(57)【要約】【課題】  トンネル壁面や路側帯付近にセンサを設置し、該センサのデータを高速で通過する車両で受信する高速通信システムを提供する。【解決手段】  所定の測定範囲において測定値がリニアな電圧として取り出せるように設定した複数のセンサと、これらセンサの出力を送信データとして送信し、アンテナに接続され、ＣＰＵを内蔵する複数の送信機と、この送信機からの送信電波を受信する受信機で高速無線測定システムを構成し、前記送信機は、自身のＩＤデータと前記複数のセンサからＣＰＵが取得したデータを一括して送信すること、前記複数の送信機に接続されたアンテナとアンテナの中間点においては、前記受信機が前記送信データをデータとして取り込まないように前記送信機の出力を設定するようにした。【選択図】  図１
2007233458.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の測定範囲において測定値がリニアな電圧として取り出せるように設定した複数のセンサと、これらセンサの出力を送信データとして送信し、アンテナに接続され、ＣＰＵを内蔵する複数の送信機と、この送信機からの送信電波を受信する受信機で構成された高速無線測定システムであって、前記送信機は、自身のＩＤデータと前記複数のセンサからＣＰＵが取得したデータを一括して送信すること、前記複数の送信機に接続されたアンテナとアンテナの中間点においては、前記受信機が前記送信データをデータとして取り込まないように前記送信機の出力を設定することを特徴とする高速無線測定システム。
【請求項２】
請求項１に記載の高速無線測定システムにおいて、前記送信機のＣＰＵがセンサの種類を判別する判別手段を持ち、この判別手段によって前記送信機に内蔵されたＣＰＵ内部にあらかじめ組み込まれたファイームウェアによって前記センサからのデータ処理のキャリブレーションを実行することを特徴とする高速無線測定システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トンネルや道路など特定軌道に沿って設置された異なるタイプのセンサから発射する無線で搬送するデータを、例えば、時速３００ｋｍで受信できる高速無線通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、非接触ＩＣカードなどでは輻輳制御機能を使って複数タグが同一領域に入っても衝突を防止して問題を回避していた。前記輻輳制御機能には読み取り装置に用意されるアルゴリズムを使って論理的に認識の順番を決めたり、パルススロット方式で早い者勝ちで有限数のスロットに割り当てたりしていた。
【０００３】
例えば、識別無線タグにおいて、コイルとコンデンサからなるＬＣ共振回路と通信を行うとき複数の信号から混信せず個別の信号を認識させる衝突防止手段および情報記憶手段と制御手段との構成において、識別無線タグに信号を識別する識別衝突防止手段を設けているため、情報記憶手段に記憶された識別データを混信させることなく識別無線タグ読み取り装置に送信することが出来るので、多数の識別できる識別無線タグを形成する技術が知られている。（特許文献１）
【０００４】
また、リーダライタとＩＣカードとの通信において、衝突を防止すると共に、通信の効率化、高速化を図る目的で、ＩＣカードを識別するために、メモリに個別情報及び当該ＩＣカードの属性を示す属性情報を記憶し、制御手段は、前記メモリに記憶された前記ＩＣカードの個別情報及び属性情報を前記通信の衝突のための識別子として利用する技術も知られている。（特許文献２）
【０００５】
更に、荷物の物流過程における環境からの影響を簡単に確認し、品質保証を行う目的で、中央演算装置ＣＰＵ、データキャリアに複数のセンサ、Ａ／Ｄ変換手段、メモリ手段、リアルタイムクロック、赤外線データ通信インターフェースを使い、前記複数のセンサからの出力をシグナルコンディショナを介して前記Ａ／Ｄ変換手段によりデジタル信号に変換してから前記ＣＰＵでデータ処理を行い、必要に応じて前記メモリ手段からデータを読み出す技術も知られている。（特許文献３）
【０００６】
しかし、上記のいずれの特許文献１〜３においても、センサを接続したデータキャリアからの高速読み出し技術（例えば時速３００ｋｍ）についての開示や示唆は無い。
【特許文献１】特開２００１−１３４７２９号公報
【特許文献１】特開２００５−０８４９２６号公報
【特許文献１】特開２０００−３０２２１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
解決しようとする問題点は、高速通信、例えば新幹線のように時速３００ｋｍ以上のスピードで走行する車両に読み取り装置を搭載し、トンネル内に設けた発信装置からの電波を受信するような場合には、前記発信装置が高速受信に必要な電波を出していたのでは輻輳制御に時間がかかり、前記発信装置からのデータを確実に受信することが難しかった。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、センサで測定したデータを高速無線通信するために、所定の測定範囲において測定値がリニアな電圧として取り出せるように設定した複数のセンサと、これらセンサの出力を送信データとして送信し、アンテナに接続され、ＣＰＵを内蔵する複数の送信機と、この送信機からの送信電波を受信する受信機で構成された高速無線測定システムであって、前記送信機は、自身のＩＤデータと前記複数のセンサからＣＰＵが取得したデータを一括して送信すること、前記複数の送信機に接続されたアンテナとアンテナの中間点においては、前記受信機が前記送信データをデータとして取り込まないように前記送信機の出力を設定するようにした。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の高速無線測定システムは、トンネルや高速道路などの軌道が固定されている場所において、複数のセンサからのデータを送信機でバンドルし、これらバンドルデータを前記送信機のＩＤデータと一緒にふたつのアンテナから送信することにより確実に高速無線通信出来るので、例えば時速３００ｋｍで走行する新幹線や時速１５０ｋｍで走行する高速道路点検車両などに受信機を設置することによってトンネルや高速道路のメンテナンスデータの収集と異常箇所へのフィードバックが短時間で実施出来るようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の説明において、同一機能を有するものは同一の符号とし、その繰り返しの説明は省略する。
【００１１】
図１は、高速道路等のトンネルにおけるデータ測定の設置例を示している。トンネル内壁９には、トンネル内壁亀裂１０を挟んで鉄板２とプローブ３が取り付けられ、プローブ３から発信する電波で鉄板２に渦電流が発生し、該渦電流をプローブ３で検出し、送信機１にてデータ処理することにより鉄板２とプローブ３の距離を測定し、距離データとして送信機１内部にキャッシュされ、送信機１の送信タイミングに合わせて送信アンテナ４から無線送信されている。
【００１２】
前記距離データを搬送する無線電波は、測定器搭載車両５が通過する時に受信アンテナ６から受信機７にて受信され、受信データとしてＰＣ８に送られてデータ処理される。
【００１３】
図２は、送信機１の機能ブロック図である。ここでは、鉄板２に発生した渦電流をプローブ３で検出し、コネクタ３ａを経由して送信側ＣＰＵ１１に測定データを送出している。コネクタ３ａには、プローブ３からの測定データ以外に、３つの端子を持っていて、この３ビット端子をクローズ（接地）あるいはオープン（開放）することにより、３ビット全てオープン以外の７通りのプローブＩＤを生成している。前記プローブＩＤを送信側ＣＰＵ１１が検出することによりあらかじめ送信側ＣＰＵ１１にインストールしてあるプローブのプロファイルを使って送信機１の出力データレベルにおいてリニアに補正することが可能となっている。
【００１４】
これにより、渦電流センサだけでなく、異なる種類のセンサ、例えば温度センサ、湿度センサ、水位センサなどを送信側ＣＰＵ１１に接続しても、必要な校正（例えばゼロ点のキャリブレーションなど）が適切に行われるので、受信機７側では余計な計算をしなくとも高速な処理が可能となるので、例えば送信機１側にアラーム表示を設けることにより、送信側ＣＰＵ１１に設定した基準値を超えるようなデータを検出したら、前記アラーム表示を設定する信号を送信することにより前記基準値を超えるデータを送信した送信機１に目印を付けることも可能である。
【００１５】
送信側ＣＰＵ１１にはメモリ１２が接続されており、複数プローブ３からのデータを一時的に保存しておいて、全てのデータが揃った段階で送信側ＣＰＵ１１からまとめて送信ＲＦ回路１３にデータを一括送出することにより、個々のプローブ３からのデータを単独で送信する場合に較べて全てのセンサからのデータ送信を完了するまでのサイクル所要時間が短くなっている。
【００１６】
ここで、メモリ１２はキャッシュメモリとしての利用以外に、複数データを蓄積することにより、送信側ＣＰＵ１１で加工すれば、例えば温度であれば所定時間（例えば３時間）毎の平均温度や最高／最低温度などを送信することも可能である。
【００１７】
また、図２では送信ＲＦ回路１３とアンテナ４は実線ではひとつずつしか記載していないが、点線で表示したように、これを複数ペアにして、異なる周波数で同時発信することにより様々な電波環境、あるいは測定器搭載車両５スピードに対応することが出来るようになる。
【００１８】
つまり、測定器搭載車両５のスピードが２００ｋｍを超えて、受信のエラーレートが高くなる場合においてでも、複数の搬送波周波数を使えば、送信機１に前記複数の搬送波周波数に合わせた各一対のアンテナとＲＦ回路を取り付けることにより、周波数ホッピングを使って同時に複数周波数で同一信号を送信することが考えられる。こうすれば、複数同時発信するアンテナから受信した複数データを照合することにより正しいデータが抽出出来るので、測定器搭載車両が例えば３００ｋｍ以上の高速で走行しても確実にデータを受信することができるようになる。
【００１９】
図３は、受信機７の機能ブロック図である。アンテナ６で受信した電波を受信ＲＦ回路１４で復調して、受信側ＣＰＵ１５で信号を中間処理し、ケーブル接続したＰＣ８でデータ処理および画面表示する流れである。
【００２０】
実線ではアンテナ６はひとつしか図示していないが、点線で示すアンテナ６のように複数のアンテナと受信ＲＦ回路１４を備えることにより受信の正確度を高めることが出来る。
【００２１】
つまり、測定器搭載車両５のスピードが２００ｋｍを超えて、受信のエラーレートが高くなる場合においてでも、複数のアンテナを使えば、送信機１のアンテナ４から発射される電波を複数回受信するチャンスが生まれるので、より受信する確率が高くなる。また、前述のように、送信側で複数の搬送波周波数を使った周波数ホッピングを使えば近傍スプリアスなどの影響も低減できるので更に受信の正確度が高まる。
【００２２】
上記において、受信側ＣＰＵ１５では信号の中間処理のみで、データ内容はスルーで通していたが、受信側メモリ１６に例えばフラッシュメモリーなどを使って一時保存しておいて、あとからＰＣ８に接続して受信側メモリ１６の保存データをＰＣ８に送信する方法も考えられる。
【００２３】
また、各プローブ３などのセンサからの情報を送信側メモリ１２に一定量（例えば１００回分）蓄積して、その中の最大値、最小値などを送信側ＣＰＵ１１で計算しておいて、定期的にこれらのデータも受信機７に送信することも考えられる。これは、例えば、高速巡航でデータを採取した後に、異常が見られたプローブ３などの特定センサの詳細データを取得することにより高度な調査が出来るようにするためである。
【００２４】
上記の例では高速道路のトンネルを想定しているが、これは鉄道のトンネルでも同様であるし、またトンネルに限定せず、高速道路や一般道の路側領域に送信機やセンサを設置しても同様のシステムが使える。
【００２５】
更に、上記においては、受信機７が送信機１からのデータを受信して、それらデータを受信側ＣＰＵ１５で分析した結果、異常な箇所を特定していたが、あらかじめ送信側ＣＰＵ１１に判断基準データを備えさせることにより、各送信機１で異常判断をさせることも考えられる。この場合、前記判断基準データは送信機１を設置する前にあらかじめ送信側ＣＰＵ１１あるいは送信側メモリ１２に設定しておいても良いし、設置後に送信機１を使ってデータ送信しても良い。
【００２６】
また、上記において、センサを取り付ける場所がトンネルでは無く、マンションの亀裂部などに取り付けて定期的な計測を行うことも考えられる。この場合には、指向性の高いアンテナを使えば、高い位置にある亀裂の計測データを取得することが容易になるし、マンションのベランダ部にある亀裂を測定する場合でも、回転手段を持たせたアンテナだけを上から下に昇降させるだけで計測が可能となり、いちいち係員がマンションの部屋に立ち入る必要も無いので、住民のプライバシーを損なうことなく亀裂測定を行うことが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明の高速無線測定システムを鉄道や高速道路のトンネルあるいは高速道路の路側帯に敷設することにより、トンネル内の亀裂や温度湿度などを定期的に管理することができるので、不測の事故が未然に防げるし、鉄道のトンネルにおいてはより高速な新幹線あるいはリニアモーターによる高速鉄道車両の運行を安全に実施できるので高速輸送システムの発展に寄与出来る。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】高速道路等のトンネルにおけるデータ測定の設置例
【図２】送信機の機能ブロック図
【図３】受信機の機能ブロック図
【符号の説明】
【００２９】
１…送信機、  ２…鉄板、  ３…プローブ、  ３ａ…コネクタ、４…送信アンテナ、  ５…測定器搭載車両、  ６…受信アンテナ、  ７…受信機、  ８…ＰＣ、  ９…トンネル壁面、  １０…トンネル壁面亀裂、  １１…送信側ＣＰＵ、  １２…送信側メモリ、  １３…送信ＲＦ回路、１４…受信ＲＦ回路、１５…受信側ＣＰＵ、１６…受信側メモリ。
【図１】
2007233458.tif 000003
【図２】
2007233458.tif 000004
【図３】
2007233458.tif 000005