特許 5718210 無線タグシステム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5718210

(24)【登録日】2015年3月27日

(45)【発行日】2015年5月13日

(54)【発明の名称】無線タグシステム

(51)【国際特許分類】

   G06K 19/07 20060101AFI20150423BHJP

   G06K 7/10 20060101ALI20150423BHJP

   H04B 1/59 20060101ALI20150423BHJP

【ＦＩ】

   G06K19/07 160

   G06K19/07 050

   G06K7/10 268

   H04B1/59

【請求項の数】4

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2011-245205(P2011-245205)

(22)【出願日】2011年11月9日

(65)【公開番号】特開2013-101519(P2013-101519A)

(43)【公開日】2013年5月23日

【審査請求日】2014年1月29日

(73)【特許権者】

【識別番号】000004226

【氏名又は名称】日本電信電話株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】313006647

【氏名又は名称】セイコーソリューションズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100072718

【弁理士】

【氏名又は名称】古谷 史旺

(74)【代理人】

【識別番号】100116001

【弁理士】

【氏名又は名称】森 俊秀

(72)【発明者】

【氏名】坪井 秀幸

(72)【発明者】

【氏名】安藤 篤也

(72)【発明者】

【氏名】中村 宏之

(72)【発明者】

【氏名】松井 幸夫

(72)【発明者】

【氏名】田村 久良

(72)【発明者】

【氏名】田村 俊哉

(72)【発明者】

【氏名】高野 将一

【審査官】 甲斐 哲雄

(56)【参考文献】

【文献】 特表２００４−５２６２１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００９／０３０３０２０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２００５−３１８１９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−０９０５９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１６５３１４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０６Ｋ １９／００−１９／１８

Ｇ０６Ｋ ７／００− ７／１４

Ｇ０６Ｋ １７／００

Ｈ０４Ｂ １／５９

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

保守監視対象物に設置され、保守監視対象物の状態を測定したセンサ情報を出力するセンサを有するタグと、第１のリーダと、第２のリーダとにより構成され、前記第１のリーダが要求信号を送信し、当該要求信号を受信した前記タグが前記センサ情報を含む応答信号を送信し、当該応答信号を前記第１のリーダが受信する無線タグシステムにおいて、
前記タグは、前記センサ情報を含む間欠信号を所定の間欠送信間隔で送信する「間欠送信モード」における前記間欠送信間隔を前記第１のリーダが送信する動作設定信号に応じて設定するとともに、前記要求信号を受信したときに前記応答信号を送信する「要求／応答モード」に移行し、前記応答信号の送信後に「間欠送信モード」に移行する制御手段と、前記動作設定信号および前記要求信号を受信するアンテナと、前記応答信号および前記間欠信号を送信するアンテナとを備え、
前記第１のリーダは、前記動作設定信号および前記要求信号を送信するアンテナと、前記応答信号を受信するアンテナとを備え、
前記第２のリーダは、前記間欠信号を受信するアンテナを備え、前記間欠信号を受信して前記センサ情報を取得する構成である
ことを特徴とする無線タグシステム。

【請求項2】

保守監視対象物に設置され、保守監視対象物の状態を測定したセンサ情報を出力するセンサを有するタグと、第１のリーダと、第２のリーダとにより構成され、前記第１のリーダが要求信号を送信し、当該要求信号を受信した前記タグが前記センサ情報を含む応答信号を送信し、当該応答信号を前記第１のリーダが受信する無線タグシステムにおいて、
前記タグは、前記センサ情報を含む間欠信号を所定の間欠送信間隔で送信する「間欠送信モード」を定常状態とし、前記第１のリーダから送信された前記要求信号を受信したときに前記応答信号を送信する「要求／応答モード」に移行し、前記応答信号の送信後に「間欠送信モード」に復帰する制御手段と、前記要求信号を電磁誘導方式で受信する電磁誘導用アンテナと、前記要求信号の受信に応じた前記応答信号または前記間欠信号を電波方式で送信する電波用アンテナとを備え、
前記第１のリーダは、前記要求信号を電磁誘導方式で送信する電磁誘導用アンテナと、前記応答信号を電波方式で受信する電波用アンテナとを備え、
前記第２のリーダは、前記間欠信号を電波方式で受信する電波用アンテナを備えた
ことを特徴とする無線タグシステム。

【請求項3】

保守監視対象物に設置され、保守監視対象物の状態を測定したセンサ情報を出力するセンサを有するタグと、第１のリーダと、第２のリーダとにより構成され、前記第１のリーダが要求信号を送信し、当該要求信号を受信した前記タグが前記センサ情報を含む応答信号を送信し、当該応答信号を前記第１のリーダが受信する無線タグシステムにおいて、
前記タグは、前記センサ情報を含む間欠信号を所定の間欠送信間隔で送信する「間欠送信モード」を定常状態とし、前記第１のリーダから送信された前記要求信号を受信したときに前記応答信号を送信する「要求／応答モード」に移行し、前記応答信号の送信後に「間欠送信モード」に復帰する制御手段と、前記要求信号を受信するアンテナと、前記要求信号の受信に応じた前記応答信号または前記間欠信号を送信するアンテナとを備え、
前記第１のリーダは、前記要求信号を送信するアンテナと、前記応答信号を受信するアンテナとを備え、
前記第２のリーダは、前記間欠信号を受信するアンテナを備え、
前記第１のリーダは、前記間欠信号の間欠送信間隔と前記応答信号の送信間隔および送信回数を設定し、前記センサの動作に関わる各パラメータを設定する動作設定信号を前記タグに送信する手段を含み、
前記タグは、受信する前記動作設定信号に応じて、前記間欠信号の間欠送信間隔と前記応答信号の送信間隔および送信回数を設定し、前記センサの動作に関わる各パラメータを設定する手段を含む
ことを特徴とする無線タグシステム。

【請求項4】

保守監視対象物に設置され、保守監視対象物の状態を測定したセンサ情報を出力するセンサを有するタグと、前記保守監視対象物の近傍を通過する車両に搭載される第１のリーダと、第２のリーダとにより構成され、前記第１のリーダが要求信号を送信し、当該要求信号を受信した前記タグが前記センサ情報を含む応答信号を送信し、当該応答信号を前記第１のリーダが受信する無線タグシステムにおいて、
前記タグは、前記センサ情報を含む間欠信号を所定の間欠送信間隔で送信する「間欠送信モード」を定常状態とし、前記第１のリーダから送信された前記要求信号を受信したときに前記応答信号を送信する「要求／応答モード」に移行し、前記応答信号の送信後に「間欠送信モード」に復帰する制御手段と、前記要求信号を受信するアンテナと、前記要求信号の受信に応じた前記応答信号または前記間欠信号を送信するアンテナとを備え、
前記第１のリーダは、前記要求信号を送信するアンテナと、前記応答信号を受信するアンテナとを備え、
前記第２のリーダは、前記間欠信号を受信するアンテナを備え、
前記第１のリーダは、前記車両の走行速度の情報を通知する動作設定信号を前記タグに送信する手段を含み、
前記タグは、前記応答信号の送信間隔、送信回数、送信電力の規定値を有し、受信する前記車両の走行速度の情報に応じて、前記車両の走行速度が閾値以下であれば前記応答信号の送信間隔、送信回数、送信電力を前記規定値に設定し、前記車両の走行速度が前記閾値を超えれば前記応答信号の送信間隔を前記規定値より短く設定するか、または送信回数を前記規定値より多く設定するか、または送信電力を前記規定値より高く設定する手段を含む
ことを特徴とする無線タグシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、少なくとも一方が移動するリーダとタグとの間で情報交換を行う無線タグシステムに関する。

【0002】

例えば、マンホール内の保守監視情報（センサ情報）を収集蓄積するタグから、マンホールのある道路上を通過する車両に搭載したリーダ（以下、「車載リーダ」という）またはマンホール近傍の歩道上の作業員が携行するリーダ（以下、「携帯リーダ」という）に対して当該保守監視情報を送信する無線タグシステムに関する。

【背景技術】

【0003】

図９は、従来の無線タグシステムの第１の構成例を示す。
図９において、例えば橋梁などの保守監視対象物７０の状態を測定するセンサ８１を備えたタグ８０は、センサ８１で測定したセンサ情報を送信部８３から間欠信号として周期的に送信するアクティブタグであり、車両６０に搭載されたリーダ６１がその間欠信号を受信できる位置に移動したときに受信し、センサ８１のセンサ情報を収集する。アクティブタグは、間欠信号の送信に応じて発生する送信時電力がタグ全体の消費電力の大部分を占めている。そのため、高速に移動するリーダが受信できるようにアクティブタグの送信間隔を短くすると消費電力がさらに増え、電池駆動の場合には長時間の稼働ができなかった。

【0004】

図１０は、従来の無線タグシステムの第２の構成例を示す（特許文献１）。
図１０において、例えば橋梁などの保守監視対象物７０の状態を測定するセンサ８１を備えたタグ８０は、車両６０に搭載したリーダ６１から送信された要求信号を受信部８２で受信し、当該要求信号をトリガとしてセンサ８１で測定したセンサ情報を応答信号として送信部８３から送信し、リーダ６１が当該応答信号を受信してセンサ８１のセンサ情報を収集する。ここで、受信部８２と送信部８３との間で応答信号のタイミングを制御することにより、車両６０が保守監視対象物７０を通過している間に、センサ８１が保守監視対象物７０の状態を測定し、車両６０が送信部８３の通信圏を通過するタイミングでその測定データを受け取ることができる。本構成では、要求信号に応じて応答信号を送信するので、間欠信号を常に送信するアクティブタグを用いた構成に比べて消費電力の低減が可能である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００９−２９５０５１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

保守監視対象物としてマンホール内の状態をマンホールの出入り口の蓋を開けずに、無線タグシステムを利用して把握できれば、マンホールを保守点検する作業が大幅に簡易になる。このような無線タグシステムを利用する際に、タグが送信する無線信号をリーダで受信する方法として２つの方法がある。

【0007】

第１の方法は、図９に示すようなセンサ８１の測定データを間欠送信するアクティブタグを用いるもので、以下「間欠送信モード」という。作業員が携帯リーダを所持してマンホールのある道路に並行する歩道上を進み、このマンホールから少し離れた場所において（歩道上にて）、アクティブタグから間欠送信される信号を受信する。なお、携帯リーダは軽量化のために、車載リーダのような要求信号を送信する機能がなく、タグの送信信号を受動的に受信する受信部のみを備えた構成である。

【0008】

第２の方法は、図１０の形態と同様に、車載リーダを搭載した車両が走行しながら要求信号を送信し、マンホールの上または近傍に差しかかったときにマンホール内のタグが要求信号を受信し、この要求信号に対して送信する応答信号を車載リーダで受信するもので、以下「要求／応答モード」という。

【0009】

ところで、マンホール内にセンサおよびタグを設置したままマンホールの蓋を開けることなく、車載リーダおよび携帯リーダの双方に対応するには、マンホール内のタグに対して外部から要求／応答モードと間欠送信モードの切り替えを可能にする必要がある。

【0010】

本発明は、要求／応答モードと間欠送信モードの切り替えが可能なタグを用い、車載リーダと携帯リーダの双方に対応可能な無線タグシステムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0011】

第１の発明は、保守監視対象物に設置され、保守監視対象物の状態を測定したセンサ情報を出力するセンサを有するタグと、第１のリーダと、第２のリーダとにより構成され、第１のリーダが要求信号を送信し、当該要求信号を受信したタグがセンサ情報を含む応答信号を送信し、当該応答信号を第１のリーダが受信する無線タグシステムにおいて、タグは、センサ情報を含む間欠信号を所定の間欠送信間隔で送信する「間欠送信モード」における間欠送信間隔を第１のリーダが送信する動作設定信号に応じて設定するとともに、要求信号を受信したときに応答信号を送信する「要求／応答モード」に移行し、応答信号の送信後に「間欠送信モード」に移行する制御手段と、動作設定信号および要求信号を受信するアンテナと、応答信号および間欠信号を送信するアンテナとを備え、第１のリーダは、動作設定信号および要求信号を送信するアンテナと、応答信号を受信するアンテナとを備え、第２のリーダは、間欠信号を受信するアンテナを備え、間欠信号を受信してセンサ情報を取得する構成である。

【0012】

第２の発明は、保守監視対象物に設置され、保守監視対象物の状態を測定したセンサ情報を出力するセンサを有するタグと、第１のリーダと、第２のリーダとにより構成され、第１のリーダが要求信号を送信し、当該要求信号を受信したタグがセンサ情報を含む応答信号を送信し、当該応答信号を第１のリーダが受信する無線タグシステムにおいて、タグは、センサ情報を含む間欠信号を所定の間欠送信間隔で送信する「間欠送信モード」を定常状態とし、第１のリーダから送信された要求信号を受信したときに応答信号を送信する「要求／応答モード」に移行し、応答信号の送信後に「間欠送信モード」に復帰する制御手段と、要求信号を電磁誘導方式で受信する電磁誘導用アンテナと、要求信号の受信に応じた応答信号または間欠信号を電波方式で送信する電波用アンテナとを備え、第１のリーダは、要求信号を電磁誘導方式で送信する電磁誘導用アンテナと、応答信号を電波方式で受信する電波用アンテナとを備え、第２のリーダは、間欠信号を電波方式で受信する電波用アンテナを備える。

【0014】

第３の発明は、保守監視対象物に設置され、保守監視対象物の状態を測定したセンサ情報を出力するセンサを有するタグと、第１のリーダと、第２のリーダとにより構成され、第１のリーダが要求信号を送信し、当該要求信号を受信したタグがセンサ情報を含む応答信号を送信し、当該応答信号を第１のリーダが受信する無線タグシステムにおいて、タグは、センサ情報を含む間欠信号を所定の間欠送信間隔で送信する「間欠送信モード」を定常状態とし、第１のリーダから送信された要求信号を受信したときに応答信号を送信する「要求／応答モード」に移行し、応答信号の送信後に「間欠送信モード」に復帰する制御手段と、要求信号を受信するアンテナと、要求信号の受信に応じた応答信号または間欠信号を送信するアンテナとを備え、第１のリーダは、要求信号を送信するアンテナと、応答信号を受信するアンテナとを備え、第２のリーダは、間欠信号を受信するアンテナを備え、第１のリーダは、間欠信号の間欠送信間隔と応答信号の送信間隔および送信回数を設定し、センサの動作に関わる各パラメータを設定する動作設定信号をタグに送信する手段を含み、タグは、受信する動作設定信号に応じて、間欠信号の間欠送信間隔と応答信号の送信間隔および送信回数を設定し、センサの動作に関わる各パラメータを設定する手段を含む。

【0015】

第４の発明は、保守監視対象物に設置され、保守監視対象物の状態を測定したセンサ情報を出力するセンサを有するタグと、保守監視対象物の近傍を通過する車両に搭載される第１のリーダと、第２のリーダとにより構成され、第１のリーダが要求信号を送信し、当該要求信号を受信したタグがセンサ情報を含む応答信号を送信し、当該応答信号を第１のリーダが受信する無線タグシステムにおいて、タグは、センサ情報を含む間欠信号を所定の間欠送信間隔で送信する「間欠送信モード」を定常状態とし、第１のリーダから送信された要求信号を受信したときに応答信号を送信する「要求／応答モード」に移行し、応答信号の送信後に「間欠送信モード」に復帰する制御手段と、要求信号を受信するアンテナと、要求信号の受信に応じた応答信号または間欠信号を送信するアンテナとを備え、第１のリーダは、要求信号を送信するアンテナと、応答信号を受信するアンテナとを備え、第２のリーダは、間欠信号を受信するアンテナを備え、第１のリーダは、車両の走行速度の情報を通知する動作設定信号をタグに送信する手段を含み、タグは、応答信号の送信間隔、送信回数、送信電力の規定値を有し、受信する車両の走行速度の情報に応じて、車両の走行速度が閾値以下であれば応答信号の送信間隔、送信回数、送信電力を規定値に設定し、車両の走行速度が閾値を超えれば応答信号の送信間隔を規定値より短く設定するか、または送信回数を規定値より多く設定するか、または送信電力を規定値より高く設定する手段を含む。

【発明の効果】

【0016】

本発明の無線タグシステムでは、１つのタグで要求／応答モードと間欠送信モードの切り替えが可能である。間欠送信モードでは、作業員が携行する携帯リーダを用いて間欠信号を受信することにより、センサ情報を取得することができる。さらに、車両に搭載される車載リーダから要求信号を送信して要求／応答モードに切り替え、車載リーダを用いて要求信号に対する応答信号を受信することにより、センサ情報を取得することができる。

【0017】

また、タグの動作モードとして間欠送信モードを定常状態とし、要求信号により要求／応答モードに切り替えた後に、応答信号の送信後に自動的に間欠送信モードに復帰することができる。これにより、間欠信号のみを受信する携帯リーダでもセンサ情報の収集が可能になる。

【0018】

また、間欠信号の間欠送信間隔と応答信号の送信間隔および送信回数を設定し、センサの動作に関わる各パラメータを設定する動作設定信号を送信することにより、柔軟に運用な可能な無線タグシステムを実現することができる。

【0019】

また、車両の走行速度に応じて、タグから送信される応答信号の送信間隔、送信回数、送信電力の少なくとも１つを調整することにより、車両の走行速度が高速になっても車載リーダで応答信号の確実な受信が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】本発明の無線タグシステムの動作設定時の構成例を示す図である。

【図2】本発明の無線タグシステムの運用時の構成例を示す図である。

【図3】本発明の無線タグシステムの運用時の各部構成例を示す図である。

【図4】間欠信号および応答信号を示すタイムチャートである。

【図5】タグの状態遷移例を示す状態遷移図である。

【図6】タグの動作例を示すタイムチャートである。

【図7】本発明の無線タグシステムの他の構成例を示す図である。

【図8】本発明の無線タグシステムの他の構成例を示す図である。

【図9】従来の無線タグシステムの第１の構成例を示す図である。

【図10】従来の無線タグシステムの第２の構成例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

図１は、本発明の無線タグシステムの動作設定時の構成例を示す。図１(1) はシステム全体の構成例を示し、図１(2) はリーダおよびタグの構成例を示す。

【0022】

図１(1) において、作業員が手押しする台車１に搭載されるリーダ１０には、例えばＬＦ帯の動作設定信号または要求信号の送信に用いる電磁誘導用アンテナ１１と、例えばＵＨＦ帯の動作設定確認信号または間欠信号または要求信号に対する応答信号の受信に用いる電波用アンテナ１２が接続される。台車１が移動する道路の下（地中）に保守監視対象物であるマンホール５があり、マンホール５内に設置されるタグ５０には、例えばＬＦ帯の動作設定信号または要求信号の受信に用いる電磁誘導用アンテナ５１と、例えばＵＨＦ帯の動作設定確認信号または間欠信号または応答信号の送信に用いる電波用アンテナ５２が接続される。

【0023】

リーダ１０は、電磁誘導用アンテナ１１から動作設定信号または要求信号を送信し、電磁誘導用アンテナ１１とタグ５０に接続される電磁誘導用アンテナ５１が正対したときに、電磁誘導方式により動作設定信号または要求信号がリーダ１０からタグ５０に伝達される。タグ５０は、定常状態で間欠信号を電波用アンテナ５２から送信する間欠送信モードとなり、リーダ１０から要求信号を受信したときにそれに対する応答信号を電波用アンテナ５２から送信する要求／応答モードとなり、応答信号の送信後に間欠送信モードに戻る。当該間欠信号または応答信号は、リーダ１０の電波用アンテナ１２に受信される。ここで、タグ５０は、受信する動作設定信号に応じて、タグ５０の要求／応答モードまたは間欠送信モードに必要なパラメータが設定される。動作設定信号の詳細については後述する。

【0024】

図１(2) において、リーダ１０は、動作設定信号または要求信号を生成して電磁誘導用アンテナ１１から送信する送信部１３と、電波用アンテナ１２に受信する動作設定確認信号または間欠信号または応答信号の受信・復号処理を行い、間欠信号または応答信号に含まれるセンサ情報の表示、蓄積、読み出しを行う受信部１４を備える。

【0025】

タグ５０は、電磁誘導用アンテナ５１に受信する動作設定信号または要求信号の復号処理を行う受信部５３、制御部５４、間欠信号処理部５５、応答信号処理部５６、センサ５７、電波用アンテナ５２に接続される送信部５８を備える。制御部５４は、動作設定信号に応じて間欠送信モードまたは要求／応答モードに必要なパラメータを間欠信号処理部５５または応答信号処理部５６に設定し、動作設定確認信号を送信部５８に出力するとともに、間欠送信モードまたは要求／応答モードの切り替えを制御する。さらに、制御部５４は、センサ５７のセンサ情報を処理して間欠信号処理部５５または応答信号処理部５６に出力する。間欠信号処理部５５は、制御部５４の指示に応じて間欠送信モードで動作し、センサ情報を間欠信号として送信部５８に出力する。応答信号処理部５６は、制御部５４の指示に応じて要求／応答モードで動作し、センサ情報を応答信号として送信部５８に出力し、応答信号の送信終了とともにその動作を停止する。制御部５４における間欠送信モードと要求／応答モードの状態遷移については後述する。送信部５８は、動作設定確認信号または間欠信号または応答信号を電波用アンテナ５２から送信する。

【0026】

本実施例では、リーダ１０が動作設定信号または要求信号を送信する電磁誘導用アンテナ１１を台車１の下部に取り付け、動作設定信号または要求信号を真下方向に送信することで、台車１がタグ５０のあるマンホール５の上を通過するときに、タグ５０の電磁誘導用アンテナ５１が動作設定信号または要求信号を受信する。

【0027】

通常の台車１は車高（地上から台車１の床下面まで）が10ｃｍ程度であり、またマンホールの深さは３ｍ以内のものがほとんどである。また、日本では電磁誘導方式としてＬＦ帯やＨＦ帯が使用されており、アスファルトや土壌等による電波の損失はほとんどない場合が多い。したがって、自由空間において３ｍ以上通信可能であれば、マンホール内に設置したタグ５０の電磁誘導用アンテナ５１と、台車１の下面に取り付けた電磁誘導用アンテナ１１との間で通信が可能である。

【0028】

図２は、本発明の無線タグシステムの運用時の構成例を示す。図２(1) は、走行車両に搭載の車載リーダを用いてセンサ情報収集を行う場合の構成例を示す。図２(2) は、主に歩行作業者が携行する携帯リーダを用いてセンサ情報収集する場合の構成例を示す。

【0029】

図２(1) において、車両２に搭載される車載リーダ２０には、例えばＬＦ帯の要求信号の送信に用いる電磁誘導用アンテナ２１と、例えばＵＨＦ帯の応答信号の受信に用いる電波用アンテナ２２が接続される。車両２が走行する道路の下（地中）に保守監視対象物であるマンホール５があり、マンホール５内に設置されるタグ５０には、要求信号の受信に用いる電磁誘導用アンテナ５１と、応答信号の送信に用いる電波用アンテナ５２が接続される。なお、マンホール５内の構成は、図１(1) の動作設定時のものと同じである。

【0030】

車載リーダ２０は、電磁誘導用アンテナ２１から要求信号を送信し、電磁誘導用アンテナ２１とタグ５０に接続される電磁誘導用アンテナ５１が正対したときに、電磁誘導方式により要求信号が車載リーダ２０からタグ５０に伝達される。タグ５０は、定常状態で間欠信号を電波用アンテナ５２から送信する間欠送信モードとなり、車載リーダ２０から要求信号を受信したときにそれに対する応答信号を電波用アンテナ５２から送信する要求／応答モードとなり、応答信号の送信後に間欠送信モードに戻る。当該間欠信号または応答信号が車載リーダ２０の電波用アンテナ２２に受信される。なお、車載リーダ２０に接続される電磁誘導用アンテナ２１および電波用アンテナ２２は、図１(1) に示すリーダ１０に接続される電磁誘導用アンテナ１１および電波用アンテナ１２と同様のものであるが、電波用アンテナ２２は車両２がマンホール５を通過してからも応答信号の受信が可能なように比較的高い位置に設置することが望ましい。

【0031】

図２(2) において、作業員が携行する携帯リーダ３０には、間欠信号の受信に用いる電波用アンテナ３１が接続される。作業員が歩行する歩道近傍の車道下（地中）に保守監視対象物であるマンホール５がある。間欠送信モードのタグ５０は、センサ情報を間欠信号として送信し、当該間欠信号が携帯リーダ３０の電波用アンテナ３１に受信される。

【0032】

図３は、本発明の無線タグシステムの運用時の各部構成例を示す。
図３において、車載リーダ２０は、要求信号を生成して電磁誘導用アンテナ２１から送信する送信部２３と、電波用アンテナ２２に受信した応答信号の受信・復号処理を行い、応答信号に含まれるセンサ情報の表示、蓄積、読み出しを行う受信部２４を備える。

【0033】

携帯リーダ３０は、電波用アンテナ３１に受信する間欠信号の受信・復号処理を行い、間欠信号に含まれるセンサ情報の表示、蓄積、読み出しを行う受信部３２を備える。

【0034】

タグ５０は、図１(2) に示す構成と同じであり、電磁誘導用アンテナ５１、電波用アンテナ５２、受信部５３、制御部５４、間欠信号処理部５５、応答信号処理部５６、センサ５７、送信部５８を備える。

【0035】

本発明では、車載リーダ２０が要求信号を送信する電磁誘導用アンテナ２１は車両２の下部に取り付け、要求信号を真下方向に送信することで、車両２がタグ５０のあるマンホールの上の通過したときに、タグ５０の電磁誘導用アンテナ５１が要求信号を受信し、要求／応答モードになって対応する応答信号を送信し、応答信号の送信後に間欠送信モードになる。

【0036】

通常の車両２は車高（地上から車両２の床下面まで）が20ｃｍ程度であり、またマンホールの深さは３ｍ以内のものがほとんどである。また、日本では電磁誘導方式としてＬＦ帯やＨＦ帯が使用されており、アスファルトや土壌等による電波の損失はほとんどない場合が多い。この場合には、自由空間において３ｍ以上通信可能であれば、マンホール内に設置したタグ５０の電磁誘導用アンテナ５１と、車両２の下面に取り付けた電磁誘導用アンテナ２１との間で通信が可能である。実際に、電磁誘導用アンテナのサイズが１ｍ×１ｍ程度で、通信距離が５ｍまで通信可能な市販製品も存在する。車両２の下面は、小型車や軽自動車でも長さ 1.7ｍ以上、幅１ｍ以上のサイズはあるため、１ｍ×１ｍ程度の電磁誘導用アンテナ２１を取り付けることにより、タグ５０の電磁誘導用アンテナ５１との間で５ｍ程度の通信は可能である。

【0037】

また、車載リーダ２０とタグ５０が要求信号の送受信可能な時間は、車載リーダ２０の電磁誘導用アンテナ２１がタグ５０の電磁誘導用アンテナ５１の上の通過する時間Ｔ₁ (s) と等しいが、この時間Ｔ₁ (s) は電磁誘導用アンテナ２１の長さＬ(m) と車両の移動速度Ｖ(m/s) より、
Ｔ₁ ＝Ｌ／Ｖ
と決まる。例えば、電磁誘導用アンテナ２１の長さＬが 1.7ｍ、車両２の移動速度Ｖが60km/h≒16.7m/s の場合、通信可能時間Ｔ₁ は約 0.1秒となる。

【0038】

次に、要求信号の送信間隔をＩ₁(s)、タグ５０の受信回数をＮ₁ （回) とすると
Ｉ₁ ＝Ｔ₁ ／Ｎ₁
となるので、車両２が通過する間にタグ５０で要求信号を受信する回数Ｎ₁ を決めると要求信号の送信間隔Ｉ₁ が決定される。例えば、長さ 1.7ｍの電磁誘導用アンテナ２１を搭載し、時速60kmで走行中の車両２から要求信号を２回受信したい場合は、要求信号の送信間隔Ｉ₁ を約0.05秒（＝50msec) とする必要がある。なお、要求信号は電磁誘導方式で伝送されるので、例えば20msec程度が必要であるが、その送信間隔が50msecであれば十分に対応可能である。

【0039】

ところで、タグ５０の電磁誘導用アンテナ５１および受信部５３に対して要求信号を送信する車載リーダ２０の送信部２３および電磁誘導用アンテナ２１は、図１に示す台車１に搭載のリーダ１０の送信部１３および電磁誘導用アンテナ１１と同様の構成であり、車載リーダ２０から要求信号の他に動作設定信号の送信も可能である。ただし、動作設定信号は、後述するように要求／応答モードおよび間欠送信モードに必要なパラメータを設定するものであり、複数の項目があり、それぞれの設定確認も必要である。一方、電磁誘導用アンテナ２１，５１間で行われるＬＦ帯の通信は通信速度が遅い（通信容量が小さい）。そのため、対向する電磁誘導用アンテナ２１，５１間で、走行中の車両２からすべての項目の動作設定信号を１回に送信することが困難であれば、複数回に分けて、あるいは項目ごとに動作設定信号を送信する方法がある。この場合、上記の要求信号の送受信と同様に、車両速度に応じて動作設定信号の送信間隔および送信回数が決められる。また、図１に示す台車１から動作設定信号を送信する場合でも、すべての項目を１回で送信する他に、複数回に分けて、あるいは項目ごとに動作設定信号を送信してもよい。

【0040】

図４は、間欠信号および応答信号を示す。
図４(1) における間欠信号は、図１(2) および図３に示すタグ５０の間欠信号処理部５５から出力される信号であり、ここでは間欠送信間隔として１分が設定された場合を示す。この間欠送信間隔は、リーダ１０または車載リーダ２０からの動作設定信号により、例えば１分、５分、15分、無限大に設定される。間欠送信間隔が無限大に設定された場合は間欠送信しないことであり、タグ５０は実質的に待機状態となる。

【0041】

図４(2) における応答信号は、図１(2) および図３に示すタグ５０の応答信号処理部５６から出力される信号であり、ここでは送信間隔として50ミリ秒、送信回数として４回が設定された場合を示す。リーダ１０または車載リーダ２０からの動作設定信号により、送信間隔は例えば50ミリ秒、 500ミリ秒などが設定され、送信回数は例えば１回、４回、８回などが設定される。なお、送信回数が１回に設定される場合は、送信間隔の設定は無意味になる。

【0042】

ここで、間欠信号の間欠送信間隔および応答信号の送信間隔は、厳密に一定とするのではなく、それぞれの送信間隔に例えば10〜50％程度のランダムなゆらぎをもたせることが望ましい。これにより、複数のマンホールが近接し、それぞれのタグから送信される間欠信号または応答信号のタイミングをずらすことができ、数回の送信を繰り返す内に衝突せずに確実に受信させることができる。

【0043】

次に、図１(2) および図３に示すセンサ５７のパラメータを設定する動作設定信号について説明する。例えば、マンホール５の振動回数を計測する加速度センサに設定するパラメータとしては、加速度の計測値をサンプリングするサンプリング周波数、計測する加速度の最大値である加速度フルスケール、カウントする衝撃の強さの閾値である衝撃検知閾値、１回の衝撃を１回としてカウントするために加速度が閾値を２回以上超えてもカウントしない衝撃検知マスク時間がある。サンプリング周波数は例えば10Hz、25Hz、100Hz などが設定される。100Hz では１秒間に 100回、10ミリ秒ごとにセンサデータが検出される。加速度フルスケールは、例えば±0.5 Ｇ、±１Ｇなどが設定される。衝撃検知閾値は、例えば±0.2 Ｇ、±0.4 Ｇなどが設定される。衝撃検知マスク時間は、例えば０、 200ミリ秒、 400ミリ秒などが設定される。０の場合は、加速度が閾値を超える値をすべてカウントすることになる。

【0044】

例えばそれぞれのパラメータとして、100Hz 、±0.5 Ｇ、±0.2 Ｇ、 200ミリ秒が設定された場合、加速度センサがサンプリング速度100Hz で加速度をサンプリングし、衝撃検知閾値±0.2 Ｇを超えたときに振動回数を１回としてカウントする。以後、衝撃検知マスク時間 200ミリ秒の間は、衝撃検知閾値±0.2 Ｇを超えてもカウントせず、衝撃検知マスク時間 200ミリ秒の以降に衝撃検知閾値±0.2 Ｇを超えた場合にカウントアップして再度衝撃検知マスク時間 200ミリ秒を設定する動作となる。

【0045】

図５は、タグの状態遷移例を示す状態遷移図である。図６は、タグの動作例を示すタイムチャートである。

【0046】

ここでは、タグの動作設定を２回に分けて行う例を示す。例えば、動作設定１では間欠信号の間欠送信間隔、応答信号の送信間隔および送信回数の設定を行い、動作設定２ではセンサのサンプリング周波数、加速度フルスケール、衝撃検知閾値、衝撃検知マスク時間の設定を行う。あるいは、衝撃検知マスク時間の設定を動作設定１で行ってもよく、その組み合わせは任意である。

【0047】

図５および図６において、タグは、動作設定１、動作設定２、間欠送信モード、要求／応答モードに対する状態Ｓ10〜Ｓ16を遷移するが、その状態遷移は図１(2) および図３に示すタグ５０の制御部５４において制御される。

【0048】

タグをマンホールに設置する前、例えばタグの製造組立段階において、電池を挿入すると各パラメータが予め決めた初期値にリセットされ、間欠送信モードになって間欠信号処理部５５が起動する（Ｓ10、ｔ10）。ここでは、間欠信号の間欠送信間隔、応答信号の送信間隔および送信回数、センサのサンプリング周波数、加速度フルスケール、衝撃検知閾値、衝撃検知マスク時間がそれぞれ初期値に設定される。

【0049】

間欠送信モードでは、初期値の間欠送信間隔で間欠信号を送信し、試験用のリーダで受信確認が可能になる。次に、試験用のリーダから間欠信号の間欠送信間隔を設定する動作設定１の要求を送信する（Ｓ11、ｔ11）。ここでは、間欠信号の間欠送信間隔として無限大を設定し、タグ５０がＬＦ帯の動作設定信号または要求信号を受信できる待機状態とする（Ｓ12、ｔ12）。この待機状態のタグ５０を現場のマンホール５に持ち込み、設置作業を行う。

【0050】

間欠送信モードかつ待機状態のタグ５０をマンホール５に設置すると、図１に示す台車１をマンホール５の上に移動し、電磁誘導用アンテナ１１，５１間でＬＦ帯の動作設定信号の送受信を行う。まず、間欠信号の間欠送信間隔、応答信号の送信間隔および送信回数を設定する動作設定１の要求を受信し（Ｓ11、ｔ13）、制御部５４が間欠信号処理部５５および応答信号処理部５６に対してそれぞれのパラメータに応じた設定を行い、当該設定が完了すると再び間欠送信モードに戻り、間欠信号処理部５５は設定された間欠送信間隔で間欠信号の送信を開始する（Ｓ12、ｔ14）。続いて、センサ５７の各パラメータを設定する動作設定２の要求を受信し（Ｓ13、ｔ15）、制御部５４が間欠信号処理部５５および応答信号処理部５６に対してそれぞれのパラメータに応じた設定を行い、当該設定が完了すると再び間欠送信モードに戻り、間欠信号処理部５５は設定されたパラメータで測定されるセンサ情報を含む間欠信号の送信を開始する（Ｓ14、ｔ16）。この状態では、図１に示すリーダ１０、あるいは図２および図３に示す携帯リーダ３０で当該間欠信号の受信が可能になり、当該タグの運用開始となる。

【0051】

次に、車載リーダ２０を搭載した車両２がマンホールを通過し、その間に電磁誘導用アンテナ２１，５１間でＬＦ帯の要求信号の送受信を行い、当該要求信号を受信した制御部５４は要求／応答モードに移行して応答信号処理部５６を起動する（Ｓ15、ｔ17）。応答信号処理部５６は、要求信号の受信をトリガとしてセンサ情報を含む応答信号を生成し、動作設定１で設定された送信間隔および送信回数で送信し、その送信が終了すると動作を停止し、制御部５４の制御によって間欠送信モードになって間欠信号処理部５５が起動する（Ｓ16、ｔ18）。

【0052】

このように、タグ５０は応答信号の送信を終了すると要求／応答モードから間欠送信モードに移行するので、それ以降に携帯リーダ３０を携行した作業者がマンホールにやってきても、センサ情報を含む間欠信号の受信が可能になる。

【0053】

また、タグ５０の運用中に、走行する車両２から動作設定信号（動作設定１の要求または動作設定２の要求）を送信し、タグ５０の各パラメータを設定しなおすことも可能である。例えば、応答信号の送信間隔および送信回数を車両速度に合せて調整することにより、応答信号の受信をより確実に行うことも可能である。また、センサ情報の解析によりセンサ５７の各パラメータの調整を行い、より適切なセンサ情報の収集を行うことも可能である。

【0054】

ここで、走行する車両２がタグ５０からの応答信号を確実に受信するために、車両２の走行速度に応じて応答信号の送信間隔、送信回数、送信電力の１つあるいはそれらを組み合わせて適宜設定変更する例について説明する。車載リーダ２０は、要求信号とともに送信する動作設定信号として、応答信号の送信間隔、送信回数、送信電力の規定値と、車両２の走行速度の情報を送信する。なお、応答信号の送信間隔、送信回数、送信電力の規定値は、予め台車１のリーダ１０から設定されたものであってもよい。制御部５４は、要求信号に応じて応答信号処理部５６を起動するとともに、車両２の走行速度が閾値以下であれば、応答信号の送信間隔、送信回数、送信電力を規定値のままとする。一方、車両２の走行速度が閾値より高い場合には、応答信号の送信間隔を規定値より短くすることにより、短時間でも一定回数の応答信号の受信が期待できる。あるいは、走行速度が閾値より高い場合には、応答信号の送信回数を規定値より多くすることにより、受信環境が良好でない場合であっても、時間ダイバーシチ効果により受信しやすくする。あるいは、走行速度が閾値より高い場合には、応答信号の送信電力を規定値より高くすることにより受信電力を改善し、受信しやすくする。

【0055】

また、図１において、タグ５０に送信するＬＦ帯の動作設定信号として、センサ５７の動作をオンオフする制御信号を送信するようにしてもよい。例えば、図６に示すように、タグ５０の各パラメータを初期値にリセットして間欠送信モードになるタイミングでセンサ５７をオンとし（Ｓ10、ｔ10）、動作設定１に移行するタイミングでセンサをオフとし（Ｓ11、ｔ11）、間欠送信間隔を無限大に設定して待機状態に入る。さらに、リーダ１０を搭載した台車１がマンホール５の上に移動し、ＬＦ帯の動作設定信号を送信し、当該動作設定信号を受信したタグ５０が動作設定２を行うタイミングでセンサ５７をオンとし（Ｓ13、ｔ15）、それ以降、センサ５７がオン状態を維持する。また、マンホール５の上を走行する車両２の車載リーダ２０から、タグ５０に対してセンサ５７のオンオフを制御するＬＦ帯の動作設定信号を送信するようにしてもよい。

【0056】

以上の説明では、タグ５０はマンホール５に設置され、その上を通過する車両２に搭載された車載リーダ２０または歩行作業者が携行する携帯リーダ３０を用いてセンサ情報を収集する例を示した。しかし、センサを含むタグ５０の設置場所はマンホール５に限られるわけではなく、例えば図７に示す電柱７や、電柱７に架設される電線やケーブルに装着されるクロージャ６に設置してもよい。この場合には、車両２（あるいは台車１）に搭載される電磁誘導用アンテナ２１は車両２（あるいは台車１）の天井部分に設置し、ＬＦ帯の要求信号や動作設定信号を上方に向けて送信してもよい。このとき、タグ５０から送信されるＵＨＦ帯の応答信号は、車両２（あるいは台車１）に搭載の電波用アンテナ２２で受信する。タグ５０に設置されるセンサは、例えば電柱の傾斜を計測する傾斜センサ、クロージャ６の歪みや温度を計測する歪みセンサや温度センサである。

【0057】

また、以上の説明では、タグ５０の電磁誘導用アンテナ５１と電波用アンテナ５２は互いに分離しており、それぞれ異なる無線方式（例えばＬＦ帯の電磁誘導方式、例えばＵＨＦ帯の電波方式）を用いて信号を送受信する例を示した。しかし、図８に示すように、これらは同じ無線方式により同一のアンテナで送受信を行っても構わない。

【0058】

図８に示す構成例では、図３に示す車載リーダ２０の送信部２３と受信部２４、タグ５０の受信部５３と送信部５８は、それぞれ１つの送受信部２５および送受信部５９となり、それぞれ１つの電波用アンテナ２２，５２を介して送受信が行われる。要求信号は、車載リーダ２０の送受信部２５から電波用アンテナ２２を介して送信され、タグ５０の電波用アンテナ５２を介して送受信部５９で受信され、制御部５４に入力する。そして、制御部５４の制御により間欠信号処理部５５から出力される間欠信号または応答信号処理部５６から出力される応答信号は、送受信部５９から電波用アンテナ５２を介して送信される。間欠信号は携帯リーダ３０の電波用アンテナ３１を介して受信部３２に受信され、応答信号は車載リーダ２０の電波用アンテナ２２を介して送受信部２５に受信される。ここで、タグ５０の制御部５４、間欠信号処理部５５および応答信号処理部５６は、図３に示すタグ５０と全く同じ動作をする。

【0059】

また、図１(2) に示すＬＦ帯の動作設定信号、ＵＨＦ帯の動作設定確認信号についても、同様にリーダ１０の送信部１３と受信部１４を１つの送受信部として１つの電波用アンテナ１２を用い、図８に示すタグ５０の送受信部５９および電波用アンテナ５２を用いて送受信可能である。

【符号の説明】

【0060】

１ 台車
２ 車両
５ マンホール
６ クロージャ
７ 電柱
１０ リーダ
１１ 電磁誘導用アンテナ
１２ 電波用アンテナ
１３ 送信部
１４ 受信部
２０ 車載リーダ
２１ 電磁誘導用アンテナ
２２ 電波用アンテナ
２３ 送信部
２４ 受信部
２５ 送受信部
３０ 携帯リーダ
３１ 電波用アンテナ
３２ 受信部
５０ タグ
５１ 電磁誘導用アンテナ
５２ 電波用アンテナ
５３ 受信部
５４ 制御部
５５ 間欠信号処理部
５６ 応答信号処理部
５７ センサ
５８ 送信部
５９ 送受信部
６０ 車両
６１ リーダ
７０ 保守監視対象物
８０ タグ
８１ センサ
８２ 受信部
８３ 送信部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】