 體 量 水 堰 濁 度 觀 測 及 現 場 檢 查 儀 器 異 常 確 認 儀 器 功 能 及 觀 測 結 果 下 方 濾 層 排 水 失 效 或 滲 流 量 增 加 加 強 注 意 PE15 PE18 及 滲 流 水 行 為 變 化 下 游 殼 層 水 壓 過 高 危 及 下 游 壩 坡 安 定 考 慮 降 低 蓄 水 位, 密 集 壩 下 游 側 巡 檢 其 他 原 因 尋 求 專 業 人 士 或 機 構 協 助 處 置 下 限 預 警 值 儀 器 異 常 下 方 濾 層 排 水 失 效 或 滲 流 量 增 加 其 他 原 因 確 認 儀 器 功 能 及 觀 測 結 果 加 強 注 意 PE15 PE16 及 滲 流 水 行 為 變 化 加 強 壩 體 量 水 堰 濁 度 觀 測 及 現 場 檢 查 警 戒 值 儀 器 異 常 確 認 儀 器 功 能 及 觀 測 結 果 下 方 濾 層 排 水 失 效 或 滲 流 量 增 加 加 強 注 意 PE15 PE16 及 滲 流 水 行 為 變 化 下 游 殼 層 水 壓 過 高 危 及 下 游 壩 坡 安 定 考 慮 降 低 蓄 水 位, 密 集 壩 下 游 側 巡 檢 其 他 原 因 尋 求 專 業 人 士 或 機 構 協 助 處 置 下 限 表 4.7: 壩 體 滲 流 量 超 越 預 警 值 初 步 研 判 及 處 置 建 議 編 號 BW-1 預 警 範 圍 上 限 下 限 管 理 值 可 能 原 因 研 判 注 意 或 處 置 建 議 預 警 值 警 戒 值 預 警 值 警 戒 值 儀 器 異 常 水 庫 水 位 迅 速 下 降 之 暫 時 現 象 壩 體 或 基 礎 異 常 滲 流 導 致 流 量 增 加 其 他 原 因 儀 器 異 常 水 庫 急 洩 降 之 短 暫 現 象 壩 體 或 基 礎 異 常 滲 流 導 致 流 量 增 加 其 他 原 因 儀 器 異 常 水 庫 水 位 迅 速 上 升 之 暫 時 現 象 滲 流 水 經 其 他 管 道 流 出 未 觀 測 得 水 平 濾 層 或 滲 流 水 集 流 管 可 能 有 堵 塞 或 排 水 不 良 情 形 其 他 原 因 儀 器 異 常 水 庫 水 位 急 升 之 短 暫 現 象 滲 流 水 經 其 他 管 道 流 出 未 觀 測 得 水 平 濾 層 或 滲 流 水 集 流 管 嚴 重 失 效 其 他 原 因 人 工 觀 測 檢 核 並 確 認 儀 器 功 能 確 認 是 否 為 水 庫 水 位 迅 速 降 低 所 致 加 強 注 意 各 壩 體 及 壩 基 水 壓 計 行 為 變 化 注 意 滲 流 水 濁 度 觀 測 及 壩 下 游 側 巡 檢 人 工 觀 測 檢 核 並 確 認 儀 器 功 能 確 認 是 否 為 水 庫 水 位 迅 速 降 低 所 致 加 強 注 意 滲 流 水 濁 度 觀 測 及 密 集 壩 下 游 側 巡 檢 加 強 注 意 各 壩 體 及 壩 基 水 壓 計 行 為 變 化 評 估 是 否 必 要 控 制 水 庫 水 位 高 程 人 工 觀 測 檢 核 並 確 認 儀 器 功 能 加 強 注 意 PE15 PE16 PE18 水 壓 是 否 升 高, 壩 基 水 壓 起 伏 變 化 及 滲 流 水 濁 度 變 化 加 強 壩 體 量 水 堰 濁 度 觀 測 及 壩 下 游 區 現 場 檢 查 人 工 觀 測 檢 核 並 確 認 儀 器 功 能 加 強 注 意 PE15 PE16 PE18 水 壓 是 否 升 高, 壩 基 水 壓 起 伏 變 化 及 滲 流 水 濁 度 變 化 加 強 壩 體 量 水 堰 濁 度 觀 測 及 壩 下 游 區 現 場 檢 查 進 行 評 估 探 討 可 能 影 響 及 處 置

222 4-86 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 系 統 平 台 權 限 管 理 功 能 詳 細 需 求 壩 頂 監 測 室 監 測 主 機 之 操 作 權 限 如 下 表 所 示 : 表 4.8: 壩 頂 監 測 室 監 測 主 機 之 操 作 權 限 區 別 權 限 權 責 人 員 級 別 1 系 統 管 理 員 2 監 測 工 程 師 3 相 關 工 作 人 員 4 局 內 其 他 人 員 操 作 權 限 操 作 人 員 帳 號 管 理 第 級 別 人 員 的 所 有 權 線 其 他 管 理 本 系 統 平 台 的 所 有 權 限 儀 器 參 數 設 定 預 警 值 設 定 及 變 更 超 越 預 警 值 時 初 步 研 判 及 處 置 建 議 之 內 容 設 定 即 時 監 測 操 作 其 他 第 3 4 級 別 人 員 的 所 有 權 限 操 作 繪 圖 及 製 作 報 表 原 始 測 讀 資 料 查 閱 監 測 資 料 下 載 其 他 第 4 級 別 人 員 的 所 有 權 線 查 閱 預 警 記 錄 及 報 表 查 閱 各 物 理 量 歷 時 曲 線 查 閱 物 理 量 資 料 列 表 5 外 界 人 員 無 法 進 入 本 系 統

223 4.3 土 石 流 監 測 工 程 第 四 章 工 程 實 務 篇 土 石 流 發 生 機 制 與 說 明 所 謂 的 土 石 流, 是 指 泥 砂 石 礫 石 及 巨 石 等 和 水 混 合 後, 受 到 重 力 作 用 的 影 響, 沿 著 斜 坡 或 河 道 溝 渠 等 路 徑, 由 高 處 流 到 低 處 的 自 然 現 象 其 發 生 如 圖 示 : 發 生 部 流 動 部 堆 積 部 台 大 地 質 學 系 陳 宏 宇 教 授 提 供 土 石 流 的 運 動 方 式 可 以 分 成 發 生 區 流 動 區 與 堆 積 區 發 生 區 的 橫 剖 面 形 狀 多 呈 V 字 形, 谷 壁 崩 坍 的 碎 屑 會 大 量 堆 積 在 這 裡, 所 以 四 周 的 植 生 常 顯 得 相 當 稀 疏 而 流 動 區 為 U 字 形, 通 常 位 於 山 溝 河 谷 流 域 的 中 下 游, 河 床 上 會 有 河 谷 兩 岸 崩 坍 下 來 的 碎 屑 物 至 於 堆 積 區 則 多 在 溪 流 下 游 出 口 處, 常 形 成 沖 積 扇 狀 的 平 坦 地 形, 表 面 與 前 緣 多 巨 大 的 岩 塊 堆 積, 整 體 看 來 像 是 一 個 伸 長 的 舌 頭

224 4-88 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 土 石 流 是 一 種 結 合 大 地 水 保 水 利 地 質 甚 至 結 構 ( 擋 土 設 施 ) 之 複 雜 行 為, 很 難 用 各 種 單 一 之 理 論 去 加 以 分 析 驗 證, 並 進 而 尋 求 縮 小 其 打 擊 面 之 整 治 工 法 故 土 石 流 監 測 系 統 即 為 避 免 災 害 之 重 要 手 段 土 石 流 監 測 茲 舉 筆 者 與 台 大 及 台 灣 世 曦 所 合 作 之 某 案 例 說 明 如 下 : 1. 監 測 系 統 構 成 原 則 系 統 構 成 原 則 主 要 為 上 游 感 測, 中 游 蒐 集 資 料 之 機 房 及 下 游 告 警 系 統, 而 其 圖 示 則 標 示 以 利 了 解 告 警 系 統 機 房 感 測 器 2. 監 測 系 統 構 成

225 XX XX 監 測 系 統 完 整 架 構 圖 如 下 : 第 四 章 工 程 實 務 篇 4-89 雨 量 計 光 遮 斷 鋼 索 CR-10X UPS 坑 CCD 地 音 放 大 器 坑 太 陽 能 雨 量 計 自 動 水 壓 計 鋼 索 蓄 電 池 無 線 電 無 線 電 CR-10X UPSO+6 控 制 中 心 後 端 資 料 收 UPS 光 遮 斷 床 底 流 速 儀 自 動 水 壓 計 壓 力 式 水 位 計 CR-10X UPS0+700 床 底 流 速 儀 自 動 水 壓 計 光 遮 斷 器 鋼 索 檢 驗 光 遮 斷 器 雨 量 計 CCD 地 聲 探 測 器 CCD 地 聲 探 測 器 地 聲 探 測 器 0+810

226 4-90 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 2. 監 測 系 統 構 成 列 表 如 下 : 工 料 名 稱 單 位 合 約 數 量 現 地 站 : 拉 光 纖 網 路 (400m) 組 0.00 雨 量 計 只 2.00 地 音 組 3.00 CCD 用 比 例 尺 個 CCD 及 影 像 伺 服 器 ( 上, 中 ) 組 3.00 鋼 索 檢 知 器 處 2.00 光 遮 斷 器 處 2.00 現 地 資 料 蒐 集 裝 置 (IPC) 組 3.00 電 源 裝 置 及 UPS(72 小 時 ) 套 3.00 無 線 電 資 料 傳 輸 裝 置 組 3.00 觀 測 小 屋 處 3.00 CCD 攝 影 機 架 設 電 桿 (10M) 處 3.00 控 制 中 心 至 現 地 站 電 源 線 舖 設 式 1.00 雨 量 資 料 記 錄 器 組 2.00 GSM 傳 送 模 組 組 2.00 床 底 型 流 速 計 組 2.00 遠 端 雨 量 計 儀 器 箱 及 混 凝 土 基 座 組 1.00 自 動 水 壓 計 組 2.00 壓 力 式 水 位 計 組 2.00 現 場 監 測 控 制 軟 體 套 0.00 監 測 控 制 中 心 : 後 端 資 料 收 集 (IPC) 組 1.00 彩 色 噴 墨 印 表 機 台 1.00 無 線 電 資 料 接 收 裝 置 套 1.00 電 源 裝 置 及 UPS(72 小 時 ) 套 1.00 監 測 控 制 軟 體 套 1.00 系 統 整 合 式 1.00 小 計 式 1.00

227 第 四 章 工 程 實 務 篇 工 程 美 學 的 概 念 由 於 本 系 統 位 於 知 名 風 景 區, 為 樹 立 教 育 示 範 之 功 用, 監 測 工 程 於 設 備 安 裝 時 即 加 入 美 學 設 計, 部 分 相 關 照 片 如 下 : 土 石 流 流 速 器 紅 外 線 遮 斷 器 鋼 索 檢 知 器 紅 外 線 遮 斷 器 監 測 小 屋 與 觀 測 涼 亭 CCD 攝 影 機 地 聲 探 測 器

228 4-92 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 土 石 流 預 警 機 制 土 石 流 之 預 警 機 制, 在 國 內 農 委 會 水 土 保 持 局 已 發 展 超 過 15 年 以 上, 已 有 相 當 完 整 的 經 驗 與 機 制, 在 此 以 引 用 該 局 發 展 之 系 統 做 說 明, 而 其 程 序 主 要 為 一 土 石 流 潛 勢 評 估, 二 土 石 流 劃 定 與 查 詢 三 預 警 機 制 之 現 況 以 下 分 別 說 明 : 1. 土 石 流 潛 勢 評 估 依 現 地 有 效 集 水 面 積 集 水 區 內 岩 體 的 岩 性 通 過 集 水 區 內 的 斷 層 長 度 及 溪 流 上 游 的 崩 塌 面 積 等 4 種 因 素, 做 為 誘 發 土 石 流 發 生 度 的 指 標, 同 時 配 合 對 保 全 對 象 危 害 度, 區 分 出 土 石 流 潛 勢 溪 流 的 危 險 等 級, 危 險 度 區 分 為 高 中 及 低 3 個 等 級 土 石 流 潛 勢 溪 流 等 級 評 估 因 子 方 法 係 採 土 石 流 發 生 之 自 然 環 境 潛 在 因 素 及 所 造 成 之 保 全 對 象 危 害 兩 部 分 加 以 考 量 考 慮 引 致 土 石 流 發 生 之 因 素 及 其 所 造 成 的 嚴 重 性, 根 據 現 地 調 查 情 形, 選 定 影 響 土 石 流 發 生 危 險 等 級 之 自 然 潛 在 因 子 ; 再 根 據 土 石 流 潛 勢 溪 流 現 地 之 保 全 對 象 與 整 治 工 程 設 施, 依 保 全 住 戶 則 區 分 為 無 1 ~ 4 戶 5 戶 以 上, 提 供 政 府 機 關 及 民 眾 防 災 參 考 農 委 會 水 土 保 持 局 土 石 流 評 估 等 級 辦 法 執 行 其 格 式 如 下 表 說 明

229 第 四 章 工 程 實 務 篇 4-93 農 委 會 水 土 保 持 局 土 石 流 評 估 等 級 辦 法 土 石 流 潛 勢 溪 流 優 先 處 理 順 序 等 級 評 估 土 石 流 潛 勢 溪 流 優 先 處 理 順 序 等 級 評 估 因 子 方 法 係 區 分 為 土 石 流 發 生 之 自 然 環 境 潛 在 因 素 及 所 造 成 之 保 全 對 象 危 害 兩 部 分 加 以 考 量 考 慮 引 致 土 石 流 發 生 之 因 素 及 其 所 造 成 的 嚴 重 性, 根 據 現 地 調 查 情 形, 選 定 影 響 土 石 流 發 生 危 險 等 級 之 自 然 潛 在 因 子 ; 再 根 據 土 石 流 潛 勢 溪 流 現 地 之 保 全 對 象 與 整 治 工 程 設 施, 進 行 土 石 流 之 優 先 處 理 順 序 等 級 評 定 土 石 流 之 優 先 處 理 順 序 評 估 模 式 如 下, 最 高 得 分 為 100 分 : 優 先 處 理 順 序 評 分 =( 自 然 環 境 潛 在 因 子 50%)+( 保 全 危 害 度 因 子 50%) 土 石 流 潛 勢 溪 流 優 先 處 理 順 序 等 級 評 估 因 子 自 然 環 境 潛 在 因 子 保 全 對 象 及 整 治 工 程 設 施 影 響 因 子 崩 塌 規 模 坡 度 因 子 材 料 破 碎 情 形 保 全 對 象 : 對 建 物 之 危 害 及 對 交 通 設 施 之 危 害 現 地 整 治 設 施 成 效 評 估 岩 性 因 子 植 生 因 子 一 自 然 環 境 潛 在 因 子 選 定 二 保 全 對 象 及 整 治 工 程 設 施 影 響 因 子 本 模 式 根 據 土 石 流 發 生 之 三 大 條 件 : 足 保 全 對 象 共 選 定 兩 個 主 要 因 素, 分 別 為 夠 堆 積 物 水 及 坡 度 條 件, 挑 選 五 個 對 建 物 之 危 害 及 對 交 通 設 施 之 危 害 在 影 響 土 石 流 發 生 之 顯 著 因 子 做 為 評 分 方 建 築 物 部 分 因 公 共 建 築 一 般 使 用 人 數 較 法 之 因 子, 分 別 為 岩 性 因 子 坡 度 因 子 多, 故 評 分 等 級 最 高, 另 外 保 全 戶 數 越 多, 評 分 也 越 高 ; 交 通 方 面 則 以 橋 樑 受 崩 塌 規 模 材 料 破 碎 情 形 以 及 植 生 因 損 對 交 通 之 危 害 較 高, 故 給 予 較 高 分 子, 並 考 慮 各 個 因 子 與 溪 流 發 生 潛 勢 之 數 而 經 歷 921 地 震 及 桃 芝 颱 風 災 害 顯 著 影 響 關 係 加 以 配 分, 其 配 分 方 式 如 後, 已 有 不 少 土 石 流 潛 勢 溪 流 進 行 整 治 下 表 所 示, 最 高 得 分 為 100 分 設 施 工 程, 故 於 現 地 調 查 時 加 入 現 地 整 治 設 施 成 效 評 估, 若 整 治 設 施 成 效 良 好, 則 可 降 低 土 石 流 潛 勢 溪 流 對 保 全 對 象 之 危 害 其 保 全 因 子 配 分 方 式 如 下 表 所 示, 最 高 得 分 為 100 分

230 4-94 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 自 然 因 子 配 分 表 保 全 因 子 配 分 表 因 子 分 類 評 分 因 子 分 類 評 分 公 共 建 築 ( 學 校 醫 院 明 顯 大 面 積 崩 塌 30 崩 塌 規 模 及 民 眾 聚 集 場 所 等 ) 30 (30) 小 規 模 崩 塌 戶 民 宅 以 上 50 建 物 無 明 顯 崩 塌 5 5 戶 至 15 戶 間 之 民 宅 40 (50) 上 游 區 坡 度 大 於 戶 以 下 20 坡 度 因 子 上 游 區 坡 度 介 於 (30) 30 ~50 15 無 住 戶 0 上 游 區 坡 度 小 於 30 5 橋 梁 20 交 通 平 均 粒 徑 大 於 12" 20 道 路 5 (20) 材 料 破 碎 平 均 粒 徑 介 於 12"~3" 13 無 0 (20) 平 均 粒 徑 小 於 3" 5 待 改 進 或 無 整 治 設 施 30 現 地 整 治 無 明 顯 堆 積 材 料 0 尚 可 20 成 效 第 一 類 (A D F 地 質 區 ) 10 良 好 或 不 需 整 治 5 岩 性 因 子 (30) 第 二 類 (C E 地 質 區 ) 6 (10) 第 三 類 (B G 地 質 區 ) 3 最 高 評 分 合 計 裸 岩 落 石 堆 積 10 植 生 因 子 植 被 稀 疏 6 (10) 植 被 中 等 稀 疏 3 植 被 密 集 1 最 高 評 分 合 計 2. 土 石 流 劃 定 與 查 詢 除 了 上 述 之 評 估 辦 法 外, 農 委 會 水 保 局 亦 針 對 全 國 可 能 發 生 土 石 流 之 區 域 進 行 調 查, 並 劃 定 警 戒 區 域 如 下 :

231 第 四 章 工 程 實 務 篇 土 石 流 預 警 機 制 本 處 亦 將 沿 用 農 委 會 水 土 保 持 局 之 網 頁 做 說 明, 該 局 目 前 已 發 展 為 手 機 上 網 之 完 善 機 制, 而 其 劃 定 之 警 戒 及 行 動 值 如 下 表 列 :

232 4-96 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 而 其 手 機 上 網 之 版 本 介 紹 如 下 :

233 4.4 水 利 監 測 工 程 第 四 章 工 程 實 務 篇 4-97 不 論 是 農 田 水 利 會 之 測 報 系 統 水 利 署 的 河 川 水 情 等, 水 利 部 分 之 監 測 主 要 以 水 位 及 流 速 為 主, 並 進 而 推 估 流 量 等 各 項 資 料, 水 位 與 流 速 的 監 測 不 僅 應 用 在 水 利 工 程 上, 結 構 ( 如 橋 墩 掏 空 ) 與 大 地 ( 如 地 下 水 位 ) 之 應 用 亦 相 當 廣 泛, 而 水 位 及 流 速 之 監 測 也 從 早 期 之 接 觸 式 ( 如 圖 4.16 所 示 ), 發 展 至 今 的 非 接 觸 式 ( 如 圖 4.17 所 示 ): 圖 4.16: 早 期 之 接 觸 式 水 位 監 測

234 4-98 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 圖 4.17: 非 接 觸 式 水 位 監 測 由 於 非 接 觸 式 具 有 施 工 容 易 不 易 遭 受 ( 水 流 ) 破 壞 及 符 合 生 態 要 求 之 三 大 特 點, 近 年 來 有 逐 漸 取 代 接 觸 式 之 趨 勢 但 在 部 分 特 定 條 件 下 ( 如 直 線 距 離 易 遭 遮 蔽 等 ), 接 觸 式 仍 有 其 存 在 之 價 值, 但 因 其 使 用 已 較 少, 故 以 下 將 舉 非 接 觸 式 之 案 例 說 明 如 下 :

235 第 四 章 工 程 實 務 篇 新 設 水 位 站 規 範 設 備 規 範 1. 雷 達 水 位 計 (1) 型 式 : 雷 達 波 (2) 量 測 範 圍 : 最 大 發 射 深 度 至 少 可 達 40 公 尺 (3) 量 測 準 確 度 :± 3mm( 含 以 下 ) (4) 量 測 精 度 : 數 位 /4~20mA: 精 度 至 厘 米 (5) 輸 出 介 面 :4-20mA (6) 探 頭 耐 候 等 級 :IP65/NEMA 4X (7) 雷 達 號 角 材 質 : 不 銹 鋼 材 質 (8) 操 作 環 境 溫 度 :0~80 (9) 顯 示 :LCD 顯 示, 可 顯 示 水 位 高 度 或 距 離 高 度 (10) 電 源 :DC 12V 或 24V, 電 源 端 須 加 裝 一 個 DC-DC 穩 壓 轉 換 器 2. 雷 達 水 位 計 固 定 架 (1) 材 質 :SUS304 不 鏽 鋼 (2) 固 定 方 式 : 量 測 儀 器 需 固 定 於 不 銹 鋼 立 柱 上, 採 懸 臂 方 式 吊 掛, 得 標 廠 商 須 考 量 儀 器 重 量 探 頭 發 射 回 波 風 力 震 盪 儀 器 維 護 方 便 性 及 防 盜 等 因 素 加 以 設 計 (3) 雷 達 水 位 計 外 部 須 以 不 銹 鋼 材 質 箱 體 保 護

236 4-100 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 3. 資 料 記 錄 器 (1) 可 外 接 SD 記 憶 卡 儲 存 程 式 及 資 料 (2) 具 有 液 晶 顯 示 器 用 以 顯 示 下 列 資 料 : (A)GPRS IP (B)GPRS 信 號 強 度 (C) 記 錄 器 IP (D) 水 位 計 即 時 水 位 (E) 空 間 距 離 (F) 電 池 電 壓 (G) 記 錄 器 時 間 日 期 (3) 需 具 備 GPRS(3G) 資 料 傳 輸 功 能, 可 透 過 網 路 將 現 場 資 料 收 回 GPRS/3G 模 組 須 支 援 900/1800 頻 段 資 料 傳 輸 功 能 電 源 : 10V~30V (4) 適 用 工 作 溫 度 :-20 ~+65 (5) 資 料 記 錄 器 需 加 裝 記 錄 器 防 潮 盒, 至 少 達 IP66 防 水 等 級 (6) 資 料 記 錄 器 與 水 位 計 訊 號 連 結 良 好, 錶 示 之 水 位 值 須 與 該 處 之 水 尺 誤 差 3 公 分 內 4. 訊 號 避 雷 器 (1) 衝 擊 電 壓 :DC24V (2) 每 相 最 大 突 波 電 流 量 :20Ka( 含 ) 以 上 (8/20μs) (3) 反 應 時 間 response time: <1ns

237 (4) 突 波 耐 電 壓 : 大 於 13kA (5) 串 列 電 阻 : 五 甌 姆 (6) 負 載 電 流 :500mA 5.AC 電 源 避 雷 器 第 四 章 工 程 實 務 篇 (1) 突 波 放 電 耐 電 流 量 : 額 定 放 電 容 量 20KA (2) 最 大 總 放 電 容 量 至 少 40KA (3) 反 應 時 間 (response time): <25 ns (4) 配 電 盤 內 儀 表 設 備 電 源 使 用, 並 附 有 避 雷 器 壽 命 狀 態 指 示 6.AC 充 電 控 制 器 (1)AC 輸 入 電 壓 : 國 際 全 力 電 壓 設 計 (2) 輸 出 最 大 電 流 : 須 合 乎 系 統 充 電 或 供 電 之 需 求 (3) 輸 出 短 路 保 護 (4) 輸 出 過 電 流 保 護 (5) 電 池 極 性 反 接 保 護 (6) 溫 控 保 護 (7) 防 止 過 度 充 電 保 護 (8) 均 充 浮 充 快 慢 充 設 計 (9) 採 用 高 功 率 高 頻 設 計 7. 蓄 電 池 (1) 型 式 : 密 閉 型 固 定 鉛 鈣 電 池 ( 免 加 水 ) (2) 電 壓 :12V

238 4-102 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 (3) 電 池 容 量 :100Ah( 含 以 上 ) (4) 於 無 充 電 狀 態 下, 蓄 電 池 組 須 能 提 供 連 續 電 力 供 各 站 連 續 正 常 運 轉 至 少 7 天 以 上 ( 含 以 上 ), 並 依 測 試 要 求 提 出 整 體 系 統 耗 電 計 算 ( 測 試 方 法 : 於 無 供 電 狀 態 下, 每 10 秒 取 樣 1 筆,10 分 鐘 記 錄 10 分 傳 輸 1 次 ) 8. 儀 器 箱 (1) 箱 體 材 質 :SUS304 不 鏽 鋼 (2) 箱 體 尺 寸 / 型 式 : (A) 儀 器 箱 須 為 防 塵 防 水 防 蟲 之 設 計, 亦 須 考 量 設 備 之 散 熱 (B) 箱 體 尺 寸 至 少 需 70cmx50cm 25cm ( 高 寬 深 ), 箱 體 鋼 板 厚 度 不 得 小 於 1.5mm (C) 其 大 小 應 至 少 可 裝 入 資 料 記 錄 器 數 據 傳 輸 發 送 接 收 設 備 電 力 供 應 系 統 等 所 有 相 關 設 備 (D) 箱 體 機 械 結 構 內 外 ( 含 開 孔 焊 接 板 邊 ) 不 得 有 毛 邊, 焊 接 部 分 需 酸 洗 表 面 處 理, 稜 角 部 分 需 加 以 修 邊 應 以 現 場 使 用 人 員 操 作 安 全 為 第 一 考 量 (E) 加 裝 由 本 局 提 供 之 告 示 牌

239 XX 水 位 站 新 設 第 四 章 工 程 實 務 篇 施 工 規 範 1. 投 標 廠 商 投 標 前 需 至 本 局 了 解 現 場 系 統 設 備, 以 利 新 設 測 站 系 統 之 安 裝 及 軟 體 之 設 計 2. 水 位 站 軟 體 設 計 功 能 包 含, 通 過 訊 號 傳 輸 訊 號 傳 輸, 現 有 目 前 測 站 水 位 資 料 及 查 詢 水 位 歷 程 並 可 匯 出 為 excel 程 式, 另 設 計 需 與 本 局 水 情 中 心 相 容, 水 位 值 紀 錄 頻 率 為 5 分 鐘 紀 錄 一 筆 3. 新 增 測 站 設 備 功 能 必 須 與 本 局 指 揮 中 心 系 統 相 容, 所 有 相 關 連 線 方 式 及 通 訊 方 式, 所 有 因 安 裝 系 統 不 相 容 所 延 伸 之 費 用, 已 包 含 於 通 訊 系 統 設 計 測 試 費 項 內 不 另 給 價 4. 水 位 站 結 構 安 全 簽 証 費 : 承 包 廠 商 必 須 依 據 提 出 設 備 安 全 結 構 圖 及 設 計 安 全 分 析 經 結 構 或 土 木 技 師 核 算 簽 證, 施 工 時 提 供 施 工 詳 圖, 作 為 竣 工 驗 收 之 用 5. 配 管 配 線 於 桂 山 壩 體 外 側 訊 號 線 配 管 使 用 ψ1/4" PVC 管 或 使 用 更 優 之 管 線 材 質, 固 定 方 式 採 熱 浸 鍍 鋅 單 釘 式 管 夾 加 不 銹 鋼 膨 脹 螺 絲 固 定, 固 定 距 離 每 點 相 距 約 1.5m, 於 霸 体 內 側 須 牢 固 安 置 於 管 線 廊 道 上 並 防 止 水 分 流 入 造 成 損 害

240 4-104 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 6. 不 銹 鋼 立 柱 及 固 定 座 : 材 質 :SUS304 不 鏽 鋼, 需 考 量 風 力 大 地 應 力 儀 器 重 量 後 續 維 修, 需 與 結 構 物 固 定 良 好, 高 度 為 105 公 分 以 上 7. 設 備 安 裝 測 試 項 除 原 有 內 容 外 包 含 廠 商 需 遵 守 相 關 法 規, 勞 工 安 全 衛 生 設 備 交 通 安 全 管 理 等 費 用 ( 於 施 工 時 務 必 穿 戴 救 生 衣, 以 及 安 全 帽 及 安 全 索 等 安 全 配 備 ) 8. 現 場 施 工 時 請 廠 商 施 工 人 員 備 妥 相 關 資 料 及 施 工 計 畫 書 函 知 本 局, 本 局 轉 知 桂 山 電 廠 申 請 施 工 紀 錄 表

241 第 四 章 工 程 實 務 篇 現 地 裝 設 示 意 圖 現 場 配 置 圖 雷 達 水 位 計 安 裝 設 計 示 意 圖

242 4-106 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 立 面 圖 單 位 : mm 側 立 面 圖 單 位 : mm 現 場 配 置 圖 儀 器 箱 安 裝 設 計 示 意 圖

243 4.5 道 路 交 通 監 測 工 程 第 四 章 工 程 實 務 篇 道 路 交 通 監 測 工 程 主 要 可 依 ( 鐵 ) 軌 道 之 有 無 區 分 為 一 般 道 路 及 軌 道 兩 項, 而 在 一 般 道 路 之 監 測 上 主 要 為 道 路 資 訊 系 統, 而 軌 道 之 監 測 除 道 路 資 訊 系 統 外, 最 重 要 應 屬 軌 道 殘 餘 應 力 監 測 而 以 下 則 分 項 說 明 如 下 : 道 路 交 通 監 測 系 統 茲 舉 國 內 最 長 隧 道 之 雪 山 隧 道, 其 所 規 畫 之 道 路 監 測 系 統 評 選 案 規 範 為 例, 說 明 如 下 : 1. 一 般 說 明 (1) 專 案 目 的 雪 山 隧 道 長 12.9 公 里, 為 世 界 第 五 長, 東 南 亞 第 一 長 公 路 隧 道, 係 一 分 離 之 雙 孔 隧 道, 每 孔 隧 道 為 單 向 雙 車 道 雪 山 隧 道 之 通 行 管 制, 除 限 制 特 定 車 輛 進 入 之 措 施 外, 對 於 隧 道 內 之 行 車 限 制, 在 安 全 優 先 考 量 下 與 一 般 公 路 或 隧 道 有 所 差 異 除 隧 道 內 禁 止 變 換 車 道 之 一 般 限 制 外, 行 車 速 率 限 制 最 高 為 每 小 時 90 公 里 ; 最 低 為 每 小 時 60 公 里, 並 依 規 定 應 保 持 50 公 尺 以 上 之 行 車 安 全 距 離 為 確 保 行 駛 隧 道 車 輛 確 實 遵 守 各 項 行 車 限 制, 以 維 持 行 車 安 全, 嚴 密 之 執 法 作 為 是 必 須 的 惟 隧 道 內 並 無 路 肩 設 置, 除 每 1400 公 尺 設 置 一 處 緊 急 停 車 彎 外, 沿 途 無 任 何 可 停 駐 之 執 法 地 點, 反 觀 實 務 上, 亦 不 宜 於 隧

244 4-108 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 道 內 攔 停 車 輛, 故 必 須 仰 賴 固 定 式 自 動 照 相 執 法 設 備 自 動 照 相 執 法 設 備 有 傳 統 底 片 式 與 數 位 式 兩 種, 惟 前 者 仍 必 須 由 人 工 換 裝 底 片, 同 樣 衍 生 工 作 人 員 停 駐 隧 道 內 之 情 形 因 此, 雪 山 隧 道 自 動 化 科 技 執 法 專 案 爰 以 數 位 化 自 動 執 法 設 備 偵 測 及 蒐 證 違 規 資 料, 透 過 光 纖 電 纜 將 數 位 違 規 資 料 傳 輸 至 資 料 處 理 中 心, 建 置 一 永 續 自 動 化 科 技 執 法 系 統, 取 締 超 ( 低 ) 速 未 保 持 行 車 安 全 距 離 及 任 意 變 換 車 道 等 違 規, 以 防 制 隧 道 內 之 交 通 事 故, 確 保 行 車 安 全, 發 揮 長 隧 道 公 路 交 通 運 輸 功 效 (2) 本 案 名 稱 雪 山 隧 道 自 動 化 科 技 執 法 系 統 建 置 (3) 建 置 範 圍 本 建 置 案 包 括 但 不 限 於 下 列 主 要 設 備 之 供 應 及 建 置 : (A) 前 端 偵 測 及 蒐 證 設 備 : (a) 超 ( 低 ) 速 (b) 未 保 持 行 車 安 全 距 離 (c) 變 換 車 道 (d) 設 備 保 全 監 視 (B) 中 端 傳 輸 控 制 及 資 料 處 理 系 統 (a) 數 位 化 光 纖 傳 輸 系 統 (b) 電 源 供 應 及 備 援 系 統

245 第 四 章 工 程 實 務 篇 (c) 保 全 系 統 ( 含 現 場 設 備 保 全 及 機 房 門 禁 安 全 管 制 ) (d) 監 控 系 統 ( 含 執 法 系 統 監 視 功 能 ) (e) 資 料 處 理 系 統 (f) 移 動 式 檔 案 櫃 ( 含 收 納 盒 ) (C) 後 端 監 控 及 儲 存 設 備 (a) 電 腦 機 房 ( 含 電 源 系 統 不 斷 電 系 統 機 架 高 架 地 板 網 路 線 路 佈 放 需 求 空 調 設 備 KVM 等 相 關 設 備 ) (b) 伺 服 器 ( 包 括 隧 道 超 低 速 偵 測 伺 服 器 隧 道 未 保 安 距 及 變 換 車 道 伺 服 器 設 備 安 全 監 視 伺 服 器 網 管 伺 服 器 應 用 程 式 資 料 庫 伺 服 器 第 九 警 察 隊 資 料 處 理 中 心 設 備 安 全 監 視 伺 服 器 等 ) (c) 光 纖 通 道 交 換 器 磁 碟 陣 列 及 控 制 器 備 份 磁 帶 機 及 磁 帶 櫃 設 備 保 全 監 視 操 作 電 腦 前 端 偵 測 及 蒐 證 資 料 查 詢 電 腦 至 少 42 吋 之 LCD 顯 示 器 等 (D) 其 它 相 關 資 訊 設 備 (a) 資 料 處 理 電 腦 (b) 彩 色 雷 射 印 表 機 (c) 高 速 網 路 交 換 器 (d) 公 佈 欄 及 辦 公 室 配 置 圖 壓 克 力 板 等 相 關 設 備

246 4-110 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 (4) 履 約 期 程 及 履 約 內 容 全 案 分 3 階 段 履 約, 第 1 階 段 為 單 機 組 立 測 試 第 2 階 段 為 設 備 交 貨 及 文 件 交 付 第 3 階 段 為 系 統 建 置 作 業 ; 且 於 第 3 階 段 建 置 作 業 驗 收 合 格 翌 日 起 算 本 案 保 固 期, 保 固 期 年 限 依 立 約 商 所 報 期 限 ( 至 少 5 年 以 上 ) 辦 理 ; 第 1 及 第 2 年 應 由 立 約 商 提 供 2 年 之 免 費 保 固 維 護 服 務, 第 3 年 起 之 保 固 服 務 則 按 契 約 所 定 保 固 維 護 費 用 付 款 各 階 段 履 約 內 容 說 明 如 下 : (A) 第 一 階 段 單 機 組 立 測 試 : (a) 立 約 商 須 於 簽 約 後 及 國 道 公 路 警 察 局 ( 以 下 簡 稱 本 局 ) 通 知 之 日 起 30 個 日 曆 天 內 交 付 組 立 測 試 計 畫 書 ( 如 本 規 格 書 第 7 點 第 (2) 項 的 (A) 條 文 件 送 審 清 單 之 第 1 項 ), 經 本 局 審 核 核 可 並 發 送 通 知 後, 方 可 進 行 後 續 工 作 (b) 立 約 商 須 於 本 局 核 可 通 知 之 日 起 90 個 日 曆 天 內 完 成 單 機 組 立 測 試, 並 於 完 成 後 備 函 通 知 本 局 辦 理 驗 收 ( 以 本 局 接 獲 時 間 為 準 ) (c) 組 立 測 試 計 畫 書 內 容, 請 詳 本 規 範 第 7 點 第 (2) 項 的 (F) 的 (c) 條 規 定 (d) 有 關 本 階 段 之 驗 收 作 業 規 定, 請 詳 本 規 範 第 捌 一 條 規 定

247 第 四 章 工 程 實 務 篇 (e) 本 階 段 之 組 立 測 試 經 本 局 驗 收 合 格 後, 始 可 進 行 後 續 第 2 階 段 及 第 3 階 段 之 履 約 工 作 (B) 第 二 階 段 設 備 交 貨 及 文 件 交 付 : (a) 立 約 商 須 於 本 局 通 知 之 日 起 120 個 日 曆 天 內 將 本 案 所 有 設 備 及 材 料 交 至 立 約 商 自 行 安 排 之 寄 存 地 點, 由 立 約 商 自 行 負 責 儲 存 與 保 管, 並 交 付 相 關 文 件 後, 備 函 報 請 本 局 辦 理 驗 收 ( 以 本 局 接 獲 時 間 為 準 ) (b) 應 交 付 之 相 關 文 件 名 稱 及 交 付 日 期, 請 詳 本 規 格 書 第 7 點 的 第 (2) 的 (A) 條 文 件 送 審 清 單 第 2~8 項 規 定 (C) 第 三 階 段 系 統 建 置 作 業 : (a) 第 二 階 段 履 約 工 作 驗 收 合 格 後, 立 約 商 應 於 本 局 通 知 之 日 起 150 日 曆 天 內 完 成 所 有 設 備 之 安 裝 建 置 及 組 立 測 試, 以 及 本 案 應 用 系 統 開 發 建 置 安 裝 測 試 交 付 相 關 文 件 等 作 業, 並 於 完 成 上 述 工 作 後, 備 函 報 請 本 局 辦 理 驗 收 ( 以 本 局 接 獲 時 間 為 準 ) (b) 自 請 領 第 2 期 款 項 後 至 請 領 第 3 期 款 止 之 期 間, 立 約 商 應 每 月 執 行 品 質 控 制 會 議 品 質 管 制 矯 正 及 安 全 衛 生 會 議, 並 至 少 完 成 全 案 70% 教 育 訓 練 之 時 數

248 4-112 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 (5) 逾 期 罰 則 (c) 應 交 付 之 相 關 文 件 名 稱 及 交 付 日 期, 請 詳 本 規 格 書 第 第 7 點 第 (2) 項 的 (A) 條 文 件 送 審 清 單 第 9~19 項 規 定 (d) 有 關 本 階 段 驗 收 規 定 及 驗 收 方 法, 請 詳 本 規 格 書 第 捌 三 條 及 本 規 格 書 附 件 10-1 至 10-4 之 第 三 階 段 系 統 建 置 驗 收 紀 錄 表 之 規 定 (A) 立 約 商 應 依 本 規 格 書 第 壹 四 條 規 定 之 履 約 期 程 完 成 各 階 段 之 工 作 內 容 及 依 第 7 點 第 (2) 項 的 (A) 條 規 定 之 期 限 交 付 相 關 文 件 (B) 立 約 商 如 未 能 如 期 完 成 各 階 段 工 作, 除 第 1 2 及 3 階 段 應 提 送 文 件 之 逾 期 按 下 列 第 ( 三 ) 點 規 定 計 課 逾 期 違 約 金 外, 其 他 工 作 項 目 每 逾 期 1 日, 按 契 約 價 款 系 統 設 備 及 安 裝 費 用 及 其 他 費 用 之 合 計 款 千 分 之 一 計 罰 逾 期 違 約 金 (C) 如 有 逾 期 提 送 規 格 書 第 7 點 第 (2) 項 的 (A) 條 規 定 應 交 付 之 相 關 文 件, 每 逾 期 1 日, 按 該 項 逾 期 文 件 之 契 約 價 款 百 分 之 五 計 罰 逾 期 違 約 金 (D) 逾 期 違 約 金 以 系 統 設 備 及 安 裝 費 用 及 其 他 費 用 合 計 總 額 之 20% 為 上 限 (E) 若 逾 各 階 段 履 約 期 程 合 計 60 個 日 曆 天 ( 含 ) 以 上 無 法 交 驗 ( 貨 ) 者, 本 局 / 臺 灣 銀 行 採 購 部 得 解 除 契 約, 扣 收 預 付 款 還 款

249 第 四 章 工 程 實 務 篇 保 證 及 履 約 保 證 金 外, 並 按 政 府 採 購 法 第 101 及 103 條 規 定 辦 理 惟 若 因 不 可 抗 力 因 素 經 本 局 / 臺 灣 銀 行 採 購 部 同 意 延 長 者, 不 在 此 限 (F) 立 約 商 因 驗 收 不 合 格 重 新 報 驗 所 耗 費 之 改 正 時 間, 將 併 同 原 履 約 期 程 計 算, 如 逾 履 約 期 程, 每 逾 期 一 日, 仍 按 系 統 設 備 及 安 裝 費 用 及 其 他 費 用 合 計 契 約 價 款 千 分 之 一 計 罰 若 逾 期 60 個 日 曆 天 ( 含 ) 以 上 者, 本 局 / 臺 灣 銀 行 採 購 部 得 解 除 契 約, 扣 收 預 付 款 還 款 保 證 及 履 約 保 證 金, 並 按 政 府 採 購 法 第 101 及 103 條 規 定 辦 理 惟 若 因 不 可 抗 力 因 素 經 本 局 / 臺 灣 銀 行 採 購 部 同 意 延 長 者, 不 在 此 限 (G) 立 約 商 因 驗 收 不 合 格 重 新 報 驗 ( 以 2 次 為 限 ) 時, 如 經 2 次 複 驗 仍 不 合 格 或 逾 履 約 期 程 60 個 日 曆 天 ( 含 ) 以 上 而 無 法 重 新 交 驗 ( 貨 ), 本 局 / 臺 灣 銀 行 採 購 部 得 解 除 契 約, 扣 收 預 付 款 還 款 保 證 及 履 約 保 證 金, 並 按 政 府 採 購 法 第 101 及 103 條 規 定 辦 理 (H) 如 逾 期 單 機 組 立 之 測 試 交 貨 及 系 統 建 置 係 因 不 可 抗 力 之 原 因 所 致, 必 須 檢 具 有 效 證 明 文 件, 經 本 局 / 臺 灣 銀 行 採 購 部 認 可 者, 違 約 金 可 予 免 除 或 無 息 退 還

250 4-114 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 (6) 付 款 方 式 本 案 契 約 價 款 包 含 系 統 設 備 及 安 裝 費 用 其 他 費 用 與 保 固 維 護 費 用, 各 項 費 用 分 別 依 下 列 規 定 辦 理 付 款 : (A) 系 統 設 備 及 安 裝 費 用 與 其 他 費 用 合 計 之 價 款 : 分 三 期 付 款, 各 期 之 付 款 條 件 如 下 : (a) 第 一 期 款 : 系 統 設 備 及 安 裝 費 用 與 其 他 費 用 合 計 價 款 之 20% 作 為 預 付 款, 於 本 案 簽 約 後 立 約 商 繳 交 與 此 付 款 金 額 同 額 之 預 付 款 還 款 保 證 並 經 臺 灣 銀 行 採 購 部 收 妥 後, 憑 立 約 商 出 具 之 統 一 發 票 支 付 (b) 第 二 期 款 : 系 統 設 備 及 安 裝 費 用 與 其 他 費 用 合 計 價 款 之 30%, 於 立 約 商 完 成 第 1 階 段 之 單 機 組 立 測 試 與 第 2 階 段 之 設 備 交 貨 及 文 件 交 付, 且 該 兩 階 段 之 作 業 經 本 局 驗 收 合 格, 並 完 成 30% 之 教 育 訓 練 時 數 後, 檢 附 已 完 成 之 教 育 訓 練 時 數 證 明 ( 含 課 程 資 料 及 簽 名 單 ) 自 簽 約 後 至 請 領 本 期 價 款 止 之 期 間 內, 每 月 之 品 質 控 制 會 議 記 錄 品 質 管 制 矯 正 紀 錄 及 每 月 安 全 衛 生 會 議 記 錄, 並 憑 立 約 商 出 具 之 統 一 發 票 支 付 ( 未 達 30% 教 育 訓 練 時 數 係 非 屬 立 約 商 之 因 素 所 造 成 者, 須 經 本 局 同 意 ; 訓 練 時 數 證 明 依 實 際 完 成 時 數 計 算 )

251 第 四 章 工 程 實 務 篇 (c) 第 三 期 款 : 系 統 設 備 及 安 裝 費 用 與 其 他 費 用 合 計 價 款 之 50%, 於 立 約 商 完 成 第 3 階 段 所 有 建 置 作 業 與 完 成 70% 之 教 育 訓 練 時 數, 並 經 本 局 全 案 驗 收 合 格 後, 以 及 立 約 商 繳 妥 系 統 設 備 及 安 裝 費 用 與 其 他 費 用 合 計 價 款 之 3% 之 保 固 保 證 金 後, 檢 附 已 完 成 之 教 育 訓 練 時 數 證 明 ( 含 課 程 資 料 及 簽 名 單 ) 自 請 領 第 2 期 價 款 後 至 請 領 本 期 價 款 止 之 期 間 內 每 月 之 品 質 控 制 會 議 記 錄 品 質 管 制 矯 正 紀 錄 及 每 月 安 全 衛 生 會 議 記 錄, 並 憑 立 約 商 出 具 之 統 一 發 票 支 付 ( 未 達 70% 教 育 訓 練 時 數 係 非 屬 立 約 商 之 因 素 所 造 成 者, 須 經 本 局 同 意 ; 訓 練 時 數 證 明 依 實 際 完 成 時 數 計 算 ) (B) 保 固 維 護 費 用 : (a) 立 約 商 須 自 全 案 驗 收 合 格 之 次 日 依 其 所 報 保 固 期 ( 至 少 5 年 ) 提 供 保 固 維 護 服 務 其 中 第 1 及 第 2 年 為 免 費 保 固, 第 3 年 起 至 立 約 商 所 報 年 數 之 期 間 為 付 費 保 固 (b) 自 第 3 年 起, 保 固 維 護 費 用 依 付 費 保 固 之 年 數 平 均 支 付, 於 立 約 商 完 成 各 年 度 之 保 固 維 護 工 作, 並 經 本 局 審 核 接 受, 且 無 待 解 決 情 事 後, 憑 立 約 商 出 具 之 統 一 發 票 付 款

252 4-116 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 (7) 通 則 (A) 本 規 格 書 及 其 他 招 標 文 件 等 內 容, 如 認 知 及 解 釋 上 有 所 不 同 時, 均 以 本 局 / 臺 灣 銀 行 採 購 部 解 釋 為 準 自 簽 約 日 起 至 保 固 期 滿 前, 本 局 ( 業 主 ) 如 因 法 令 變 更 或 勤 務 及 業 務 需 要 新 增 或 修 改 工 具 性 軟 體 時, 立 約 商 ( 得 標 廠 商 ) 應 配 合 完 成, 並 不 得 要 求 任 何 費 用 (B) 本 規 格 書 及 相 關 文 件 中 所 稱 名 詞 定 義 : (a) 業 主 : 國 道 公 路 警 察 局 ( 簡 稱 本 局 ) (b) 得 標 廠 商 立 約 商 : 係 指 與 本 局 / 臺 灣 銀 行 採 購 部 簽 約 承 攬 本 建 置 案 之 廠 商 (c) 隧 道 權 責 單 位 : 為 國 道 高 速 公 路 局 雪 山 隧 道 坪 林 行 控 中 心 及 頭 城 工 務 段 (C) 本 案 規 格 需 求 中 所 稱 以 上 以 下 以 內 者 均 含 本 數, 立 約 商 需 提 供 同 等 級 或 優 於 本 招 標 文 件 所 需 求 之 規 格 ; 倘 得 標 廠 商 於 決 標 後 因 技 術 的 改 進, 或 配 合 本 局 之 要 求 能 提 供 更 佳 方 案, 經 本 局 審 查 通 過 後, 在 不 增 加 原 契 約 金 額 之 前 提 下, 可 納 入 本 案 契 約 之 修 正 範 圍 (D) 立 約 商 建 置 本 案 應 考 量 系 統 之 整 體 性, 並 以 資 料 共 享 模 組 化 功 能 架 構 統 一 作 業 介 面 格 式 為 主 要 設 計 原 則, 且 系 統 功 能 規 劃 須 考 量 擴 增 彈 性, 俾 利 日 後 系 統 功 能 擴 充 建 置 使 用

253 第 四 章 工 程 實 務 篇 (E) 投 標 廠 商 於 投 標 前 須 詳 細 評 估 隧 道 環 境 及 估 算 本 案 於 系 統 建 置 與 安 裝 過 程 作 業 及 整 體 連 線 測 試 所 需 相 關 零 ( 配 ) 件 成 本, 得 標 後 執 行 本 案 建 置 過 程 中 及 保 固 期 滿 前 不 得 以 任 何 理 由 要 求 追 加 費 用 (F) 本 建 置 案 不 得 轉 包, 立 約 商 不 得 將 本 建 置 案 施 工 所 需 人 工 機 具 材 料 等 一 併 分 包 給 同 一 廠 商 (G) 立 約 商 應 負 所 雇 勞 工 和 第 三 者 生 命 或 財 產 損 失 之 法 律 責 任, 立 約 商 若 未 能 於 適 當 之 時 間 內 與 受 害 人 達 成 和 解, 本 局 有 權 就 補 償 或 賠 償 事 宜 送 請 公 正 機 構 鑑 定, 立 約 商 接 獲 鑑 定 結 果 後 10 天 內 應 即 支 付 補 償 或 賠 償 費 用, 否 則 本 局 得 逕 行 代 為 支 付, 並 自 契 約 價 款 履 約 保 證 金 及 保 固 保 證 金 中 扣 抵 (H) 立 約 商 依 規 定 必 須 設 置 之 電 氣 技 術 人 員, 由 立 約 商 負 責 指 派, 提 報 本 局 核 可 後 擔 任 電 氣 技 術 負 責 人 之 工 作, 直 至 本 建 置 案 保 固 期 滿 為 止, 其 所 需 費 用 含 於 契 約 總 價 內, 不 另 給 付 (I) 凡 本 建 置 案 有 關 之 所 有 軟 體 作 業 系 統, 編 譯 程 式 與 附 屬 於 硬 體 內 之 韌 體 程 式, 立 約 商 必 須 提 交 正 式 之 授 權 文 件 ( 一 套 電 腦 設 備, 即 應 提 供 乙 套 授 權 文 件 ), 如 將 來 發 生 任 何 版 權 糾 紛 時, 立 約 商 應 負 法 律 上 的 責 任

254 4-118 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 (J) 除 前 述 所 訂 之 工 具 性 軟 體 外, 有 關 本 建 置 案 所 發 展 之 軟 體 產 品 文 件 各 項 紀 錄 及 憑 證, 其 著 作 權 與 智 慧 財 產 權 屬 本 局 所 有, 非 經 本 局 書 面 同 意, 立 約 商 不 得 為 任 何 形 式 之 複 製 或 主 張 (K) 本 契 約 終 止 後, 本 規 格 書 所 規 範 之 權 利 歸 屬 條 文 繼 續 有 效 (L) 立 約 商 如 涉 及 仿 冒 侵 權 或 洩 密 情 事, 違 反 有 關 法 令 而 致 本 局 負 民 刑 事 責 任 時, 立 約 商 應 賠 償 本 局 一 切 損 ( 含 訴 訟 及 律 師 費 用 ) 2. 系 統 架 構 雪 山 隧 道 自 動 化 科 技 執 法 系 統 為 一 數 位 化 系 統, 運 用 設 置 於 隧 道 內 之 違 規 偵 測 及 蒐 證 設 備 採 證 違 規 資 料, 並 透 過 光 纖 電 纜 將 數 位 違 規 資 料 傳 輸 至 本 局 第 九 警 察 隊 ( 頭 城 ) 資 料 處 理 中 心, 資 料 處 理 中 心 除 設 置 自 動 化 之 違 規 資 料 處 理 系 統 自 動 輸 出 違 規 舉 發 相 關 資 料 外, 並 備 有 隧 道 行 車 及 設 備 監 視 控 制 平 台 及 相 關 設 施, 俾 利 警 勤 指 揮 及 本 案 系 統 控 制 3. 功 能 需 求 與 規 格 (1) 前 端 偵 測 及 蒐 證 系 統 設 備 : (A) 說 明

255 第 四 章 工 程 實 務 篇 (a) 包 括 於 雪 山 隧 道 內 設 置 16 處 之 取 締 超 ( 低 ) 速 未 保 持 行 車 安 全 距 離 及 變 換 車 道 等 3 項 違 規 執 法 系 統 所 需 之 硬 體 軟 體 通 訊 介 面 及 傳 輸 媒 體 等, 本 前 端 偵 測 及 蒐 證 系 統 設 備 包 含 但 不 限 於 各 前 端 偵 測 功 能 設 備 前 端 偵 測 蒐 證 攝 影 機 數 位 照 相 機 前 端 偵 測 蒐 證 終 端 控 制 器 等 設 備 等 (b) 此 外 本 系 統 設 備 架 設 方 式 為 考 量 雪 隧 道 路 養 護 效 益 及 維 持 交 通 順 暢 要 求, 雪 隧 內 之 路 面 不 能 以 破 壞 方 式 建 置 任 何 設 備 ( 如 埋 設 線 圈 感 應 ) 等 方 式 (c) 本 案 前 端 偵 測 功 能 設 備 或 攝 影 機 或 相 機, 於 雪 山 隧 道 內 設 置 空 間 限 制 條 件 下 原 則 需 採 吊 掛 支 架, 使 各 設 備 安 裝 高 度 須 在 以 不 影 響 駕 駛 人 行 車 安 全 為 原 則, 且 可 發 揮 其 整 體 系 統 功 能, 並 須 經 隧 道 權 責 單 位 同 意 方 可 架 設, 惟 若 因 設 備 功 能 運 作 需 求 之 考 量, 得 採 側 邊 裝 設 方 式 施 作, 惟 需 提 送 施 工 圖 審 核, 並 經 核 可 後 方 可 施 作 (d) 立 約 商 需 在 本 前 端 偵 測 及 蒐 證 系 統 設 備 設 置 地 點 附 近 配 合 未 保 持 行 車 安 全 距 離 功 能 偵 測 設 備 設 置 輔 助 用 標 誌 或 標 線 措 施, 以 作 為 執

256 4-120 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 法 之 參 考 依 據 其 設 置 要 求 需 符 合 道 路 交 通 標 誌 標 線 號 誌 設 置 規 則 相 關 要 求 並 經 本 局 同 意, 方 可 施 作 (e) 在 前 端 偵 測 及 蒐 證 設 備 附 近 所 佈 設 之 車 行 聯 絡 道 或 人 行 聯 絡 道, 需 設 置 前 端 偵 測 蒐 證 設 備 終 端 控 制 器, 而 由 各 偵 測 功 能 設 備 攝 影 機 相 機 等 設 備 至 各 前 端 偵 測 蒐 證 終 端 控 制 器 之 光 纜 及 電 纜 配 線 及 本 系 統 偵 測 範 圍 之 地 面 輔 助 標 誌 或 標 線, 皆 屬 本 建 置 案 之 施 作 範 圍 (f) 由 16 處 之 前 端 偵 測 蒐 證 設 備 終 端 控 制 器 至 第 九 警 察 隊 隧 道 之 光 纜 及 管 道 佈 放 及 與 設 置 在 第 九 警 察 隊 隧 道 內 二 樓 系 統 機 房 之 前 端 偵 測 蒐 證 設 備 伺 服 器 之 硬 體 及 軟 體 皆 係 本 系 統 工 作 範 圍 (g) 立 約 商 需 依 據 雪 山 隧 道 之 實 際 情 形 科 技 水 準 及 建 置 經 費 等 條 件, 提 出 適 切 方 案, 並 需 依 南 北 向 隧 道 之 長 度 道 路 狀 況 及 環 境 容 易 發 生 交 通 違 規 地 點 可 建 置 之 適 當 地 點, 採 最 大 效 益 之 比 例 原 則 設 置 16 處 之 最 適 合 之 配 置 數 量 ( 南 北 雙 向 隧 道 前 端 三 項 偵 測 及 蒐 證 設 備, 每 項 至 少 8 個 單 元 以 上 )

257 第 四 章 工 程 實 務 篇 (h) 架 設 地 點 考 量 原 則 : 依 執 法 需 求 及 便 於 維 護 管 理 設 置 地 點 及 位 置 不 得 影 響 駕 駛 人 行 車 安 全 符 合 公 路 主 管 機 關 相 關 規 範 (i) 本 系 統 以 科 學 儀 器 取 得 證 據 資 料 證 明 駕 駛 人 行 為 違 規, 應 符 合 道 路 交 通 管 理 處 罰 條 例 有 關 逕 行 舉 發 規 定 ; 至 於 雪 山 隧 道 內 之 交 通 違 規 取 締, 應 依 高 速 公 路 及 快 速 公 路 交 通 管 制 規 則 及 高 速 公 路 及 快 速 公 路 之 管 理 機 關 公 告 之 管 制 規 定, 取 締 以 下 交 通 違 規 行 為 : 超 ( 低 ) 速 : A 速 率 限 制 規 定 : 現 階 段 雪 山 隧 道 最 高 行 車 速 率 限 制, 每 小 時 90 公 里 ; 最 低 行 車 速 率 限 制, 每 小 時 60 公 里 B 違 規 偵 測 : 車 輛 進 入 偵 測 範 圍 時, 應 能 測 定 行 車 瞬 間 速 率, 行 車 速 率 超 過 ( 低 於 ) 系 統 設 定 之 門 檻 值 時, 立 即 啟 動 蒐 證 單 元, 採 證 違 規 車 輛 靜 態 影 像, 作 為 違 規 舉 發 之 證 據 C 測 速 範 圍 : 至 少 包 含 25Km/h 到 199Km/h 未 保 持 行 車 安 全 距 離

258 4-122 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 A 安 全 距 離 規 定 : a 行 駛 於 長 度 4 公 里 以 上 之 隧 道, 應 保 持 50 公 尺 以 上 之 行 車 安 全 距 離 b 大 型 車 時 速 超 過 每 小 時 70 公 里 時, 其 行 車 安 全 距 離 以 車 輛 速 率 之 每 小 時 公 里 數 值 減 20, 單 位 為 公 尺 ; 但 時 速 低 於 70 公 里 時, 應 依 立 約 商 提 送 並 經 本 局 核 准 之 測 試 計 畫 書 之 相 關 規 定 辦 理 c 如 因 隧 道 內 道 路 壅 塞 事 故 或 其 他 特 殊 狀 況 導 致 車 速 低 於 每 小 時 20 公 里 或 停 止 時, 仍 應 保 持 20 公 尺 以 上 之 安 全 距 離 B 違 規 偵 測 : 車 輛 進 入 偵 測 範 圍 時, 應 能 立 即 測 定 其 行 車 速 率 及 前 後 兩 車 間 之 行 車 距 離, 當 行 車 距 離 低 於 系 統 設 定 之 門 檻 值 時, 系 統 應 能 取 得 違 規 證 據 資 料 如 : 採 證 違 規 車 輛 之 靜 態 影 像 及 回 溯 違 規 前 後 之 連 續 動 態 影 像, 作 為 違 規 舉 發 之 證 據 另 立 約 商 須 在 本 前 端 偵 測 及 蒐 證 系 統 設 備 設 置 地 點 附 近 ( 本 系 統 未 保 持 行 車 安 全 距 離 功 能 偵 測 設 備 之 偵 測

259 第 四 章 工 程 實 務 篇 範 圍 : 至 少 可 達 80 公 尺 ( 含 ) 以 上 之 所 能 偵 測 之 範 圍 ) 需 有 本 前 端 偵 器 設 備 之 輔 助 標 誌 或 標 線 措 施, 以 作 為 執 法 之 參 考 依 據 其 設 置 要 求 需 符 合 道 路 交 通 標 誌 標 線 號 誌 設 置 規 則 相 關 要 求 並 經 本 局 同 意, 方 可 施 作 C 偵 測 技 術 : 偵 測 設 備 之 技 術 規 格 如 有 國 家 標 準 時, 不 得 低 於 交 通 執 法 器 材 之 國 家 標 準 ; 如 無 國 家 標 準 者 仍 應 從 嚴 認 定 ( 本 項 設 備 之 審 查 以 獲 得 本 案 評 選 委 員 普 遍 認 同 及 高 度 信 賴 為 原 則, 以 避 免 將 來 交 貨 安 裝 後 取 證 之 爭 議 ) D 動 態 影 像 : 動 態 影 像 應 足 以 佐 證 ( 或 排 除 ) 該 件 未 保 持 行 車 安 全 距 離 違 規 動 態 影 像 係 為 避 免 下 列 行 車 狀 況 所 造 成 之 違 規 認 定 爭 議 : a 前 車 違 規 致 使 後 車 無 法 保 持 行 車 安 全 距 離 b 其 他 可 能 造 成 爭 議 之 行 車 狀 況 變 換 車 道 A 變 換 車 道 規 定 : 雪 山 隧 道 內 全 線 禁 止 變 換 車 道 B 違 規 偵 測 : 車 輛 進 入 偵 測 範 圍 時, 應 能 測 定 車 輛 跨 越 雙 白 實 線

260 4-124 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 之 違 規 行 為, 並 能 取 得 違 規 證 據 資 料, 如 : 採 證 違 規 車 輛 之 靜 態 影 像 及 回 溯 違 規 行 為 前 後 之 連 續 動 態 影 像, 並 符 合 下 列 條 件 : a 靜 態 影 像 : 車 輛 於 跨 越 雙 白 實 線 時 之 影 像 b 動 態 影 像 : 違 規 車 輛 自 原 行 駛 車 道 跨 越 雙 白 實 線, 及 變 換 車 道 之 連 續 影 像 C 任 意 變 換 車 道 違 規 之 偵 測 範 圍, 至 少 應 涵 蓋 寬 2 車 道 長 25 公 尺 以 上 違 規 資 料 應 具 備 項 目 : 以 上 三 種 交 通 違 規 之 取 締 資 料 應 以 繁 體 中 文 顯 示 下 列 項 目 : A 違 規 項 目 及 事 實 B 違 規 日 期 及 時 間 C 違 規 地 點 D 偵 測 蒐 證 設 備 序 號 E 違 規 影 像 編 號 F 違 規 車 輛 之 行 車 速 率 ( 違 規 變 換 車 道 除 外 ) (j) 本 系 統 規 範 為 構 成 本 系 統 所 必 備 者, 若 屬 本 系 統 功 能 上 或 完 整 性 所 必 需 而 本 規 範 未 曾 述 及 之 硬 軟 體 者, 立 約 商 亦 應 一 併 免 費 供 應

261 第 四 章 工 程 實 務 篇 (k) 由 於 電 腦 及 網 路 設 備 之 變 化 日 新 月 異, 故 在 不 增 加 費 用 的 前 提 下 立 約 商 可 建 議 並 經 本 局 審 核 認 可 後, 改 換 功 能 更 強 更 優 設 備, 不 得 要 求 增 加 任 何 費 用, 惟 網 路 傳 輸 介 質 仍 須 以 單 模 光 纖 構 成 為 原 則 (B) 需 求 本 系 統 藉 由 前 端 偵 測 及 蒐 證 設 備 攝 影 機 相 機 前 端 偵 測 蒐 證 終 端 控 制 器, 前 端 偵 測 蒐 證 伺 服 器 現 場 交 換 器 等 各 設 備 之 運 作, 以 達 到 隧 道 執 法 之 功 能 且 各 設 備 間 不 能 因 彼 此 間 產 生 干 擾, 而 影 響 各 設 備 之 正 常 功 能 運 作, 若 有 因 干 擾 情 形, 立 約 商 需 負 責 改 善 完 成, 且 不 得 要 求 任 何 費 用 而 前 端 偵 測 及 蒐 證 設 備 包 含 超 ( 低 ) 速 偵 測 功 能 設 備 未 保 持 行 車 安 全 距 離 功 能 設 備 變 換 車 道 功 能 設 備 之 偵 測 設 備 本 系 統 之 採 證 影 像 須 於 隧 道 內 日 夜 間 照 明 下 可 清 晰 辦 識 車 牌, 以 符 合 執 法 取 締 之 有 效 證 據 本 系 統 因 運 作 所 產 生 之 資 料 及 影 像 檔 案, 至 少 可 保 留 於 磁 碟 陣 列 中 十 五 天, 立 約 商 需 提 供 足 夠 之 磁 碟 容 量 空 間, 且 需 滿 足 硬 體 設 備 規 格 要 求 之 最 低 容 量 前 端 偵 測 及 蒐 證 系 統 之 工 作 範 圍 及 系 統 建 置 說 明, 請 詳 本 規 格 書 附 件 10-1 前 端 偵 測 及 蒐 證 系 統 第 三 階 段 系 統 建 置 驗 收 紀 錄 表

262 4-126 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 (C) 規 格 本 規 範 為 構 成 本 案 系 統 所 必 備 者, 若 屬 本 案 系 統 功 能 上 或 完 整 性 所 必 需 而 本 規 範 未 曾 述 及 之 硬 軟 體 者, 立 約 商 亦 應 一 併 免 費 供 應 前 端 偵 測 及 蒐 證 系 統 之 系 統 組 成 及 規 格 設 備 之 說 明, 請 詳 本 規 格 書 附 件 9-1 前 端 偵 測 及 蒐 證 系 統 第 二 階 段 系 統 設 備 規 格 驗 收 紀 錄 表 (2) 設 備 保 全 監 視 系 統 : (A) 說 明 (a) 本 建 置 案 設 備 保 全 監 視 系 統 範 圍 包 含 於 雪 山 隧 道 內 南 向 隧 道 及 北 向 隧 道 內 之 前 端 偵 測 及 蒐 證 設 備 等 設 備 保 全 監 視 所 需 之 硬 體 軟 體 等 設 備 (b) 雪 山 隧 道 內 16 處 緊 急 避 車 彎 附 近 之 前 端 偵 測 及 蒐 證 設 備 附 近 將 設 置 設 備 保 全 監 視 系 統, 且 其 監 視 攝 影 機 訊 號 將 佈 設 至 附 近 之 車 行 聯 絡 道 或 人 行 聯 絡 道 內 之 前 端 偵 測 及 蒐 證 終 端 控 制 器 收 容, 安 裝 位 置 須 以 不 影 響 駕 駛 人 行 車 安 全 為 原 則, 並 須 經 隧 道 權 責 單 位 同 意 後 方 可 架 設 各 設 備 安 全 監 視 攝 影 機 至 各 終 端 控 制 器 之 管 道 及 纜 線 配 線, 至 第 九 警 察 隊 之 光 纜 佈 放 皆 係 本 系 統 之 建 置 範 圍

263 第 四 章 工 程 實 務 篇 (c) 本 系 統 規 範 為 構 成 本 系 統 所 必 備 者, 若 屬 本 系 統 功 能 上 或 完 整 性 所 必 需 而 本 規 範 未 曾 述 及 之 硬 軟 體 者, 立 約 商 亦 應 一 併 免 費 供 應 (d) 由 於 電 腦 及 網 路 設 備 之 變 化 日 新 月 異, 故 在 不 增 加 費 用 的 前 提 下, 立 約 商 可 建 議 並 經 本 局 審 核 認 可 後, 改 換 功 能 更 強 更 優 設 備, 且 不 得 要 求 增 加 任 何 費 用, 惟 網 路 傳 輸 介 質 仍 須 以 單 模 光 纖 構 成 為 原 則 (B) 需 求 (a) 本 系 統 藉 由 設 備 保 全 監 視 伺 服 器 至 少 42 吋 之 LCD 顯 示 器 設 備 保 全 監 視 攝 影 機 現 場 交 換 器 現 場 光 纖 收 容 盤 等 各 設 備 之 運 作, 以 達 到 設 備 安 全 監 視 之 功 能 (b) 本 系 統 在 前 端 偵 測 及 執 法 系 統 之 16 處 佈 設 現 場, 設 置 有 設 備 安 全 監 視 攝 影 機, 這 些 攝 影 機 除 可 即 時 監 看 16 處 前 端 偵 測 及 執 法 系 統 設 備 現 場 狀 況 外, 尚 需 可 一 併 監 看 雪 山 隧 道 內 各 處 之 現 場 車 流 狀 況, 且 這 些 設 備 監 視 影 像 訊 號 將 傳 回 至 第 九 警 察 隊 內 而 這 些 現 場 設 備 安 全 監 視 攝 影 機 可 直 接 將 畫 面 即 時 傳 回 遠 端 第 九 警 察 隊 二

264 4-128 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 樓 系 統 機 房 內, 並 具 全 時 錄 影 功 能 且 在 二 樓 遠 端 監 控 中 心 及 資 料 處 理 中 心, 藉 由 各 設 備 安 全 監 視 伺 服 器 及 多 個 至 少 42 吋 之 LCD 顯 示 器 螢 幕 進 行 即 時 監 看 本 系 統 因 運 作 所 產 生 之 資 料 及 影 像 檔 案, 至 少 可 保 留 於 磁 碟 中 十 五 天, 立 約 商 需 提 供 足 夠 之 磁 碟 容 量 空 間, 且 需 滿 足 硬 體 設 備 規 格 要 求 之 最 低 容 量 (C) 規 格 本 規 範 為 構 成 本 案 系 統 所 必 備 者, 若 屬 本 案 系 統 功 能 上 或 完 整 性 所 必 需 而 本 規 範 未 曾 述 及 之 硬 軟 體 者, 立 約 商 亦 應 一 併 免 費 供 應 (3) 資 料 處 理 系 統 : (A) 說 明 (a) 為 本 建 置 案 所 需 之 偵 測 及 蒐 證 設 備 影 像 處 理 網 路 管 理 及 備 份 應 用 程 式 第 九 警 察 隊 資 料 處 理 中 心 資 料 庫 歷 史 資 料 庫 等 各 種 功 能 需 求 伺 服 器 光 纖 儲 存 設 備 光 纖 交 換 器 備 份 磁 帶 櫃 與 機 房 至 資 料 處 理 中 心 之 網 路 傳 輸 之 管 線 安 裝 及 佈 設, 係 本 系 統 之 工 作 範 圍

265 第 四 章 工 程 實 務 篇 (b) 本 資 料 處 理 系 統 設 備 範 圍 包 含 於 第 九 警 察 隊 二 樓 資 料 處 理 中 心 等 進 行 網 路 管 理 作 業 違 規 資 料 處 理 作 業 查 詢 作 業 統 計 報 表 作 業 網 際 網 路 查 詢 作 業 資 料 儲 存 及 備 份 作 業 等 所 需 之 硬 體 軟 體 供 應 等, 至 少 包 含 網 管 伺 服 器 機 房 交 換 器 應 用 程 式 資 料 庫 伺 服 器 光 纖 通 道 交 換 器 磁 碟 陣 列 及 控 制 器 備 份 磁 帶 機 及 磁 帶 櫃 設 備 保 全 監 視 操 作 電 腦 前 端 偵 測 及 蒐 證 資 料 查 詢 電 腦 資 料 處 理 電 腦 路 由 器 筆 記 型 電 腦 違 規 資 料 舉 發 電 腦 及 雷 射 印 表 機 等 設 備 等 (c) 本 系 統 規 範 為 構 成 本 系 統 所 必 備 者, 若 屬 本 系 統 功 能 上 或 完 整 性 所 必 需 而 本 規 範 未 曾 述 及 之 硬 軟 體 者, 立 約 商 亦 應 一 併 免 費 供 應 (d) 由 於 電 腦 及 網 路 設 備 之 變 化 日 新 月 異, 故 在 不 增 加 費 用 的 前 提 下, 立 約 商 可 建 議 並 經 本 局 審 核 認 可 後, 改 換 功 能 更 強 更 優 設 備, 且 不 得 要 求 增 加 任 何 費 用 (B) 需 求 (a) 本 系 統 在 第 九 警 察 隊 二 樓 資 料 處 理 中 心 之 違 規 資 料 舉 發 電 腦, 需 可 連 接 各

266 4-130 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 隧 道 超 ( 低 ) 速 偵 測 伺 服 器 隧 道 未 保 安 距 及 變 換 車 道 偵 測 伺 服 器 並 進 行 違 規 資 料 舉 發 作 業, 及 進 行 前 端 偵 測 及 蒐 證 系 統 軟 體 設 備 保 全 監 視 系 統 軟 體 功 能 及 其 資 料 庫 之 資 料 內 容, 進 行 資 料 處 理 設 定 統 計 列 印 及 操 作 與 進 行 資 料 處 理 系 統 軟 體 功 能 操 作 (b) 立 約 商 於 建 置 本 案 時, 需 考 量 本 局 所 需 之 整 體 環 境 網 路 架 構 要 求, 以 符 合 本 局 資 訊 系 統 開 發 原 則 (c) 所 有 操 作 參 數 ㄧ 經 設 定 後 便 可 自 動 操 作, 設 定 係 數 不 因 斷 電 或 其 他 網 路 通 訊 異 常 而 消 失 (d) 本 建 置 案 資 料 處 理 系 統 功 能 需 求 軟 體 開 發 完 成 後, 本 案 立 約 商 需 提 供 原 始 程 式 碼 系 統 設 計 架 構 及 相 關 必 要 資 訊, 以 利 本 局 日 後 系 統 升 級 或 另 行 修 改 所 需 (C) 規 格 本 規 範 為 構 成 本 案 系 統 所 必 備 者, 若 屬 本 案 系 統 功 能 上 或 完 整 性 所 必 需 而 本 規 範 未 曾 述 及 之 硬 軟 體 者, 立 約 商 亦 應 一 併 免 費 供 應

267 第 四 章 工 程 實 務 篇 (4) 室 內 門 禁 管 制 及 監 視 系 統 : (A) 說 明 (a) 本 系 統 包 括 第 九 警 察 隊 二 樓 機 房 及 資 料 處 理 中 心 之 室 內 門 禁 管 制 系 統, 包 含 門 禁 管 制 刷 卡 機 讀 卡 機 門 禁 管 制 電 腦 按 鈕 開 關 電 磁 鎖 等 設 備, 及 第 九 警 察 隊 二 樓 機 房 及 資 料 處 理 中 心 與 遠 端 監 控 中 心 內 之 室 內 門 禁 監 視 系 統, 包 含 室 內 門 禁 攝 影 機 室 內 門 禁 監 視 電 腦 等 設 備 等, 其 系 統 架 構 圖 如 本 規 格 書 所 附 設 計 圖 所 示, 而 有 關 各 設 備 間 之 佈 線 亦 屬 本 系 統 立 約 商 之 責 任 範 圍 (b) 本 系 統 規 範 為 構 成 本 系 統 所 必 備 者, 若 屬 本 系 統 功 能 上 或 完 整 性 所 必 需 而 本 規 範 未 曾 述 及 之 硬 軟 體 者, 立 約 商 亦 應 一 併 供 應 (c) 由 於 電 腦 及 網 路 設 備 之 變 化 日 新 月 異, 故 在 不 增 加 費 用 的 前 提 下, 立 約 商 可 建 議 並 經 本 局 審 核 認 可 後, 改 換 功 能 更 強 更 優 設 備, 不 得 要 求 增 加 任 何 費 用

268 4-132 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 (B) 需 求 (a) 在 第 九 隊 警 察 隊 二 樓 之 系 統 機 房 遠 端 監 控 中 心 資 料 處 中 心 均 需 裝 置 門 禁 安 全 監 視 設 備, 任 何 人 員 進 入 這 些 房 間 均 會 拍 攝 影 像 存 證, 詳 細 紀 錄 時 間 地 點 及 人 物 另 在 系 統 機 房 及 資 料 處 中 心 當 有 人 員 進 入 時, 將 藉 由 門 禁 管 制 系 統 傳 送 觸 發 訊 號 給 室 內 門 禁 監 視 系 統, 並 啟 動 其 室 內 門 禁 攝 影 機 之 鏡 頭 自 動 轉 向 門 口, 並 進 行 錄 影 等 (b) 本 系 統 功 能 需 求 軟 體 係 為 達 成 本 系 統 規 範 功 能 及 設 計 圖 室 內 門 禁 管 制 及 監 視 系 統 功 能 需 求 架 構 示 圖 之 要 求, 其 所 必 需 之 軟 體 及 韌 體 等 (c) 本 建 置 案 室 內 門 禁 管 制 及 監 視 系 統 功 能 需 求 軟 體 開 發 完 成 後, 本 案 立 約 商 需 提 供 原 始 程 式 碼 系 統 設 計 架 構 及 相 關 必 要 資 訊, 以 利 本 局 日 後 系 統 升 級 或 另 行 修 改 所 需 (C) 規 格 室 內 門 禁 管 制 及 監 視 系 統 之 工 作 範 圍 及 系 統 建 置 說 明, 請 詳 本 規 格 書 附 件 10-4 室 內 門 禁 管 制 及 監 視 系 統 第 三 階 段 系 統 建 置 驗 收 紀 錄 表 本 規 範 為 構 成 本 案 系 統 所 必 備 者, 若 屬 本 案 系 統 功 能 上 或 完 整 性 所 必 需 而 本 規 範 未 曾 述 及 之 硬 軟 體 者, 立 約 商 亦 應

269 一 併 免 費 供 應 第 四 章 工 程 實 務 篇 室 內 門 禁 管 制 及 監 視 系 統 之 系 統 組 成 及 設 備 規 格 相 關 內 容, 請 詳 本 規 格 書 附 件 9-4 室 內 門 禁 管 制 及 監 視 系 統 第 二 階 段 設 備 規 格 驗 收 紀 錄 表 (5) 頭 城 公 警 隊 供 電 暨 網 路 系 統 頭 城 公 警 隊 後 端 系 統 頭 城 公 警 隊 建 築 裝 修 : (A) 說 明 (a) 包 括 雪 山 隧 道 設 置 前 端 偵 測 及 蒐 證 系 統 設 備 終 端 控 制 箱 (TC) 之 供 電, 由 後 端 各 通 訊 機 房 不 斷 電 系 統 供 電 及 經 由 廊 道 機 房 主 隧 道 至 現 場 設 備 及 終 端 控 制 箱 提 供 網 路 傳 輸 資 料 儲 存 查 詢 處 理 等 及 後 端 第 九 警 察 隊 辦 公 大 樓 系 統 機 房 與 資 料 處 理 中 心 遠 端 監 控 中 心 等 網 路 相 關 設 施 與 後 端 電 腦 機 櫃 機 架 式 不 斷 電 電 源 設 備 鋁 合 金 高 架 地 板 不 銹 鋼 門 扇 及 門 框 辦 公 大 樓 用 電 迴 路 改 接 並 提 供 穩 定 供 電 品 質 及 獨 立 用 電 作 業, 供 電 系 統 包 含 台 電 電 錶 箱 發 電 機 供 電 側 至 配 電 盤 或 分 電 箱 間 之 電 纜 架 導 線 管 電 纜 線 等 安 裝 佈 設 電 力 地 下 管 群 開 挖 管 群 埋 設 人 手 孔 埋 設 及 復 原 等 施 工, 其 系 統 架 構 圖 如 本 規 格 書 所 附 設 計 圖 所 示

270 4-134 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 (b) 本 系 統 規 範 為 構 成 本 系 統 所 必 備 者, 若 屬 本 系 統 功 能 上 或 完 整 性 所 必 需 而 本 規 範 未 曾 述 及 之 硬 軟 體 者, 立 約 商 亦 應 一 併 免 費 供 應 (c) 由 於 電 腦 及 網 路 設 備 之 變 化 日 新 月 異, 故 在 不 增 加 費 用 的 前 提 下, 立 約 商 可 建 議 並 經 本 局 審 核 認 可 後, 改 換 功 能 更 強 之 設 備, 不 得 要 求 增 加 任 何 費 用 (B) 需 求 (a) 光 纖 熔 接 處 接 線 箱 安 裝 位 置 光 纖 佈 設 及 電 力 接 電 等, 立 約 商 應 配 合 需 求 尺 寸 固 定 方 式 安 裝 方 法 組 件 佈 置 接 線 等 依 設 計 圖 至 現 場 繪 製 施 工 圖 及 施 工 時 程 先 行 送 本 局 審 核 認 可 後 始 可 據 以 施 工, 安 裝 時 宜 注 意 固 定 面 載 重 安 全 及 盤 體 內 部 整 齊 美 觀 (b) 立 約 商 應 提 供 前 端 供 電 系 統 終 端 控 制 箱 (TC) 既 設 電 纜 架 等 相 關 配 管 既 設 UPS 分 電 盤 之 斷 路 器 增 設 盤 體 中 板 開 孔 銅 牌 增 設 或 更 換 銘 牌 更 新 或 新 增 及 其 迴 路 之 改 接 配 置 方 式 安 裝 接 線 方 法 等 依 設 計 圖 至 現 場 繪 製 施 工 圖 及 施 工 時 程 先 行 送 本 局 認 可 後 始 可 據 以 施 工 (c) 設 備 之 使 用 電 源, 由 雪 山 隧 道 內 各 相 關 機 房 提 供, 機 房 至 各 項 設 備 之 電 源 線 及 電 壓 轉 換 設 備 由 立 約 商 負 責

271 第 四 章 工 程 實 務 篇 (d) 相 關 電 源 線 及 其 它 線 路 佈 設 併 既 有 管 線 電 纜 架 穿 過 防 火 填 塞 處 必 須 隨 挖 隨 封 (e) 設 計 圖 面 電 錶 箱 位 置 立 約 商 尚 須 配 合 台 電 設 計 位 置 設 置, 立 約 商 須 辦 理 台 電 送 電 相 關 事 宜, 相 關 費 用 已 包 含 於 契 約 總 價 (f) 立 約 商 須 配 合 辦 公 大 樓 既 設 配 電 盤 或 分 電 盤 之 斷 路 器 更 換 銅 牌 增 設 或 更 換 銘 牌 更 新 或 新 增 及 其 迴 路 之 改 接 等 作 業 (g) 立 約 商 應 提 供 中 後 端 供 電 系 統 電 錶 箱 體 配 電 箱 分 電 箱 電 纜 管 線 電 纜 架 配 置 方 式 ( 內 附 活 動 中 間 隔 板, 以 利 區 隔 佈 設 電 力 電 纜 及 網 路 通 訊 線 ) 安 裝 方 法 等 依 設 計 圖 至 現 場 繪 製 施 工 圖 及 施 工 時 程 先 行 送 本 局 審 核 認 可 後 始 可 據 以 施 工 (C) 規 格 頭 城 公 警 隊 供 電 暨 網 路 系 統 頭 城 公 警 隊 後 端 系 統 頭 城 公 警 隊 建 築 裝 修 之 工 作 範 圍 及 系 統 建 置 說 明 本 規 範 為 構 成 本 案 系 統 所 必 備 者, 若 屬 本 案 系 統 功 能 上 或 完 整 性 所 必 需 而 本 規 範 未 曾 述 及 之 硬 軟 體 者, 立 約 商 亦 應 一 併 免 費 供 應

272 4-136 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 4. 建 置 施 作 需 求 本 建 置 案 於 施 作 期 間 需 依 下 列 要 求 辦 理, 說 明 如 下 : (1) 本 案 建 置 系 統 之 所 有 設 備 如 前 端 偵 測 及 蒐 證 設 備 中 端 傳 輸 控 制 及 資 料 處 理 系 統 後 端 監 控 及 儲 存 設 備 與 其 它 相 關 資 訊 設 備 等, 立 約 商 應 配 合 現 場 狀 況 設 備 尺 寸 及 本 局 其 它 指 定 之 處 所 將 各 系 統 設 備 安 裝 位 置 固 定 組 件 佈 置 控 制 線 路 等 依 設 計 圖 至 現 場 繪 製 施 工 圖 說, 先 行 提 送 本 局 核 定 後 始 可 據 以 施 作, 安 裝 時 須 注 意 整 體 設 備 之 配 合 及 整 體 美 觀 (2) 本 規 範 為 構 成 本 案 系 統 所 必 備 者, 若 屬 本 案 系 統 功 能 上 或 完 整 性 所 必 需 而 本 規 範 未 曾 述 及 之 硬 軟 體 者, 立 約 商 亦 應 一 併 免 費 供 應 (3) 本 建 置 案 施 工 場 所 為 通 車 路 段, 隧 道 施 工 時 須 依 隧 道 權 責 單 位 核 頒 之 交 維 計 畫 及 其 它 相 關 規 定 辦 理 提 送 與 進 行 交 通 維 持 作 業, 並 經 核 可 後 始 可 進 行 施 作 施 工 作 業 中 須 注 意 安 全 防 護 措 施, 避 免 拆 卸 之 物 件 掉 落 車 道 及 影 響 用 路 人 行 車 安 全, 如 造 成 行 車 糾 紛, 立 約 商 不 可 免 除 責 任 其 所 需 費 用 含 於 契 約 總 價 內, 不 另 給 付

273 第 四 章 工 程 實 務 篇 (4) 本 建 置 案 前 端 偵 測 及 蒐 證 系 統 設 備 架 設 方 式 為 考 量 雪 隧 道 路 養 護 效 益 及 維 持 交 通 順 暢 要 求, 雪 隧 內 之 路 面 不 能 以 破 壞 方 式 建 置 任 何 設 備 ( 如 埋 設 線 圈 感 應 ) 等 方 式 另 於 前 端 偵 測 及 蒐 證 系 統 設 備 設 置 地 點 附 近 需 有 本 前 端 偵 器 設 備 之 輔 助 標 誌 或 標 線 措 施, 以 作 為 執 法 之 參 考 依 據 其 設 置 要 求 需 符 合 道 路 交 通 標 誌 標 線 號 誌 設 置 規 則 相 關 要 求 並 經 本 局 同 意, 方 可 施 作 (5) 本 建 置 前 端 偵 測 及 蒐 證 系 統 設 備 之 架 設 固 定 及 功 能 須 考 量 現 階 段 隧 道 通 車 之 環 境 如 隧 道 內 風 速 及 日 夜 間 之 照 明 等 (6) 本 建 置 案 之 前 端 偵 測 及 蒐 證 系 統 設 備 須 有 干 擾 防 制 措 施, 以 防 止 由 輻 射 感 應 或 傳 導 干 擾 隧 道 內 其 它 設 備 之 運 作 (7) 本 建 置 案 所 使 用 之 材 料 或 設 備, 若 主 管 機 關 有 規 定 必 須 經 審 核 認 可 後 方 可 使 用 者, 立 約 商 應 依 其 規 定 辦 理 送 審 (8) 本 建 置 案 所 使 用 設 備 應 有 適 當 大 小 及 位 置 之 設 備 銘 牌 及 設 備 經 歷 卡, 以 利 日 後 進 行 保 養 維 修 及 設 備 辦 識, 相 關 纜 線 亦 需 標 明 上 下 游 連 接 之 設 備 名 稱 (9) 本 建 置 案 安 裝 完 成 後, 必 要 時 立 約 商 應 負 責 向 消 防 主 管 機 關 辦 理 申 請 檢 驗 手 續

274 4-138 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 (10) 立 約 商 應 於 本 建 置 案 簽 約 後 聘 請 結 構 技 師, 並 以 書 面 送 經 本 局 核 可 後, 擔 任 本 建 置 案 設 備 建 置 之 專 業 技 師 工 作, 直 至 本 建 置 案 保 固 期 滿 為 止 專 業 技 師 應 對 施 工 圖 及 結 構 計 算 書 ( 前 端 偵 測 及 蒐 證 設 備 構 造 物 簽 認 ) 等 文 件 為 審 查 簽 認 專 業 技 師 並 應 負 責 本 建 置 案 所 有 政 府 相 關 法 令 規 定 應 由 專 業 技 師 負 責 之 工 作 立 約 商 聘 請 專 業 技 師 所 需 之 費 用 均 已 包 含 於 契 約 總 價 內, 不 另 給 付 (11) 安 裝 新 設 光 纖 電 纜 線 配 線 盤 時, 需 小 心 拆 卸 遷 移 原 既 設 配 線 盤, 保 持 完 整 不 得 有 損 壞 斷 訊 及 影 響 設 備 系 統 之 正 常 運 作, 否 則 由 立 約 商 負 賠 償 責 任 (12) 本 路 段 同 一 場 所 若 有 其 他 作 業 承 包 商 同 時 施 作, 應 與 其 他 承 包 商 互 相 配 合, 若 互 有 杆 格 無 法 自 行 解 決, 應 報 請 本 局 調 處, 並 以 本 局 的 裁 決 為 最 終 的 裁 決 (13) 本 案 立 約 商 進 場 施 作 時, 對 於 現 階 段 已 完 成 之 機 電 設 備 及 原 有 設 施 之 保 留 與 復 舊, 圖 說 註 明 或 本 局 指 示 需 予 保 留 之 設 施, 立 約 商 於 進 行 建 置 時, 應 採 取 必 要 之 保 護 措 施 小 心 注 意 維 護, 不 得 予 以 破 壞, 以 避 免 因 本 案 建 置 而 造 成 其 損 壞, 如 有 損 壞 須 無 償 照 原 有 設 施 予 以 修 復 (14) 本 案 立 約 商 於 進 行 系 統 測 試 時 不 得 損 毀 及 影 響 隧 道 內 既 設 之 機 電 設 備 運 轉 功 能, 如 造 成 損 毀 及 影 響 隧 道 機 電 設 備 功

275 第 四 章 工 程 實 務 篇 能, 立 約 商 應 負 完 成 責 任 並 依 隧 道 管 理 單 位 之 要 求 立 即 復 原 及 負 責 後 續 相 關 責 任, 若 立 約 商 無 法 依 限 期 恢 復, 本 局 得 逕 招 商 處 理 之, 所 需 費 用 將 自 立 約 商 所 繳 納 之 預 付 款 款 還 款 保 證 履 約 保 證 金 及 應 付 未 付 之 契 約 價 款 內 扣 除, 如 有 不 足 仍 向 立 約 商 追 償 之 (15) 本 案 立 約 商 進 場 施 作 時 如 需 向 隧 道 管 理 單 位 借 用 任 何 物 品 ( 含 開 門 磁 卡 機 櫃 鑰 匙 ), 須 由 立 約 商 開 立 借 據 具 名 蓋 章 向 隧 道 管 理 單 位 申 請 辦 理, 經 核 可 後 借 用, 並 依 其 相 關 規 定 辦 理, 於 保 固 期 滿 或 終 止 契 約 時, 須 全 數 主 動 歸 還, 如 未 歸 還, 須 負 賠 償 責 任 (16) 本 案 保 固 維 謢 費 用 已 含 本 規 格 書 第 壹 拾 條 保 固 所 訂 定 之 保 養 護 週 期 與 相 關 交 通 交 維 人 力 設 備 零 件 之 裝 配 維 修 換 件 等 之 維 護 工 件 設 備 檢 驗 及 保 險 等 費 用 及 其 它 完 成 契 約 規 定 之 事 項 費 用 均 已 包 含 於 契 約 總 價 內, 立 約 商 不 得 以 任 何 理 由 求 增 加 費 用 (17) 主 管 機 關 審 查 與 檢 驗 (A) 立 約 商 在 進 行 本 建 置 案 之 工 作 時, 應 與 相 關 主 管 機 關 接 洽, 辦 理 與 本 建 置 案 相 關 之 審 查 檢 驗 與 申 請 使 用 等 手 續 (B) 立 約 商 應 負 責 向 各 主 管 機 關 辦 理 各 項 業 務 送 審 檢 驗, 如 前 端 偵 測 及 蒐 證 系 統 設

276 4-140 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 備 台 電 公 司 送 電 通 訊 專 線 申 請 等, 所 有 作 業 程 序 及 所 發 生 之 一 切 檢 驗 費 用 規 費 及 申 請 費 用 等 由 立 約 商 負 責 及 負 擔 (C) 供 電 作 業 : (a) 立 約 商 應 依 供 電 主 管 機 關 之 規 定, 於 作 業 前 檢 送 相 關 電 氣 工 程 設 計 圖 與 資 料 經 該 主 管 機 關 審 查 認 可 後, 方 可 進 行 施 作 若 立 約 商 未 經 送 審 而 逕 行 施 作, 如 事 後 供 電 主 管 機 關 認 為 不 符 規 定 時, 立 約 商 應 負 完 全 責 任 (b) 台 電 電 源 引 進 管 線 與 本 建 置 案 分 界 點, 立 約 商 須 與 台 電 公 司 有 關 單 位 密 切 聯 繫, 並 配 合 現 場 地 形 至 台 電 公 司 指 定 地 點 與 其 相 互 銜 接 (c) 立 約 商 應 向 台 電 公 司 辦 理 一 切 申 請 電 氣 設 備 之 用 電 計 畫 書 用 電 申 請 及 檢 驗 接 電 手 續 內 外 線 及 全 部 設 備 裝 竣 後, 立 約 商 應 洽 請 台 電 公 司 檢 驗, 並 須 獲 得 其 許 可 及 接 電, 所 有 相 關 費 用 均 由 立 約 商 負 擔 立 約 商 如 因 施 作 不 良, 經 台 電 公 司 檢 驗 認 為 不 合 格 而 須 拆 除 重 做 時, 一 切 損 失 概 由 立 約 商 負 責 賠 償 (d) 引 入 線 裝 置 作 業 申 請 接 電 及 電 表 租 用 等 手 續, 立 約 商 應 負 責 向 台 電 公 司 聯 絡 辦 理

277 第 四 章 工 程 實 務 篇 台 電 公 司 正 式 送 電 時, 立 約 商 相 關 設 備 供 應 商 及 立 約 商 聘 請 之 專 業 技 師, 均 須 派 員 會 同 台 電 公 司 作 必 要 之 試 驗 與 送 電 手 續 本 建 置 案 向 台 電 公 司 申 請 正 式 送 電 時, 立 約 商 應 依 台 電 公 司 規 定 設 置 專 任 電 氣 技 術 人 員, 該 專 任 電 氣 技 術 人 員 應 擔 任 至 本 建 置 案 保 固 期 滿 為 止, 其 所 需 費 用 含 於 契 約 總 價 內, 不 另 給 付 (18) 於 本 建 置 案 施 作 期 間, 立 約 商 應 使 施 工 現 場 隨 時 保 持 整 潔, 不 得 有 非 必 要 之 障 礙, 立 約 商 應 依 本 契 約 規 定 或 本 局 指 示, 將 施 工 設 備 及 剩 餘 材 料 妥 為 儲 存 或 處 理, 對 於 破 損 物 品 廢 棄 物 或 不 再 需 用 之 臨 時 作 業, 應 自 現 場 清 除 移 走, 並 為 合 法 適 當 之 處 理 軌 道 殘 餘 應 力 監 測 交 通 工 程 中, 針 對 軌 道 工 程 的 監 測, 除 了 上 述 之 道 路 資 訊 系 統 監 測 外, 最 重 要 的 當 屬 軌 道 監 測, 因 台 灣 夏 季 高 溫, 全 年 溫 差 可 達 30 度 以 上, 對 軌 道 的 鋼 材 會 產 生 重 大 的 冷 縮 熱 脹 之 影 響, 尤 其 台 灣 近 年 軌 道 交 通 系 統 盛 行 ( 如 高 鐵 捷 運 等 ), 均 為 軌 道 工 程 之 具 體 展 現, 再 加 上 近 年 之 軌 道 鋪 設 均 採 長 焊 鋼 軌 方 式 進 行, 每 條 鋼 軌 長 達 2 公 里 以 上, 更 使 得 鋼 軌 產 生 挫 屈 變 形 之 機 率 大 增 ( 如

278 4-142 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 下 圖 示 ), 進 而 危 及 到 行 車 安 全 鋼 軌 挫 屈 照 片 因 此, 筆 者 摘 錄 自 身 實 作 之 針 對 鋼 軌 之 殘 餘 應 力 監 測 案 例 如 下 : 1. 現 況 調 查 與 背 景 說 明 (1) 地 理 位 置 本 工 作 之 高 架 橋 段 為 宜 蘭 線 里 程 K ~ K 間, 里 程 長 公 尺, 概 略 地 理 位 置 詳 如 下 圖 所 示

279 第 四 章 工 程 實 務 篇 (2) 基 本 資 料 高 架 橋 段 地 理 位 置 示 意 圖 ( 背 景 來 源 :Google) 本 工 作 之 高 架 橋 段 軌 道 長 ( 含 東 西 正 線 二 股 軌 道 ) 為 公 尺, 舖 軌 部 份 採 用 彈 性 基 鈑 型 式 之 無 道 碴 軌 道 ( 參 見 下 頁 圖 之 照 片 1 說 明 ), 橋 樑 主 體 結 構 分 為 濁 北 高 架 橋 及 濁 水 溪 橋 等 二 部 份, 分 述 如 下 : (A) 宜 蘭 站 南 端 至 濁 水 溪 橋 北 端 間 ( 以 下 簡 稱 濁 北 高 架 段 ) 里 程 K ~K 間, 橋 樑 長 度 公 尺, 橋 樑 型 式 有 預 力 I 型 樑 及 預 力 箱 型 樑 等 ( 參 見 下 頁 圖 之 照 片 2 說 明 ), 以 連 續 樑 為 單 元 則 共 計 有 33 個 單 元 (B) 濁 水 溪 橋 段 里 程 K ~ K 間 長 度 公 尺 ( 其 中 濁 水 溪 橋 長 784.6m), 共 有 連 續 樑 ( 參 見 下 頁 圖 之 照 片 3 說 明 )6 個 單 元, 橋 樑 型 式 為 預 力 箱 型 樑, 跨 度 23m~46m 不 等, 以 連 續 樑 為 單 元 則 共 計 有 6 個 單 元

280 4-144 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 照 片 1 項 目 橋 面 版 內 容 說 明 道 碴 軌 道 照 片 2 項 目 主 樑 型 式 內 容 說 明 預 力 Ⅰ 型 樑 及 預 力 箱 型 樑 交 界 處 照 片 3 項 目 連 續 樑 內 容 說 明 濁 水 溪 橋 段 預 力 箱 型 連 續 樑 現 況 調 查 照 片 輯

281 第 四 章 工 程 實 務 篇 資 料 蒐 集 與 分 析 當 鐵 路 列 車 於 軌 道 上 來 回 行 駛, 將 使 軌 道 發 生 塑 性 變 形 致 使 軌 道 不 整, 因 而 影 響 車 輪 的 圓 滑 行 駛, 破 壞 軌 道 原 有 功 能 作 用 於 軌 道 上 之 外 力, 包 括 垂 直 於 鋼 軌 面 之 軸 重 直 交 於 鋼 軌 之 橫 壓 及 沿 著 鋼 軌 縱 軸 方 向 之 軸 力 三 種 如 下 圖 : 軌 道 受 力 示 意 圖 鋼 軌 受 力 示 意 圖 而 綜 合 軌 道 受 力 變 形 機 制 與 破 壞 之 主 要 發 生 原 因 為 : (1) 軌 道 下 沉 : 軸 重 造 成 之 軌 道 應 力 應 變 會 使 道 床 及 路 基 發 生 下 沉 導 致 軌 道 下 沉, 而 發 生 軌 道 破 壞 (2) 橫 壓 造 成 之 軌 道 變 形 : 軌 道 受 橫 壓 後, 壓 力 經 由 鋼 軌 再 均 佈 於 混 凝 土, 造 成 鋼 軌 變 形

282 4-146 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 (3) 軸 力 引 起 之 變 化 : 因 大 地 溫 度 變 化 及 列 車 行 進 剎 車 所 產 生 之 軸 力 所 造 成 之 鋼 軌 變 形 有 關 上 述 (1) 及 (2) 項 之 破 壞, 可 假 定 鐵 軌 及 軌 道 之 材 質 為 均 值, 故 不 易 因 路 段 選 擇 而 有 所 變 易, 唯 3 項 需 視 溫 度 混 凝 土 及 鐵 軌 長 度 而 改 變, 而 鋼 軌 長 度 一 般 均 超 過 1000m 以 上, 故 需 分 析 其 確 切 效 應

283 第 四 章 工 程 實 務 篇 現 場 監 測 點 位 佈 設 宜 蘭 站 端 儀 器 配 置 圖 曲 線 端 儀 器 配 置 圖

284 4-148 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 4. 系 統 架 圖 二 結 站 端 儀 器 配 置 圖 監 測 系 統 構 成 圖

285 第 四 章 工 程 實 務 篇 現 場 工 作 照 片 輯 照 片 1 項 目 橋 面 版 內 容 說 明 無 道 碴 軌 道 上 施 工 前 討 論 照 片 2 項 目 光 纖 應 變 感 測 器 內 容 說 明 光 纖 應 變 感 測 器 熔 接 照 片 3 項 目 長 米 型 應 變 感 測 器 內 容 說 明 長 米 型 應 變 感 測 器 熔 接

286 4-150 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 照 片 4 項 目 橋 面 版 內 容 說 明 光 纖 位 移 計 安 裝 測 試 照 片 5 項 目 施 工 時 警 戒 人 員 內 容 說 明 施 工 時 警 戒 人 員 照 片 6 項 目 監 測 主 機 及 螢 幕 內 容 說 明 監 測 主 機 及 螢 幕 監 測 系 統 現 場 工 作 照

287 4.6 測 量 監 測 工 程 第 四 章 工 程 實 務 篇 測 量 早 期 之 發 展, 因 其 無 法 連 續 即 時 故 針 對 監 測 此 領 域 而 言, 是 屬 於 一 種 檢 測 及 校 核 監 測 成 果 之 工 作 諸 如 傾 斜 沉 陷 等 位 移 量, 均 可 由 測 量 作 業 進 行 監 測 成 果 之 再 確 認 然 而, 近 年 來 測 量 技 術 之 進 步 日 新 月 異, 配 合 GPS 及 光 電 學 之 發 展, 測 量 成 果 已 吸 引 全 球 大 量 資 訊 人 才 投 入 發 展, 終 致 獲 得 極 為 驚 人 的 成 就 此 現 象 實 值 得 為 身 為 工 程 人 員 的 我 們 借 鏡 及 學 習, 才 可 讓 工 程 技 術 進 步 更 加 快 速 回 歸 主 題, 測 量 技 術 近 年 於 監 測 的 應 用 上 實 是 不 勝 枚 舉 我 們 茲 舉 目 前 已 應 用 在 工 程 上 之 兩 大 技 術 做 說 明, 一 3D 全 測 站 二 GPS 位 移 監 測, 以 下 分 別 說 明 D 全 測 站 3D 全 自 動 全 測 站 非 僅 屬 一 種 產 品, 而 是 一 項 技 術 的 簡 稱, 其 主 要 內 容 可 分 為 全 自 動 全 測 站 測 量 及 3D 點 雲 (point cloud) 測 量 而 其 主 要 目 的 是 於 可 見 之 範 圍 內 測 量 待 測 物 之 資 料, 由 於 可 即 時 連 續 之 量 測, 因 此 已 成 為 監 測 技 術 之 一 環 1. 全 自 動 全 測 站 測 量 技 術 傳 統 地 形 測 圖 是 先 根 據 控 制 點 加 密 圖 根 點, 然 後 在 圖 根 點 上 用 經 緯 儀 或 平 板 儀 測 繪 地 形 圖 近 幾 年 發 展 到 用 全 自 動 全 測 站 儀 和 電 子 平 板 測 繪 地 形 圖 但 都 至 少 要 求 2~3 人 進 行 施 測

288 4-152 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 茲 摘 取 某 廠 牌 之 全 自 動 全 測 站 經 緯 儀 功 能 如 下 : (1) 選 擇 目 標 模 式 : 主 動 目 標 或 被 動 目 標 通 過 新 的 多 目 標 追 蹤 技 術, 全 站 儀 綜 合 了 普 通 稜 鏡 追 蹤 和 主 動 式 覘 標 ID 的 使 用 儀 器 可 以 在 超 長 的 距 離 內 鎖 定 和 追 蹤 多 個 目 標 以 及 常 規 型 稜 鏡 這 種 靈 活 性 使 儀 器 可 以 在 幾 乎 所 有 的 測 繪 應 用 中 得 到 使 用 (2) 覘 標 ID 使 用 覘 標 ID, 確 保 您 總 能 找 到 並 鎖 住 目 標, 即 使 在 同 一 個 工 作 地 點 同 時 使 用 多 個 稜 鏡 的 情 況 下, 也 同 樣 保 證 鎖 定 您 指 定 的 目 標, 幫 助 您 消 除 了 由 於 鎖 定 錯 誤 目 標 造 成 的 時 間 消 耗 (3) 伺 服 技 術 卓 越 的 伺 服 和 角 度 感 測 器 完 美 整 合, 重 新 定 義 了 儀 器 的 工 作 方 式, 先 進 的 誤 差 補 償 使 每 一 個 觀 測 值 快 速 精 確 平 滑 超 靜 的 伺 服 驅 動 技 術, 使 全 自 動 全 測 站 經 緯 儀 無 論 是 測 量 速 度 或 測 量 精 度 都 無 與 倫 比 (4) 高 容 量 的 內 藏 電 池 配 有 智 慧 充 電 器 使 用 內 藏 電 池, 可 以 在 全 自 動 測 量 模 式 下 工 作 六 個 小 時, 並 完 全 無 需 任 何 電 纜 智 慧 型 的 電 池 可 使 您 方 便 快 速 地 檢 查 所 剩 電 量 使 用 可 以 安 裝 多 個 電 池 的 多 電 池 充 電 器, 您 完 全 可 以 工 作 一 天 而 無 需 被 電 池 充 電 所 困 擾 全 自 動 全 測 站 經 緯 儀 電 池 和 GPS 系 統 的 電 池 可 以 使 用 同 一 個 充 電 器

289 (5) 定 點 精 度 保 證 第 四 章 工 程 實 務 篇 即 使 是 由 於 風 力 振 動 沈 陷 用 力 過 大 的 操 作 造 成 了 移 動, 全 自 動 全 測 站 經 緯 儀 依 然 可 以 通 過 有 效 地 改 正 這 些 不 小 心 的 移 動 而 正 常 工 作, 這 就 是 全 自 動 全 測 站 經 緯 儀 獨 有 的 SurePoint 定 點 精 度 保 證 該 技 術 確 保 精 確 瞄 準 和 測 量, 從 而 減 少 了 照 準 錯 誤 並 避 免 了 重 測 花 費 (6) 完 全 能 夠 從 伺 服 升 級 到 自 動 鎖 定 直 至 全 自 動 系 統 您 可 以 根 據 您 現 在 的 工 作 需 要 購 買 符 合 您 當 前 應 用 的 全 自 動 全 測 站 經 緯 儀, 然 後 隨 著 事 業 發 展 逐 步 升 級 從 儀 器 本 身 到 外 業 軟 體, 全 自 動 全 測 站 經 緯 儀 的 全 部 部 件 都 支 援 您 未 來 的 升 級 (7) 直 接 反 射 技 術 全 自 動 全 測 站 經 緯 儀 的 直 接 反 射 技 術 實 現 了 無 稜 鏡 測 量, 即 使 是 在 超 常 距 離 的 情 況 下 那 些 難 以 到 達 或 者 不 安 全 的 目 標 對 全 自 動 全 測 站 經 緯 儀 來 說 都 不 再 是 測 量 的 障 礙, 而 且 在 不 降 低 測 量 精 度 的 情 況 下, 保 證 測 量 快 速 安 全 (8) 伺 服 調 焦 全 自 動 全 測 站 經 緯 儀 儀 器 非 常 符 合 人 體 工 學, 即 使 是 在 戴 手 套 和 其 他 困 難 的 條 件 下, 也 可 以 快 速 簡 單 和 方 便 地 調 整 焦 距 甚 至 當 使 用 一 個 延 伸 配 件, 譬 如 90 度 的 接 目 鏡 時, 調 焦 也 非 常 容 易

290 4-154 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 (9)EDM 追 蹤 器 鐳 射 指 示 器 同 軸 的 光 學 系 統 不 管 是 正 鏡 還 是 倒 鏡, 手 工 瞄 準 或 使 用 追 蹤 儀, 使 用 全 自 動 全 測 站 經 緯 儀 您 可 以 實 現 所 見 即 所 測 (10) 整 合 式 測 量 全 自 動 全 測 站 可 以 實 現 從 外 業 到 辦 公 室, 從 光 學 儀 器 到 GPS 的 綜 合 式 測 量 您 的 全 自 動 全 測 站 經 緯 儀 控 制 器 可 以 從 全 自 動 全 測 站 經 緯 儀 GPS 或 全 自 動 全 測 站 經 緯 儀 光 學 儀 器 中 收 集 資 料, 形 成 一 個 可 以 無 縫 資 料 傳 輸 的 工 作 文 件, 您 所 要 做 的 就 是 應 用 最 適 合 您 工 作 環 境 和 工 作 需 要 的 儀 器 而 其 系 統 執 行 圖 說 則 詳 如 下 圖 示 : 全 自 動 全 測 站 測 量 示 意 圖

291 第 四 章 工 程 實 務 篇 D 點 雲 (point cloud) 測 量 技 術 早 期 的 光 波 測 距 儀 必 須 有 反 射 稜 鏡 的 配 合 才 能 測 距, 第 三 代 的 光 波 測 距 儀 應 用 雷 射 光 為 媒 介, 不 需 反 射 稜 鏡 即 能 獲 得 反 射 光 波, 只 要 被 測 物 體 對 雷 射 光 源 有 5% 以 上 的 平 行 反 射 量, 即 能 準 確 測 得 其 距 離, 其 測 距 精 度 在 一 百 公 尺 範 圍 內 約 為 ± 5 毫 米, 雖 然 比 稜 鏡 式 光 波 測 距 儀 稍 差, 但 因 不 需 預 先 安 置 反 射 稜 鏡, 增 加 了 許 多 方 便 性 目 前 雷 射 測 距 儀 已 經 是 測 量 儀 器 市 場 上 的 主 要 產 品 之 一, 甚 至 與 先 進 的 電 子 式 經 緯 儀 ( 用 來 量 度 水 平 與 垂 直 角 度 的 儀 器 ) 結 合 成 雷 射 全 測 站 儀, 利 用 雷 射 測 距 及 經 緯 儀 的 測 角 功 能, 直 接 測 定 被 測 點 與 觀 測 站 的 三 維 座 標 差, 若 觀 測 站 的 座 標 為 已 知, 則 可 求 得 被 測 點 的 三 維 座 標 值 最 新 的 雷 射 全 測 站 儀 甚 至 配 備 有 伺 服 馬 達, 可 自 動 引 導 經 緯 儀 掃 描 某 一 設 定 的 目 標 區 域, 得 到 全 區 均 勻 分 布 的 量 測 點, 作 為 測 量 時 的 座 標 上 述 雷 射 全 測 站 儀 雖 然 具 備 掃 描 點 位 的 功 能, 但 是 每 觀 測 一 個 掃 描 點 需 要 二 至 三 秒, 若 進 行 高 密 度 點 位 的 掃 描, 通 常 需 要 數 小 時, 效 率 不 彰 三 維 雷 射 掃 描 儀 是 一 部 由 快 速 準 確 的 雷 射 測 距 儀, 再 加 上 一 組 可 導 引 雷 射 光 以 等 角 速 度 掃 描 的 反 射 稜 鏡 所 組 成, 可 測 得 測 站 至 每

292 4-156 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 一 掃 描 點 的 斜 距, 配 合 掃 描 稜 鏡 的 水 平 與 垂 直 方 向 角, 就 可 推 算 每 一 掃 描 點 的 三 維 座 標 雷 射 掃 描 速 度 非 常 高, 可 達 每 秒 數 萬 點, 瞬 間 產 生 大 量 觀 測 資 料, 因 此 通 常 需 具 有 即 時 儲 存 大 量 資 料 的 功 能 由 於 雷 射 掃 描 是 以 主 動 式 光 源 進 行 量 測, 故 可 於 黑 暗 中 進 行 觀 測, 有 利 於 隧 道 或 洞 穴 內 的 量 測 工 程 有 些 三 維 雷 射 掃 描 儀 可 同 時 接 收 反 射 的 雷 射 光 及 可 見 光, 如 此 可 將 可 見 光 的 強 度 及 色 彩 敷 貼 在 三 維 座 標 點 上, 形 成 所 謂 的 三 維 影 像 範 例 如 下 圖 360 度 掃 描 原 影 像 360 度 掃 描 雲 點 影 像 圖

293 第 四 章 工 程 實 務 篇 各 種 三 維 雷 射 掃 描 儀 的 製 作 原 理 均 相 似, 但 是 依 其 掃 描 的 有 效 距 離, 可 將 目 前 商 業 化 的 掃 描 儀 分 為 短 中 長 距 離 及 航 空 雷 射 掃 描 儀 等 四 種 類 型 短 距 離 雷 射 掃 描 儀 的 掃 描 距 離 小 於 一 公 尺, 是 最 早 商 業 化 的 機 種, 通 常 用 於 小 型 模 具 的 量 測, 最 為 便 宜 普 及 掃 描 距 離 在 1 30 公 尺 者 屬 於 中 距 離 雷 射 掃 描 儀, 多 用 於 大 型 模 具 或 室 內 空 間 的 量 測, 對 大 多 數 測 量 工 程 而 言, 其 量 測 範 圍 則 嫌 不 足 掃 描 距 離 超 過 30 公 尺 甚 至 可 達 一 公 里 者, 屬 於 長 距 離 雷 射 掃 描 儀, 可 用 於 建 築 物 洞 穴 土 木 工 程 等 大 型 物 體 的 測 量, 如 今 已 廣 泛 應 用 於 各 式 測 量 工 程, 是 量 測 工 具 的 明 日 之 星 GPS 位 移 監 測 由 上 節 所 述 可 知, 全 自 動 全 測 站 測 量 及 3D 點 雲 (point cloud) 測 量 之 主 要 目 的 是 於 可 見 之 範 圍 內 測 量 待 測 物 之 資 料, 因 此 該 項 3D 全 自 動 全 測 站 技 術 仍 須 有 一 項 前 提, 那 就 是 待 測 物 必 須 是 看 的 到, 但 有 時 在 現 場, 可 能 是 濃 樹 避 映, 也 可 能 是 高 樓 林 立, 要 尋 找 通 視 點 恐 非 易 事, 因 此, 測 量 界 憑 藉 著 大 量 的 研 發 人 才, 很 快 地 就 找 到 解 決 之 道 --GPS 監 測 技 術 GPS 監 測 技 術 之 GPS 監 測 資 料 處 理 由 "GPS 變 形 監 測 快 速 解 算 " "GPS 網 坐 標 系 統 轉 換 " "GPS

294 4-158 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 監 測 網 資 料 處 理 " "GPS 網 高 程 系 統 轉 換 " " 平 面 監 測 網 資 料 處 理 " 和 "GPS 事 後 差 分 RTK" 等 組 成, 可 處 理 滑 坡 外 觀 監 測 ( GPS 及 各 種 常 規 測 量 ) 可 應 用 各 種 類 型 滑 坡 監 測 ; 高 層 建 築 物 變 形 監 測 ; 港 口 碼 頭 堤 防 變 形 監 測 ; 礦 山 採 空 區 地 表 變 形 監 測 ; 山 體 滑 坡 變 形 監 測 ; 城 市 地 表 沉 降 和 橋 樑 等 的 變 形 監 測 也 適 用 於 一 般 GPS 控 制 網 ( 城 市 控 制 網 工 程 控 制 網 礦 區 控 制 網 ) 測 量 ( 水 準 與 高 程 ) 控 制 網 GPS 高 程 轉 換 各 種 不 同 坐 標 系 統 轉 換 及 事 後 差 分 GPS 等 資 料 處 理 資 料 獲 取 傳 輸 處 理 輸 出 全 自 動 化 的 即 時 監 測 系 統 平 面 精 度 達 到 3 5mm 距 離 <4kmm 垂 直 精 度 達 到 3 9mm 距 離 <4kmm 一 個 點 觀 測 時 間 少 於 20 分 鐘,4~ 7 個 點 的 資 料 處 理 時 間 <0.2 分 鐘 國 內 已 有 應 用 設 置 固 定 式 GPS 衛 星 追 蹤 站, 以 長 期 且 連 續 接 收 衛 星 資 料, 可 快 速 精 密 分 析 地 表 高 程 之 變 化, 並 藉 以 評 估 地 表 之 下 陷 情 形 之 案 例 其 照 片 如 下 圖 :

295 第 四 章 工 程 實 務 篇 固 定 式 衛 星 追 蹤 站 構 造 圖 另 GPS 亦 經 常 於 海 氣 象 監 測 時 作 為 監 測 定 位 之 發 報 使 用 其 照 片 如 圖 示 : 海 氣 象 使 用 GPS 定 位 浮 標 之 範 例

296 4-160 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 測 量 技 術 應 用 於 監 測 上, 仍 有 許 多 重 要 關 鍵 需 要 克 服, 諸 如 掃 描 ( 量 測 ) 時 間 太 長, 環 境 影 響 精 度, 設 備 單 價 太 高 等, 均 是 阻 礙 其 廣 泛 使 用 的 課 題 然 而, 還 是 有 許 多 測 量 技 術 正 被 應 用 於 監 測 工 程 上, 本 書 無 法 一 一 列 舉, 讀 者 日 後 可 視 工 程 需 要, 自 行 規 劃 所 需 之 測 量 - 監 測 方 式

297 4.7 海 洋 監 測 工 程 第 四 章 工 程 實 務 篇 海 洋 監 測 工 程 為 近 年 來 極 受 重 視 之 監 測 領 域 由 於 台 灣 四 面 環 海, 且 世 界 各 地 近 年 來 海 嘯 颱 風 頻 傳, 造 成 極 為 重 大 之 災 難, 故 海 洋 監 測 已 為 必 要 之 監 測 工 程 海 洋 監 測 目 前 主 要 均 以 海 氣 象 為 主, 海 洋 之 地 震 監 測 國 內 則 尚 屬 實 驗 階 段 故 筆 者 以 下 茲 舉 個 人 參 與 之 海 氣 象 監 測 工 程 為 例 : 工 作 範 圍 1. 現 場 海 氣 象 監 測 站 建 置 (1) 監 測 站 設 置 之 位 置 示 意 如 下, 並 須 依 據 工 程 司 指 定 之 詳 細 位 置 施 作

298 4-162 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 (2) 建 置 波 浪 潮 流 風 速 觀 測 站, 其 數 目 位 置 儀 器 及 觀 測 項 目 詳 如 下 表 所 示 2. 港 灣 即 時 資 訊 查 詢 控 制 系 統 建 置 台 中 港 海 氣 象 監 測 系 統 一 覽 表 觀 測 站 序 號 位 置 觀 測 儀 器 觀 測 項 目 波 浪 及 潮 流 站 風 速 站 距 北 防 波 堤 堤 頭 向 一 外 海 延 伸 約 公 尺 293~300 度 間 北 防 波 堤 與 北 防 砂 堤 間 設 置 參 考 測 站 二 ( 東 經 '05" 北 緯 24 18'41" 水 深 約 20m) 北 防 波 堤 堤 頭 白 燈 一 塔 塔 頂 二 西 13~15 號 碼 頭 處 三 信 號 台 塔 頂 底 碇 式 波 波 浪 流 速 流 儀 潮 汐 資 料 浮 標 波 浪 流 速 二 軸 超 音 波 二 軸 風 速 式 風 速 計 風 向 3. 通 訊 傳 輸 系 統 建 置 (1) 海 氣 象 資 訊 傳 送 地 點 : 品 管 中 心 台 中 港 信 號 台 LNG 港 碼 頭 辦 公 大 樓 (2) 所 有 海 氣 象 資 訊 皆 先 傳 送 至 品 管 中 心 ( 信 號 台 同 步 資 料 備 份 ), 在 品 管 中 心 定 時 將 所 有 數 據 經 資 料 品 管 作 業 後 以 光 纖 網 路 專 線 (FTTB) 傳 送 至 信 號 台, 再 透 過 既 有 之 網 際 網 路 設 備, 從 信 號 台 傳 送 到 各 單 位, 各 觀 測 站 及 預 報 系 統 之 傳 輸 方 式 詳 如 下 表 所 示

299 第 四 章 工 程 實 務 篇 台 中 港 海 氣 象 監 測 系 統 傳 輸 系 統 一 覽 表 觀 測 站 序 號 傳 輸 方 式 波 浪 及 潮 流 站 風 速 站 一 二 一 二 三 透 過 電 纜 將 資 料 傳 送 北 堤 頭 處, 再 從 北 堤 頭 ( 乙 太 陽 能 板 提 供 電 源 ) 所 設 置 無 線 傳 送 之 GSM 站 傳 至 品 管 中 心 ( 港 研 中 心 ), 再 透 過 專 線 方 式 傳 送 至 信 號 台, 再 透 過 網 際 網 路 方 式 傳 送 至 各 單 位 透 過 無 線 電 (VHF) 傳 送 至 品 管 中 心 ( 港 研 中 心 ), 再 透 過 專 線 方 式 傳 送 至 信 號 台, 再 透 過 網 際 網 路 方 式 傳 送 至 各 單 位 透 過 無 線 電 (GSM) 傳 送 至 品 管 中 心 ( 港 研 中 心 ), 再 透 過 專 線 方 式 傳 送 至 信 號 台, 再 透 過 網 際 網 路 方 式 傳 送 至 各 單 位 透 過 無 線 電 (GSM) 傳 送 至 品 管 中 心 ( 港 研 中 心 ), 再 透 過 專 線 方 式 傳 送 至 信 號 台, 再 透 過 網 路 方 式 傳 送 至 各 單 位 透 過 無 線 電 (GSM) 傳 送 至 品 管 中 心 ( 港 研 中 心 ), 再 透 過 專 線 方 式 傳 送 至 信 號 台, 再 透 過 網 路 方 式 傳 送 至 各 單 位

300 4-164 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 系 統 設 計 要 求 1. 承 攬 商 應 依 契 約 規 範 提 供 並 安 裝 測 試 契 約 規 範 所 列 之 全 部 監 測 系 統 器 材, 包 括 現 場 觀 測 站 之 儀 器 傳 輸 設 備 及 應 用 軟 體 等 2. 本 規 範 所 列 之 儀 器 設 備 規 格 與 尺 度 僅 為 原 則 性 要 求, 承 攬 商 得 就 可 達 同 等 級 或 以 上 功 能 之 儀 器 設 備 提 供 施 工 檔 及 圖 說 送 審, 經 工 程 司 核 准 採 用 者, 方 可 施 工, 且 不 得 另 行 加 價 3. 凡 為 達 成 監 測 系 統 基 本 功 能 要 求 之 設 施, 即 使 未 列 明 於 本 規 範 中 或 設 計 圖 者, 承 攬 商 亦 應 完 全 負 責 提 供 及 施 做, 並 不 得 要 求 增 加 契 約 金 額 或 補 償 4. 為 確 保 監 測 系 統 功 能 之 發 揮, 必 要 時, 承 攬 商 得 依 照 設 備 供 應 承 攬 商 所 提 供 之 施 工 製 造 圖 配 置 圖 及 工 作 圖 等 之 實 際 需 求, 修 正 監 測 系 統 之 電 力 及 通 訊 等 設 計 圖 或 規 範, 並 提 送 業 主 核 可 後 負 責 施 做, 並 不 得 要 求 增 加 任 何 補 償 5. 承 攬 商 所 提 供 之 器 材, 應 包 含 使 設 備 發 揮 正 常 功 能 之 所 有 配 件 監 測 系 統 儀 器 及 設 備 承 攬 商 應 負 責 提 供 3 年 內 使 用 所 需 之 替 換 及 保 養 之 備 件, 以 使 儀 器 得 以 正 常 運 轉 ; 各 項 設 備 維 護 保 養 所 需 之 特 殊 工 具, 須 一 併 提 供, 並 均 已 包 含 於 承 包 價 款 內 設 備 應 運 至 指 定 地 點 放 置, 安 裝 時 並 須 由 承 攬 商 指 定 之 有 經 驗 技 術 人 員 會 同 工 地 工 程 司 進 行 拆 箱 檢 驗

301 第 四 章 工 程 實 務 篇 資 料 送 審 1. 品 質 管 理 計 畫 書 2. 各 單 項 儀 器 設 備 原 廠 型 錄, 標 示 機 型 及 規 格 3. 監 測 系 統 配 置 之 詳 細 施 工 製 造 圖 ( 須 含 設 置 位 置 給 電 力 系 統 規 劃 通 訊 傳 輸 規 劃 及 配 合 等 施 工 之 內 容 ) 4. 各 項 儀 器 設 備 之 操 作 維 護 使 用 手 冊 5. 儀 器 設 備 供 應 清 單 ( 含 廠 牌 型 號 數 量 等 ) 6. 各 項 證 明 文 件 及 保 證 書 7. 品 質 保 證 (1) 監 測 系 統 之 儀 器 設 備 不 論 為 國 貨 或 外 貨 均 須 為 新 造 優 良 新 品 ; 若 提 供 外 貨 品, 承 攬 商 並 應 提 出 各 項 進 口 設 備 之 原 製 造 廠 出 廠 證 明 及 海 關 之 進 口 證 明 書 等 所 需 證 明 文 件 (2) 承 攬 商 須 於 辦 理 港 灣 即 時 資 訊 查 詢 控 制 系 統 各 項 設 備 交 貨 驗 收 時, 應 提 供 原 廠 針 對 本 案 所 開 立 之 經 銷 授 權 暨 連 帶 保 固 證 明, 以 保 證 當 承 攬 商 無 法 提 供 後 續 保 固 維 護 責 任 時, 原 廠 ( 含 辦 事 處 ) 須 提 供 保 固 維 護 之 責 ; 倘 原 廠 在 台 設 有 分 公 司 或 辦 事 處 者, 則 上 述 證 明 書 須 由 原 廠 在 台 分 公 司 或 辦 事 處 開 立 (3) 承 攬 商 應 保 證 其 所 供 應 之 儀 器 設 備, 在 驗 收 合 格 之 日 起 3 年 內, 不 發 生 任 何 因 品 質 不 良

302 4-166 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 所 產 生 之 故 障 相 關 之 保 固 要 求 應 另 依 本 工 程 契 約 規 定 辦 理 8. 現 場 環 境 施 工 前 應 赴 現 場 瞭 解 環 境, 並 徹 底 檢 查 工 作 情 況 和 施 作 細 節 9. 保 固 (1) 海 氣 象 監 測 系 統 承 攬 商 必 須 保 證 自 驗 收 完 畢 日 起 順 利 運 轉, 相 關 規 定 如 下 : 3 年 內 之 (A) 保 固 期 間 除 不 可 抗 力 之 因 素 ( 但 颱 風 因 素 不 包 含 ) 外, 在 正 常 使 用 狀 況 下 如 有 損 壞, 承 攬 商 應 負 責 修 復, 並 確 保 相 關 監 測 資 訊 能 順 利 傳 送 至 品 管 中 心 (B) 承 攬 商 應 自 行 評 估 儀 器 使 用 狀 況, 至 少 每 兩 個 月 內 至 現 場 進 行 設 備 維 護 保 養 工 作 (C) 保 固 期 限 內, 遇 系 統 故 障 時, 於 接 獲 業 主 電 話 通 知 維 修 時 間 算 起, 承 攬 商 必 須 在 1 個 工 作 天 內 到 場 檢 視 檢 視 結 果 如 陸 上 部 份 之 系 統 故 障 需 於 2 個 工 作 天 內, 如 海 上 部 份 之 系 統 故 障 則 需 於 10 個 工 作 天 內, 以 更 換 設 備 查 修 方 式 儘 速 使 系 統 恢 復 至 正 常 作 業 情 況 ( 以 不 影 響 機 關 正 常 營 運 為 原 則, 若 因 天 候 或 其 他 可 証 明 之 不 可 抗 拒 因 素 所 產 生 之 時 間 延 誤, 經 業 主 認 可 後 得 自 修 復 時 間 內 扣 除 之 )

303 第 四 章 工 程 實 務 篇 (D) 修 復 期 間 應 自 保 固 天 數 中 扣 除, 即 保 固 期 間 日 數 應 順 延 至 滿 三 年 為 止 (2) 即 時 資 訊 查 詢 控 制 系 統 承 攬 商 需 提 供 三 年 保 固 服 務, 相 關 規 定 如 下 : (A) 預 防 性 保 養 : 承 攬 商 需 每 季 至 現 場 進 行 設 備 維 護 保 養 工 作 (B) 故 障 維 修 : 至 少 由 維 修 工 程 師 提 供 對 於 系 統 及 設 備 故 障 時 之 偵 錯 步 驟 流 程 及 故 障 排 除 方 法 之 詳 細 內 容, 以 便 對 故 障 或 功 能 異 常 之 設 備 作 問 題 隔 離 及 修 護 (C) 設 備 修 復 時 間 : 保 固 期 限 內, 承 攬 商 於 接 到 業 主 電 話 故 障 通 知 後, 應 於 接 獲 業 主 電 話 通 知 維 修 時 間 算 起 4 個 小 時 內, 迅 即 派 遣 相 關 技 術 工 程 人 員 趕 赴 設 施 故 障 地 點, 進 行 故 障 排 除 修 復 作 業 並 於 1 個 工 作 天 內 以 更 換 設 備 查 修 方 式 儘 速 使 系 統 恢 復 至 正 常 作 業 情 況 ( 以 不 影 響 機 關 日 常 營 運 為 原 則, 若 因 天 候 或 其 他 可 証 明 之 不 可 抗 拒 因 素 所 產 生 之 時 間 延 誤, 經 業 主 認 可 後 得 自 修 復 時 間 內 扣 除 之 ) (3) 於 保 固 期 間 檢 修 費 用 及 所 需 之 船 租 潛 水 及 承 攬 商 所 需 之 交 通 工 具 概 由 承 攬 商 自 行 負 責 等 相 關 費 用, 均 已 編 列 於 契 約 價 金 中, 承 攬 商 不 得 要 求 增 加 費 用

304 4-168 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 儀 器 規 格 說 明 ( 或 同 等 品 以 上 ) 1. 底 碇 式 潮 波 流 儀 (1) 表 面 波 高 波 向 與 波 面 海 流 儀 (2 套 ) (A) 流 速 量 測 方 式 (a) 系 統 運 作 模 式 : 剖 面 流 速 計 量 測 剖 面 海 流, 以 自 記 式 及 長 期 即 時 傳 送 監 控 (b) 聲 波 探 頭 數 :4 個 探 頭, 其 中 之 一 為 垂 直 正 中 以 直 接 量 測 波 高 變 化 (c) 量 測 範 圍 :40 米 (d) 流 速 層 最 小 間 距 :0.5~2.0 公 尺 (e) 最 大 取 樣 層 數 :100 層 (f) 最 大 資 料 輸 出 頻 率 :1 秒 ( 以 內 ) (g) 儀 器 內 取 樣 頻 率 :4~ 6Hz (h) 量 測 深 度 範 圍 :5m 到 50m (i) 座 標 系 : 東 北 上 三 方 向 (j) 速 度 量 測 範 圍 :±10m/s (k) 精 度 :1% 或 量 測 值 ±0.5cm/s (l) 量 測 資 料 內 容 : 各 個 剖 面 層 流 速 流 向 回 聲 訊 號 強 度 (B) 波 浪 量 測 方 式 : (a) 取 樣 頻 率 :1Hz (b) 取 樣 數 : 次 可 選 擇 性

305 第 四 章 工 程 實 務 篇 (c) 量 測 資 料 內 容 : Tp ( 尖 峰 波 浪 週 期 ), Hs ( 有 義 波 高 ), Tz ( 平 均 波 浪 週 期 ), DirTp ( 尖 峰 波 浪 週 期 方 向 ) SprTp ( 尖 峰 波 浪 週 期 散 佈 角 ), MainDir ( 主 要 波 向 ), H1/3(1/3 有 義 波 高 ),L3 (1/3 有 義 波 長 ), H1/10 (1/10 有 義 波 高 ), L1/10 (1/10 有 義 波 長 ), Hmax ( 最 大 波 高 ), Lmax ( 最 大 波 長 ) (C) 資 料 記 錄 器 及 內 建 感 應 器 (a) 容 量 :150MB (b) 溫 度 計 : 範 圍 為 0 ~40, 精 度 / 解 析 度 為 0.1 /0.01 (c) 最 大 斜 角 : 30 (d) 精 度 / 解 析 度 :2 /0.1 (e) 壓 力 計 : 量 測 範 圍 為 0~50m, 度 / 解 析 度 為 0.25%/ 0.005%of full scale (D) 電 源 供 應 : 交 直 流 兩 用 (a) 直 流 電 源 :9~16VDC (b)1hz 取 樣 率 下 最 大 耗 電 率 :1W (c) 水 下 備 用 電 力 : 一 組 電 池 箱 內 含 1 組 鹼 性 電 池 (d) 使 用 期 間 : 每 隔 1 小 時 取 樣 一 次 資 料 可 持 續 4 個 月 (E) 連 線 傳 輸 設 定 纜 線 : (a) 輸 出 入 連 接 埠 : RS232 或 RS422

306 4-170 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 (b) 傳 輸 速 率 :300~115,200baud rate (2) 單 鎧 海 底 電 纜 ( 共 1,400 公 尺, 每 500 公 尺 2 節 及 200 公 尺 2 節 ) 通 訊 / 電 源 連 接 線 應 每 公 尺 為 一 組 共 二 組 亦 即 200 公 尺 二 段 及 500 公 尺 二 段, 每 段 連 接 處 為 水 下 可 拆 接 之 接 頭 除 通 訊 連 線 外, 此 電 纜 也 供 應 電 源 (A) 型 式 : 內 含 七 芯 ( 含 以 上 ) 電 纜 (2 對 電 源 線 及 二 對 資 料 雙 線 加 一 個 地 線 ) (B) 長 度 : 每 500 公 尺 / 段 2 段 及 200 公 尺 / 段 x2 段 (C) 材 質 : 導 線 外 覆 一 薄 層 POLY-URETHANE 包 覆, 再 覆 一 層 單 鎧 保 護, 最 外 層 再 覆 上 一 層 POLY-URETHANE 包 覆 (D) 雷 擊 保 護 : 系 統 之 水 下 部 份 需 含 有 過 電 壓 / 雷 擊 保 護 (3) 資 料 蒐 集 與 傳 輸 系 統 ( 二 套 ) 資 料 傳 輸 及 電 源 供 應 介 面 箱 負 責 提 供 水 下 儀 器 電 源 及 資 料 傳 輸, 可 提 供 使 用 者 的 資 料 擷 取 方 式 包 括 直 接 連 線 設 定 及 傳 輸 資 料 及 經 內 建 無 線 GSM 數 據 機 將 資 料 回 傳 至 控 制 中 心 介 面 箱 本 身 亦 提 供 水 下 纜 線 故 障 燈 號 指 示 儀 器 連 線 及 傳 輸 燈 號 顯 示, 交 流 110VAC 及 直 流 12VDC 電 源 輸 入 供 應 (4) 資 料 蒐 集 記 錄 與 處 理 系 統 ( 品 管 中 心 及 信 號 台 各 一 套 )

307 (A) 資 料 處 理 器 規 格 第 四 章 工 程 實 務 篇 (a)pentium Ⅳ 3.0GHz 以 上 ( 含 ) (b)1024mb memory 以 上 ( 含 ) (c)160gb Harddisk 以 上 (d)16x 以 上 DVD-Dual± RW (R) 及 1.3GB( 含 以 上 ) (e)tft-lcd 螢 幕 19 吋 以 上 ( 含 ) MO (f)windows XP 1 套 ( 含 版 權 之 原 版 光 碟 片 ) (g)analog modem (h)symantec pc anywhere V10.0 以 上 含 2 套 ( 含 版 權 之 原 版 光 碟 片 ) (B) 功 能 概 述 在 一 定 的 時 間 間 隔 系 統 ( 可 自 行 設 定 ) 軟 體 將 自 動 的 與 所 有 的 波 浪 及 流 速 剖 面 感 應 器 系 統 建 立 通 訊 連 接, 從 波 浪 及 流 速 剖 面 感 應 器 內 的 記 錄 器 下 載 資 料 並 儲 存 於 資 料 庫 中 每 一 個 步 驟 都 由 電 腦 上 顯 示 的 通 訊 狀 態 列 監 控 (a) 前 處 理 狀 況 可 將 傳 回 到 接 收 站 之 原 始 資 料 經 統 計 後 顯 示 列 表 : 日 期 有 義 波 高 ( 公 尺 ) 週 期 ( 秒 ) 平 均 波 向 ( 度 ) 上 層 流 速 ( 公 分 / 秒 ) 及 流 向 ( 度 ) 中 層 流 速 ( 公 分 / 秒 ) 及 流 向 ( 度 ) 底 層 流 速 ( 公 分 / 秒 ) 及 流 向 ( 度 ), 並 將 上 述 資 料 用 圖 表 示 在 螢 幕 上

308 4-172 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 (b) 將 儀 器 狀 況 列 表 顯 示 在 螢 幕 上, 例 如 : 日 期 水 溫 ( 攝 氏 ) 聲 速 ( 公 尺 / 秒 ) 潮 位 ( 公 尺 ) 電 力 ( 伏 特 ) 儀 器 放 置 角 度 ( 度 ) 傳 回 資 料 名 稱 傳 回 資 料 儲 存 量 (c) 以 橫 軸 表 示 流 速 流 向, 縱 軸 表 示 水 深 分 別 將 水 深 流 速 與 流 向 以 圖 表 顯 示 在 螢 幕 上 (d) 以 時 間 序 列 為 橫 軸, 波 高 週 期 為 縱 軸, 以 圖 表 顯 示 在 螢 幕 上 (e) 最 近 一 筆 的 統 計 資 料 如 (a) 在 另 外 的 視 窗 內 表 示 之 (f) 前 處 理 儲 存 之 資 料 經 過 中 處 理 程 式 轉 換 成 十 進 位, 配 合 品 管 中 心 ( 港 研 中 心 ) 後 處 理 的 格 式 來 處 理 (C) 圖 像 顯 示 之 使 用 者 介 面 圖 像 顯 示 之 使 用 者 介 面 由 目 錄 列 (Menu Bar) 工 具 列 (Tool Bar) 狀 態 列 (Status Bar) 以 及 各 別 分 開 的 統 計 資 料 畫 面 所 組 成 這 些 畫 面 顯 示 : (a) 通 訊 狀 態 ( 活 動 式 捲 簾, 連 線 訊 息 等 ) (b) 最 近 一 筆 取 得 的 資 料 ( 表 列 式 raw data) (c) 最 後 的 統 計 參 數 資 料, 包 括 Hmo Tp Ve/Vn 等 Hs (d) 過 往 資 料 的 圖 表 ( 以 時 間 為 序 列 的 Hs Hmo Tp Ve/Vn 等

309 第 四 章 工 程 實 務 篇 (e) 流 速 流 向 及 波 高 波 向 資 料 的 逐 時 變 化 圖 (f) 波 高 波 向 流 速 流 向 週 期 及 水 位 變 化 時 間 序 列 顯 示 ; 顯 示 期 間 長 短 可 由 使 用 者 自 定 (g) 波 浪 頻 譜 分 析 圖 波 壓 及 波 速 資 料 時 間 序 列 剖 面 圖 水 溫 變 化 壓 力 ( 水 位 ) 變 化 水 中 儀 器 目 前 位 置 變 化 資 料 ( heading pitch roll 等 ) (5) 水 下 釋 放 儀 浮 標 定 位 系 統 ( 一 套 ) 本 組 設 備 為 安 裝 於 水 下 儀 器 架 ; 內 含 一 部 水 下 釋 放 儀 浮 標 及 船 上 命 令 控 制 器, 作 為 儀 器 維 護 時 搜 尋 佈 放 架 定 位 點 使 用 (A) 水 下 釋 放 儀 浮 標 (2 組 ) (a) 最 大 佈 放 深 度 : 釋 放 儀 本 體 300 米 ( 含 ) 以 上 浮 標 系 統 75 米 ( 含 ) 以 上 (b) 最 大 承 載 : 釋 放 儀 本 體 180 公 斤 ( 含 ) 以 上 浮 標 系 統 凈 浮 力 4.5 公 斤 ( 含 ) 以 上 (c) 浮 標 繩 長 度 :75 米 ( 含 ) 以 上 (d) 最 大 直 線 接 收 距 離 :10km( 含 ) 以 上 (e) 電 池 壽 命 : 鹼 性 電 池 組 6 個 月 ( 含 ) 以 上 (f) 接 收 頻 率 : 可 於 7~15kHz 間 作 調 整, 調 整 間 隔 500Hz (B) 船 上 命 令 控 制 器 (1 組 )

310 4-174 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 (a) 釋 放 訊 號 發 送 頻 率 : 可 於 7~15kHz 間 作 調 整, 調 整 間 隔 500Hz (b) 電 源 系 統 : 外 接 110VAC 電 源 及 內 建 充 電 電 池 組 (c) 含 水 下 音 鼓 及 10 米 長 ( 含 ) 以 上 連 接 電 纜 (d) 測 試 用 耳 機 組 (6) 其 他 配 合 工 作 (A) 安 裝 方 法 如 相 關 圖 示 及 說 明 (B) 得 標 承 攬 商 工 作 人 員 必 須 有 從 事 海 上 工 作 之 經 驗, 僱 用 從 事 海 上 工 作 之 海 事 公 司 必 須 為 海 事 工 程 公 會 會 員 或 具 有 丙 級 ( 含 ) 以 上 職 業 潛 水 人 員 執 照 (C) 儀 器 架 太 陽 能 板 安 裝 5 分 粗 不 銹 鋼 錨 鍊 (1,400 公 尺 ) 及 1 公 尺 1 公 尺 0.5 公 尺 水 泥 塊 (20 個 ) (D) 鎧 裝 加 勁 水 中 電 源 / 訊 號 電 纜 線 安 裝 與 保 護 2. 資 料 浮 標 儀 (1) 資 料 浮 標 儀 水 下 主 體 (A) 浮 標 系 統 觀 測 項 目 : 波 浪 流 亦 即 方 向 性 波 浪 儀 整 合 流 速 儀 (B) 浮 標 描 述 (a) 外 徑 : 外 圍 防 撞 層 1.20m( 以 內 含 ); 本 體 1.00 m( 以 內 含 ) (b) 重 量 : 250kg( 以 內 含 電 池 ); 100kg( 以 內 不 含 電 池 )

311 第 四 章 工 程 實 務 篇 (c) 障 礙 燈 : 黃 褐 色 LED 燈, 可 程 式 化 設 定 連 續 閃 爍, 能 見 度 可 達 3 哩 ( 以 內 含 ) (C) 浮 標 材 質 (a) 外 殼 : 不 銹 鋼 材 質 (b) 太 陽 能 板 配 件 : 玻 璃 纖 維 及 泡 沫 塑 料 (D) 波 浪 高 度 (a) 範 圍 :± 20m (b) 精 度 : 大 於 2% F.S. (c) 解 析 度 :0.006% (d) 幹 擾 :1cm peak 以 下 (E) 波 浪 週 期 (a) 範 圍 :1.6~33 seconds (0.64Hz~0.30Hz) (b) 精 度 frequency bin (c) 解 析 度 :0.005Hz (0.02sec) (F) 波 浪 方 向 (a) 範 圍 :0 ~ 360 (b) 精 度 :3.0 (c) 解 析 度 :1.0 (G) 技 術 規 格 (a) 水 溫 : 熱 線 性 混 合 網 路 系 統 (b) 加 速 度 計 : 彎 曲 懸 吊 伺 服 型, ( 範 圍 +/-2g)

312 4-176 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 (c) 角 速 度 : 壓 電 振 動 式 迴 轉 儀 ( 最 大 角 速 度 +/-80 度 / 秒 ) (d) 羅 盤 儀 : 微 處 理 器 控 制 型 通 量 閘 門 ( 精 度 +/-0.5 度 ) (e)a/d 及 取 樣 頻 率 :8 通 道 14 位 元 at 4Hz (f) 微 處 理 器 :PC104 及 80C552 (g)gps: 12 通 道 (H) 流 速 儀 規 格 (a) 超 音 波 頻 率 :0.6 MHz (b) 最 大 剖 面 範 圍 :30-40m (c) 量 測 速 度 :± 10 m/s (d) 精 度 :1% ± 0.5 cm/s (e) 最 大 取 樣 率 :1 Hz (f) 取 樣 : 與 聲 速 相 同 (g) 解 析 度 :0.45 db (h) 動 態 範 圍 :90 db (I) 電 源 供 應 (a) 直 流 輸 入 :9-16 V (J) 標 準 感 應 器 (a) 溫 度 : 內 建 熱 敏 電 阻 (b) 範 圍 :-4 ~ 30 (c) 精 度 / 解 析 度 :0.1 / 0.01 (d) 時 間 反 應 :10 min.

313 第 四 章 工 程 實 務 篇 (K) 羅 經 計 :flux gate with liquid tilt (a) 最 大 傾 角 :30 (b) 精 度 / 解 析 度 :2 / 0.1 (c) 傾 斜 計 :liquid level (d) 精 度 / 解 析 度 :0.2 / 0.1 (L) 壓 力 :piezoresistive (a) 範 圍 :0-100 m (b) 精 度 / 解 析 度 :0.25 / of full scale (M) 供 電 系 統 (a) 運 算 系 統 :11.0~ 14.1 VDC (b) 電 池 SunLyte 5000X 12 Volt, 100Amp hr/battery (c) 太 陽 能 板 6 watt Simens SM6 (d) 自 動 通 電 系 統 :Sunsaver-6 (e) 外 接 式 On/Off switch : Turns buoy on when Magnetic Key is removed (2) 資 料 蒐 集 及 傳 輸 系 統 (A) 儀 器 性 能 (a) 戶 外 型 無 線 電 可 通 視 範 圍 :900MHz, 可 達 11 km (2.1dB 偶 極 天 線 組 ) (b) 傳 輸 電 源 輸 出 :100mW(20dBm) (c) 接 收 器 靈 敏 度 : Throughput Data Rate), 19,200bps)

314 4-178 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 (d) 介 面 資 料 速 率 :10-57,600bps (e) 總 處 理 資 料 速 率 :9,600 或 19,200bps (f)rf 資 料 速 率 Throughput Data Rate) 或 20,000bps (B) 網 路 與 安 全 性 (a) 頻 率 範 圍 :ISM MHz 或 GHz (b) 展 開 頻 譜 :FHSS(Frequency Hopping Spread Spectrum) (c) 調 整 制 度 :FSK(Frequency Shift Keying) (d) 支 援 實 體 網 路 :peer-to-peer,point-to -point,point-to-multipoint & multidrop (e) 頻 道 能 力 :7 hopping sequences (C) 天 線 組 (a) 連 接 器 :RPSMA(Reserve polarity SMA) (b)impendence: 50 ohm (D) 物 理 性 質 (a) 操 作 溫 度 : o C (b) 資 料 連 接 : DB-9 USB RJ45 RJ11 (c) 重 量 :200g (3) 資 料 蒐 集 記 錄 與 處 理 系 統 (A) 航 行 警 示 燈 (a) 燈 號 輸 出 : 閃 爍, 符 合 IALA 規 範 (B) 海 上 浮 標 資 料 擷 取 系 統 ( 硬 體 規 格 )

315 (a)arm7tdmi processor core 第 四 章 工 程 實 務 篇 (b)16/32 MHz clock speed, scalable down to 32kHz for power saving (c)distributed processing architecture (d)battery backed real-time clock (e)4mb FLASH program memory for datalogging(factory expandable to 8MB) (e)1mb RAM (g)8kb EEPROM (factory expandable) (C) 類 比 數 位 轉 換 器 (a)16 x 16 bit single ended or 8 differential analog inputs (b)0-5v input range (optional ±2.5V) up to 30,000 samples/sec (c)7 programmable gain settings from 1 to 64 allows full scale input of mV to 5V (D) 脈 衝 / 頻 率 輸 出 (a)pulse Mode (b)20v p-p (c)10 us minimum pulse width (d)100khz maximum (e)switch Closure (f)20v maximum

316 4-180 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 (g)software programmable debounce (E)Power (a)8-18 V nominal, < 35mA operating (b)lower power modes available (c)sleep mode 142µ A (F) Environmental (a) -40 C to 85 C (G) 資 料 管 理 及 圖 控 系 統 (a) 資 料 管 理 系 統 (DMS, Data Management System) 本 系 統 作 業 環 境 為 Windows XP 或 2000, 安 裝 於 岸 上 基 地 台 之 控 制 電 腦 主 機, 確 實 掌 握 與 海 上 資 料 擷 取 系 統 之 通 訊 及 管 理 為 一 操 作 簡 易 之 圖 控 介 面, 使 用 者 可 直 接 遙 控 並 設 定 海 上 資 料 擷 取 系 統, 如 資 料 參 數 設 定 修 改 傳 遞 訊 息 串 列 廣 播 間 距 更 新 感 應 器 參 數 增 加 / 移 除 新 的 感 應 器 及 執 行 遙 控 診 斷 等 為 一 中 央 控 制 資 料 庫 (Central Database), 可 將 觀 測 站 上 之 資 料 做 擷 取 及 儲 存, 亦 可 同 時 整 合 及 管 控 多 個 觀 測 站, 並 以 列 表 顯 示 (b) 資 料 圖 控 系 統 (WebView) 其 至 少 應 具 備 功 能 如 下 :

317 第 四 章 工 程 實 務 篇 圖 控 功 能 及 察 看 參 數 視 窗 可 僅 顯 示 使 用 者 欲 察 看 之 部 分 2 可 同 時 顯 示 即 時 及 歷 史 資 料 3 於 可 參 數 設 定 之 間 距 內, 軟 體 可 結 合 資 料 庫 並 動 態 更 新 資 料, 隨 時 反 應 任 何 觀 測 站 或 任 何 感 應 器 之 狀 態 4 使 用 者 可 藉 由 網 路 自 行 選 擇 所 要 察 看 之 監 測 站, 並 且 顯 示 訊 息 列 5 可 同 時 多 個 監 測 站 察 看 現 地 之 儀 器 參 數 資 料,Y 軸 之 範 圍 可 隨 著 資 料 顯 示 之 型 式 於 報 表 中 而 自 動 調 整 6 可 設 定 起 始 之 時 間 範 圍 來 顯 示 所 要 察 看 之 資 料 7 會 可 將 資 料 匯 出 成 ASCII 文 字 格 式 3. 風 速 站 (1) 二 軸 超 音 波 風 速 計 規 格 (A) 輸 出 參 數 : 風 速 風 向 或 U V 向 量 (B) 輸 出 單 位 :m/s knots mph kph 或 ft/min 可 選 擇 (C) 輸 入 電 源 :9~30VDC, 14.5mA (D) 啟 動 時 間 : 小 於 1 秒 (E) 風 速 量 測 範 圍 :0-60m/s (F) 風 速 解 析 度 :0.01m/s (G) 風 速 量 測 精 度 :±2%

318 4-182 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 (H) 風 向 量 測 範 圍 :0-359 (I) 風 向 解 析 度 :1 (J) 風 向 量 測 精 度 :±3 (K) 輸 出 頻 率 :1 2 或 4Hz 可 選 擇 (L) 輸 出 格 式 :RS-232 (M) 操 作 溫 度 :-35~70 (N) 濕 度 範 圍 :5%~100% RH (O) 外 殼 防 水 等 級 :IP65 (2) 資 料 擷 取 系 統 規 格 (A) 類 比 輸 入 頻 道 數 :2 組 差 動 頻 道 4 組 單 端 頻 道 (B) 輸 入 量 測 頻 率 :4.2ms 以 上 (C) 輸 入 量 測 精 度 :±0.1% (D) 類 比 輸 出 範 圍 :±2.5V (E) 類 比 輸 出 解 析 度 :0.67mV (F) 類 比 輸 出 精 度 :5mV (G) 電 源 :10~16VDC, 耗 電 量 <1mA (H) 資 料 輸 出 頻 率 : ,800bps 可 選 擇 (I) 記 憶 體 大 小 :2MB (J) 資 料 擷 取 及 分 析 (a) 風 速 風 向 : 每 小 時 50 分 至 整 點 進 行 觀 測, 取 樣 頻 率 為 2Hz, 分 析 項 目 為 陣 風 風 速 風 向

319 第 四 章 工 程 實 務 篇 (b) 其 他 : 每 小 時 59 分 至 整 點 進 行 觀 測, 取 樣 頻 率 為 2Hz, 分 析 項 目 為 電 壓 (K) 可 在 現 場 以 RS-232 直 接 連 線 設 定 工 作 參 數 及 傳 輸 資 料 且 可 以 在 遠 端 使 用 數 據 機 撥 號 至 資 料 擷 取 系 統 內 建 之 一 般 數 據 機 及 GSM 數 據 機 設 定 工 作 參 數 及 傳 輸 資 料 (L) 每 次 觀 測 完 成 後, 應 將 每 小 時 之 陣 風 風 速 風 向 電 壓 資 料 儲 存 於 記 憶 體 內 (3) 觀 測 架 氣 象 觀 測 架 為 304 不 鏽 鋼 材 質, 氣 象 觀 測 架 含 超 音 波 風 速 計 支 架 一 支 4. 港 灣 即 時 資 訊 查 詢 控 制 系 統 建 置 於 台 中 港 信 號 台 建 置 資 訊 顯 示 看 板 品 管 中 心 建 置 資 料 收 集 及 處 理 應 用 中 心, 且 資 訊 須 互 為 自 動 備 援 傳 輸 應 用, 以 提 供 LNG 船 舶 進 出 港 之 風 速 風 向 波 浪 及 海 流 環 境 資 訊 (1) 系 統 架 構 說 明 (A) 建 置 地 點 : (1) 資 料 處 理 中 心 : 品 管 中 心 (2) 訊 息 顯 示 中 心 : 台 中 港 務 局 信 號 台 (3) 訊 息 查 詢 工 作 站 : 中 國 石 油 LNG 碼 頭 辦 公 室 (B) 系 統 以 TCP/IP 通 訊 協 定 透 過 FTTB 點 對 點 數 據 專 線 連 結 品 管 中 心 台 中 港 務 局 信 號 台, 系 統 須 可 透 過 HTTPS 協 定 經 由 Internet 與 GSN 存 取

320 4-184 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 (C) 台 中 港 海 氣 象 監 測 作 業 將 風 速 站 AWAC 所 測 得 之 資 料 透 過 GSM 行 動 通 訊 系 統, 如 2G 2.5G(GPRS 等 ) 3G 3.5G(HSDPA 等 ) 等 技 術 傳 送, 資 料 浮 標 所 測 得 之 資 料 透 過 VHF 無 線 電 傳 輸, 並 由 品 管 中 心 作 為 即 時 資 料 品 管 監 測 處 理 及 訊 息 發 佈 (D) 台 中 港 務 局 信 號 台 接 收 品 管 中 心 所 發 佈 之 海 氣 象 即 時 訊 息 作 為 LNG 船 舶 進 出 港 參 考 依 據 ; 並 且 作 為 第 二 即 時 資 料 品 管 監 測 處 理 訊 息 備 援 中 心 (E) 中 國 石 油 LNG 碼 頭 辦 公 室 等 相 關 人 員 可 透 過 網 際 網 路 連 結 查 詢 系 統, 利 用 網 頁 瀏 覽 之 功 能 查 詢 相 關 之 海 氣 象 訊 息 (F) 調 整 品 管 中 心 網 路 架 構, 升 級 既 有 GSN 線 路, 以 滿 足 監 測 資 料 傳 遞 與 網 際 網 路 存 取 的 需 求, 提 供 海 氣 象 即 時 觀 測 之 資 訊 (G) 相 關 連 結 圖 如 下 頁 :

321 第 四 章 工 程 實 務 篇 (2) 海 氣 象 資 料 蒐 集 工 作 站 (A) 資 料 庫 伺 服 器 主 機 (a) 中 央 處 理 器 (CPU) 提 供 兩 顆 支 援 x86 32bit 與 64bit 指 令 集 的 雙 核 心 處 理 器, 處 理 器 時 脈 (Clock Speed) 須 在 2.4GHz( 含 ) 以 上, 處 理 器 每 一 核 心 需 具 備 1MB( 含 ) 以 上 的 快 取 記 憶 體 (Cache), 單 一 封 裝 的 中 央 處 理 器 功 率 須 在 100W 以 下 (b) 記 憶 體 提 供 容 量 至 少 2GB 的 DDR 或 DDR2 ECC(Error Checking and Correcting) 記 憶 體, 並 可 原 機 擴 充 至 16 GB( 含 ) 以 上

322 4-186 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 (c) 磁 碟 裝 置 提 供 內 接 式 並 具 備 線 上 熱 插 拔 (Hot-Plug) 功 能 的 硬 碟, 硬 碟 規 格 需 為 Ultra320 SCSI 或 SAS( Serial Attached SCSI) 介 面, 容 量 142GB( 含 ) 以 上, 磁 碟 轉 速 10K RPM( 含 ) 以 上,8MB 快 取 記 憶 體 ( 含 ) 以 上 硬 碟 三 顆 提 供 內 接 式 RAID 介 面 卡 將 內 接 式 硬 碟 設 定 成 RAID1 保 護 ( 另 一 個 硬 碟 設 定 為 線 上 備 援 模 式 ), RAID 控 制 器 記 憶 體 需 在 128MB( 含 ) 以 上 (d) 輸 出 入 裝 置 提 供 一 台 內 接 式 DVD-ROM 提 供 一 台 1.44MB 軟 碟 機 (e) 輸 出 入 介 面 1 提 供 USB 埠 4 個 ( 含 ) 以 上 2 提 供 10/100/1000 Base-T 埠 2 個 ( 含 ) 以 上 3 提 供 64 位 元 133-MHz( 含 ) 以 上 PCI-X 介 面 或 PCI-Express x8( 含 ) 以 上 介 面 擴 充 槽 (I/O Slot) 3 個 ( 含 ) 以 上 4 提 供 1 張 雙 通 道 Ultra320 SCSI 卡 (f) 其 他 硬 體 規 格 提 供 一 組 ( 含 ) 以 上 具 備 線 上 置 換 (Hot Swap) 功 能 的 電 源 供 應 器, 且 可 擴 充 到

323 第 四 章 工 程 實 務 篇 兩 組 ( 含 ) 以 上 以 提 供 N+1 備 援 伺 服 器 需 為 標 準 19 吋 機 架 式 尺 寸, 高 度 不 得 超 過 4U, 並 能 妥 適 安 裝 於 本 專 案 購 置 之 機 櫃 上 伺 服 器 的 機 構 設 計 須 考 量 到 日 常 維 護 時 的 便 利 性, 包 括 機 櫃 套 件 機 殼 與 所 有 熱 插 拔 模 組 ( 如 電 源 硬 碟 模 組 等 ) 均 可 不 需 藉 由 工 具 拆 卸 (g) 作 業 系 統 伺 服 器 需 可 支 援 Linux 和 Microsoft Windows Server 2003 等 兩 種 32 與 64 位 元 的 作 業 系 統, 並 可 支 援 叢 集 式 的 架 構 伺 服 器 的 作 業 系 統 需 可 滿 足 本 案 的 各 項 硬 體 與 應 用 軟 體 的 環 境 需 求, 承 攬 商 須 提 供 合 法 授 權 之 作 業 系 統 軟 體, 並 提 供 相 關 軟 體 授 權 證 明 檔 (h) 效 能 伺 服 器 整 體 效 能 以 SPEC2000 軟 體 測 試 需 在 整 點 運 算 1600 分 浮 點 運 算 2000 分 以 上 (B) 資 料 彙 整 應 用 軟 體 開 發 (a) 系 統 備 援 機 制 1 品 管 中 心 與 台 中 港 信 號 台 監 測 作 業 系 統 資 料 需 可 自 動 同 步, 資 料 庫 自 動 同 步 最 短 時 間 間 隔 須 在 4 小 時 ( 含 )

324 4-188 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 以 下, 必 要 時 並 可 透 過 本 案 系 統 管 理 介 面 隨 時 手 動 觸 發 同 步 作 業, 並 可 由 管 理 介 面 查 詢 資 料 同 步 狀 態 2 資 料 同 步 主 要 路 由 為 FTTB 點 對 點 專 線, 必 要 時 得 藉 由 本 案 系 統 管 理 介 面 手 動 切 換 備 援 路 由 (GSN 網 路 ) 同 步 資 料, 並 可 由 管 理 介 面 查 詢 資 料 同 步 狀 態 (b) 系 統 功 能 基 礎 需 求 1 系 統 須 可 透 過 網 際 網 路 瀏 覽 器 以 HTTPS 協 定 經 由 Internet 與 GSN 存 取 2 系 統 須 提 供 使 用 者 驗 證 與 權 限 管 理 功 能 3 網 際 網 路 瀏 覽 器 須 同 時 支 援 Internet Explorer 與 Firefox (c) 海 氣 象 資 訊 管 理 系 統 1 資 料 收 集 及 轉 檔 子 系 統 A 提 供 海 氣 象 資 料 收 集 及 資 料 依 格 式 轉 檔 等 系 統 功 能 B 資 料 介 接 可 以 整 合 於 海 情 資 料 庫, 以 供 後 續 查 詢 分 析 使 用 2 資 料 品 管 子 系 統 A 依 據 品 管 中 心 數 值 品 管 設 定 進 行 海 氣 象 資 料 檢 核 B 對 於 資 料 異 常 時 進 行 訊 息 通 報

325 (C) 資 訊 系 統 管 理 與 作 業 軟 體 (a) 資 料 庫 軟 體 第 四 章 工 程 實 務 篇 資 料 庫 軟 體 需 滿 足 本 案 的 各 項 應 用 軟 體 的 環 境 需 求, 承 攬 商 須 提 供 合 法 授 權 之 系 統 軟 體, 並 提 供 相 關 軟 體 授 權 證 明 檔 (b) 防 毒 軟 體 1 需 配 合 既 有 防 毒 環 境 架 構 提 供 足 夠 授 權 數 量 的 防 毒 軟 體, 包 含 本 案 的 所 有 伺 服 器 與 工 作 站, 防 毒 軟 體 主 控 台 安 裝 於 備 份 伺 服 器 上, 承 攬 商 須 提 供 軟 體 合 法 授 權 證 明 檔 2 軟 體 需 包 含 3 年 的 軟 體 與 病 毒 碼 更 新 服 務 (3) 網 頁 查 詢 系 統 建 置 (A) 網 頁 查 詢 系 統 軟 體 開 發 系 統 概 略 需 求 說 明 如 下, 細 部 需 求 依 品 管 中 心 之 需 求 進 行 調 整 與 開 發 建 置 (a) 資 料 查 詢 子 系 統 1 提 供 使 用 狀 況 紀 錄 查 詢 2 提 供 海 氣 象 資 料 查 詢 (b) 資 料 展 示 子 系 統 1 提 供 海 氣 象 資 料 展 示 及 佈 告 欄 公 告 輸 入 訊 息 功 能 2 各 資 料 依 LNG 船 舶 進 出 港 環 境 標 準

326 4-190 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 以 燈 號 進 行 表 示 (c) 資 料 報 表 子 系 統 1 提 供 使 用 狀 況 報 表 2 提 供 海 氣 象 資 料 區 間 等 報 表 (c) 資 訊 顯 示 看 板 樣 式 參 考 如 下 : 樣 式 一 樣 式 二

327 (B) 控 制 中 心 監 視 設 備 (a) 膝 上 型 工 作 站 1 主 機 規 格 第 四 章 工 程 實 務 篇 A 時 脈 2.0MHz( 含 ) 以 上 的 雙 核 心 行 動 運 算 處 理 器 B 1GB( 含 ) 以 上 DDR2 記 憶 體 C 100GB( 含 ) 以 上 5400rpm 硬 碟 機 D 128MB( 含 ) 以 上 記 憶 體 獨 立 顯 示 卡 E Gigabit Ethernet 網 路 卡 F DVD 燒 錄 器 G IEEE1394 與 USB2.0 存 取 介 面 2 顯 示 器 提 供 12 吋 ( 含 ) 以 上 寬 螢 幕 LCD 顯 示 器 3 作 業 系 統 Microsoft Windows XP 專 業 版 或 Novell SUSE Linux Enterprise Desktop 10 企 業 版 4 其 它 周 邊 3 鍵 式 光 學 滑 鼠 (b) 資 訊 顯 示 主 機 1 主 機 規 格 A 時 脈 2.4MHz( 含 ) 以 上 的 雙 核 心 中 央 處 理 器 ( 處 理 器 消 耗 功 率 不 得 超 過 90W)

328 4-192 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 B 1GB( 含 ) 以 上 DDR2 記 憶 體 C 160GB( 含 ) 以 上 硬 碟 機 D 內 建 DVI 介 面 顯 示 卡, 需 能 支 援 1920*1080 顯 示 輸 出 規 格 E Gigabit Ethernet 網 路 卡 F DVD 光 碟 機 2 作 業 系 統 (4) 網 路 即 時 傳 輸 Microsoft Windows XP 或 Novell SUSE Linux Enterprise Desktop 10 其 他 周 邊 規 格 A 標 準 中 文 鍵 盤 與 3 鍵 式 光 學 滑 鼠 B 主 機 體 積 需 在 15 公 升 ( 含 ) 以 下 (A) 網 站 伺 服 主 機 規 格 與 資 料 庫 伺 服 器 相 同 (B) 網 路 管 理 應 用 軟 體 ( 備 份 軟 體 ) (a) 備 份 主 程 式 提 供 一 套 備 份 主 程 式 安 裝 於 備 份 伺 服 器 上, 備 份 主 程 式 需 提 供 圖 形 化 操 作 介 面, 備 份 程 式 需 提 供 磁 帶 櫃 備 份 模 組 功 能, 承 攬 商 須 提 供 合 法 授 權 之 系 統 軟 體, 並 提 供 相 關 軟 體 授 權 證 明 檔 (b) 備 份 代 理 程 式 1 提 供 一 套 伺 服 器 備 分 代 理 程 式

329 第 四 章 工 程 實 務 篇 提 供 一 套 資 料 庫 備 份 代 理 程 式 (c) 主 機 端 備 份 程 式 提 供 五 套 可 支 援 Linux 和 Microsoft Windows Server 2003 等 32 與 64 位 元 作 業 系 統 的 主 機 端 影 像 (Image) 備 份 軟 體, 提 供 伺 服 器 快 速 復 原 能 力, 軟 體 須 具 備 在 作 業 系 統 運 行 的 環 境 中 進 行 線 上 備 份 的 能 力 (d) 備 份 作 業 需 求 1 每 週 須 以 磁 帶 進 行 一 次 全 備 份, 每 天 應 進 行 差 異 式 備 份, 每 月 最 後 一 週 的 全 備 份 磁 帶 須 至 少 保 存 半 年, 每 季 最 後 一 週 的 全 備 份 磁 帶 須 至 少 保 存 一 年, 每 年 最 後 一 週 的 全 備 份 磁 帶 須 至 少 保 存 三 年 2 主 機 端 影 像 (Image) 備 份 每 月 須 至 少 進 行 一 次, 另 在 系 統 進 行 重 大 變 更 作 業 前 亦 須 備 份, 備 份 影 像 檔 皆 儲 存 在 外 接 磁 碟 陣 列 系 統 上, 每 月 須 透 過 磁 帶 另 行 備 份 影 像 檔 (C) 網 路 相 關 設 備 (a) 網 路 交 換 設 備 1 埠 數 主 機 提 供 24 個 自 動 偵 測 (Auto- Sensing)10/100/1000Base-T 埠 ( 含 ) 以 上, 或 採 用 提 供 20 個 自 動 偵 測

330 4-194 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 (Auto-Sensing)10/100/1000 Base-T 埠 ( 含 ) 以 上, 及 提 供 4 埠 ( 含 ) 以 上 GBIC(Gigabit Interface Converter)/ Mini -GBIC(SFP)(Small Formfactor Pluggable) 擴 充 槽 ( 含 ) 以 上, 可 支 援 1000Base -SX 或 1000Base-LX 或 1000Base- ZX 或 1000Base-LH 或 1000Base-T 埠 2 功 能 與 規 格 A 提 供 於 Layer2/Layer3 無 阻 塞 (Non-Blocking) 及 線 速 (Wire Speed) 交 換 能 力 B 具 備 8K( 含 ) 以 上 之 MAC Addresses 具 備 Store and Forward( 貯 存 轉 送 ) 操 作 模 式 C 具 備 廣 播 風 暴 控 制 (Broadcast Storm Control) Spanning Tree 橋 接 標 準 D 具 備 Multicast 封 包 處 理 能 力 並 符 合 IGMP Multi-cast 標 準 E 具 備 IEEE 802.3x 流 量 控 制 (Flow control), 具 備 Port Trunking 功 能 F 具 備 RIP ( Routing Infomation Protocol) -I/II 路 由 協 定 G 主 機 提 供 燈 號 (LEDs), 可 顯 示 每 一 埠 之 工 作 狀 態 H 符 合 標 準 19 吋 機 架 式 規 格

331 3 管 理 功 能 第 四 章 工 程 實 務 篇 網 管 提 供 SNMP RMON IEEE 802.1p 802.1Q VLAN 與 Web 介 面 網 管 功 能, 並 可 提 供 流 量 分 析 事 件 紀 錄 韌 體 更 新 等 功 能 (b) 無 線 通 訊 系 統 1 GSM 行 動 通 訊 網 路 利 用 GSM 行 動 通 訊 系 統, 如 2G 2.5G(GPRS 等 ) 3G 3.5G(HSDPA 等 ) 等 技 術, 以 將 由 風 速 站 AWAC 所 測 得 之 資 料 傳 送 至 品 管 中 心 與 台 中 港 信 號 台 的 本 案 系 統 ( 台 中 港 海 氣 象 監 測 系 統 ) 上 2 VHF 無 線 通 訊 利 用 VHF 無 線 通 訊 系 統 將 資 料 浮 標 所 測 得 之 資 料 傳 送 至 品 管 中 心 與 台 中 港 信 號 台 的 本 案 系 統 ( 台 中 港 海 氣 象 監 測 系 統 ) 上 3 手 持 行 動 通 訊 裝 置 A 提 供 3G 或 3.5G 手 持 行 動 通 訊 裝 置, 支 援 HTML 瀏 覽 功 能, 可 經 由 Internet 登 入 至 本 案 系 統 查 詢 相 關 資 料 B 設 備 需 內 建 200 萬 ( 含 ) 以 上 畫 素 相 機, 螢 幕 解 析 度 需 在 320*240 ( 含 ) 以 上

332 4-196 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 (5) 系 統 備 援 及 其 他 (A) 磁 碟 陣 列 組 及 備 份 (a) 磁 碟 陣 列 系 統 1 硬 碟 規 格 與 容 量 提 供 具 備 線 上 熱 插 拔 (Hot-Plug) 功 能,SATA-1 或 SATA-2 介 面, 硬 碟 轉 速 7200RPM( 含 ) 以 上,16MB 快 取 記 憶 體 ( 含 ) 以 上 的 硬 碟, 提 供 總 容 量 1TB( 含 ) 以 上 的 磁 碟 空 間, 磁 碟 陣 列 設 定 成 RAID5 模 式, 並 至 少 有 一 顆 ( 含 ) 以 上 硬 碟 需 設 定 為 線 上 備 援 模 式 2 磁 碟 控 制 器 規 格 控 制 器 需 提 供 512MB( 含 ) 以 上 快 取 記 憶 體, 控 制 器 需 支 援 RAID Level: 等 級, 控 制 器 需 提 供 雙 通 道 的 Ultra160 或 Ultra320 SCSI 介 面 3 管 理 工 具 具 視 窗 環 境 下 圖 形 式 管 理 軟 體, 可 經 由 網 路 提 供 遠 端 設 定 與 監 控 功 能, 設 備 需 支 援 SNMP 管 理 協 定 4 其 他 硬 體 規 格 提 供 一 組 ( 含 ) 以 上 具 備 線 上 置 換 (Hot Swap) 功 能 的 電 源 供 應 器, 且 可 擴 充 到 兩 組 ( 含 ) 以 上 以 提 供 N+1 備 援 伺 服 器 需 為 標 準 19 吋 機 架 式

333 第 四 章 工 程 實 務 篇 尺 寸, 高 度 不 得 超 過 3U, 並 能 妥 適 安 裝 於 本 專 案 購 置 之 機 櫃 上 伺 服 器 的 機 構 設 計 須 考 量 到 日 常 維 護 時 的 便 利 性, 提 供 線 上 維 護 能 力, 對 於 控 制 器 硬 碟 冷 卻 風 扇 與 電 源 供 應 器, 可 不 關 機 進 行 抽 換 且 提 供 相 關 異 常 聲 音 燈 號 或 LED 顯 示 (b) 磁 帶 設 備 1 磁 帶 機 提 供 一 台 磁 帶 機, 單 卷 磁 帶 格 式 容 量 未 壓 縮 至 少 200GB( 含 ) 以 上 設 備 需 可 容 納 6 捲 以 上 磁 帶 並 具 備 自 動 換 帶 功 能, 並 可 支 援 光 學 Bar Code Reader 加 速 磁 帶 資 料 搜 尋 速 度, 設 備 提 供 一 組 磁 帶 讀 取 頭, 設 備 需 為 Ultra160 或 Ultra320 SCSI 介 面, 設 備 控 制 面 板 具 備 LCD 或 LED 狀 態 顯 示, 設 備 需 為 標 準 19 吋 機 架 式 尺 寸, 高 度 不 得 超 過 2U, 並 能 妥 適 安 裝 於 本 專 案 購 置 之 機 櫃 上 2 磁 帶 承 攬 商 須 提 供 20 捲 ( 含 ) 以 上 磁 帶 及 一 捲 ( 含 ) 清 潔 帶, 並 提 供 一 個 電 子 防 潮 櫃 收 納 上 述 磁 帶

334 4-198 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 (B) 品 管 機 房 不 斷 電 系 統 及 相 關 設 施 (a) 不 斷 電 系 統 提 供 機 架 式 On-Line 不 斷 電 系 統 (UPS), 設 備 容 量 需 可 滿 足 本 案 的 所 有 設 備 在 電 力 中 斷 情 況 下 以 電 池 運 轉 20 分 鐘 之 所 需, 設 備 需 支 援 SNMP 管 理 協 定, 在 電 力 中 斷 情 況 下 不 斷 電 系 統 需 可 自 動 通 知 相 關 伺 服 器 進 行 系 統 關 機 程 式 (b) 機 櫃 提 供 標 準 19 吋 伺 服 器 機 櫃, 高 度 需 在 41U( 含 ) 以 上, 深 度 需 在 110CM( 含 ) 以 上, 並 含 前 後 網 門 (c)kvm 設 備 1 提 供 機 架 式 KVM over UTP 與 KVM over IP 螢 幕 鍵 盤 滑 鼠 切 換 設 備, 並 需 具 備 遠 端 電 源 管 理 功 能, 可 以 透 過 KVM 設 備 管 理 介 面 切 換 伺 服 器 與 其 他 設 備 的 電 源 開 關,KVM 設 備 埠 (Port) 數 需 足 夠 可 連 接 本 案 的 所 有 設 備 2 提 供 15 吋 ( 含 ) 以 上 SVGA(1024*768) 螢 幕 與 機 架 式 鍵 盤 與 滑 鼠 設 備 (d) 資 訊 顯 示 看 板 1 面 板 規 格 42 吋 ( 含 ) 以 上 16:9 寬 螢 幕, 真 實 解

335 第 四 章 工 程 實 務 篇 析 度 需 達 1920*1080, 亮 度 500nit( 含 ) 以 上, 對 比 1200: 1( 含 ) 以 上, 可 視 角 度 (H/V):170 /170 ( 含 ) 以 上, 支 援 光 源 感 測 自 動 調 整 背 光 亮 度 2 訊 源 處 理 能 力 HDTV 數 位 電 視 相 容 性 支 援 480p 720p 1080i 1080p 等 規 格, 支 援 電 腦 (PC) 訊 源 輸 入 時 以 真 實 解 析 度 1920*1080 呈 現 功 能, 具 國 內 規 格 雙 語 (MTS) 解 碼 功 能, 支 援 子 母 畫 面 呈 現 功 能 3 影 音 輸 出 入 介 面 A VGA 輸 入 端 子 各 一 組 ( 含 ) 以 上 B DVI 輸 入 端 子 各 一 組 ( 含 ) 以 上 C HDMI 輸 入 端 子 各 一 組 ( 含 ) 以 上 D AV(V L R) 及 RF(U/V) 輸 入 端 子 各 一 組 ( 含 ) 以 上 E 色 差 輸 入 端 子 一 組 ( 含 ) 以 上 F S 輸 入 端 子 一 組 ( 含 ) 以 上 4 其 他 規 格 內 建 左 右 聲 道 各 15W( 含 ) 以 上 多 媒 體 喇 叭 整 機 含 面 板 三 年 保 固

336 4-200 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 (6) 系 統 購 置 之 設 備 數 量 明 細 及 裝 設 地 點 (A) 設 備 數 量 明 細 項 次 設 備 名 稱 數 量 1 伺 服 器 6 台 2 磁 碟 陣 列 系 統 2 台 3 磁 帶 機 1 台 4 備 份 軟 體 1 式 5 資 料 庫 軟 體 2 套 6 防 毒 軟 體 1 式 7 機 櫃 2 組 8 不 斷 電 系 統 2 組 9 KVM 設 備 2 組 10 網 路 交 換 設 備 2 台 11 手 持 行 動 通 訊 裝 置 3 台 12 膝 上 型 工 作 站 4 台 13 資 訊 顯 示 主 機 1 台 14 資 訊 顯 示 看 板 1 台 15 應 用 軟 體 系 統 開 發 1 式 16 數 據 線 路 建 置 與 月 租 費 1 式 17 行 動 通 訊 網 路 建 置 與 月 租 費 1 式

337 (B) 設 備 裝 設 地 點 第 四 章 工 程 實 務 篇 項 次 1 2 設 備 名 稱 應 用 軟 體 系 統 伺 服 器 資 料 庫 系 統 伺 服 器 品 管 中 心 一 台 一 台 3 備 份 伺 服 器 一 台 4 備 援 伺 服 器 一 台 安 裝 地 點 信 號 台 一 台 一 台 5 磁 碟 陣 列 系 統 一 台 一 台 6 網 路 交 換 設 備 一 台 一 台 7 磁 帶 機 一 台 LNG 辦 公 室 8 膝 上 型 工 作 站 兩 台 一 台 一 台 9 資 訊 顯 示 主 機 一 台 10 資 訊 顯 示 看 板 一 台 11 機 櫃 設 備 ( 含 UPS 與 KVM 設 備 ) 一 組 一 組 5. 通 訊 傳 輸 系 統 建 置 (1) 點 對 點 FTTB 數 據 專 線 新 增 一 路 FTTB 光 纖 點 對 點 數 據 專 線, 提 供 2Mbps 的 連 線 數 率, 連 接 品 管 中 心 辦 公 室 與 台 中 港 信 號 台, 作 為 兩 地 系 統 資 料 同 步 傳 遞 的 主 要 線 路

338 4-202 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 (2)GSN FTTB 數 據 專 線 升 級 品 管 中 心 既 有 GSN 線 路 為 GSN FTTB 光 纖 線 路, 提 供 10Mbps 的 連 線 數 率, 以 滿 足 監 測 資 料 傳 遞 與 本 案 系 統 網 際 網 路 存 取 的 需 求, 並 作 為 品 管 中 心 辦 公 室 與 台 中 港 信 號 台 間 系 統 的 備 援 線 路 現 場 照 片 圖 輯

339 第 四 章 工 程 實 務 篇 底 碇 式 佈 設 設 計 圖 說 範 例

340 4-204 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 資 料 浮 標 佈 設 設 計 圖 說 範 例

341 4.8 環 境 監 測 工 程 第 四 章 工 程 實 務 篇 環 境 監 測 工 程 是 環 境 工 程 中 之 重 要 工 作 環 境 工 程 師 每 天 均 必 須 運 用 大 量 監 測 資 料, 據 以 調 查 歸 納 追 蹤 分 析 甚 至 預 測 因 此 監 測 工 程 在 環 境 工 程 之 領 域 已 屬 家 常 便 飯, 環 保 署 甚 至 可 以 課 稅 名 義, 以 聚 集 資 金 進 行 更 多 監 測 作 業 使 得 國 內 的 環 境 監 測 工 程 得 以 永 續 經 營, 而 各 家 環 境 監 測 廠 商 規 模 上 百 人 以 上 的 亦 所 在 多 有, 此 在 ( 土 木 ) 工 程 監 測 領 域 中, 實 屬 少 見 環 境 監 測 最 基 本 以 氣 象 為 主, 當 然 還 有 許 多 水 質 空 污 甚 至 生 態 的 監 測, 但 因 該 領 域 屬 更 為 專 業 之 監 測 故 筆 者 以 下 茲 舉 個 人 參 與 多 年 之 高 速 公 路 氣 象 監 測 工 程 為 例 : 1. 計 畫 緣 起 台 灣 本 島 由 於 地 形 特 殊, 南 北 向 較 長, 東 西 向 較 短 狹, 中 央 並 有 許 多 甚 高 之 山 脈, 而 台 灣 的 許 多 重 要 道 路 均 須 建 構 其 上, 再 加 上 台 灣 地 處 熱 帶 及 亞 熱 帶 氣 候 交 界, 海 島 型 風 雨 極 為 明 顯 而 強 烈, 往 往 幾 分 鐘 前 仍 陽 光 普 照, 但 一 瞬 間 即 烏 雲 掩 至, 豪 雨 大 作, 有 時 則 濃 霧 遮 蔽, 伸 手 不 見 五 指 實 是 令 人 防 不 勝 防 然 而, 高 速 公 路 為 提 供 車 輛 高 速 行 駛 之 重 要 幹 道, 車 輛 在 高 速 行 駛 的 狀 況 下, 極 易 因 天 候 所 產 生 的 濃 霧 而 影 響 行 車 安 全 証 諸 往 昔, 因 濃 霧 視

342 4-206 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 線 不 佳 而 產 生 之 各 種 連 續 追 撞 車 禍, 實 是 不 勝 枚 舉 因 此 公 路 旁 天 候 變 化 的 監 測, 並 進 而 研 擬 提 出 警 示 系 統, 以 降 低 並 預 防 災 難 事 故 的 發 生, 實 是 一 項 不 可 忽 視 的 重 要 課 題 國 道 新 建 工 程 局 ( 以 下 簡 稱 貴 局 ) 有 鑒 於 此, 特 於 本 路 段 以 山 區 每 3 公 里, 平 地 每 15 公 里 為 一 區 段, 設 立 一 天 候 監 測 站, 以 了 解 天 候 的 變 化 2. 工 作 計 劃 與 目 的 (1) 工 作 計 劃 本 計 劃 之 目 的 是 藉 由 裝 設 全 天 候 24 小 時 監 測 系 統, 以 了 解 道 路 現 地 之 天 侯 狀 況, 全 自 動 天 候 監 測 系 統 是 一 個 相 當 有 效 的 裝 置, 國 外 有 許 多 重 要 道 路 已 相 繼 採 用 此 監 測 系 統 做 為 天 候 狀 況 監 測, 並 利 用 現 地 警 示 系 統 (Alarm & Board ) 以 做 為 現 地 危 急 警 告 之 用, 該 裝 置 可 再 裝 上 數 據 傳 真 機 (Modem) 將 資 料 傳 回 控 制 室, 以 了 解 現 地 天 候 變 化 深 度 的 情 形 鑑 於 國 內 交 通 狀 況 因 天 候 不 佳 而 事 故 頻 傳, 建 議 裝 設 此 監 測 系 統 該 系 統 主 要 由 感 測 器 及 訊 號 轉 換 兩 大 部 份 構 成, 並 可 視 需 要 外 接 訊 號 傳 輸 系 統, 為 完 成 此 項 工 作, 蒐 集 研 析 本 路 段 之 相 關 基 本 資 料, 有 助 於 預 測 及 分 析 發 生 情 形 本 計 劃 所 需 之 基 本 資 料 包 括 : 現 地 按 裝 位 置 圖 設 計 地 表 高 程 過 去 之 調 查 記 錄 資 料 並 預 定 於 現 場 設 置 危 險 區 域 圍 籬 及 高 塔, 可 使 系 統 免 於 被 人 為 破 壞 之 情 形 發 生

343 (2) 工 作 目 的 (A) 現 階 段 功 能 第 四 章 工 程 實 務 篇 (a) 可 將 天 候 調 查 分 成 晴 陰 細 雨 豪 雨 及 颱 風 五 級, 並 依 中 央 氣 象 局 及 貴 局 之 判 定 標 準 予 以 判 定 分 類 (b) 出 現 濃 霧 狀 況, 以 能 見 度 區 分 為 六 級, 其 代 表 之 意 義 如 下 : H 2 : 公 尺 H 3 : 公 尺 H 4 : 公 尺 H 5 : 公 尺 H 6 : 300 公 尺 以 上 (c) 本 站 之 設 置 為 一 完 整 監 測 系 統, 可 依 業 主 需 要 而 任 意 移 置, 但 須 考 慮 外 接 電 源 之 問 題 (d) 夜 間 ( 晚 間 七 時 至 淩 晨 五 時 ) 起 霧 狀 況 調 查, 以 有 或 無 兩 種 狀 況 記 錄, 判 定 標 準 則 以 貴 局 或 氣 象 局 頒 佈 之 標 準 判 定 (e) 了 解 現 地 全 天 候 氣 象 變 化 情 形, 以 維 護 施 工 進 行 安 全 (f) 監 測 全 月 份 氣 象 變 化 狀 況, 以 提 供 工 程 及 研 究 單 位 參 考 (g)24 小 時 全 天 候 監 測, 監 測 間 隔 可 自 1 分 鐘 至 24 小 時 任 意 設 定, 全 天 候 地 記 錄 天 候 狀 況

344 4-208 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 (B) 未 來 擴 充 : 3. 施 工 方 式 (a) 可 擴 充 交 通 管 制 系 統, 當 現 地 有 緊 急 狀 況 產 生 時, 可 採 取 應 變 措 施 警 示 車 輛 或 封 閉 該 道 (b) 可 擴 充 車 輛 速 度 監 測 系 統, 當 有 緊 急 狀 況 產 生, 可 控 制 車 行 速 度 (c) 可 外 加 數 據 機 (Modem) 擴 充 成 為 自 動 化 遙 測 系 統 (Auto Remote Control) 本 監 測 計 劃 施 工 部 份 可 分 為 感 測 器 裝 設 管 線 施 工 及 資 料 擷 取 控 制 系 統 三 大 部 份 茲 將 施 工 說 明 詳 列 如 下 : (1) 感 測 器 裝 設 : 因 本 系 統 感 測 器 安 裝 均 須 附 著 於 2.5 米 之 高 架 基 礎 上, 因 此 施 工 及 定 位 都 在 高 架 上 進 行 ( 如 下 頁 圖 示 ), 加 以 現 地 風 速 強 勁, 不 易 固 定, 更 增 加 施 工 之 困 難 預 定 採 用 先 進 之 定 位 系 統 及 地 底 施 工 技 術, 先 將 預 定 埋 設 點 開 挖 至 預 定 深 度 後, 立 即 定 點 安 裝, 經 過 校 正 及 測 試 無 誤 後, 再 行 回 填 (2) 管 線 施 工 : 因 本 系 統 為 一 獨 立 自 足 型 監 測 系 統 (Self-compensated monitoring system), 故 無 需 對 外 接 線, 施 工 較 為 間 易, 但 需 於 外 圍 半 徑 2.5m 之 圓 內, 施 建 高 1.5m 之 圍 籬 ( 如 下 頁 圖 示 ), 以 維 護 系 統 之 安 全

345 第 四 章 工 程 實 務 篇 (3) 資 料 擷 取 分 析 技 術 施 工 : 利 用 先 進 之 電 腦 擷 取 技 術, 隨 時 將 現 地 最 新 之 天 候 資 料 傳 入 工 程 人 員 之 監 測 系 統, 以 達 到 24 小 時 全 天 候 監 測 之 目 的, 並 在 現 地 設 立 一 小 型 監 測 站, 可 隨 時 記 錄 目 前 天 候 之 各 種 情 形, 此 外 並 將 依 據 業 主 所 要 求 之 報 告 格 式, 將 資 料 予 以 分 析 整 理 格 式 化, 以 利 業 主 向 業 主 提 報 時 之 作 業 依 據 現 地 完 工 示 意 圖 (NO SCALE)

346 4-210 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 4. 系 統 構 成 (1) 儀 器 構 成 茲 將 本 計 畫 所 需 之 儀 器 名 稱 數 量 表 列 如 下 : 儀 器 構 成 數 量 表 項 目 儀 器 名 稱 數 量 備 註 1. 日 照 計 2 台 詳 見 附 錄 規 格 說 明 A 2. 細 量 計 2 台 詳 見 附 錄 規 格 說 明 B 2. 雨 量 計 2 台 詳 見 附 錄 規 格 說 明 C 3. 濃 霧 偵 測 器 2 台 詳 見 附 錄 規 格 說 明 D 4. 風 向 風 速 計 2 台 詳 見 附 錄 規 格 說 明 E 5. 資 料 集 錄 系 統 2 套 詳 見 附 錄 規 格 說 明 F 6. 蓄 電 系 統 2 套 7. 資 料 擷 取 軟 體 2 組 上 述 各 項 規 格 說 明 詳 見 後 面 P4-216 說 明

347 (2) 系 統 構 成 示 意 圖 第 四 章 工 程 實 務 篇 現 地 感 測 元 件 監 測 系 統 構 成 示 意 圖

348 4-212 工 程 監 測 之 基 礎 理 論 與 實 務 (3) 系 統 操 作 流 程 選 定 安 裝 位 置 安 裝 並 測 試 是 否 良 好 N 選 定 安 裝 位 置 Y 正 式 記 錄 操 作 是 否 有 異 常 資 料 N 持 續 全 天 候 監 測 與 記 錄 Y 是 否 超 過 警 戒 值 N 記 錄 資 料, 提 供 給 相 關 單 位 Y 是 否 超 過 行 動 值 N 啟 動 現 地 系 統 並 進 行 通 報 Y 啟 動 警 報 係 統 危 機 是 否 消 失 Y 關 閉 警 報 系 統 並 視 情 況 修 補 系 統 持 續 全 天 候 監 測 與 記 錄 系 統 操 作 流 程 圖

349 第 四 章 工 程 實 務 篇 工 作 進 度 本 服 務 計 畫 預 估 之 工 作 期 限 為 455 天, 預 計 現 場 踏 勘 及 相 關 資 料 蒐 集 與 分 析 需 6 個 工 作 天, 工 作 計 畫 安 排 需 4 個 工 作 天, 監 測 儀 品 安 裝 需 時 約 60 個 工 作 天 ( 廠 製 造 時 限 ) 傳 輸 設 備 安 裝 需 25 個 工 作 天, 其 餘 作 業 項 目 則 為 長 期 工 作, 詳 細 工 作 流 程 進 度 如 下 圖 工 作 流 程 進 度 圖

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