JP4972911B2 - Ｒｆｉｄ内蔵ケーブルシステムに用いられるｒｆｉｄリーダー - Google Patents

Description

本発明は、ケーブルの識別に関し、特に、ＲＦＩＤタグを内蔵し、さらに該ＲＦＩＤの配列情報を情報格納装置に有するＲＦＩＤ内蔵ケーブルシステム，その製作方法，その利用方法及びＲＦＩＤリーダーに関するものである。

近年、開発が急速に進められているＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）は、リーダー／ライタと呼ばれる電波受発信器で、情報記憶装置を保有するタグと、非接触で情報の読み取りや書き込みを行うものである。バーコードや磁気カードのような接触方式と違い、汚れなどの表面状態の影響を受け難く、リーダー／ライタの通信範囲内にタグを配置または通過させれば良いために読取操作が容易となるほか、タグ毎に固有のＩＤを持てるなど記録可能な情報量がバーコードより多いといった特徴を有する。ゆえに、RFIDは有力な記憶素子として、その適用範囲を拡大しつつある。

ところで、プラントや鉄道などで敷設されるケーブルは、電源供給，信号検出，機器制御といった用途や、周囲の環境条件と耐用年数の関係、コスト等を考慮して、構造，材質及び仕様が決められている。しかしながら、よく使用されるケーブルの種類は、ある程度決まってくるため、外観がどれも似たようなものになる。よって、複数あるケーブルの中からそれぞれを識別しようとすると、外観上の違いだけで判別することは、なかなか困難である場合が多い。

そこで、ケーブル表面に記号を印字または貼付したり、札のようなものを取り付けたりして、ケーブルの識別をより確実にする工夫が種々考えられてきた。例えば、ケーブル製造段階において表面に記号を一定間隔で印字しておくことでケーブルの種類を特定できるようになり、さらに、ケーブル番号やケーブル発着点などの情報を記載した札を取り付けることでケーブル個々を識別できるようになる。

ところが、表面に印字する方法では、敷設時の取り回しの際に擦れたり、汚れが付着するなどした結果、次第に読み難くなってしまうという問題がある。札を取り付ける方法も同様に脱落してしまう恐れがあり、そもそも札の取り付け自体が印字より多くの手間を必要とするため、ケーブル識別が容易になるよう一定間隔で札を取り付けようとすると、ケーブル長の増加とともにコストも増加してしまう。

そこで、いかにしてケーブルを長期間にわたって安価に確実に識別するかという問題に対して、例えば、〔特許文献１〕特開平７−２１１１５８号公報では、ケーブル収納空間に所定の電波に共振する共振部材と名前情報を記録する情報素子を設けることを提案している。

また、〔特許文献２〕特開２００４−１３９５３５号公報では、２以上の情報記憶素子を長手方向に沿って配線した通信線などで接続することを提案している。

しかし、ケーブルの長さに比例して数が増える情報素子に名前等を記録する作業が必要である点で、まだ改善の余地がある。

特開平７−２１１１５８号公報 特開２００４−１３９５３５号公報

ここで、ＲＦＩＤタグに情報を書き込む場合は、読み込む場合より通信距離は短く、通信時間は長くなるのが一般的である。また、タグに書き込んだ情報はランダムアクセスメモリーに記録されるため、リードオンリーメモリーに記録されるタグ固有のＩＤと比較すると劣化し易い、すなわち記録保持能力の面で若干劣るとされている。

以上のような点を鑑み、本発明は、ＲＦＩＤの優れた特徴を利用して、長期間にわたって安価に確実にケーブルを識別するシステム，その製作方法，その利用方法及びＲＦＩＤリーダーを提供することを目的としている。

更に、上記課題を達成するために、本発明では非接触型で電波受発信器と記憶装置を内蔵した応答器を有するＲＦＩＤを備えたＲＦＩＤ内蔵ケーブルのＲＦＩＤリーダーにおいて、ケーブルが内蔵したＲＦＩＤと電波により情報を検出するために、蝶番により分離できる円筒状筐体の中に螺旋形状のアンテナを備えたことを特徴とするものである。

本発明によれば、ＲＦＩＤタグを内蔵したケーブルで、敷設工事作業者や使用者がＲＦＩＤタグに情報を書き込むといった作業をすることなく、長期にわたって正確にケーブルを識別するＲＦＩＤリーダーを提供することが実現出来る。特に、既に敷設されている多数のケーブルの中から、両端が確認できない状態であっても、撤去したいケーブルを確実に特定するのに極めて有効である。

以下に、本発明の実施例を説明する。

図１は、本発明のＲＦＩＤ内蔵ケーブルシステム及びその方法の概要を表すフローチャートである。

以下、各ステップ毎に詳細に説明する。

まず、ケーブル製造ラインにＲＦＩＤタグを導入し（ステップ１１１）、次に、導入したＲＦＩＤタグの固有ＩＤを順に読み取る（ステップ１１２）。

図４，図５を用いて本発明で使用するＲＦＩＤタグを備えたケーブルの構成例を説明する。

ここで、製造するケーブルにＲＦＩＤタグを導入するためには、まず、ケーブル製造の最終段階で行われるケーブルの最外層にあるシース４２の製造工程の前に、ケーブル内部にある構造体にＲＦＩＤタグ４１を貼る。例えば、心線（導線）４４の心線絶縁樹脂層
４３に直接ＲＦＩＤタグ４１を貼るのか、それとも後述する図５（ａ）に示された心線
４４の束の形状を固定する構造体に貼るのか、といった具合である。次に、ＲＦＩＤタグを貼り付けた内部構造体をシース４２の製造工程に通して、最終的にシース４２の内側にＲＦＩＤタグが入ったケーブルを得る。

こうすることで、ＲＦＩＤタグ４１がケーブルから脱落することを防止できると同時に、ＲＦＩＤタグ４１に加わる外部からの衝撃や熱影響などを緩和し、ＲＦＩＤの機能を長期にわたって確保できる利点がある。また、シース４２の中にＲＦＩＤタグを入れる方法だと、その部分を起点にしてシースにひびなどが発生する恐れがあるが、シースの内側に入れる本方法では、そのような問題が発生しない。

図５に本発明のケーブルの断面構成例を示す。

この断面構成はＲＦＩＤタグと心線中心部との関係を示したものであり、図５（ａ）の構成は心線（導線）５４を覆う心線絶縁樹脂層５３があり、このような心線が形状保持用絶縁樹脂線５６の周りに６本配置し、これらを心線束被覆材５５で覆っている。そして、この心線束被覆材５５にＲＦＩＤタグ５１を貼っており、その外側をシース５２が覆っている。これにより、シース最外層からＲＦＩＤタグまでの距離をできるだけ短くして、
ＲＦＩＤタグの情報を読み取るリーダーとＲＦＩＤタグとの通信をし易すくする。

また、図５（ｂ）の構成では、ケーブルの中央部に図５（ａ）と異なり形状保持用絶縁樹脂線５６の代わりに心線５４を配置して、外側に形状保持用絶縁樹脂線５６を配置したものである。これにより、ＲＦＩＤタグ５１と心線５４中心部にある金属からＲＦＩＤタグまでの距離をできるだけ長くすることで、ＲＦＩＤタグから電波により情報を読み出す際になるべく電波が干渉しないようにすることを実現している。

次に、図１の巻き取ったケーブルに含まれる全ＲＦＩＤタグの固有ＩＤ及び配列情報をサーバーに格納する行程（ステップ１１３）を図６を用いて説明する。

図６は本発明で使用するケーブルの製造システム、その製造過程を示したものである。

心線ドラム６１から心線６２が取り出され、この心線６２にＲＦＩＤタグがＲＦＩＤタグ導入機６３により貼り付けられる。その後、シース製造機によりＲＦＩＤタグが貼り付けられた心線にシースが被覆され、ＲＦＩＤタグを備えたケーブルは完成する。そして、ケーブル収納ドラム７１に送られるこのケーブル１０に対しアンテナ６５を備えたRFIDリーダー６６が固有ＩＤのデータを読み取る。この固有ＩＤデータはパーソナルコンピュータ等の計算機６７に送られた後、インターネット等の通信経路６８を介してサーバー６９に記憶される。これにより、サーバー６９にはケーブル中の全ＲＦＩＤタグの固有ＩＤ及び配列情報が記憶される。このサーバー６９は、製造したケーブルに関する情報を記録するための装置で、ケーブル製造事業者が管理する。これにより、ケーブル使用者から製造時期等の問い合わせがあった場合などに、どの製造ラインのどのロットかといった製造履歴情報をＲＦＩＤタグの固有ＩＤをキーにして検索することが実現出来る。

更に、このサーバー６９中に記憶されたケーブル中の全ＲＦＩＤタグのＲＦＩＤタグデータは必要に応じて紙や磁気テープ、メモリ又はＣＤ等の電子情報媒体７２に転送することが可能である。

また、このケーブルを巻き取る際に、リーダーの設置位置と巻き取り速度から計算した所定の位置で、印字装置７０によりケーブルのシースに記号を印字する。これにより、
ＲＦＩＤタグが入っているおおよその位置を示すことができる。この印字する情報は、ケーブル種別に関するものでも、ＲＦＩＤタグの固有ＩＤであってもよく、この印字された記号を見ることでケーブルの種別、およそのＲＦＩＤタグの位置，固有ＩＤを読み取ることが可能になる。

図２に、サーバー６９に格納するＲＦＩＤタグデータの例を示す。ケーブル製造事業者が任意に設定する管理番号毎に、ケーブルの種類記号，製造年月日，製造ライン，ロットＮo.，外径，ケーブル長などの仕様データとともに、各ケーブルに含まれる全てのRFIDタグの固有ＩＤと配列情報を持ち、さらに出荷済みの場合には出荷年月日や出荷先などを一緒に記録する。もちろん、ここに列挙した項目以外のデータ、例えば電気特性などのデータを管理項目に加えることも可能である。

よって、ケーブル出荷時には、該ケーブルに含まれる全ＲＦＩＤタグのＲＦＩＤタグデータをケーブル実物と紐付けて紙媒体や電子情報媒体７２などで提供することにより、使用者はＲＦＩＤタグの固有ＩＤを手がかりに、使用しているケーブルに関する情報をケーブル製造事業者に問い合わせることが可能となる。また、使用者自身が各ケーブルに含まれるＲＦＩＤタグの固有ＩＤを使って、ケーブルの個体管理や識別をすることが出来る。

ここで重要なことは、ケーブル製造事業者にしろ、敷設作業者にしろ、もちろん使用者にとっても一切情報をタグに書き込む必要がないことである。すなわち、一つとして同じものがないように付与されたＲＦＩＤタグの固有ＩＤをケーブル製造時に読み取り、ケーブル毎のＲＦＩＤタグ配列情報としてサーバーに格納することで、ケーブル中の任意の
ＲＦＩＤタグから該ケーブルの個体識別を可能にする。

次に、図６に示したケーブル収納ドラム７１から、ケーブルを取り出して切断する際に、切り取ったケーブルの両端から最も近いＲＦＩＤタグを読み取り、切断したケーブルに含まれるＲＦＩＤを確認する（ステップ１１４）行程を図７を用いて説明する。

ケーブル収納ドラム７１からケーブル１０を取り出し、ケーブル切断機７４で切断する。そして、切り取ったケーブル１０の両端から最も近いＲＦＩＤタグの固有ＩＤをアンテナ６５を有するＲＦＩＤリーダー６６で読み取り、このタグの固有ＩＤのデータをパーソナルコンピュータ等の計算機６７，通信経路６８を介してサーバー６９に記憶されたRFIDタグデータに照会する。

次に、切り取ったケーブル毎に含まれるＲＦＩＤタグの固有ＩＤと配列情報をケーブル管理番号とともにサーバー６９のデータベースに記憶する（ステップ１１５）。これにより、切断後のケーブルに含まれるＲＦＩＤタグが、切断前のケーブルに含まれていたRFIDタグの中で、どの配列の何番目の固有ＩＤから何番目の固有ＩＤであるかを認識して、サーバー６９に送り記憶することで、ケーブルの種類記号，製造年月日，製造ライン，ロットＮo.，外径、切り取ったケーブルに含まれる全てのＲＦＩＤタグの固有ＩＤとその配列情報をサーバー６９中のデータベースに記憶することが実現出来る。

また、このケーブルを切断する作業においては、ケーブル切断と同時に近傍のＲＦＩＤタグを読み取り、読み取った固有ＩＤ情報をサーバーに自動的に送信する完全自動化システムを構築しても良い。

図３に、サーバー６９に格納するＲＦＩＤタグのＲＦＩＤタグデータの例を示す。切断により短くなったケーブルに関しては、ケーブル長や該ケーブルに含まれるＲＦＩＤタグの固有ＩＤと配列情報などのデータを更新する。切断により新たに個別管理が必要になったケーブルに関しては、新規に管理番号をつけて、図２に示した切断前のケーブルの情報を基本的に引き継ぎながら、ケーブル長や該ケーブルに含まれるＲＦＩＤタグの固有ＩＤと配列情報等の切断後のデータが格納される。

次に切り取ったケーブルを施設する際に、ケーブルに含まれるＲＦＩＤタグの固有ＩＤを読み取り、発着点情報とともにデータベース化する（ステップ１１６）。ここでデータベースには、施設されるケーブル１本毎に含まれるＲＦＩＤタグの固有ＩＤとそれらの
ＲＦＩＤタグの配列情報及びケーブル発着点，終着点に関する情報を対応付けて記録する。

次に施設した後にケーブルを撤去する作業、行程を説明する。まず、識別したいケーブルに含まれるＲＦＩＤタグをＲＦＩＤリーダー６６で読み取る（ステップ１１７）。そして、データベースでケーブル接続状況を確認する（ステップ１１８）。施設された任意のケーブルに含まれるいずれかのＲＦＩＤタグを読み取ったとき、その固有ＩＤをキーにして、データベースからケーブル管理番号などの個体識別情報を特定して、該ケーブルの接続状況を出力，確認することが出来る。

これにより、対象のケーブルが接続中であれば撤去不可であり（ステップ１１９）、未使用であれば撤去可能な状態であると判断することができる（ステップ１２０）。これにより、従来は撤去したい施設されたケーブルがあっても、個体識別の確度が低いために何重にも確認しないとケーブルの撤去ができず、撤去にかなりの時間，労力、及び費用がかかってしまったが、本発明のシステムによればこれらの問題の改善を実現出来る。

以上の実施例では多数のケーブルの中から撤去すべきケーブルを確実に識別する際の効果を示したが、本発明は撤去可否の判断だけに限らず、ケーブルの個体識別を確実に実施できるものとして、様々な目的への活用が考えられる。

次に、建築物に本発明のケーブルを施設する実施例を示す。

図８は発電プラント等の建物施設にケーブルを施設する実施例を示したものである。この施設の例では中央制御室９０とエリアＢ９２との間をケーブル１０で結ぶことを示している。このケーブル１０を施設する際にこのケーブル１０のＲＦＩＤタグの個別の固有
ＩＤ情報をＲＦＩＤリーダー６６で読み取り、この個別ＩＤ情報をインターネット等の通信経路６８を介して、サーバー６９に記憶されているデータベースに照会する。このサーバー６９に記憶されているデータベースはプラント全体の設計図が納められたＣＡＤシステム１００のサーバー１０２の設計データベースに対して通信経路６８を介して照会することで、そのケーブル１０がどこの始点とどこの終点を繋ぐケーブルであるかを判定すると共に、ケーブル施設の地図データについても照会し記憶する。

まず、図１のステップ１１６に該当する行程として、中央制御室９０とエリアＢ９２との間を結ぶケーブル１０を敷設する方法で説明する。ここで、ケーブルは両端を折りたたんだ状態で、敷設経路の中央に運んでから、両端を伸ばすようにして敷設することが多い。そこで、ケーブル１０の中央付近にあるＲＦＩＤタグの固有ＩＤを、通信経路６８を介してサーバー６９のデータベースに照会する。これにより、データベースには施設されるケーブル１本毎に含まれるＲＦＩＤタグの固有ＩＤとそれらのＲＦＩＤタグの配列情報及びケーブル発着点に関する情報が対応付けて記録される。それから、通信経路６８を介してサーバー１０２の設計データベースに照会して、ケーブル敷設の地図データから、両端を折りたたんだ状態のケーブル１０を運ぶ位置情報を得る。このとき、ケーブル１０の中央付近にあるＲＦＩＤタグの固有ＩＤをＲＦＩＤリーダー６６で読み取り、同様に分岐点に配置されたＲＦＩＤタグによる分岐点タグの固有ＩＤを読み取りながら、ケーブル１０を運ぶ位置を特定してもよい。

次に、ケーブル１０の端の一方を伸ばしてケーブル１０が分岐点にさしかかった際に、分岐点に配置された分岐点を示す分岐点タグＢ９６の固有ＩＤ情報をＲＦＩＤリーダー
６６で読み取ると共に、ケーブルのＲＦＩＤの固有ＩＤ情報も読み取る。これにより分岐点タグＢ９６からの位置情報と、ケーブルの個別情報をサーバー６９のデータベースに照会することで、位置情報からケーブル施設の地図情報と施設する方向を照会して、その地図情報，ケーブル施設経路及び施設方向をＰＤＡ等の情報機器９８に表示する。これにより、施設施工者にケーブルの正確な施工方向の情報を提供出来る。

また、分岐点タグＢ９６から位置情報をＲＦＩＤリーダーにより自動的に入力しなくても、分岐点の位置情報を情報機器９８から入力することで、この位置情報からケーブル施設の地図情報を照会して、その地図情報，ケーブル施設経路及び施設方向をＰＤＡ等の情報機器９８に表示することも可能である。

図９に図８の情報機器９８の表示例を示す。

情報機器９８の表示画面１０８には、分岐しているケーブルが施設されるケーブル施設経路１１０が施設方向情報１０６と共に表示され、更に、表示している分岐点がどの分岐かを示す分岐ポイント情報１００と、それぞれの経路がどのエリアに向かっているかを示す方向情報１０４も示される。そして、施設を行うケーブル１０をＲＦＩＤリーダー６６で読み取り、このケーブルの固有ＩＤ情報からケーブル施設経路１１０に対してケーブル１０をどのエリアに向けて施設するべきかをケーブルデータ１０３と共に表示する。このケーブルデータ１０３の情報としては上述した固有ＩＤに対応した各種の情報であるRFIDタグデータを表示し、かつ、このケーブル１０の施設方向を表示する。これにより、ケーブルの施設施工者に対して誤り無く施設するケーブルに対してケーブルの施設方向情報を提供できるようになる。

次に、建築物中に施設された本発明のケーブルを点検、更には撤収する実施例を示す。

図１０は発電プラント等の建物施設にケーブルが施設された実施例を示したものである。

この施設の例では中央制御室９０とエリアＡ９１との間にケーブル１２が施設されていることを示している。図１のステップ１１８に該当する行程として、このケーブル１２が備えているＲＦＩＤタグの個別ＩＤ情報をＲＦＩＤリーダー６６で読み取り、この個別の固有ＩＤ情報をインターネット等の通信経路６８を介して、サーバー６９に記憶されているデータベースに照会する。このサーバー６９に記憶されているデータベースはプラント全体の設計図が納められたＣＡＤシステム１００のサーバー１０２の設計データベース
１０２（図せず）に対して通信経路６８を介して照会することで、そのケーブル１２が中央制御室９０の機器とエリアＡ９１の機器の間を接続しており、現時点でこのケーブルが使用されていることを示すデータを返信する。これにより、このケーブルが撤去可能であるか、又は撤去不可能な状態であるかを示して、ケーブルの点検結果、更には撤収可否を操作者に連絡する。

図１１に図１０の情報機器９８の表示例を示す。

情報機器９８の表示画面１１０には、施設されているケーブル１２のケーブル施設経路１１０が施設方向情報１０６と共に表示され、更に、表示している分岐点がどの分岐かを示す分岐ポイント情報１１４と、それぞれの経路がどのエリアに向かっているかを示す情報も示される。そして、施設を行うケーブル１２をＲＦＩＤリーダー６６で読み取り、このケーブルの固有ＩＤ情報からケーブル施設経路１１０に対してケーブル１２が中央制御室９０とエリアＡ９１との間を接続していることをケーブルデータ１０３と共に表示する。そして、このケーブルデータ１０３の情報としては上述した固有ＩＤに対応した各種の情報であるＲＦＩＤタグデータを表示し、かつ、このケーブル１２が使用中であるか、更には撤去可能であるかを示す情報を提供する。

次に、ＲＦＩＤリーダー６６に用いられるアンテナ６５の形状の構造例を図１２を用いて説明する。

このアンテナ６５は半筒形状筐体８０ａ，８０ｂが蝶番８４でつながれており、RFIDタグを検出する際には、この半筒形状筐体８０ａ，８０ｂを組み合わせた筒形状の中にケーブル１０を入れるようになっている。そして、この半筒形状筐体８０ａ，８０ｂの内側には螺旋形状にアンテナ８２ａ，８２ｂが設けられ、その一端はスルーホール８６を介して半筒形状筐体８０ａ，８０ｂの裏面のグランドに接続されている。このような形状のアンテナを構成することで、円心のケーブル１０においては、ＲＦＩＤタグがどの位置に配置されているか良く判別出来ないが、ケーブル中のどの位置にＲＦＩＤタグがあったとしてもＲＦＩＤタグのアンテナからの情報を効率良く検出できるようになる。また、このアンテナ８２ａ，８２ｂのケーブル１０に沿った長さをケーブル１０中に入れているＲＦＩＤタグの間隔以上の長さにすることによりどのようにケーブル１０を挟んでも確実にRFIDタグの電波を検出することが可能になる。

尚、上述の実施例では対象となるケーブルは、導体を有する電気ケーブルについて説明したが、光ファイバ等のケーブルに対しても用いることが可能であり、また、ＲＦＩＤタグの固有ＩＤの情報についても追記、書き換えが出来ないＲＦＩＤタグの代わりに追記、書き換えが出来るＲＦＩＤタグを用いることも可能である。

また、上述した例ではＲＦＩＤタグの固有ＩＤに基づいた各種のデータを通信経路を介したサーバー６９のデータベースに記憶させる構成を示したが、この構成に限らずデータベースの情報を電子情報媒体７２に記憶させることで、個々のＲＦＩＤリーダーの機能を備えたバソコン等の情報処理装置に移植して用いることも可能である。

本発明によれば、ＲＦＩＤタグを内蔵したケーブルで、敷設工事作業者や使用者がRFIDタグに情報を書き込むといった作業をすることなく、ケーブルを施設する際、ケーブルを撤収する際又は補修時の長期にわたって正確にケーブルを識別するシステム，その製作方法，その利用方法及びＲＦＩＤリーダーを提供することが実現出来る。

本発明方法の概要を表すブロック図である。 本発明で、サーバーに格納するデータの一例。 本発明で、サーバーに格納するデータの一例。 本発明のケーブルの模式図。 本発明のケーブルの断面図。 本発明のケーブルの製造装置の構成図。 本発明のケーブルの切断装置の構成図。 本発明のケーブルの施設方法の構成図。 本発明のケーブルの施設時の情報機器の表示内容。 本発明のケーブルの点検、撤去方法の構成図。 本発明のケーブルの点検、撤去時の情報機器の表示内容。 本発明のＲＦＩＤリーダーのアンテナ構成例。

符号の説明

１０，１２…ケーブル、７２…電子情報媒体、８６…スルーホール。

Claims (1)

1. 非接触型で電波受発信器と記憶装置を内蔵した応答器を有するＲＦＩＤを備えたＲＦＩＤ内蔵ケーブルのＲＦＩＤリーダーにおいて、
   ケーブルが内蔵したＲＦＩＤと電波により情報を検出するために、蝶番により分離できる円筒状筐体の中に螺旋形状のアンテナを備えたことを特徴とするＲＦＩＤ内蔵ケーブルのＲＦＩＤリーダー。

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