(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
物品または物品を載せたパレットに装着され、前記物品または前記パレットの移動時に発生する振動エネルギーを電気エネルギーに変換してデータを無線送信する無線機と、
この無線機から送信されたデータを転送する中継端末と、
前記無線機から前記中継端末を介して送信されたデータを基に前記物品の移動履歴を管理するサーバ装置とを備え、
前記無線機は振動エネルギーを電気エネルギーに変換する発電部を有し、この発電部の共振周波数は２〜６Ｈｚであり、
フォークリフトで前記物品または前記パレットを移動する際に発生する鉛直方向の前記振動エネルギーを少なくとも用いて前記電気エネルギーを得ることを特徴とする物品管理システム。
【請求項２】
請求項１記載の物品管理システムにおいて、
前記発電部の共振方向が前記鉛直方向の振動エネルギーを少なくとも用いて振動発電できる方向となるように、前記無線機が前記物品または前記パレットに装着されていることを特徴とする物品管理システム。
【請求項３】
請求項１または２記載の物品管理システムにおいて、
前記無線機は、振動エネルギーを電気エネルギーに変換する前記発電部と、この発電部から供給される電力で動作する無線部とを備え、
前記無線部は、キャリアとなるクロックを発生する発振器と、前記データを予め記憶する記憶回路と、前記クロックを前記データで変調して無線送信するＲＦ回路とを備えることを特徴とする物品管理システム。
【請求項４】
請求項１または２記載の物品管理システムにおいて、
前記無線機は、振動エネルギーを電気エネルギーに変換する前記発電部と、この発電部から供給される電力で動作する無線部とを備え、
前記無線部は、前記データを予め記憶する記憶回路と、この記憶回路から前記データを読み出し、データを読み出したときだけパルスの有無によって無線送信するパルス通信回路とを備えることを特徴とする物品管理システム。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の物品管理システムにおいて、
前記無線機から送信されるデータは、無線機を一意に識別するための無線機ＩＤを含むことを特徴とする物品管理システム。
【請求項６】
請求項５記載の物品管理システムにおいて、
前記サーバ装置は、
前記物品の情報と前記無線機ＩＤとを対応付けて記憶する記憶手段と、
前記無線機から前記中継端末を介して送信されたデータを基に、前記物品の情報として、移動中または静止中を示す移動履歴情報を前記記憶手段に記録する移動履歴管理手段とを備えることを特徴とする物品管理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＲＦＩＤの技術を利用して物品の移動履歴を管理する物品管理システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、物流において、流通拠点間の出荷情報や着荷情報を効率的に管理することを目的として、物品をトラッキングするシステムが提案されている。また、在庫の長期滞留を防止することを目的として、倉庫内での物品移動履歴の管理が注目されている。例えば、物品に無線タグ（ＲＦＩＤ：Radio Frequency Identification）を装着し、リーダからの電波により無線タグを駆動させ、無線タグの情報を読み取るシステムが提案されている（非特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】“ＲＦＩＤの基礎”，一般社団法人日本自動認識システム協会，２０１３年４月１日，＜http://www.jaisa.jp/about/pdfs/20130401RFID.pdf＞
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来のシステムでは、リーダの読み取り可能距離が数ｍ程度と短く、また読み取り成功率も低いため、信頼性確保のためのバックアップ手段が必要となり、追加コストが発生するという課題があった。一方、電池で駆動するアクティブ無線タグを用いた場合には、読み取り可能距離は増大するが、電池交換が必要となり、タグの管理と保守コストが課題となっていた。
以上のように、従来の無線タグを用いた物品管理システムは、信頼性や管理、保守コストの制約から、世の中に広く普及するには至っていなかった。
【０００５】
本発明は、以上の問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、読み取り信頼性を維持しながら、管理、保守コストを低減した、物品管理システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の物品管理システムは、物品または物品を載せたパレットに装着され、前記物品または前記パレットの移動時に発生する振動エネルギーを電気エネルギーに変換してデータを無線送信する無線機と、この無線機から送信されたデータを転送する中継端末と、前記無線機から前記中継端末を介して送信されたデータを基に前記物品の移動履歴を管理するサーバ装置とを備え、前記無線機は振動エネルギーを電気エネルギーに変換する発電部を有し、この発電部の共振周波数は２〜６Ｈｚであり、フォークリフトで前記物品または前記パレットを移動する際に発生する鉛直方向の前記振動エネルギーを少なくとも用いて前記電気エネルギーを得ることを特徴とするものである。
また、本発明の物品管理システムの１構成例は、前記発電部の共振方向が前記鉛直方向の振動エネルギーを少なくとも用いて振動発電できる方向となるように、前記無線機が前記物品または前記パレットに装着されていることを特徴とするものである。
【０００７】
また、本発明の物品管理システムの１構成例において、前記無線機は、振動エネルギーを電気エネルギーに変換する前記発電部と、この発電部から供給される電力で動作する無線部とを備え、前記無線部は、キャリアとなるクロックを発生する発振器と、前記データを予め記憶する記憶回路と、前記クロックを前記データで変調して無線送信するＲＦ回路とを備えることを特徴とするものである。
また、本発明の物品管理システムの１構成例において、前記無線機は、振動エネルギーを電気エネルギーに変換する前記発電部と、この発電部から供給される電力で動作する無線部とを備え、前記無線部は、前記データを予め記憶する記憶回路と、この記憶回路から前記データを読み出し、データを読み出したときだけパルスの有無によって無線送信するパルス通信回路とを備えることを特徴とするものである。
【０００８】
また、本発明の物品管理システムの１構成例において、前記無線機から送信されるデータは、無線機を一意に識別するための無線機ＩＤを含むことを特徴とするものである。
また、本発明の物品管理システムの１構成例において、前記サーバ装置は、前記物品の情報と前記無線機ＩＤとを対応付けて記憶する記憶手段と、前記無線機から前記中継端末を介して送信されたデータを基に、前記物品の情報として、移動中または静止中を示す移動履歴情報を前記記憶手段に記録する移動履歴管理手段とを備えることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、データの読み取り信頼性を維持しながら、システムの管理作業および保守コストを低減した物品管理システムを提供することができる。特に、本発明では、無線機の発電部の共振周波数を２〜６Ｈｚに設定することで、物品をフォークリフトで輸送する場合に効率的に発電エネルギーを得ることができ、物品のフォークリフト輸送に適したシステムを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る物品管理システムの構成を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る物品管理システムの無線機の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る物品管理システムのサーバ装置の構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係る物品管理システムの別の構成を示す図である。
【図５】フォークリフトでパレットを持ち上げて移動させた時の振動の周波数解析結果を示す図である。
【図６】フォークリフトでパレットを持ち上げて移動させた時の各方向の平均加速度を計測した結果を示す図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態に係る無線機の無線部の構成を示すブロック図である。
【図８】本発明の第３の実施の形態に係る無線機の無線部の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
［第１の実施の形態］
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の第１の実施の形態に係る物品管理システムの構成を示す図である。物品管理システムは、物品１００に装着され、物品１００の移動時に発生する振動エネルギーを電気エネルギーに変換してデータを無線送信する無線機１と、無線機１から送信されるデータを転送する中継端末２と、無線機１から送信されるデータを基に物品１００の移動履歴を管理するサーバ装置４とから構成される。
【００１２】
本実施の形態では、トラック輸送中の物品１００の移動履歴を管理する例について説明する。図１に示すように、トラック１０１の荷台１０２内の物品１００には、無線機１が装着されている。図２に無線機１の構成を示す。無線機１は、発電部１０と、蓄電部１１と、無線部１２と、アンテナ１３とから構成されている。
【００１３】
発電部１０は、機械的な振動エネルギーを電気エネルギーに変換する素子（振動発電素子）である。発電部１０の例としては、電磁誘導型の振動発電素子、静電誘導（エレクトレット）型の振動発電素子、圧電素子、磁歪素子を用いた振動発電素子などが知られている。
蓄電部１１は、発電部１０で発生した電気エネルギーを蓄積する。発電部１０で得られる電気エネルギーは微小なので、このエネルギーを蓄電部１１に一旦蓄えて、無線部１２に必要な電力を供給できるようにする。
【００１４】
無線部１２は、蓄電部１１から供給される電力で動作し、データをアンテナ１３から無線送信する。無線部１２から送信されるデータには、例えば無線機１を一意に識別するための無線機ＩＤが含まれる。
【００１５】
また、無線機１の近傍、具体的にはトラック１０１の荷台１０２内には、中継端末２が設置されている。中継端末２は、無線機１の送信可能範囲内に設置される必要がある。中継端末２は、携帯端末用の無線回線（携帯電話回線等）を介してネットワーク３に接続できるようになっている。すなわち、無線機１からのデータを受信すると、中継端末２は、受信したデータをネットワーク３を介してサーバ装置４宛に送信する。なお、無線機１にセンサを搭載し、センサデータを収集して、無線機ＩＤと共にセンサデータを送信する構成としてもよい。
【００１６】
次に、実際の動作について説明する。トラック１０１の荷台１０２内の物品１００に装着された無線機１に輸送時の振動が加わると、無線機１の発電部１０が振動発電し、蓄電部１１に電気エネルギーが蓄積される。このエネルギーを用いて、無線部１２が動作し、データが送信される。物品１００（トラック１０１）が静止している時には発電は行われず、無線機１はデータを送信しない。
【００１７】
図３にサーバ装置４の構成を示す。サーバ装置４は、受信部４０と、記憶部４１と、移動履歴管理部４２と、キーボード等の入力部４３と、液晶ディスプレイ等の表示部４４とから構成される。このようなサーバ装置４は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、記憶装置及びインタフェースを備えたコンピュータと、これらのハードウェア資源を制御するプログラムによって実現することができる。ＣＰＵは、記憶装置に格納されたプログラムに従って本実施の形態で説明する処理を実行する。
【００１８】
サーバ装置４の記憶部４１には、物品１００の情報（例えば物品１００を一意に識別するためのＩＤ、移動履歴情報、物品名、送り主、送り先、発送日時、送達日時など）と物品１００に装着された無線機１の無線機ＩＤとが対応付けられて記憶されている。
【００１９】
サーバ装置４の移動履歴管理部４２は、無線機１からのデータを受信できなかった場合、対応する無線機ＩＤを受信できなかった物品１００の現在時刻の移動履歴情報を、「静止中」を示す値にする。また、移動履歴管理部４２は、受信部４０が中継端末２から転送された無線機１のデータを受信すると、このデータに含まれる無線機ＩＤに対応する物品１００の現在時刻の移動履歴情報を、「移動中」を示す値にする。こうして、物品１００の移動履歴を示す時系列の情報を記録することができ、物品１００の移動履歴を把握することができる。また、移動履歴管理部４２は、オペレータによる入力部４３の操作に応じて、オペレータから要求された物品１００の情報を表示部４４に表示させることができる。
【００２０】
以上のように、図１の例によれば、無線機１の電池交換が不要となるため、システムの管理作業および保守コストを低減した物品管理システムを提供することができる。
【００２１】
次に、本実施の形態の別の例について説明する。図４は物品管理システムの別の構成を示す図であり、図１と同一の構成には同一の符号を付してある。図１の例では、トラック輸送中の振動を使って振動発電を行ったが、図４の例は、フォークリフト１０３でパレット１０４を持ち上げて移動させた時の振動を用いて発電を行い、無線部１２を動作させてデータを送信させる構成である。
【００２２】
図４の例の無線機１の装着方法としては、無線機１をパレット１０４に装着する方法と、無線機１をパレット１０４上の個々の物品１００に装着する方法とがある。装着方法は、ユーザの管理要件に合わせて最適な方法を選択すればよい。
【００２３】
無線機１とサーバ装置４の構成は、図２、図３で説明したとおりである。中継端末２は、例えばフォークリフト１０３に取り付けるようにすればよい。
サーバ装置４の動作は図１の例で説明したとおりであり、サーバ装置４側で物品１００の移動履歴を時系列で記録することにより、物品１００の移動履歴を把握することができる。
【００２４】
図５にフォークリフト１０３でパレット１０４を持ち上げ、移動させた時の振動周波数を解析した結果を示す。図５によると、パレット１０４には、２〜６Ｈｚにピーク周波数を有する振動が加わることが分かる。したがって、効率的に振動発電を行うためには、発電部１０の共振周波数は、２〜６Ｈｚであることが望ましい。発電部１０として、電磁誘導型の振動発電素子、静電誘導型の振動発電素子、圧電素子型の振動発電素子、磁歪素子型の振動発電素子のいずれを用いる場合でも、外部からの振動に応じて共振し、揺れ続ける部材の共振周波数で発電部１０の共振周波数が決まる。
【００２５】
図６（Ａ）にフォークリフト１０３でパレット１０４を持ち上げ、移動させた時の各方向の平均加速度を計測した結果を示す。ここでは、図６（Ｂ）に示すように、Ｚ軸方向を鉛直方向、Ｚ軸方向と垂直な２方向をＸ軸方向、Ｙ軸方向としている。図６（Ａ）によると、Ｚ軸方向（鉛直方向）の平均加速度が大きく、鉛直方向の振動エネルギーを用いるのが望ましい。そこで、例えば発電部１０の振動検出感度が高い共振方向を示すマークを無線機１の筐体に設けておき、発電部１０の共振方向が鉛直方向と並行になるなるように無線機１をパレット１０４または物品１００に装着すれば、鉛直方向の振動エネルギーを用いて効率的に発電することができる。
【００２６】
以上のように、図４の例によれば、無線機１の電池交換が不要となるため、システムの管理作業および保守コストを低減した物品管理システムを提供することができる。特に、発電部１０の共振周波数を２〜６Ｈｚに設定するとともに鉛直方向の振動エネルギーを用いることで、物品１００をフォークリフト１０３で輸送する場合に効率的に発電エネルギーを得ることができ、フォークリフト輸送に適したシステムを実現することができる。
【００２７】
［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。本実施の形態は、第１の実施の形態の無線機１の無線部１２の具体的な構成を説明するものである。図７（Ａ）、図７（Ｂ）は無線部１２の構成を示すブロック図である。
【００２８】
図７（Ａ）に示す無線部１２の構成は従来から知られている構成である。この無線部１２は、マイクロコンピュータ（以下、マイコンと略する）１２０と、マイコン１２０に駆動用のクロックを供給する発振器１２１と、ＲＦ（Radio Frequency ）回路１２２とから構成される。
【００２９】
マイコン１２０は、無線機１の蓄電部１１から電力の供給を受けると、内部のメモリに記憶された無線機ＩＤ等のデータを読み出して、このデータ（Ｄａｔａ）とキャリアとなるクロック（ＣＬＫ）とを出力する。ＲＦ回路１２２は、クロック（ＣＬＫ）をデータ（Ｄａｔａ）で変調してアンテナ１３から無線送信する。
受信側の中継端末２では、ＲＦ回路１２２から送信された電波を復調して、データ（Ｄａｔａ）を取り出せばよい。
【００３０】
一方、図７（Ｂ）は本実施の形態で用いる無線部１２の構成を示すブロック図である。この無線部１２は、ＲＦ回路１２２と、ＲＦ回路１２２にキャリアとなるクロック（ＣＬＫ）を供給する発振器１２３と、無線機ＩＤ等のデータ（Ｄａｔａ）を予め記憶する記憶回路１２４とから構成される。
【００３１】
この例では、マイコンを用いず、無線送信に必要なクロック（ＣＬＫ）を発振器１２３から直接供給する。記憶回路１２４の例としては、不揮発性メモリやハードワイヤード回路がある。ＲＦ回路１２２は、発振器１２３から出力されるクロック（ＣＬＫ）を記憶回路１２４から読み出したデータ（Ｄａｔａ）で変調してアンテナ１３から無線送信する。
【００３２】
図７（Ｂ）の例では、マイコンを使用しないことにより、無線部１２の起動時の消費電力を数十ｍＷから数十μＷに低減できるため、より少ない発電量で無線機１の駆動が可能となる。したがって、無線機１の消費電力の低減により、発電部１０および蓄電部１１を小型化することが可能となり、システムの適用範囲を拡大することができる。
【００３３】
［第３の実施の形態］
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。本実施の形態は、第１の実施の形態の無線機１の無線部１２の別の構成を説明するものである。本実施の形態の無線部１２の構成を図８に示す。本実施の形態の無線部１２は、記憶回路１２４と、パルス通信回路１２５とから構成される。
【００３４】
記憶回路１２４については第２の実施の形態で説明したとおりである。パルス通信回路１２５は、記憶回路１２４からデータ（Ｄａｔａ）を読み出す。このパルス通信回路１２５は、キャリア（搬送波）と称される連続して出力される周波数信号を用いずに、パルスの有無によって０（パルス無し）／１（パルス有り）の符号を送信する回路である。記憶回路１２４に記憶されているデータ（Ｄａｔａ）を送信するには、パルス通信回路１２５の内部でデータ（Ｄａｔａ）を０／１の信号に符号化すればよい。
【００３５】
パルス通信回路１２５は、記憶回路１２４からデータ（Ｄａｔａ）を読み出した時にだけ高速に起動するリング発振器（不図示）を備え、データ（Ｄａｔａ）を無線信号に変換してアンテナ１３から送信する。パルス通信回路１２５は、送信する信号が有る時だけパルス生成のためのリング発振器が起動するので、低消費電力である。
【００３６】
以上のように、本実施の形態によれば、無線機１の消費電力を低減できるため、発電部１０および蓄電部１１を小型化することが可能となり、システムの適用範囲を拡大することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明は、物品の移動履歴を管理する技術に適用することができる。
【符号の説明】
【００３８】
１…無線機、２…中継端末、３…ネットワーク、４…サーバ装置、１０…発電部、１１…蓄電部、１２…無線部、１３…アンテナ、１００…物品、１０１…トラック、１０２…荷台、１０３…フォークリフト、１０４…パレット、１２０…マイクロコンピュータ、１２１，１２３…発振器、１２２…ＲＦ回路、１２４…記憶回路、１２５…パルス通信回路。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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