JP2000321361A - Communication system - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、地中に埋
設された水道管、ガス管、及び電力管等の管路に取り付
けられ、該管路に関連する情報を電磁誘導式無線通信に
より送信する通信装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to, for example, a water pipe, a gas pipe, and a power pipe buried underground, which are attached to pipelines, and transmit information related to the pipelines by electromagnetic induction wireless communication. The present invention relates to a communication device for transmitting.
【0002】[0002]
【従来の技術】例えば、水道管、ガス管、電力管等の地
中に埋設された管路の埋設位置を特定することを対象と
した幾つかの方法が従来から実用化されている。2. Description of the Related Art For example, several methods have been put to practical use for specifying the burial positions of pipes buried underground such as water pipes, gas pipes, and power pipes.
【0003】第1の方法としては、施工時の配管管理図
面を頼りに測量を行なって特定するか、又は施工時に地
上に施設しておいた指標を頼りに特定する方法がある。
第2の方法としては、地上から電磁パルスを地中に入射
し、地中と管路との反射波の違いにより特定するパルス
レーダ法がある。第3の方法としては、管路自体又は管
路内を推進する装置に磁界を発生させるか、又は管路自
体に電流を流して磁界を発生させ、その磁界を地上から
検出することにより特定する電磁誘導法がある。第4の
方法としては、例えば管路内を流れる流体から放射され
る赤外線放射エネルギを検出することにより特定する赤
外線熱イメージ法がある。[0003] As a first method, there is a method of specifying by performing surveying on the basis of a piping management drawing at the time of construction, or specifying an index provided on the ground at the time of construction.
As a second method, there is a pulse radar method in which an electromagnetic pulse is incident on the ground from the ground, and the electromagnetic pulse is specified based on a difference in a reflected wave between the ground and a pipe. As a third method, a magnetic field is generated in the pipeline itself or a device propelled in the pipeline, or a magnetic field is generated by flowing an electric current in the pipeline itself, and the magnetic field is specified by detecting the magnetic field from the ground. There is an electromagnetic induction method. A fourth method is, for example, an infrared thermal imaging method in which infrared radiation energy radiated from a fluid flowing in a pipeline is detected and specified.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】ところが、第1の方法
は、非常に簡易な方法であるものの、地震等による地盤
変動により配管管理図面及び指標が実際の管路の位置を
示すものとして役に立たなくなることがある。また、第
2〜第4の方法では、特殊な装置を必要とし、その取り
扱いに専門知識を要していた。However, although the first method is a very simple method, the piping management drawing and the index become useless as indicating the actual position of the pipeline due to ground deformation caused by an earthquake or the like. Sometimes. In the second to fourth methods, a special device is required, and the handling thereof requires specialized knowledge.
【0005】ところで、近年、上述したような管路の位
置特定に加えて、例えば管路内を流れる水の温度、残留
塩素、水流の方向等の管内情報を得る試みがなされてい
る。In recent years, attempts have been made to obtain information on pipes such as the temperature of water flowing through the pipes, residual chlorine, and the direction of the water flow, in addition to the above-described location of the pipes.
【0006】これは、例えば、一般に水道管経路は非常
に複雑に構成されており、設計時点での水流が、管内に
堆積するコロージョンによって逆向きとなることが考え
られることから、特に前述した如く位置特定された水道
管を交換する際に、この水道管を含む管路を流れる水の
向きを特定することによって閉じるべきバルブを特定す
ること等に用いられている。[0006] This is because, for example, the water pipe path is generally very complicated, and the water flow at the time of design may be reversed due to the corrosion accumulated in the pipe. When the water pipe whose location is specified is replaced, it is used for specifying a valve to be closed by specifying the direction of water flowing through a pipe including the water pipe.
【0007】しかし、以上の4つの方法は管路の位置特
定を主目的とするものであって、第1及び第2の方法で
は、地面を掘り返すことなく管内情報を得ることができ
ない。また、第3の方法では、例えば管内の流体の流れ
の向きのみを特定することが可能である。また、第4の
方法では、イメージ化したデータの温度分布から管路表
面の温度の特定が可能である。[0007] However, the above four methods are mainly aimed at specifying the position of the pipeline, and the first and second methods cannot obtain in-pipe information without excavating the ground. In the third method, for example, it is possible to specify only the direction of the flow of the fluid in the pipe. In the fourth method, it is possible to specify the temperature of the pipe surface from the temperature distribution of the imaged data.
【0008】このように、第1〜第4の方法において
は、管路の位置特定は可能であっても、管内情報を得る
ことに関しては不十分であるため、一般には、これらの
方法と併用して、施工時に管路に情報収集装置を取り付
けておき、この装置が備えるサーミスタ,熱電対等のセ
ンサにより管内の温度,流れの向き等の管内情報を得る
ことが行なわれている。As described above, in the first to fourth methods, although it is possible to specify the position of the pipeline, it is insufficient to obtain the in-pipe information. At the time of construction, an information collecting device is attached to a pipe, and information such as the temperature in the pipe and the direction of the flow in the pipe is obtained by a sensor such as a thermistor and a thermocouple provided in the apparatus.
【0009】しかし、このような情報収集装置には、セ
ンサにより測定された管内情報を記憶する記憶装置と、
センサ及び記憶装置を駆動するバッテリとが設けられて
いるが、これら記憶装置とバッテリとの定期的な回収又
は交換を必要とする。However, such an information collecting device includes a storage device for storing in-pipe information measured by a sensor,
Although a battery for driving the sensor and the storage device is provided, it is necessary to periodically collect or replace the storage device and the battery.
【0010】このような課題を解決するには、前述した
情報収集装置と、地上に配置される観測装置とを有線接
続することが考えられるが、例えば道路直下の埋設管路
を調査する際には、観測装置を地上に常時設置すること
はできないという問題がある。なお、無線通信により情
報収集装置が得た管内情報を観測装置側で取得する方法
も考えられるが、一般に地面及び水は電磁波を殆ど通さ
ないため実用化されていない。In order to solve such a problem, it is conceivable to wire-connect the above-mentioned information collecting apparatus and an observation apparatus arranged on the ground. For example, when investigating a buried pipe just under a road, However, there is a problem that the observation device cannot always be installed on the ground. It is to be noted that a method of acquiring the in-pipe information obtained by the information collecting device by wireless communication on the observation device side is also conceivable, but in general, the ground and water hardly pass electromagnetic waves, and thus have not been put to practical use.
【0011】本発明は斯かる事情に鑑みてなされたもの
であり、磁場を人工的に発生させるとともに、この磁場
を変動させ、この磁場変動を用いて電磁誘導通信を行な
う機能を有することにより、検出した管内情報を、例え
ば地面又は水を介して観測装置側へ無線送信することが
でき、また、これが取り付けられる管路と、該管路の周
囲との温度差により、例えばゼーベック効果を用いて発
電し、発電した電力を用いて大出力で観測装置側へ応答
ができ、また、これを施工時に埋設管路に取り付けてお
くことで半永久的に使用することができる情報収集装置
のような通信装置を提供することを目的とする。The present invention has been made in view of such circumstances, and has a function of artificially generating a magnetic field, fluctuating the magnetic field, and performing electromagnetic induction communication using the magnetic field fluctuation. The detected in-pipe information can be wirelessly transmitted to the observation device side via, for example, the ground or water, and the temperature difference between the pipe to which it is attached and the surroundings of the pipe is used, for example, using the Seebeck effect A communication system such as an information collection device that can generate and respond to the observation device with high output using the generated power, and can be used semi-permanently by attaching it to a buried pipeline during construction. It is intended to provide a device.
【0012】[0012]
【課題を解決するための手段】第1発明に係る通信装置
は、管路(P)に取り付けられており、前記管路(P)
に関する情報を検出し、検出結果を送信する通信装置に
おいて、電磁誘導式無線通信を行なう通信器(204〜
210)と、熱発電し、発電電力を少なくとも前記通信
器(204〜210)へ供給する熱電発電器(216)
とを備えることを特徴とする。A communication device according to a first aspect of the present invention is attached to a pipe (P), and the pipe (P)
Communication device that performs electromagnetic induction type wireless communication in a communication device that detects information about the
210), and a thermoelectric generator (216) that generates heat and supplies generated power to at least the communication devices (204 to 210).
And characterized in that:
【0013】第2発明に係る通信装置は、第1発明の通
信装置において、前記熱電発電器(216)により発電
された電力を蓄電する蓄電池(215)を更に備えるこ
とを特徴とする。The communication device according to a second aspect of the present invention is the communication device of the first aspect, further comprising a storage battery (215) for storing the electric power generated by the thermoelectric generator (216).
【0014】第1発明に係る通信装置によれば、管路に
取り付けられ、例えば観測装置へ電磁誘導式無線通信に
より前記管路に関する情報を送信する構成としたので、
前述したような情報収集装置をこの通信装置として構成
するとともに、観測装置側にも電磁誘導式無線通信機能
を持たせることで、情報収集装置が得た管内情報等の情
報を観測装置側で無線受信することができる。According to the communication device of the first invention, the information is attached to the pipeline and transmits information on the pipeline to the observation device by, for example, electromagnetic induction wireless communication.
The information collection device as described above is configured as this communication device, and the observation device is also provided with an electromagnetic induction type wireless communication function so that information such as in-pipe information obtained by the information collection device can be wirelessly transmitted to the observation device. Can be received.
【0015】また、熱電発電器を備え、該熱発電器が発
電した電力を、上述した通信を行なう通信器へ供給する
構成としたので、例えばゼーベック効果を用いた熱電発
電器を利用し、管路内を流れる流体の温度と、管路が埋
設された地面の温度との差により発電し、この電力を用
いて大出力で観測装置側へ応答することができ、このよ
うな情報収集装置を施工時に埋設管路に取り付けておく
ことで半永久的に使用することができる。なお、熱電発
電器が発電した電力をこれに接続される各種センサ、通
信機器等の機器へ供給する構成としてもよい。In addition, since a thermoelectric generator is provided and the electric power generated by the thermoelectric generator is supplied to the communication device for performing the above-mentioned communication, for example, a thermoelectric generator using the Seebeck effect is used, Power is generated by the difference between the temperature of the fluid flowing inside and the temperature of the ground where the pipeline is buried, and this power can be used to respond to the observation device with a large output. Sometimes it can be used semi-permanently by attaching it to a buried conduit. The power generated by the thermoelectric generator may be supplied to devices such as various sensors and communication devices connected thereto.
【0016】なお、本発明においては、情報収集装置と
して構成する通信装置が得る情報は、管内情報だけでな
く、例えば管自体の温度、管周囲の温度等の情報とする
ことも可能である。また、本発明に係る通信装置として
の情報収集装置を送信側、観測装置を受信側として限定
するものではなく、後述する実施の形態に示すように、
両方の装置間にて双方向に通信する構成としてもよい。
さらに、本発明においては、管路の位置を地中又は水中
に限定するものではなく、また、通信装置の設置位置等
を限定するものではなく、通信装置が管路に取り付けら
れる構成であればよい。In the present invention, the information obtained by the communication device configured as the information collecting device can be not only the information in the pipe, but also information such as the temperature of the pipe itself and the temperature around the pipe. Further, the information collecting device as the communication device according to the present invention is not limited to the transmitting side, and the observation device is not limited to the receiving side. As shown in an embodiment described later,
It may be configured to perform bidirectional communication between both devices.
Further, in the present invention, the position of the pipeline is not limited to underground or underwater, and the installation position of the communication device is not limited, as long as the communication device is attached to the pipeline. Good.
【0017】第2発明に係る通信装置によれば、熱電発
電器が発電した電力を蓄電池に蓄電する構成としたの
で、例えば発電容量が小さい場合であっても、電力が必
要となるまでに必要量を蓄えておくことが可能である。According to the communication device of the second aspect, the power generated by the thermoelectric generator is stored in the storage battery. Therefore, even if the power generation capacity is small, for example, even if the power generation capacity is small, the power is required until the power is required. It is possible to store the quantity.
【0018】[0018]
【発明の実施の形態】以下本発明をその実施の形態を示
す図面に基づいて詳述する。図1は、本発明に係る通信
装置としての情報収集装置と観測装置との関係を示す模
式図である。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below in detail with reference to the drawings showing the embodiments. FIG. 1 is a schematic diagram showing a relationship between an information collection device as a communication device according to the present invention and an observation device.
【0019】図1において、1は観測装置であり、観測
装置1は、地上を移動自在とされ、地中に埋設された管
路Pに取り付けられた本発明に係る通信装置としての情
報収集装置2から電磁誘導式無線通信を利用して、情報
収集装置2の位置、即ち管路Pの位置を特定することが
できるばかりでなく、情報収集装置2が検出した管路P
内の情報を取得することができるようになっている。In FIG. 1, reference numeral 1 denotes an observation device. The observation device 1 is movable on the ground, and is an information collecting device as a communication device according to the present invention mounted on a pipe P buried underground. 2, the position of the information collection device 2, that is, the position of the pipeline P can be specified using the electromagnetic induction type wireless communication, and the pipeline P detected by the information collection device 2 can be specified.
You can get the information inside.
【0020】図2は、観測装置1の構成を示すブロック
図である。観測装置1は、制御部100、表示部10
1、操作部102、データ記憶部103、符号部10
4、変調部105、増幅部106、コイルアンテナ部1
07、変動検出部108、復調部109、及び復号部1
10等を備えている。FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the observation device 1. The observation device 1 includes a control unit 100, a display unit 10
1, operation unit 102, data storage unit 103, encoding unit 10
4, modulation section 105, amplification section 106, coil antenna section 1
07, fluctuation detecting section 108, demodulating section 109, and decoding section 1
10 and so on.
【0021】制御部100は、CPU等を備え、これに
接続された観測装置1の各部を制御する。表示部101
は、後述する情報収集装置2から取得した情報、情報収
集装置2又は観測装置1の状態等を表示する。操作部1
02は、キーボード、マウス等を備えてなり、情報収集
装置2又は観測装置1を制御するための指示情報、観測
履歴等の情報を入力するようになっている。また、デー
タ記憶部103は、情報収集装置2から取得した情報を
記憶する。The control unit 100 includes a CPU and the like, and controls each unit of the observation device 1 connected thereto. Display unit 101
Displays information acquired from the information collection device 2 described later, the state of the information collection device 2 or the observation device 1, and the like. Operation unit 1
Reference numeral 02 includes a keyboard, a mouse, and the like, and inputs instruction information for controlling the information collection device 2 or the observation device 1 and information such as an observation history. Further, the data storage unit 103 stores information acquired from the information collection device 2.
【0022】なお、表示部101、操作部102、及び
データ記憶部103をパーソナルコンピュータで構成
し、このパーソナルコンピュータを制御部100にRS
232Cインタフェースを介してシリアル接続する構成
としてもよい。また、モデムを介してパーソナルコンピ
ュータと通信するような構成としてもよい。The display unit 101, the operation unit 102, and the data storage unit 103 are constituted by a personal computer.
A configuration for serial connection via a 232C interface may be used. Further, a configuration in which communication with a personal computer is performed via a modem may be adopted.
【0023】符号部104は、操作部102から入力さ
れた情報を符号化し、符号化情報を変調部105へ与え
る。変調部105は符号化情報を搬送波長(例えば13
2kHz)に周波数変調し、これを増幅部106へ与え
る。増幅部106は、周波数変調された情報を増幅して
コイルアンテナ部107へ与える。The encoding unit 104 encodes information input from the operation unit 102 and supplies the encoded information to the modulation unit 105. The modulation unit 105 transmits the encoded information to a carrier wavelength (for example, 13
The frequency is modulated to 2 kHz), and this is given to the amplifier 106. The amplification unit 106 amplifies the frequency-modulated information and supplies the amplified information to the coil antenna unit 107.
【0024】コイルアンテナ部107は、巻き芯を上下
方向へ向けて配置された電磁誘導通信用のコイルアンテ
ナを備えてなり、このコイルアンテナのインピーダンス
を2種類に変化させることにより、コイルアンテナに流
れる電流量をHI/LOWとし、これに応じて発生する
磁界に、増幅部106から与えられた情報を載せて送信
する。また、コイルアンテナ部107は、同様にして情
報収集装置2から送信された情報を電流量の変動として
受信し、これを変動検出部108へ与える。The coil antenna unit 107 is provided with a coil antenna for electromagnetic induction communication in which the winding core is arranged in a vertical direction, and the impedance of the coil antenna is changed to two types to flow through the coil antenna. The amount of current is set to HI / LOW, and information provided from the amplifying unit 106 is transmitted on a magnetic field generated in accordance with the current amount. Similarly, the coil antenna unit 107 receives the information transmitted from the information collection device 2 as a variation in the amount of current, and provides the variation to the variation detection unit 108.
【0025】変動検出部108は、電流量の変動から包
絡線検波により2値化して復調部109へ与える。復調
部109は、2値化された情報を復調して復号部110
へ与える。復号部110は、復調された情報を復号して
制御部100へ与える。The fluctuation detecting section 108 binarizes the fluctuation of the current amount by envelope detection and supplies the binarized signal to the demodulating section 109. The demodulation unit 109 demodulates the binarized information and decodes the information.
Give to. Decoding section 110 decodes the demodulated information and provides it to control section 100.
【0026】図3は、本発明に係る通信装置としての情
報収集装置2の構成を示すブロック図である。情報収集
装置2は、制御部200、データ記憶部203、符号部
204、変調部205、増幅部206、コイルアンテナ
部207、変動検出部208、復調部209、復号部2
10、I/Oポート211、管内情報検出部212、ク
ロック生成部213、電力生成部214、蓄電池21
5、及び地熱発電器216等を備えている。FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the information collection device 2 as a communication device according to the present invention. The information collection device 2 includes a control unit 200, a data storage unit 203, an encoding unit 204, a modulation unit 205, an amplification unit 206, a coil antenna unit 207, a fluctuation detection unit 208, a demodulation unit 209, and a decoding unit 2.
10, I / O port 211, jurisdiction information detector 212, clock generator 213, power generator 214, storage battery 21
5 and a geothermal power generator 216.
【0027】制御部200は、CPU等を備え、これに
接続された情報収集装置2の各部を制御する。データ記
憶部203は、観測装置1から取得した情報及び管内情
報検出部212により検出された情報を記憶する。I/
Oポート211は、これを介して様々な機器と接続する
ことができるようになっており、これらの機器から得た
情報を観測装置1へ送信したり、他の通信装置との通信
を行なうことが可能である。The control section 200 has a CPU and the like, and controls each section of the information collecting apparatus 2 connected thereto. The data storage unit 203 stores information acquired from the observation device 1 and information detected by the in-pipe information detection unit 212. I /
The O port 211 can be connected to various devices via the O port 211, and transmits information obtained from these devices to the observation device 1 and performs communication with other communication devices. Is possible.
【0028】管内情報検出部212は、管路P内に設け
られたサーミスタ、熱電対等の各種センサを備えてな
り、制御部200の検出指示に応じて、管路P内の水の
温度、水流の向き等を検出し、検出結果を制御部200
へ与える。なお、センサとしては上述したものに限ら
ず、例えば電力管を対象となる管路Pとする場合には電
力量等とすることができる。The in-pipe information detecting section 212 includes various sensors such as a thermistor and a thermocouple provided in the pipe P. In accordance with a detection instruction from the control section 200, the temperature, water flow, Control unit 200 detects the direction of the
Give to. Note that the sensor is not limited to the above-described sensor. For example, when a power pipe is used as a target pipeline P, the power amount or the like can be used.
【0029】コイルアンテナ部207は、巻き芯を上下
方向へ向けて配置された電磁誘導通信用のコイルアンテ
ナ、整流器等を備えてなり、観測装置1から送信された
情報をコイルアンテナに流れる電流量の変動として受信
し、これを変動検出部208が検出する。なお、情報収
集装置2が金属製の管路Pに取り付けられる場合には、
通信に悪影響を及ぼすため、コイルアンテナを強磁性体
に巻き付けたコア入りコイルアンテナとして構成するの
が望ましい。The coil antenna unit 207 includes a coil antenna for electromagnetic induction communication, a rectifier, and the like, arranged with the winding core facing up and down, and transmits information transmitted from the observation device 1 to the amount of current flowing through the coil antenna. , And the fluctuation detection unit 208 detects this. In addition, when the information collection device 2 is attached to the metal pipeline P,
To adversely affect communication, it is desirable to configure the coil antenna as a cored coil antenna wound around a ferromagnetic material.
【0030】変動検出部208は、上述の如く検出した
電流量の変動を包絡線検波により2値化して復調部20
9へ与える。復調部209は、2値化された情報から所
定の周波数成分を抽出すべく復調して復号部210へ与
える。復号部210は、復調された情報を制御部200
で処理可能な形式に復号して制御部200へ与える。The fluctuation detecting unit 208 binarizes the fluctuation of the current amount detected as described above by envelope detection,
Give to 9. The demodulation unit 209 demodulates and extracts a predetermined frequency component from the binarized information and supplies the demodulated signal to the decoding unit 210. The decoding unit 210 transmits the demodulated information to the control unit 200
And gives it to the control unit 200.
【0031】クロック生成部213は、コイルアンテナ
部207を流れる電流量の変動に応じてクロック信号を
生成し、これを制御部200へ与える。The clock generation unit 213 generates a clock signal in accordance with a change in the amount of current flowing through the coil antenna unit 207, and supplies the generated clock signal to the control unit 200.
【0032】符号部204は、前記クロック信号に同期
して制御部200から与えられた情報を符号化し、符号
化情報を変調部205へ与える。変調部205は、符号
化情報を搬送波長(例えば132kHz)に周波数変調
して増幅部206へ与える。増幅部206は、周波数変
調された情報を増幅してコイルアンテナ部207へ与え
る。コイルアンテナ部207は、コイルアンテナのイン
ピーダンスを2種類に変化させることにより、コイルを
流れる電流量をHI/LOWとし、これに応じて発生す
る磁界に、増幅部206から与えられた情報を載せて送
信する。The encoding section 204 encodes information provided from the control section 200 in synchronization with the clock signal, and supplies the encoded information to the modulation section 205. The modulation section 205 frequency-modulates the encoded information to a carrier wavelength (for example, 132 kHz) and supplies the modulated information to the amplification section 206. The amplification unit 206 amplifies the frequency-modulated information and supplies the information to the coil antenna unit 207. The coil antenna unit 207 changes the impedance of the coil antenna to two types to set the amount of current flowing through the coil to HI / LOW, and puts information given from the amplification unit 206 on a magnetic field generated accordingly. Send.
【0033】また、電力生成部214は、コイルアンテ
ナ部207で整流された電流から電力を抽出し、これを
蓄電池215に供給する一方、後述する本発明の特徴事
項である地熱発電器216から供給される電力を蓄電池
215へ適宜に供給している。蓄電池215は、リチウ
ムイオン電池等の2次電池を備えてなり、電力生成部2
14から供給された電力を蓄電する。なお、蓄電池21
5に蓄えられた電力は、増幅部206へ供給されてお
り、通信出力を増大させるために用いられている。The power generation unit 214 extracts power from the current rectified by the coil antenna unit 207 and supplies it to the storage battery 215, while supplying power from the geothermal power generator 216, which is a characteristic feature of the present invention described later. The supplied power is appropriately supplied to the storage battery 215. The storage battery 215 includes a secondary battery such as a lithium ion battery.
The power supplied from 14 is stored. The storage battery 21
The power stored in 5 is supplied to the amplification unit 206, and is used to increase the communication output.
【0034】図4は、地熱発電器216の構成を示す模
式図である。地熱発電器216は、ゼーベック効果を利
用した熱電発電モジュールであり、互いに適長離隔して
設けられた一対のセラミック製又はシリコン製の基板3
1,31の対向面に、数枚の板状の銅電極32,32,
…が貼付されている。また、これら対向する銅電極3
2,32,…の間には、図4の右方からP型及びN型を
交互に配置してなる柱状の半導体素子33,33,…が
架設されている。FIG. 4 is a schematic diagram showing the configuration of the geothermal power generator 216. The geothermal power generator 216 is a thermoelectric power module utilizing the Seebeck effect, and includes a pair of ceramic or silicon substrates 3 provided at an appropriate distance from each other.
Several plate-like copper electrodes 32, 32,
… Is affixed. In addition, these opposing copper electrodes 3
Column-like semiconductor elements 33, 33,... In which P-type and N-type are alternately arranged from the right side of FIG.
【0035】図4における下側の左右両端に配置された
2つの銅電極32,32には、夫々端子34,34が設
けられており、一方の端子34から、銅電極32,3
2,…と、P型及びN型の半導体素子33,33,…と
を介して1本の導体を構成するとともに、P型及びN型
の半導体素子33,33,…を流れる電流の向きが逆方
向となるように構成されている。Terminals 34, 34 are provided on the two copper electrodes 32, 32 arranged on the lower left and right ends, respectively, in FIG.
, And one P-type and N-type semiconductor element 33, 33,... Constitute one conductor, and the direction of current flowing through the P-type and N-type semiconductor elements 33, 33,. It is configured to be in the opposite direction.
【0036】例えば、図4に示す如くに、地熱発電器2
16の上側の基板31を低温側へ、下側の基板31を高
温側へ夫々配置した場合には、右方の端子34側から左
方の端子34側へ電子が、P型及びN型の半導体素子3
3,33,…をこの順に交互に、また下側及び上側の銅
電極32,32,…をこの順に交互に流れ、これによっ
て発電するようになっている。なお、高温側及び低温側
を入れ替えることによって電流の流れが反対になる。For example, as shown in FIG.
When the upper substrate 31 of 16 is arranged on the lower temperature side and the lower substrate 31 is arranged on the higher temperature side, electrons from the right terminal 34 side to the left terminal 34 side are P-type and N-type. Semiconductor element 3
.. Alternately flow in this order, and the lower and upper copper electrodes 32, 32,... Alternately flow in this order, thereby generating power. The flow of current is reversed by exchanging the high temperature side and the low temperature side.
【0037】このようなゼーベック効果を用いた地熱発
電器216は、太陽光発電よりも発電効率が高く、例え
ば、80μm×80μm×600μmの超微細加工によ
り製造されたビスマス・テルル(BiTe)製の半導体
素子33,33,…を1000本で構成した場合には、
1℃の温度差で約0.2Vの電圧を出力することが可能
である。The geothermal power generator 216 using the Seebeck effect has higher power generation efficiency than solar power generation. For example, it is made of bismuth tellurium (BiTe) manufactured by ultra-fine processing of 80 μm × 80 μm × 600 μm. When the semiconductor elements 33, 33,...
It is possible to output a voltage of about 0.2 V with a temperature difference of 1 ° C.
【0038】これによって、地熱発電器216は、例え
ば、管路P内を流れる流体の温度と、管路Pの外側の地
面の温度との差を用いて発電している。Thus, the geothermal power generator 216 generates power using, for example, the difference between the temperature of the fluid flowing in the pipeline P and the temperature of the ground outside the pipeline P.
【0039】なお、蓄電池215に蓄えられた電力は、
管内情報検出部212が備えるサーミスタ、熱電対等の
各種センサを駆動するために用いたり、また、情報収集
装置2にI/Oポート211を介して接続される各種機
器に給電する構成としてもよい。The electric power stored in the storage battery 215 is
It may be used to drive various sensors, such as a thermistor and a thermocouple, provided in the in-pipe information detection unit 212, or may supply power to various devices connected to the information collection device 2 via the I / O port 211.
【0040】なお、以上の観測装置1には、情報収集装
置2の位置を特定するための機能を特に記述していない
が、電磁誘導には指向性があり、一対のコイルアンテナ
の巻き芯方向に略対向した状態でのみ通信が可能であ
る。この原理を用いて、観測装置1を情報収集装置2が
埋設されていると思われる地上付近を移動させ、観測装
置1で検出する情報収集装置2の発生磁界が最も強い位
置の真下を情報収集装置2の位置として特定することが
できる。Although the function for specifying the position of the information collecting device 2 is not particularly described in the observation device 1 described above, the electromagnetic induction has directivity and the winding direction of the pair of coil antennas is Communication is possible only in a state where the communication is substantially opposite to the communication. Using this principle, the observation device 1 is moved near the ground where the information collection device 2 is considered to be buried, and information is collected directly below the position where the magnetic field generated by the information collection device 2 detected by the observation device 1 is strongest. The position of the device 2 can be specified.
【0041】本発明に係る通信装置としての情報収集装
置2は以上の如く構成されており、情報収集装置2が検
出した管内情報を観測装置1側から電磁誘導通信により
取得できるようになっているほか、観測装置1側から情
報収集装置2に対して所定情報を送信し、情報収集装置
2側に記憶しておくことができるようになっており、こ
れらの機能を次に説明する。なお、記憶情報は、適宜に
観測装置1側から取得することができ、例えば観測日
時、観測請負人等の観測履歴とすることが可能である
が、その内容についてを本発明では限定するものではな
い。The information collecting device 2 as a communication device according to the present invention is configured as described above, and can acquire in-pipe information detected by the information collecting device 2 from the observation device 1 by electromagnetic induction communication. In addition, predetermined information can be transmitted from the observation device 1 to the information collection device 2 and stored in the information collection device 2. These functions will be described below. Note that the stored information can be appropriately acquired from the observation device 1 side, and can be, for example, an observation date and time, an observation history of an observation contractor, etc., but the contents are not limited in the present invention. Absent.
【0042】図5は、情報収集装置2のデータ記憶部2
03に記憶された情報(管内情報)を観測装置1が取得
する手順を示すフローチャートである。まず、観測装置
1を前述の如くに情報収集装置2の真上位置にくるよう
に配置し、観測装置1の操作部102からオペレータが
所定の情報要求コマンドを入力する(ステップ11)。
これに応じて観測装置1は、まず情報を含まない無変調
搬送波の送信を開始する(ステップ12)。FIG. 5 shows the data storage unit 2 of the information collection device 2.
It is a flowchart which shows the procedure by which the observation apparatus 1 acquires the information (in-pipe information) stored in 03. First, the observation device 1 is arranged so as to be directly above the information collection device 2 as described above, and an operator inputs a predetermined information request command from the operation unit 102 of the observation device 1 (step 11).
In response, the observation device 1 first starts transmission of an unmodulated carrier wave that does not include information (step 12).
【0043】無変調搬送波を受信し始めた情報収集装置
2は、これに応じて電力生成部214で電力の生成を開
始する一方で、地熱発電器216で発電された電力の蓄
電池215への供給を開始し(ステップ13)、これら
の電力を蓄電池215が蓄電する(ステップ14)。そ
して、受信した無変調搬送波に基づいてクロック生成部
213にてクロック信号の生成を開始する(ステップ1
5)とともに、蓄電電力によって増幅部206を駆動
し、送信信号の増幅を行なう(ステップ16)。In response to this, the information collection device 2 that has started receiving the unmodulated carrier starts generating power in the power generation unit 214 and supplies the power generated by the geothermal generator 216 to the storage battery 215. Is started (step 13), and the electric power is stored in the storage battery 215 (step 14). Then, the clock generator 213 starts generating a clock signal based on the received unmodulated carrier (step 1).
Along with 5), the amplifier 206 is driven by the stored power to amplify the transmission signal (step 16).
【0044】なお、情報収集装置2は無変調搬送波を受
信している間、電力の生成を行なうが、通常の伝送情報
を含んだ変調搬送波の受信に応じても電力の生成を行な
う構成としてもよい。また、本実施の形態においては、
電力生成部214が、無変調搬送波を受信している間、
地熱発電器216の発電電力を蓄電池215へ供給する
ようにしてあるが、発電電力を蓄電池215へ常時供給
して蓄電しておく構成とすることもできることは云うま
でもない。The information collecting device 2 generates power while receiving the unmodulated carrier, but may also generate power in response to the reception of a modulated carrier including normal transmission information. Good. In the present embodiment,
While the power generation unit 214 is receiving the unmodulated carrier,
Although the power generated by the geothermal power generator 216 is supplied to the storage battery 215, it is needless to say that the configuration can be such that the generated power is constantly supplied to the storage battery 215 and stored.
【0045】次に、観測装置1は、ステップ11で入力
された情報要求コマンドを送信する(ステップ17)。
情報収集装置2は、観測装置1から送信された情報要求
コマンドを受信し(ステップ18)、これに応じて制御
部200から管内情報検出部212に検出指示を出力
し、これに伴って管内情報検出部212から制御部20
0へ与えられた管内情報をデータ記憶部103へ一時記
憶し(ステップ19)、検出の完了に応じて記憶情報を
送信する(ステップ20)。Next, the observation device 1 transmits the information request command input in step 11 (step 17).
The information collection device 2 receives the information request command transmitted from the observation device 1 (step 18), and outputs a detection instruction from the control unit 200 to the in-judgment information detection unit 212 in response to the command. From the detection unit 212 to the control unit 20
The in-pipe information given to 0 is temporarily stored in the data storage unit 103 (step 19), and the stored information is transmitted upon completion of the detection (step 20).
【0046】観測装置1は、情報収集装置2から送信さ
れた管内情報を受信し(ステップ21)、正常に受信が
完了したか否かを判断する(ステップ22)。タイムア
ウト、誤り等を検出することによって正常に受信が完了
しなかったと判断した場合には、ステップ17からの処
理を繰り返して情報要求コマンドを再送する。なお、再
送は2回までとしてある。一方、正常に受信が完了して
いる場合には、送信している無変調搬送波の送信を終了
し(ステップ23)、これに応じて情報収集装置2にお
ける電力の生成が中止される。The observation device 1 receives the in-service information transmitted from the information collection device 2 (step 21), and determines whether or not the reception has been normally completed (step 22). If it is determined that reception has not been completed normally by detecting a timeout, an error, or the like, the processing from step 17 is repeated to retransmit the information request command. The retransmission is limited to two times. On the other hand, if the reception has been completed normally, the transmission of the transmitted unmodulated carrier is terminated (step 23), and accordingly, the generation of power in the information collection device 2 is stopped.
【0047】図6は、観測装置1から観測履歴等の情報
(書込み情報)を情報収集装置2のデータ記憶部203
に記憶する手順を示すフローチャートである。まず、観
測装置1を前述の如くに情報収集装置2の真上位置にく
るように配置し、観測装置1の操作部102からオペレ
ータが所定の書込み情報を入力する(ステップ31)。
これに応じて観測装置1は、まず情報を含まない無変調
搬送波の送信を開始する(ステップ32)。FIG. 6 shows information (writing information) such as observation history from the observation device 1 which is stored in the data storage unit 203 of the information collection device 2.
5 is a flowchart showing a procedure for storing the information. First, the observation device 1 is arranged so as to be directly above the information collection device 2 as described above, and an operator inputs predetermined writing information from the operation unit 102 of the observation device 1 (step 31).
In response, the observation device 1 first starts transmission of an unmodulated carrier wave that does not include information (step 32).
【0048】無変調搬送波を受信し始めた情報収集装置
2は、これに応じて電力生成部214で電力の生成を開
始する一方で、地熱発電器216で発電された電力の蓄
電池215への供給を開始し(ステップ33)、これら
の電力を蓄電池215が蓄電する(ステップ34)。そ
して、受信した無変調搬送波に基づいてクロック生成部
213にてクロック信号の生成を開始する(ステップ3
5)とともに、蓄電電力によって増幅部206を駆動
し、送信信号の増幅を行なう(ステップ36)。In response to this, the information collection device 2 that has started receiving the unmodulated carrier starts generating power in the power generation unit 214 and supplies the power generated by the geothermal power generator 216 to the storage battery 215. Is started (step 33), and the electric power is stored in the storage battery 215 (step 34). Then, the clock generator 213 starts generating a clock signal based on the received unmodulated carrier (step 3).
Along with 5), the amplifier 206 is driven by the stored power to amplify the transmission signal (step 36).
【0049】次に、観測装置1は、ステップ31で入力
された書込み情報を送信する(ステップ37)。情報収
集装置2は、観測装置1から送信された書込み情報を受
信し(ステップ38)、受信情報をデータ記憶部103
へ記憶する(ステップ39)。記憶までの処理が正常に
完了した場合にはACK(Acknowledgement )、また書
込み情報の受信又は記憶が正常に行なわれない場合には
NACKを送信する(ステップ40)。Next, the observation device 1 transmits the write information input in step 31 (step 37). The information collection device 2 receives the write information transmitted from the observation device 1 (Step 38), and stores the received information in the data storage unit 103.
(Step 39). If the processing up to the storage is completed normally, an ACK (Acknowledgement) is transmitted, and if the reception or storage of the write information is not performed normally, a NACK is transmitted (step 40).
【0050】観測装置1は、情報収集装置2から送信さ
れた情報を受信し(ステップ41)、受信情報がACK
であるか否かを判断する(ステップ42)。NACKで
あった場合には、ステップ37からの処理を繰り返して
書込み情報を再送する。なお、再送は2回までとしてあ
る。一方、受信情報がACKであった場合には、送信し
ている無変調搬送波の送信を終了し(ステップ43)、
これに応じて情報収集装置2における電力の生成が中止
される。The observation device 1 receives the information transmitted from the information collection device 2 (step 41), and the received information is ACK.
Is determined (step 42). If it is NACK, the processing from step 37 is repeated to retransmit the write information. The retransmission is limited to two times. On the other hand, if the received information is ACK, the transmission of the transmitted unmodulated carrier is terminated (step 43).
In response to this, the generation of power in the information collection device 2 is stopped.
【0051】なお、以上のようにして情報収集装置2の
データ記憶部203に記憶された書込み情報は、図5に
示した手順にて管内情報と同様に観測装置1側にて取得
することが可能である。The write information stored in the data storage unit 203 of the information collection device 2 as described above can be acquired on the observation device 1 side in the same manner as in-tube information by the procedure shown in FIG. It is possible.
【0052】なお、特許請求の範囲の項に図面との対照
を便利にする為に符号を記してあるが、これによって本
発明は添付図面の構成に限定されるものではない。In the claims, reference numerals are provided for convenience of comparison with the drawings, but the present invention is not limited to the configuration of the accompanying drawings.
【0053】[0053]
【発明の効果】以上詳述した如く本発明に係る通信装置
においては、管路に取り付けられ、例えば観測装置へ電
磁誘導式無線通信により前記管路に関する情報を送信す
る構成としたので、前述したような情報収集装置をこの
通信装置として構成するとともに、観測装置側にも電磁
誘導式無線通信機能を持たせることで、情報収集装置が
得た管内情報等の情報を観測装置側で無線受信すること
ができる。As described in detail above, the communication device according to the present invention is attached to a pipeline and transmits information on the pipeline to an observation device by, for example, electromagnetic induction wireless communication. By configuring such an information collection device as this communication device, and by providing the observation device with an electromagnetic induction type wireless communication function, information such as in-pipe information obtained by the information collection device is wirelessly received by the observation device. be able to.
【0054】また、熱電発電器を備え、該熱発電器が発
電した電力を、上述した通信を行なう通信器へ供給する
構成としたので、例えばゼーベック効果を用いた熱電発
電器を利用し、管路内を流れる流体の温度と、管路が埋
設された地面の温度との差により発電し、この電力を用
いて大出力で観測装置側へ応答することができ、このよ
うな情報収集装置を施工時に埋設管路に取り付けておく
ことで半永久的に使用することができる。なお、熱電発
電器が発電した電力をこれに接続される各種センサ、通
信機器等の機器へ供給する構成としてもよい。Since a thermoelectric generator is provided and the power generated by the thermoelectric generator is supplied to the communication device for performing the above-described communication, for example, a thermoelectric generator using the Seebeck effect is used, and Power is generated by the difference between the temperature of the fluid flowing inside and the temperature of the ground where the pipeline is buried, and this power can be used to respond to the observation device with a large output. Sometimes it can be used semi-permanently by attaching it to a buried conduit. The power generated by the thermoelectric generator may be supplied to devices such as various sensors and communication devices connected thereto.
【0055】さらに、熱電発電器が発電した電力を蓄電
池に蓄電する構成としたので、例えば発電容量が小さい
場合であっても、電力が必要となるまでに必要量を蓄え
ておくことが可能である等、本発明は優れた効果を奏す
る。Further, since the power generated by the thermoelectric generator is stored in the storage battery, even if the power generation capacity is small, for example, it is possible to store the required amount before the power is required. For example, the present invention has excellent effects.
【図1】本発明に係る通信装置としての情報収集装置と
観測装置との関係を示す模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing the relationship between an information collection device as a communication device according to the present invention and an observation device.
【図2】観測装置の構成を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of an observation device.
【図3】本発明に係る通信装置としての情報収集装置の
構成を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of an information collecting device as a communication device according to the present invention.
【図4】地熱発電器の構成を示す模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram showing a configuration of a geothermal power generator.
【図5】情報収集装置のデータ記憶部に記憶された情報
(管内情報)を観測装置が取得する手順を示すフローチ
ャートである。FIG. 5 is a flowchart illustrating a procedure in which an observation device acquires information (in-service information) stored in a data storage unit of the information collection device.
【図6】観測装置から観測履歴等の情報(書込み情報)
を情報収集装置のデータ記憶部に記憶する手順を示すフ
ローチャートである。FIG. 6 shows information (writing information) such as observation history from an observation device.
5 is a flowchart showing a procedure for storing in the data storage unit of the information collection device.
2 情報収集装置 204 符号部 205 変調部 206 増幅部 207 コイルアンテナ部 208 変動検出部 209 復調部 210 復号部 215 蓄電池 216 地熱発電器 P 管路 2 Information collecting device 204 Encoding unit 205 Modulating unit 206 Amplifying unit 207 Coil antenna unit 208 Fluctuation detecting unit 209 Demodulating unit 210 Decoding unit 215 Storage battery 216 Geothermal power generator P Pipe
Claims (2)
管路(P)に関する情報を検出し、検出結果を送信する
通信装置(2)において、 電磁誘導式無線通信を行なう通信器(204〜210)
と、熱発電し、発電電力を少なくとも前記通信器(20
4〜210)へ供給する熱電発電器(216)とを備え
ることを特徴とする通信装置(2)。A communication device (2) attached to a pipeline (P) for detecting information on the pipeline (P) and transmitting a detection result, the communication device performing electromagnetic induction wireless communication. 204-210)
Thermal power generation and the generated power at least to the communication device (20
4 to 210), and a thermoelectric generator (216) for supply to the communication device (2).
れた電力を蓄電する蓄電池(215)を更に備える請求
項1記載の通信装置(2)。2. The communication device (2) according to claim 1, further comprising a storage battery (215) for storing power generated by the thermoelectric generator (216).
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11127738A JP2000321361A (en) | 1999-05-07 | 1999-05-07 | Communication system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11127738A JP2000321361A (en) | 1999-05-07 | 1999-05-07 | Communication system |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000321361A true JP2000321361A (en) | 2000-11-24 |
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ID=14967469
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
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---|---|
JP (1) | JP2000321361A (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007526740A (en) * | 2004-03-02 | 2007-09-13 | ローズマウント インコーポレイテッド | Process equipment with improved power generation |
US8188359B2 (en) | 2006-09-28 | 2012-05-29 | Rosemount Inc. | Thermoelectric generator assembly for field process devices |
US9184364B2 (en) | 2005-03-02 | 2015-11-10 | Rosemount Inc. | Pipeline thermoelectric generator assembly |
US10910962B2 (en) | 2012-10-19 | 2021-02-02 | University Of Southern California | Pervasive power generation system |
-
1999
- 1999-05-07 JP JP11127738A patent/JP2000321361A/en active Pending
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2007526740A (en) * | 2004-03-02 | 2007-09-13 | ローズマウント インコーポレイテッド | Process equipment with improved power generation |
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