(57)【要約】 【課題】  顧客毎に異なる要求仕様に起因する多種少量の生産に対しても、低コストで柔軟に対応することができるアクティブタグ装置を提供すること。【解決手段】  外部情報を検出するセンサブロック４および／または能動的な動作を行うアクチュエータブロック５と、外部機器との無線通信を行う無線通信ブロック３と、装置全体を制御する制御ブロック２と、装置を駆動するための電源ブロック１を備えたアクティブタグ装置であって、前記センサブロック４および／または前記アクチュエータブロック５と、前記無線通信ブロック３と、前記制御ブロック２と、前記電源ブロック１はそれぞれ個別の基板３０、３１、３２に形成し、各ブロック間をコネクタ７やケーブル６で接続して組み合わせる。【選択図】  図１
2010146322.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部情報を検出するセンサブロックおよび／または能動的な動作を行うアクチュエータブロックと、外部機器との無線通信を行う無線通信ブロックと、装置全体を制御する制御ブロックと、装置を駆動するための電源ブロックを備えたアクティブタグ装置であって、前記センサブロックおよび／または前記アクチュエータブロックと、前記無線通信ブロックと、前記制御ブロックと、前記電源ブロックはそれぞれ個別の基板に形成することを特徴とするアクティブタグ装置。
【請求項２】
外部情報を検出するセンサブロックおよび／または能動的な動作を行うアクチュエータブロックと、外部機器との無線通信を行う無線通信ブロックと、装置全体を制御する制御ブロックと、装置を駆動するための電源ブロックを備えたアクティブタグ装置であって、前記センサブロックおよび／または前記アクチュエータブロックと、前記無線通信ブロックと、前記制御ブロックと、前記電源ブロックとの中から選択する複数のブロックを組み合わせて少なくとも２つ以上の基板に形成し、前記複数のブロックの数よりも前記基板の数が少なくなるよう構成することを特徴とするアクティブタグ装置。
【請求項３】
前記センサブロックおよび／または前記アクチュエータブロックと、前記無線通信ブロックと、前記制御ブロックと、前記電源ブロックは、それぞれコネクタおよび／またはケーブルを介して接続することを特徴とする、請求項１または２記載のアクティブタグ装置。
【請求項４】
前記センサブロックおよび／または前記アクチュエータブロックと、前記無線通信ブロックと、前記制御ブロックと、前記電源ブロックについて、前記コネクタおよび／または前記ケーブルの形状とピンアサインをそれぞれ統一するよう構成することを特徴とする、請求項３記載のアクティブタグ装置。
【請求項５】
前記基板は、それぞれ個別の筐体に収容して構成することを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか１項に記載のアクティブタグ装置。
【請求項６】
前記基板は、同一の筐体に収容して構成することを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか１項に記載のアクティブタグ装置。
【請求項７】
前記筐体は、前記無線通信を妨げない部位に電磁遮蔽材を備えることを特徴とする、請求項１乃至６のいずれか１項に記載のアクティブタグ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動用電源を備えるＩＣタグに関し、特にシステム導入時のコンサルティングに用いる、情報収集ツールとして好適なアクティブタグ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＩＣタグには、リーダライタからの電波を受信して電力に変換し、応答動作を行うパッシブタグと、自ら電波を発するアクティブタグがある。一般的なパッシブタグの通信距離は数十ｃｍ以下であるが、アクティブタグでは数ｍ以上の通信距離を得ることが可能である。また、駆動用の電源を内蔵することから、各種センサと組み合わせてリモートセンシングに用いたり、複数のアクティブタグ装置でセンサネットワークを構築したりすることが行われている。
【０００３】
センサネットワークは、各種センサ、無線通信機能、制御機能、駆動電源等を備えたセンサノードと呼ばれる小型端末装置を複数のポイントに分散配置し、無線通信によりネットワークを構成するものである。センサネットワークでは、複数ポイントにおけるセンシング情報を同時に取得することが可能であること、各センサに対する有線ネットワークが不要となることなどから、各センサノードの配置に関する自由度が高く、遠隔地での監視や、移動体と一体化したモバイルセンサ、人間が身に付けるウェアラブルセンサなど、多方面での応用が検討されている。
【０００４】
センサ部、無線通信部、制御部、電源等を内蔵したアクティブタグ装置の一例として、特許文献１に、タグ管理装置に対して信号を送信するＩＣタグであって、タグＩＤと、電波を発信する間隔である第１及び第２の時間間隔とを記憶する第１の記憶手段と、自ＩＣタグの環境が第１の条件を満たしているか否かについて検知する第１のセンサ検知手段と、前記第１の記憶手段に記憶されている第１の時間間隔以上、前記第１のセンサ検知手段により第１の条件を満たしていることを検知した場合には、前記第１の記憶手段に記憶されている第２の時間間隔だけ、前記第１の記憶手段に記憶されているタグＩＤを前記タグ管理装置に対して送信する第１の無線通信手段と、前記第１の記憶手段に記憶されている第１の時間間隔以上、前記第１のセンサ検知手段により第１の条件を満たしていることを検知していない場合には、前記第１の記憶手段に記憶されているタグＩＤを前記タグ管理装置に対して送信しない第２の無線通信手段と、を有することを特徴とするＩＣタグが開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−０３４６８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
図３は、特許文献１の図１に開示されているような、従来のアクティブタグ装置の例を示すブロック図である。
【０００７】
図中において、電源ブロック２１、制御ブロック２２、無線通信ブロック２３、センサブロック２４、アクチュエータブロック２５は配線２９で接続されて基板４０上に一体に形成され、筐体４１に収められている。
【０００８】
一般的なアクティブタグ装置においては、適用されるシステムや顧客の要求に従い、様々な仕様や構成で利用される。従って、顧客がシステムを導入する際には、本格導入に先立ち要求仕様に対するシステムの最適な設計を行うために、コンサルティングが行われる場合がある。
【０００９】
コンサルティングでは、アクティブタグ装置に対する顧客毎に異なる要求仕様、例えば付加センサや電源容量、通信距離、転送速度、インフラ等に対し、最適なシステムを構築するための設計要件を明らかにするために、簡易テスト等を含めた実証実験が行われる場合がある。簡易テストには、仕様や構成を様々に組み合わせたアクティブタグ装置を試作して情報収集ツールとして活用し、得られたデータの調査分析を通して、本格導入のシステムを構築する。本格導入の際は、実証実験における試作アクティブタグ装置の構成を基に製造された、小型低コストの量産品が用いられることが一般的である。
【００１０】
実証実験に用いる試作アクティブタグ装置は、顧客要求仕様に応じた様々な構成、すなわち多種少量の生産に対応できる柔軟性が求められ、通常は大型で非常に高コストなものとなる。システム開発側で標準的な仕様のアクティブタグ装置を用意しておき、顧客要求に応じた変更を施すことで多少なりともコスト低減は可能であるが、試作する種類が多くなれば対応するための負担は大きくなり、柔軟な対応が困難であるという課題がある。
【００１１】
本発明は、かかる従来技術の課題を解決するためになされたもので、その目的は、顧客毎に異なる要求仕様に起因する多種少量の生産に対しても、低コストで柔軟に対応することができるアクティブタグ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明によれば、外部情報を検出するセンサブロックおよび／または能動的な動作を行うアクチュエータブロックと、外部機器との無線通信を行う無線通信ブロックと、装置全体を制御する制御ブロックと、装置を駆動するための電源ブロックを備えたアクティブタグ装置であって、前記センサブロックおよび／または前記アクチュエータブロックと、前記無線通信ブロックと、前記制御ブロックと、前記電源ブロックはそれぞれ個別の基板に形成することを特徴とするアクティブタグ装置が得られる。
【００１３】
本発明によれば、外部情報を検出するセンサブロックおよび／または能動的な動作を行うアクチュエータブロックと、外部機器との無線通信を行う無線通信ブロックと、装置全体を制御する制御ブロックと、装置を駆動するための電源ブロックを備えたアクティブタグ装置であって、前記センサブロックおよび／または前記アクチュエータブロックと、前記無線通信ブロックと、前記制御ブロックと、前記電源ブロックとの中から選択する複数のブロックを組み合わせて少なくとも２つ以上の基板に形成し、前記複数のブロックの数よりも前記基板の数が少なくなるよう構成することを特徴とするアクティブタグ装置が得られる。
【００１４】
本発明によれば、前記センサブロックおよび／または前記アクチュエータブロックと、前記無線通信ブロックと、前記制御ブロックと、前記電源ブロックは、それぞれコネクタおよび／またはケーブルを介して接続することを特徴とするアクティブタグ装置が得られる。
【００１５】
本発明によれば、前記センサブロックおよび／または前記アクチュエータブロックと、前記無線通信ブロックと、前記制御ブロックと、前記電源ブロックについて、前記コネクタおよび／または前記ケーブルの形状とピンアサインをそれぞれ統一するよう構成することを特徴とするアクティブタグ装置が得られる。
【００１６】
本発明によれば、前記基板は、それぞれ個別の筐体に収容して構成することを特徴とするアクティブタグ装置が得られる。
【００１７】
本発明によれば、前記基板は、同一の筐体に収容して構成することを特徴とするアクティブタグ装置が得られる。
【００１８】
本発明によれば、前記筐体は、前記無線通信を妨げない部位に電磁遮蔽材を備えることを特徴とするアクティブタグ装置が得られる。
【００１９】
本発明は、アクティブタグ装置に要求される諸機能を、それぞれの機能を備えるブロック間をコネクタやケーブルで接続して組み合わせることにより実現するよう構成したものであり、センサ、アクチュエータ、無線通信、制御、電源等の機能を備えるブロックを適宜選択して組み合わせることにより、顧客毎に異なる要求仕様に対しても柔軟に対応することが可能となる。
【００２０】
また、ブロックの選択だけでは最適化できない細かな設計事項についても、該当するブロックのみに変更を加えることで対応が可能であるため、仕様変更の幅が広がり、多種少量の試作が容易になるとともに、試作やコンサルティングに要するコストを低減することが可能となる。
【００２１】
本発明では、組み合わされる例が多かったり、部材を共有するような機能ブロック同士を選択して予め少なくとも２つ以上の基板に形成しておくことで、顧客の要求仕様を満たすために必要な各機能ブロックの数よりも基板数を少なくすることができるため、アクティブタグ装置のコストを低減することが可能となる。
【００２２】
本発明では、基板を新規に設計する必要がある場合であっても、各ブロック間を接続するコネクタやケーブルの形状とピンアサインをそれぞれ統一しておくことで、装置内でのブロックの交換が容易になり、制御部のソフトウェア（ファームウェア）を変更する程度で、容易に所望の機能を得ることも可能となる。
【００２３】
本発明では、各ブロックと基板構成の自由度が高いため、仕様変更の柔軟性を重視する場合は各基板を個別に筐体（ケース）に収め、変更が少なくコストを重視する場合は、全ての基板を単一の筐体に収めるといった構成を適宜選択することが可能である。
【００２４】
本発明では、各機能ブロックを個別の基板に形成してから組み合わせるため、装置全体として後からＥＭＩ（Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）対策を施すことが難しい場合がある。従って、それぞれの筐体に予め電磁遮蔽材を配置することにより、ブロックを組み合わせた後のＥＭＩ対策が不要となる。なお、無線通信ブロックでは、アンテナの周囲には電磁遮蔽材を配さないようにして、無線通信を妨げない構成とする必要がある。
【発明の効果】
【００２５】
以上説明したように、本発明によれば、アクティブタグ装置に要求される諸機能を、それぞれの機能を備えるブロック間をコネクタやケーブルで接続して組み合わせることにより実現するよう構成することにより、顧客毎に異なる要求仕様に起因する多種少量の生産に対しても、低コストで柔軟に対応することができるアクティブタグ装置の提供が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明による実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００２７】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明によるアクティブタグ装置の、第１の実施の形態を示すブロック図である。
【００２８】
電源ブロック１は基板３０に形成し、筐体３３に収める。制御ブロック２と無線通信ブロック３はコネクタ７で接続した上で基板３１に形成し、筐体３４に収める。センサブロック４とアクチュエータブロック５も同様にコネクタ７で接続した上で基板３２に形成し、筐体３５に収める。各ブロック間はケーブル６またはコネクタ７で接続する。
【００２９】
本実施の形態は、組み合わされる例が多かったり、部材を共有するような機能ブロック同士を選択して予め少なくとも２つ以上の基板に形成しておくことで、顧客の要求仕様を満たすために必要な各機能ブロックの数よりも基板数を少なくした構成であり、アクティブタグ装置のコストを低減する効果がある。
【００３０】
本実施の形態で用いるケーブル６とコネクタ７は、装置内でのブロックの交換を容易にするため、各機能ブロック毎に形状とピンアサインをそれぞれ統一することが好ましい。
【００３１】
基板３０、３１、３２をそれぞれ収める筐体３３、３４、３５は、各機能ブロックと基板からの放射電磁波が、他の機能ブロックと電磁干渉を起こさないよう、内部に電磁遮蔽材の薄層（図示せず）を配するか、筐体自体を電磁遮蔽性を有する材質で構成することが好ましい。その際、無線通信ブロック３では、無線通信を妨げないように、アンテナ（図示せず）の周囲には電磁遮蔽材を配さないよう構成する。
【００３２】
電源ブロック１は、他の機能ブロックに必要な電力を供給できる各種電源を用いることが可能であり、アルカリ乾電池やリチウム電池等の一次電池、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池等の二次電池、太陽電池、燃料電池、またはそれらを組み合わせたもの、或いは電源回路のみを内蔵させて外部のＡＣ電源やＤＣ電源を利用するもの等、顧客の要求仕様等により適宜選択することができる。
【００３３】
制御ブロック２は、従来のアクティブタグと同様の構成を用いれば良い。すなわち、センサブロック４からの信号を受け、無線通信ブロック３との間で信号の送受信を制御する機能を有するものであれば良い。また、アクチュエータブロック５を備える構成では、その動作の制御も行うことができる。
【００３４】
無線通信ブロック３は、利用する無線通信の仕様によって各種の構成をとることができる。すなわち、無線ＬＡＮ、特定小電力無線、微弱無線、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＷｉｒｅｌｅｓｓＵＳＢ等、無線センサネットワークに利用される各種通信仕様で構成された機能ブロックを、顧客の要求仕様に応じて適宜選択して用いることができる。
【００３５】
センサブロック４は、温度センサ、湿度センサ、照度センサ、電力センサ、光センサ、圧力センサ、加速度センサ、人感（赤外線）センサ等、顧客の要求仕様に応じ、目的とする検出対象によって各種のセンサを適宜選択および組み合わせて用いることができる。
【００３６】
アクチュエータブロック５は、外部に対して能動的な動作を行う機能を有するものであり、外部機器の電源スイッチの入／切や出力レベルの調整、呼び出し音を発するブザーやスピーカ、警告表示や警報ランプ、外部への出力が可能なデータの蓄積（データロガー）等、顧客の要求仕様に応じて適宜選択して用いることができる。
【００３７】
（第２の実施の形態）
本実施の形態は、図１に示す第１の実施の形態を、予め接続した制御ブロック２と無線通信ブロック３、センサブロック４とアクチュエータブロック５をそれぞれ個別の基板に形成するものである。その他の構成は第１の実施の形態と同様であるため説明は省略する。
【００３８】
第１の実施の形態に示すように基板を共有する場合よりも、コスト低減の効果は減少するが、機能ブロックをより柔軟に組み合わせることができるため、顧客の要求仕様等により両者を適宜選択することが望ましい。
【００３９】
（第３の実施の形態）
図２は、本発明によるアクティブタグ装置の、第３の実施の形態を示すブロック図である。
【００４０】
電源ブロック１１は基板３６に形成し、制御ブロック１２と無線通信ブロック１３はコネクタ１７で接続した上で基板３７に形成し、センサブロック１４とアクチュエータブロック１５も同様にコネクタ１７で接続した上で基板３８に形成し、基板３６、３７、３８は筐体３９に一体に収める。各ブロック間はケーブル１６またはコネクタ１７で接続する。
【００４１】
本実施の形態は、複数の基板３６、３７、３８を同一の筐体３９に収めるものであり、第１の実施の形態が仕様変更の柔軟性を重視する構成であるのに対し、本実施の形態は、仕様変更の柔軟性よりもコストを重視する場合に有利な構成である。
【００４２】
その他、各機能ブロックの構成、機能ブロックと基板の構成、ケーブル１６とコネクタ１７の形状とピンアサインを各機能ブロック毎にそれぞれ統一すること、筐体３９における電磁遮蔽材の構成は、第１の実施の形態と同様であるため説明は省略する。各構成は実証実験の要求事項等により適宜選択することができる。
【実施例】
【００４３】
以下、本発明による実施例について、図面を参照して説明する。
【００４４】
（実施例１）
図４は、本発明によるアクティブタグ装置の実施例１を示す概念図である。
【００４５】
店舗等の建屋５０の内部（広さは約２０ｍ×２０ｍ）に取り付けた照明器具５１、空調機器５３に対して、照度センサ付アクティブタグ装置５２、温湿度センサ付アクティブタグ装置５４によりそれぞれ照度、温湿度を計測し、建屋５０の外部に設置した親機５５に計測情報を送信するよう構成した。親機５５は通信回線により図示しない上位機に計測情報を送信し、上位機では集計や分析等を行った。
【００４６】
図５は、実施例１に用いたアクティブタグ装置の外観斜視図、図６は実施例１に用いたアクティブタグ装置の図５のＡ方向からの正面図、図７は実施例１に用いたアクティブタグ装置の図５のＢ方向からの正面図、図８は実施例１に用いたアクティブタグ装置の図５のＣ方向からの正面図、図９は実施例１に用いたアクティブタグ装置の図５のＤ方向からの正面図、図１０は実施例１に用いたアクティブタグ装置の図５のＥ方向からの正面図、図１１は実施例１に用いたアクティブタグ装置の図５のＦ方向からの正面図であり、電源ブロック６０、制御・無線通信ブロック６１、センサ・アクチュエータブロック６２、スイッチ６３で構成した。外形寸法は、縦×横が７０ｍｍ×７０ｍｍで、各機能ブロックの高さが電源ブロック６０で３５ｍｍ、制御・無線通信ブロック６１で２８ｍｍ、センサ・アクチュエータブロック６２で２０ｍｍであった。
【００４７】
アクティブタグ装置の電源ブロック６０は、５分に１回の計測を行って１年間の電池寿命を想定し、電池容量２０００ｍＡｈを得るために単三型高容量アルカリ乾電池２本を用い、スイッチ６３によって各ブロックへの電源供給の入／切を切り替えた。
【００４８】
制御・無線通信ブロック６１は、全体の制御機能と無線通信機能を同一の基板と筐体に収めたものである。１回あたりの送信データ量は約１００バイトで、建屋５０の広さから通信距離は３０ｍ以上とする必要があり、無線規格は転送レート２５０ｋｂｐｓで通信距離５０ｍ以上が確保できるＺｉｇｂｅｅ（登録商標）を用いた。送信時の消費電流は約６０ｍＡであった。
【００４９】
センサ・アクチュエータブロック６２は、照度センサ付アクティブタグ装置５２では照度センサ、温湿度センサ付アクティブタグ装置５４では温湿度センサを実装した。消費電流は約１０ｍＡであった。
【００５０】
なお、耐久性を考慮して、アクティブタグ装置の筐体は防塵防滴機構（ＩＰ５４仕様）として構成した。
【００５１】
（実施例２）
本発明による他の実施例として、物流倉庫内の保管状態のモニタリングと保管場所の検知への適用を行った（図示せず）。
【００５２】
物流倉庫内（広さは約２００ｍ×２００ｍ）の保管棚に収められた物品に、各々アクティブタグ装置を取り付け、管理者の許に設置した親機に計測情報を送信するよう構成した。
【００５３】
使用したアクティブタグ装置は、実施例１で用いた図５の基本構成と同様に電源ブロック、制御・無線通信ブロック、センサ・アクチュエータブロック、スイッチで構成した。
【００５４】
電源ブロックは、５分に１回の計測と１日１回の呼び出し動作を行って５年間の電池寿命を想定し、電池容量６０００ｍＡｈを得るために単二型リチウム電池を１本用い、スイッチ６３によって各ブロックへの電源供給の入／切を切り替えた。
【００５５】
制御・無線通信ブロックは、１回あたりの送信データ量は約２０バイトで、物流倉庫の広さから通信距離は３００ｍ以上とする必要があり、無線規格は転送レート２ｋｂｐｓで通信距離５００ｍ以上が確保できる特定小電力無線を用いた。送信時の消費電流は約３０ｍＡであった。
【００５６】
センサ・アクチュエータブロックは、物品の温度を検出する温度センサを実装するとともに、呼び出し動作を行うためのブザーとＬＥＤ表示灯を備え、温度センサの消費電流は約１０ｍＡ、ブザーの消費電流は約５０ｍＡであった。
【００５７】
以上、図面を用いて本発明の実施例を説明したが、本発明はこれら実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、部材や構成の変更があっても本発明に含まれる。すなわち、各機能ブロックは、１機能を１つの基板に形成しても、２種類以上の機能を同一基板に形成しても良く、筐体はコネクタで接続しても、ネジ止めするよう構成しても良い。また、各機能ブロックを収めた筐体は、基板の厚さ方向に積み重ねても、横方向に並べても良く、各部の寸法も顧客の要求仕様に対応するよう適宜定めることができる。更に、アクティブタグ装置は複数用いてセンサネットワークを構築することも、単体で無線計測機器として用いることも可能であることは言うまでもない。すなわち、当業者であれば当然なしえるであろう各種変形や修正もまた、本発明に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明によるアクティブタグ装置の、第１の実施の形態を示すブロック図。
【図２】本発明によるアクティブタグ装置の、第３の実施の形態を示すブロック図。
【図３】従来のアクティブタグ装置の例を示すブロック図。
【図４】本発明によるアクティブタグ装置の実施例１を示す概念図。
【図５】実施例１に用いたアクティブタグ装置の外観斜視図。
【図６】実施例１に用いたアクティブタグ装置の図５のＡ方向からの正面図。
【図７】実施例１に用いたアクティブタグ装置の図５のＢ方向からの正面図。
【図８】実施例１に用いたアクティブタグ装置の図５のＣ方向からの正面図。
【図９】実施例１に用いたアクティブタグ装置の図５のＤ方向からの正面図。
【図１０】実施例１に用いたアクティブタグ装置の図５のＥ方向からの正面図。
【図１１】実施例１に用いたアクティブタグ装置の図５のＦ方向からの正面図。
【符号の説明】
【００５９】
１、１１、２１、６０    電源ブロック
２、１２、２２    制御ブロック
３、１３、２３    無線通信ブロック
４、１４、２４    センサブロック
５、１５、２５    アクチュエータブロック
６１    制御・無線通信ブロック
６２    センサ・アクチュエータブロック
６３    スイッチ
６、１６    ケーブル
７、１７    コネクタ
２９    配線
３０、３１、３２、３６、３７、３８、４０    基板
３３、３４、３５、３９、４１    筐体
５０    建屋
５１    照明器具
５２    照度センサ付アクティブタグ装置
５３    空調機器
５４    温湿度センサ付アクティブタグ装置
５５    親機
【図１】
2010146322.tif 000003
【図２】
2010146322.tif 000004
【図３】
2010146322.tif 000005
【図４】
2010146322.tif 000006
【図５】
2010146322.tif 000007
【図６】
2010146322.tif 000008
【図７】
2010146322.tif 000009
【図８】
2010146322.tif 000010
【図９】
2010146322.tif 000011
【図１０】
2010146322.tif 000012
【図１１】
2010146322.tif 000013