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2017年11月9日

「Embedded Technology & IoT Technology 2017」への出展について
~集中展示でエネルギーハーベスティング*1技術のIoT活用を提案~

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出展内容の詳細



アルプス電気株式会社:超低消費電力無線通信技術の開発

 インフラなどの維持管理用センサ通信のために超低消費電力通信技術を開発しました。

  • 1m程度の距離なら電源なしでセンサデータを取得
  • 通常無線*の1/1000の消費電力で交信距離5~10m
  • データ高速収集:30台から20ミリ秒程度で**
  • セキュリティ性:相互認証と暗号化通信を1往復で**
    • * IEEE802.15.4, BLE, EnOceanなど
    • ** 既存のRFIDでは実現できない機能

本技術は総務省事業「スマートなインフラ維持管理のためのICT基盤の確立」で開発されました。

 
ICT基盤

太陽誘電株式会社:環境発電×IoTセンサネットワークモジュール

 URL:https://www.yuden.co.jp/

 今後、増えるであろうセンサネットワーク端末において、電池交換の問題が顕著になると予想されます。本モジュールは、ポンプが発生する熱と振動のエネルギーをキャパシタへ蓄電し、ポンプの振動や発熱をセンシングして、そのデータを無線で送信する端末です。蓄電には内部抵抗が低いキャパシタを用い、無線送信時のピーク電力に対応可能な設計となっています。

 
IoTセンサネットワークモジュール

株式会社デバイス&システム・プラットフォーム開発センター:超低消費電力データ収集システムプラットフォーム(開発中)(振動センサを基にした故障予知システム)

 URL:http://www.dsp-c.co.jp/index.html

 株式会社デバイス&システム・プラットフォーム開発センター(略称:DSPC)は、多種多様なデータを活用して新たな価値が創出される「超スマート社会」を実現するために必須となる、超低消費電力なデータ収集システムの開発を行います。
本展示は、超低消費電力データ収集システムの一つとして、DSPCが開発した「振動センサを基にした故障予知システム」です。
本センサは、回転機器で起こりやすいベアリング傷の高い周波数(25KHz)のサンプリングにも対応しています。本システムは、センサで取得した回転機器の振動データを無線通信(Bluetooth)でゲートウェイへ送信、クラウドサーバへ送り稼働状況をブラウザで表示(見える化)します。
今後、エネルギーハーベスティング技術(振動発電、太陽光発電、熱差発電等)を電源として動作可能となるように低消費電力化の改善を予定しています。
また、センサ種類(ガス、温度、湿度等)、LowPower無線通信(LoRa、Bluetooth5.0、NB-IoT、Cat-M1等)のバリエーションを拡充しプラットフォーム化を図ります。

 
振動センサを基にした故障予知システム
 

株式会社フジクラ:920MHz帯マルチホップ無線エネルギーハーベスト型環境センサシステム

 URL:http://www.fujikura.co.jp/products/infrastructure/sensorsystem/01/2054794_13895.html

 周囲の環境からエネルギーを収集し、電力に変換する環境発電技術(エネルギーハーベスト技術:EH技術)が近年注目されています。フジクラでは低照度、散乱光で高い光電変換効率を持つ色素増感太陽電池(DSC:Dye-sensitized Solar Cell)を販売するとともに、DSCをEH電源とした、920MHz帯マルチホップ無線EH型環境センサシステムを開発しています。センサノードには温湿度、照度、気圧、人感センサを搭載し、加えて外部I2Cポートにその他の様々なセンサを接続する事も可能としました。照度が不十分な場所では一次電池とDSCのハイブリット電源で電力マネジメントする事で、一次電池の交換メンテナンス頻度を減らし、照度条件によっては完全EH駆動を実現する事も可能です。 無線方式は免許不要の920MHz帯マルチホップ無線を搭載。端末自身が中継機を兼ね、通信距離の拡大と共に、迂回ルートの自動形成によりデータ到達信頼性の向上を実現しています。本製品とクラウド・サーバを連携させ、センシングしたデータを遠隔地から容易に見える化できるソリューションを提供していきます。

 
無線エネルギーハーベスト型環境センサシステム

株式会社富士通研究所:熱電変換ユニット

 URL:http://pr.fujitsu.com/jp/news/2016/08/15.html

 下水道氾濫検知ソリューションへ適用した熱電発電によるエネルギーハーベスト技術をご紹介します。本ソリューションは、マンホール蓋に水位を計測するセンサを設置する事で、管きょ内の水位を計測・収集し、下水道の状況をモニタリングするものです(下左図)。当社では、マンホール蓋の温度変化から得られるエネルギーを電力に変換する高効率型の熱電変換技術を開発しました。富士通九州ネットワークテクノロジーズ株式会社が本技術を適用し、国内で初めて熱電変換ユニットに製品化しました(下右図)。熱電変換ユニットの採用により、装置の小型化とバッテリ寿命の長期化(標準的な利用条件で約5年間*1)を実現し、メンテナンスコストの削減に寄与しています。(*1 電池交換が必要となる時期は、気象状況や測定周期などの条件に依存するため、5年間を保証するものではございません。)

 
熱電変換ユニット

出典:富士通株式会社

ラピスセミコンダクタ株式会社:ワイヤレスセンサノードの電池が不要 パッシブRFIDインタフェースLSI ML7901(開発中)

 ML7901はワイヤレスセンサノードに最適なパッシブRFIDインタフェースLSIです。
UHF帯(860~960MHz)に対応し、センサや蓄電素子等外部デバイスへの電力供給機能によりセンサノードの電池が不要となります。また、マイコンやセンサ接続用シリアルインタフェースと高速データ伝送モードを搭載し、センサやマイコンとの高速データ転送が可能です。
「バッテリーレス化」と「ワイヤレス化」が実現でき、電池交換と配線の手間を掛けずに多数のセンサが容易に設置出来ます。

 
パッシブRFIDインタフェースLSI
 

国立研究開発法人 産業技術総合研究所:ポータブル空冷式熱電発電装置

 高温耐久性に優れ、毒性、希少元素をほとんど含まない酸化物熱電モジュールを搭載したポータブル空冷式発電装置。冷却水が不要な上、空冷用電源も必要ない完全自立型発電装置であり、一台で200~800℃の熱に対応できます。熱源の温度、エネルギー量によるが2~5Wの発電が可能。工業炉、焼却炉、エンジンからの排熱でLED照明だけでなくセンサ作動、動画撮影、さらにそれらの情報の無線送信を可能にするIoT用電源として使用できます。さらに、焚火による発電も可能で、災害時のスマートフォン充電、ワンセグTV 視聴、動画送信など避難場所をネットにリンクする電源として使用できます。IoT用電源として、設備、機器の利便性、安全性を高めるだけでなく、排熱利用により省エネルギーやCO2排出量の削減にも貢献します。

 
ポータブル空冷式熱電発電装置

国立研究開発法人物質・材料研究機構:モイスチャーセンサ

 肌への水分の浸透やガラス表面での曇りの発生といった湿潤現象では10ミクロン以下の小さな水粒が決め手となっています。このような現象の制御や対処に向け、モイスチャーセンサは湿潤環境においてミクロン~サブミクロンの水粒を検出し、その大きさを判別する技術で、センサチップを装着した手のひらサイズのデバイスを用いた計測デモを行います。

 
モイスチャーセンサ

電気通信大学:2X2cm EHビートセンサ と 「だるまさんがころんだ」生体センサ

 URL:http://www.uec.ac.jp/

 2X2cm エネルギーハーベスティング Beat Sensor と 非接触動作検出を行う「だるまさんがころんだ」センサを紹介します。
 Beat SensorはIoT向けのセンサ技術で、送信データをID信号のみにすることにより、データ量を飛躍的に低減して低電力で動作し、EH電源で動作し2x2cmの超小型かつ低コストのセンサを実現します。温度や照度、電気機器の消費電力等を測定でき、HEMS/BEMSでの省エネ、農水産業、災害や公害監視などへの応用が期待できます。
 また、ドップラーレーダーを用いて人間ばかりでなく、動物、金属等の導電体が動作するとID信号を発する“だるまさんがころんだセンサ”を紹介します。無呼吸症候群の監視などに活用できます。また、ドップラーレーダーを用いて心拍と呼吸を非接触で測定し、インフルエンザ等の感染を検出する非接触小型センサについても紹介します。

 
エネルギーハーベスティングTemperature Beat Sensor
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