成果報告書詳細
管理番号20150000000415
タイトル平成23年度-平成26年度成果報告書 社会課題対応センサーシステム開発プロジェクト
公開日2015/7/18
報告書年度2011 - 2014
委託先名技術研究組合NMEMS技術研究機構
プロジェクト番号P11006
部署名ロボット・機械システム部
和文要約件名:平成23年度-平成26年度成果報告書 「社会課題対応センサーシステム開発プロジェクト」

省エネに資する革新的センサ端末(無線通信機能、自立電源機能、及び超低消費電力機能を搭載)の開発、それらのセンサを用いたネットワークシステムの構築と省エネ実証を行い、以下の結果を得た。(1)グリーンMEMSセンサの開発 電流・磁界センサの開発:100pTから1mTの磁界を検出可能な小型なセンサ部、自立電源部、および無線通部から成る端末で、平均消費電力65μWを達成した。塵埃量センサの開発:イベントドリブン機能を搭載したセンサ部、自立電源部、および無線通信部から成る端末で、平均消費電力96μWを達成した。CO2濃度センサの開発:イオン液体のガス吸着部、電極部から成る小型センサ部、自立電源部、および無線通信部から成る端末で、平均消費電力約40μWを達成した。VOC濃度センサの開発:ポリマーを用いた共振式センサ部、自立電源部、無線通信部(産総研試作)から成る端末で、平均消費電力36μWを達成した。赤外線アレーセンサ:サーモパイル型赤外線センサ部、自立電源部、および無線通信部から成る端末で、平均消費電力95μWを達成した。(2)無線通信機能及び自立電源機能を搭載したグリーンセンサ端末の開発 ナノファイバー構造自立電源の開発:室内照明に適した有機半導体と電荷輸送ロスの低減に有効なナノファイバー構造の利用により室内の低照度環境下で2×5cmのサイズで、150μW以上の出力を達成した。超小型高効率及び低照度環境向け自立電源システムの開発:蛍光灯500ルクス下で、196μW出力が得られる4直DSCモジュールとEDLCで構成される発電・蓄電一体型モジュールを開発した。グリーンセンサ端末機能集積化技術の開発:エネルギーマネジメントアルゴリズムをハードウェア実装した端末用LSIを開発し、自立電源の高効率化と端末起動時間の短縮効果を確認した。超低消費電力無線通信技術の開発:920MHz、315MHz帯を同時受信可能な受信機および通信プロトコルを開発し、1%以下のシンボル誤り率で-130dBmの信号が受信できることを確認した。グリーンセンサコンセントレータ(GCON)の開発:3G/LTE、WiFi、920MHz、315MHzの各無線ユニットに対応したコンセントレータを開発し、最長で約1年間にわたる実証実験を行い、クラウドへのデータ送信率約90%を達成した。(3)グリーンセンサネットワークシステムの構築と実証開発 コンビニ用センサネットワークシステムの開発:約2千店舗に約1万6千個のセンサ端末を実装し、3年間にわたりデータを収集した。2014年、1,860店舗で10%の省エネを達成した(2012年比)。オフィス用センサネットワークシステムの開発:中小オフィス用では、単一種類センサ(赤外線アレーセンサ)で、複数オフィスにネットワークシステムを構築し、夏期/中間期/冬期の各期間において10%以上の省エネを達成した。大規模商業ビル用では、オンラインリアルタイム表示可能な室内環境の見える化システムを開発し、3種類の大規模商業ビルにネットワークシステムを構築して、10%以上の省エネを確認した。ファクトリ用センサネットワークシステムの開発:センサデータに基づく電力ピーク抑制シミュレーションを可能にするため、生産工程の稼働/非稼働(待機電力)自動判定プログラムおよび電力ピークシフトシミュレーションプログラムを試作し、これにより10%以上の省エネを確認した。
英文要約Title: The Sensor System Development Project to Solve Social Problems (FY2011-FY2014) Final Report

(1) Development of green MEMS sensors Electric current/magnetic field sensors: developed nodes comprising a small sensor unit capable of detecting magnetic fields within the range 100-1,000 pT, a standalone power (SP) unit, and a wireless communication (WCO) unit that achieved an average power consumption (APC) of 65 µW. Particle sensors: developed nodes comprising a sensor unit with an event-driven function, a SP unit, and a WCO unit that achieved an APC of 96 µW. CO2 sensors: developed nodes comprising a small sensor unit configured of a gas-adsorbing ionic liquid part and electrode parts, a SP unit, and a WCO unit that achieved an APC of approximately 40 µW. VOC sensors: developed nodes comprising a polymer-based resonance sensor unit, a SP unit, and a WCO unit hat achieved an APC of 36 µW. Infrared array sensors: developed nodes comprising a thermopile infrared sensor unit, a SP unit, and a WCO unit that achieved an average power consumption of 95 µW.(2) Development of green sensor nodes possessing WCO and SP supply capabilities SP source having a nanofiber structure: achieved a 2×5-cm power source with an output exceeding 150 µW under indoor low-light conditions by employing an organic semiconductor suited to indoor lighting and a nanofiber structure that effectively reduces energy loss in charge transport. Ultra-small, high-performance SP system designed for low-light environments: developed an integrated power generation and storage module configured of electric double-layer capacitors and 4-series dye-sensitized solar cell modules producing an output of 196 µW under 500 lux of fluorescent light. Integrating green sensor node functions: developed a node LSI incorporating an energy management algorithm in hardware and confirmed its effectiveness in improving the performance of the SP source and shortening startup time. Ultra-low power WCO technology: developed a receiver and communication protocol capable of operating simultaneously at 920 MHz and 315 MHz and confirmed its ability to receive a -130 dBm signal at a symbol error rate no greater than 1%. Development of a green sensor concentrator (GCON): developed concentrators for each of the 3G/LTE, Wi-Fi, 920-MHz, and 315-MHz wireless units and demonstrated through tests spanning up to about one year that the GCONs could transmit data to the cloud at an efficiency of about 90%.(3) Construction and experimental development of green sensor network systems Convenience stores: installed approximately 16,000 sensor nodes in about 2,000 stores and collected data from the sensor nodes for a period of three years. 1,860 stores achieved a 10% energy savings in 2014 (compared to 2012). Offices: constructed a network system for multiple small and medium-sized offices employing a single type of sensor (infrared array sensors) and achieved more than 10% in energy savings for each of the summer, winter, and in-between periods.
ダウンロード成果報告書データベース(ユーザ登録必須)から、ダウンロードしてください。

▲トップに戻る