Transcript 位置とセンシングの組み合わせ（授業）

第11回 フィールドセンシングシステム
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環境センサ
IDセンサ
フィールドシステム
センシングとは
出典）山崎弘郎著 センサ工学の基礎，昭晃堂，平成14年．
センシングシステムの形態
時
対象物状態
観測装置
定点観測
低密度
移
動
観
測
低
頻
間
度
変
化
高
頻
度
土壌化学汚染の調査
地質・地下水のボーリング
農作物や樹木の生育状況等
アメダス等気温や湿度の観
測
交差点の通行交通量の調査
大気・水質などの自動観測
GPS地盤変動観測
測量機器による標高や座標
の計測等
地域交通調査
車載GPSによる位置座標の
計測
野生動物の行動の調査
人間の生活行動調査
マラソンのテレビ中継
交通違反車両の追跡
高密度
航空写真撮影
衛星リモートセンシング
環境と計測
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目的
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計測の対象
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物理環境の構成・状態・変化を知る
環境現象が発生・変化・変異するメカニズムを知る
環境の変化を誘導・制御・回避する
力->圧力センサ
長さ->速度・距離センサ
流速->流量センサ
熱->センサ
物質構成->成分センサ
計測（センシング）の原理
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接触センサ・非接触センサ
ポイントセンサ・イメージセンサ
能動センサ・受動センサ
センサの基本構造
磁気センサの場合
センサの一般構造 出典，田所嘉昭，計測・センサ工学）
センサの基本回路
ガス温度センサの場合
能動センサと受動センサの違い
受動センサ
能動センサ
質問： センサって，なにを計測しているのか．物質？，エネルギー？，情報？
アナログセンサとデジタルセンサ
アナログセンサ
デジタルセンサ
ＡＤ変換
温度センサ
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質問：温度とはなに？
温度の単位
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摂氏（℃），華氏F（F=32+℃），ケルビンK(K=273.15+℃)
温度測定の方式
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接触測定法：センサと対象物が接触し，熱平衡状態になるようにしてセ
ンサの温度を読む方式
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非接触測定法：対象物が放出する熱放射を測定して熱放射源の温度を
求める方式
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熱電形温度計
抵抗形温度計
熱膨張温度計
単色形放射温度計
全放射温度計
温度センシングの意義は？
成分センサ
対象成分に対する選択性を利用することが基本
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ガス成分センサ
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熱伝道形ガスセンサ
ガスクロマトグラフ
赤外線ガス分析計
表面付着を利用したガスセンサ
液体成分センサ：
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pHセンサ
イオンセンサ
導電率形液体濃度センサ
個体識別センサ：RF-ID
Radio Frequency Identification System
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非接触でデータの読み出し＆書き換え(Read&Write)が可
能。
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「もの」と「情報」との一元化
生産品種、機種、ロット管理
生産工程の履歴管理
検査工程での検査情報管理
電波・電磁波で交信するため、汚れ、ほこり等の影響を受け
ない。
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水、洗浄液、溶剤、塗料、アルコール、クーラント 等
切削片、スパッタ、遮蔽物（金属以外）
このページ以下は，OMURON社のHP資料を利用しています．
RFIDの利用イメージ
RFIDの特徴
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タグの形状に様々な形状がある。
小型化しやすく、小さな取り付けスペースにも対応できる。
タグは、耐環境性に優れ、水、油、薬品等の汚れや、外乱光
による影響を受けない。
タグは、半永久的に使用可能。アンテナ側からの非接触電力
伝送により、電池レス化。
メンテナンスフリーなうえ、繰り返し使用によりランニングコスト
も安価。（再利用型）
読み書きが自由。
紙・木・プラスティックなどの非金属であれば、透明でなくても
透過して通信することが可能。
記憶データ容量が大きい。
RFIDの種類
RFIDの機能比較
RFIDの形状
RDIDの使い方
(1:1)
(1:N)
複数のRFIDタグと
一度にアクセスする
RFIDタグがアンテナの領域に
入ってきた順番にアクセスする。
(1:1/N)
複数のRFIDタグの内、限定
したタグとのみアクセスする
フィールドセンシングの分野
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モニタリングシステム：環境状態を測定する
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トラッキングシステム：移動体を追跡する
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（測器を固定または移動体に取り付けて環境状態を観測）
気温観測システム，設備モニタリングシステム
大気環境モニタリング，セキュリティ監視システム
地殻変動モニタリング，構造物変位監視システム
基本構成：センサとその配置，設置場所．
（特定多数の移動体←→サーバ間通信）
タクシー配車システム，運送会社の集配システム
施設の修理と復旧対応
基本構成：移動体位置識別，ＩＤ識別，クライアント／サーバ間通信
コミュニケーションシステム：
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（不特定多数の移動体同士の通信）
空間自律分散協調型行動システム，空間ゲーミングシステム
基本構成：移動体位置識別，クライアント同士・クライアント／サーバ間通信
フィールドセンシングの計画事項
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①測定の目的
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②測定の項目
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空間精度：測点の空間的密度とその配置方法
時間精度：測点の時間的サンプリング間隔
④測定の方法
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項目の数＝測器の種類
③測定の精度
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
対象とする問題，基本的関心事項
前提と仮説．測定すべき項目の選定
目的を達成できる時空間精度で，測定を実施する方法
定期的か不定期的か．短期か長期か
⑤機器の調達とシステムの構築
モニタリング（温度測定）
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①測定の目的
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②測定の項目
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空間精度：様々な舗装情報を考察したいなら測点をふやす
時間精度：温度変化の速さを考慮して，決める
④測定の方法
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項目の数＝測器の種類：人工舗装面の温度，気温
③測定の精度
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対象とする問題，基本的関心事項：都市の熱環境
前提と仮説：人工舗装面の増加が気温の上昇をもたらす
測定対象の特性：時間/日/季節/天候/周囲環境によって変化
一回，数回，一日２４時間，短期，長期
手動か自動．固定観測か移動観測か．
⑤機器の調達とシステムの構築
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気温計・地温計
モニタリング（大気汚染測定）
http://www.kankyo.metro.tokyo.jp/cgi-bin/tokyokh/bunpu1/p101.cgi
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①測定の目的
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②測定の項目
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空間精度：道路沿いが重要．参照のためそうでないところも
時間精度：NOｘ変化の速さ．交通量の変化リズムを考慮
④測定の方法
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項目の数＝測器の種類：自動車排気ガスではNOxがメイン
③測定の精度
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対象とする問題，基本的関心事項：都市の大気汚染
前提と仮説：自動車交通の増加が大気汚染をもたらす
測定対象の特性：時間/日/季節/天候/周囲環境によって変化
一回，数回，一日２４時間，短期，長期
手動か自動，固定局か移動局か．
⑤機器の調達とシステムの構築
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NOx測定センサ．気象条件も同時に測定すべく
簡易なフィールドシステム
ハードウェアの基本構成
GPSアンテナ
通信カード
・Wireless
Lan Card
・電話モデム
シリアル通 ←環境センサ
信カード
・温度センサ
・水質センサ
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GPSカード
ソフトウェア→
・地図表示
・位置表示
・通信設定
等
PDA端末
環境フィールド測定システム
株式会社赤坂テックのArcMateシステム
http://www.akasakatec.com
トラッキング（タクシー配車システム）
パナソニックのページ http://panasonic.biz/musen/7/index.htmlより
トラッキング（運送配車管理シ
ステム）
株式会社フジ・データ・システムのページより
http://www.fdsnet.co.jp/seihin04.htm
トラッキング（ゴルフ場管理システム）
熊本無線のページより：
http://www.kumamotomusen.com/gp
s/kgp_3000.html
トラッキング（動物追跡用GPS首輪）
http://www.gisup.com/product/indx_televilt.htm
コミュニケーションシステム
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移動体とセンターとのコミュニケーション
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移動体と環境とのコミュニケーション
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環境に適した行動を取る
移動体同士とのコミュニケーション
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広域情報を取得する
指令をもらう
ローカルの情報をアップする．
協調を取る
コミュニケーションシステムの例
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ITSの安全走行支援システム
例：ITSの衝突防止システムの構想
砂漠化地域におけるフィールドセンシング
GPSによる家畜の行動圏の記録
ヒツジにGPSロガーを取り付ける
出典）秋山 侃，川村健介，内蒙古草
原の植生変化・土地劣化，システム農
学，19(3)，2003