JP6811663B2

JP6811663B2 - 管理支援システムおよび無線タグ親機

Info

Publication number: JP6811663B2
Application number: JP2017059734A
Authority: JP
Inventors: 野垣内　出; 出野垣内
Original assignee: KDDI Corp
Current assignee: KDDI Corp
Priority date: 2017-03-24
Filing date: 2017-03-24
Publication date: 2021-01-13
Anticipated expiration: 2037-03-24
Also published as: JP2018162138A

Description

本発明は、大気圧計を用いて、屋内に存在する物品の管理を支援する物品管理システムおよび無線タグ親機に関する。

物品管理の方法において、２次元コードや無線タグを用いた物品管理方法について多くの提案があるが、その多くは平面上での位置の把握となっている。例えば、特許文献１では、無線タグによる距離判定だけでは、精度が取れないため、書籍の背文字を認識して、在庫管理のための物品管理方法に関する技術が開示されている。

また、特許文献２では、「気圧と高度」に関する技術が開示されている。気圧と高度の関係は、最も簡略な近似式では、次の近似式で表されることが良く知られている。
Ｈ＝Ｋｘ＋ｈ・・・（１）
Ｈ：測定により計算された高度、ｈ：基準値の高度、Ｋ：定数、ｘ：基準値との気圧差

また、特許文献３では、湿度の変化を考慮した気圧式高度計に関する技術が開示されている。

特開２００９−１９０８８１号公報特開２０１６−１９４５２４号公報特許第５９６１７０５号

しかしながら、特許文献１では、位置情報が平面に限られているため、高さを含む判別、すなわち棚の上部にある物品や２、３階部分にある物品の判別が難しい。また、気圧を用いた高度センサの利用については、屋外での気圧／高度の比の値を重視した利用を提案しているが、屋内環境においては、個別にこの比の値が異なるため、手作業部分が多く発生する。

また、特許文献２では、一般的に用いられる定数Ｋは、屋外では６〜１０程度（ｍ／ｈＰａ）が与えられる。また、気圧による高度計では、予め設定しておくか、利用者がデータを入力するのが一般的であるが、定数Ｋの入力について自動補正を行なうなどの記載はないため、実測になると、屋内においては空調や送風、温度などの影響を受け、同じ屋内でも異なる値となる。

また、特許文献３では、高度に関しての係数に関する考慮はされていない。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、大気圧計を用いて、建築現場や大型倉庫等の屋内での管理支援システムおよび無線タグ親機を提供することを目的とする。

（１）上記目的を達成するために、本発明の管理支援システムは、以下のような手段を講じた。すなわち、屋内に存在する被管理物品の位置を特定し、前記特定した被管理物品の位置を示す情報を出力する管理支援システムであって、被管理物品を特定する識別情報を記憶し、被管理物品に付された無線タグ子機と、気圧センサおよび通信部を有し、基準高さに対する高さの異なる場所にそれぞれ設置された複数の無線タグ親機と、前記被管理物品の位置情報を記録し、所定のタイミングで記録した位置情報を更新するデータベースと、前記データベースに記録された情報を出力する出力部と、から構成され、前記各無線タグ親機は、測定した気圧に基づいて、基準高さに対する自装置の高さを算出すると共に、前記無線タグ子機から受信した無線信号の受信電力値に基づいて、前記無線タグ子機からの距離を測定することによって、前記無線タグ子機の位置を特定し、前記特定した無線タグ子機の位置と前記識別情報とを対応付けて前記データベースに記録することを特徴とする。

このように、被管理物品を特定する識別情報を記憶し、被管理物品に付された無線タグ子機と、気圧センサおよび通信部を有し、基準高さに対する高さの異なる場所にそれぞれ設置された複数の無線タグ親機と、被管理物品の位置情報を記録し、所定のタイミングで記録した位置情報を更新するデータベースと、データベースに記録された情報を出力する出力部と、から構成され、各無線タグ親機は、測定した気圧に基づいて、基準高さに対する自装置の高さを算出すると共に、無線タグ子機から受信した無線信号の受信電力値に基づいて、無線タグ子機からの距離を測定することによって、無線タグ子機の位置を特定し、特定した無線タグ子機の位置と識別情報とを対応付けてデータベースに記録するので、建設現場や大型倉庫などの大規模な屋内であっても、被管理物品が配置されている階数や位置などを正確に把握し、管理することができる。

（２）また、本発明の管理支援システムにおいて、前記被管理物品が移動したことによって、前記データベースに同一の無線タグ子機が重複して記録されたときは、前記測定した距離が最小である無線タグ子機の情報を保存すると共に、それ以外の重複した無線タグ子機の情報を削除することを特徴とする。

このように、被管理物品が移動したことによって、データベースに同一の無線タグ子機が重複して記録されたときは、測定した距離が最小である無線タグ子機の情報を保存すると共に、それ以外の重複した無線タグ子機の情報を削除するので、被管理物品が他の階などに場所が移動したとしても、被管理物品が配置されている階数や位置などを正確に把握し、管理することができる。

（３）また、本発明の管理支援システムにおいて、前記各無線タグ親機は、相互に無線通信を行なうことによって、前記データベースに記録されている情報を共有することを特徴とする。

このように、各無線タグ親機は、相互に無線通信を行なうことによって、データベースに記録されている情報を共有するので、同一の被管理物品を重複して管理することなく、一元管理することができる。

（４）また、（１）から（３）のいずれかに記載の管理支援システムに適用される無線タグ親機であって、気圧を測定する気圧センサと、通信部と、屋内に存在する被管理物品の位置情報を記録し、所定のタイミングで記録した位置情報を更新するデータベースと、前記データベースに記録された情報を出力する出力部と、測定した気圧に基づいて、基準高さに対する自装置の高さを算出すると共に、前記被管理物品に付された無線タグ子機から受信した無線信号の受信電力値に基づいて、前記無線タグ子機からの距離を測定することによって、前記無線タグ子機の位置を特定し、前記特定した無線タグ子機の位置と前記被管理物品を特定する識別情報とを対応付けて前記データベースに記録する機器管理部と、を備えることを特徴とする。

このように、気圧を測定する気圧センサと、通信部と、屋内に存在する被管理物品の位置情報を記録し、所定のタイミングで記録した位置情報を更新するデータベースと、データベースに記録された情報を出力する出力部と、測定した気圧に基づいて、基準高さに対する自装置の高さを算出すると共に、被管理物品に付された無線タグ子機から受信した無線信号の受信電力値に基づいて、無線タグ子機からの距離を測定することによって、無線タグ子機の位置を特定し、特定した無線タグ子機の位置と被管理物品を特定する識別情報とを対応付けてデータベースに記録する機器管理部と、を備えるので、建設現場や大型倉庫等の屋内であっても、被管理物品が配置されている階数や位置などを正確に把握し、管理することができる。

本発明によれば、建設現場や大型倉庫等の屋内であっても、空調等の影響を考慮することなく、気圧センサを用いて、被管理物品が配置されている階数や位置などを正確に把握し、管理することが可能となる。

本実施形態に係る管理支援システムの全体の構成を示す図である。図１に示す本実施形態に係る管理支援システムの１フロア分の示す図である。無線タグ親機の概略構成を示す図である。無線タグ親機の処理を示すフローチャートである。気圧高度変換部の処理を示すフローチャートである。距離計算部の処理を示すフローチャートである。機器管理部の処理を示すフローチャートである。

本発明者は、気圧センサを用いて高度を算出する場合、屋内においては気温や空調整備の有無、温度設定、風量設定などの影響により、高度計算に用いる大気圧／高度で算出される定数比の決定が困難であることに着目し、既知の相対高度情報および測定した気圧差に基づいて、定数を得ることにより、容易に高度を算出し、屋内に存在する物品の管理を支援することができることを見出し、本発明をするに至った。

すなわち、本発明の管理支援システムは、屋内に存在する被管理物品の位置を特定し、前記特定した被管理物品の位置を示す情報を出力する管理支援システムであって、被管理物品を特定する識別情報を記憶し、被管理物品に付された無線タグ子機と、気圧センサおよび通信部を有し、基準高さに対する高さの異なる場所にそれぞれ設置された複数の無線タグ親機と、前記被管理物品の位置情報を記録し、所定のタイミングで記録した位置情報を更新するデータベースと、前記データベースに記録された情報を出力する出力部と、から構成され、前記各無線タグ親機は、測定した気圧に基づいて、基準高さに対する自装置の高さを算出すると共に、前記無線タグ子機から受信した無線信号の受信電力値に基づいて、前記無線タグ子機からの距離を測定することによって、前記無線タグ子機の位置を特定し、前記特定した無線タグ子機の位置と前記識別情報とを対応付けて前記データベースに記録することを特徴とする。

これにより、本発明者は、建設現場や大型倉庫等の大規模な屋内であっても、空調等の影響を考慮することなく、気圧センサを用いて、被管理物品が配置されている階数や位置などを正確に把握し、管理することを可能とした。以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。

図１は、本実施形態に係る管理支援システムの全体の構成を示す図である。図２は、図１に示す本実施形態に係る管理支援システムの１フロア分の示す図である。本実施形態に係る管理支援システムは、建物や建築中の建物（以下、まとめて建物と呼ぶ）に配置された各機器の管理を行なう。図１に示すように、各フロアには、縦方向に対して同じ位置で、かつ各フロア上の同じ高さとなるように無線タグ親機１が設置されている。各無線タグ親機１には、無線タグ（ＩＣタグ、通信部ともいう）が設けられている。なお、本実施形態では、各無線タグ親機１の設置位置が固定されているが、固定されている必要はなく、移動可能であっても良い。

また、各フロアには、発電機、高圧洗浄機など各階の作業で用いる機器（以下、被管理物品５と呼ぶ）が配置されており、各被管理物品５には無線タグ（ＩＣタグ）子機３が設置されている。各無線タグ親機１および各無線タグ子機３は、無線による通信を行なうことができる。また、各無線タグ親機１間においても、無線による通信を行なうことができる。

図３は、無線タグ親機の概略構成を示す図である。無線タグ親機１は、気圧センサ１１、入力部１３、通信部１５、気圧高度変換部１７、距離計算部１９、機器管理部２１、出力部２３を備える。また、各無線タグ親機１の無線タグ、および各無線タグ子機３の無線タグには、ＩＤを含む識別情報が予め付与されている。以下、無線タグ親機１の無線タグに付与されたＩＤを含む識別情報を親機ＩＤ、無線タグ子機３の無線タグに付与されたＩＤを含む識別情報を、機器ＩＤとする。

無線タグ親機１において、気圧センサ１１は、気圧を測定する。通信部１５は、無線タグ子機３の通信部と通信を行ない、無線タグ子機３からの無線信号を受信する。距離計算部１９は、無線タグ子機３から受信した無線信号の受信電力値に基づいて、自装置（無線タグ親機１）と無線タグ子機３との距離を算出する。気圧高度変換部１７は、気圧センサ１１で測定した気圧の値と、距離計算部１９で算出した距離から、自装置（無線タグ親機１）が配置されている高度、階数等を算出する。機器管理部２１は、気圧高度変換部１７、距離計算部１９の算出結果をもとに、無線タグ子機３が付された各被管理物品５の配置場所を特定する。また、機器管理部２１は、機器管理データベース２５（単にデータベースともいう）を保持している。機器管理データベース２５には、無線タグ子機３が付された各被管理物品５の配置場所に関する情報が格納されている。無線タグ子機３が付された各被管理物品５の配置場所に関する情報には、少なくとも無線タグ子機３が付された被管理物品５の機器ＩＤ、機器ＩＤを管理している無線タグ親機１の親機ＩＤ、無線タグ親機１と無線タグ子機３との距離Ｒ、無線タグ親機１の高度Ｈ、無線タグ親機１の配置階数Ｆが含まれる。出力部２３は、機器管理データベース２５内の検索の検索結果を出力する。さらに、出力部２３は、表示画面などの表示部を備えていても良い。表１は、機器管理データベース２５のテーブル構成の一例を示した表である。

表１において、機器ＩＤがＫｉｋｉ０１である被管理物品は、親機ＩＤ番号がＯｙａｋｉ０１の無線タグ親機で管理されており、被管理物品と無線タグ親機との距離は１０ｍであり、高度２０ｍ、階数は５階に配置されていることを示す。

図４は、無線タグ親機の処理を示すフローチャートである。まず、無線タグ親機は、無線タグ子機から被管理物品に関する情報を取得する（ステップＳ１０１）。次に、無線タグ親機は、他の無線タグ親機に関する情報を取得する（ステップＳ１０２）。次に、無線タグ親機は、無線タグ子機から取得した被管理物品に関する情報と、他の無線タグ親機から取得した他の無線タグ親機に関する情報を、自装置（無線タグ親機）の機器管理データベースへ登録、更新または削除処理を行なう（ステップＳ１０３）。ステップＳ１０１〜ステップＳ１０３は、ユーザからの被管理物品の検索など予め決められたトリガーを契機として、随時処理が繰り返される。

ユーザによって、被管理物品に関する検索要求が発行されると、機器管理データベース内の検索を行なう（ステップＳ１０４）。検索完了後、被管理物品の配置場所などの情報を出力し（ステップＳ１０５）、処理完了の通知を出力する（ステップＳ１０６）。

図５は、気圧高度変換部の処理を示すフローチャートである。気圧高度変換部の処理について、以下に説明する。

［１］まず、高度（Ｈ）を算出する。高度（Ｈ）は、式（１）で算出する。
Ｈ＝ＰＤ×Ｋ・・・（１）
Ｈ：高度、ＰＤ：気圧差、Ｋ：定数
定数Ｋおよび気圧差ＰＤの算出方法は、以下の通りである。

定数Ｋは、式（２）または式（３）のいずれかの方法によって、算出する。建物内において高度差（ＨＤ）が判明している２箇所の気圧を測定し、高度差（ＨＤ）および２箇所の気圧差（ＰＤ）から、式（２）を用いて算出する。
Ｋ＝ＨＤ／ＰＤ・・・（２）
ＨＤ：高度差、ＰＤ：気圧差

一方、建物内の平均階間距離（ＡＦＨ）、２箇所の気圧差（ＰＤ）および階数が判明している場合は、式（３）を用いて算出する。
Ｋ＝ＡＦＨ×ＦＤ／ＰＤ・・・（３）
ＡＦＨ：平均階間距離、ＦＤ：階数差、ＰＤ：気圧差

気圧差ＰＤは、以下の方法によって算出する。まず、自装置（無線タグ親機）の気圧センサから、気圧（Ｐ）を測定する。次に、通信を介して、他の無線タグ親機の気圧の値を取得し、取得した他の無線タグ親機および自装置（無線タグ親機）の気圧の値の最大値を、基準気圧（ＰＳ）とする。式（４）を用いて、気圧差（ＰＤ）を算出する。
ＰＤ＝ＰＳ−Ｐ・・・（４）
ＰＤ：気圧差、ＰＳ：基準気圧、Ｐ：自装置の気圧

［２］次に、建物の平均階間距離（ＡＦＨ）を求める。
平均階間距離（ＡＦＨ）は、実測または建物設計値から得る。実測から得る方法のうち、例えば、異なる階に設置されている２つの無線タグ親機Ａ、Ｂの各高度が判明している場合は、式（５）で求めることもできる。
Ｆ_Ａ＝Ｈ_Ａ／ＡＦＨ
Ｆ_Ｂ＝Ｈ_Ｂ／ＡＦＨ・・・（５）
Ｆ_Ａ：無線タグ親機Ａの設置階数、Ｆ_Ｂ：無線タグ親機Ｂの設置階数、
Ｈ_Ａ：無線タグ親機Ａの高度、Ｈ_Ｂ：無線タグ親機Ｂの高度

［３］自装置（無線タグ親機）が設置されている階数（Ｆ）を算出する。階数（Ｆ）は、［１］および［２］で算出した高度（Ｈ）および平均階間距離（ＡＦＨ）を用いて、式（６）で算出する。
Ｆ＝Ｈ／ＡＦＨ・・・（６）
Ｆ：階数、Ｈ：高度、ＡＦＨ：平均階間距離
このように、基準気圧から基準高さを算出し、自装置（無線タグ親機）が配置されている高さを算出することにより、各無線タグ親機の設置階数を算出することができる。

図６は、距離計算部の処理を示すフローチャートである。距離計算部の処理について、以下に説明する。距離計算部は、被管理物品に付された無線タグ子機と無線タグ親機との距離（Ｒ）を算出する。まず。距離計算部は、通信を介して、無線タグ子機から、機器ＩＤと共に、電波強度（例えば、無線信号の受信電力値等）を受信する（ステップＳ３０１）。取得した電波強度の逆数を距離Ｒ^２（２乗）とし、無線タグ子機と無線タグ親機との距離（Ｒ）を算出する（ステップＳ３０２）。

図７は、機器管理部の処理を示すフローチャートである。機器管理部の処理について、以下に説明する。機器管理部は、各被管理物品が建物のどの位置に配置されているかを管理する。まず、無線タグ親機は、通信を介して、各被管理物品に無線タグ子機から受信した機器ＩＤと、距離計算部で算出した距離Ｒ、および自装置（無線タグ親機）に予め付与されている親機ＩＤをもとに、機器管理データベースに格納されているデータを検索する（ステップＳ４０１）。

受信した機器ＩＤと同一の機器ＩＤが機器管理データベースに登録されていない場合には、機器ＩＤ、自装置（無線タグ親機）のＩＤ（親機ＩＤ）、当該無線タグ子機と自装置（無線タグ親機）との距離Ｒ、自装置（無線タグ親機）の高度Ｈ、自装置（無線タグ親機）の階数Ｆを、機器管理データベースに登録する（ステップＳ４０２）。

ステップＳ４０１において、無線タグ子機から受信した機器ＩＤと同一の機器ＩＤが既に登録されている場合は、次に、親機ＩＤが一致しているか否かを確認する（ステップＳ４０３）。親機ＩＤが一致している場合は、距離Ｒを更新する。親機ＩＤが一致していない場合は、次に、距離Ｒを比較する。距離Ｒを比較した結果、距離Ｒの値が小さい方（距離が近い方）の親機ＩＤを無線タグ親機と判断し、機器管理データベースの機器ＩＤ、自装置（無線タグ親機）のＩＤ（親機ＩＤ）、当該無線タグ子機と自装置（無線タグ親機）との距離Ｒ、自装置（無線タグ親機）の高度Ｈ、および自装置（無線タグ親機）の階数Ｆのデータを更新する（ステップＳ４０４、Ｓ４０５）。各無線タグ親機が保有している機器管理データベースは、一定のタイミングで互いに通信を行ない、同期をとることで整合性を確保している。また、機器管理データベースは、各無線タグ親機が必ずしも保有している必要はなく、外部で保有し一括管理を行なっていても良い。

以上説明したように、本実施形態によれば、建設現場や大型倉庫等の大規模な屋内であっても、空調等の影響を考慮することなく、気圧センサを用いて、被管理物品が配置されている階数や位置などを正確に把握し、管理することが可能となる。

１無線タグ親機
３無線タグ子機
５被管理物品
１１気圧センサ
１３入力部
１５通信部
１７気圧高度変換部
１９距離計算部
２１機器管理部
２３出力部
２５機器管理データベース、データベース

Claims

屋内に存在する被管理物品の位置を特定し、前記特定した被管理物品の位置を示す情報を出力する管理支援システムであって、
被管理物品を特定する識別情報を記憶し、被管理物品に付された無線タグ子機と、
気圧センサおよび通信部を有し、基準高さに対する高さの異なる場所にそれぞれ設置された複数の無線タグ親機と、
前記被管理物品の位置情報を記録し、所定のタイミングで記録した位置情報を更新するデータベースと、
前記データベースに記録された情報を出力する出力部と、から構成され、
前記各無線タグ親機で測定した気圧および、予め設置された２つ以上の前記無線タグ親機の設置階数ならびに測定された高度を用いて算出された建物の平均階間距離に基づいて、前記各無線タグ親機の各気圧の値のうち最大値を基準気圧とし、前記基準気圧から算出される基準高さに対する自装置の高さを算出すると共に、前記無線タグ子機から受信した無線信号の受信電力値に基づいて、前記無線タグ子機からの距離を測定することによって、前記無線タグ子機の位置を特定し、前記特定した無線タグ子機の位置と前記識別情報とを対応付けて前記データベースに記録することを特徴とする管理支援システム。
前記被管理物品が移動したことによって、前記データベースに同一の無線タグ子機が重複して記録されたときは、前記測定した距離が最小である無線タグ子機の情報を保存すると共に、それ以外の重複した無線タグ子機の情報を削除することを特徴とする請求項１記載の管理支援システム。
前記各無線タグ親機は、相互に無線通信を行なうことによって、前記データベースに記録されている情報を共有することを特徴とする請求項１または請求項２記載の管理支援システム。
請求項１から請求項３のいずれかに記載の管理支援システムに適用される無線タグ親機であって、
気圧を測定する気圧センサと、
通信部と、
屋内に存在する被管理物品の位置情報を記録し、所定のタイミングで記録した位置情報を更新するデータベースと、
前記データベースに記録された情報を出力する出力部と、
測定した気圧および、予め設置された２つ以上の前記無線タグ親機の設置階数ならびに測定された高度を用いて算出された建物の平均階間距離に基づいて、前記各無線タグ親機の各気圧の値のうち最大値を基準気圧とし、前記基準気圧から算出される基準高さに対する自装置の高さを算出すると共に、前記被管理物品に付された無線タグ子機から受信した無線信号の受信電力値に基づいて、前記無線タグ子機からの距離を測定することによって、前記無線タグ子機の位置を特定し、前記特定した無線タグ子機の位置と前記被管理物品を特定する識別情報とを対応付けて前記データベースに記録する機器管理部と、を備えることを特徴とする無線タグ親機。