JP2007127234A - Status detection device using radio tag - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、無線タグを用いた状態検出装置に関し、詳しくは、UHF帯(300Mz帯〜3、000MHz帯)を利用する無線タグ読み取りシステムにおける無線タグを用いた状態検出装置に関するものである。 The present invention relates to a state detection device using a wireless tag, and more particularly to a state detection device using a wireless tag in a wireless tag reading system using a UHF band (300 MHz band to 3,000 MHz band).
従来から無線タグを利用した読み取りシステムが知られている。例えば、(特許文献1)には、水道管網等に設置された地下埋設用バルブ、仕切弁、ガス弁等に、開閉操作方向情報、締切トルク情報を格納した無線タグを装着し、情報読取手段及び駆動モータ等を備えた弁操作機を使用して、無線タグ付弁の開閉を行うことにより、操作者の利便性を向上させることが開示されている。
しかしながら、従来の無線タグを用いた弁開閉の状態検出を行うシステムでは、無線タグの読取手段を備えた特殊な操作機が必要とされる上、この操作機を無線タグに近接させて使用しなければならず、システムにおける自由度がなく、遠隔による状態検出を行うと言う無線タグのメリットが生かされていない。更に、従来のシステムでは、無線タグは固定された物体に装着されるものであり、移動体への対応ができないと言う課題があった。 However, in a conventional system for detecting the opening / closing state of a valve using a wireless tag, a special operating device having a wireless tag reading means is required, and this operating device is used close to the wireless tag. There is no degree of freedom in the system, and the advantage of the wireless tag that remote state detection is performed is not utilized. Further, in the conventional system, the wireless tag is attached to a fixed object, and there is a problem that it cannot cope with a moving body.
また、従来の無線タグを用いた状態検出を行うシステムは、バルブの開閉に限らず、ドアの開閉、金庫のロック等の状態検出はその開閉手段が無線タグと連動した自動開閉装置や電子錠である場合がほとんどであり、これらの開閉やロックを自動化することができる新規な設備や機器には有効であるものの、既存の設備に対して自動開閉装置を導入して運用するのは困難であった。特に、車両や船舶、プラント等の設備費が莫大となるものに対しては、新規な設備を導入するのはコストがかかる。また、設備によっては、緊急時に対応するため、手動の開閉装置が必須の場合もあり、自動化自体が不可能な状況もあった。 In addition, conventional state detection systems using wireless tags are not limited to opening / closing of valves, but state detection such as opening / closing of doors, locks of safes, etc. is performed by automatic opening / closing devices or electronic locks whose opening / closing means are linked to wireless tags. Although it is effective for new facilities and equipment that can automate the opening and closing and locking of these, it is difficult to install and operate an automatic switching device for existing facilities. there were. In particular, it is expensive to introduce new equipment for a vehicle, ship, plant, or the like that has a huge equipment cost. In addition, depending on the equipment, a manual opening / closing device may be indispensable to cope with an emergency, and there is a situation where automation itself is impossible.
そこで本発明は、無線により弁開閉等の状態検出を行うことができる無線タグを用いた状態検出装置を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a state detection device using a wireless tag that can detect a state such as opening / closing of a valve wirelessly.
上記目的を達成するために本発明の無線タグを用いた状態検出装置は、状態切り替え装置の可動部材に設けられた無線タグと、少なくとも可動部材の可動範囲内に設けられ、無線タグと無線タグ読み取り装置との間に配置されて、無線タグと無線タグ読み取り装置との通信を不可能とする遮蔽部材とを備えた構成とした。 In order to achieve the above object, a state detection device using a wireless tag of the present invention includes a wireless tag provided on a movable member of the state switching device and at least a movable range of the movable member. It was set as the structure provided with the shielding member which is arrange | positioned between readers and makes communication with a wireless tag and a wireless tag reader impossible.
本発明は、無線により状態切り替え装置の状態検出を行うことができる。 The present invention can detect the state of the state switching device wirelessly.
(実施の形態1)
図1は本発明の実施の形態1における無線タグを備えた開閉装置を示す概略図である。図1において、1は無線タグ、2は遮蔽板、21は支持部材、3はハンドル、10は開閉装置を示す。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a schematic diagram showing an opening / closing device including a wireless tag according to Embodiment 1 of the present invention. In FIG. 1, 1 is a wireless tag, 2 is a shielding plate, 21 is a support member, 3 is a handle, and 10 is an opening / closing device.
図1に示すように、開閉装置10は可動部材としてハンドル3を備え、ハンドル3を左右に回転させることにより、例えば、弁の開閉が行われ、この弁の開閉により流体の制御が行われる。この流体制御により、例えば、流体自体の排出や、油圧ブレーキによる制動、解除が行われるが、このハンドル3の動きと、最終的な制御の関係はこの仕組みが適用されるシステムにより様々の形態をとることができる。
As shown in FIG. 1, the opening /
ハンドル3には無線タグ1が設けられており、更に、このハンドル3の円周上であって、無線タグ1を特定の位置で覆うことができるように、遮蔽板2が支持部材21により取り着けられている。この遮蔽部材としての遮蔽板2の位置は固定であり、ハンドル3の回動に伴って移動することはない。即ち、遮蔽版2を支持する支持部材21は、開閉装置10におけるハンドル3の回動に従動しない部分に固定されている。なお、遮蔽板2はハンドル3の回動を阻害せず、特定位置を覆うことができれば、開閉装置10以外、例えば、開閉装置10が設置される設備に支持部材21によって配置されていてもよい。
The
遮蔽板2と無線タグ1との関係を説明する。ハンドル3の回動に伴って無線タグ1は移動するが、遮蔽板2の存在しない位置では後述する無線タグ読取装置(100)との通信が可能である。即ち、遮蔽板2に覆われる位置では通信を行うことができない。遮蔽板2としては、無線タグ1の電波を遮蔽する材料、例えば金属を用いればよい。
The relationship between the
図2、図3は本発明の実施の形態1における無線タグを備えた開閉装置を示す平面説明図である。 2 and 3 are explanatory plan views showing the switchgear including the wireless tag according to Embodiment 1 of the present invention.
図2に示すのは、ハンドル3に設けられた無線タグ1が遮蔽板2に覆われていない位置に存在する状態であり、この状態で無線タグ読取装置(100)との通信が可能である。
FIG. 2 shows a state where the wireless tag 1 provided on the
図3に示すように、ハンドル3を回すことによって、無線タグ1が遮蔽板2の背面に達すると、無線タグ1は遮蔽板2に覆われる位置に存在することになり、この状態で無線タグ読取装置(100)との通信が不可能となる。
As shown in FIG. 3, when the wireless tag 1 reaches the back surface of the
例えば、図3におけるハンドル3の状態が、開閉装置10における「閉」の位置であり、その位置に遮蔽板2と無線タグ1の位置が一致するように設定することで、この位置からハンドル3が回転する場合は、少なくとも「閉」ではなく、「開」となる。これは、無線タグ1が通信不可能な状態と、通信可能な状態として区別することができる。なお、図2、図3の例では、ハンドル3の回転が一回転未満であれば(厳密にはハンドル3が完全に開側に回転しても遮蔽板2の領域には入らない)、「閉」と「開」の区別をすることができる。また、ハンドル3が一回転以上の場合でも、ハンドル3の無線タグ1が設けられた位置の回転方向の少し先に突起物を設け、遮蔽板2を回動可能とし、ハンドル3が一回転以上した場合に、この突起物がハンドル3の円周上から遮蔽板2を押しのけるような構成とすれば、「閉」とそれ以外の「開」の状態は、遮蔽板2による無線タグ1の遮蔽による通信不能と、遮蔽板2が存在しないことによる無線タグ1の通信可能と言う2つの状態により区別することができる。
For example, the state of the
ここで、図4、図5は本発明の実施の形態1における無線タグを備えた開閉装置の他の例を示す平面説明図である。更に、図6は本発明の実施の形態1における無線タグを備えた開閉装置の他の例を示す側面説明図である。2aは遮蔽板である。 Here, FIG. 4 and FIG. 5 are plan explanatory views showing other examples of the opening / closing device including the wireless tag according to Embodiment 1 of the present invention. Further, FIG. 6 is an explanatory side view showing another example of the opening / closing device including the wireless tag according to Embodiment 1 of the present invention. 2a is a shielding plate.
この例が図2、図3で説明した状態と異なるのは、遮蔽板2aが特定位置以外を常に覆っており、特定位置のみ遮蔽板2aが存在しない状態である。
This example is different from the state described with reference to FIGS. 2 and 3 in a state where the
図4に示す状態では、無線タグ1は遮蔽板2aに覆われており、この状態で無線タグ読取装置(100)との通信は不可能となる。逆に、図5に示す状態では、ハンドル3に設けられた無線タグ1が遮蔽板2aに覆われていない位置に存在するため、この状態で無線タグ読取装置(100)との通信が可能である。
In the state shown in FIG. 4, the wireless tag 1 is covered with the
図6に示すように、遮蔽板2aは支持部材21によって固定されており、ハンドル3の回転を阻害しない状態で配置されている。
As shown in FIG. 6, the
(実施の形態2)
図7、図8は本発明の実施の形態2における無線タグを備えた開閉装置を示す概略説明図である。4はレバーを示す。
(Embodiment 2)
7 and 8 are schematic explanatory views showing an opening / closing device including a wireless tag according to
図7、図8に示すように、開閉装置10はレバー4を備え、レバー4を回動させることにより、例えば、弁の開閉が行われ、この弁の開閉により流体の制御が行われる。
As shown in FIGS. 7 and 8, the opening /
レバー4には無線タグ1が設けられており、更に、このレバー4が図8で示す位置に移動した時、無線タグ1を覆うことができるように、遮蔽板2が開閉装置10に取り着けられている。
The lever 4 is provided with the wireless tag 1, and the
図8で示す以外の位置、例えば、初期状態の図7の位置では、遮蔽板2が存在しないため無線タグ読取装置(100)との通信が可能である。
At positions other than those shown in FIG. 8, for example, the position of FIG. 7 in the initial state, since the
そして、レバー4を回すことによって、無線タグ1が遮蔽板2の背面に達すると、無線タグ1は遮蔽板2に覆われる位置に存在することになり、この状態で無線タグ読取装置(100)との通信が不可能となる。
When the wireless tag 1 reaches the back surface of the
このように、実施の形態2における開閉装置においても、その状態変化を無線タグ1の通信状態の変化として読み取ることが可能となる。 Thus, also in the switchgear according to the second embodiment, the state change can be read as the communication state change of the wireless tag 1.
このように、実施の形態1や実施の形態2で示したように、種々の設備に設けられた開閉装置10に対して、無線タグ1を設け、遮蔽板2の設置を行うだけで、開閉装置10の状態変化を遠隔(無線)により検出することが可能となる。また、無線タグ1の電力供給を無線タグ読取装置(100)により行うことで、無線タグ1は小さく薄く軽いものとなり、コストも低減することが可能である。
Thus, as shown in the first and second embodiments, the wireless tag 1 is provided to the opening /
なお、実施の形態1や実施の形態2において、開閉装置10に関しては、弁の開閉を行う装置として例示したが、弁に係わらず、接点スイッチ、ねじ式ロック等であってもよい。何れにせよ、この開閉装置10の動きにより状態が切り替わり、それに伴い、無線タグ1と遮蔽板2の組み合わせにより、通信の可否がリンクされた機構であれば、種々のスイッチや駆動機構に利用することができる。即ち、開閉装置10は開閉に限定されるものではなく、状態が切り替わる装置であればよい。
In the first and second embodiments, the switching
次に、本発明の無線タグを用いた状態検出装置の使用例について、以下の実施の形態にて説明する。 Next, usage examples of the state detection device using the wireless tag of the present invention will be described in the following embodiments.
(実施の形態3)
図9は本発明の実施の形態3における無線タグを備えた開閉装置を用いたシステムを示す概略説明図である。
(Embodiment 3)
FIG. 9 is a schematic explanatory diagram showing a system using an opening / closing device including a wireless tag according to
図9に示すように、タンクローリーの排出口の開閉機構に、実施の形態1や実施の形態2で説明した開閉装置10を取り付け、無線タグ読取装置100と開閉装置10に設けられた無線タグ1との通信を行うシステムの例である。
As shown in FIG. 9, the opening /
例えば、このシステムをガソリンスタンドに設置し、タンクローリーからガソリン等を排出した後に、開閉装置10の閉め忘れがないか、或いは、確実に閉まっているかを無線タグ読取装置100と無線タグ1との通信の可否にてその状態を検出する。この情報は無線タグ読取装置100から、ガソリンスタンドに設置された表示装置により表示され、ドライバーが視認することで確認を行う等すればよい。
For example, communication between the
また、他の設備と組み合わせ、例えば、タンクローリーの自動タイヤ止めシステムと組み合わせた場合では、先ず、ガソリン等の排出時には、タンクローリーに対して自動タイヤ止めが働き(地面から隆起)、この状態でガソリン等を排出完了後に開閉装置10を閉めろ。そして、開閉装置10が確実に閉められている状態が無線タグ1と無線タグ読取装置100の通信の可否によって検出されると、この情報が無線タグ読取装置100から自動タイヤ止めシステムに送信され、タイヤ止めが解除(地面から埋没)する等を行うことができる。
In addition, when combined with other equipment, such as a tank lorry automatic tire stopping system, first, when discharging gasoline, etc., the automatic tire stopper works on the tank lorry (raised from the ground). Close the
ここで、開閉装置10に備えられた無線タグ1と無線タグ読取装置100との通信処理に関して以下説明するが、以下の処理は一例を示しており、他の公知の方法に処理を行ってもよい。
Here, communication processing between the wireless tag 1 provided in the opening /
無線タグ読取装置100は、送信回路、受信回路、及びアンテナユニットを有している。アンテナユニットは、送信アンテナ、及び受信アンテナを有している。なお、両アンテナの機能を有する一つのアンテナでもよい。更に、無線タグ読取装置100は、CPU(Central Processing Unit)を有している。CPUは、シンセサイザのデータ設定、ベースバンドフィルタへの送信データの設定、及びレベル変換回路からの受信データ出力の処理などを行なう。シンセサイザは、無線タグ1との通信に必要な搬送波を生成する。無線タグ読取装置100では、UHF帯として、例えば、850MHz〜970MHz帯を使用するが、特にこれに限る必要はなく、2.4GHz帯や400MHz帯でもよい。また、周波数ホッピングを有するシステムの場合では、シンセサイザで様々な周波数成分が生成される。シンセサイザの出力の約半分の電力は、アイソレータを介して、トランジスタからなる変調器に入力される。残りの約半分の電力は、0/90度ハイブリッド回路を通じて受信回路のミキサに、受信ローカル信号として入力される。0/90度ハイブリッド回路は、90度の位相差出力信号を発生させる電力分配器である。
The
ベースバンドフィルタでフィルタリングされた送信データは、変調器にてシンセサイザにより生成された搬送波で変調される。変調出力は、後段の送信アンプで線形動作にて増幅され、さらに後段のパワーアンプで所定の電力レベルまで線形動作にて増幅される。増幅された変調信号は、バンドパスフィルタにより、高調波等の不要なスプリアスが除去され、送信アンテナから送信信号として出力される。 The transmission data filtered by the baseband filter is modulated with a carrier wave generated by a synthesizer in a modulator. The modulation output is amplified in a linear operation by a subsequent transmission amplifier, and further amplified in a linear operation by a subsequent power amplifier to a predetermined power level. The amplified modulated signal is freed of unnecessary spurious signals such as harmonics by a bandpass filter, and is output as a transmission signal from the transmission antenna.
空間に放出された電波は、空間での伝播損失により一部のパワーが失われるが、無線タグ1のアンテナで受信され、レクテナにて整流動作により無線タグ1内のCPUを起動する電力が生成される。生成される電力が、CPUを起動させる電力レベルに到達したら、変復調器にて無線タグ読取装置100からの送信信号を復調し、CPUにてその信号を処理する。即ち、CPUは、メモリにアクセスし、このメモリに蓄積された情報を変復調器にてバックスキャタ変調することで、アンテナを通じて、無線タグ読取装置100側へ応答信号を返す。
The radio waves emitted to the space lose some power due to propagation loss in the space, but are received by the antenna of the wireless tag 1 and generate power to start the CPU in the wireless tag 1 by rectifying operation by the rectenna. Is done. When the generated power reaches the power level for starting up the CPU, the modem demodulates the transmission signal from the
無線タグ1からの応答信号は、無線タグ読取装置100の受信アンテナにて受信信号として受信され、アイソレータを介して分配器に入力される。ここで受信電力は同位相で分配され、ミキサに入力される。ミキサでは、位相差の90度の受信周波数と同じ周波数のローカル信号によりミキシングされ、ダイレクトにベースバンド信号に変換される。
The response signal from the wireless tag 1 is received as a received signal by the receiving antenna of the
ベースバンド信号に変換されたI、Q信号成分は、フィルタにより不要な周波数成分が除去される。その後、受信アンプにより、ベースバンド信号の電力が所要のレベルまで増幅される。増幅されたベースバンド信号は、合成回路によりアナログ的に同位相で合成される。合成されたベースバンドデータは、微分回路を介してレベル変換回路に入力され、レベル変換回路により2値化され、CPUにて受信データの処理が行われる。入出力インターフェース制御部は、例えば外部PC(Personal Computer)から、制御信号などが入力される。 Unnecessary frequency components are removed from the I and Q signal components converted into baseband signals by a filter. Thereafter, the power of the baseband signal is amplified to a required level by the receiving amplifier. The amplified baseband signal is synthesized in the same phase in an analog manner by a synthesis circuit. The synthesized baseband data is input to the level conversion circuit via the differentiation circuit, binarized by the level conversion circuit, and the received data is processed by the CPU. The input / output interface control unit receives a control signal or the like from an external PC (Personal Computer), for example.
なお、本明細書における「無線タグ」とは、無線タグ読取装置やリーダライタ装置と近接した距離(例えば数mmから数m)で無線通信を行い、無線タグ内に格納されている識別コードなどの情報を送受信する媒体をいい、形状として、ラベル型、カード型、コイン型、スティック型、チップ型など各種のものがある。従って、この「無線タグ」の用語には、いわゆる、RFIDタグ(Radio Frequency Identificationタグ)、RFタグ(Radio Frequencyタグ)、ICタグ(Integrated Circuitタグ)、無線ICタグ、電子タグ、非接触タグが含まれる。 Note that the “wireless tag” in this specification refers to an identification code or the like stored in the wireless tag by performing wireless communication at a distance (for example, several millimeters to several meters) close to the wireless tag reader or reader / writer device. There are various types of media such as a label type, a card type, a coin type, a stick type, and a chip type. Therefore, the term “wireless tag” includes so-called RFID tags (Radio Frequency Identification tags), RF tags (Radio Frequency tags), IC tags (Integrated Circuit tags), wireless IC tags, electronic tags, and non-contact tags. included.
(実施の形態4)
図10は本発明の実施の形態4における無線タグを備えた開閉装置を用いたシステムを示す概略説明図である。
(Embodiment 4)
FIG. 10 is a schematic explanatory diagram showing a system using an opening / closing device including a wireless tag according to Embodiment 4 of the present invention.
図10に示すように、電車車両の手動ブレーキ機構に、実施の形態1や実施の形態2で説明した開閉装置10を取り付け、無線タグ読取装置100と開閉装置10に設けられた無線タグ1との通信を行うシステムの例である。
As shown in FIG. 10, the opening /
例えば、このシステムを電車車両の車庫に設置し、電車車両の整備中には手動ブレーキをかけて電車車両を固定する。そして、整備完了後に、開閉装置10の閉め忘れがないか、或いは、確実に閉まっているかを無線タグ読取装置100と無線タグ1との通信の可否にてその状態を検出する。この情報は無線タグ読取装置100から、電車車両の運転席に設置された表示装置により表示され、運転手が視認することで確認を行う等することができる。
For example, this system is installed in a train car garage, and the train car is fixed by applying a manual brake during maintenance of the train car. Then, after the maintenance is completed, whether or not the opening /
以上、実施の形態3或いは実施の形態4で示したように、種々の設備に設けられた開閉装置10に対して、無線タグ1を設け、遮蔽板2の設置を行うだけで、開閉装置10の状態変化を遠隔(無線)により検出することが可能となる。また、実施の形態3或いは実施の形態4で示した以外にも、石油プラントやタンカー、各業種の工場など、様々な設備に利用することができる。
As described above, as shown in the third or fourth embodiment, the
本発明の無線タグを用いた状態検出装置は、無線により弁開閉等の状態検出を行うことが必要とされるような、UHF帯(300Mz帯〜3、000MHz帯)を利用する無線タグ読み取りシステムにおける無線タグを用いた状態検出装置に好適に用いられる。 The state detection device using the wireless tag according to the present invention is a wireless tag reading system using the UHF band (300 MHz to 3,000 MHz band) that needs to detect the state of opening and closing of the valve wirelessly. It is suitably used for a state detection device using a wireless tag.
1 無線タグ
2 遮蔽板
3 ハンドル
4 レバー
10 開閉装置
21 支持部材
100 無線タグ読取装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
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