JP2018163476A - Ｒｆｉｄタグ読取装置 - Google Patents

Abstract

【課題】低コストで、作業者の身体の自由を確保しつつ、素早く確実に路面構造物に組み込まれたＲＦＩＤタグを読み取ることを可能とする。【解決手段】路面構造物に配置されたＲＦＩＤタグ７を読み取るＲＦＩＤタグ読取装置１であって、作業者３の靴２に着脱可能に装着され、ＲＦＩＤタグ７と通信を行うためのアンテナを備えたタグ検出部１１３を有する靴装着部１１と、タグ検出部１１３とケーブル１１４を介して接続され、ＲＦＩＤタグ７を読み取るリーダ装置２１と、を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、ＲＦＩＤ（Radio Frequency IDentifier）タグを読み取る技術に関し、特に、マンホールや測量プレート等、道路面や床面等に設置された構造物に組み込まれたＲＦＩＤタグを読み取るＲＦＩＤタグ読取装置に適用して有効な技術に関するものである。

例えば、上下水道や電気、ガス、通信等のライフラインの設備に対する工事や保守点検を行う際、道路面や床面、地面等（以下では「路面」と総称する場合がある）に設置されたり埋め込まれたりしているマンホールの蓋や測量プレート、歩道ブロック、敷石等の構造物（以下では「路面構造物」と総称する場合がある）を目印として対象の設備や場所等を探索・特定する。近年では、上記のような路面構造物にＲＦＩＤタグ（「ＩＣタグ」、「無線タグ」、「ＲＦＩＤチップ」等各種の称呼のものを全て含むものとする）を組み込むことで、目視での探索・特定を補助することも行われている。

路面構造物に組み込まれたＲＦＩＤタグをリーダ装置により読み取ることに関連する技術として、例えば、特開２００３−２４９８８０号公報（特許文献１）には、視覚障害者用の白杖の石突部（先端部）に収納されたアンテナ及び付属回路からなるリーダ／ライタによって、例えば、路面に所定間隔で設置したＲＦＩＤタグを非接触で読み取り、白杖の振動によって進路指示を行う旨が記載されている。

また、特開２００９−２６０５４７号公報（特許文献２）には、街路に埋め込まれるとともに情報を記憶するＩＣタグと、対象者の靴または中敷に取り付けられるとともにＩＣタグから情報を読み取るＲＦＩＤリーダと、ＲＦＩＤリーダが読み取った情報を対象者に報知する報知手段とを備えることで、対象者の手の自由を妨げることなくＩＣタグから情報を対象者に案内する旨が記載されている。

特開２００３−２４９８８０号公報 特開２００９−２６０５４７号公報

従来技術を利用することで、路面構造物に組み込まれたＲＦＩＤタグを所定のリーダ装置により読み取ることができる。

しかし、工事や保守点検の対象となるライフラインの設備に係る路面構造物は、例えば、土や砂に埋もれていたり、交通量の多い道路上に設置されていたり、半径数メートル程度の範囲内に同じような路面構造物が複数設置されていたり等、様々な悪条件下に設置されている場合がある。このような場所に設置されている路面構造物を探索・特定する場合、間違わずに素早く探索・特定できるようにすることで作業者の作業負荷を低減する必要がある。また、交通量が多い道路上に設置されている場合等、作業者が危険な状態となった場合にすぐに退避できるよう、作業者を身軽な状態とし、身体（特に両手）の自由を確保しておく必要がある。また、屋外の過酷な環境下で様々な作業を行う作業者により使用される場合も多いことから、高価な仕組みを用いることは適切ではなく、低コストで実現するのが望ましい。

この点、特許文献１に記載された技術では、工事や保守点検を行う作業者が健常者の場合であっても、ＲＦＩＤタグのリーダ装置を備えた白杖を少なくとも片手で把持する必要があり、作業者の身体の自由が一定程度奪われてしまうことになる。

また、特許文献２に記載された技術では、ＲＦＩＤタグのリーダ機能を備えた靴もしくは中敷という専用の装備を用意する必要があり、低コストで実現することが困難となり得る。特に、靴や中敷という装備の特性上、作業者間で共用する利用形態をとることが物理的・心理的に困難となる場合があるため、各作業者に専用の装備を用意せざるを得ない場合が生じ得る。また、作業者の足の水分や靴底の材質によってはＲＦＩＤタグの読み取り感度が大きく影響を受け得る。

そこで本発明の目的は、低コストで、作業者の身体の自由を確保しつつ、素早く確実に路面構造物に組み込まれたＲＦＩＤタグを読み取ることを可能とするＲＦＩＤタグ読取装置を提供することにある。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、以下のとおりである。

本発明の代表的な実施の形態によるＲＦＩＤタグ読取装置は、路面構造物に配置されたＲＦＩＤタグを読み取るＲＦＩＤタグ読取装置であって、作業者の靴に着脱可能に装着され、前記ＲＦＩＤタグと通信を行うためのアンテナを備えたタグ検出部を有する靴装着部と、前記タグ検出部とケーブルを介して接続され、前記ＲＦＩＤタグを読み取るリーダ装置と、を有するものである。

本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。

すなわち、本発明の代表的な実施の形態によれば、低コストで、作業者の身体の自由を確保しつつ、素早く確実に路面構造物に組み込まれたＲＦＩＤタグを読み取ることが可能となる。

本発明の一実施の形態であるＲＦＩＤタグ読取装置の構成例について概要を模式的に示した図である。 本発明の一実施の形態におけるＲＦＩＤタグ読取装置の使用例について概要を示した図である。 本発明の一実施の形態における本実施の形態における靴装着部の構成例について概要を示した図である。 （ａ）、（ｂ）は、本発明の一実施の形態におけるタグ検出部の構成例について概要を示した図である。 （ａ）、（ｂ）は、本発明の一実施の形態におけるタグ検出部の他の構成例について概要を示した図である。 （ａ）〜（ｃ）は、本発明の一実施の形態におけるリーダ装置とケーブルとの接続方法の例について概要を示した図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一部には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。一方で、ある図において符号を付して説明した部位について、他の図の説明の際に再度の図示はしないが同一の符号を付して言及する場合がある。

＜全体構成＞
図１は、本発明の一実施の形態であるＲＦＩＤタグ読取装置の構成例について概要を模式的に示した図である。また、図２は、本実施の形態におけるＲＦＩＤタグ読取装置の使用例について概要を示した図である。

本実施の形態では、作業者３は、路面構造物（図１の例では、路面４に設置されたマンホール５の蓋６）に組み込まれたＲＦＩＤタグ７を、靴２に装着された靴装着部１１が備えるタグ検出部１１３を介してリーダ装置２１が読み取る構成を有する。このような構成をとることで、例えば、路面構造物の探索・特定を行う際に、特許文献１に記載されたような杖や棒等に組み込まれたリーダ装置を作業者３が手に持つ必要をなくし、作業者３の両手の自由を確保して身軽な状態とすることができる。また、路面構造物を探索する動作を歩行・移動動作と兼ねることができるため、素早く効率的に探索・特定を行うことが可能となる。

本実施の形態のＲＦＩＤタグ読取装置１は、作業者３の靴２に対して靴装着部１１を介して装着されるタグ検出部１１３と、タグ検出部１１３を外部アンテナとし、これを介してＲＦＩＤタグ７を読み取る機能を有する携帯型のリーダ装置２１とを有し、これらがケーブル１１４により接続される構成を有する（図１の検出処理区１０）。ケーブル１１４は、例えば、ツイストペアケーブルや同軸ケーブルにより構成される。靴装着部１１（タグ検出部１１３）は、作業者３の少なくとも一方の靴２に装着されていればよい。リーダ装置２１は、例えば、図２に示すように作業者３の作業着のポケット等に収納されたり、ベルトやバンド等によって腰や腕等に装着されたりすることで保護される。これを可能とするため、ケーブル１１４の長さは１ｍ〜２ｍ程度とするのが望ましい。

リーダ装置２１は、さらに、作業者３が保持するタブレット端末やスマートフォン、スマートグラス等の携帯端末２２と有線もしくはＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等の近距離無線通信により通信を行い、読み取ったＲＦＩＤタグ７のＩＤ情報を送信する。携帯端末２２は、図示しないアプリケーションプログラムによって、取得したＩＤ情報に基づく処理を行う（図１の情報処理区２０）。もしくは、ＷｉＦｉ（登録商標）や４Ｇ・ＬＴＥ等の移動体通信によりインターネット等のネットワーク３１を介してクラウド上のサーバ３２等に接続し、取得したＩＤ情報に関連した情報をデータベースから取得する、もしくは当該情報に基づくサーバ３２上での処理結果を取得するようにしてもよい（図１の上位ネットワーク区３０）。

靴装着部１１は、上述したように、タグ検出部１１３を備え、例えば、作業者３の靴２に対して外部から取付ベルト１１１を巻き付ける等により装着される。すなわち、タグ検出部１１３は靴２の外部に装着されることになる。これにより、生体である作業者３の足の水分や靴２の材質による影響（これらを電磁波が通過することによるロスや同調のズレ等）を最小限にすることができる。靴２は、例えば、鉄板入りの安全靴や作業靴、長靴、運動靴、登山靴、「かんじき」状の補助部材が装着された靴等、作業者３が使用し得るものが該当するが、これらに特に限定されるものではない。なお、靴装着部１１の詳細な構成については後述する。

本実施の形態では、このように、特許文献２に記載されたような専用の靴や中敷を用いずに、一般に入手可能な靴２を用い、靴装着部１１を後付けで装着する構成をとる。これにより、各作業者３に対して専用の靴や中敷を用意することを不要とし、また、作業者３間での靴装着部１１の共有を容易にしてコストを低減することができる。また、作業現場での靴２の履き替えが危険を伴う場合にこれを回避し、また、作業前の準備や作業者３の交代等に要する負荷を低減することができる。

＜靴装着部の構成＞
図３は、本実施の形態における靴装着部１１の構成例について概要を示した図である。靴装着部１１は、例えば、靴２に装着した場合に靴底側に配置される本体部１１０と、本体部１１０を靴底に固定するための取付ベルト１１１を有する。本体部１１０は、例えば、軽量で耐久性が高い樹脂等により形成される。接地面側に、すべり止め機能を有する鋲やスパイク等からなる複数の突起部１１２を有していてもよい。突起部１１２は、例えば、耐久性が高い金属やセラミック、硬質ゴム等の素材により形成される。取付ベルト１１１は、本体部１１０を靴２に装着することができるものであれば特に限定されない。図３では面ファスナーを用いる例を示しているが、ゴムバンドや紐等の他の部材により適宜構成することができる。

本体部１１０にはタグ検出部１１３が取り付けられており、タグ検出部１１３にはケーブル１１４が接続されている。タグ検出部１１３は、作業者３の歩行に伴う衝撃をできるだけ受けないよう、例えば、図示するように本体部１１０の側面に取り付けるが、後述するように、本体部１１０の底面側に構成することも可能である。なお、タグ検出部１１３を靴２の側面部分に取り付けることができれば、本体部１１０を備えずに、取付ベルト１１１によりタグ検出部１１３を靴２に直接装着する構成としてもよい。

図４は、本実施の形態におけるタグ検出部１１３の構成例について概要を示した図である。タグ検出部１１３は、例えば、図中の点線で示した筐体（防滴・防水機能を有する保護ケース）内にアンテナが形成された構成を有する。このアンテナは、リーダ装置２１から出力されたＲＦＩＤタグ７の検出用の信号をケーブル１１４を介して取得して、再出力することでＲＦＩＤタグ７と通信を行う外部アンテナである。本実施の形態では、作業者３の歩行に伴う衝撃を受け得るタグ検出部１１３には単純な構造のアンテナのみを備え、電子回路や電源等の複雑な構造を備えていないため、高い耐久性を確保することができる。

筐体（保護ケース）は、内部のアンテナに対して、路面の水や路材衝撃等からの物理的保護の役割に加えて、作業者３の足の水分や靴２の側面・靴底の材質等、媒質定数が異なる部分を電磁波が通過することによるアンテナの同調ズレに伴う検出感度低下を防止する電磁気学的同調保護の役割も有する。図中のアンテナの配線が、空気中で同調するよう設計されている場合には、保護ケースの内部に空気もしくは発泡樹脂を充填することで、同調保護の役割を持たせることができる。

図４（ａ）は、読み取り対象のＲＦＩＤタグ７がＵＨＦ帯（９２０ＭＨｚ）を使用する場合のアンテナの構造の例を示しており、図４（ｂ）は、ＨＦ帯（１３．５６ＭＨｚ）を使用する場合のアンテナの構造の例を示している。いずれも、ケーブル１１４として同軸ケーブルを用いた場合の例を示している。

図４（ａ）に示したＵＨＦ帯の場合、半波長が約１６ｃｍであることから、アンテナは、例えば、図示するようなダイポールアンテナ等の放射アンテナとして構成することができる。ダイポールアンテナに限らず、モノポールアンテナや折り返しダイポールアンテナ、パッチアンテナ等として構成してもよい。一方、図４（ｂ）に示したＨＦ帯の場合、半波長が１１ｍ以上となり、半波長サイズのダイポールアンテナは適切ではないため、例えば、図示するようなループ状の誘導コイルアンテナとして構成することができる。

図５は、本実施の形態におけるタグ検出部１１３の他の構成例について概要を示した図である。ここでは、靴装着部１１の本体部１１０の底面側にタグ検出部１１３、すなわち放射アンテナもしくは誘導コイルアンテナを形成する例について示している。図４の場合と同様に、図５（ａ）は、読み取り対象のＲＦＩＤタグ７がＵＨＦ帯を使用する場合の例を示しており、図５（ｂ）は、ＨＦ帯を使用する場合の例を示している。ここでは、いずれも、ケーブル１１４としてツイストペアケーブルを用いた場合の例を示している。また、いずれも、中央の図は本体部１１０を底面側から見た底面図であり、その両側にＡ−Ａ断面、Ｂ−Ｂ断面での断面図をそれぞれ示している。

図５の例では、いずれも、本体部１１０の底面側に、突起部１１２を取り付けるための取付部材１１６が形成されている。取付部材１１６は、例えば、ステンレス等の金属により形成されるのが望ましい。また、図中のＰ点、Ｑ点においてそれぞれケーブル１１４と接続されている。これにより、取付部材１１６を、その形状（配線パターン）によって放射アンテナもしくは誘導コイルアンテナとして機能させることができる。すなわち、図５（ａ）に示したＵＨＦ帯の場合、Ｐ点、Ｑ点を起点とした放射アンテナ（ダイポールアンテナ）として機能させることができる。また、図５（ｂ）に示したＨＦ帯の場合、Ｐ点からＱ点に至るループ状の誘導コイルアンテナとして機能させることができる。

なお、取付部材１１６は、歩行による衝撃や泥・水等による影響を緩和するため、例えば、発泡ウレタン材等、防水機能を有し、空気の誘電率に近い材料により形成された保護部材１１７により覆われるように構成してもよい。また、突起部１１２は、取付部材１１６および保護部材１１７よりも底面側に突出した状態とすることで、取付部材１１６および保護部材１１７ができるだけ路面４に直接接触しないようにする。

このように、本体部１１０の底面側（すなわち、靴２の底面側）にタグ検出部１１３を形成することで、作業者３の歩行・移動、およびＲＦＩＤタグ７の探索作業をより自然な形でスムーズに行うことが可能となる。

＜リーダ本体との接続＞
本実施の形態では、上述したように、靴装着部１１のタグ検出部１１３にはアンテナのみ有し、携帯型のリーダ装置２１とケーブル１１４を介して接続する構成をとることで、リーダ装置２１自体を保護するとともに、靴装着部１１の耐久性を向上させている。リーダ装置２１としては、専用の装置を実装してもよいが、一般に入手可能な汎用の装置を用いることでコストを低減させることができる。その際、汎用のリーダ装置２１とタグ検出部１１３とをケーブル１１４を介して接続する必要があるが、その方法は、リーダ装置２１が備える内蔵のアンテナや外部インタフェースの仕様に基づいて各種のものが考えられる。

図６は、本実施の形態におけるリーダ装置２１とケーブル１１４との接続方法の例について概要を示した図である。図６（ａ）は、リーダ装置２１の本体であるリーダ本体２１１が外部インタフェースとしてコネクタ２１３を有する場合の例を示している。ここでは、リーダ装置２１が読み取るＲＦＩＤタグ７がＵＨＦ帯を使用するかＨＦ帯を使用するかに関わらず、ケーブル１１４の端部に、コネクタ２１３に対応した形状のリーダ接続部１１５を設けることで、コネクタ２１３と容易に接続させることができる。この構成では、リーダ装置２１自体が内蔵のアンテナを備えていなくてもよい。

図６（ｂ）は、リーダ装置２１のリーダ本体２１１がコネクタ２１３等の外部インタフェースを有しておらず、リーダ装置２１自体が内蔵アンテナ２１２を有する場合の例を示している。説明の便宜上、内蔵アンテナ２１２に係る部分をリーダ本体２１１から独立して外部から認識できるような形で図示しているが、リーダ本体２１１に含まれ、もしくは一体となって外部から認識できない形で実装されていてもよい。

ここでは、ケーブル１１４の端部にリーダ接続部１１５を設ける。リーダ接続部１１５には、ケーブル１１４の他端（靴装着部１１側）に接続されたタグ検出部１１３内に形成されたアンテナと同じタイプのアンテナが形成されている。すなわち、リーダ装置２１が読み取るＲＦＩＤタグ７がＵＨＦ帯を使用する場合は、図４（ａ）に示したようなダイポールアンテナ等の放射アンテナが形成され、ＨＦ帯を使用する場合は、図４（ｂ）に示したような誘導コイルアンテナが形成されている。このリーダ接続部１１５を、リーダ装置２１の内蔵アンテナ２１２の部分と近接もしくは接触させることで、リーダ接続部１１５内のアンテナと内蔵アンテナ２１２内のアンテナとが直接接触していない場合でも、電磁気的に非接触で接続・結合させることができる。

図６（ｃ）は、リーダ装置２１がＮＦＣ（Near Field Communication）のリーダ機能を備える携帯端末２３（携帯端末２２であってもよい）である場合の例を示している。ここでは、携帯端末２３が内蔵するアンテナに対応する箇所に、図６（ｂ）と同様のリーダ接続部１１５を近接もしくは接触させる。これにより、リーダ接続部１１５内のアンテナ（放射アンテナもしくは誘導コイルアンテナ）と携帯端末２３内のアンテナとを電磁気的に非接触で接続・結合させることができる。

以上に説明したように、本発明の一実施の形態であるＲＦＩＤタグ読取装置１によれば、作業者３が、路面構造物に組み込まれたＲＦＩＤタグ７を、靴２に装着された靴装着部１１が備えるタグ検出部１１３によって読み取る構成を有する。これにより、例えば、路面構造物の探索・特定を行う際に、杖や棒等に組み込まれたリーダ装置を作業者３が手に持つ必要をなくし、作業者３の両手の自由を確保して身軽な状態とすることができる。また、路面構造物を探索する動作を歩行・移動動作と兼ねることができ、素早く効率的に探索・特定を行うことが可能となる。

また、一般に入手可能な靴２に対して、靴装着部１１を後付けで装着する構成をとる。これにより、各作業者３に対して専用の靴や中敷を用意することを不要とし、また、作業者３間での靴装着部１１の共有を可能としてコストを低減することができる。また、作業現場での靴２の履き替えが危険を伴う場合にこれを回避し、また、作業前の準備や作業者３の交代等に要する負荷を低減することができる。

また、靴２に装着される靴装着部１１のタグ検出部１１３には単純な構造のアンテナのみを備え、電子回路や電源等の複雑な構造を備えない構成をとる。これにより、作業者３の歩行に伴う衝撃や泥・水等の影響を受け得る靴装着部１１（タグ検出部１１３）について高い耐久性を確保することができる。

また、靴装着部１１を作業者３の両足の靴２に装着することで、作業者３の歩行バランスの改善に寄与するだけでなく、ＲＦＩＤタグ７の検出作業の速度を倍化することにも寄与する。

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。例えば、上記の実施の形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、上記の実施の形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

本発明は、マンホールや測量プレート等、道路面や床面等に設置された構造物に組み込まれたＲＦＩＤタグを読み取るＲＦＩＤタグ読取装置に利用可能である。

１…ＲＦＩＤタグ読取装置、２…靴、３…作業者、４…路面、５…マンホール、６…蓋、７…ＲＦＩＤタグ、
１０…検出処理区、１１…靴装着部、
２０…情報処理区、２１…リーダ装置、２２…携帯端末、
３０…上位ネットワーク区、３１…ネットワーク、３２…サーバ、
１１０…本体部、１１１…取付ベルト、１１２…突起部、１１３…タグ検出部、１１４…ケーブル、１１５…リーダ接続部、１１６…取付部材、１１７…保護部材、
２１１…リーダ本体、２１２…内蔵アンテナ、２１３…コネクタ

Claims (6)

1. 路面構造物に配置されたＲＦＩＤタグを読み取るＲＦＩＤタグ読取装置であって、
   作業者の靴に着脱可能に装着され、前記ＲＦＩＤタグと通信を行うためのアンテナを備えたタグ検出部を有する靴装着部と、
   前記タグ検出部とケーブルを介して接続され、前記ＲＦＩＤタグを読み取るリーダ装置と、を有する、ＲＦＩＤタグ読取装置。
2. 請求項１に記載のＲＦＩＤタグ読取装置において、
   前記靴装着部は、取付ベルト有し、前記取付ベルトが前記靴に巻き付けられることで前記靴に装着される、ＲＦＩＤタグ読取装置。
3. 請求項１に記載のＲＦＩＤタグ読取装置において、
   前記靴装着部は、前記タグ検出部が前記靴の側面に配置されるよう前記靴に装着される、ＲＦＩＤタグ読取装置。
4. 請求項１に記載のＲＦＩＤタグ読取装置において、
   前記タグ検出部は、前記靴装着部において前記靴の底面側に配置されるよう設けられ、複数の突起部が取り付けられた金属製の配線パターンからなる取付部材により構成されたアンテナを有する、ＲＦＩＤタグ読取装置。
5. 請求項１または４に記載のＲＦＩＤタグ読取装置において、
   前記タグ検出部が備えるアンテナは、前記ＲＦＩＤタグが使用する周波数帯に応じて、放射アンテナもしくは誘導コイルアンテナのいずれかである、ＲＦＩＤタグ読取装置。
6. 請求項１に記載のＲＦＩＤタグ読取装置において、
   前記ケーブルは、前記タグ検出部が接続された端部とは異なる他の端部に、前記リーダ装置が内蔵するアンテナと電磁気的に結合するためのアンテナを備えたリーダ接続部が接続された、ＲＦＩＤタグ読取装置。
   
   
   

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