特開 2024-176905 通信用アンテナを備えたドローンおよびこのドローンを用いた監視システム並びに監視方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024176905

(43)【公開日】2024-12-19

(54)【発明の名称】通信用アンテナを備えたドローンおよびこのドローンを用いた監視システム並びに監視方法

(51)【国際特許分類】

   H01Q 1/27 20060101AFI20241212BHJP

   H01Q 13/08 20060101ALI20241212BHJP

   H01Q 21/06 20060101ALI20241212BHJP

   H01Q 19/10 20060101ALI20241212BHJP

   G06K 7/10 20060101ALI20241212BHJP

   F16L 11/133 20060101ALI20241212BHJP

【ＦＩ】

H01Q1/27

H01Q13/08

H01Q21/06

H01Q19/10

G06K7/10 248

G06K7/10 236

F16L11/133

【審査請求】有

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023095768

(22)【出願日】2023-06-09

(11)【特許番号】

(45)【特許公報発行日】2024-07-18

(71)【出願人】

【識別番号】000006714

【氏名又は名称】横浜ゴム株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001368

【氏名又は名称】清流国際弁理士法人

(74)【代理人】

【識別番号】100129252

【弁理士】

【氏名又は名称】昼間 孝良

(74)【代理人】

【識別番号】100155033

【弁理士】

【氏名又は名称】境澤 正夫

(72)【発明者】

【氏名】石橋 裕輔

【テーマコード（参考）】

3H111

5J020

5J021

5J045

5J046

【Ｆターム（参考）】

3H111CB07

3H111CB14

3H111DA17

3H111DB03

3H111DB06

3H111DB08

3H111DB10

5J020AA03

5J020BA06

5J020BC13

5J020CA04

5J020DA02

5J021AA02

5J021AB06

5J021HA08

5J021JA07

5J045AA06

5J045AB05

5J045DA10

5J045LA02

5J045NA01

5J046AA04

5J046AA07

5J046AA12

5J046AB13

5J046KA00

(57)【要約】

【課題】監視対象物に設置されたパッシブ型のＩＣタグとの無線通信をより良好な状態に維持でき、かつ、軽量化されたアンテナを備えたドローンおよびこのドローンを用いた監視システム並びに監視方法を提供する。
【解決手段】通信機６を構成するアンテナ７が、反射板９の下面に２枚のアンテナ素子８が並置された２素子型パッチアンテナであり、反射板９および各アンテナ素子８を厚さ３ｍｍ以下のアルミニウム合金板で形成し、反射板９の中央部の各アンテナ素子８の間の位置に形成されたカメラ用貫通穴９ａが平面視でドローン１の中央部に位置するように反射板９をドローン１に設置し、ドローン１を真下から見上げた視野では、反射板９及び各アンテナ素子８が現れていて、反射板９の上方に配置されたカメラ装置５は、カメラ用貫通穴９ａを通じてドローン１の下方の画像データを取得する。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

監視対象物に設置されているパッシブ型のＩＣタグとの無線通信に使用されるアンテナを備えた通信機およびカメラ装置が搭載されたドローンにおいて、
前記アンテナが、反射板とこの反射板の下面に間隔をあけて並置されている２枚の板状のアンテナ素子とを有する２素子型パッチアンテナであり、
前記反射板およびそれぞれの前記アンテナ素子は厚さ３ｍｍ以下のアルミニウム合金板で形成されていて、
前記反射板の中央部のそれぞれの前記アンテナ素子の間に相当する位置にカメラ用貫通穴が形成されていて、
前記反射板は前記カメラ用貫通穴が平面視で前記ドローンの中央部に位置するように前記ドローンに設置されていて、前記ドローンを真下から見上げた視野では前記反射板およびそれぞれの前記アンテナ素子が現れていて、
前記カメラ装置は前記反射板の上方に配置されていて、前記カメラ用貫通穴を通じて前記ドローンの下方の画像データが前記カメラ装置により取得される構成にしたドローン。

【請求項2】

前記反射板およびそれぞれの前記アンテナ素子の合計質量が１．２ｋｇ以下である請求項１に記載のドローン。

【請求項3】

前記反射板は、その周縁部が下方に折り曲げられた形状である請求項１または２に記載のドローン。

【請求項4】

前記反射板に、前記カメラ用貫通穴とは別に上下に貫通する通気孔が多数形成されている請求項１または２に記載のドローン。

【請求項5】

請求項１または２に記載のドローンと、前記監視対象物に設置されている前記ＩＣタグと、無線通信により前記ＩＣタグから前記通信機により取得された監視用データが入力される演算装置とを備えた監視システムであって、
前記ＩＣタグには、前記監視対象物の状態を検知するセンサ部による検知データが記憶されていて、無線通信により前記ＩＣタグから前記通信機により取得された前記検知データが前記監視用データとして使用されて、前記監視用データに基づいて前記演算装置により前記監視対象物の状態が判断される監視システム。

【請求項6】

前記監視対象物がマリンホースである請求項５に記載の監視システム。

【請求項7】

請求項１または２に記載のドローンと、前記監視対象物に設置されている前記ＩＣタグと、無線通信により前記ＩＣタグから前記通信機により取得された監視用データが入力される演算装置とを用いた監視方法であって、
前記監視対象物の状態を前記監視対象物に設置されたセンサ部により検知して、前記センサ部による検知データを前記ＩＣタグに記憶しておき、前記検知データを無線通信により前記ＩＣタグから前記通信機により取得して、この検知データを前記監視用データとして使用して、前記監視用データに基づいて前記演算装置により前記監視対象物の状態を判断する監視方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、監視対象物に設置されたパッシブ型ＩＣタグとの通信用アンテナを備えたドローンおよびこのドローンを用いた監視システム並びに監視方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

ドローンに搭載された通信機を利用して、マリンホースに設置されているパッシブ型のＩＣタグからマリンホースでの圧力データを取得し、この圧力データに基づいて流体漏れの有無が判断される監視システムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。パッシブ型のＩＣタグと通信機との間の無線通信距離は概ね２ｍ以下である。そのため、この無線通信をする際には、通信機のアンテナがＩＣタグの例えば２ｍ以内になるように、ドローンをＩＣタグに近接した上方位置に位置決めしてホバリングする必要がある。したがって、アンテナはドローンに対してできるだけ下方位置に設置することが望ましく、また、ＩＣタグとの無線通信距離を大きくできるアンテナ仕様が望ましい。

【0003】

ドローン操縦者は、ドローンに搭載されたカメラ装置による画像データを参照してドローンをＩＣタグに近接した上方位置に位置決めする。そのため、カメラ装置が画像データを取得する際に、ドローンに搭載されたアンテナが邪魔になる位置に存在しないことが必要である。また、カメラ装置の存在によって、アンテナとＩＣタグとの無線通信に悪影響が生じないようにすることも必要になる。さらには、ＩＣタグとの無線通信距離を大きくできるアンテナ仕様であっても、アンテナの重量が増大するに伴ってドローンの荷重負担が大きくなるので飛行可能時間が短くなる。それ故、ドローンに搭載されるアンテナを軽量化しつつ、このアンテナとＩＣタグとの無線通信を良好な状態に維持して、ＩＣタグから監視用データをより確実に取得するには改善の余地ある。尚、このようにドローンに搭載された通信機を利用してパッシブ型のＩＣタグから取得したデータに基づいて監視することは、マリンホースに限らず他の監視対象物に対しても適用できる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０２１－４６９２９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明の目的は、監視対象物に設置されたパッシブ型のＩＣタグとの無線通信をより良好な状態に維持でき、かつ、軽量化されたアンテナを備えたドローンおよびこのドローンを用いた監視システム並びに監視方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記目的を達成するため本発明のドローンは、監視対象物に設置されているパッシブ型のＩＣタグとの無線通信に使用されるアンテナを備えた通信機およびカメラ装置が搭載されたドローンにおいて、前記アンテナが、反射板とこの反射板の下面に間隔をあけて並置されている２枚の板状のアンテナ素子とを有する２素子型パッチアンテナであり、前記反射板およびそれぞれの前記アンテナ素子は厚さ３ｍｍ以下のアルミニウム合金板で形成されていて、前記反射板の中央部のそれぞれの前記アンテナ素子の間に相当する位置にカメラ用貫通穴が形成されていて、前記反射板は前記カメラ用貫通穴が平面視で前記ドローンの中央部に位置するように前記ドローンに設置されていて、前記ドローンを真下から見上げた視野では前記反射板およびそれぞれの前記アンテナ素子が現れていて、前記カメラ装置は前記反射板の上方に配置されていて、前記カメラ用貫通穴を通じて前記ドローンの下方の画像データが前記カメラ装置により取得される構成にしたことを特徴とする。

【0007】

本発明の監視システムは、上記のドローンと、前記監視対象物に設置されている前記ＩＣタグと、無線通信により前記ＩＣタグから前記通信機により取得された監視用データが入力される演算装置とを備えた監視対象物の監視システムであって、前記ＩＣタグには、前記監視対象物の状態を検知するセンサ部による検知データが記憶されていて、無線通信により前記ＩＣタグから前記通信機により取得された前記検知データが前記監視用データとして使用されて、前記監視用データに基づいて前記演算装置により前記監視対象物の状態が判断されることを特徴とする。

【0008】

本発明の監視方法は、上記のドローンと、前記監視対象物に設置されている前記ＩＣタグと、無線通信により前記ＩＣタグから前記通信機により取得された監視用データが入力される演算装置とを用いた監視対象物の監視方法であって、前記監視対象物の状態を前記監視対象物に設置されたセンサ部により検知して、前記センサ部による検知データを前記ＩＣタグに記憶しておき、前記検知データを無線通信により前記ＩＣタグから前記通信機により取得して、この検知データを前記監視用データとして使用して、前記監視用データに基づいて前記演算装置により前記監視対象物の状態を判断することを特徴とする。

【発明の効果】

【0009】

本発明のドローンによれば、前記ドローンに搭載される前記通信機を構成する前記アンテナとして２素子型パッチアンテナを採用し、前記反射板およびそれぞれの前記アンテナ素子は厚さ３ｍｍ以下のアルミニウム合金板で形成されているので、前記アンテナの軽量化を図りつつ、前記ＩＣタグとの無線通信距離を大きくし易くなっている。そして、前記ドローンを真下から見上げた視野では前記反射板およびそれぞれの前記アンテナ素子が現れていているので、前記アンテナは、前記カメラ装置や前記通信機の他の部品などに遮られることなく、前記ＩＣタグと無線通信できる。

【0010】

前記反射板の中央部のそれぞれの前記アンテナ素子の間に相当する位置に形成されている前記カメラ用貫通穴が、平面視で前記ドローンの中央部に位置している。また、前記反射板の上方に配置されている前記カメラ装置は、前記カメラ用貫通穴を通じて前記ドローンの下方の画像データを取得するので、ドローン操縦者はこの画像データを参照することで、前記ドローンを前記ＩＣタグに近接した上方位置に精度よく位置決めしてホバリングするには有利になる。その結果、前記ＩＣタグと前記アンテナとの無線通信をより良好な状態に維持することが可能になり、前記監視対象物の状態を示すデータを前記ＩＣタグからより確実に取得するには有利になる。

【0011】

本発明の監視システムおよび監視方法によれば、前記ＩＣタグと前記アンテナとの無線通信をより良好な状態に維持できるので、前記ＩＣタグに記憶されている前記監視用データをより確実に取得できる。そのため、前記監視対象物の状態を精度よく把握するには有利になる。さらに、軽量化された前記ドローンを用いるので、前記ドローンの１回当たりの飛行可能時間が増加し、監視作業を迅速に行うには有利になる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】ドローンの実施形態を正面視で例示する説明図である。

【図2】図１のドローンを平面視で例示する説明図である。

【図3】図１のＡ－Ａ断面視でカメラ装置およびアンテナを例示する説明図である。

【図4】図３のアンテナを底面視で例示する説明図である。

【図5】図３のＢ－Ｂ断面図である。

【図6】監視システムの実施形態を例示する説明図である。

【図7】図６のマリンホースの一部を拡大して縦断面視で例示する説明図である。

【図8】図７のＣ－Ｃ断面視でマリンホースの一部を例示する説明図である。

【図9】図７のＩＣタグの周辺を拡大して縦断面視で例示する説明図である。

【図10】通信網を通じて演算装置と端末機器とが接続されている監視システムの構成を模式的に例示する説明図である。

【図11】監視システムの別の実施形態を、マリンホースの一部を拡大して縦断面視で例示する説明図である。

【図12】図１１のＤ－Ｄ断面視でマリンホースの一部を例示する説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、本発明のドローンおよびこのドローンを用いた監視システム並びに監視方法を、図に示した実施形態に基づいて説明する。

【0014】

図１、図２に例示するドローン１の実施形態は、様々な監視対象物の状態を把握するために使用される。図中の矢印Ｗ、Ｄ、Ｈはそれぞれ、ドローン１の幅方向、奥行き方向、高さ方向を示している。監視対象物は例えば、図６に示す水面に浮かんだ状態で使用されるフローティング仕様のマリンホース１８である。ドローン１に搭載された通信機６は、マリンホース１８に設置されたパッシブ型のＩＣタグ１３と無線通信を行う。

【0015】

この無線通信に使用される電波（Ｒ１、Ｒ２）は右旋円偏波である。この電波（Ｒ１、Ｒ２）の周波数は主にＵＨＦ帯（国によって異なるが８６０ＭＨｚ以上９３０ＭＨｚ以下の範囲、日本では９１５ＭＨｚ以上９３０ＭＨｚ）であり、ＨＦ帯（１３．５６ＭＨｚ）が用いられることもある。

【0016】

図１、図２に例示するようにドローン１は、複数のプロペラ１ａと、上下に間隔をあけて配置された支持体２ａ、２ｂ、２ｃと、４本の脚部３とを有している。それぞれの支持体２ａ、２ｂ、２ｃと脚部３とによりフレーム構造が構築されていて、最上段の支持体２ａから延在するそれぞれのアームに１つのプロペラ１ａが設置されている。ドローン１はこの実施形態に例示する構造に限定されず、公知の種々の構造を採用することができる。

【0017】

このドローン１には、ＧＮＳＳ受信機４と、カメラ装置５と、通信機６とが搭載されている。ＧＮＳＳ受信機４には公知の種々の仕様を用いることができる。カメラ装置５には、静止画または動画の画像データを取得できる公知の種々のデジタルカメラなどを用いることができる。現在は非常に小型軽量のカメラ装置５が市販されているので、そのようなカメラ装置５を採用すればよい。通信機６には、パッシブ型のＲＦＩＤタグとの間で無線通信を行うことができる公知の種々の仕様を用いることができる。ドローン１にはその他に、高度計や搭載されている機器を作動させるバッテリなどが搭載されている。

【0018】

ＧＮＳＳ受信機４は、最上段の支持体２ａに設置されていて、平面視でドローン１の中央部に配置されている。カメラ装置５と通信機６の本体は中段の支持体２ｂに設置されている。カメラ装置５は平面視でドローン１の中央部に配置されている。カメラ装置５の撮影用レンズは下方に向いている。通信機６を構成するアンテナ７は最下段の支持体２ｃに設置されている。アンテナ７と通信機６の本体とはケーブルによって接続されている。尚、アンテナ７は絶縁体を介してドローン１に固定されている。

【0019】

図３～図５に例示するように、アンテナ７は、反射板９とこの反射板９の下面に間隔をあけて並置されている２枚の板状のアンテナ素子８とを有する２素子型パッチアンテナである。反射板９およびそれぞれのアンテナ素子８は同じ材質であり、厚さ３ｍｍ以下のアルミニウム合金板で形成されている。Ａｌ－Ｍｇ系、Ａｌ－Ｍｇ－Ｓｉ系アルミニウム合金板など、公知の種々のアルミニウム合金を用いることができる。

【0020】

この実施形態のように反射板９が長方形の場合のサイズは、例えば幅寸法４００ｍｍ以上５００ｍｍ以下、奥行き寸法３００ｍｍ以上４８０ｍｍ以下、高さ寸法（厚さ）は０．５ｍｍ以上３ｍｍ以下である。反射板９は長方形に限定されず、正方形、円形、楕円形など他の形状にすることもできる。

【0021】

反射板９の平面視の中央部のそれぞれのアンテナ素子８の間に相当する位置に、反射板９を上下に貫通するカメラ用貫通穴９ａが形成されている。カメラ用貫通穴９ａの直径は５０ｍｍ以下であり、例えば１０ｍｍ以上４０ｍｍ以下が好ましい。カメラ装置５の撮影用レンズの直径は１０ｍｍ以下である。カメラ装置５の撮影用レンズとカメラ用貫通穴９ａとは同軸上に上下に配置されている。したがって、反射板９の上方に配置されているカメラ装置５は、カメラ用貫通穴９ａを通じてドローン１の下方の画像データを取得することができる。

【0022】

それぞれのアンテナ素子８は同じ形状であり略四角形であるが、この四角形の対向する２つの隅には切欠き８ａが形成されている。略四角形のそれぞれのアンテナ素子８のサイズは、例えば幅寸法は反射板９の幅寸法の３０％程度、奥行き寸法は反射板９の幅寸法の５０％程度、高さ寸法（厚さ）は０．５ｍｍ以上３ｍｍ以下である。

【0023】

切欠き８ａのサイズは、例えば２０ｍｍ以上２５ｍｍ以下のＣ面取り（Ｃ－２０～Ｃ－２５）である。図４に例示するように、それぞれのアンテナ素子８は右上および左下の隅に切欠き８ａを有しているが、これに代わって、左上および右下の隅に切欠き８ａを有する仕様にすることもできる。

【0024】

それぞれのアンテナ素子８は、幅方向Ｗに間隔をあけて配置されている。アンテナ素子８どうしの幅方向Ｗの間隔（対向する辺どうしの間隔）は例えば、８０ｍｍ以上１２０ｍｍ以下である。それぞれのアンテナ素子８の中心位置どうしの離間距離は例えば、２４０ｍｍ以上２６０ｍｍ以下である。

【0025】

それぞれのアンテナ素子８は、絶縁固定部１０によって反射板９に固定されている。詳述すると図５に例示するように、それぞれのアンテナ素子８と反射板９とが通電しないように、両者は絶縁固定部１０を用いて隙間をあけて配置されている。即ち、絶縁固定部１０は、アンテナ素子８と反射板９との間に介在する絶縁性のスペーサを有している。それぞれのアンテナ素子８と反射板９との高さ方向Ｈの隙間は例えば１０ｍｍ程度である。

【0026】

それぞれのアンテナ素子８は、１つの絶縁固定部１０の内部を挿通する導電線（通信ケーブル）を通じて、反射板９の上面に固定されている分配器１１と接続されている。この分配器１１には通信機６の本体に接続されている通信ケーブルが接続されている。したがって、それぞれのアンテナ素子８は、分配器１１を介して通信機６の本体と通電可能に接続されている。

【0027】

反射板９はカメラ用貫通穴９ａが平面視でドローン１の中央部に位置するようにドローン１に設置されている。そして、ドローン１を真下から見上げた視野では図４に例示するように、反射板９およびそれぞれのアンテナ素子８の実質的に全範囲が現れている。即ち、このドローン１では、反射板９およびそれぞれのアンテナ素子８の真下の位置には、実質的に何も配置されていない。

【0028】

ドローン１の荷重負担を軽減するために、反射板９およびそれぞれのアンテナ素子８の合計質量は１．２ｋｇ以下であることが好ましく、１．０ｋｇ以下がより好ましい。０．８ｋｇ以下がさらに好ましい。このように、アンテナ７を軽量化するには、反射板９およびそれぞれのアンテナ素子８は厚さ２ｍｍ以下がより好ましく、１．５ｍｍ以下がさらに好ましい。ただし、反射板９を過度に薄肉にして軽量化すると、剛性が低下して反りなどの変形が生じるので、最低限必要な剛性を確保できる厚さに設定される。それぞれのアンテナ素子８も同様に最低限必要な剛性を確保できる厚さに設定される。そのため、反射板９およびそれぞれのアンテナ素子８の厚さは、０．５ｍｍ以上、より好ましくは１ｍｍ以上である。

【0029】

反射板９は、その周縁部９ｂが下方に折り曲げられた形状である。周縁部９ｂが下方に折り曲げられた形状にすることで、反射板９の薄肉化に伴う曲げ剛性不足を補うことできる。特に反射板９の厚さが１ｍｍ以下の場合は、周縁部９ｂが下方に折り曲げられた形状にすることが好ましい。

【0030】

この実施形態では、周縁部９ｂの全範囲（全周）が下方に折り曲げられた形状であるが、対向する２辺の周縁部９ｂだけなど、反射板９の一部分の周縁部９ｂだけが下方に折り曲げられた形状にすることもできる。下方に折り曲げられた周縁部９ｂの折り曲げ寸法（高さ方向Ｈの寸法）は例えば、１０ｍｍ以上２０ｍｍ以下である。

【0031】

アンテナ７（それぞれのアンテナ素子８および反射板９）の仕様は、アンテナ７とＩＣタグ１３との無線通信をする際のアンテナ７の利得の向上と、アンテナ７の軽量化とを考慮して上述した適切範囲に設定されている。尚、アンテナ７が１枚のアンテナ素子８を有する１素子型パッチアンテナの場合は、基本的に反射板９の中央部にアンテナ素子８が配置される。そのため、その反射板９の中央部にカメラ用貫通穴９ａを形成してもアンテナ素子８によって遮断されるので別の位置にカメラ用貫通穴９ａを形成する必要がある。しかしながら、反射板９の中央部以外の位置にカメラ用貫通穴９ａを形成すると、ＩＣタグ１３と無線通信をする際のアンテナ７の周波数特性などが、カメラ用貫通穴９ａの位置に応じて変化する。一方、この実施形態のように、アンテナ７を２素子型パッチアンテナにして、カメラ用貫通穴９ａを反射板９の中央部のそれぞれのアンテナ素子８の間に相当する位置に形成すると、カメラ用貫通穴９ａの有無に起因してＩＣタグ１３と無線通信をする際のアンテナ７の周波数特性などがほとんど変化しないことが判明した。それ故、この実施形態ではアンテナ７をこのような仕様にしている。

【0032】

図６に例示するように、本発明の監視システムの実施形態は、上述したドローン１と、監視対象物であるマリンホース１８に設置されているＩＣタグ１３と、無線通信によりＩＣタグ１３から通信機６により取得された監視用データが入力される演算装置１２と、を備えている。この実施形態では、演算装置１２がマリンホース１８の使用場所に対して遠隔地に配置されていて、通信機６と演算装置１２とがそれぞれ分離独立した構成になっているが、通信機６と演算装置１２とを一体化してドローン１に搭載した構成にすることもできる。

【0033】

演算装置１２としては、公知のコンピュータが用いられ、演算装置１２は入力されたデータを用いて様々な演算処理を行う。演算装置１２には、通信機６によりＩＣタグ１３から取得された監視用データおよびカメラ装置５により取得された画像データが入力される。

【0034】

図６に例示するようにマリンホース１８は、円筒状のホース本体と、このホース本体の長手方向両端にそれぞれ連接された連結金具１９と、で構成されている。それぞれの連結金具１９は、ホース本体の長手方向に延在するニップル１９ｂと、ニップル１９ｂに接合されたフランジ１９ａとを有している。マリンホース１８どうしは互いの連結金具１９を介して連結され、一般的には１０本程度のマリンホース１８が連結されて使用される。

【0035】

図７、図８に例示するようにマリンホース１８のホース本体には、内周側から外周側に向かって、内面層２０、第一補強層２１、本体ワイヤ層２２、流体滞留層２４、第二補強層２３、浮力層２５、外面層２６が順に積層されている。このマリンホース１８は、流体滞留層２４を介在させてホース本体の半径方向に間隔をあけて積層された第一補強層２１および第二補強層２３を有するタブルカーカスタイプである。本体ワイヤ層２２は任意で設けることができる。内面層２０の内周側領域が流体Ｌの流路１８ａになる。流体Ｌとしては、原油、重油、ガソリン、ＬＰＧ、水、海水、薬品（ガソリンから精製されたアルコール類）等を例示できる。

【0036】

第一補強層２１、本体ワイヤ層２２、第二補強層２３は、それぞれの両端部にあるニップルワイヤ２１ｗ、２２ｗ、２３ｗと、ホース本体の両端部のニップル１９ｂの外周面に突設された固定リング１９ｃ等を用いて、それぞれのニップル１９ｂに固定されている。第一補強層２１と第二補強層２３との間に形成されている流体滞留層２４は、流路１８ａから漏出した流体Ｌを貯留する空間になっている。

【0037】

図９に例示するように、ＩＣタグ１３はマリンホース１８の表面（ニップル１９ｂの外周面）に立設されたケーシング２７に収容されていて水上に位置している。ＩＣタグ１３は、基板１５上に設置されたＩＣチップ１３ａと、ＩＣチップ１３ａに接続されたアンテナ部１４とを有している。

【0038】

ＩＣチップ１３ａには、そのＩＣタグ１３の識別番号などのタグ固有情報、その他に必要な情報が任意で記憶されている。ＩＣタグ１３としては、一般に流通している仕様が採用され、例えばＲＦＩＤタグを用いることができる。ＩＣタグ１３（ＩＣチップ１３ａ）には、マリンホース１８の状態を検知するセンサ部１６が接続されている。この実施形態では、センサ部１６として圧力センサが用いられている。尚、図９ではＩＣチップ１３ａおよびセンサ部１６は吊り下げられた状態になっているが、アンテナ部１４のように平置きされた状態にすることもできる。

【0039】

ケーシング２７の上方空間には、ＩＣタグ１３およびセンサ部１６が配置されている。この上方空間の下部には逆止弁２８が設置されている。また、ケーシング２７の下方空間には、流体滞留層２４に連通する連通管２９が接続されている。したがって、ケーシング２７の上方空間と下方空間との間に逆止弁２８が介在している。逆止弁２８は、上方空間への流体Ｌおよび気体の流れのみを許容して、上方空間から下方空間側への流れを規制する。そのため、上方空間の圧力値が上昇するとその圧力状態が保持される。逆止弁２８は公知のものを使用すればよい。センサ部１６は、上方空間の圧力値を検知し、その検知データはＩＣタグ１３（ＩＣチップ１３ａ）に記憶される。

【0040】

以下、このドローン１を有する監視システムの実施形態を使用して、マリンホース１８での流体Ｌの漏れの有無を判断する手順の一例を説明する。

【0041】

図６に例示するように、陸上や船上などの測定基地からドローン１を飛行させてマリンホース１８の上空に移動させる。ドローン１の位置座標はＧＮＳＳ受信機４によってリアルタイムで把握される。ドローン１は、演算装置１２に通信可能に接続された操縦器を用いて、ドローン操縦者が無線操縦することによって所望位置に飛行させることができる。所望位置の位置座標をドローン１の制御部に入力することで、自動制御運転によってドローン１を測定基地から所望位置まで飛行させることもできる。

【0042】

ドローン１をマリンホース１８の上空に移動させた後は、ＩＣタグ１３と通信機６との間で無線通信を行なうために、ドローン１を下方移動させて通信機６をＩＣタグ１３に近接させる。詳述すると、ＩＣタグ１３と通信機６との間で無線通信を行なう際には、ドローン操縦者は、カメラ装置５によりリアルタイムで取得される画像データ（マリンホース１８の上面視の画像データ）を参照して、図７に例示するように、アンテナ７がＩＣタグ１３（アンテナ部１４）に近接した位置（例えばＩＣタグ１３から１ｍ～２ｍ以内の位置）になるように、ドローン１を位置決めしてホバリングさせる。

【0043】

反射板９の中央部のそれぞれのアンテナ素子８の間に相当する位置に形成されているカメラ用貫通穴９ａが、平面視でドローン１の中央部に位置している。反射板９の上方に配置されているカメラ装置５は、カメラ用貫通穴９ａを通じてドローン１の下方の画像データを取得するので、ドローン操縦者は、この画像データを参照することで、ドローン１をＩＣタグ１３に近接した上方位置（例えばＩＣタグ１３から１ｍ～２ｍ以内の位置）に精度よく位置決めしてホバリングするには有利なる。即ち、取得された画像データの中央部にＩＣタグ１３が位置するようにドローン１を位置決めすればよい。

【0044】

このようにアンテナ７とＩＣタグ１３（アンテナ部１４）とを近接させた状態で、図７に例示するように、アンテナ７からは、ＩＣタグ１３に対して発信電波Ｒ１が送信される。ＩＣタグ１３を構成するアンテナ部１４が受信した発信電波Ｒ１によって、ＩＣタグ１３には電力が発生してＩＣタグ１３が起動する。起動したＩＣタグ１３はこの電力によってアンテナ部１４を通じて返信電波Ｒ２を送信する。この返信電波Ｒ２がアンテナ７により受信される。このように、発信電波Ｒ１に応じて返信電波Ｒ２が送信されることによりＩＣタグ１３と通信機６との間で無線通信が行われる。

【0045】

この無線通信ではＩＣタグ１３に記憶されているセンサ部１６による検知データ（圧力データ）が通信機６により取得される。演算装置１２は、通信機６により取得された検知データを監視用データとして使用して、この監視用データに基づいてマリンホース１８の状態を判断する。

【0046】

例えば、流路１８ａから流体Ｌが漏出していない健全な状態での流体滞留層２４での圧力値を、事前テストなどを行って予め把握しておいて基準値として設定する。演算装置１２は、取得された監視用データと予め設定されている基準値との大きさを比較する。演算装置１２は、監視用データが基準値以下の場合は流体Ｌが漏出していないと判断し、監視用データが基準値よりも大きい場合は流体Ｌが漏出していると判断する。

【0047】

センサ部１６として、圧力センサに加えて、または、代えて、温度センサを用いることもできる。温度センサを用いることで、マリンホース１８の内部の異常加熱の有無を判断できる。

【0048】

この実施形態では、通信機６を構成するアンテナ７として上述した仕様の２素子型パッチアンテナを採用することで、アンテナ７とＩＣタグ１３との無線通信距離を大きくし易くなっている。即ち、カメラ用貫通穴９ａの有無に起因してＩＣタグ１３と無線通信をする際のアンテナ７の周波数特性などがほとんど変化することがなく、また、１素子型パッチアンテナに比してアンテナ利得を向上させることができる。

【0049】

そして、ドローン１を真下から見上げた視野では反射板９およびそれぞれのアンテナ素子８が現れていているので、アンテナ７は、カメラ装置５や通信機６の他の部品などに遮られることなく、ＩＣタグ１３とより安定して無線通信できる。その結果、ＩＣタグ１３とアンテナ７との無線通信をより良好な状態に維持することが可能になり、マリンホース１８の状態を示す監視用データをＩＣタグ１３からより確実に取得するには有利になる。そのため、マリンホース１８の状態を精度よく把握するには有利になる。

【0050】

さらに、反射板９およびそれぞれのアンテナ素子８は厚さ３ｍｍ以下のアルミニウム合金板で形成されている。そのため、アンテナ７の軽量化によってドローン１の荷重負担が軽減し、ドローン１の１回当たりの飛行可能時間が増加するので監視作業を迅速に行うには有利になる。

【0051】

図１０に例示するように演算装置１２は、所望の端末機器１７とインターネットなどの通信網を介して接続されている。例えば、マリンホース１８の使用場所に対して遠隔地にあるマリンホース１８の運用会社（ユーザ）の管理室、マリンホース１８の販売会社、製造会社などの関係者の端末機器１７に対して、様々な情報（データ）が演算装置１２から送信可能になっている。そこで、演算装置１２からそれぞれの端末機器１７に対して、通信機６により取得された監視用データや演算装置１２による判断結果を逐次送信することもできる。

【0052】

図１１～図１２に例示する監視システムの実施形態のように、ＩＣタグ１３をマリンホース１８の長手方向所定位置で流体滞留層２４内に設置することもできる。その他の構成は、先の実施形態と同様である。このＩＣタグ１３は、マリンホース１８を製造する工程（成形工程）で、流体滞留層２４内に配置して、加硫接着等によって流体滞留層２４内に固定する。このＩＣタグ１３は、流体Ｌが接触することで無線通信状態（通信強度）が変化する仕様にしておく。ＩＣタグ１３の埋設位置に相当する外面層２６の表面には、ＩＣタグ１３の埋設位置であることを示す目標マークを付しておく。

【0053】

以下、この監視システムを用いて流路１８ａから流体Ｌの漏れが生じているか否かを判断する手順の一例を説明する。

【0054】

例えば、流路１８ａから流体Ｌが漏出していない健全な状態で、通信機６とＩＣタグ１３との間で無線通信した際の返信電波Ｒ２の強さを、事前テストなどを行って予め把握しておいて基準値として設定する。ドローン操縦者は、カメラ装置５によりリアルタイムで取得される画像データ（マリンホース１８の上面視の画像データ）を参照して、図１１に例示するようにアンテナ７がＩＣタグ１３（アンテナ部１４）に近接した位置になるように、ドローン１を上述した目標マークに位置決めしてホバリングさせる。そして、ホバリング中に通信機６とＩＣタグ１３との間で無線通信した際の返信電波Ｒ２の強さを監視用データとして用いる。そして、演算装置１２は、取得された監視用データと予め設定されている基準値との大きさを比較し、その比較結果に基づいて流体Ｌの漏出の有無を判断する。

【0055】

反射板９は、カメラ用貫通穴９ａとは別に上下に貫通する通気孔が多数形成されている仕様にすることもできる。多数の通気孔を、反射板９の最低限必要な剛性を確保できる範囲内で反射板９に散在させるとよい。反射板９に通気孔が多数形成されている仕様にすることで、ドローン１が飛行中やホバリング中に反射板９が受ける空気抵抗を低減させることができる。これに伴い、ドローン１を所望位置に精度よく移動させてホバリングさせるには有利になる。また、ドローン１による消費電力が低減するので、ドローン１の１回当たりの飛行可能時間を増加させるにも有利になる。

【0056】

監視対象物はマリンホース１８に限定されず、その他にコンベヤベルト、空気式防舷材、建設車両用の超大型タイヤなどを例示できる。ドローン１に搭載された通信機６を利用して上述した実施形態と同様に、これらの監視対象物に設置されたパッシブ型のＩＣタグ１３から取得した監視用データに基づいて監視対象物の状態を把握する。

【0057】

また、本発明は、使用中の監視対象物の状態を把握するだけでなく、倉庫や工場などに保管されている監視対象物の状態を把握するために用いることもできる。即ち、監視対象物の在庫管理を目的として本発明を適用して、保管されている監視対象物の温度や内圧状態などを把握することもできる。

【0058】

本開示は以下の発明を包含している。
[発明１]
監視対象物に設置されているパッシブ型のＩＣタグとの無線通信に使用されるアンテナを備えた通信機およびカメラ装置が搭載されたドローンにおいて、
前記アンテナが、反射板とこの反射板の下面に間隔をあけて並置されている２枚の板状のアンテナ素子とを有する２素子型パッチアンテナであり、
前記反射板およびそれぞれの前記アンテナ素子は厚さ３ｍｍ以下のアルミニウム合金板で形成されていて、
前記反射板の中央部のそれぞれの前記アンテナ素子の間に相当する位置にカメラ用貫通穴が形成されていて、
前記反射板は前記カメラ用貫通穴が平面視で前記ドローンの中央部に位置するように前記ドローンに設置されていて、前記ドローンを真下から見上げた視野では前記反射板およびそれぞれの前記アンテナ素子が現れていて、
前記カメラ装置は前記反射板の上方に配置されていて、前記カメラ用貫通穴を通じて前記ドローンの下方の画像データが前記カメラ装置により取得される構成にしたドローン。
[発明２]
前記反射板およびそれぞれの前記アンテナ素子の合計質量が１．２ｋｇ以下である発明１に記載のドローン。
[発明３]
前記反射板は、その周縁部が下方に折り曲げられた形状である発明１または２に記載のドローン。
[発明４]
前記反射板に、前記カメラ用貫通穴とは別に上下に貫通する通気孔が多数形成されている発明１～３のいずれかに記載のドローン。
[発明５]
発明１～４のいずれかに記載のドローンと、前記監視対象物に設置されている前記ＩＣタグと、無線通信により前記ＩＣタグから前記通信機により取得された監視用データが入力される演算装置とを備えた監視システムであって、
前記ＩＣタグには、前記監視対象物の状態を検知するセンサ部による検知データが記憶されていて、無線通信により前記ＩＣタグから前記通信機により取得された前記検知データが前記監視用データとして使用されて、前記監視用データに基づいて前記演算装置により前記監視対象物の状態が判断される監視システム。
[発明６]
前記監視対象物がマリンホースである発明５に記載の監視システム。
[発明７]
発明１～４のいずれかに記載のドローンと、前記監視対象物に設置されている前記ＩＣタグと、無線通信により前記ＩＣタグから前記通信機により取得された監視用データが入力される演算装置とを用いた監視方法であって、
前記監視対象物の状態を前記監視対象物に設置されたセンサ部により検知して、前記センサ部による検知データを前記ＩＣタグに記憶しておき、前記検知データを無線通信により前記ＩＣタグから前記通信機により取得して、この検知データを前記監視用データとして使用して、前記監視用データに基づいて前記演算装置により前記監視対象物の状態を判断する監視方法。

【符号の説明】

【0059】

１ ドローン
１ａ プロペラ
２ａ、２ｂ、２ｃ 支持体
３ 脚部
４ ＧＮＳＳ受信機
５ カメラ装置
６ 通信機
７ アンテナ
８ アンテナ素子（パッチ）
８ａ 切欠き
９ 反射板
９ａ カメラ用貫通穴
９ｂ 周縁部
１０ 絶縁固定部
１１ 分配器
１２ 演算装置
１３ ＩＣタグ
１３ａ ＩＣチップ
１４ アンテナ部
１５ 基板
１６ センサ部
１７ 端末機器
１８ マリンホース（監視対象物）
１８ａ 流路
１９ 連結金具
１９ａ フランジ
１９ｂ ニップル
１９ｃ 固定リング
２０ 内面層
２１ 第一補強層
２１ｗ ニップルワイヤ
２２ 本体ワイヤ層
２２ｗ ニップルワイヤ
２３ 第二補強層
２３ｗ ニップルワイヤ
２４ 流体滞留層
２５ 浮力層
２６ 外面層
２７ ケーシング
２８ 逆止弁
２９ 連通管

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】