JPH10261979A - データキャリア - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 人為的な誤りを低減し、低コストで耐候性に
優れた作業者に優しい保守管理システムを提供すること
である。 【解決手段】 応答器１を起動し、返信データを受信す
る質問器２と、自己保持データなどを質問器２へ返信す
る応答器１から構成されるデータキャリアであって、質
問器２からのコマンド送信用の指向性の強いアンテナ
と、応答器１からデータ返信用の指向性の弱いアンテナ
を用いたことを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、周波数とアンテナ
構成に特徴を有するデータキャリアに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】会社システムの高度化や複雑化に伴い、
道路，鉄道，電話などに代表されるインフラストラクチ
ャ施設や設備の保守管理が益々重要になりつつある。施
設や設備の保守管理には、先ず、対象となる施設や設備
の位置把握が必要であり、これには各施設や設備の位置
座標，住所をデータベースに登録させる方法が一般的で
ある。次に、作業者が施設や設備付近に到達した後、施
設や設備の検索や特定が必要であり、例えば、施設や設
備の写真などで対象を特定する方法があるが、この方法
は施設や設備の更新が頻繁であったり、類似の施設や設
備に対しては適用出来ない。従来、施設や設備に対し
て、名前や記号を用いたキャラクタ型のデータキャリア
が張り付けられ、それらのデータキャリアを作業者が視
覚的に確認することにより、対象物の検索や特定，該当
設備かどうかの認証などが行われていた。しかしなが
ら、このような作業者の判断に依存した方法では、人為
的な誤りが基本的に避けられない。施設や設備の増加，
高度化，複雑化に伴い、人の判断が介在せず、誤りの少
ない、施設や設備の検索，特定，認証を行う保守管理シ
ステムが強く要望されていた。即ち、インフラストラク
チャの施設や設備に対するＩＤ識別などのデータキャリ
アとして、人が読みとるのでは無く、施設や設備の検
索，特定，認証を電子的に、しかも自動的にできるデー
タキャリアが望ましい。

【０００３】図６に通常の駐車場管理，生産在庫管理な
どで用いられる電波を用いたデータキャリアの基本例を
示す。この図で、１Ａは応答器、２Ａは質問器、３はデ
ータ管理を行う制御コンピュータ、４は前記質問器２か
ら応答器１Ａへのダウンリンク信号、５は前記応答器１
Ａから質問器２Ａへのアップリンク信号である。また、
１００は対象の施設や設備を示す。このような従来のデ
ータキャリアにおいて、作業者が応答器１Ａの保持する
情報を取得するには、まず応答器１Ａに対して、質問器
２Ａからデータ読み出しコマンド（応答器トリガ信号と
同様に使われる場合もある）が発信される。応答器１Ａ
はそれを受け、識別ＩＤなどの情報を質問器２Ａへ返信
する。質問器２Ａはこの情報を受信することにより、質
問器２Ａからトリガに伴う一連のワイヤレス通信が完結
する。質問器２Ａは受信した識別ＩＤなどの情報を、Ｒ
Ｓ２３２Ｃなどの信号線を介して、データベースの管理
や作業指示を自動的に行う制御コンピュータ３へ通知す
る。

【０００４】このようなデータキャリアとして、読み出
し専用、あるいは読み出し・書き込み可能なタイプがあ
る。前者のタイプは、識別ＩＤや位置の絶対座標などデ
ータ更新しない情報を有した施設や設備に対して多く用
いられ、後者のタイプはデータ更新が頻繁な施設、履歴
必要の無い固定の施設や設備に対して多く用いられる。
それゆえ、特別な情報を発信する必要の無い固定の施設
や設備に対しては、経済性の観点から、読み出し専用の
データキャリアが適している。

【０００５】固定の施設や設備を保守管理するための、
読み出し専用のデータキャリアを想定した場合、応答器
１Ａが保持する識別ＩＤなどの情報を引き出すのに、い
くつかの方法が考えられる。基本的には、応答器１Ａが
認識できる起動コマンド信号を与えればよく、例えば、
光，電波，磁気などの信号をトリガとして、応答器１Ａ
に情報返信要求を行えばよい。このとき、対象となる施
設や設備が屋外の場合には、応答器１Ａ表面の汚れや積
雪による通信障害が考えられることから、コマンド信号
の通信媒体は光よりもむしろ電波や磁気のトリガ信号が
望ましく、また、屋外での施設や設備では比較的長い通
信距離が必要なことから、磁気よりむしろ電波を通信媒
体とした起動コマンド信号が望ましいと考える。一方、
応答器１Ａからの質問器２Ａへの返信に対しては通常、
広い通信エリアが要求されることから、電波を通信媒体
とした返信が望ましい。

【０００６】応答器１Ａと質問器２Ａの通信は一般的
に、ＶＨＦ帯，ＵＨＦ帯，マイクロ波帯の周波数が利用
され、同時に、比較的指向性の弱い電波が用いられる。
応答器１Ａから質問器２Ａへのアップリンク信号５、質
問器２Ａから応答器１Ａへのダウンリンク信号４は通常
ほぼ同じ周波数を利用し、そのため、同一のアンテナで
運用されている。このようなデータキャリアは、例えば
倉庫の在庫管理のような、あるエリアに存在する品物
（設備）の種類と数量を一括で把握する作業に対しては
有効である。反面、例えば施設や設備の現状調査や設備
変更に伴うデータベースの更新調査などのように、作業
者が対象設備を特定しながら、設備情報を取得／更新す
るような作業に対しては、視覚的な対象の特定が困難な
ことから、従来のような指向性の弱い電波を利用したデ
ータキャリアを用いるのは問題がある。それゆえ、この
ような作業を含む応答器１Ａと質問器２Ａ間の通信に
は、作業者による設備対象の特定がある程度可能な通信
方式が望ましい。この要求を満足する様なデータキャリ
アとして、応答器１Ａの起動に光を利用し、返信にはＶ
ＨＦ帯の電波を用いるタイプ（例えば、特願平７−２６
８０９７号）や、応答器１Ａの起動に指向性の強いミリ
波などを利用し、データ返信にはＶＨＦ帯の電波を用い
るタイプ（例えば、特願平８−１９５８９号）が提案さ
れている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】これらの基本的な考え
方は、光やミリ波などの指向性の強い電磁波を応答器１
Ａの起動トリガ信号として利用し、データ返信には指向
性の弱い電波を利用することである。上述の２つの提案
はこの考え方を実現する上で効果的な方法であるが、光
を利用した方法では汚れに弱く適用場所に依っては耐候
性が制限される。また、ミリ波を利用した方法では発振
器装置が大がかりとなり、コスト高になるという問題が
あった。また、応答器１Ａから質問器２Ａへデータ返信
する際、マイクロ波帯の周波数を利用することは、発振
器に誘電体共振器を使う等のため、サイズが大きくなっ
たり、部品が高価になるなどの問題があった。

【０００８】以上のように、施設や設備の保守管理作業
において、作業者が対象を認識し、特定や認証を電子的
に自動化することによって、作業者の判断が介在しない
ような、人為的な誤りの少ない保守管理システムが必要
である。これを実現するための、安価、耐侯性に優れ、
操作性にも優れたデータキャリアが強く望まれていた。

【０００９】本発明によるデータキャリアは、上述の点
にかんがみなされたもので、コマンド送信する質問器の
送信用アンテナに指向性の強いアンテナを用い、応答器
からのデータ返信にはＶＨＦ帯あるいはＵＨＦ帯の周波
数を利用し、同時に、指向性の弱いアンテナを用いるこ
とを特徴とする。

【００１０】本発明の目的は、屋外の施設や設備の保守
管理作業に、上記のデータキャリアを用いることによっ
て、施設や設備などの検索，特定，認証を電子的に、自
動化でき、人の介在による人為的な誤りをできるだけ低
減した、低コストで、耐候性に優れた、作業者に優しい
保守管理システムを提供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明にかかるデータキ
ャリアは、応答器を起動し、返信データを受信する質問
器と、自己保持データなどを前記質問器へ返信する応答
器から構成されるデータキャリアにおいて、前記質問器
からのコマンド送信用の指向性の強いアンテナと、前記
応答器からのデータ返信用の指向性の弱いアンテナとを
具備したものである。

【００１２】また、コマンド送信用の指向性の強いアン
テナとして、パッチ、あるいはダイポールを基本の放射
素子としてアレー化したものを用い、データ返信用の指
向性の弱いアンテナとして、ＶＨＦ帯，ＵＨＦ帯の周波
数の電波を利用し、単一のダイポールを基本の放射素子
としたものを用いたものである。

【００１３】従来のデータキャリアでは、電波の指向性
はそれ程重要でなかったため、質問器，応答器ともに、
同じタイプのアンテナや周波数を用いるのが通常であっ
た。本発明の特徴はアップリンク，ダウンリンクで、ア
ンテナのタイプと周波数を変更して、電波の指向性を変
えているところが従来の技術と大きく異なっている。

【００１４】

【発明の実施の形態】図１は、本発明によるデータキャ
リアの構成を示す図で、１は応答器、２は質問器であ
り、その他は図６と同じである。

【００１５】図２には、本発明による応答器１の機能ブ
ロック構成を示す。この図で、１１は受信専用アンテ
ナ、１２は増幅部、１３は復調部、１４はＣＰＵ，ＲＯ
Ｍ等からなる制御部、１５は送信部、１６は送信専用ア
ンテナ、１７は電源部を示す。

【００１６】応答器１は質問器２からのＶＨＦ帯，ＵＨ
Ｆ帯、あるいはマイクロ波帯の指向性の強い電波による
コマンドを受信専用アンテナ（受信専用アンテナはパッ
チポールでも構わないが、受信感度を向上させるには、
周波数と偏波方向を考慮したアンテナが必要である）１
１で受信し、増幅部１２で増幅した後信号を復調部１３
へ送り、その後、制御部１４へ送られコマンド等の信号
を復調する。これにより、制御部１４のＣＰＵはＶＨＦ
帯、あるいはＵＨＦ帯の周波数の電波を利用して、同時
に、ダイポールを基本の放射素子とした単一アンテナか
らなる送信専用アンテナ１６を用いて、指向性の弱い電
波に重畳し、識別ＩＤなどの情報を質問器２へ返信す
る。そして、質問器２からの指向性の強い電波の発生に
は、例えばパッチアレーアンテナを用い、例えば２．４
５ＧＨｚの周波数キャリアを円偏波させて利用してい
る。

【００１７】この実施の形態例での受信専用アンテナ１
１は、２．４５ＧＨｚ帯円偏波用パッチアンテナで構成
し、送信専用アンテナは指向性の少ない２６０ＭＨｚ、
垂直偏波のアンテナを利用する。受信周波数が２．４５
ＧＨｚであるため、方形パッチアンテナのサイズは高々
４ｃｍ角であり、２６０ＭＨｚのアンテナはたかだか２
０ｃｍ以下の長さである。送信周波数をＶＨＦ帯、ある
いはＵＨＦ帯としても、送信部１５の発振器の周波数と
送信専用アンテナ１６の長さが異なるのみで、原理的に
は全く同様である。

【００１８】実際の応答器１では、一例として、コマン
ド受信には２．４５ＧＨｚ用のパッチアンテナを利用
し、応答器１からのデータ返信には２６０ＭＨｚの電波
を用いた。２．４５ＧＨｚのキャリアには振幅変調（Ａ
ＳＫ）し、２６０ＭＨｚのキャリアは周波数変調（ＦＳ
Ｋ）して用いる。具体的な送信専用アンテナとしては、
ダイポールより若干アンテナ効率の悪い、ホイップアン
テナやヘリカルホイップアンテナを用いたが、半径１０
ｍ程度のエリアでの応答器１からのデータを正常に受信
できた。

【００１９】図３に質問器２の機能ブロック構成を示
す。この図で、２１は受信専用アンテナ、２２は増幅
部、２３は復調部、２４はＣＰＵ，ＲＯＭ等からなる制
御部、２５は送信部、２６は送信専用アンテナ、２７は
電源部、２８はシリアル送信インタフェースであり、基
本構成は図２と同様である。但し受信専用アンテナ２１
は半波長ダイポールアンテナで、送信専用アンテナ２６
は円偏波を有したパッチアレーアンテナである。４枚、
あるいは９枚とアレー化した分、アンテナ放射部の面積
が広くなっている。また、応答器１の通信機能に加え
て、シリアル通信インタフェース２８によりコンピュー
タ（ＰＣ）とのシリアル通信インターフェース機能を追
加し、ＰＣとコマンド／データの双方通信を行ってい
る。

【００２０】応答器１へのコマンド送信には、例えば
２．４５ＧＨｚの電波を利用し、信号はＡＳＫ変調して
いる。このときの質問器２からのコマンド到達距離は少
なくとも１０ｍ以上であり、４枚パッチアレーの指向性
は少しの広がりが見られたが、基本的にはアンテナ面か
ら垂直方向へ、ビーム状の指向性電波放射を確認してい
る。９枚のパッチアレーでは指向性が強く、受信エリア
は制限されている。応答器１からのデータ返信には、例
えば２６０ＭＨｚの電波を利用し、信号はＦＳＫ変調し
ている。この時の応答器１からのデータ返信可能エリア
は半径１０ｍの広範囲な領域であった。

【００２１】図４に、本発明による他の応答器１の機能
ブロック構成を示す。図２と異なる部分は、アンテナに
送受信用アンテナ１１′と切り替えスイッチ１８を採用
したことである。制御部１４は通常受信系に接続してあ
るが、送信時、送信系へ切り替えられる。この切り替え
は制御部１４からの信号で行い、具体的にはショットキ
ーダイオードのバイアス点（電圧）変化で切り替える方
式とした。この例の場合、送受信用アンテナ１１′は単
一ダイポールで構成され、質問器２からの円偏波パッチ
アレーからの信号受信効率は図２のアンテナ構成に比べ
劣っている。しかしながら、簡便な構成であり、質問器
２から応答器１へのコマンド到達距離や、データ発信が
可能な領域が犠牲になるものの、アンテナを共有するこ
とで、システムコストを抑えることが可能であった。し
たがって、システムコストを優先し、通信エリアが短く
ても良い場合には、このデータキャリアが適している。

【００２２】本発明によるデータキャリアは、周波数と
アンテナを変更するだけで、屋外施設や設備管理に必要
な視覚による対象の特定を可能にできることから、デー
タキャリアのシステムコストを抑えながら、耐候性に優
れた屋外施設や設備の保守管理に適用できる。

【００２３】図５に、発明によるデータキャリア構成例
を示す。１００は対象の施設や設備、１は応答器、１１
は受信専用アンテナ（以下、パッチアンテナという）、
１６は送信専用アンテナ（以下、ダイポールアンテナと
いう）、２−１，２−２は質問器、２１は受信専用アン
テナ（以下、パッチアレーアンテナという）、２６は送
信専用アンテナ（以下、ダイポールアンテナという）、
３−１，３−２はコンピュータである。以下、この図に
従って、本発明によるデータキャリアとそのシステムに
ついて簡単に説明する。

【００２４】保守管理が必要な施設や設備１００の存在
するエリアを、地図やデータベースを利用して大まかに
特定する。次に、作業者は質問器２−１を利用して施設
や設備１００の応答器１に、パッチアンテナ２１を用い
た指向性の強い電波ビームを照射する。応答器１はこの
強指向性ビームをパッチアンテナ１１で受信し、設備属
性，対応座標などの自己保持データをダイポールアンテ
ナ１６を介して質問器２−１に返信する。対象とする設
備１００からのデータを受信した質問器２−１は、コン
ピュータ３−１に記憶したデータベースの検索を行い、
対象とする設備１００を特定する。この質問器２−１か
らのコマンドビームの幾何学的な方向性により、作業者
はその時の返信情報は、どの施設や設備１００の応答器
１から来たかを認識（検索対象の特定）する。このと
き、応答器１へのデータ要求は質問器２−１が行うが、
応答器１からの返信データ取得には例えば車載された質
問器２−２で行うことも可能であり、これをコンピュー
タ３−２と接続することによって、作業者にとって都合
の良い受信可能エリアでデータの特定，認証，更新が可
能になる。

【００２５】本発明によるデータキャリアとそのシステ
ムにおいて、保守対象の検索と特定において、施設や設
備１００を作業者に視覚的に特定させることができる。
また、それらの設備１００の認証は、質問器２−１，２
−２とコンピュータ３−１，３−２によって自動的に行
われることから、作業者の判断や視覚的確認による人為
的な誤りをできるだけ避けることができる。これによ
り、保守管理費用の低減や人的資源の効率的な活用を図
ることができる。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は応答器を
起動し、返信データを受信する質問器と、自己保持デー
タなどを前記質問器へ返信する応答器から構成されるデ
ータキャリアにおいて、前記質問器からのコマンド送信
用の指向性の強いアンテナと、前記応答器からのデータ
返信用の指向性の弱いアンテナとを具備したものであ
り、コマンド送信用の指向性の強いアンテナとして、パ
ッチ、あるいはダイポールを基本の放射素子としてアレ
ー化したものを用い、データ返信用の指向性の弱いアン
テナとして、ＶＨＦ帯，ＵＨＦ帯の周波数の電波を利用
し、単一のダイポールを基本の放射素子としたものを用
いたので、安価で、耐候性に優れ、操作性にも優れたデ
ータキャリアを得られることより、インフラストラクチ
ャの施設や設備に対して、人為的な誤りの少ない、施設
や設備の保守管理の自動化が可能になることで、保守管
理費用の低減や人的資源の効率的な活用を低コストで実
現できるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるデータキャリアの構成例を示す図
である。

【図２】図１における応答器の機能ブロック図である。

【図３】図１における質問器の機能ブロック図である。

【図４】図１における応答器の別の機能ブロック図であ
る。

【図５】本発明によるデータキャリアの動作説明図であ
る。

【図６】従来のデータキャリアの構成例を示す図であ
る。

【符号の説明】

１ 応答器 ２ 質問器 ３ コンピュータ ４ ダウンリンク ５ アップリンク １１ 受信専用アンテナ（パッチアンテナ） １２ 増幅部 １３ 復調部 １４ 制御部 １５ 送信部 １６ 送信専用アンテナ（ダイポールアンテナ） ２１ 受信専用アンテナ（パッチアレーアンテナ） ２２ 増幅部 ２３ 復調部 ２４ 制御部 ２５ 送信部 ２６ 送信専用アンテナ（ダイポールアンテナ） ２７ 電源部 ２８ シリアル通信インタフェース １００ 施設や設備

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 一ノ瀬 裕 東京都新宿区西新宿三丁目19番２号 日本 電信電話株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 応答器を起動し、返信データを受信する
   質問器と、自己保持データなどを前記質問器へ返信する
   応答器から構成されるデータキャリアにおいて、前記質
   問器からのコマンド送信用の指向性の強いアンテナと、
   前記応答器からのデータ返信用の指向性の弱いアンテナ
   とを具備したことを特徴とするデータキャリア。
2. 【請求項２】 コマンド送信用の指向性の強いアンテナ
   として、パッチ、あるいはダイポールを基本の放射素子
   としてアレー化したものを用い、データ返信用の指向性
   の弱いアンテナとして、ＶＨＦ帯，ＵＨＦ帯の周波数の
   電波を利用し、単一のダイポールを基本の放射素子とし
   たものを用いたことを特徴とする請求項１に記載のデー
   タキャリア。