採用eTag（電子識別標籤）作為智慧型停車場之創新應用－以十五廠辦公棟停車場作規劃設計

前言 INTRODUCTION

十五廠辦公棟地下室為一超大型停車場設計，規劃為地下 B1~B4 共四層，其中B1層北側區域規劃為機車停車區，共2,325個停車格；B1層其他區域和B2~B4層作為汽車停車位，共計 2,125個停車格；其中B1 層特別規劃為客戶、主管、無障礙及鼓勵環保節能之保留車位﹝柴油或油電混合車﹞，共計215個停車位；此停車場可說是tsmc建廠以來最大規模的停車空間規劃，其單一層可停放之汽車數皆超過620台以上，單層面積達22,500平方公尺﹝約6,818坪﹞，單一層長為250公尺，寬為88公尺，主入口共規劃有3處，主出口規劃有3處。車輛行駛的遵循方向在安全考量下，均為單行道設計，並計劃於2012/1月正式開放使用。

依據上述背景，在上下班尖峯時段，預估同時會有超過1,600~1,800輛汽(機)車的車流量入出停車場，所以在停車場的吞吐量，車行動線與指標導引系統之規劃，必須先期做完整規劃設計，在此停車場的自動化及安全管理，從車輛入場安全辨識開始、停車位導引、車道壅塞分流及車位查詢功能需求，如何去設計一套智慧型的停車管理系統平台，將是一個重要的課題。

目前TSMC各廠入場停車經驗
EXISTING TSMC FAB PARKING EXPERIENCE

目前入場方式

尖峰時段 - 採用保全目視判斷有無車証。

離峰時段 -員工開車至主入口停車開窗，用識別證近距離感應入口處之讀卡機(25 cm以內)開啟柵欄機

停車經驗

入場後剩餘車位顯示僅以樓層為單位，偵測方式採停車場樓層上下坡道處,裝置感應線圈作為剩餘車位計數增減之基礎,並無設計車輛分區導引及智慧分流功能,且存在剩餘車位數量誤差值過大的問題，在上下班時段易造成塞車且產生高廢氣污染，造成管理上的負擔與困擾。

未來入場方式及停車規劃:將採用RFID技術, 結合遠通電收eTag (高速公路電子收費機制) 設計一套簡單的整合管理系統，去實現下列功能:

1. 車輛入場安全辨識 ─ 車輛自動安全檢查。
2. 停車方向、空車位快速導引─提供細至各樓層分區域的剩餘車位數顯示，節省找車位及停車的時間，響應節能減碳。
3. 上下班尖峰紓解塞車及降低污染 ─ 車輛智慧分流。
4. 車輛停放位置WEB查尋功能 ─ 解決員工遺忘車輛停放位置的困擾。

ETAG & RFID 技術原理及應用

什麼是eTag ? 什麼是RFID ?

『eTag』為電子識別標籤，『eTag』為ETC電子標籤，使用於高速公路電子收費車道感應。也有人叫RFID詢答器（RFID Transponder）、非接觸ID標籤（Contactless ID Tag）等不同的名稱，RFID tag依本身具電源與否可區分為被動式和主動式兩種類型，被動式（Passive Tag）由天線線圈收集電磁波產生運作時所需要的電力，優點是沒有電池、體積小、價格便宜、壽命長；缺點是只能唯讀以及通訊距離較短(1~5 公尺)。(遠通電收公司計劃於西元二○一二年二月應用於高速公路電子收費eTag 計劃)

RFID 為射頻識別技術，是「Radio Frequency Identification」的縮寫，中文可以稱為「無線射頻識別系統」，是由感應器(Reader)和RFID Tag(電子識別標籤)所組成的系統，其運作的原理是利用感應器發射無線電波，觸動感應範圍內的RFID Tag(電子識別標籤)，是一種利用射頻通信 (Radio frequency communication) 完成非接觸式 (contactless) 自動辨識技術，包括寵物晶片、汽車防盜鎖、公司的門禁卡，都是最普遍的RFID應用。

RFID 原理

RFID 的原理是由感應器(Reader)持續發射射頻訊號，當RFIDTag電子標籤進入感應範圍時，就會產生感應電流獲得運作所需的電力，並回應給感應器，以被動式的 Tag為例，未進入感應器的感應範圍時， Tag 是完全靜止的;當 Tag 進入感應範圍時，才會轉為啟動狀態。其運作的流程是由感應器發射特定頻率的電磁波給電子標籤，感應器接收Tag訊息之後會解碼傳送至應用程式端作後續的處理。

無線射頻辨識系統主要由四大部分組成,分別為:內含唯一辨識碼的電子射頻標籤 (RF Tag)、能讀取 Tag 辨識碼的感應器(RF Reader)、後端應用程式資料庫(Back-end database)、射頻頻率(Radio Frequency)。

RFID 標準與種類

RFID 目前使用的無線頻率包括低頻 (125 ~ 135KHz) 、高頻 (13.56MHz) 、超高頻 (UHF 如 860 ~ 930MHz) 以及微波 (2.45GHz)等類，依頻率之特性不同而衍生不同種類的應用，高頻 (如13.56MHz)和超高頻 (860~930MHz) RFID 的讀取距離大約各為 1公尺以及 1 ~ 5 公尺。目前 RFID 技術為增快讀取速度和增加讀取距離範圍，勢必為由高頻 (HF) 移往超高頻 (UHF) 以上應用的趨勢。

RFID的應用包含

門禁管制
人員出入門禁掌控、管制及上下班人事管理

RFID的用途越來越廣，例如: 德國火熱開踢的世界杯足球賽，於售票系統導入 RFID，成為全球首件應用此技術的大型體育賽事,建入了RFID晶片的世足門票，除了防偽功能外，還可兼做電子錢包用途，觀眾可將之用來作為停車、寄放物品、購買飲料等加值服務。

聯合票證
聯合多種用途的智慧型儲值卡、紅利積點卡

悠遊卡除了搭車外，還可買報紙、牛奶、加油等小額消費，都已經在普遍使用! 一張結合信用卡、悠遊卡與小額消費電子錢包三項功能的悠遊聯名卡，已由數家銀行正式發卡，使用者持悠遊聯名卡可以搭捷運、公車、停車，還可至有「悠遊錢包」標誌的全台特約商店小額消費，非常方便。

防竊(盜)應用
超市的防竊(盜)、圖書館或書店管理的防竊(盜)管理

目前國立台中圖書館正在建置中，RFID在資料更新、辨識、儲存容量、使用壽命及安全性等方面，都比現行的條碼更具有優勢。文化局評估RFID的預期效益，包括簡化借還書作業，加速盤點作業，磁性媒體（錄音帶、錄影帶等）皆可使用，不需另外處理，對於館藏的安全控管將有很大提昇。

交通運輸
高速公路之電子收費系統

國際商業機器公司（IBM）在瑞典斯德哥爾摩測試一套運用RFID技術的交通系統，上路第一個月就把尖峰時間的塞車情況減少25%。這套系統的核心概念，在世界許多地方會引起政治爭議。依照目前做法，斯德哥爾摩對每位上路的駕駛人收費，繳費則是透過RFID標籤。其實世界其他地方的大型都會區已開始透過徵收費用或法規限制，尋求紓解塞車及污染的解決之道。

物流管理
減少貨運運送的處理時間增加存貨周轉

製造商與零售商都希望能夠透過減少貨運運送的處理時間增加存貨周轉，RFID 正能夠提供這樣的優點，英國的零售商 J.Sainsbury 將存貨的入庫時間由過去 2.5小時減少至15分鐘，不但使得存貨的周轉率大幅提升，且對於生鮮產品來說，也減少食品腐以敗的可能性。

寵物晶片
晶片就是寵物獨一無二的身份證

寵物晶片中儲存了所有跟蹤物品的基本訊息代碼，當寵物晶片處在閱讀器作用範圍內的時候，其內部訊息被閱讀器很快讀取，經數據傳輸給計算機應用系統加以分析鑑別，從而實現寵物識別的自動化。這種晶片可以根據動物的使用部位，可分為耳環、腳環、項圈標籤。

RFID 技術的優點包括“ Hands-free ”可同時讀取多筆 RFID 標籤資料、較現有商品條碼 (Bar code) 具備讀寫能力及較大資料儲存空間。此外， RFID 技術還可作為追蹤裝置，只要貨品通過特殊掃描器的有效掃描範圍，即可透過射頻訊號 確定其所在位置。因此，是針對接觸式系統的缺點,利用射頻訊號以無線方式傳送數碼資料，因此識別卡不需與讀取機接觸即可做資料的交換。雖然RFID不是一項全新技術，但是在實務上之應用層面卻是處於起步階段，再者RFID的系統應用面十分廣泛。

RFID 所具備的遠距及一對多的讀取、輕薄及小型化、訊號的穿透性及抗污性、可重複使用、高儲存量等特性，讓這項技術在自動化管理的應用領域日漸受到矚目。

對於物流業與零售業者而言，期盼能經由此項技術強化商品的自動化管理流程，提高供應鏈運作的整體效率，但直到近幾年才真正開始應用，尤其是在全球百貨零售業龍頭沃爾瑪宣佈，要求旗下前一百大供應商採用 RFID 系統，才更讓這個小小的 晶片瞬間成為炙手可熱的明日之星。根據沃爾瑪的估計，倘若所有的供應商和所有沃爾瑪的分店全面採用 RFID 的標籤，每年將可節省 84 億美元，削減 5% 的公司存貨以及降低 7% 管理倉庫的人事成本。

RFID 技術的應用，可節省人工辨識的時間，大幅提昇工作效率，感應器透過射頻通訊得到貨品資訊所需的時間，比傳統作業快上幾十倍，透過RFID辨識，使得辨識精準度更高，驗證時間更短，作業流程也提昇改善，更可有效避免人為誤操作疏失。

創新設計概念及方法 INNOVATIVE DESIGN CONCEPT AND METHOD

十五廠停車管理系統的設計概念 – 創造一個優質的停車環境，落實「安全、智慧、便利、環保」為願景。為提高停車場的自動化及降低管理人力成本、減少員工在停車時所耗費的心力、配合落實執行節能減碳及實現綠能管理的智慧型停車場，我們設計結合新的RFID 技術應用，從使用者之需求著手規劃，採創新的方法解決員工每天所面臨的停車問題，設計一個安全、智慧、便利、環保之全方位自動化「智慧型停車場管理系統」。

設計方法將結合遠通電收eTag(電子識別標籤)，設計共用一張電子識別標籤的概念，整合RFID(無線射頻識別系統)技術，發展出一套簡單、穩定度高且實用的管理系統；藉此能提供員工正確迅速之停車導引資訊，減少因漫無目標尋找車位，造成廢氣空汙環保問題。

本次設計使用新的RFID技術去結合遠通電收eTag作系統整合應用，在員工停車使用上，將提供更佳的使用經驗及便利性，另外開放性軟體及簡化的系統架構將大幅降低系統的建置成本。(相對於超聲波偵測技術, RFID技術將減少超過60%以上的建置成本.)

採用e-Tag (由遠傳電收公司提供)，使員工不必顧慮到是否會忘了攜帶識別證。不須像過去停車須按鈕或是持識別證開車窗感應，且搭配嵌入式系統，正好能夠達到所訴求的架設體積小及系統架構簡單化之目的，不須設立複雜的監控設備，兼具方便施工、節省設備空間及易調試的特性。

可改善既有各廠在停車場入口，增設雨蓬及停車刷卡不便的設計，更可透過此簡單的系統架構，實現車輛進出識別管理，智慧停車導引分流及車位查詢的功能，而在軟體系統搭配嵌入式系統、網路/網頁程式相關技術、去發展出各項管理功能，並結合MySQL資料庫軟體規劃之監控功能，建置一套俱多工管理的智慧型停車管理系統。

技術評估說明 TECHNICAL EVALUATION

現有各廠因停車場整體面積、週邊道路、動線規劃…等因素，造成在作停車場規劃建置時已受到限制，使得規劃之預期效果無法展現，僅能建構停車位總數或各樓層剩餘車位顯示…等少數功能，並無涵蓋車輛入場安全辨識、剩餘車位快速導引、上下班尖峰紓解壅塞及車輛停放位置查尋之全方位自動化「智慧型停車場管理系統」。

而F15廠區從外圍週邊道路、入出廠主出入口、停車場內動線規劃、到各樓層單行遵循方向設計，種種條件都提供F15廠區在設計一個「智慧型停車場管理系統」時非常有利的條件。

在技術評估過程中，其最高目標設定為選擇一個穩定度、辨識度高、架構簡單、和人性化操作的解決方案；從初期評估超聲波偵測系統到目前規劃RFID 技術並結合遠通電收之eTag，其過程中，新工處處長、十五廠廠長及十五廠二期專案經理在作設計檢討時，提供了許多很好的方向與建議，例如：採RFID技術結合遠通電收與廠內停車管理整合同一張eTag、廠外道路主動線規劃，上下班尖峰紓解塞車主出入口之控制邏輯、動線兩側主幹道禁止停車規劃、簡化柱位編碼以利尋車及下班尖峰時段從科雅六路作引導疏散…等，皆提供於系統設計時極大的助益。

高速公路新eTag計劃 HIGHWAY NEW eTAG PLAN

高速公路ETC從二○○六年二月上路至今，用戶約有一百一十八萬戶，但平均利用率尚未超過四成五；高公局認為，唯有OBU免費，ETC才可能繼續走下去，才能在二○一二年實施國道全面計程收費，遠通電收公司計劃二○一二年二月改用「eTag」取代目前的紅外線車上機OBU。

「eTag」為一長僅約六．七公分、寬約二．五公分電子識別標籤，只要貼在擋風玻璃上就可上路，不必像現在的OBU要插卡片，也不必裝電池。目前的OBU是紅外線系統，eTag則是RFID（無線射頻技術，屬微波系統），新系統會先完成建置，二○一二年二月啟用。若未來能達到全民裝機目標，限制未裝機者禁止使用國道，屆時台灣將是第一個國道全電子收費國家。

eTag上路 國道全面計程收費加速實現

國道預計在二○一二年初全面計程收費，針對大小車及eTag使用情形，推出「階梯式費率」。 一旦計程收費全面啟動，未安裝的車輛需透過路上影像追車，再透過車牌查詢、寄送補繳通知，新版以RFID電子識別標籤取代原有的紅外線易通機，主要運用RFID技術，透過無線電訊號識別特定目標，並讀寫相關資料，和ETC原本採取的紅外線系統需透過光電接觸的原理不同。

 ETC此次採用的是新型的被動感應，由感應器和RFID標籤組成，運用原理是收費系統中的感應器發射無線電波，觸動一定範圍內的eTag，eTag受到感應後，就會回傳電波，由感應器讀寫車輛資料。

系統架構及功能設計 SYSTEM ARCHITECTURE AND FUNCTION DESIGN

系統組成將採用遠通電收公司同規格的產品作為讀取之RFID Reader，及被動式電子識別標籤eTag作車輛入場辨識,連動剩餘車位LED顯示看板,及柵欄開啟關閉智慧分流之管理功能，並結合了嵌入式系統搭配Webcam拍照攝影機，使中控室管理者在系統管理網頁架構及MySQL資料庫系統作車輛比對及基本資料進出入時間等.....管理。

如下圖所示，當車子進入停車場開始，車內的電子識別標籤都會被預先建置於主出入口、樓層、甚至各車道之感應器(RF reader)讀取辨識其標籤內容，eTag資料便會即時透過網路傳送至嵌入式系統, 然後再透過AP連結網路將所得到的資料傳至管理端，可作為每一部車輛之安全辨識並啟動剩餘車位計數功能，即時顯示正確之剩餘車位數量；因此若為非法之車輛入場，系統將立即產生警示傳送至中控室，管理者能夠立即對此車輛進行追蹤管理；員工更可在公司內部Web查尋其車輛停放區域之功能應用。

此設計在每位員工汽(機)車上所貼之eTag除了作為員工停車場之入場安全識別控管功能外，同時結合遠通電收公司提供之高速公路進行電子收費雙重功能。合作開發模式將採遠通電收公司與既有台積電的安全系統廠商合作,去開發屬於F15停車場之客製化管理平台。其架構如下：

結論與建議 CONCLUSION AND SUGGESTION

對F15廠區的員工來說，每天上下班面臨最基本的停車問題；尤其在此一超大型停車場內要尋找一個空的停車位，是一個既費時又耗能的困擾。因此有效率地導引員工快速找到停車位，將直接有利提升工作效率、且具體落實節能減碳。此方案利用創新的方法去規劃設計，結合政府eTag節能政策新方案，建構出一套創新、安全、架構簡單，容易使用的智慧型停車管理系統。

本文提出一個以 RFID 射頻辨識技術為基礎的偵測方法，配合遠傳 eTag 去合作建置感應器 RFID Reader在停車場主入出口及各樓層車道，並回傳即時每一台車 eTag 識別訊號至管理系統，只要感應器位置佈建正確，再行配合軟體邏輯開發測試，就能完成並建構出一套具停車場監視、保全、進出自動識別、智慧停車導引分流及車位查詢的整合式多功能管理系統，實際應用在十五廠辦公棟停車場。此次設計強化了一般停車場管理措施的不足之處，尤其在可用剩餘車位很少時，員工必須花較多的時間在停車場內尋找車位，致使汽車耗油且製造廢氣排放，我們期望儘速完成此 Smart-Parking Control System， 讓節能減排行動在F15 廠區落實生根,並成為每位員工工作及生活的一部份。

未來的方向，可將此創新設計應用於其它台積電廠區之停車場(包含摩托車)、建廠材料檢驗、廠務工安操作管理及建廠施工人員進出管制，並可在外面高速公路電子收費及廠內停車場實現使用單一的eTag。長遠計劃，持續發揮創新方法，發展出其他各種不同的RFID Tag之整合應用，並建構一個全新應用RFID技術作創新管理的綠色部門或企業。