第11回　フィールドセンシングシステム 環境センサ IDセンサ フィールドシステム.

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1 第11回　フィールドセンシングシステム 環境センサ IDセンサ フィールドシステム

2 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．

3 センシングシステムの形態 観測装置 時 間 変 化 低 頻 度 高 頻 度 定点観測 土壌化学汚染の調査 地質・地下水のボーリング
対象物状態 観測装置 　時　　間　　変　　化　 低　　頻　　度 高　　頻　　度 定点観測 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 移動観測 低密度 測量機器による標高や座標の計測等 地域交通調査 高密度 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 航空写真撮影 マラソンのテレビ中継 交通違反車両の追跡 衛星リモートセンシング

4 環境と計測 目的 計測の対象 計測（センシング）の原理 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 計測の対象 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 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

5 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）

6 センサの基本回路 ガス温度センサの場合

7 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？

8 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

9 温度センサ 温度センシングの意義は？ 質問：温度とはなに？ 温度の単位 温度測定の方式
摂氏（℃），華氏F（F=32+℃），ケルビンK(K= ℃) 温度測定の方式 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 熱電形温度計 抵抗形温度計 熱膨張温度計 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 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？

10 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
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 ガス成分センサ 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： pHセンサ イオンセンサ 導電率形液体濃度センサ

11 個体識別センサ：RF-ID Radio Frequency Identification System
非接触でデータの読み出し＆書き換え(Read&Write)が可能。 「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。 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．

12 RFIDの利用イメージ

13 RFIDの特徴 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。

14 RFIDの種類

15 RFIDの機能比較

16 RFIDの形状

17 RDIDの使い方 (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) 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:N) 　複数のRFIDタグと一度にアクセスする (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

18 フィールドセンシングの分野 モニタリングシステム：環境状態を測定する トラッキングシステム：移動体を追跡する コミュニケーションシステム：
（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． トラッキングシステム：移動体を追跡する （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： （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

19 フィールドセンシングの計画事項 ①測定の目的 ②測定の項目 ③測定の精度 ④測定の方法 ⑤機器の調達とシステムの構築
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 ②測定の項目 項目の数＝測器の種類 ③測定の精度 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 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

20 モニタリング（温度測定） ①測定の目的 ②測定の項目 ③測定の精度 ④測定の方法 ⑤機器の調達とシステムの構築
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 ②測定の項目 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 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 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 気温計・地温計

21 モニタリング（大気汚染測定） ①測定の目的 ②測定の項目 ③測定の精度 ④測定の方法 ⑤機器の調達とシステムの構築
①測定の目的 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 ②測定の項目 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 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 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 NOx測定センサ．気象条件も同時に測定すべく

22 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 シリアル通信カード ←環境センサ ・温度センサ ・水質センサ ・・・・ 通信カード ・Wireless Lan Card ・電話モデム GPSカード 機器の紹介 ソフトウェア→ ・地図表示 ・位置表示 ・通信設定 　　　　　　　等 PDA端末

23 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

24 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　

25 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

26 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：

27 トラッキング（動物追跡用GPS首輪）

28 コミュニケーションシステム 移動体とセンターとのコミュニケーション 移動体と環境とのコミュニケーション 移動体同士とのコミュニケーション
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． 移動体と環境とのコミュニケーション 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 協調を取る コミュニケーションシステムの例 ITSの安全走行支援システム

29 例：ITSの衝突防止システムの構想

30 砂漠化地域におけるフィールドセンシング

31 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