オムロン：バッテリー駆動による長期稼働を実現した 「ワイヤレスモニタリングシステム」を発売

オムロンの子会社として社会システム事業を担うオムロン ソーシアルソリューションズ（OSS）は、バッテリー駆動方式のセンサーを様々な場所に設置することで、橋や建物などの構造物の損傷や劣化の状態把握に必要な振動やひずみなどのデータを、遠隔から長期的に収集できる「ワイヤレスモニタリングシステム」を2018年4月に発売する。

高度成長期に一斉に建設された橋やトンネルなどの構造物の老朽化は、今後20年で加速度的に進行すると想定され、構造物の健全性を維持・管理していくことが社会的課題となっている。構造物の健全性を維持していくためには、各種センサーを組み合わせ、損傷や劣化の状態を早期に把握するシステムを構築することが不可欠。しかし、システム構築にはセンサーで収集した情報を基地局に送信するための電源の確保や通信を確立する工事が必要となり、センサーの設置場所が限定され、構造物の状態を定量的に把握できないという課題がある。

そこで、OSSは、2010年から東京工業大学との共同研究や、SIP（総合科学技術・イノベーション会議により創設された国家プロジェクト）に関連した国土交通省の技術研究開発テーマの一つに参画、課題解決のための実現手段を検討してきた。この度、これらの活動によって蓄積した技術と、現場の知見を活用した、新たなバッテリー駆動による「ワイヤレスモニタリングシステム」を開発した。今回発売する「ワイヤレスモニタリングシステム」は、大規模な工事を行うことなく、様々な場所に各種センサーを設置することを可能にし、構造物の健全性を維持するために最適な保守・保全環境を提供する。

「ワイヤレスモニタリングシステム」は、ワイヤレス通信機能によりセンサーの通信ケーブルや電源ケーブルが不要なため、橋や建物の保守・保全を行う施設管理者などのユーザーが、ケーブル敷設などの大規模な工事を行なうことなく、様々な場所に各種センサーを設置することを可能にする。また、OSS独自の電源制御技術により、センサーに接続したバッテリーで5年間に及ぶ長期稼働を実現、バッテリー交換の手間と現場対応に掛かるコストを低減する。

ユーザーは本システムを導入することで、構造物の振動やひずみ、コンクリートなどの劣化に影響を及ぼす温湿度などの計測や、しきい値を超えた時に計測できる。2017年3月に発売した「3軸加速度計」を構造物の様々な箇所に設置することで、地震発生時に構造物に直接かかる振動を常時計測できる。これらにより最適な保守・保全活動を実現できる。

【主な特長】
■ センサーノード (WMS100)
・独自の電源制御機能による省電化計測（効率的な常時モニタリング）
電力消費を最小限に抑えるOSS独自の電源制御機能を搭載することで、待機時には高精度な計測、通信を行わず、低消費電力での計測を実現。5年間（弊社推奨の計測頻度設定時）のバッテリー駆動を可能にした。
・ケーブルレスの設計による優れた施工性（効率的な常時モニタリング）
ワイヤレス通信、バッテリー駆動により通信ケーブルや電源ケーブルが不要。この設計により、ケーブル敷設工事が不要となり、様々な場所への設置が可能となった。また高い防水性能（IP65相当）を有しており、厳しい屋外環境にも適応する。
・独自の「時刻同期処理」機能搭載による時刻誤差の最小化（効率的な常時モニタリング/点検の高度化）
複数台の機器が接続される場合、その計測データ分析の精度を上げるためには正確な時刻同期が必要。これまでの構造物センシング機器ではGPSアンテナを搭載し、時刻同期を行っていた。今回開発したセンサーノードでは、OSS独自の時刻同期処理を搭載することで、ワイヤレス通信においても高精度な時刻同期が可能となった。
・独自学習による「自動しきい値設定」機能で高精度センシング（点検の高度化）
橋梁などの構造物は車・電車が通ることにより振動が発生する。この交通による荷重振動と地震による振動を区別することは、これまで困難だったが、日常的に発生する交通荷重振動を学習し、地震振動と区別することで、地震発生をより正確に検知する自動しきい値設定（パテント申請中）を搭載した。

■ ピエゾ式ひずみセンサー (ST100)
・耐環境性と省電力稼働による高い汎用性（効率的な常時モニタリング）
化学的安定材料を使用した高い耐環境性能と、圧電方式計測による省電化計測を実現することで、屋外環境への設置と長期稼働を可能にしたセンサーを開発した。