JP2008063900A - 無線ｉｃタグを用いたコンクリート品質管理システム及びセメント製品 - Google Patents

Abstract

【課題】 モルタルやコンクリートのセメント製品の製造情報がいつでも確認することができ、その記録された情報が紛失したり改ざんされたりする恐れのない信頼性の高さで、コンクリート中でも破損する恐れがなく且つアンテナ感度の指向性を広くすることができるコンクリート品質管理システム及びセメント製品を提供する。
【解決手段】 セメント、骨材、水等を混練するセメント製品の製造工程で混入されるアンテナ部を備えた無線ＩＣタグ１に対し、セメント製品の測定工程に配置された自動測定装置でセメント製品の製品特性値を測定するとともに自動測定装置と連結したＩＣタグ書き込み装置７が製品特性値および製造年月日等からなる製造情報を自動的に書き込む。このセメント製品が現場で打設されて構造物となった後、構造物中の無線ＩＣタグに記録された情報をＩＣタグ読み取り装置１１を用いて読み取り可能とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、コンクリート構造物の信頼性を高めることができる品質管理に係り、特に構造物に用いられたセメント製品についての製造時の情報を現場で信頼性高く容易に確認することができるコンクリート品質管理システム及びセメント製品に関する。

土木関連のコンクリート構造物やビル等の建築物にあっては、補修時や地震等の災害時にコンクリートの強度や工事の履歴等の情報を検証する必要がある。このような情報は、これまで図面等とともに書面に記録して管理されていたが、この書面を紛失したり、情報が改ざんされたりする恐れがあった。また近年は、これらの情報を書面以外にも、コンピュータのデータベースに記録することも行われているが、これとても情報の紛失・改ざんの危険性はなくなることがなく、したがってこれら従来のコンクリート品質管理システムは、コンクリート構造物の所有者や利用者にとっては必ずしも信頼できるものではなかった。

また、建物の建材や壁面等に建材等の流通管理の情報を記録したＩＣタグを貼付する方法（例えば、特許文献１）や、硬化前のコンクリート内に無線ＩＣタグを埋設する方法（例えば、特許文献２及び３）も案出されている。
特開２００４−１４１４８３号公報 特開２００５−３３０７２９号公報 特開２００６−１８３２５７号公報

しかしながら、上述した従来のＩＣタグにあっては、露出して配置されていたり、情報が記録されてから構造物に配設されるまでの工程で人手を介していたりすることから、ＩＣタグが破損したり、紛失したりする恐れがあるとともに、ＩＣタグに記録された情報が改ざんされる恐れや、情報を改ざんしたＩＣタグに差し替えられるという疑念が生じる恐れもあった。また、従来のＩＣタグをコンクリート中に入れた場合には、その薄いシート状の形態では混練時や打設時に加わる多大な応力により破損してしまう恐れがあった。さらに、平板状の従来のＩＣタグにあっては、その表面に平面形状のアンテナが配設されていて、無線交信するアンテナの指向性としてはＩＣタグ表面に直交する方向をピークとして、そこから傾くほど感度が弱まっていき、ＩＣタグ表面と平行な方向では全く送受信することができなくなるというアンテナ感度の指向性の狭さが問題であった。

そこで本発明は、これらの問題を解決すべく、モルタルやコンクリートのセメント製品の製造時における水／セメント比、セメント混和剤、温度等の情報がいつでも確認することができ、その記録された情報が紛失したり改ざんされたりする恐れのない信頼性の高さで、コンクリート中でも破損する恐れがなく且つアンテナ感度の指向性を広くすることができるコンクリート品質管理システム及びセメント製品を提供することを目的とする。

前記課題を達成するため、本発明の無線ＩＣタグを用いたコンクリート品質管理システムは、セメント、骨材、水等を混練するセメント製品の製造工程で混入される無線交信で情報の書き込み・読み取り可能なアンテナ部を備えた無線ＩＣタグに対し、このセメント製品の測定工程に配置された自動測定装置により該セメント製品の製品特性値を測定するとともに自動測定装置と連結したＩＣタグ書き込み装置が前記自動測定装置により測定した製品特性値及び製造年月日等の製造情報を自動的に書き込み、前記セメント製品が現場で打設されて構造物となった後、この構造物中の前記無線ＩＣタグに記録されたデータをＩＣタグ読み取り装置を用いて読み取り可能とすることを特徴とするものである。

また、無線ＩＣタグは、球体、楕円体、多面体等の立体形状としたこととするものである。

また、アンテナ部は曲面を有することを特徴とするものである。

また、曲面を有するアンテナ部を、球体、楕円体、多面体等の立体形状からなる無線ＩＣタグの前記立体形状に倣った曲面状に形成したことを特徴とするものである。

また、無線ＩＣタグはＩＣタグ書き込み装置及びＩＣタグ読み取り装置との間で暗号化された信号で無線交信することを特徴とするものである。

また、無線ＩＣタグは、半導体材料等よりなる不揮発性機能を有するメモリ装置を用い、電池を内蔵せずに受信した電波に共振して発電する電源部を備えたことを特徴とするものである。

また、無線ＩＣタグは、セメント製品の混練時に偏在することなく混入すべく、セメント製品中に共に混練される骨材と略同一の大きさおよび比重とすることを特徴とするものである。

アンテナ部を備えた無線ＩＣタグは、その外周を被覆体で覆ってなることを特徴とするものである。

また、本発明のセメント製品は、無線交信で情報の書き込み・読み取り可能なアンテナ部を備え、セメント製品の測定工程に配置された自動測定装置によりセメント製品の製品特性値を測定するとともに自動測定装置と連結したＩＣタグ書き込み装置が前記自動測定装置により測定した製品特性値及び製造年月日等の製造情報を自動的に書き込み可能又は書き込み済みであり、且つ、前記セメント製品が現場で打設されて構造物になった後、ＩＣタグ読み取り装置を用いて読み取り可能な無線ＩＣタグが、セメント、骨材、水等と共に混練されたことを特徴とするものである。

上記構成によれば、セメント、骨材、水等を混練するセメント製品の製造工程で混入される無線交信で情報の書き込み・読み取り可能なアンテナ部を備えた無線ＩＣタグに対し、このセメント製品の測定工程に配置された自動測定装置により該セメント製品の製品特性値を測定するとともに自動測定装置と連結したＩＣタグ書き込み装置が前記自動測定装置により測定した製品特性値及び製造年月日等の製造情報を自動的に書き込み、前記セメント製品が現場で打設されて構造物となった後、この構造物中の前記無線ＩＣタグに記録されたデータをＩＣタグ読み取り装置を用いて読み取り可能とするで、セメント製品の製造時における自動測定装置による測定値が改ざんされる恐れなくそのまま自動的に無線ＩＣタグに記録されてその情報の信頼性が高まるとともに、セメント製品とともに打設されて構造物中に配置された無線ＩＣタグは破損・紛失の恐れがなく信頼性が高く、その無線ＩＣタグに記録された情報はいつでもＩＣタグ読み取り装置で読み取ることができ確実で便宜である。

また、無線ＩＣタグは、球体、楕円体、多面体等の立体形状としたことで、セメント、骨材、水等との混練時の力や、打設されて加わる圧縮力に抗することができ、破損、損傷する恐れがなくなる。

また、アンテナ部は曲面を有することで、平面状のアンテナと比較してアンテナの指向性も拡がって無線交信が行いやすくなる。

また、曲面を有するアンテナ部を、球体、楕円体、多面体等の立体形状からなる無線ＩＣタグの前記立体形状に倣った曲面状に形成したことで、アンテナの指向性も拡がって無線交信が行いやすい無線ＩＣタグが、セメント、骨材、水等との混練時の力や、打設されて加わる圧縮力に抗することができ、破損、損傷する恐れがなくなる。

また、無線ＩＣタグはＩＣタグ書き込み装置及びＩＣタグ読み取り装置との間で暗号化された信号で無線交信することで、予め定められた装置以外では書き込み・読み取りができないので、情報を安全に管理することができる。

また、無線ＩＣタグは不揮発性メモリ装置としては一般にはＥＥＰＲＯＭが知られているが、本発明の特徴はＥＥＰＲＯＭの代わりにＦｅＲＡＭと呼ばれるメモリを用い、電池を内蔵せずに受信した電波に共振して発電する電源部を備えることで、無線ＩＣタグは電池切れすることなく半永久的に使用することができ、従来のＥＥＰＲＯＭと比較して高速の読み書きが可能で、低電圧駆動、低消費電力の使いやすいものとすることができる。

また、無線ＩＣタグは、セメント製品中に共に混練される骨材と略同一の大きさおよび比重とすることで、無線ＩＣタグはセメント製品の混練時に偏在することなく混入される。

また、アンテナ部を備えた無線ＩＣタグは、その外周を被覆体で覆ってなることで、混練されるセメント製品中で破損、損傷する恐れがなく、信頼性が高く安定して使用される。

図１及び図２は、本発明の無線ＩＣタグを用いたコンクリート品質管理システムに用いる無線ＩＣタグ１の概念図を示し、この無線ＩＣタグ１は球体、楕円体、多面体（例えば３２面体等）等の立体形状でガラスやセラミック等でその外周を被覆され、一緒に混入される砂利等の骨材と同程度の大きさで同程度の比重とすることで、セメント製品の混練時に偏在することなくばらついて混じり合うことができるとともに、混練時に加わる力、そして打設されて加わる応力、コンクリート自身の圧縮力に十分に耐えることができる。この無線ＩＣタグ１の形態は、およそ数ミリメートルから数十ミリメートルまでの大きさのガラス玉のようなものである。

無線ＩＣタグ１は、強誘電体を利用した不揮発メモリであるＦｅＲＡＭ２と、駆動用に電池を内蔵する代わりに外部からの電波を受信しこれと共振して電流を発生する電源部３と、キロヘルツ帯域の低周波（従来のＩＣタグはメガヘルツ帯域の高周波を用いる）で無線交信するためのアンテナ部４と、これらを制御する制御部５を、立体形状からなる無線ＩＣタグの曲面上（折曲面上でも可）にその曲面に倣って３次元的に形成していて、そして、図２に示すごとく、これらを保護すべくガラス等の被覆体６が全体を覆っている。

この無線ＩＣタグ１において、無線交信する電波の帯域をキロヘルツ帯域の低周波とすることで、無線ＩＣタグ１がＩＣタグ書き込み装置及びＩＣタグ読み取り装置と無線交信することができる距離が１０メートル程度と、従来のメガヘルツ帯域（到達距離が数メートル以下）の電波を用いる無線ＩＣタグと比較して格段に伸びる。そして、この無線交信に用いる信号を暗号化することで、予め暗号を解読できるべく設定された装置以外では書き込み・読み取りができないので、情報を安全に管理することができる。また、アンテナ部４を曲面を有する３次元形状に形成することで、従来の平面状のアンテナと比較してアンテナの指向性が多方向に拡がってあらゆる方向から無線交信が行いやすくなる。さらに、ＦｅＲＡＭ２は、ＤＣ１．１Ｖという低電圧で書き込みすることができるので、無線ＩＣタグ１内部に電池を内蔵することなく、外部からの電波に共振して発電する電源部３を備えたパッシブタイプでも十分足りるとともに、従来のＩＣタグに用いられていたＥＥＰＲＯＭと比較して５０００倍もの書き込み速度を有している。そして、書き換え回数にあっても、ＥＥＰＲＯＭが１０万回程度であるのに対し、ＦｅＲＡＭ２は１０の１２乗回と優れた性能を備えている。書き換えのアクセスにあっても、従来のＥＥＰＲＯＭやフラッシュメモリーではほとんどがブロック単位であったのに対し、ＦｅＲＡＭはワード単位でランダムに行えるという利点がある。ＦｅＲＡＭ２への書き込みを制御する制御部５は、一旦書き込まれた情報が改ざんされることがないように、追記はできるものの、上書きをできない設定とするものである。

このような構成からなる無線ＩＣタグ１を用いたコンクリート品質管理システムについて、図３に基づいて説明する。始めに、生コン会社において、初期状態の無線ＩＣタグ１を多数用意し、これをセメント、砂利等の骨材、水等を混練するセメント製品の製造工程において、例えばセメント製品１立方メールにつき１個程度の割合で混入する。そして、セメント製品の測定工程に配置された自動測定装置がセメント製品の水／セメント比、セメント混和剤、温度等の製品特性値を測定するとともに、自動測定装置と連結したＩＣタグ書き込み装置７が、混入している無線ＩＣタグ１に、自動測定装置により測定した製品特性値および製造年月日等からなる製造情報を自動的に書き込む。さらに、この無線ＩＣタグ１に書き込まれた製造情報は、同時にコンクリート品質管理システムを集中管理する集中管理サーバー８にも記録され、データの連携を図っている。

この無線ＩＣタグ１を混入したセメント製品をミキサー車９に載せ、運搬年月日等の運搬情報を運搬担当者等が、ＰＤＡ（携帯情報端末）に組み込まれ、予め暗号化された信号で無線交信するように設定されているＩＣタグ書き込み装置によりミキサー車でセメント製品に混入している無線ＩＣタグ１に書き込む。

このミキサー車９が現場に到着すると、現場の担当者は同じくＰＤＡに組み込まれたＩＣタグ書き込み装置１０を用いて、受け入れ日時、試験結果、混入確認等の受入情報を暗号化された信号で無線ＩＣタグ１に書き込み、それと同時に集中管理サーバー８にも記録する。そして、この無線ＩＣタグ１を混入したセメント製品が打設され、コンクリート構造物が形成される。現場の工事を担当するゼネコンにあっても、コンクリート構造物の工区ごと、部位ごとに、そこに位置する無線ＩＣタグ１に対してＩＣタグ書き込み装置１０を用いて配筋データ等の構造物情報を随時追記で記録することができる。

このようにしてコンクリート構造物が完成した後は、予め暗号化された信号で無線交信するように設定されているＰＤＡに組み込んだＩＣタグ読み込み装置１１を用いて、コンクリート構造物中の無線ＩＣタグ１に記録されている各種情報を読み取ることができる。

また、上述した集中管理サーバー７は、多数の現場における無線ＩＣタグ１に書き込まれた情報を統括するもので、必要に応じて現場の施工業者、施工依頼主、利用者、各種業界団体等にそれらの情報を提供するものである。

尚、上述した実施例にあっては、本実施例に用いるメモリ装置の一例として強誘電体を利用した不揮発メモリのＦｅＲＡＭについて説明したが、これに限られるものではなく、半導体材料等からなる不揮発性機能を有するメモリ装置であればよいものである。

本発明に用いる無線ＩＣタグの説明図である。 本発明に用いる無線ＩＣタグの断面を表す説明図である。 本発明の無線ＩＣタグを用いたコンクリート品質管理システムの説明図である。

符号の説明

１ 無線ＩＣタグ
２ ＦｅＲＡＭ
３ 電源部
４ アンテナ部
５ 制御部
６ 被覆体
７ ＩＣタグ書き込み装置
８ 集中管理サーバー
９ ミキサー車
１０ ＩＣタグ書き込み装置
１１ ＩＣタグ読み込み装置

Claims (16)

1. セメント、骨材、水等を混練するセメント製品の製造工程で混入される無線交信で情報の書き込み・読み取り可能なアンテナ部を備えた無線ＩＣタグに対し、このセメント製品の測定工程に配置された自動測定装置により該セメント製品の製品特性値を測定するとともに自動測定装置と連結したＩＣタグ書き込み装置が前記自動測定装置により測定した製品特性値及び製造年月日等の製造情報を自動的に書き込み、前記セメント製品が現場で打設されて構造物となった後、この構造物中の前記無線ＩＣタグに記録されたデータをＩＣタグ読み取り装置を用いて読み取り可能とすることを特徴とする無線ＩＣタグを用いたコンクリート品質管理システム。
2. 無線ＩＣタグは、球体、楕円体、多面体等の立体形状としたことを特徴とする請求項１記載の無線ＩＣタグを用いたコンクリート品質管理システム。
3. アンテナ部は曲面を有することを特徴とする請求項１記載の無線ＩＣタグを用いたコンクリート品質管理システム。
4. 曲面を有するアンテナ部を、球体、楕円体、多面体等の立体形状からなる無線ＩＣタグの前記立体形状に倣った曲面状に形成したことを特徴とする請求項１又は３記載の無線ＩＣタグを用いたコンクリート品質管理システム。
5. 無線ＩＣタグはＩＣタグ書き込み装置及びＩＣタグ読み取り装置との間で暗号化された信号で無線交信することを特徴とする請求項１又は２又は４記載の無線ＩＣタグを用いたコンクリート品質管理システム。
6. 無線ＩＣタグは、半導体材料等よりなる不揮発性機能を有するメモリ装置を用い、電池を内蔵せずに受信した電波に共振して発電する電源部を備えたことを特徴とする請求項１又は２又は４又は５記載の無線ＩＣタグを用いたコンクリート品質管理システム。
7. 無線ＩＣタグは、セメント製品の混練時に偏在することなく混入すべく、セメント製品中に共に混練される骨材と略同一の大きさおよび比重とすることを特徴とする請求項１又は２又は４又は５又は６記載の無線ＩＣタグを用いたコンクリート品質管理システム。
8. アンテナ部を備えた無線ＩＣタグは、その外周を被覆体で覆ってなることを特徴とする請求項１又は２又は４又は５又は６又は７記載の無線ＩＣタグを用いたコンクリート品質管理システム。
9. 無線交信で情報の書き込み・読み取り可能なアンテナ部を備え、セメント製品の測定工程に配置された自動測定装置によりセメント製品の製品特性値を測定するとともに自動測定装置と連結したＩＣタグ書き込み装置が前記自動測定装置により測定した製品特性値及び製造年月日等の製造情報を自動的に書き込み可能又は書き込み済みであり、且つ、前記セメント製品が現場で打設されて構造物になった後、ＩＣタグ読み取り装置を用いて読み取り可能な無線ＩＣタグが、セメント、骨材、水等と共に混練されたことを特徴とするセメント製品。
10. 無線ＩＣタグは、球体、楕円体、多面体等の立体形状としたことを特徴とする請求項９記載のセメント製品。
11. アンテナ部は曲面を有することを特徴とする請求項９記載のセメント製品。
12. 曲面を有するアンテナ部を、球体、楕円体、多面体等の立体形状からなる無線ＩＣタグの前記立体形状に倣った曲面状に形成したことを特徴とする請求項９又は１１記載のセメント製品。
13. 無線ＩＣタグはＩＣタグ書き込み装置及びＩＣタグ読み取り装置との間で暗号化された信号で無線交信することを特徴とする請求項９又は１０又は１２記載のセメント製品。
14. 無線ＩＣタグは、半導体材料等よりなる不揮発性機能を有するメモリ装置を用い、電池を内蔵せずに受信した電波に共振して発電する電源部を備えたことを特徴とする請求項９又は１０又は１２又は１３記載のセメント製品。
15. 無線ＩＣタグは、セメント製品の混練時に偏在することなく混入すべく、セメント製品中に共に混練される骨材と略同一の大きさおよび比重とすることを特徴とする請求項９又は１０又は１２又は１３又は１４記載のセメント製品。
16. アンテナ部を備えた無線ＩＣタグは、その外周を被覆体で覆ってなることを特徴とする請求項９又は１０又は１２又は１３又は１４又は１５記載のセメント製品。

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