JP2015012504A - Antenna for manhole cover, and manhole cover with antenna - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、管渠内施設の下水道幹線などの維持管理に必要な情報を取得するためにマンホール蓋に設置されるアンテナおよびアンテナ付のマンホール蓋に関する。 The present invention relates to an antenna installed on a manhole cover and a manhole cover with an antenna in order to acquire information necessary for maintenance management of a sewer main line or the like in a pipe facility.
周知のように地下には上水道管、下水道管、ガス管、電力ケーブル、通信ケーブルなどが埋設され、近年は下水道管の漏水などの異常状態を検知するために下水道管内を監視して種々のデータを測定するニーズがあり、マンホール内に測定機器・監視機器を設置することが多くなっている。 As is well known, water pipes, sewer pipes, gas pipes, power cables, communication cables, etc. are buried underground. In recent years, various data are monitored by monitoring the sewer pipes to detect abnormal conditions such as water leaks in the sewer pipes. Measurement equipment and monitoring equipment are often installed in manholes.
そして、コンピュータ機器による必要時や定周期に自動的にデータを得るためには、測定機器・監視機器のデータをマンホール内の坑道に入らずに地上から該データを得るようにすることが望ましい。 In order to automatically obtain data when necessary or at regular intervals by a computer device, it is desirable to obtain the data of the measuring device / monitoring device from the ground without entering the tunnel in the manhole.
このような状況にあって地下埋設物の状態を示すデータを地上からマンホール蓋を開けることなく取得するためにマンホール蓋に通信機能を持たせる技術が提案されている。例えばマンホール蓋にアンテナを埋め込む構造としては特許文献1が公知となっている。
In such a situation, a technique has been proposed in which the manhole cover has a communication function in order to acquire data indicating the state of the underground object without opening the manhole cover from the ground. For example,
図11に基づき特許文献1の概略を説明すれば、マンホール蓋1の表側に形成された凹部にアンテナ2が設置されている。このアンテナ2は、円板状のアンテナ基板2aと、アンテナ基板2aの表面に被着された円板状の放射素子導体2bと、アンテナ基板2aの裏面に被着された円板状の地導体板2cと、地導体板2cに連なるケーブル2dと、ケーブル2d先端のコネクタ2eとを備えている。
If the outline of
この各板2a〜2cは前記凹部に設置され、地導体板2cはマンホール蓋1と短絡して該蓋1と一体化し、放射素子導体2bの表面は合成樹脂2fによりコーティングされている。また、ケーブル2dおよびコネクタ2eは前記凹部の底部に形成された貫通孔に挿入され、コネクタ2eと無線式水質測定装置3とはケーブル4にて接続されている。
Each of the
しかしながら、特許文献1のマンホール蓋1は、移動体通信の基地局などとしての利用や、マンホール内における送電線路の監視情報の通信に利用できるものの、次のような問題点があった。
However, although the
(1)防振対策
マンホール蓋1はマンホールの開口部を閉塞するため、車道における車両の走行時に振動を受ける。確かにアンテナ2の構造は無線通信制御機器のような電子機器と比べれば複雑ではない。
(1) Anti-vibration measures Since the
ところが、各板2a〜2c,コネクタ2eなどの電波基板や電力ケーブルは、電気的・機械的な接続箇所が振動の影響を受け易く、振動を受けることによりアンテナ2に故障が発生し、データ伝送の信頼性を失うおそれがある。
However, the radio wave boards and the power cables such as the
(2)防水、防蝕対策
マンホール蓋1は、屋外の路上に設置されるため、雨水により防水が必要であり、特に下水道のマンホールに設置される場合にはマンホール内は湿度が高いため、腐食に配慮する必要がある。この点ついて特許文献1では何ら考慮されていない。
(2) Measures for waterproofing and corrosion protection Since the
(3)アンテナ特性の変化
マンホール蓋1は鉄蓋なため、アンテナ2の実装によりそのインピーダンスが低くなるため、整合が取りにくくなるおそれがある。
(3) Change in antenna characteristics Since the
本発明は、上述のような従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、マンホール用のアンテナおよびアンテナ付のマンホール蓋においてアンテナ特性を劣化させることなく、アンテナの防振対策,防水・防蝕対策を施すことを解決課題としている。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems of the prior art, and the anti-vibration measures and waterproofing of the antenna can be achieved without deteriorating the antenna characteristics in the antenna for manhole and the manhole cover with antenna.・ The solution is to take anti-corrosion measures.
本発明に係るマンホール蓋用のアンテナは、マンホール蓋に設置されて誘電体で形成された筐体と、筐体内に収納される電波基板と、無線通信機器と接続される給電線とを備え、筐体内に電波基板の保護材を充填したことを特徴としている。この電波基板の保護材は、電波吸収体からなり、筐体内において電波の送受信を行う方向以外に偏在していることが好ましい。また、前記アンテナは複数の電波基板を筐体に設置してマルチバンドのアンテナとしてもよい。 An antenna for a manhole cover according to the present invention includes a housing that is installed on the manhole cover and formed of a dielectric, a radio wave board that is housed in the housing, and a feeder that is connected to a wireless communication device. The housing is filled with a protection material for the radio wave board. The protective material for the radio wave board is preferably made of a radio wave absorber, and is unevenly distributed in a direction other than the direction in which radio waves are transmitted and received. The antenna may be a multiband antenna by installing a plurality of radio wave boards in a housing.
本発明に係るアンテナ付のマンホール蓋の一態様は、管渠に連通するマンホールの地上側の開口部を閉塞する蓋本体と、管渠内の維持管理に必要なデータを計測する計測部の計測データを送信する無線通信制御部と、蓋本体の表側に設けられたアンテナ格納部と、前記アンテナ格納部に格納された無線通信制御部用のアンテナと、無線通信制御部に電源供給する電源部と、を備え、アンテナは、誘電体で形成された筐体と、筐体内に収納される電波基板と、無線通信制御部と接続される給電線と、を備え、前記筐体内に電波基板の保護材を充填するとともに、前記アンテナ格納部と筐体との間に防振材を介装したことを特徴としている。 One aspect of the manhole cover with an antenna according to the present invention includes a lid body that closes an opening on the ground side of a manhole that communicates with the tube, and measurement by a measurement unit that measures data necessary for maintenance in the tube A wireless communication control unit for transmitting data, an antenna storage unit provided on the front side of the lid body, an antenna for a wireless communication control unit stored in the antenna storage unit, and a power supply unit for supplying power to the wireless communication control unit And the antenna includes a housing formed of a dielectric, a radio wave substrate housed in the housing, and a feed line connected to the wireless communication control unit, and the radio wave substrate in the housing A protective material is filled, and a vibration-proof material is interposed between the antenna storage portion and the housing.
ここでは複数のシングルバンドのアンテナを備えてもよく、周波数の異なる複数の電波基板を筐体内に収納してマルチバンドのアンテナとしてもよい。また、前記アンテナ格納部は、蓋本体の表側に形成された収納凹部と、収納凹部の開口部を閉塞するカバーとで構成してもよく、蓋本体の表側にキャップ状に形成されたキャップ孔で構成してもよい。 Here, a plurality of single-band antennas may be provided, or a plurality of radio wave boards having different frequencies may be housed in a housing to form a multi-band antenna. The antenna storage portion may be configured by a storage recess formed on the front side of the lid body and a cover for closing the opening of the storage recess, and a cap hole formed in a cap shape on the front side of the lid body. You may comprise.
本発明に係るアンテナ付のマンホール蓋の他の態様は、管渠に連通するマンホールの地上側の開口部を閉塞する蓋本体と、管渠内の維持管理に必要なデータを計測する計測部の計測データを送信する無線通信制御部と、蓋本体の表側に形成されたキャップ孔と、前記キャップ孔に格納された無線通信制御部用のアンテナと、無線通信制御部に電源供給する電源部と、を備え、アンテナは、誘電体で形成された筐体と、筐体内に収納される電波基板と、無線通信制御部と接続される給電線と、を備え、前記筐体内に電波基板の保護材を充填するとともに、前記筐体をキャップ孔内に嵌合可能に形成したことを特徴としている。ここではマンホール蓋の表側には複数のキャップ孔が形成され、周波数の異なる複数のアンテナのそれぞれを各キャップ孔に格納してもよい。 Another aspect of the manhole cover with an antenna according to the present invention includes a lid body that closes an opening on the ground side of a manhole that communicates with the tube, and a measurement unit that measures data necessary for maintenance in the tube. A wireless communication control unit that transmits measurement data, a cap hole formed on the front side of the lid body, an antenna for the wireless communication control unit stored in the cap hole, and a power supply unit that supplies power to the wireless communication control unit The antenna includes a housing formed of a dielectric, a radio wave substrate housed in the housing, and a feed line connected to the wireless communication control unit, and the radio wave substrate is protected in the housing It is characterized in that the housing is formed so that it can be fitted into the cap hole. Here, a plurality of cap holes may be formed on the front side of the manhole cover, and each of a plurality of antennas having different frequencies may be stored in each cap hole.
本発明によれば、アンテナ特性を劣化させることなく、アンテナの防振対策,防水・防蝕対策が施されたマンホール用のアンテナおよびアンテナ付のマンホール蓋を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the antenna for manholes and the manhole cover with an antenna by which the anti-vibration countermeasure of the antenna, the waterproofing, and the anticorrosion countermeasure were taken can be provided, without deteriorating antenna characteristics.
以下、本発明の実施形態に係るアンテナ付のマンホール蓋を説明する。このマンホール蓋は下水道管渠に連通するマンホールの地上側の開口部を閉塞し、既存の構造的設備のマンホール蓋を交換するだけで管渠内の設備維持情報を計測するシステムの構築を実現させている。 Hereinafter, a manhole cover with an antenna according to an embodiment of the present invention will be described. This manhole cover closes the opening on the ground side of the manhole that communicates with the sewer pipe, and enables the construction of a system that measures equipment maintenance information in the pipe just by replacing the manhole cover of the existing structural equipment. ing.
図1に基づき前記マンホール蓋の全体構成を説明する。このマンホール蓋11は、通信機器と電源とを組み込んだユニット構成からなり、下水道管渠Pに連通するマンホールMの上端開口部12を閉塞し、該上端開口部12に設置された図示省略の受枠に蝶番19を介して開閉自在に連結された蓋本体13と、前記管渠P内の維持管理に必要なデータを計測する計測部(例えば水位センサなど)14の計測データ(例えば水位データなど)を無線通信によりデータ送信する無線通信制御部15と、無線通信制御部15のデータ送受信用のアンテナ16と、無線通信制御部15に電源供給する電源部17とを備えている。この無線通信制御部15は、計測部14の計測データを無線通信により上位サーバに情報伝達する無線通信機器(例えば無線通信端末装置など)により構成されている。
The overall structure of the manhole cover will be described with reference to FIG. The
このとき通信コストを考慮して複数のマンホールMに設置された前記マンホール蓋11によりメッシュネットワークを構築し、信頼性の高い情報伝達ルートを構築することができる。なお、電源部17には主に消費電力と寸法の両条件を満たすリチウム1次電池が使用され、4個直列のBOXを2個並列接続することで電池容量を倍増させてもよく、充電式の二次電池や発電デバイスとの組合せによる電源を用いてもよい。
At this time, considering the communication cost, a mesh network can be constructed by the
≪蓋本体13≫
蓋本体13は、円板状に形成され、図2〜図5に示すように、その表側に形成されてアンテナ16を格納する断面凹状に窪み形成された収納凹部20と、Oリング(パッキン)21を介して収納凹部20の開口部を閉塞する板状の保護カバー22と、収納凹部20とアンテナ16との間に介装される発泡スチロール材26と、収納凹部20の付近に複数個が並列に形成されたキャップ孔24と、裏側に格子状に立設された補強材25とを有し、補強材25間に升目状に仕切られた空間には、前記各部15,17を収納する収納BOX30が実装されている。なお、図1中では、補強材25,収納BOX30を省略して前記各部15,17の実装を概括的に示しているが、実際には前記各部15,17は収納BOX30内に収納された状態で実装されている。
≪
The lid
蓋本体13には前記各構成20〜22によりアンテナ16を格納するアンテナ格納部が構成されている。ここでは蓋本体13は、裏側に配置される各収納BOX30のスペースと緩衝しないような位置、即ち表側にアンテナ格納部を有しており、これはアンテナ実装位置において蓋表面が断面凹状となるように鋳造で一体型に形成され、断面凹状の窪みの空所が蓋本体13の表側に開口したボックス状の収納凹部20となっている。
The lid
また、蓋本体13は、鉄蓋の機械的性質,耐荷重強度等の基準「東京都 下水道設計標準 人孔鉄蓋(標準蓋) 60cm用都型仕様書」に準拠して製作され、東京都下水道設計標準に準拠した「人孔鉄蓋(標準蓋)φ600 荷重区分T−25」と同等の耐荷重強度を有している。また、蓋本体13は別途に耐荷重性能試験を行って前記仕様書を満たすことが確認されている。
The
蓋本体13については、アンテナ保護性能として表側に取り付けられるアンテナ16が車両の通過や天候などによって通信性能に長期的に影響を受けないことが求められる。そこで、アンテナ格納部の各種防水性(冷熱衝撃に対する防水性、繰り返し荷重に対する防水性、車両荷重に対する防水性など)については試験を行い、防水性に問題がないことが確認された。
As for the
ポリカーボネイト製の保護カバー22を用いた場合には耐スリップ性を考慮した凹凸模様の一部が無くなるため、耐スリップ性を、別途、ASTMに準拠したDFテスターR85により試験を行った。この結果、保護カバー22上を通過する箇所の動摩擦係数の平均が、保護カバー22の設置箇所以外の平均よりも大きい結果となり、保護カバー22の取付けによる耐スリップ性低下の影響がないことが確認されている。
When the
なお、保護カバー22の材質として電波透過性に優れるポリカーボネイトを採用したが、これに限定されるものではなく、支障なく通信が行える電波透過性を有し、かつ、前記仕様書の基準を満たすことを条件に他の材質を選定可能である。
In addition, although the polycarbonate which was excellent in radio wave permeability was adopted as the material of the
≪アンテナ16の仕様≫
図3に示すように、アンテナ16には主に800MHzまたは2.4GHz帯のダイポールアンテナを用いる。ここでは電波基板を収納したケースを蓋平面に対して平行となるように収納凹部20の底壁20aに設置する。
<< Specifications of
As shown in FIG. 3, the
また、アンテナ16は蓋本体13の表側の収納凹部20に設置でき、かつ通信性能が確保できれば、ダイポール方式に限定されず、モノポール方式,ダイバシティ方式から選択でき、かつ形状は線状,コイル状,ミアンダ,スパイラルなどからの選択が可能である。なお、アンテナ16は従来の問題点に対して次の対策が施されている。
In addition, the
(2)防振対策,防水・防蝕対策
アンテナ16は、電波基板(以下、基板と省略する。)を収納するケース(筐体)内にカーボンを含有したウレタンなどの電波吸収体が充填されている。この構成によれば、充填された電波吸収体により振動を吸収することができる。また、ケース内の空気が排除(減少)されるため、湿度対策および結露対策が施され、ケースの防水性も向上する。
(2) Anti-vibration measures, waterproof and anti-corrosion measures The
(2)アンテナ特性の変化対策
ケース内に低誘電率の電波吸収体を充填することで蓋本体(鉄蓋)13の影響を受け難くしている。ここではアンテナ16を蓋本体13の収納凹部20に実装した場合にはグランド、即ち収納凹部20を構成する前記底壁20aとの間でインピーダンスが低くなるので、最初からアンテナを高インピーダンスとすることで蓋本体13の影響を受けても整合がとれるようにすることができる。
(2) Measures against changes in antenna characteristics The case is made less susceptible to the influence of the lid body (iron lid) 13 by filling the case with a radio wave absorber having a low dielectric constant. Here, when the
また、ケース内の隙間を低誘電率の電波吸収体で埋めることにより、アンテナ特性を劣化させることなく、結露対策を施している。電波吸収体としては低誘電率の発砲性のウレタンを用いることにより空気と同様の関係に近づけ、アンテナ特性の劣化対策を施している。この意味でケース内に充填された電波吸収体は、電波吸収,振動吸収,防湿・結露対策の各効果を併せ持つ電波基板の保護材といえる。 Also, by filling the gap in the case with a low dielectric constant radio wave absorber, measures against condensation are taken without degrading the antenna characteristics. As a radio wave absorber, low-dielectric-constant foaming urethane is used to bring it closer to the same relationship as air, and countermeasures against deterioration of antenna characteristics are taken. In this sense, the radio wave absorber filled in the case can be said to be a protective material for the radio wave board that has the effects of radio wave absorption, vibration absorption, moisture proofing and dew condensation.
そして、アンテナ16は、前記仕様を満たせば、シングルバンドのアンテナ,マルチバンドのアンテナのいずれでもよく、ケース形状も直方体形状やキャップ形状のいずれでもよい。また、基板の材質は、難燃性と低導電率を両立した素材FR−4(Flame Retardant Type)を使用した。そして、ケース32,42およびケースカバー(蓋)33,41には、誘電率2.9〜3の誘電率を有するポリカーボネイトを使用した。
The
なお、電波吸収体としては誘電性電波吸収材料であるウレタンを用いたが、これに限定されず、例えば広帯域にわたって高い吸収性能を発揮する薄型電波吸収シートで網状の軽量発泡ポリウレタンフォームに損失材をコーティングしたものや、軽量発泡ポリウレタンフォームにカーボンを含浸したもの、あるいは共振型の薄型/不燃/耐候性のある電波吸収シートで、ウレタンゴムシートにカーボンを練りこんだものを用いてもよい。また、基板,ケース,ケースカバー,電波吸収体の各材質は、上記材質に限定されず、アンテナの使用条件に応じて、適宜選択して使用することが可能である。 In addition, although urethane which is a dielectric wave absorbing material was used as the wave absorber, it is not limited to this. For example, a thin wave absorbing sheet that exhibits high absorption performance over a wide band is used to add a loss material to a net-like lightweight foamed polyurethane foam. A coated type, a lightweight foamed polyurethane foam impregnated with carbon, or a resonance type thin / non-combustible / weatherproof electromagnetic wave absorbing sheet in which a urethane rubber sheet is kneaded with carbon may be used. The materials of the substrate, case, case cover, and radio wave absorber are not limited to the above materials, and can be appropriately selected and used according to the use conditions of the antenna.
≪アンテナ16の実施例≫
以下、図6〜図8に基づきアンテナ16の実施例を説明する。ここでは実施例1,2はシングルバンアンテナの構成例を示し、実施例3はデュアルバンドアンテナの構成例を示している。
<< Example of
Hereinafter, an embodiment of the
(1)実施例1
図6は800MHzの携帯電話帯域に係るアンテナ16を示し、小型薄型タイプのアンテナに設計されている。ここではアンテナ16は、図6(a)(b)に示すように、基板31上に三次元的なアンテナパターンを持つパターンアンテナとして構築され、それをポリカーボネイト製のケース32内に収容して、ケース32内に電波吸収体(ウレタン)36を充填し、ケース32の開口部をケースカバー33で封印して構成されている。
(1) Example 1
FIG. 6 shows an
このケースカバー33は、ケース32の四隅にねじ34のねじ止めにより固定され、電力給電ケーブル28は基板31からケース32の下部から引き出されている。ここではアンテナ16は、電力給電ケーブル28に基板(エレメント)31を左右対称に配置した1/2λ(波長)のダイポールアンテナとして構成され、グランドプレーンは不要となっている。
The case cover 33 is fixed to the four corners of the
電波特性としては、アンテナ16の周囲が蓋本体13の内壁、即ち金属壁に囲繞されるによりインピーダンスが低くなり、特性が悪化する傾向にある。そこで、800MHz帯の放射指向性が0度正面方向から若干傾いている状態(電力半値角を水平方向にとる。)にする。
As the radio wave characteristics, the impedance is lowered and the characteristics tend to be deteriorated when the periphery of the
併せてアンテナ16には前記各対策が施され、電波吸収体36を組み合わせることによって蓋本体13の材質による影響を受け難くしている。特に800MHz帯のアンテナは大きくなり、蓋本体13の材質の影響を受け易いので、電波の送受信方向に対して蓋本体13からの影響を抑えるために前記底壁20a側にも隙間なく電波吸収体36を隙間なく充填している。また、アンテナ16を高インピーダンスとすることで蓋本体13の材質の影響を受けても整合が取れるようにしており、ケース22内の隙間を低誘電率の電波吸収体(ウレタン)36で埋めることでアンテナ特性を劣化させることなく、防水対策および結露対策を行っている。
In addition, the
なお、アンテナ16の構造は実装スペースと利得との関係から1/2λ(波長)のダイポールアンテナを採用したが、1/4λ(波長)のダイポールアンテナを採用してもよい。この場合には基板31と直角方向に1/4λ(波長)のグランドプレーンの取り付けが必要となる。
The structure of the
(2)実施例2
図7は2.4GHzの携帯電話帯域に係るアンテナ16を示し、ケース42を直方体に形成してさらに小型薄型のタイプに設計されている。ここでもアンテナ16には前記各対策が施されている。
(2) Example 2
FIG. 7 shows the
すなわち、アンテナ16は、図7(a)(b)に示すように、基板44上にパターンアンテナとして構築され、それをポリカーボネイト製のケース42内に収納して、ケース42内に電波吸収体(ウレタン)48を充填し、ケース42の開口部をケースカバー41で封印して構成されている。
That is, the
このとき1/4λ(波長)ダイポールアンテナを構築するため、ケース42の底板内面にはグランド板が導体43で形成され、基板44に電力供給ケーブル28の一端部を平ワッシャ45と鍋ねじ46とナット47とを用いて結合させ、電力供給ケーブル28をケース42の下部から引き出している。
At this time, in order to construct a 1 / 4λ (wavelength) dipole antenna, a ground plate is formed on the inner surface of the bottom plate of the
ここでは電気特性としてのアプローチは実施例1と同様であり、2.4GHz帯の放射指向性が0度正面方向から若干傾いている状態(電力半値角を水平方向にとる。)とする。なお、アンテナ16の構造は実装スペースと利得との関係から1/4λ(波長)のダイポールアンテナを採用したが、1/2λ(波長)のダイポールアンテナを採用してもよい。この1/2λ(波長)のダイポールアンテナを採用する場合にはグランドプレーンが不要となる。
Here, the approach as the electrical characteristic is the same as that of the first embodiment, and the radiation directivity in the 2.4 GHz band is slightly inclined from the front direction by 0 degree (the half power angle is taken in the horizontal direction). The structure of the
(3)実施例3
図8は800MHz帯と2.4GHz帯の2波を取り扱うデュアルアンテナを示している。ここではデュアルアンテナ16は、限られた空間に2周波数のアンテナ、即ち800MHz帯のアンテナ16aと2.4GHz帯のアンテナ16bとを実装している。
(3) Example 3
FIG. 8 shows a dual antenna that handles two waves in the 800 MHz band and the 2.4 GHz band. Here, the
この実施例では限られた空間、即ち収納凹部20内に各アンテナ16a,16bを実装するために、それぞれを上下に立体的に配置し、深さ方向を確保して実装した。ここでは容量性結合型のアンテナとすることでアンテナ周囲の金属や他部品による影響を受け難くしている。
In this embodiment, in order to mount the
このとき収納凹部20内における設置スペースを極力小さくするため、例えば10cm四方の大きさのケース内にアンテナ16a,16bのデュアルアンテナ16を収容する。このように設置スペースを小さくすることにより収納凹部20の深さ方向に2周波数のマルチバンド(デュアルバンド)アンテナ16を搭載することが可能となる。
At this time, in order to reduce the installation space in the
図8(b)中では、800MHz帯と2.4MHz帯の二本の電力給電ケーブル(同軸)28が配置されているものとする。ここでは両アンテナ16a,16bはグランド板57上に構築され、図8(a)(b)に示すように、アンテナ16aは800MHz帯の導波器52および同放射器53で構成され、アンテナ16bは2.4GHz帯の導波器55および放射器56で構成され、各導波器52,55には電力給電ケーブル28の一端部が結合されている。
In FIG. 8B, it is assumed that two power feeding cables (coaxial) 28 of 800 MHz band and 2.4 MHz band are arranged. Here, both
両アンテナ16a,16bは、スペーサ54により干渉が少なくなるような距離に配置されている。また導波器52,55の偏波面を直交させることにより、複数の周波数を利用する時にアンテナ同士が干渉し難く配置されている。なお、図8(a)(b)中では、図示省略したがアンテナ16は、実施例1,2と同様にポリカーボネイト製のケース内に両アンテナ16a,16bを収納して、ケース内に電波吸収体(ウレタン)を充填し、ケースの開口部をケースカバーで封印して構成されている。
Both
≪アンテナ16の蓋本体13への実装例≫
図3〜図5に基づきアンテナ16の蓋本体13への実装例を説明する。まず、あらかじめ収納凹部20内に隙間なく収容可能な形状・サイズの発砲スチロール材26を用意し、図3および図5に示すように、発泡スチロール材26を収納凹部20内に収容する。この発砲スチロール材26は、内部にケース32,42を形取った空洞を有するフレーム状に形成されているものとする。
<< Example of mounting
An example of mounting the
この発泡スチロール26の内部にアンテナ16が収納されるため、ケース32,42と収納凹部20との間に発泡スチロール材26が介装される。すなわち、ケース32,42と収納凹部20の内壁との間に発泡スチロール材26が隙間なく充填されるため、アンテナ16のガタツキや振動が抑制される。この場合にケース32,42内に充填されたウレタン36,48によっても振動が吸収されるため、アンテナ16には強固な防振対策も施されている。
Since the
この状態のまま保護カバー22を、Oリング21を介して収納凹部20の外縁にねじ23でねじ止めする。このときアンテナ16の電力給電ケーブル28は、収納凹部20の底壁20aに形成された貫通孔27に挿通される。
In this state, the
そして、図4に示すように、蓋本体13の裏側において貫通孔27から電力給電ケーブル28を引き抜いて防水ケーブルグランド29で底壁20aの反対側に固定する。その後に電力給電ケーブル28の先端コネクタ28aを収納BOX30の側壁30aに形成された取付孔30bを通過させて無線通信制御部15の図示省略のアンテナ端子に接続し、防水ケーブルグランド29で電力給電ケーブル28を前記側壁に締め付けてアンテナ16の取付作業を完了する。これにより計測部14の計測したデータを800MHZ帯あるいは2.4GHz帯の携帯電話通信網を通じて上位サーバに送信することが可能となる。
Then, as shown in FIG. 4, the
ここで前記マンホール11は、マンホールMの開口部を閉塞しているため、車両の走行時などに振動を受けるものの、前述のように強固な防振対策が施されるため、基板31,44や電力給電ケーブル28などの電気的・機械的な接続箇所の振動による故障を減少させることができる。その結果、前記マンホール11によれば、計測データの伝送手段の信頼性を向上させることができ、また部品の寿命が延びるのでランニングコストの抑制に貢献することもできる。
Here, since the
また、ケース32,42内にウレタン36,48を充填することにより内部の空気を排除(減少)するため、湿度対策および結露対策が施され、ケースの防水性も向上している。この点で腐食などを抑制でき、高湿度などのマンホールの劣悪な環境に対応することができる。
Moreover, since the internal air is eliminated (reduced) by filling the
さらに前記マンホール蓋11によれば、ケース32,42内の隙間を低誘電体のウレタン36,48で埋めることによりアンテナ特性を劣化させることなく、結露対策が施されている。特に最初からアンテナ16を高インピーダンスとすることで蓋本体13の影響を受けても整合性が取れるようにしていることから、この点でも計測データの伝送手段の信頼性を向上させることができる。
Further, according to the
そして、前記マンホール11によれば、アンテナ16は収納凹部20内に収容さることとなるが、その際に地上(路面など)より約20mm以内の深さから電波が送受信され得るように、収納凹部20の内壁との距離を広く設定することで水平方向の利得が増大する。すなわち、アンテナの指向性を示した電力半値角を水平方向に感度を高めることができる。この場合には図9に示すように電力半値角を小さく取るようにアンテナ16の特性を考慮する。
According to the
≪アンテナ16の他例≫
前述の実施形態ではアンテナ16を蓋本体13の収納凹部20内に収納したものの、アンテナ16の収納パターンは、これに限定されるものではなく、図2および図3に示す蓋本体13に形成されたキャップ孔24に収納することもできる。この場合にはキャップ孔24がアンテナ格納部としての役割を果しており、実施例1〜3のアンテナ16ではなく、別にキャップ型アンテナを用意するものとする。
≪Other examples of
Although the
(1)キャップ型アンテナの構成例
図10は、2.4GHz帯のキャップ型アンテナ16を示している。このアンテナ16は、図9(a)(b)に示すように、放射基板63とグランド基板65とでスペーサ基板64を挟む構造を図示省略のケース内に収納し、該ケース内に電波吸収材としてのウレタンを充填して構成されている。
(1) Configuration Example of Cap Type Antenna FIG. 10 shows a 2.4 GHz band
ここでは給電ピン61は放射基板63と接続して給電され、ショートピン62で各基板63〜65と2.4GHz帯の電力供給ケーブル(同軸)28とが接続されている。なお、800MHzのアンテナも同様な構造で実装可能であり、また深めの方法で2周波数のアンテナをデュアルアンテナとして実装することも可能である。
Here, the
(2)キャップ型アンテナ16の蓋本体13への実装例
キャップ型アンテナ16の実装にあたっては、実施例1〜3と同様にキャップ孔24内に隙間なく収容可能な形状・サイズの発砲スチロール材を用意し、キャップ孔24内に収容する。この発泡スチロール材も内部にケースを形取った空洞を有するフレーム状に形成され、該発泡スチロール材の内部にキャップ型アンテナ16が収納される。その後の電力供給ケーブル66の配線などは実施例1〜3と同様とする。
(2) Example of mounting
この場合に東京都下水道局などではマンホール蓋に固有のマンホール番号および管渠の布設年度を明示するためのキャップを使用している。このキャップと同一材質・サイズにて同形状のケースを製作すれば、前記発泡スチロール材を充填することなく、キャップ孔24内にキャップ型アンテナ16を嵌合可能となる。
In this case, the Tokyo Metropolitan Sewerage Bureau uses a cap to clearly indicate the manhole number and pipe installation year on the manhole cover. If a case having the same shape and shape as the cap is manufactured, the cap-
このようなキャップ型アンテナ16によれば、蓋本体13に収納凹部20を形成する必要がなく、この意味でマンホール外観の変更を抑えることができる。また、キャップ孔24の開口面積が小さいため、そこに収納されるキャップ型アンテナ16に車両等の荷重が直接かかることが回避できる。これにより保護カバー20が不要となり、この点で部品点数を省略でき、コストの抑制にも貢献できる。
According to such a cap-
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、各請求項に記載された範囲内で変形して実施することができる。例えば周波数が相違する複数のシングルバンドのアンテナ16を収納凹部20に設置してマルチバンドとして構成してもよい。同様に蓋本体13に並列に配設された各キャップ孔24のそれぞれに周波数の相違するシングルバンドのキャップ型アンテナ16を収納すれば、簡単にマルチバンドが構築できる。
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, It can deform | transform and implement within the range described in each claim. For example, a plurality of single-
また、アンテナ16の収納凹部20,キャップ孔24への収納にあたって発泡スチロール材を用いて防振対策を施したが、発泡スチロール以外にも電波透過性を有していて電波の送受信に影響が無く、さらに防振効果を期待できれば他の弾性体、例えばゴムなどであってもよい。
Further, when the
11…アンテナ付のマンホール蓋
13…蓋本体
15…無線通信制御部(無線通信機器)
16…アンテナ(マンホール蓋用のアンテナ,無線通信制御部用のアンテナ)
17…電源部
20…収納凹部
22…保護カバー(カバー)
24…キャップ
26…発砲スチロール材(防振材)
28…電力給電ケーブル(給電線)
31,44…基板(電波基板)
32,42,67…ケース(筐体)
36,48…電波吸収体(電波基板の保護材)
11 ... Manhole cover with
16 ... Antenna (antenna for manhole cover, antenna for wireless communication controller)
17 ...
24 ...
28 ... Electric power supply cable (feed line)
31, 44 ... Board (Radio wave board)
32, 42, 67 ... Case (housing)
36, 48 ... Radio wave absorber (Radio wave board protection material)
Claims (10)
マンホール蓋に設置されて誘電体で形成された筐体と、筐体内に収納される電波基板と、無線通信機器と接続される給電線とを備え、
筐体内に電波基板の保護材を充填したことを特徴とするマンホール蓋用のアンテナ。 An antenna for a manhole cover that provides an antenna function to the manhole cover that closes the opening on the ground side of the manhole and enables wireless communication devices to communicate,
A housing that is installed on a manhole cover and formed of a dielectric, a radio wave board that is housed in the housing, and a power supply line that is connected to a wireless communication device,
An antenna for a manhole cover, characterized by filling a casing with a protective material for a radio wave board.
管渠内の維持管理に必要なデータを計測する計測部の計測データを送信する無線通信制御部と、
蓋本体の表側に設けられたアンテナ格納部と、
前記アンテナ格納部に格納された無線通信制御部用のアンテナと、
無線通信制御部に電源供給する電源部と、を備え、
アンテナは、誘電体で形成された筐体と、筐体内に収納される電波基板と、無線通信制御部と接続される給電線と、を備え、
前記筐体内に電波基板の保護材を充填するとともに、前記アンテナ格納部と筐体との間に防振材を介装したことを特徴とするアンテナ付のマンホール蓋。 A lid body that closes the ground side opening of the manhole communicating with the tube;
A wireless communication control unit that transmits measurement data of a measurement unit that measures data necessary for maintenance in the pipe;
An antenna housing provided on the front side of the lid body;
An antenna for a wireless communication control unit stored in the antenna storage unit;
A power supply unit that supplies power to the wireless communication control unit,
The antenna includes a housing formed of a dielectric, a radio wave substrate housed in the housing, and a feeder line connected to the wireless communication control unit,
A manhole cover with an antenna, wherein a protective material for a radio wave board is filled in the housing, and a vibration isolating material is interposed between the antenna storage portion and the housing.
ことを特徴とする請求項4〜6のいずれか1項に記載のアンテナ付のマンホール蓋。 The said antenna storage part is equipped with the storage recessed part formed in the front side of the lid | cover main body, and the cover which obstruct | occludes the opening part of a storage recessed part. The antenna with an any one of Claims 4-6 characterized by the above-mentioned. Manhole cover.
管渠内の維持管理に必要なデータを計測する計測部の計測データを送信する無線通信制御部と、
蓋本体の表側に形成されたキャップ孔と、
前記キャップ孔に格納された無線通信制御部用のアンテナと、
無線通信制御部に電源供給する電源部と、を備え、
アンテナは、誘電体で形成された筐体と、筐体内に収納される電波基板と、無線通信制御部と接続される給電線と、を備え、
前記筐体内に電波基板の保護材を充填するとともに、前記筐体をキャップ孔内に嵌合可能に形成したことを特徴とするアンテナ付のマンホール蓋。 A lid body that closes the ground side opening of the manhole communicating with the tube;
A wireless communication control unit that transmits measurement data of a measurement unit that measures data necessary for maintenance in the pipe;
A cap hole formed on the front side of the lid body;
An antenna for a wireless communication control unit stored in the cap hole;
A power supply unit that supplies power to the wireless communication control unit,
The antenna includes a housing formed of a dielectric, a radio wave substrate housed in the housing, and a feeder line connected to the wireless communication control unit,
A manhole cover with an antenna, wherein the casing is filled with a protection material for a radio wave board, and the casing is formed to be fitted into a cap hole.
周波数の異なる複数のアンテナのそれぞれを各キャップ孔に格納したことを特徴とする請求項9記載のアンテナ付のマンホール蓋。 A plurality of cap holes are formed on the front side of the manhole cover,
The manhole cover with an antenna according to claim 9, wherein each of the plurality of antennas having different frequencies is stored in each cap hole.
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