新建工程遠端監控系統規劃與應用

前言

進度節奏快速且大量人員同步施工的建廠環境，如同古時戰爭攻城掠地的特性，規劃大量的施工人員人行及機具車輛動線，如同帶領部隊行軍至目的地；宣導施工人員工安紀律及規範，如同部隊整體軍紀訓練確保部隊軍心；施工進度、品質管理及專案管理的策略執行，如同作戰時觀察戰情及擬定戰略。然而古時作戰攻城利器雲梯，「雲梯可依雲而立，所以瞰敵之城中」，由高處觀看完全的地貌及據點，登高望遠，才可以完整規劃戰局及佈陣，為戰爭決勝負之關鍵。

遠端監控系統於建廠中之應用，如同古時戰爭的雲梯，可以提供工地管理即時且不同角度、高度、尺度的觀察及思考，使專案管理人員以宏觀、整體的視野看出工地的問題及思考施工策略，而即時的監控更可有效的提升工地的管理，減少許多必須來回現場觀察、確認的時間，已是目前建廠專案成功不可或缺的工具。

遠端監控系統設計概念

傳統施工監控管理

過去建廠專案的施工管理，為要確認現場的施工進度、品質、安全，必須要經常往返施工現場，實際觀察確認，然而工地現場面積廣大，動輒36,000平方公尺，因此要徹底巡視確認過完整的工地，往往需花費大量的時間。尤其進度管理上，除現場親自確認外，多以廠商報告或是以照片方式呈現，常發生與實際進度不符或是認知範圍不同，例如利用相機拍照，常有範圍、角度不足，而報告內容因資訊不完全，導致進度管理的困難，造成許多工作進度必須「眼見為憑」，花費許多管理者的時間。

現今遠端監控系統施工管理優勢

所謂的遠端工程監控系統，簡單的說即是CCTV(Closed-circuit television)加上影像整合平台，新工處將其命名為iVision，是期望透過它能即時洞察工地的所有狀況。

CCTV的應用廣泛，通常用於保全、交通運輸及治安監控等等，相同的特性也可運用在建廠專案中，利用CCTV來協助進行專案的進度、品質及安全管理，與傳統專案監控管理不同的是，CCTV具有多角度、遠近距的監控功能，可取代過去照片的限制，大大增加監控的範疇及面向；即時的影像傳輸，更是取代施工管理者需大量往返現場的時間及確認範圍，如同親臨現場「眼見為憑」的效果，利用以上功能，可以建立溝通的平台，減少施工團隊對於工地實際現況的認知差異，提昇施工管理的效率。

CCTV架設完畢後，我們可以透過網路直接連線到CCTV取得影像，這種方式在連線人數少時沒什麼問題，一旦觀看的人數多，便會嚴重的網路遲緩，且在設備數量不斷增加時便不好管理，且由於各家廠商的操控界面與提供的功能皆不同，造成要重複學習不同的操作介面與方式，因此，在2011年後我們導入了影像整合平台，開始透過該平台將所有CCTV納入管理，使用者可直接經由此平台取得影像，其包含以下優點:

• 解決多人連線會造成連線緩慢問題，並可自訂畫面解析度。
• 可整合各家廠商CCTV，提供一致性的操作介面及使用方式。
• 可自訂CCTV監控的畫面，依類別及重要性來切割、規劃檢視畫面。
• 整合竹科、中科、南科所有CCTV據點，可同時直接連線，同步監控。
• 整合公司的NT帳號，進行權限的控管，避免非專案人員連入。
• 可將影像錄影留存。
• 提供警示功能，CCTV故障或連線中斷時，能立即通知相關人員處理。

總言之，透過平台整合後的系統，不但能讓CCTV的管理更有效率，也提供更簡易好用的操作方式，讓建廠團隊能夠快速上手。

新建廠房遠端監控系統規劃

建廠初期

以土建開挖工程開始，往往偌大的工地，除了工務所外，整個基地內無任何建物或是管路，因此架設據點必須考量整個基地的範圍並避開開挖範圍，通常均架設於基地的四周，為要觀察整個基地施工情形，需以遠距且高處的地點架設，才可具備適當的視角，以南科F14P5為例，架設點為基地外圍不同的方位，並且利用周遭的建物，如氣體塔、水塔、宿舍屋頂作為架設據點。

建廠中期

廠房結構均已完成，因此觀測點會以廠房結構體內為主，因此線路規劃必須考量以不影響施工工項為主，例如線路路徑必須以樓梯間或是管道間作為垂直通路，而水平通路則以不影響正式廠務系統管線施工為主。

建廠後期

開始進入收尾階段，大致施工進度均已完成，因此必須開始進行線路的拆除、撤離，避免未來新建廠房完成，留下CCTV的假設工程，多餘的線路及管材。

為要使CCTV成功的架設於建廠中各階段，因此在據點、網路及電力架設路徑上，必須納入規劃考量，分別為以下幾點：

• 架設據點是否安全可穩定架設並確認鏡頭有無遮蔽造成監控死角。
• 網路、電力是否有穩定的來源，避免常因網路頻寬不穩或是電力缺乏而斷線。
• 網路、電力的路徑是否為未來施工動線或是設備位置上，應避開施工動線、設備定位或是進行管路的預埋，避免導致施工時破壞線路，造成斷線。
• 網路、電力線路配置距離是否過長，造成訊號減弱，未來查修不易。

然而實際架設遭遇到的困難，由於工地變化大，施工動線的切換或是因施工完成面已重疊CCTV所架設據點、施工人員無意破壞管線，導致連線中斷，常常需要查修或是不斷遷移設備、重新配拉管線，為要克服此困難，因此需搭配不同的環境條件進行所適合的線路架構規劃，一般CCTV架設方式如 圖五。

CCTV依規劃好的地點安裝後，接出影像及訊號控制線至影像伺服器，再經過RJ45與同軸電纜轉換後連接至TSMC網路提供服務，架設完成後，因現場常遇到如：臨時電盤移位、或是線路因施工不慎遭拉扯輾斷而造成斷線，故為了減低因環境造成的問題，除了傳統直接拉設線路或是增設ENT管材加固之外，目前也有採用其他的架設方式搭配使用：

• 電力線網路(Power Line Communication ; PLC)
  PLC是透過既有的電力配置，在同一個電盤迴路下，利用一般的低壓(AV 110~220V)電力線來傳遞網路訊號，透過相對線徑較粗的電力線來傳遞訊號，不但可減低路線損壞而造成的斷線問題，還可節省網路或電纜配線成本。
• 無線網路(Wireless)
  使用無線網路基地台來進行訊號的傳遞，這種方式適合在不易進行網路佈線且遮蔽物少的戶外環境，可以在300公尺保持良好連線品質，使用點對點類型的無線基地台，最大傳輸距離甚至可長達15公里，可用於如建廠初期TSMC網路無法到達新廠基地附近的高處，使用無線網路可以達到快速建置並可節省申請專線的費用。
• 有了上述的幾種建置技術，我們甚至可以交互使用，在工區尚無佈署任何網路的建廠前期，使用無線網路將網路訊號送至基地周邊的臨時電盤架設處，再透過電力網來提供電力及影像訊號的傳遞，靈活運用各種技術，讓整體規劃佈置更富有彈性。

CCTV規格與工地實際應用

過去專案常使用的CCTV是傳統類比型，所採用的是NTSC/PAL標準，最高像素僅至40萬像素，僅能提供基本的監看需求，近兩年來各專案持續引進高解析度的百萬相素CCTV，針對遠距離、大範圍的監看範圍提供更好的影像品質，夜晚更提供了夜視模式，能在低光源的情況下持續提供可供辨識的畫面，而zoom in/out、水平/垂直旋轉的功能更能讓可供監控的範圍大大的提升。因此目前專案規劃配置的CCTV，在如須大角度、範圍或放大觀看的區域，均會採用高畫素的CCTV，若據點為室內且範圍小的區域空間，則會利用既有的類比CCTV，達到觀看需求即可。

工安管理應用

利用CCTV的即時性，可隨時觀察工地內施工人員動態,且隨著zoom in/out的功能，可以明確的監督現場施工工安紀律，並且透過不同的角度，尤其有上至下的俯視，容易觀察出高架或是高處作業時的工安缺口，例如人員是否勾掛安全帶或是平面開口的風險。CCTV的架設，一方面提醒施工人員現場有工安的監督管理措施，確保現場人員因警戒而遵守工安紀律，一方面也可以使專案管理工安人員可以有效率且確實的監控並且加以即時管理，使現場工安立即進行改善，降低工安風險。

工程進度及品質管理應用

對於工程的進度及品質也是相同的應用，觀察確認出工資源以及施工工序是否符合品質規範，並且利用影像直接與現場施工團隊溝通，比起以一般圖面檢討來的更直覺有效率，妥善利用CCTV佈設的據點及角度，可以增強對於建廠各階段工程進度要徑的管理，例如開挖、地下室結構體、鋼構吊裝階段，據點會設置工地現址周遭高處，以利監控整個工區的現況，觀察現場施工現況是否符合規劃，或是發現問題。當鋼構結構體完成時會將CCTV分別設置於工項要徑區域或樓層，並且以不同高度及角度拍攝，例如上部結構體、MAU機房或是CUP RF cooling tower/FAB RF AAS施工進度及品質。

施工策略規劃應用

利用CCTV在高處設置的特性，藉由不同的視野高度分析施工策略的規劃，可以觀察並且記錄整體工地施工，因此對於工地的開挖、下部結構動線規劃、上部結構體施工節奏及工地專案整體優先順序、施工效率判斷有很大的幫助，如同古代將軍利用雲梯車，攀雲而視，作出最有利勝戰的決策與判斷。

未來發展方向

伴隨著專案不斷增加而數量越來越多CCTV，我們遇到的挑戰主要是網路頻寬不足的問題，因此，網路流量的分流已刻不容緩，目前我們已分階段於北、中、南廠區分別建置平台主機，就近提供服務，以期有更好的連線及使用品質，並在未來發展上也有一些其它應用的發展。

自動定點、定時拍攝功能

新建廠房專案，從一片基地到完工進機，大約一年時間，在短短的時間內，必須進行那麼多的工項以及施工工序，留下專案的進度資料，對於未來的專案，都可以作為參考的依據。而不同建廠階段所留下的影像資料，隨著時間軸儲存，便可一目了然整體專案的變化以及各階段里程碑實際情形及完成時間，因此，未來的CCTV可以在固定時間，自動轉動至固定角度進行拍攝或攝影，而存入資料庫內，取代人為的定點、定時拍照所花費的時間，可透過不斷的累積專案歷史影像資訊，作為下一個專案的基準 圖十ㄧ。

行動裝置分享應用

目前CCTV的使用，均利用廠區或是工務所的網路進行連線，為了讓工地管理可以更加機動、即時，未來遠端監控系統若能搭載行動裝置作為應用，可讓現場施工團隊共享工地監控的資源，並且可利用行動裝置於現場觀看會勘所無法觀測的角度，增加溝通的效率。

智慧影像處理功能

目前CCTV於交通管理的應用，已具備智慧影像處理的功能，對所儲存的影像資訊進行擷取、比對、追蹤分析的處理，例如針對所拍攝、攝影的範圍進行畫面分析，進行搜索，汽車、機車、行人的顏色或是體積大小作為辨識依據，鏡頭可追蹤特定體積、顏色的車輛，或是判斷管制區域內行人數是否過多，而須進行交通管制。

於新建廠房上，也可利用智慧影像的辨識功能，進行出工人數資源的管理，對特定區域的活動進行追蹤，可以便於掌握工區何處有人員施工，或是利用固定角度及定時影像辨識，進行比對，可以分析出該區段內的差異，作為工率的分析。

結論

從本質上來說，iVision並非是什麼高深的科技，但只要應用得當，即能成為工程管理的重要工具。隨著新建廠房專案的節奏越來越快速，如何更有效運用iVision於未來的專案中以提升建廠人員的生產力，將是一個有趣且不可避免的課題。